JP2015179120A - Photosensitive resin composition and its use - Google Patents

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吉徳 二戸
Yoshitoku Nito
吉徳 二戸
寛之 田口
Hiroyuki Taguchi
寛之 田口
加藤 行浩
Yukihiro Kato
行浩 加藤
高橋 修一
Shuichi Takahashi
修一 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition from which a pattern film can be formed in such a manner that the composition shows high sensitivity and maintains a high residual film ratio without leaving a development residue in a process of forming the pattern film, that the composition shows no degradation in physical properties of a coating film such as an optical transmittance and solvent resistance, and no foaming after a process of high-temperature baking, and that even a thick film can be formed.SOLUTION: The photosensitive resin composition comprises a specific itaconic acid diester copolymer as a component (A), a specific esterified product as a component (B), a compound having two or more epoxy groups as a component (C), and a copolymer comprising a specific structural unit as a component (D).

Description

本発明は、感光性を有するポジ型の感光性樹脂組成物およびその用途に関する。詳細には、フォトリソグラフィー技術を用いることによりパターン膜を形成することが可能な感光性樹脂組成物、さらにこれを用いて形成される層間絶縁膜または平坦化膜を備えたフラットパネルディスプレイ(FPD)または半導体デバイスに関する。   The present invention relates to a positive photosensitive resin composition having photosensitivity and its use. Specifically, a photosensitive resin composition capable of forming a pattern film by using a photolithography technique, and a flat panel display (FPD) provided with an interlayer insulating film or a planarizing film formed using the photosensitive resin composition Or relates to a semiconductor device.

LSIなどの半導体集積回路や、FPDの表示面の製造、サーマルヘッドなどの回路基板の製造等を初めとする幅広い分野において、微細素子の形成或いは微細加工を行うために、従来からフォトリソグラフィー技術が利用されている。該フォトリソグラフィー技術においては、レジストパターンを形成するため、感光性樹脂組成物が用いられている。近年、これら感光性樹脂組成物の新たな用途として、半導体集積回路やFPDなどの層間絶縁膜や平坦化膜の形成技術が注目されている。特に、FPD表示面の高精細化やTFTなどに代表される半導体素子の製造プロセスの短縮化に対する市場の要望は強いものがある。
TFTなどに代表される半導体素子の製造プロセスでは、層間絶縁膜や平坦化膜を形成する工程において、生産性向上を目的に、層間絶縁膜や平坦化膜を形成する時間を短縮化することが求められている。さらにこれらの部材はあらゆるパネル設計に対応するため、膜厚1.5μm〜5.0μmで問題なく形成できることも求められている。そのため層間絶縁膜や平坦化膜を形成するための感光性樹脂組成物に対しては、高感度で膜厚が変化しても感度が大きく変化せず、かつ厚膜形成時に問題となる発泡現象が起こらない材料が強く望まれている。
前記の特性を有する層間絶縁膜や平坦化膜を得るためには、感光性樹脂組成物におけるアルカリ可溶性樹脂や感光剤の役割は多大であり、このような用途に用いられる感光性樹脂組成物に関して多くの研究がなされている。
Conventionally, photolithography technology has been used to form or process microelements in a wide range of fields including semiconductor integrated circuits such as LSIs, FPD display surfaces, thermal heads and other circuit boards. It's being used. In the photolithography technique, a photosensitive resin composition is used to form a resist pattern. In recent years, as a new application of these photosensitive resin compositions, attention is paid to a technique for forming an interlayer insulating film and a planarizing film such as a semiconductor integrated circuit and an FPD. In particular, there are strong market demands for higher definition of FPD display surfaces and shortening of manufacturing processes of semiconductor elements represented by TFTs.
In a manufacturing process of a semiconductor element typified by a TFT or the like, in the process of forming an interlayer insulating film or a planarizing film, the time for forming the interlayer insulating film or the planarizing film may be shortened for the purpose of improving productivity. It has been demanded. Furthermore, in order to respond to all panel designs, these members are also required to be formed without any problem with a film thickness of 1.5 μm to 5.0 μm. Therefore, for photosensitive resin compositions for forming interlayer insulation films and planarization films, the sensitivity does not change greatly even when the film thickness changes with high sensitivity, and foaming is a problem when forming thick films. There is a strong demand for materials that do not cause this.
In order to obtain an interlayer insulating film and a planarizing film having the above-mentioned characteristics, the role of the alkali-soluble resin and the photosensitive agent in the photosensitive resin composition is great, and the photosensitive resin composition used for such applications A lot of research has been done.

例えば、特許文献1では、層間絶縁膜用又は平坦化膜用の感光性樹脂組成物のアルカリ可溶性樹脂として不飽和カルボン酸とエポキシ基を有するラジカル重合性化合物とを用いることにより、高感度かつ高解像度のパターン膜が形成される技術が開示されている。しかしながら、前記アルカリ可溶性樹脂は不飽和カルボン酸とエポキシ基を構成単位に有しているため、絶縁膜を形成する際のプリベイク工程において架橋反応が一部進行し、その後の現像工程においてアルカリ現像液に対する溶解性が乏しくなり、十分な感度が得ることができないという問題がある。   For example, in Patent Document 1, by using an unsaturated carboxylic acid and a radical polymerizable compound having an epoxy group as an alkali-soluble resin of a photosensitive resin composition for an interlayer insulating film or a planarizing film, high sensitivity and high A technique for forming a resolution pattern film is disclosed. However, since the alkali-soluble resin has an unsaturated carboxylic acid and an epoxy group as structural units, a part of the cross-linking reaction proceeds in the pre-baking step when forming the insulating film, and the alkali developing solution in the subsequent developing step. There is a problem that the solubility in the water becomes poor and sufficient sensitivity cannot be obtained.

また、特許文献2には、層間絶縁膜用又は平坦化膜用の感光性樹脂組成物において、アルカリ可溶性樹脂としてアクリル系樹脂および特定の感光剤を用いることにより、高解像性が得られることが開示されている。しかしながら、前記のアルカリ可溶性樹脂は膜密度が高く厚膜形成時に発泡が発生するという問題がある。   Patent Document 2 discloses that high resolution can be obtained by using an acrylic resin and a specific photosensitive agent as an alkali-soluble resin in a photosensitive resin composition for an interlayer insulating film or a planarizing film. Is disclosed. However, the alkali-soluble resin has a problem that the film density is high and foaming occurs when a thick film is formed.

さらに、特許文献3には、層間絶縁膜用又は平坦化膜用の感光性樹脂組成物のアルカリ可溶性樹脂としてスチレン類、(メタ)アクリル酸及びヒドロキシアルキルエステルを構成単位として有する共重合体を用いることにより、良好な絶縁性が得られることが開示されている。しかしながら、スチレン類を樹脂中に多量に導入した場合、樹脂の疎水性が高くなるため、現像時の残膜率を高く維持することはできるものの、感度が低く、現像残渣が多くなり、十分な現像性を得ることができないという問題がある。   Furthermore, Patent Document 3 uses a copolymer having styrenes, (meth) acrylic acid, and hydroxyalkyl esters as structural units as an alkali-soluble resin of a photosensitive resin composition for an interlayer insulating film or a planarizing film. Thus, it is disclosed that good insulating properties can be obtained. However, when a large amount of styrenes is introduced into the resin, the hydrophobicity of the resin increases, so that the remaining film ratio during development can be maintained high, but the sensitivity is low, the development residue increases, and sufficient There is a problem that developability cannot be obtained.

このような問題点を解決するために、FPDや半導体デバイスなどの層間絶縁膜又は平坦化膜に用いられる感光性樹脂組成物において、高感度で高い残膜率を維持したまま、現像残渣がなく、発泡なく厚膜でも形成が可能なパターン膜を形成することが求められている。   In order to solve such problems, there is no development residue in a photosensitive resin composition used for an interlayer insulating film or a planarizing film such as an FPD or a semiconductor device while maintaining a high residual film ratio with high sensitivity. Therefore, it is required to form a pattern film that can be formed even with a thick film without foaming.

特開平7−248629号公報JP-A-7-248629 特開2003−255521号公報JP 2003-255521 A 特開2004−4233号公報JP 2004-4233 A

本発明は上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、特定のイタコン酸ジエステル系共重合体、特定のエステル化物、2個以上のエポキシ基を有する化合物および特定の構成単位からなる共重合体を用いることにより、パターン膜の形成工程において、高感度でありながら、高い残膜率を維持したまま、現像残渣がなく、高温ベーキング後においても光透過率、耐溶剤性等の塗膜物性を損なうことなく、発泡無く厚膜でも形成可能なパターン膜を形成することができる感光性樹脂組成物を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a specific itaconic acid diester copolymer, a specific esterified product, a compound having two or more epoxy groups, and a specific constituent unit. By using a polymer, in the pattern film formation process, while maintaining high sensitivity, there is no development residue while maintaining a high residual film ratio, and light transmittance, solvent resistance, etc. even after high temperature baking It is an object of the present invention to provide a photosensitive resin composition capable of forming a pattern film that can be formed with a thick film without foaming without impairing physical properties.

また、本発明の第二の目的は、前記の優れた感光性樹脂組成物により形成された平坦化膜又は層間絶縁膜を有するFPDまたは半導体デバイスを提供することにある。   The second object of the present invention is to provide an FPD or a semiconductor device having a planarizing film or an interlayer insulating film formed of the above-described excellent photosensitive resin composition.

本発明者らは、このような背景のもとに鋭意研究を重ねた結果、成分(A)として特定のイタコン酸ジエステル系共重合体、成分(B)として特定のエステル化物、成分(C)として2個以上のエポキシ基を有する化合物、および成分(D)として特定の構成単位からなる共重合体を含有する感光性樹脂組成物を、各成分の構成割合が成分(A)100質量部に対して成分(B)5〜50質量部、成分(C)10〜70質量部および成分(D)10〜50質量部として用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies under such background, the present inventors have found that a specific itaconic acid diester copolymer as the component (A), a specific esterified product as the component (B), and a component (C). A photosensitive resin composition containing a compound having two or more epoxy groups as a component and a copolymer consisting of a specific structural unit as a component (D), the component ratio of each component being 100 parts by mass of the component (A) On the other hand, it discovered that the said subject could be solved by using as component (B) 5-50 mass parts, component (C) 10-70 mass parts, and component (D) 10-50 mass parts, and came to complete this invention. It was.

