JP2017181928A - Positive type radiation-sensitive resin composition, interlayer insulation film, method for forming interlayer insulation film, semiconductor element and display element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive type radiation-sensitive resin composition excellent in sensitivity and resolution and capable of providing a cured film excellent in low dielectric property, transparency and heat resistance, an interlayer insulation film using the positive type radiation-sensitive resin composition, a formation method therefor, a semiconductor element and a display element.SOLUTION: There is provided a positive type radiation-sensitive resin composition containing a polymer component containing a first polymer containing a structural unit having a group represented by the formula (1-1) or the formula (1-2) and a radiation-sensitive compound. In the formulae (1-1) and (1-2), at least one of R, Rand Ris an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a phenyl group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポジ型感放射線性樹脂組成物、層間絶縁膜、層間絶縁膜の形成方法、半導体素子及び表示素子に関する。   The present invention relates to a positive radiation-sensitive resin composition, an interlayer insulating film, a method for forming an interlayer insulating film, a semiconductor element, and a display element.

液晶表示素子等の表示素子には、一般に層間絶縁膜、スペーサー、保護膜、カラーフィルタ用着色パターン等の硬化膜が用いられている。この層間絶縁膜等の硬化膜には、硬度が高いこと、誘電率が低いこと、透明性や耐熱性に優れることなどが要求される。このような硬化膜の形成材料としては、パターンを形成するための工程数が少なく、かつ高い表面硬度が得られることから、感放射線性樹脂組成物が広く使用されている。   Generally, a cured film such as an interlayer insulating film, a spacer, a protective film, and a color filter coloring pattern is used for a display element such as a liquid crystal display element. The cured film such as the interlayer insulating film is required to have high hardness, low dielectric constant, and excellent transparency and heat resistance. As a material for forming such a cured film, a radiation-sensitive resin composition is widely used because the number of steps for forming a pattern is small and a high surface hardness is obtained.

表示素子の硬化膜形成用の感放射線性樹脂組成物としては、例えばカルボキシ基及びエポキシ基を含む共重合体を含有する感放射線性樹脂組成物が知られている(特開2001−354822号公報参照)。このような感放射線性樹脂組成物においては、カルボキシ基とエポキシ基とが反応することで硬化膜としての表面硬度が得られるように構成されている。また、シラン系単量体をさらに共重合させた共重合体と、酸発生剤の一種であるキノンジアジド化合物とを用いる感放射線性樹脂組成物も開発されている(特開2006−209112号公報参照)。   As a radiation sensitive resin composition for forming a cured film of a display element, for example, a radiation sensitive resin composition containing a copolymer containing a carboxy group and an epoxy group is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-354822). reference). In such a radiation sensitive resin composition, it is comprised so that the surface hardness as a cured film may be obtained when a carboxy group and an epoxy group react. In addition, a radiation-sensitive resin composition using a copolymer obtained by further copolymerizing a silane monomer and a quinonediazide compound which is a kind of acid generator has been developed (see JP-A-2006-209112). ).

これらの感放射線性樹脂組成物は、感度や解像度等において改善の余地がある。例えば、上述のシラン系単量体を共重合させた共重合体と酸発生剤とを用いた場合、酸発生剤から生じる酸を触媒とした加水分解縮合反応によってシロキサン結合が生じるため、良好なポジ型のパターンを形成できない場合がある。   These radiation-sensitive resin compositions have room for improvement in sensitivity and resolution. For example, when a copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned silane monomer and an acid generator are used, a siloxane bond is generated by a hydrolysis condensation reaction using an acid generated from the acid generator as a catalyst. In some cases, a positive pattern cannot be formed.

特開2001−354822号公報JP 2001-354822 A 特開2006−209112号公報JP 2006-209112 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、感度及び解像度に優れ、低誘電性、透明性及び耐熱性に優れる硬化膜を得ることができるポジ型感放射線性樹脂組成物、このポジ型感放射線性樹脂組成物を用いた層間絶縁膜、その形成方法、半導体素子及び表示素子を提供することである。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its object is to provide a positive-type radiation-sensitive radiation that can provide a cured film excellent in sensitivity and resolution, and excellent in low dielectric properties, transparency, and heat resistance. It is providing the insulating resin composition, the interlayer insulation film using this positive radiation sensitive resin composition, its formation method, a semiconductor element, and a display element.