すなわち、本発明は、成分(A)、成分(B),成分(C)および成分(D)を含有し、各成分の構成割合が成分(A)100質量部に対して成分(B)5〜50質量部、成分(C)10〜70質量部、成分(D)10〜50質量部である感光性樹脂組成物であって、
成分(A)は下記式(1)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(a1)、下記式(2)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(a2)および下記式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)からなるイタコン酸ジエステル系共重合体であり、

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)
Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基)
成分(B)は下記式(4)で表される3官能フェノール性化合物と下記式(4)′で表されるキノンジアジド化合物とをエステル化反応させて得られる、キノンジアジド基を有するエステル化物であり、
Figure 2015179120
(R、Rは水素またはSOXを表し、Xはハロゲンを表す。ただし、RとRのどちらか一つは必ず水素を表し、RとRのどちらか一つは必ずSOXを表す)
成分(C)は2個以上のエポキシ基を有する化合物であり、
成分(D)は下記式(5)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(d1)、下記式(6)で表される芳香族ビニル単量体から誘導される構成単位(d2)、下記式(7)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(d3)および下記式(8)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(d4)からなる共重合体であって、成分(D)の共重合体100質量%中における各構成単位の割合がそれぞれ、構成単位(d1)3〜50質量%、構成単位(d2)20〜70質量%、構成単位(d3)10〜35質量%および(d4)3〜55質量%、かつ(d1)と(d2)との合計量が30〜87質量%である共重合体である。
Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)
Figure 2015179120
(式中、R10およびR11は、それぞれ独立して水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(式中のR12は水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(式中のR13は水素原子またはメチル基、R14は炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基) That is, this invention contains a component (A), a component (B), a component (C), and a component (D), and the component ratio of each component is component (B) 5 with respect to 100 mass parts of component (A). The photosensitive resin composition which is -50 mass parts, 10-70 mass parts of component (C), and 10-50 mass parts of component (D),
Component (A) is a structural unit (a1) derived from an itaconic acid diester monomer represented by the following formula (1), an α, β-unsaturated carboxylic acid monomer represented by the following formula (2) Itaconic acid diester copolymer comprising a structural unit derived from (a2) and a structural unit (a3) derived from a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the following formula (3):
Figure 2015179120
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).
Figure 2015179120
(Wherein R 3 is a hydrogen atom or a methyl group)
Figure 2015179120
(Wherein R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)
Component (B) is an esterified product having a quinonediazide group obtained by esterifying a trifunctional phenolic compound represented by the following formula (4) and a quinonediazide compound represented by the following formula (4) ′. ,
Figure 2015179120
(R 6 and R 7 represent hydrogen or SO 2 X, and X represents a halogen. However, one of R 6 and R 7 always represents hydrogen, and one of R 6 and R 7 represents Always represents SO 2 X)
Component (C) is a compound having two or more epoxy groups,
Component (D) is a structural unit derived from an itaconic acid diester monomer represented by the following formula (5), a structure derived from an aromatic vinyl monomer represented by the following formula (6) Unit (d2), structural unit (d3) derived from an α, β-unsaturated carboxylic acid monomer represented by the following formula (7) and (meth) acrylic acid ester represented by the following formula (8) A copolymer comprising a structural unit (d4) derived from a monomer, wherein the proportion of each structural unit in 100% by mass of the copolymer of component (D) is from 3 to 50 structural units (d1). Mass%, structural unit (d2) 20-70 mass%, structural unit (d3) 10-35 mass% and (d4) 3-55 mass%, and the total amount of (d1) and (d2) is 30-87. It is a copolymer which is mass%.
Figure 2015179120
(Wherein R 8 and R 9 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).
Figure 2015179120
(Wherein R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or a methyl group)
Figure 2015179120
(Wherein R 12 is a hydrogen atom or a methyl group)
Figure 2015179120
(In the formula, R 13 is a hydrogen atom or a methyl group, R 14 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)

さらに、本発明は、前記成分(A)の共重合体100質量%中における各構成単位の割合がそれぞれ、構成単位(a1)2〜50質量%、(a2)6〜30質量%および(a3)35〜90質量%であることを特徴とする感光性樹脂組成物に関する。   Furthermore, in the present invention, the proportion of each constituent unit in 100% by mass of the copolymer of the component (A) is 2 to 50% by mass, (a2) 6 to 30% by mass, and (a3), respectively. ) It is related with the photosensitive resin composition characterized by being 35-90 mass%.

さらに、本発明は、前記成分(A)が、前記式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)として、Rが炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基から選ばれる少なくとも1つの構成単位(a3X)と、Rが炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基から選ばれる少なくとも1つの構成単位(a3Y)とを含有するイタコン酸ジエステル系共重合体であることを特徴とする感光性樹脂組成物に関する。 Furthermore, in the present invention, as the structural unit (a3) in which the component (A) is derived from the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (3), R 5 has 1 to 12 carbon atoms. A linear alkyl group, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 main carbon atoms. Photosensitive resin characterized in that it is an itaconic acid diester copolymer containing a unit (a3X) and at least one structural unit (a3Y) in which R 5 is selected from a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Relates to the composition.

さらに、本発明は、かかる感光性樹脂組成物から得られるパターン膜を有するフラットディスプレイ、および半導体デバイスに関する。   Furthermore, this invention relates to the flat display which has a pattern film obtained from this photosensitive resin composition, and a semiconductor device.

本発明の感光性樹脂組成物は、フォトリソグラフィー技術を用いたパターン膜を形成する現像工程において、高感度でありながら、高い残膜率を維持したまま、現像残渣がなく、ポストベークなどの高温ベーキング後においても光透過率、耐溶剤性等の塗膜物性を損なうことなく、発泡無く厚膜でも形成可能なパターン膜を形成することができる。そして、該感光性樹脂組成物を用いることにより、優れた特性を有するFPDおよび半導体デバイスを提供することができる。   The photosensitive resin composition of the present invention has a high sensitivity in a development process for forming a pattern film using a photolithography technique, maintains a high residual film ratio, has no development residue, and has a high temperature such as post-baking. Even after baking, a patterned film that can be formed as a thick film without foaming can be formed without impairing the coating properties such as light transmittance and solvent resistance. And the FPD and semiconductor device which have the outstanding characteristic can be provided by using this photosensitive resin composition.

以下、本発明を具体化した実施形態について詳細に説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、下記に示す成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)を含有し、各成分の構成割合が(A)100質量部に対して(B)5〜50質量部、(C)10〜70質量部、(D)10〜50質量部に設定されたものである。
成分(A):特定のイタコン酸ジエステル系共重合体
成分(B):特定のエステル化物
成分(C):2個以上のエポキシ基を有する化合物
成分(D):特定の構成単位からなる共重合体
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail.
The photosensitive resin composition of the present invention contains the following component (A), component (B), component (C) and component (D), and the component ratio of each component is (A) 100 parts by mass. (B) 5 to 50 parts by mass, (C) 10 to 70 parts by mass, and (D) 10 to 50 parts by mass.
Component (A): Specific itaconic acid diester copolymer Component (B): Specific esterified component Component (C): Compound having two or more epoxy groups Component (D): Copolymer consisting of specific structural units Coalescence

以下、各成分について順に説明する。   Hereinafter, each component will be described in order.

<成分(A):特定のイタコン酸ジエステル系共重合体>
成分(A)の特定のイタコン酸ジエステル系共重合体とは、下記式(1)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(a1)、下記式(2)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(a2)および下記式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)からなるイタコン酸ジエステル系共重合体である。成分(A)の共重合体100質量%中における各構成単位の割合は、それぞれ、構成単位(a1)2〜50質量%、(a2)6〜30質量%および(a3)35〜90質量%である。
<Component (A): Specific Itaconic Acid Diester Copolymer>
The specific itaconic acid diester copolymer of component (A) is represented by the structural unit (a1) derived from the itaconic acid diester monomer represented by the following formula (1) and the following formula (2): From the structural unit (a2) derived from the α, β-unsaturated carboxylic acid monomer and the structural unit (a3) derived from the (meth) acrylate monomer represented by the following formula (3) Itaconic acid diester copolymer. The proportion of each constituent unit in 100% by mass of the copolymer of component (A) is 2 to 50% by mass, (a2) 6 to 30% by mass, and (a3) 35 to 90% by mass, respectively. It is.

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)
Figure 2015179120
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).

Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(Wherein R 3 is a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基)
Figure 2015179120
(Wherein R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)

前記式(1)〜(3)で表される構成単位はそれぞれ下記式(1)′〜(3)′で表される単量体(各構成単位用単量体)から誘導される。   The structural units represented by the formulas (1) to (3) are derived from monomers (monomers for respective structural units) represented by the following formulas (1) ′ to (3) ′, respectively.

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ式(1)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(In the formula, R 1 and R 2 are the same as those in formula (1).)

Figure 2015179120
(式中のRは式(2)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(R 3 in the formula is the same as that in formula (2).)

Figure 2015179120
(式中のR、Rは、それぞれ式(3)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(R 4 and R 5 in the formula are the same as those in formula (3).)

〔イタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(a1)〕
イタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(a1)は、ジエステル基であることからアルカリ現像液への親和力が高いため、良好な感度や現像性を得ることができる。
前記式(1)におけるRおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基である。
直鎖アルキル基および分岐アルキル基の炭素数が8を超える、またシクロアルキル基の炭素数が10を超えると、現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。前記式(1)におけるRおよびRは、同一の置換基であっても、異なる置換基であっても良いが、入手容易性の観点から同一の構造であることが好ましい。
構成単位(a1)は、共重合体100質量%中に2〜50質量%含まれ、感度と現像性の観点から好ましくは2〜40質量%含まれる。構成単位(a1)の含有量が2質量%を下回ると現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。50質量%を超えると、現像残膜率が低下する。
[Structural Unit Derived from Itaconic Acid Diester Monomer (a1)]
Since the structural unit (a1) derived from the itaconic acid diester monomer is a diester group, it has a high affinity for an alkali developer, and thus good sensitivity and developability can be obtained.
R 1 and R 2 in the formula (1) are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms.
If the straight-chain alkyl group and the branched alkyl group have more than 8 carbon atoms and the cycloalkyl group has more than 10 carbon atoms, the solubility in the developer is lowered and the developability is deteriorated. R 1 and R 2 in the formula (1) may be the same substituent or different substituents, but are preferably the same structure from the viewpoint of availability.
The structural unit (a1) is contained in 2 to 50% by mass in 100% by mass of the copolymer, and preferably 2 to 40% by mass from the viewpoint of sensitivity and developability. When content of a structural unit (a1) is less than 2 mass%, the solubility to a developing solution will fall and developability will deteriorate. If it exceeds 50% by mass, the developed residual film ratio decreases.

〔α,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(a2)〕
α,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(a2)は、現像工程において現像性に寄与する成分である。前記式(2)におけるRは水素原子、またはメチル基である。共重合性の観点からRとして好ましくはメチル基である。
構成単位(a2)は、共重合体100質量%中に6〜30質量%含まれ、感度、現像性および現像残膜率の観点から好ましくは10〜25質量%含まれる。構成単位(a2)の含有量が6質量部を下回ると、現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。一方、構成単位(a2)の含有量が30質量部を上回ると、現像液への溶解性が高くなり過ぎるため残膜率が低下する。
[Structural Unit Derived from α, β-Unsaturated Carboxylic Acid Monomer (a2)]
The structural unit (a2) derived from the α, β-unsaturated carboxylic acid monomer is a component that contributes to developability in the development process. R 3 in the formula (2) is a hydrogen atom or a methyl group. From the viewpoint of copolymerizability, R 3 is preferably a methyl group.
The structural unit (a2) is contained in an amount of 6 to 30% by mass in 100% by mass of the copolymer, and is preferably contained in an amount of 10 to 25% by mass from the viewpoints of sensitivity, developability and development residual film ratio. When content of a structural unit (a2) is less than 6 mass parts, the solubility to a developing solution will fall and developability will deteriorate. On the other hand, when the content of the structural unit (a2) exceeds 30 parts by mass, the remaining film ratio decreases because the solubility in the developer becomes too high.

〔(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)〕
(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)は、感度および現像性の調整、現像時の残膜率の調整を目的として加えることができる。前記式(3)におけるRは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基である。
共重合性の観点からRとして好ましくはメチル基である。Rの炭素数が12を超えると、共重合性が低下し問題となる。構成単位(a3)を誘導するこれらの(メタ)アクリル酸エステル単量体は、現像性を調整する目的で1種のみまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、前記式(3)で表される構成単位(a3)として、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基から選らばれる少なくとも1つの構成単位(a3X)と、Rは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基から選ばれる少なくとも1つの構成単位(a3Y)とを選択して、併用して使用することができる。構成単位(a3X)は疎水性の高い構成単位であり、構成単位(a3Y)は親水性の高い構成単位である。構成単位(a3X)および構成単位(a3Y)を併用することは、現像性や現像残膜率の観点から有利である。構成単位(a3X)として好ましくは、Rは1〜4のアルキル基または炭素数6〜10の脂環式炭化水素基であり、また構成単位(a3Y)として好ましくは、Rは炭素数1〜3のヒドロキシアルキル基である。
構成単位(a3)は、共重合体100質量%中に35〜90質量%含まれ、感度と現像性の観点から好ましくは40〜85質量%含まれる。構成単位(a3)の含有量が35質量%を下回ると現像残膜率が低下し、90質量%を超えると現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。
成分(A)は上記に示した構成単位(a1)、(a2)および(a3)からなる共重合体であることにより、感度、現像性、残膜率および耐溶剤性に優れた感光性樹脂組成物を提供することができる。
[Structural unit derived from (meth) acrylate monomer (a3)]
The structural unit (a3) derived from the (meth) acrylic acid ester monomer can be added for the purpose of adjusting sensitivity and developability and adjusting the remaining film ratio during development. In the formula (3), R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon It is a C1-C12 hydroxyalkyl group or a main ring constituent C3-C12 alicyclic hydrocarbon group.
From the viewpoint of copolymerizability, R 4 is preferably a methyl group. When the number of carbon atoms in R 5 exceeds 12, the copolymerizability is lowered, which causes a problem. These (meth) acrylic acid ester monomers for inducing the structural unit (a3) can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting developability.
As the structural unit (a3) represented by the formula (3), R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, carbon At least one structural unit (a3X) selected from an aryl group, a benzyl group, or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms in the main ring, R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 Can be used in combination by selecting at least one structural unit (a3Y) selected from hydroxyalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms. The structural unit (a3X) is a structural unit with high hydrophobicity, and the structural unit (a3Y) is a structural unit with high hydrophilicity. The combined use of the structural unit (a3X) and the structural unit (a3Y) is advantageous from the viewpoints of developability and development residual film ratio. Preferably, as the structural unit (a3X), R 5 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and preferably as the structural unit (a3Y), R 5 has 1 carbon atom. ~ 3 hydroxyalkyl groups.
The structural unit (a3) is contained in 35 to 90% by mass in 100% by mass of the copolymer, and preferably 40 to 85% by mass from the viewpoint of sensitivity and developability. When the content of the structural unit (a3) is less than 35% by mass, the developed residual film ratio is decreased, and when it exceeds 90% by mass, the solubility in the developer is decreased and the developability is deteriorated.
The component (A) is a copolymer composed of the structural units (a1), (a2) and (a3) shown above, so that the photosensitive resin is excellent in sensitivity, developability, residual film ratio and solvent resistance. A composition can be provided.

〔共重合体(A)の合成法〕
共重合体(A)を合成するに際しては、公知のラジカル重合法を適用することができる。その際、共重合成分である構成単位(a1)、構成単位(a2)および構成単位(a3)をそれぞれ誘導する単量体を重合釜に一括で仕込むことも、分割で反応系中に滴下しても良い。
成分(A)の共重合体を得るために用いられる重合用溶剤としては、一般的に知られている溶剤を用いることができる。
成分(A)の共重合体を得るために用いられる重合開始剤としては、一般的にラジカル重合開始剤として知られているものを使用することができる。その具体例としては、アゾ系重合開始剤、シアノ基を有さないアゾ系重合開始剤又は有機過酸化物及び過酸化水素等を用いることができる。ラジカル重合開始剤として過酸化物を使用する場合には、これと還元剤とを組み合わせてレドックス型重合開始剤として使用してもよい。
成分(A)の共重合体の質量平均分子量は5,000〜60,000、現像性の面から好ましくは5,000〜30,000である。質量平均分子量が5,000未満の場合にはポストベーク時にパターンフローが起こり、パターン膜の十分な解像度が得られないおそれや溶剤耐性の悪化を招く。質量平均分子量が60,000を超える場合には現像液に対する溶解性に乏しく、現像性が悪化する。
[Synthesis Method of Copolymer (A)]
In synthesizing the copolymer (A), a known radical polymerization method can be applied. At that time, the monomers for deriving the structural unit (a1), the structural unit (a2) and the structural unit (a3), which are copolymerization components, can be charged all at once into the polymerization kettle, or dropped into the reaction system in a divided manner. May be.
As the polymerization solvent used for obtaining the copolymer of component (A), generally known solvents can be used.
As the polymerization initiator used for obtaining the copolymer of component (A), those generally known as radical polymerization initiators can be used. Specific examples thereof include an azo polymerization initiator, an azo polymerization initiator having no cyano group, an organic peroxide, and hydrogen peroxide. When a peroxide is used as the radical polymerization initiator, it may be used as a redox polymerization initiator in combination with a reducing agent.
The weight average molecular weight of the component (A) copolymer is 5,000 to 60,000, and preferably 5,000 to 30,000 from the viewpoint of developability. When the mass average molecular weight is less than 5,000, pattern flow occurs during post-baking, which may result in insufficient resolution of the pattern film and deterioration of solvent resistance. When the mass average molecular weight exceeds 60,000, solubility in a developer is poor, and developability is deteriorated.

<成分(B):特定のエステル化物>
成分(B)のエステル化物は、下記式(4)で表される3官能フェノール性化合物と下記式(4)′で表されるキノンジアジド化合物をエステル化反応させて得ることができる。
<Component (B): Specific esterified product>
The esterified product of component (B) can be obtained by esterifying a trifunctional phenolic compound represented by the following formula (4) and a quinonediazide compound represented by the following formula (4) ′.

Figure 2015179120
(R、Rは水素またはSOXを表し、Xはハロゲンを表す。ただし、RとRのどちらか一つは必ず水素を表し、RとRのどちらか一つは必ずSOXを表す)
Figure 2015179120
(R 6 and R 7 represent hydrogen or SO 2 X, and X represents a halogen. However, one of R 6 and R 7 always represents hydrogen, and one of R 6 and R 7 represents Always represents SO 2 X)

キノンジアジド化合物とフェノール性化合物とをエステル化反応させて得ることができるキノンジアジド化合物としては、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルフォニルクロライド、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルフォニルクロライド等に代表されるナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドが用いられる。
成分(B)のエステル化合物はフォトリソグラフィーによる露光工程においてフォトマスクを介して露光する際、露光部ではキノンジアジド基を有するエステル化物の光異性化反応が起こることにより、カルボキシル基を生成し、その後の現像工程において現像液に対して溶解させることができる。一方、未露光部は、現像液に対して溶解抑止能を有しているため、膜を形成することができる。つまり、成分(B)は、フォトマスクを介して露光することにより、その後の現像工程にて現像液に対する溶解性の差を発現することができるため、パターン膜を得ることができる。
Examples of the quinonediazide compound that can be obtained by esterifying a quinonediazide compound and a phenolic compound are represented by 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonylchloride, and the like. Naphthoquinone diazide sulfonic acid halide is used.
When the ester compound of component (B) is exposed through a photomask in an exposure step by photolithography, a photoisomerization reaction of an esterified product having a quinonediazide group occurs in the exposed portion to generate a carboxyl group, and then It can be dissolved in the developer in the development step. On the other hand, since the unexposed part has a dissolution inhibiting ability with respect to the developer, a film can be formed. That is, since the component (B) can be exposed through a photomask to exhibit a difference in solubility in a developer in the subsequent development process, a pattern film can be obtained.

成分(B)のエステル化物のエステル化率は20〜95%、感度の面から好ましくは50〜95%である。ただし、エステル化率は下記式(I)で表される。

エステル化率(%)=(Z/3)×100 ・・・式(I)
(Zは、3×(3モル体の面積比)+2×(2モル体の面積比)+1×(1モル体の面積比)を表し、面積比は高速液体クロマトグラフィーのチャートから算出した値)

エステル化率が20モル%を下回ると感度の低下や現像性の低下を招き、95モル%を上回ると共重合体との相溶性が悪化してパターン膜が相分離し、透過率が低下する。
感光性樹脂組成物における、成分(B)のエステル化物の構成割合は、成分(A)の共重合体100質量部に対して5〜50質量部、感度と現像性および透明性の面から好ましくは15〜35質量部である。成分(B)の構成割合が5質量部を下回ると感度の低下や現像性が低下する。50質量部を上回ると共重合体との相溶性が悪化し透過率が低下する。
The esterification rate of the esterified product of component (B) is 20 to 95%, and preferably 50 to 95% from the viewpoint of sensitivity. However, the esterification rate is represented by the following formula (I).

Esterification rate (%) = (Z / 3) × 100 Formula (I)
(Z represents 3 × (area ratio of 3 mol body) + 2 × (area ratio of 2 mol body) + 1 × (area ratio of 1 mol body), and the area ratio is a value calculated from a chart of high performance liquid chromatography. )

When the esterification rate is less than 20 mol%, the sensitivity and developability are lowered. When the esterification rate is more than 95 mol%, the compatibility with the copolymer is deteriorated, the pattern film is phase-separated, and the transmittance is lowered. .
The composition ratio of the esterified product of component (B) in the photosensitive resin composition is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer of component (A), from the viewpoints of sensitivity, developability and transparency. Is 15 to 35 parts by mass. When the component ratio of the component (B) is less than 5 parts by mass, the sensitivity and developability are deteriorated. When it exceeds 50 mass parts, compatibility with a copolymer will deteriorate and the transmittance | permeability will fall.

<成分(C):2個以上のエポキシ基を有する化合物>
感光性樹脂組成物に用いられる、2個以上のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基は、共重合体(A)の側鎖のカルボキシル基と高温ベーキング時に熱硬化反応を起こし、架橋膜を形成することができる。
2個以上のエポキシ基を有する化合物としてのエポキシ樹脂の中でも、下記式(9)、(11)、(12)で表されるエポキシ樹脂が特に好ましい。
<Component (C): Compound having two or more epoxy groups>
The epoxy group of the compound having two or more epoxy groups used in the photosensitive resin composition undergoes a thermosetting reaction at high temperature baking with the side chain carboxyl group of the copolymer (A) to form a crosslinked film. be able to.
Among epoxy resins as compounds having two or more epoxy groups, epoxy resins represented by the following formulas (9), (11), and (12) are particularly preferable.

Figure 2015179120

(式中、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基または下記式(10)を表し、
Figure 2015179120

(Wherein R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 , R 20 , R 21 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or the following formula (10):

Figure 2015179120
(式中、R22は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、qは0〜2の整数であり、j、l、rはそれぞれ独立して0〜4の整数であり、kは0〜6の整数であり、oおよびpは0〜2の整数である)
Figure 2015179120
(Wherein R 22 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, q is an integer of 0 to 2, j, l and r are each independently an integer of 0 to 4, k is an integer of 0 to 6, and o and p are integers of 0 to 2)

Figure 2015179120
(式中、R23は炭素数1〜10の炭化水素基、Sは1〜30の整数、tは1〜6の整数である。)
Figure 2015179120
(In the formula, R 23 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, S is an integer of 1 to 30, and t is an integer of 1 to 6.)

Figure 2015179120
(式中、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表し、u、v、w、xはそれぞれ独立して0〜4の整数であり、yは0〜3の整数である)
Figure 2015179120
(In the formula, R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, u, v, w and x are each independently an integer of 0 to 4, and y is an integer of 0 to 3).