上記課題を解決するためになされた発明は、下記式(1−1)又は下記式(1−2)で表される基を有する第1構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう。)を含む重合体成分(以下、「[A]重合体成分」ともいう。)、及び感放射線性化合物(以下、「[B]感放射線性化合物」ともいう。)を含有するポジ型感放射線性樹脂組成物である。

Figure 2017181928
(式(1−1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。但し、R、R及びRの少なくとも1つは、炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n1は、0〜4の整数である。*は、結合部位を示す。
式(1−2)中、R、R及びRは、上記式(1−1)と同義である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n2は、0〜6の整数である。*は、結合部位を示す。) The invention made to solve the above problems is also referred to as a first structural unit (hereinafter referred to as “structural unit (I)”) having a group represented by the following formula (1-1) or the following formula (1-2). .) Containing a polymer component (hereinafter also referred to as “[A] polymer component”) and a radiation sensitive compound (hereinafter also referred to as “[B] radiation sensitive compound”). It is a radiation resin composition.
Figure 2017181928
(In formula (1-1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or 1 to 1 carbon atoms. 6, wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, A 1 is a halogen atom, a hydroxy group, or a carbon atom having 1 to 6 carbon atoms. An alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and when A 1 is plural, the plural A 1 independently satisfy the above definition, and n1 is an integer of 0 to 4. * is Indicates the binding site.
Wherein (1-2), R 1, R 2 and R 3 is as defined in the above formula (1-1). A 2 is a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. If A 2 is plural, a plurality of A 2 are each independently satisfy the above definition. n2 is an integer of 0-6. * Indicates a binding site. )

上記課題を解決するためになされた別の発明は、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物から形成された層間絶縁膜である。   Another invention made to solve the above problem is an interlayer insulating film formed from the positive radiation-sensitive resin composition.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する工程、上記塗膜の一部に放射線を照射する工程、上記放射線が照射された塗膜を現像する工程、及び上記現像された塗膜を加熱する工程を備える硬化膜の形成方法である。   Still another invention made in order to solve the above-mentioned problems is the step of forming a coating film on a substrate using the positive radiation sensitive resin composition, the step of irradiating a part of the coating film with radiation, It is a method for forming a cured film comprising a step of developing the coating film irradiated with the radiation and a step of heating the developed coating film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該層間絶縁膜を備える半導体素子である。   Yet another invention made to solve the above-described problems is a semiconductor element provided with the interlayer insulating film.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該半導体素子を備える表示素子である。   Still another invention made to solve the above-described problems is a display element including the semiconductor element.

本発明は、感度及び解像度に優れ、低誘電性、透明性及び耐熱性に優れる硬化膜を得ることができるポジ型感放射線性樹脂組成物、このポジ型感放射線性樹脂組成物を用いた層間絶縁膜、その形成方法、半導体素子及び表示素子を提供することができる。従って、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物、このポジ型感放射線性樹脂から形成される形成される層間絶縁膜、半導体素子及び表示素子、並びに当該層間絶縁膜の形成方法は、フレキシブルディスプレイなどの電子デバイス等の製造プロセスに好適に使用することができる。   The present invention is a positive radiation sensitive resin composition capable of obtaining a cured film excellent in sensitivity and resolution, and having excellent low dielectric properties, transparency and heat resistance, and an interlayer using this positive radiation sensitive resin composition. An insulating film, a method for forming the insulating film, a semiconductor element, and a display element can be provided. Therefore, the positive-type radiation-sensitive resin composition, the interlayer insulating film formed from the positive-type radiation-sensitive resin, the semiconductor element and the display element, and the method for forming the interlayer insulating film are flexible displays and the like. It can be used suitably for manufacturing processes of electronic devices and the like.