式(9)で表されるエポキシ樹脂の中では(株)プリンテック製のVG3101Lが好ましく、式(11)で表されるエポキシ樹脂の中ではダイセル化学工業(株)製のEHPE−3150が好ましく、式(12)で表されるエポキシ樹脂の中ではジャパンエポキシレジン(株)製のエピコート828、エピコート834、エピコート1001が好ましい。
感光性樹脂組成物における、成分(C)の構成割合は、成分(A)の共重合体100質量部に対して10〜70質量部であり、相溶性、溶剤耐性の面から好ましくは30〜65質量部である。この構成割合が10質量部を下回るとパターン膜(硬化膜)の溶剤耐性が不十分になり、70質量部を上回ると、共重合体との相溶性が悪化し、透過率が低下する。
Among the epoxy resins represented by the formula (9), VG3101L manufactured by Printec Co., Ltd. is preferable, and among the epoxy resins represented by the formula (11), EHPE-3150 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. is preferable. Among the epoxy resins represented by the formula (12), Epicoat 828, Epicoat 834, and Epicoat 1001 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. are preferable.
The component ratio of the component (C) in the photosensitive resin composition is 10 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer of the component (A), and preferably 30 to 30% in terms of compatibility and solvent resistance. 65 parts by mass. When this composition ratio is less than 10 parts by mass, the solvent resistance of the pattern film (cured film) becomes insufficient, and when it exceeds 70 parts by mass, the compatibility with the copolymer deteriorates and the transmittance decreases.

<成分(D):特定の構成単位からなる共重合体>
成分(D)の共重合体は厚膜形成時に成分(A)の共重合体と加熱時に適度な膜密度を保つため、全面露光(ブリーチング)時やポストベーク時に発生する窒素ガス等を円滑に排出できるため発泡現象を抑制することが出来る。
成分(D)は、下記式(5)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(d1)、下記式(6)で表される芳香族ビニル単量体から誘導される構成単位(d2)、下記式(7)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(d3)および下記式(8)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(d4)からなる共重合体である。
<Component (D): Copolymer comprising specific structural units>
The component (D) copolymer keeps an appropriate film density when heated with the copolymer (A) when forming a thick film, and therefore smoothes out nitrogen gas generated during full exposure (bleaching) and post-bake. Therefore, the foaming phenomenon can be suppressed.
Component (D) is derived from a structural unit (d1) derived from an itaconic acid diester monomer represented by the following formula (5) and an aromatic vinyl monomer represented by the following formula (6). Structural unit (d2), structural unit (d3) derived from an α, β-unsaturated carboxylic acid monomer represented by the following formula (7), and (meth) acrylic acid represented by the following formula (8) It is a copolymer comprising a structural unit (d4) derived from an ester monomer.

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)
Figure 2015179120
(Wherein R 8 and R 9 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).

Figure 2015179120
(式中、R10およびR11は、それぞれ独立して水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(Wherein R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(式中のR12は水素原子またはメチル基)
Figure 2015179120
(Wherein R 12 is a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(式中のR13は水素原子またはメチル基、R14は炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基)
Figure 2015179120
(In the formula, R 13 is a hydrogen atom or a methyl group, R 14 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)

前記式(5)〜(8)で表される構成単位はそれぞれ下記式(5)′〜(8)′で表される単量体(各構成単位用単量体)から誘導される。   The structural units represented by the formulas (5) to (8) are derived from monomers (monomers for respective structural units) represented by the following formulas (5) ′ to (8) ′, respectively.

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ式(5)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(In the formula, R 8 and R 9 are the same as those in formula (5).)

Figure 2015179120
(式中、R10およびR11は、それぞれ式(6)におけるものと同じである。)

Figure 2015179120
(式中のR12は式(7)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(Wherein R 10 and R 11 are the same as those in formula (6)).

Figure 2015179120
(R 12 in the formula is the same as that in formula (7).)

Figure 2015179120
(式中のR13、R14は、それぞれ式(8)におけるものと同じである。)
Figure 2015179120
(R 13 and R 14 in the formula are the same as those in formula (8).)

〔イタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(d1)〕
イタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(d1)は、成分(A)の共重合体との膜密度の調整や現像性の調整のために導入される。
前記式(5)におけるRおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基である。
直鎖アルキル基および分岐アルキル基の炭素数が8を超える、またシクロアルキル基の炭素数が10を超えると、現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。前記式(5)におけるRおよびRは、同一の置換基であっても、異なる置換基であっても良いが、入手容易性の面から同一の構造であることが好ましい。
構成単位(d1)は、共重合体100質量%中に3〜50質量%含まれ、現像性と発泡の面から好ましくは10〜30質量%含まれる。このとき(d1)と(d2)の合計量は30〜87質量%の範囲で含まれる。構成単位(d1)の含有量が3質量%を下回ると成分(A)との相溶性が悪くなり、膜密度が局所的に高くなり発泡が発生する。一方、構成単位(d1)の含有量が50質量%を超えると、成分(A)との相溶性が悪くなり、膜密度が局所的に高くなり発泡が発生する場合があり、また共重合性が低下して現像性が悪化する。
[Structural Unit (d1) Derived from Itaconic Acid Diester Monomer]
The structural unit (d1) derived from the itaconic acid diester monomer is introduced to adjust the film density with the copolymer of the component (A) and to adjust the developability.
R 8 and R 9 in the formula (5) are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms.
If the straight-chain alkyl group and the branched alkyl group have more than 8 carbon atoms and the cycloalkyl group has more than 10 carbon atoms, the solubility in the developer is lowered and the developability is deteriorated. R 8 and R 9 in the formula (5) may be the same substituent or different substituents, but are preferably the same structure from the viewpoint of availability.
The structural unit (d1) is contained in 3 to 50% by mass in 100% by mass of the copolymer, and preferably 10 to 30% by mass in terms of developability and foaming. At this time, the total amount of (d1) and (d2) is included in the range of 30 to 87% by mass. When the content of the structural unit (d1) is less than 3% by mass, the compatibility with the component (A) is deteriorated, the film density is locally increased, and foaming occurs. On the other hand, when the content of the structural unit (d1) exceeds 50% by mass, the compatibility with the component (A) is deteriorated, the film density is locally increased, and foaming may occur. Decreases and developability deteriorates.

〔芳香族ビニル単量体から誘導される構成単位(d2)〕
構成単位(d2)を誘導する芳香族ビニル単量体は、重合時に構成単位(d1)を誘導するイタコン酸ジエステル単量体、構成単位(d3)を誘導するα,β−不飽和カルボン酸単量体および構成単位(d4)を誘導する(メタ)アクリル酸エステル単量体との共重合性を向上させることができる。構成単位(d2)を誘導する芳香族ビニル単量体は、前記式(5)′のイタコン酸ジエステル単量体、式(7)′のα,β−不飽和カルボン酸単量体および式(8)′の(メタ)アクリル酸エステル単量体の3者のいずれの単量体とも共重合性が良好であるため、重合反応時に共重合性の異なる単量体から誘導される各構成単位を円滑に共重合体中に導入することができ、共重合組成に分布の偏りがなく、均一な性質を有する共重合体を得ることができる。
前記式(6)におけるR10およびR11は、それぞれ独立して水素原子またはメチル基であり、現像性の面からR10およびR11は水素原子が好ましい。
構成単位(d2)は、共重合体100質量%中に20〜70質量%含まれ、現像性と発泡の面から好ましくは40〜60質量%含まれる。このとき(d1)と(d2)の合計量は30〜87質量%の範囲で含まれる。構成単位(d2)の含有量が20質量%を下回る、または70質量%を超えると共重合性のバランスが崩れ、所望とする共重合体が得られなくなり、相溶性の悪化から膜密度が局所的に高くなり発泡の発生と現像性が悪化する。
[Structural unit derived from aromatic vinyl monomer (d2)]
The aromatic vinyl monomer for deriving the structural unit (d2) is an itaconic acid diester monomer for deriving the structural unit (d1) during polymerization, or an α, β-unsaturated carboxylic acid monomer for deriving the structural unit (d3). Copolymerizability with the (meth) acrylic acid ester monomer that induces the monomer and the structural unit (d4) can be improved. The aromatic vinyl monomer from which the structural unit (d2) is derived includes the itaconic acid diester monomer of the formula (5) ′, the α, β-unsaturated carboxylic acid monomer of the formula (7) ′ and the formula ( 8) Each structural unit derived from a monomer having a different copolymerization property at the time of the polymerization reaction because any of the three monomers of the (meth) acrylic acid ester monomer has good copolymerizability. Can be smoothly introduced into the copolymer, and a copolymer having uniform properties can be obtained without uneven distribution of the copolymer composition.
R 10 and R 11 in Formula (6) are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and R 10 and R 11 are preferably a hydrogen atom from the viewpoint of developability.
The structural unit (d2) is contained in an amount of 20 to 70% by mass in 100% by mass of the copolymer, and preferably 40 to 60% by mass in terms of developability and foaming. At this time, the total amount of (d1) and (d2) is included in the range of 30 to 87% by mass. When the content of the structural unit (d2) is less than 20% by mass or more than 70% by mass, the balance of copolymerization is lost, and a desired copolymer cannot be obtained. It becomes higher and foaming and developability deteriorate.

〔α,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(d3)〕
α,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(d3)は、現像工程において現像性に寄与する成分である。前記式(7)におけるR12は水素原子、またはメチル基である。耐熱性の面からR12として好ましくはメチル基である。
構成単位(d3)は、共重合体100質量%中に10〜35質量%含まれ、現像性と残膜率の両立の面から好ましくは15〜30質量%含まれる。構成単位(a3)の含有量が10質量%を下回ると、疎水性が高くなり成分(A)との相溶性が悪くなり、局所的に膜密度が高くなり発泡が発生し、現像液への溶解性が低下して現像性が悪化する。一方、構成単位(d3)の含有量が35質量%を上回ると、現像液への溶解性が高くなり過ぎるため残膜率が低下し、親水性が高くなり過ぎるため、成分(A)との相溶性が悪化して局所的に膜密度が高くなり発泡が発生する。
[Structural Unit Derived from α, β-Unsaturated Carboxylic Acid Monomer (d3)]
The structural unit (d3) derived from the α, β-unsaturated carboxylic acid monomer is a component that contributes to developability in the development process. R 12 in the formula (7) is a hydrogen atom or a methyl group. From the viewpoint of heat resistance, R 12 is preferably a methyl group.
The structural unit (d3) is contained in 10 to 35% by mass in 100% by mass of the copolymer, and is preferably contained in 15 to 30% by mass in terms of both developability and remaining film ratio. When the content of the structural unit (a3) is less than 10% by mass, the hydrophobicity is increased, the compatibility with the component (A) is deteriorated, the film density is locally increased, foaming occurs, and Solubility decreases and developability deteriorates. On the other hand, if the content of the structural unit (d3) exceeds 35% by mass, the solubility in the developer becomes too high, the remaining film ratio decreases, and the hydrophilicity becomes too high. The compatibility deteriorates, and the film density locally increases and foaming occurs.