<ポジ型感放射線性樹脂組成物>
本発明の一実施形態に係るポジ型感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体成分、及び[B]感放射線性化合物を含有する。当該ポジ型感放射線性樹脂組成物が、感度及び解像度に優れ、低誘電性、透明性及び耐熱性に優れる硬化膜を得ることができる理由は定かでは無いが、良好なポジ型感光特性を発揮できる理由として、以下の理由が推察される。[A]重合体成分が有する構造単位(I)は、芳香環に結合したアルコキシシリル基を有している。このような当該ポジ型感放射線性樹脂組成物の塗膜に放射線を照射した際、[B]感放射線性化合物から発生する酸等を触媒とした大気中又は現像液中の水との加水分解反応によって、上記アルコキシシリル基からシラノール基(Si−OH)が生じる。このシラノール基は芳香環に結合していることから、シラノール基の縮合反応が阻害され、シラノール基が安定化して存在することができる。このため、シラノール基により放射線照射領域のアルカリ現像液に対する溶解性が高まり、ポジ型の感光特性が発現されるものと推察される。一方、アルコキシシリル基(シラノール基)が芳香環に結合していない構造の場合、シラノール基が不安定であり、シロキサンへの縮合が生じる。このため、放射線照射領域が不溶化(ネガ化)し、ポジ型の感光特性が発揮されないものと推察される。
<Positive radiation sensitive resin composition>
The positive radiation sensitive resin composition according to an embodiment of the present invention contains [A] a polymer component and [B] a radiation sensitive compound. The positive radiation-sensitive resin composition is excellent in sensitivity and resolution, and it is not clear why a cured film excellent in low dielectric property, transparency and heat resistance can be obtained, but it exhibits good positive photosensitive properties. The possible reasons are as follows. [A] The structural unit (I) of the polymer component has an alkoxysilyl group bonded to an aromatic ring. When the coating film of such positive radiation sensitive resin composition is irradiated with radiation, [B] hydrolysis with water in the atmosphere or in the developer using an acid generated from the radiation sensitive compound as a catalyst By the reaction, a silanol group (Si—OH) is generated from the alkoxysilyl group. Since this silanol group is bonded to the aromatic ring, the condensation reaction of the silanol group is inhibited, and the silanol group can exist in a stabilized state. For this reason, it is presumed that the silanol group increases the solubility of the radiation-irradiated region in the alkaline developer, and expresses positive photosensitive characteristics. On the other hand, in the case of a structure in which an alkoxysilyl group (silanol group) is not bonded to an aromatic ring, the silanol group is unstable and condensation to siloxane occurs. For this reason, it is presumed that the radiation irradiation area is insolubilized (negative) and the positive photosensitive characteristics are not exhibited.

<[A]重合体成分>
[A]重合体成分は、上記構造単位(I)を含む重合体を含む1種又は2種以上の重合体から構成される成分である。[A]重合体成分は、上記構造単位(I)を含む重合体と同一又は異なる重合体中に、架橋性基を有する第2構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう。)を含むことが好ましい。また、[A]重合体成分は、上記構造単位(I)を含む重合体と同一又は異なる重合体中に、酸性基を有する第3構造単位(以下、「構造単位(III)」ともいう。)を含むことが好ましい。構造単位(II)と構造単位(III)とは、同一又は異なる重合体中に存在することができる。
<[A] Polymer component>
[A] A polymer component is a component comprised from 1 type, or 2 or more types of polymers containing the polymer containing the said structural unit (I). [A] The polymer component is a second structural unit having a crosslinkable group in the same or different polymer as the polymer containing the structural unit (I) (hereinafter also referred to as “structural unit (II)”). It is preferable to contain. [A] The polymer component is also referred to as a third structural unit (hereinafter referred to as “structural unit (III)”) having an acidic group in the same or different polymer as the polymer containing the structural unit (I). ) Is preferably included. The structural unit (II) and the structural unit (III) can be present in the same or different polymers.

すなわち、[A]重合体成分の形態としては、
構造単位(I)を含む重合体、
構造単位(I)及び構造単位(II)を含む共重合体、
構造単位(I)及び構造単位(III)を含む共重合体、
構造単位(I)、構造単位(II)及び構造単位(III)を含む共重合体、
構造単位(I)を含む重合体と、構造単位(II)を含む重合体との混合物、
構造単位(I)を含む重合体と、構造単位(III)を含む重合体との混合物、
構造単位(I)を含む重合体と、構造単位(II)及び構造単位(III)を含む重合体との混合物、
構造単位(I)を含む重合体と、構造単位(II)を含む重合体と、構造単位(III)を含む重合体との混合物
などを挙げることができる。
That is, as the form of the [A] polymer component,
A polymer comprising the structural unit (I),
A copolymer comprising structural unit (I) and structural unit (II),
A copolymer comprising the structural unit (I) and the structural unit (III),
A copolymer comprising structural unit (I), structural unit (II) and structural unit (III),
A mixture of a polymer containing the structural unit (I) and a polymer containing the structural unit (II);
A mixture of a polymer containing the structural unit (I) and a polymer containing the structural unit (III);
A mixture of a polymer comprising the structural unit (I) and a polymer comprising the structural unit (II) and the structural unit (III);
Examples thereof include a mixture of a polymer containing the structural unit (I), a polymer containing the structural unit (II), and a polymer containing the structural unit (III).

また、構造単位(I)及び構造単位(II)を含む共重合体と、構造単位(I)及び構造単位(III)を含む共重合体の混合物など、異なる重合体中に、同一の構造単位が含まれるものであってもよい。   Further, the same structural unit in different polymers such as a mixture of a copolymer containing the structural unit (I) and the structural unit (II) and a copolymer containing the structural unit (I) and the structural unit (III). May be included.

[A]重合体成分としては、上記構造単位(I)、構造単位(II)及び構造単位(III)の全てを有することが好ましい。[A]重合体成分の態様としては、構造単位(I)、構造単位(II)及び構造単位(III)を含む共重合体、並びに構造単位(I)を含む重合体と、構造単位(II)及び構造単位(III)を含む重合体との混合物が好ましい。[A]重合体成分を構成するこれらの各重合体は、構造単位(I)〜構造単位(III)以外のその他の構造単位(IV)を有することができる。以下、各構造単位について説明する。   [A] The polymer component preferably has all of the structural unit (I), the structural unit (II), and the structural unit (III). [A] As an aspect of the polymer component, the structural unit (I), the copolymer containing the structural unit (II) and the structural unit (III), the polymer containing the structural unit (I), and the structural unit (II And a polymer containing the structural unit (III). [A] Each of these polymers constituting the polymer component can have other structural units (IV) other than the structural units (I) to (III). Hereinafter, each structural unit will be described.

[構造単位(I)]
構造単位(I)は、下記式(1−1)又は下記式(1−2)で表される基を有する構造単位である。構造単位(I)は、複数種の構造単位から構成されていてもよい。この構造単位(I)により、上述のように、良好なポジ型感光特性を発揮することができる。また、芳香環を含むことにより、得られる硬化膜の耐熱性等の諸特性をより高めることができる。
[Structural unit (I)]
The structural unit (I) is a structural unit having a group represented by the following formula (1-1) or the following formula (1-2). The structural unit (I) may be composed of a plurality of types of structural units. This structural unit (I) can exhibit good positive photosensitive characteristics as described above. Moreover, various characteristics, such as heat resistance of the cured film obtained, can be improved more by including an aromatic ring.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

式(1−1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。但し、R、R及びRの少なくとも1つは、炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n1は、0〜4の整数である。*は、構造単位(I)における他の部位との結合部位を示す。 In formula (1-1), R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or 1 to 6 carbon atoms. Of the alkoxy group. However, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. A 1 is a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. If A 1 is plural, a plurality of A 1 are each independently satisfy the above definition. n1 is an integer of 0-4. * Indicates a binding site with another site in the structural unit (I).