〔(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(d4)〕
(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(d4)は、現像性の調整、現像時の残膜率や解像度の調整を目的として加えることができる。前記式(8)におけるR13は水素原子またはメチル基、R14は炭素数1〜12のアルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基である。
耐熱性の面からR13として好ましくはメチル基である。R14の炭素数が12を超えると、共重合性が低下し問題となる。構成単位(d4)を誘導するこれらの(メタ)アクリル酸エステル単量体は、現像性を調整する目的で1種のみまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
構成単位(d4)は、共重合体100質量%中に3〜55質量%の範囲で含まれる。発泡、現像性、透明性の観点から好ましくは10〜35質量%含まれる。構成単位(d4)の含有量が3質量%を下回ると現像液への溶解性が得られず現像性が悪化し、成分(A)との相溶性が悪くなり、局所的に膜密度が高くなり発泡が発生する。構成単位(d4)の含有量が55質量%を上回ると、相溶性が悪化し、透化率の低下および局所的に膜密度が高くなることから発泡が発生する。
[Structural unit derived from (meth) acrylate monomer (d4)]
The structural unit (d4) derived from the (meth) acrylic acid ester monomer can be added for the purpose of adjusting developability, adjusting the remaining film ratio during development, and adjusting the resolution. In the formula (8), R 13 is a hydrogen atom or a methyl group, R 14 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon It is a C1-C12 hydroxyalkyl group or a main ring constituent C3-C12 alicyclic hydrocarbon group.
From the viewpoint of heat resistance, R 13 is preferably a methyl group. When the number of carbon atoms in R 14 exceeds 12, the copolymerizability is lowered, which causes a problem. These (meth) acrylic acid ester monomers for inducing the structural unit (d4) can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting developability.
The structural unit (d4) is contained in the range of 3 to 55% by mass in 100% by mass of the copolymer. From the viewpoints of foaming, developability and transparency, it is preferably contained in an amount of 10 to 35% by mass. If the content of the structural unit (d4) is less than 3% by mass, the solubility in the developer cannot be obtained, the developability is deteriorated, the compatibility with the component (A) is deteriorated, and the film density is locally high. Foaming occurs. When the content of the structural unit (d4) exceeds 55% by mass, the compatibility is deteriorated, and the foaming occurs because the permeability is lowered and the film density is locally increased.

〔共重合体(D)の合成法〕
共重合体(D)を合成するに際しては、公知のラジカル重合法を適用することができる。その際、共重合成分である構成単位(d1)、構成単位(d2)、構成単位(d3)および構成単位(d4)をそれぞれ誘導する単量体を重合釜に一括で仕込むことも、分割で反応系中に滴下しても良い。
成分(D)の共重合体を得るために用いられる重合用溶剤としては、一般的に知られている溶剤を用いることができる。
成分(D)の共重合体を得るために用いられる重合開始剤としては、一般的にラジカル重合開始剤として知られているものを使用することができる。その具体例としては、アゾ系重合開始剤、シアノ基を有さないアゾ系重合開始剤又は有機過酸化物及び過酸化水素等を用いることができる。ラジカル重合開始剤として過酸化物を使用する場合には、これと還元剤とを組み合わせてレドックス型重合開始剤として使用してもよい。
成分(D)の共重合体の質量平均分子量は5,000〜30,000、現像性、溶剤耐性の両立の面から好ましくは10,000〜20,000である。質量平均分子量が5,000未満の場合には膜強度が不十分となり溶剤耐性が悪化する。質量平均分子量が30,000を超える場合には現像液への溶解性が低下し、現像性が悪化する。
感光性樹脂組成物における、成分(D)の構成割合は、成分(A)の共重合体100質量部に対して10〜50質量部であり、発泡抑制の面から好ましくは15〜40質量部である。この構成割合が、10質量部を下回ると発泡性が悪化し、50質量部を上回ると感度が低下する。
[Synthesis Method of Copolymer (D)]
In synthesizing the copolymer (D), a known radical polymerization method can be applied. At that time, it is also possible to charge the polymerization vessel in a batch with monomers that respectively derive the structural unit (d1), the structural unit (d2), the structural unit (d3), and the structural unit (d4), which are copolymerization components. It may be dropped into the reaction system.
As the polymerization solvent used for obtaining the copolymer of the component (D), generally known solvents can be used.
As the polymerization initiator used for obtaining the copolymer of component (D), those generally known as radical polymerization initiators can be used. Specific examples thereof include an azo polymerization initiator, an azo polymerization initiator having no cyano group, an organic peroxide, and hydrogen peroxide. When a peroxide is used as the radical polymerization initiator, it may be used as a redox polymerization initiator in combination with a reducing agent.
The weight average molecular weight of the copolymer of component (D) is preferably 5,000 to 30,000, and preferably 10,000 to 20,000 in terms of both developability and solvent resistance. When the mass average molecular weight is less than 5,000, the film strength is insufficient and the solvent resistance is deteriorated. When the mass average molecular weight exceeds 30,000, the solubility in a developer is lowered and the developability is deteriorated.
The constituent ratio of the component (D) in the photosensitive resin composition is 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer of the component (A), and preferably 15 to 40 parts by mass from the aspect of suppressing foaming. It is. When this proportion is less than 10 parts by mass, the foaming property is deteriorated, and when it exceeds 50 parts by mass, the sensitivity is lowered.

<その他の添加成分>
本発明の感光性樹脂組成物には、本発明の目的を逸脱しない範囲で、溶剤、硬化促進剤、密着性向上助剤、界面活性剤等の添加成分を配合することができる。
<Other additive components>
In the photosensitive resin composition of the present invention, additives such as a solvent, a curing accelerator, an adhesion improving aid, and a surfactant can be blended without departing from the object of the present invention.

(溶剤)
溶剤は感光性樹脂組成物に利用できる公知の溶剤を用いることができる。溶剤の具体例としては、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等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、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メチルエチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸メチル、乳酸エチル等の乳酸エステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類等が挙げられる。これらの溶剤は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(solvent)
A known solvent that can be used for the photosensitive resin composition can be used as the solvent. Specific examples of the solvent include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monoethyl ether acetate, and diethylene glycol dimethyl ether. , Diethylene glycol dialkyl ethers such as diethylene glycol diethyl ether and diethylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether Propylene glycol monoalkyl ether acetates such as acetate, lactic esters such as methyl lactate and ethyl lactate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone, 2-heptanone and cyclohexanone, N, N-dimethyl Examples include amides such as acetamide and N-methylpyrrolidone, and lactones such as γ-butyrolactone. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

(硬化促進剤)
硬化促進剤は、前記成分(C)のエポキシ基と成分(A)共重合体の側鎖のカルボキシル基との架橋反応を促進させることができる。硬化促進剤としては、例えば三新化学工業(株)製のサンエイドSI−45L、サンエイドSI−60L、サンエイドSI−80L、サンエイドSI−100L、サンエイドSI−110L、サンエイドSI−150L等の芳香族スルホニウム塩、サンアプロ(株)製のU−CAT SA102、U−CAT SA106、U−CAT SA506、U−CAT SA603、U−CAT 5002等のジアザビシクロウンデセン塩、サンアプロ(株)製のCPI−100P、CPI−101A、CPI−200k、CPI−210s等の光酸発生剤、四国化成工業(株)製のキュアゾール 1B2PZ等のイミダゾール類等が挙げられる。
硬化促進剤の構成割合は、成分(C)100質量部に対し、通常0.1〜15質量部添加される。
(Curing accelerator)
The curing accelerator can promote the crosslinking reaction between the epoxy group of the component (C) and the carboxyl group of the side chain of the component (A) copolymer. Examples of the curing accelerator include aromatic sulfoniums such as San-Aid SI-45L, Sun-Aid SI-60L, Sun-Aid SI-80L, Sun-Aid SI-100L, Sun-Aid SI-110L, and Sun-Aid SI-150L manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. Salt, diazabicycloundecene salts such as U-CAT SA102, U-CAT SA106, U-CAT SA506, U-CAT SA603, U-CAT 5002, etc. manufactured by San Apro Co., Ltd., and CPI-100P manufactured by San Apro Co., Ltd. Photoacid generators such as CPI-101A, CPI-200k, and CPI-210s, and imidazoles such as Curesol 1B2PZ manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.
The composition ratio of the curing accelerator is usually 0.1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (C).

(密着性向上助剤及び界面活性剤)
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、密着性向上助剤および界面活性剤等をさらに配合することができる。密着性向上助剤の例としては、アルキルイミダゾリン、ポリヒドロキシスチレン、ポリビニルメチルエーテル、t−ブチルノボラック、エポキシシラン、シランカップリング剤等が挙げられる。界面活性剤の例としては、例えばモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製のTSF−431、TSF−433、TSF−437、住友3M(株)製の<ノベック>HFE、大日本インキ化学工業(株)製のメガファックF−477、F−483、F−554、TF−1434、TEGO製のGlide−410、Glide−440、Glide−450、Glide−B1484等が挙げられる。
(Adhesion improvement aid and surfactant)
If necessary, the photosensitive resin composition of the present invention may further contain an adhesion improving aid, a surfactant and the like. Examples of the adhesion improving aid include alkyl imidazoline, polyhydroxystyrene, polyvinyl methyl ether, t-butyl novolac, epoxy silane, silane coupling agent and the like. Examples of surfactants include, for example, TSF-431, TSF-433, TSF-437 manufactured by Momentive Performance Materials Japan, <Novec> HFE manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., Dainippon Ink & Chemicals, Inc. ) Manufactured by MegaFuck F-477, F-483, F-554, TF-1434, TEGO-made Glide-410, Glide-440, Glide-450, Glide-B1484, and the like.

(コントラスト向上剤)
本発明の感光性樹脂組成物には、コントラストの向上を目的として、前記式(4)または下記式(13)、(14)、(15)、(16)で表されるフェノール性化合物を配合することができる。これらのフェノール性化合物のフェノール基は光が照射されない未露光部において、成分(B)の感光剤のジアゾ基とアゾカップリング反応を起こして成分(B)の溶解抑止効果を高める。結果、これらフェノール性化合物を用いない場合に比べ、露光部と未露光部のアルカリ現像液への溶解性の差を大きくする(コントラストを大きくする)ことができるため、残膜率、解像度の向上が望める。
コントラスト向上剤として添加されるフェノール性化合物として好ましくは、下記式(13)、(14)、(15)、(16)であり、通常共重合体100質量部に対して、1〜20質量部の量で用いられる。
(Contrast improver)
The photosensitive resin composition of the present invention is blended with a phenolic compound represented by the above formula (4) or the following formulas (13), (14), (15), and (16) for the purpose of improving contrast. can do. The phenol group of these phenolic compounds causes an azo coupling reaction with the diazo group of the photosensitive agent of component (B) in the unexposed area where no light is irradiated, thereby enhancing the dissolution inhibiting effect of component (B). As a result, compared to the case where these phenolic compounds are not used, the difference in solubility in the alkaline developer between the exposed area and the unexposed area can be increased (contrast increased), so the remaining film ratio and resolution are improved. Can be expected.
The phenolic compound added as a contrast improver is preferably the following formulas (13), (14), (15), and (16), and is usually 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the copolymer. Used in the amount of.

Figure 2015179120
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<感光性樹脂組成物の調製法>
感光性樹脂組成物を調製するに際しては、前記成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)をはじめとする各成分を一括配合してもよいし、各成分を溶剤に溶解した後に逐次配合してもよい。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。
例えば、全成分を同時に溶剤に溶解して樹脂組成物を調製してもよいし、必要に応じて各成分を適宜2つ以上の溶液としておいて、使用時(塗布時)にこれらの溶液を混合して感光性樹脂組成物として調製してもよい。
<Method for preparing photosensitive resin composition>
In preparing the photosensitive resin composition, each component including the component (A), the component (B), the component (C) and the component (D) may be blended together, or each component may be a solvent. You may mix | blend sequentially, after melt | dissolving in. In addition, there are no particular restrictions on the charging order and working conditions when blending.
For example, the resin composition may be prepared by dissolving all the components in a solvent at the same time, and if necessary, each component is appropriately made into two or more solutions, and these solutions are used at the time of use (at the time of application). You may mix and prepare as a photosensitive resin composition.