式(1−2)中、R、R及びRは、上記式(1−1)と同義である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n2は、0〜6の整数である。*は、構造単位(I)における他の部位との結合部位を示す。 In formula (1-2), R 1 , R 2 and R 3 have the same meaning as in formula (1-1). A 2 is a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. If A 2 is plural, a plurality of A 2 are each independently satisfy the above definition. n2 is an integer of 0-6. * Indicates a binding site with another site in the structural unit (I).

上記R〜Rで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を挙げることができる。 Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 3 include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.

上記R〜Rで表される炭素数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。これらの中でも、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 1 to R 3 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl. Group, t-butyl group and the like. Among these, a C1-C6 alkyl group is preferable, a C1-C3 alkyl group is more preferable, and a methyl group is further more preferable.

上記R〜Rで表される炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基等を挙げることができる。これらの中でも、炭素数1〜3のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。 The alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 3, may be mentioned a methoxy group, an ethoxy group, n- propoxy group, an i- propoxy group. Among these, a C1-C3 alkoxy group is preferable, a methoxy group and an ethoxy group are more preferable, and a methoxy group is further more preferable.

上記R〜Rの少なくとも1つは炭素数1〜6のアルコキシ基であるが、上記R〜Rの少なくとも2つが炭素数1〜6のアルコキシ基であることが好ましく、上記R〜Rの全てが炭素数1〜6のアルコキシ基であることがより好ましい。上記R〜Rが炭素数1〜6のアルコキシ基では無い場合、上記R〜Rとしては炭素数1〜12のアルキル基であることが好ましい。 At least one of the R 1 to R 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, preferably at least two of the R 1 to R 3 is a alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the R 1 It is more preferable that all of R 3 are alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms. When R 1 to R 3 are not an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the R 1 to R 3 are preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.

上記A及びAで表されるハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基及び炭素数1〜6のアルコキシ基としては、上記R〜Rとして例示したものなどをそれぞれ挙げることができる。 Examples of the halogen atom represented by A 1 and A 2 , the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include those exemplified as R 1 to R 3. .

上記n1としては、0が好ましい。また、上記n2としては、0が好ましい。   N1 is preferably 0. Moreover, as said n2, 0 is preferable.

また、上記式(1−1)で表される基及び式(1−2)で表される基のうち、上記式(1−1)で表される基が好ましい。   Of the group represented by the formula (1-1) and the group represented by the formula (1-2), the group represented by the formula (1-1) is preferable.

上記構造単位(I)としては、下記式(3)で表される構造単位を挙げることができる。   As said structural unit (I), the structural unit represented by following formula (3) can be mentioned.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式(3)中、Rは、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基又はトリフルオロメチル基である。Rは、上記式(1−1)又は上記式(1−2)で表される基である。Xは、単結合又は2価の有機基である。 In said formula (3), RA is a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group, or a trifluoromethyl group. R B is a group represented by the above formula (1-1) or the formula (1-2). X is a single bond or a divalent organic group.

上記Rとしては、水素原子及びメチル基が好ましい。 As said RA , a hydrogen atom and a methyl group are preferable.

上記Xで表される2価の有機基としては、炭素数1〜20の2価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基等の2価の炭化水素基、エステル基(−COO−)、上記2価の炭化水素基とオキシ基(−O−)とが結合してなる基、これらの基を組み合わせた基などを挙げることができる。   Examples of the divalent organic group represented by X include a divalent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 6 to 20 carbon atoms. A divalent hydrocarbon group such as a divalent aromatic hydrocarbon group, an ester group (—COO—), a group formed by bonding the divalent hydrocarbon group and an oxy group (—O—), The group which combined these groups etc. can be mentioned.

上記Xとしては、単結合及び−COO−*(*は、Rとの結合位置を示す。)が好ましく、単結合がより好ましい。 As the X, a single bond and -COO - * (. * Is showing the binding position of R B) is more preferably a single bond.

構造単位(I)としては、下記式(I−1)〜(I−16)で表される構造単位を挙げることができる。   Examples of the structural unit (I) include structural units represented by the following formulas (I-1) to (I-16).