<フラットパネルディスプレイおよび半導体デバイス>
本発明のフラットパネルディスプレイ及び半導体デバイスは、本発明の感光性樹脂組成物を硬化した層、すなわち平坦化膜または層間絶縁膜を有する。平坦化膜および層間絶縁膜の形成に際しては、通常感光性樹脂組成物の溶液を基板上に塗布し、プリベイクを行って感光性樹脂組成物の塗膜を形成する。このとき、感光性樹脂組成物が塗布される基板は、ガラス、シリコンなど従来FPD用または半導体デバイス形成用の基板など公知のいずれの基板であってもよい。基板はベアな基板でも、酸化膜、窒化膜、金属膜などが形成されていても、さらには回路パターン或いは半導体デバイスなどが形成されている基板であってもよい。また、プリベイクの温度は通常40〜140℃で、時間は0〜15分程度である。次いで、塗膜に所定のマスクを介してパターン露光を行った後、アルカリ現像液を用いて現像処理し、必要に応じリンス処理を行って、感光性樹脂組成物の膜を形成する。このようにして形成された膜は、全面露光された後、ポストベークされてパターン膜が形成される。全面露光の際の露光量は、通常500mJ/cm以上であればよい。また、ポストベーク温度は通常150〜250℃、好ましくは180〜230℃、ポストベーク時間は、通常30〜90分である。
感光性樹脂組成物を用いて形成されたパターン膜は、半導体デバイスや液晶表示装置、プラズマディスプレイなどのFPDの平坦化膜或いは層間絶縁膜などとして利用される。なお、全面にパターン膜を形成する場合には、パターン露光、現像などは行わなくてよい。ここで平坦化膜と層間絶縁膜とは全く独立したものではなく、感光性樹脂組成物により形成されたパターン膜は、平坦化膜としても、層間絶縁膜としても利用し得るものである。そして、半導体デバイスなどにおいては、そのような膜は層間絶縁膜としても平坦化膜としても機能する。
前記パターン膜の形成において、感光性樹脂組成物の塗布方法としては、スピンコート法、ロールコート法、ランドコート法、スプレー法、流延塗布法、浸漬塗布法、スリット塗布法など任意の方法を用いればよい。また、露光に用いられる放射線としては、例えばg線、h線、i線などの紫外線、KrFエキシマレーザー光或いはArFエキシマレーザー光などの遠紫外線、X線、電子線などが挙げられる。
現像法としては、パドル現像法、浸漬現像法、揺動浸漬現像法、シャワー式現像法など従来フォトレジストを現像する際に用いられている方法によればよい。また現像剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウムなどの無機アルカリ、アンモニア、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエチルアミンなどの有機アミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの第四級アミンなどを所定の濃度に調整した水溶液を用いることができる。
<Flat panel display and semiconductor device>
The flat panel display and semiconductor device of the present invention have a layer obtained by curing the photosensitive resin composition of the present invention, that is, a planarizing film or an interlayer insulating film. In forming the planarization film and the interlayer insulating film, a solution of the photosensitive resin composition is usually applied on the substrate and prebaked to form a coating film of the photosensitive resin composition. At this time, the substrate to which the photosensitive resin composition is applied may be any known substrate such as a conventional FPD substrate or a semiconductor device forming substrate such as glass or silicon. The substrate may be a bare substrate, may be formed with an oxide film, a nitride film, a metal film, or the like, or may be a substrate on which a circuit pattern or a semiconductor device is formed. Moreover, the temperature of prebaking is 40-140 degreeC normally, and time is about 0-15 minutes. Next, after pattern exposure is performed on the coating film through a predetermined mask, development processing is performed using an alkaline developer, and rinsing processing is performed as necessary to form a film of the photosensitive resin composition. The film thus formed is exposed to the entire surface and then post-baked to form a pattern film. The exposure amount for the entire surface exposure is usually 500 mJ / cm 2 or more. The post-bake temperature is usually 150 to 250 ° C., preferably 180 to 230 ° C., and the post-bake time is usually 30 to 90 minutes.
The pattern film formed using the photosensitive resin composition is used as a flattening film or an interlayer insulating film of an FPD such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, or a plasma display. When a pattern film is formed on the entire surface, pattern exposure, development, etc. need not be performed. Here, the planarizing film and the interlayer insulating film are not completely independent, and the pattern film formed of the photosensitive resin composition can be used as the planarizing film or the interlayer insulating film. In a semiconductor device or the like, such a film functions as both an interlayer insulating film and a planarizing film.
In the formation of the pattern film, as a method for applying the photosensitive resin composition, any method such as a spin coating method, a roll coating method, a land coating method, a spray method, a casting coating method, a dip coating method, and a slit coating method may be used. Use it. Examples of radiation used for exposure include ultraviolet rays such as g-rays, h-rays, and i-rays, far ultraviolet rays such as KrF excimer laser light or ArF excimer laser light, X-rays, and electron beams.
As a developing method, a method conventionally used for developing a photoresist, such as a paddle developing method, an immersion developing method, a swinging immersion developing method, or a shower type developing method may be used. Developers include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate and sodium silicate, organic amines such as ammonia, ethylamine, propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol and triethylamine, and tetramethylammonium hydroxide. An aqueous solution in which a quaternary amine or the like is adjusted to a predetermined concentration can be used.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。なお「部」および「%」は、特に断りがない限り全て質量基準である。以下に各実施例および各比較例で用いた測定方法及び評価方法を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. “Part” and “%” are all based on mass unless otherwise specified. The measurement methods and evaluation methods used in the examples and comparative examples are shown below.

<質量平均分子量>
質量平均分子量(Mw)は、東ソー(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8220GPCを用い、カラムとして東ソー(株)製TskgelHZM−Mを用い、THFを溶離液とし、RI検出器により測定して分子量既知のポリスチレン標準体により得られる検量線を用いた換算により求めた。
<Mass average molecular weight>
The mass average molecular weight (Mw) was measured with a RI detector using a gel permeation chromatography apparatus HLC-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation, Tskel HZM-M manufactured by Tosoh Corporation as a column, and THF as an eluent. Thus, it was determined by conversion using a calibration curve obtained from a polystyrene standard having a known molecular weight.

〔合成例1−1、共重合体A−1の合成〕
温度計、攪拌機及び冷却管を備えた500mLの4つ口フラスコに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)を154.4g仕込み、窒素置換した後、オイルバスで液温が85℃になるまで昇温した。
他方、イタコン酸ジメチル(DMI)20.0g、アクリル酸(AA)15.3g、メチルメタクリレート(MMA)64.7g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4.0g及びPGMEA27.3gを予め均一混合したもの(滴下成分)を2時間かけて滴下ロートより等速滴下した後、同温度にて8時間維持し、共重合体A−1を得た。
[Synthesis Example 1-1, Synthesis of Copolymer A-1]
Into a 500 mL four-necked flask equipped with a thermometer, stirrer and condenser, 154.4 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was charged, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 85 ° C. with an oil bath. .
On the other hand, 20.0 g of dimethyl itaconate (DMI), 15.3 g of acrylic acid (AA), 64.7 g of methyl methacrylate (MMA), 4.0 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) and 27.3 g of PGMEA were previously mixed uniformly. Was added at a constant rate from the dropping funnel over 2 hours, and then maintained at the same temperature for 8 hours to obtain a copolymer A-1.

〔合成例1−2〜7、共重合体A−2〜7〕
表1に記載した仕込み種および量、並びに重合温度を変更した以外は合成例1−1と同様の手法にて共重合体の合成を行った。
〔合成例2−1〜6、共重合体A−8〜13〕
表2に記載した仕込み種および量、並びに重合温度を変更した以外は合成例1−1と同様の手法にて共重合体の合成を行った。
[Synthesis Examples 1-2 to 7, Copolymer A-2 to 7]
A copolymer was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1 except that the charged species and amount described in Table 1 and the polymerization temperature were changed.
[Synthesis Examples 2-1 to 6, Copolymer A-8 to 13]
A copolymer was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1 except that the charged species and amount described in Table 2 and the polymerization temperature were changed.

〔比較合成例1〜2、共重合体X−1〜2〕
表3に記載した仕込み種および量、並びに重合温度を変更した以外は合成例1−1と同様の手法にて共重合体の合成を行った。
[Comparative Synthesis Examples 1-2, Copolymer X-1-2]
A copolymer was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1-1 except that the charged species and amount described in Table 3 and the polymerization temperature were changed.

Figure 2015179120
Figure 2015179120

Figure 2015179120
Figure 2015179120

Figure 2015179120
Figure 2015179120

〔合成例3−1、共重合体D−1の合成〕
温度計、攪拌機及び冷却管を備えた500mLの4つ口フラスコに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)を155.3g仕込み、窒素置換した後、オイルバスで液温が90℃になるまで昇温した。
他方、イタコン酸ジメチル(DMI)12.7g、メタクリル酸(MAA)21.5g、スチレン(St)47.3g、ヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)18.5g、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(パーブチルO)3.0g及びPGMEA27.4gを予め均一混合したもの(滴下成分)を2時間かけて滴下ロートより等速滴下した後、同温度にて8時間維持し、共重合体D−1を得た。
[Synthesis Example 3-1, Synthesis of Copolymer D-1]
Into a 500 mL four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a condenser tube, 155.3 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was charged, purged with nitrogen, and then heated up to 90 ° C. in an oil bath. .
On the other hand, dimethyl itaconate (DMI) 12.7 g, methacrylic acid (MAA) 21.5 g, styrene (St) 47.3 g, hydroxypropyl methacrylate (HPMA) 18.5 g, t-butylperoxy-2-ethylhexano A solution prepared by uniformly mixing 3.0 g of ate (perbutyl O) and 27.4 g of PGMEA in advance (dropping component) was dropped at a constant rate from a dropping funnel over 2 hours, and then maintained at the same temperature for 8 hours. 1 was obtained.

〔合成例3−2〜10、共重合体D−2〜10〕
表4に記載した仕込み種および量、並びに重合温度を変更した以外は合成例3−1と同様の手法にて共重合体の合成を行った。
[Synthesis Examples 3-2 to 10, Copolymer D-2 to 10]
A copolymer was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3-1, except that the preparation type and amount described in Table 4 and the polymerization temperature were changed.

〔比較合成例3〜10、共重合体Y−1〜8〕
表5に記載した仕込み種および量、並びに重合温度を変更した以外は合成例3−1と同様の手法にて共重合体の合成を行った。
[Comparative Synthesis Examples 3 to 10, Copolymers Y-1 to 8]
A copolymer was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3-1, except that the preparation type and amount described in Table 5 and the polymerization temperature were changed.

Figure 2015179120
Figure 2015179120

Figure 2015179120
表1〜5における略号の意味は次の通りである。
DMI:イタコン酸ジメチル
DEI:イタコン酸ジエチル
DBI:イタコン酸ジブチル
DcHI:イタコン酸ジシクロヘキシル
DeHI:イタコン酸ジエチルヘキシル
AA:アクリル酸
MAA:メタクリル酸
MMA:メタクリル酸メチル
BMA:メタクリル酸ブチル
LMA:メタクリル酸ラウリル
CHMA:メタクリル酸シクロヘキシル
DCPMA:メタクリル酸ジシクロペンタニル
HEMA:メタクリル酸ヒドロキシエチル
HPMA:メタクリル酸ヒドロキシプロピル
AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル〔アゾ系重合開始剤、和光純薬工業(株)製〕
V−601: 〔アゾ系重合開始剤、和光純薬工業(株)製〕
パーブチルPV: 日油(株)製の過酸化物系重合開始剤
パーブチルO:t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、日油(株)製の過酸化物系重合開始剤
パーヘキシルO:t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、日油(株)製の過酸化物系重合開始剤
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
Figure 2015179120
The meanings of the abbreviations in Tables 1 to 5 are as follows.
DMI: dimethyl itaconate DEI: diethyl itaconate DBI: dibutyl itaconate DcHI: dicyclohexyl itaconate DeHI: diethylhexyl itaconate AA: acrylic acid MAA: methacrylic acid MMA: methyl methacrylate BMA: butyl methacrylate LMA: lauryl methacrylate CHMA : Cyclohexyl methacrylate DCPMA: dicyclopentanyl methacrylate HEMA: hydroxyethyl methacrylate HPMA: hydroxypropyl methacrylate AIBN: 2,2′-azobisisobutyronitrile [azo polymerization initiator, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. ) Made]
V-601: [Azo-based polymerization initiator, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.]
Perbutyl PV: Peroxide-based polymerization initiator manufactured by NOF Corporation Perbutyl O: t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, Peroxide-based polymerization initiator manufactured by NOF Corporation Perhexyl O: t-hexylperoxy-2-ethylhexanoate, a peroxide polymerization initiator manufactured by NOF Corporation PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate EDM: diethylene glycol methyl ethyl ether

<実施例1−1>
合成例1−1で得られた共重合体A−1を100.0g(溶液として333.3g)、前記式(4)で表される化合物と前記式(4)′で表される1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルフォニルクロライドとのエステル化物25.0g、EHPE−3150〔ダイセル化学工業(株)製〕40.0g、合成例3−1で得られた共重合体D−1を25.0g、架橋促進剤としてCIP−210S〔サンアプロ(株)製〕2.0g、回転塗布の際にレジスト膜上にできる放射線状のしわ、いわゆるストリエーションを防止するため、さらにシリコン系界面活性剤、G−B1484〔TEGO製〕を0.5gを適量の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)に溶解させて攪拌した後、0.2μmのフィルターで濾過して、感光性樹脂組成物を調製した。
<Example 1-1>
100.0 g of copolymer A-1 obtained in Synthesis Example 1-1 (333.3 g as a solution), a compound represented by the above formula (4) and 1, 25.0 g of esterified product with 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 40.0 g of EHPE-3150 [manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.], 25 of the copolymer D-1 obtained in Synthesis Example 3-1. 0.0 g, CIP-210S (manufactured by San Apro Co., Ltd.) as a crosslinking accelerator, 2.0 g, a silicon-based surfactant for preventing radial wrinkles formed on the resist film during spin coating, so-called striation G-B1484 (manufactured by TEGO) was dissolved in an appropriate amount of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and stirred, and then filtered through a 0.2 μm filter. Te, to prepare a photosensitive resin composition.

(薄膜パターンの形成)
上記の感光性樹脂組成物を6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、90℃、120秒間ホットプレートにてベーク後、約3.8μm厚の薄膜(A)を得た。この薄膜にキヤノン(株)製i線ステッパー(FPA−2500i2)にてラインとスペース幅が1:1となった種々の線幅およびコンタクトホールのテストパターンを最適露光量で露光し、0.3質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で23℃、80秒間現像することで、ラインとスペース幅が1:1のライン&スペースパターンおよびコンタクトホールパターンが形成された薄膜(B)を得た。この薄膜(B)をウシオ電機(株)製プロキシミティ露光装置(UX−1000SM−TW01)にて全面露光した後、オーブン中で230℃、30分間加熱することによりポストベーク処理を行い、約3.0μm厚のパターン付き薄膜(パターン膜)を得た。
(感度の評価)
上記手法にてラインとスペース幅が1:1のライン&スペースパターンが得られる露光量(mJ/cm)を感度として評価した。
(現像性の評価)
上記で作製したパターンの中で、5μmのホールパターンをSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した。ホール部全面に残渣が見られる場合には×、ホールと基板の界面付近のみに残渣が見られる場合には○、ホール部全面に残渣が見られない場合には◎として現像性を評価した。
(残膜率の評価)
上記の手法にて得られた薄膜(A)、薄膜(B)の膜厚より以下の式より残膜率を算出した。
残膜率(%)=(薄膜(B)の膜厚(μm)/薄膜(A)の膜厚(μm))×100
(透過率の評価)
縦100mm、横100mmサイズの無アルカリガラス基板を用い、FPA−2500i2にてテストパターンを露光しない以外は上記と同様の操作を行うことにより、パターンのない薄膜をガラス基板上に得た。この薄膜の400nmにおける透過率を、紫外−可視光分光光度計UV−2600((株)島津製作所製)を用いて測定した。
(発泡の評価)
上記に記したとおりの手法にて、膜厚2.0μm、4.0μm、6.0μmのパターン膜を形成し、光学顕微鏡(500倍)にて観察し、いずれの膜厚においても発泡が観られないものを◎、6.0μmのみ発泡が観られるものを○、4.0μm以下で発泡が観られるものを×として評価した。
(耐溶剤性の評価)
縦100mm、横100mmサイズの無アルカリガラス基板を用い、FPA−2500i2にてテストパターンを露光しない以外は上記と同様の操作を行うことにより、パターンのない薄膜をガラス基板上に得た。この薄膜基板を、RemoverN−321〔ナガセケムテックス(株)製〕中に40℃、30分間浸漬した後、純水リンスを行い、200℃、15分間の再ベーク処理を行った。溶剤浸漬前の透過率と再ベーク処理後の透過率差が2%未満のものについては◎、透過率差が2〜4%のものについては○、透過率差が4%を超えるものを×として評価した。
(Formation of thin film pattern)
The photosensitive resin composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and baked on a hot plate at 90 ° C. for 120 seconds to obtain a thin film (A) having a thickness of about 3.8 μm. The thin film was exposed to various line widths and contact hole test patterns having a line and space width of 1: 1 with an optimum exposure dose using an i-line stepper (FPA-2500i2) manufactured by Canon Inc. Development was performed at 23 ° C. for 80 seconds with a mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to obtain a thin film (B) in which a line & space pattern and a contact hole pattern having a line and space width of 1: 1 were formed. The thin film (B) was exposed on the entire surface by a proximity exposure apparatus (UX-1000SM-TW01) manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., and then post-baked by heating at 230 ° C. for 30 minutes in an oven. A patterned thin film (pattern film) having a thickness of 0.0 μm was obtained.
(Evaluation of sensitivity)
The exposure amount (mJ / cm 2 ) at which a line and space pattern with a line and space width of 1: 1 was obtained by the above method was evaluated as sensitivity.
(Evaluation of developability)
Among the patterns produced above, a 5 μm hole pattern was observed with a SEM (scanning electron microscope). The developability was evaluated as x when a residue was found on the entire surface of the hole portion, ○ when the residue was found only near the interface between the hole and the substrate, and ◎ when no residue was found on the entire surface of the hole portion.
(Evaluation of remaining film rate)
The residual film ratio was calculated from the following formula from the film thicknesses of the thin film (A) and the thin film (B) obtained by the above method.
Residual film ratio (%) = (thickness of thin film (B) (μm) / thickness of thin film (A) (μm)) × 100
(Evaluation of transmittance)
Using a non-alkali glass substrate having a size of 100 mm in length and 100 mm in width and performing the same operation as above except that the test pattern was not exposed with FPA-2500i2, a thin film without a pattern was obtained on the glass substrate. The transmittance of this thin film at 400 nm was measured using an ultraviolet-visible light spectrophotometer UV-2600 (manufactured by Shimadzu Corporation).
(Evaluation of foaming)
A pattern film having a film thickness of 2.0 μm, 4.0 μm, and 6.0 μm was formed by the method described above, and observed with an optical microscope (500 times). Foaming was observed at any film thickness. A case where foaming was observed only at 6.0 μm was evaluated as ◯, and a case where foaming was observed at 4.0 μm or less was evaluated as x.
(Evaluation of solvent resistance)
Using a non-alkali glass substrate having a size of 100 mm in length and 100 mm in width and performing the same operation as above except that the test pattern was not exposed with FPA-2500i2, a thin film without a pattern was obtained on the glass substrate. The thin film substrate was immersed in Remover N-321 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation) at 40 ° C. for 30 minutes, rinsed with pure water, and re-baked at 200 ° C. for 15 minutes. The difference between the transmittance before immersion in the solvent and the transmittance difference after re-baking is less than 2%, the difference between 2 and 4% is ○, and the transmittance difference is more than 4%. As evaluated.

<実施例1−2〜7>
表6に示した成分(A)の共重合体、成分(B)のエステル化物、成分(C)のエポキシ化合物、成分(D)の共重合体およびその他添加剤等を用いること以外は実施例1−1と同様の操作を行うことにより、感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物について、実施例1−1と同様の物性を評価した。
<Examples 1-2 to 7>
Example except using the copolymer of component (A), esterified product of component (B), epoxy compound of component (C), copolymer of component (D) and other additives shown in Table 6 The photosensitive resin composition was prepared by performing operation similar to 1-1. About this photosensitive resin composition, the physical property similar to Example 1-1 was evaluated.

Figure 2015179120

<実施例2−1〜6>
表7に示した成分(A)の共重合体、成分(B)のエステル化物、成分(C)のエポキシ化合物、成分(D)の共重合体およびその他添加剤等を用いること以外は実施例1−1と同様の操作を行うことにより、感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物について、実施例1−1と同様の物性を評価した。
Figure 2015179120

<Examples 2-1 to 6>
Example except using the copolymer of component (A), esterified product of component (B), epoxy compound of component (C), copolymer of component (D) and other additives shown in Table 7 The photosensitive resin composition was prepared by performing operation similar to 1-1. About this photosensitive resin composition, the physical property similar to Example 1-1 was evaluated.

Figure 2015179120

<実施例3−1〜10>
表8に示した成分(A)の共重合体、成分(B)のエステル化物、成分(C)のエポキシ化合物、成分(D)の共重合体およびその他添加剤等を用いること以外は実施例1−1と同様の操作を行うことにより、感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物について、実施例1−1と同様の物性を評価した。
Figure 2015179120

<Examples 3-1 to 10>
Example other than using the copolymer of component (A), esterified product of component (B), epoxy compound of component (C), copolymer of component (D) and other additives shown in Table 8 The photosensitive resin composition was prepared by performing operation similar to 1-1. About this photosensitive resin composition, the physical property similar to Example 1-1 was evaluated.

Figure 2015179120
Figure 2015179120

<実施例4−1〜8>
表9に示した成分(A)の共重合体、成分(B)のエステル化物、成分(C)のエポキシ化合物、成分(D)の共重合体およびその他添加剤等を用いること以外は実施例1−1と同様の操作を行うことにより、感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物について、実施例1−1と同様の物性を評価した。
<Examples 4-1 to 8>
Examples other than using the copolymer of component (A), esterified product of component (B), epoxy compound of component (C), copolymer of component (D) and other additives shown in Table 9 The photosensitive resin composition was prepared by performing operation similar to 1-1. About this photosensitive resin composition, the physical property similar to Example 1-1 was evaluated.

Figure 2015179120
Figure 2015179120

<比較例1〜16>
表10および表11に示した成分(A)の共重合体、成分(B)のエステル化物、成分(C)のエポキシ化合物、成分(D)の共重合体およびその他添加剤等を用いること以外は実施例1−1と同様の操作を行うことにより、感光性樹脂組成物を調製した。この感光性樹脂組成物について、実施例1−1と同様の物性を評価した。
<Comparative Examples 1-16>
Other than using the copolymer of component (A), esterified product of component (B), epoxy compound of component (C), copolymer of component (D) and other additives shown in Table 10 and Table 11 Prepared the photosensitive resin composition by performing the same operation as Example 1-1. About this photosensitive resin composition, the physical property similar to Example 1-1 was evaluated.