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式中、Rは、上記式(3)中のRと同義である。 In the above formula, R A has the same meaning as R A in the above formula (3).

構造単位(I)を与える単量体としては、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、スチリルトリプロポキシシラン、スチリルジメトキシメチルシラン、スチリルメトキシジメチルシラン、トリメトキシシリルフェニル(メタ)アクリレート、トリエトキシシリルフェニル(メタ)アクリレート、ジメトキシメチルシリルフェニル(メタ)アクリレート、メトキシジメチルシリルフェニル(メタ)アクリレート、トリメトキシシリルビニルナフタレン、トリエトキシシリルビニルナフタレン、ジメトキシメチルシリルビニルナフタレン、トリメトキシシリルナフチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。   Monomers that give structural unit (I) include styryltrimethoxysilane, styryltriethoxysilane, styryltripropoxysilane, styryldimethoxymethylsilane, styrylmethoxydimethylsilane, trimethoxysilylphenyl (meth) acrylate, and triethoxysilyl. Phenyl (meth) acrylate, dimethoxymethylsilylphenyl (meth) acrylate, methoxydimethylsilylphenyl (meth) acrylate, trimethoxysilylvinylnaphthalene, triethoxysilylvinylnaphthalene, dimethoxymethylsilylvinylnaphthalene, trimethoxysilylnaphthyl (meth) acrylate Etc.

[A]重合体成分における全構造単位に対する構造単位(I)の含有割合の下限としては、10質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、25質量%がさらに好ましい。一方、この上限としては、80質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、より良好なポジ型感光特性を発揮しつつ、得られる硬化膜の耐熱性や低誘電性等をより向上させることができる。この含有割合が、上記下限未満の場合、ポジ型感光特性が低下したり、得られる硬化膜の耐熱性や、低誘電性等が低下する場合がある。また、この含有割合が上記上限を超える場合、硬化膜のパターン形成時に現像性が低下する場合などがある。なお、通常、各構造単位の含有割合は、対応する単量体の仕込比と同一であるとみなすことができる(以下、同様である。)。   [A] As a minimum of the content rate of structural unit (I) with respect to all the structural units in a polymer component, 10 mass% is preferred, 20 mass% is more preferred, and 25 mass% is still more preferred. On the other hand, as this upper limit, 80 mass% is preferable, 60 mass% is more preferable, and 40 mass% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (I) into the said range, the heat resistance of a cured film obtained, a low dielectric constant, etc. can be improved more, exhibiting a more favorable positive photosensitive characteristic. When this content ratio is less than the above lower limit, the positive photosensitive characteristics may be lowered, and the heat resistance, low dielectric constant, etc. of the resulting cured film may be lowered. Moreover, when this content rate exceeds the said upper limit, developability may fall at the time of pattern formation of a cured film. In general, the content ratio of each structural unit can be considered to be the same as the charging ratio of the corresponding monomer (the same applies hereinafter).

[構造単位(II)]
構造単位(II)は、架橋性基を有する構造単位である。構造単位(II)は、複数種の構造単位から構成されていてもよい。上記構造単位(II)により、硬化反応性や得られる硬化膜の耐熱性等を高めたりすることができる。
[Structural unit (II)]
The structural unit (II) is a structural unit having a crosslinkable group. The structural unit (II) may be composed of a plurality of types of structural units. The structural unit (II) can improve the curing reactivity, the heat resistance of the resulting cured film, and the like.

上記架橋性基とは、上記式(1−1)又は式(1−2)で表される基及び酸性基以外の基であって、他の基等と共有結合することができる基をいう。上記架橋性基としては、例えばオキシラニル基(1,2−エポキシ構造)、オキセタニル基(1,3−エポキシ構造)、メチロール基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、環状カーボネート基等が挙げられる。   The crosslinkable group refers to a group other than the group represented by the formula (1-1) or the formula (1-2) and an acidic group, and a group that can be covalently bonded to other groups. . Examples of the crosslinkable group include oxiranyl group (1,2-epoxy structure), oxetanyl group (1,3-epoxy structure), methylol group, vinyl group, (meth) acryloyl group, and cyclic carbonate group.