Figure 2015179120
Figure 2015179120

Figure 2015179120
表6〜11における略号の意味は次の通りである。
EHPE−3150:エポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株)製)
CPI−210s:光酸発生剤(サンアプロ(株)製)
G−B1484:界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製)
F−477:界面活性剤(大日本インキ化学工業(株)製)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
Figure 2015179120
The meanings of the abbreviations in Tables 6 to 11 are as follows.
EHPE-3150: Epoxy resin (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
CPI-210s: Photoacid generator (manufactured by Sun Apro Co., Ltd.)
G-B1484: Surfactant (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
F-477: Surfactant (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.)
PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate EDM: Diethylene glycol methyl ethyl ether

表6〜表9に示した結果より、実施例1−1〜7、2−1〜6、3−1〜10および4−1〜8においては、パターン膜を形成する現像工程において現像残渣がなく、高温ベーキング後においても光透過率、耐溶剤性等の塗膜物性を損なうことなく、厚膜形成においても発泡が発生しないことを確認することができた。なお、実施例1−1〜7、2−1〜6、3−1〜10および4−1〜8は、表6〜表9に示されていないがパターン膜の平坦性も良好であった。
一方、比較例−1および2では成分(A)の共重合体中に構成単位(a1)が含まれていないため現像性が悪化した。比較例−3〜10では、成分(D)の共重合体が所望の共重合体となっていないことから、成分(A)との膜密度のバランスが崩れて発泡が悪化した。さらに、比較例−3〜10では、こうした発泡に加えて、成分(D)の共重合体中の構成成分がその構成割合を逸脱することにより、次の不具合がみられた。比較例−3では成分(D)の共重合体中の構成単位(d1)が過度に減量されているため、発泡が悪化した。比較例−4では成分(D)の共重合体中の構成単位(d1)が過剰に含まれているため現像性が悪化した。比較例−5では成分(D)の共重合体中の(d2)が過度に減量されているため現像性が悪化した。比較例−6では成分(D)の共重合体中の(d2)が過剰に含まれているため現像性が悪化した。比較例−7では成分(D)の共重合体中の(d3)が過度に減量されているため現像性が悪化した。比較例−8では成分(D)の共重合体中の(d3)が過剰に含まれているため残膜率が低下した。比較例−9では成分(D)の共重合体中の(d4)が過度に減量されているため現像性が悪化した。比較例−10では成分(D)の共重合体中の(d4)が過剰に含まれているため透過率が低下した。比較例−11では成分(B)の添加量が2質量部と少ないため感度と現像性が悪化した。比較例−12では成分(B)の添加量が55質量部と過剰のため透過率が低下した。比較例−13では成分(C)の添加量が5質量部と少ないため溶剤耐性が悪化した。比較例−14では成分(C)の添加量が80質量部と過剰のため透過率が低下した。比較例−15では成分(D)の添加量が5質量部と少ないため発泡が悪化した。比較例−16では成分(D)の添加量が60質量部と多いため感度が低下した。
From the results shown in Tables 6 to 9, in Examples 1-1 to 7, 2-1 to 6, 3-1 to 10 and 4-1 to 8, development residues are found in the development process for forming the pattern film. In addition, it was confirmed that foaming did not occur even in the formation of a thick film without impairing the film properties such as light transmittance and solvent resistance even after high temperature baking. In addition, although Examples 1-1-7, 2-1-6, 3-1-10, and 4-1-8 were not shown by Table 6-Table 9, the flatness of the pattern film was also favorable. .
On the other hand, in Comparative Examples-1 and 2, since the structural unit (a1) was not contained in the copolymer of component (A), the developability deteriorated. In Comparative Examples 3 to 10, since the copolymer of the component (D) was not a desired copolymer, the balance of the film density with the component (A) was lost and the foaming deteriorated. Further, in Comparative Examples 3 to 10, in addition to such foaming, the following problems were observed when the constituent components in the copolymer of the component (D) deviated from the constituent ratio. In Comparative Example-3, since the structural unit (d1) in the copolymer of the component (D) was excessively reduced, foaming deteriorated. In Comparative Example-4, since the structural unit (d1) in the copolymer of the component (D) was excessively contained, the developability deteriorated. In Comparative Example-5, the developability deteriorated because (d2) in the copolymer of component (D) was excessively reduced. In Comparative Example-6, the developability deteriorated because (d2) in the copolymer of component (D) was excessively contained. In Comparative Example-7, the developability deteriorated because (d3) in the copolymer of component (D) was excessively reduced. In Comparative Example-8, since (d3) in the copolymer of the component (D) was excessively contained, the remaining film ratio was lowered. In Comparative Example-9, since (d4) in the copolymer of component (D) was excessively reduced, developability deteriorated. In Comparative Example-10, since (d4) in the copolymer of component (D) was excessively contained, the transmittance was lowered. In Comparative Example-11, the addition amount of the component (B) was as small as 2 parts by mass, so the sensitivity and developability deteriorated. In Comparative Example-12, the transmittance decreased because the amount of component (B) added was excessive, 55 parts by mass. In Comparative Example-13, since the amount of component (C) added was as small as 5 parts by mass, solvent resistance was deteriorated. In Comparative Example-14, the added amount of component (C) was 80 parts by mass, so the transmittance was lowered. In Comparative Example-15, since the amount of component (D) added was as small as 5 parts by mass, foaming deteriorated. In Comparative Example-16, the sensitivity decreased because the amount of component (D) added was as large as 60 parts by mass.

Claims (5)

成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)を含有し、各成分の構成割合が成分(A)100質量部に対して成分(B)5〜50質量部、成分(C)10〜70質量部、成分(D)10〜50質量部である感光性樹脂組成物であって、
前記成分(A)は下記式(1)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(a1)、下記式(2)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(a2)および下記式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)からなるイタコン酸ジエステル系共重合体であり、

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)

Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基)

Figure 2015179120
(式中のRは水素原子またはメチル基、Rは炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基)

成分(B)は下記式(4)で表される3官能フェノール性化合物と下記式(4)′で表されるキノンジアジド化合物とをエステル化反応させて得られる、キノンジアジド基を有するエステル化物であり、

Figure 2015179120
(R、Rは水素またはSOXを表し、Xはハロゲンを表す。ただし、RとRのどちらか一つは必ず水素を表し、RとRのどちらか一つは必ずSOXを表す)

成分(C)は2個以上のエポキシ基を有する化合物であり、
成分(D)は下記式(5)で表されるイタコン酸ジエステル単量体から誘導される構成単位(d1)、下記式(6)で表される芳香族ビニル単量体から誘導される構成単位(d2)、下記式(7)で表されるα,β−不飽和カルボン酸単量体から誘導される構成単位(d3)および下記式(8)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(d4)からなる共重合体であって、成分(D)の共重合体100質量%中における各構成単位の割合がそれぞれ、構成単位(d1)3〜50質量%、構成単位(d2)20〜70質量%、構成単位(d3)10〜35質量%および(d4)3〜55質量%、かつ(d1)と(d2)との合計量が30〜87質量%であることを特徴とする感光性樹脂組成物。

Figure 2015179120
(式中、RおよびRは、それぞれ独立して炭素数1〜8の直鎖アルキル基、炭素数3〜8の分岐アルキル基または炭素数6〜10のシクロアルキル基)

Figure 2015179120
(式中、R10およびR11は、それぞれ独立して水素原子またはメチル基)

Figure 2015179120
(式中のR12は水素原子またはメチル基)

Figure 2015179120
(式中のR13は水素原子またはメチル基、R14は炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基)
It contains component (A), component (B), component (C) and component (D), and the component ratio of each component is 5 to 50 parts by mass of component (B) with respect to 100 parts by mass of component (A). (C) A photosensitive resin composition having 10 to 70 parts by mass and component (D) 10 to 50 parts by mass,
The component (A) is a structural unit (a1) derived from an itaconic acid diester monomer represented by the following formula (1), and an α, β-unsaturated carboxylic acid single monomer represented by the following formula (2) An itaconic acid diester copolymer comprising a structural unit (a2) derived from a body and a structural unit (a3) derived from a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the following formula (3):

Figure 2015179120
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).

Figure 2015179120
(Wherein R 3 is a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(Wherein R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)

Component (B) is an esterified product having a quinonediazide group obtained by esterifying a trifunctional phenolic compound represented by the following formula (4) and a quinonediazide compound represented by the following formula (4) ′. ,

Figure 2015179120
(R 6 and R 7 represent hydrogen or SO 2 X, and X represents a halogen. However, one of R 6 and R 7 always represents hydrogen, and one of R 6 and R 7 represents Always represents SO 2 X)

Component (C) is a compound having two or more epoxy groups,
Component (D) is a structural unit derived from an itaconic acid diester monomer represented by the following formula (5), a structure derived from an aromatic vinyl monomer represented by the following formula (6) Unit (d2), structural unit (d3) derived from an α, β-unsaturated carboxylic acid monomer represented by the following formula (7) and (meth) acrylic acid ester represented by the following formula (8) A copolymer comprising a structural unit (d4) derived from a monomer, wherein the proportion of each structural unit in 100% by mass of the copolymer of component (D) is from 3 to 50 structural units (d1). Mass%, structural unit (d2) 20-70 mass%, structural unit (d3) 10-35 mass% and (d4) 3-55 mass%, and the total amount of (d1) and (d2) is 30-87. The photosensitive resin composition characterized by the above-mentioned.

Figure 2015179120
(Wherein R 8 and R 9 are each independently a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms).

Figure 2015179120
(Wherein R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(Wherein R 12 is a hydrogen atom or a methyl group)

Figure 2015179120
(In the formula, R 13 is a hydrogen atom or a methyl group, R 14 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group, carbon A hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms constituting the main ring)
前記成分(A)の共重合体100質量%中における各構成単位の割合がそれぞれ、構成単位(a1)2〜50質量%、(a2)6〜30質量%および(a3)35〜90質量%である請求項1に記載の感光性樹脂組成物。   The proportion of each constituent unit in 100% by mass of the copolymer of component (A) is 2 to 50% by mass, (a2) 6 to 30% by mass, and (a3) 35 to 90% by mass, respectively. The photosensitive resin composition according to claim 1. 前記成分(A)が、前記式(3)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体から誘導される構成単位(a3)として、Rが炭素数1〜12の直鎖アルキル基、炭素数3〜12の分岐アルキル基、炭素数6〜12のアリール基、ベンジル基または主環構成炭素数3〜12の脂環式炭化水素基から選ばれる少なくとも1つの構成単位(a3X)と、Rが炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基から選ばれる少なくとも1つの構成単位(a3Y)とを含有するイタコン酸ジエステル系共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。 As the structural unit (a3) in which the component (A) is derived from the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (3), R 5 is a linear alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, At least one structural unit (a3X) selected from a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, a benzyl group or an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms in the main ring; 3. The photosensitive composition according to claim 1, wherein R 5 is an itaconic acid diester copolymer containing at least one structural unit (a3Y) selected from hydroxyalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms. Resin composition. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から得られるパターン膜を有するフラットパネルディスプレイ。   The flat panel display which has a pattern film obtained from the photosensitive resin composition of any one of Claims 1-3. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から得られるパターン膜を有する半導体デバイス。   The semiconductor device which has a pattern film obtained from the photosensitive resin composition of any one of Claims 1-3.
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