架橋性基の中でも、オキシラニル基(エポキシ基)、オキセタニル基、メチロール基、及びこれらの組み合わせが好ましく、オキシラニル基及びオキセタニル基がより好ましく、オキシラニル基がさらに好ましい。   Among the crosslinkable groups, an oxiranyl group (epoxy group), an oxetanyl group, a methylol group, and a combination thereof are preferable, an oxiranyl group and an oxetanyl group are more preferable, and an oxiranyl group is further preferable.

オキシラニル基を含む構造単位(II)としては、例えば下記式(II−1)〜(II−5)で表される構造単位等が挙げられる。オキセタニル基を含む構造単位(II)としては、例えば下記式(II−6)〜(II−9)で表される構造単位等が挙げられる。環状カーボネート基を含む構造単位(II)としては、例えば下記式(II−10)〜(II−14)で表される構造単位等が挙げられる。メチロール基を含む構造単位(II)としては、例えば下記式(II−15)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (II) containing an oxiranyl group include structural units represented by the following formulas (II-1) to (II-5). Examples of the structural unit (II) containing an oxetanyl group include structural units represented by the following formulas (II-6) to (II-9). Examples of the structural unit (II) containing a cyclic carbonate group include structural units represented by the following formulas (II-10) to (II-14). Examples of the structural unit (II) containing a methylol group include a structural unit represented by the following formula (II-15).

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。 In the above formula, R C represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

上記式(II−1)〜(II〜15)等で表される構造単位(II)を与える単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレート、(3‐エチルオキセタン−3−イル)メチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシノルボルニル(メタ)アクリレート等の架橋性基を有する(メタ)アクリル酸エステルや、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル等の架橋性基を有する置換スチレンモノマー等が挙げられる。   Examples of the monomer that gives the structural unit (II) represented by the above formulas (II-1) to (II-15) include glycidyl (meth) acrylate, (3-ethyloxetane-3-yl) methyl (meta ) Acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 3,4-epoxynorbornyl (meth) acrylate and other (meth) acrylates having a crosslinkable group, p-vinylbenzylglycidyl ether, etc. Examples thereof include substituted styrene monomers having a crosslinkable group.

(メタ)アクリロイル基を含む構造単位(II)としては、例えば
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレンジ(メタ)アクリレート、トリプロピレンジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)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等のジ(メタ)アクリレート化合物;
トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート化合物;
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート化合物;
ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のペンタ(メタ)アクリレート化合物などの単量体に由来の構造単位等が挙げられる。
As the structural unit (II) containing a (meth) acryloyl group, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene di ( (Meth) acrylate, tripropylene di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl Di (meth) acrylate compounds such as glycol di (meth) acrylate and tripropylene glycol diacrylate;
Tri (meth) acrylate compounds such as tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate;
Tetra (meth) acrylate compounds such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate;
And structural units derived from monomers such as penta (meth) acrylate compounds such as dipentaerythritol penta (meth) acrylate.

(メタ)アクリロイル基又はビニル基を含む構造単位(II)は、重合体中の構造単位が有する特定の基に、上記特定の基と反応する基及び(メタ)アクリロイル基又はビニル基を有する化合物を反応させることによって得ることもできる。例えば、(1)カルボキシ基を有する重合体にエポキシ基含有不飽和化合物等を反応させる方法、(2)エポキシ基を有する重合体に(メタ)アクリル酸等を反応させる方法、(3)ヒドロキシ基を有する重合体にイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステルやビニル化合物を反応させる方法、(4)酸無水物部位を有する重合体に(メタ)アクリル酸等を反応させる方法等により、(メタ)アクリロイル基又はビニル基を含む構造単位(II)を導入することができる。   The structural unit (II) containing a (meth) acryloyl group or vinyl group is a compound having a group reacting with the specific group and a (meth) acryloyl group or vinyl group in a specific group of the structural unit in the polymer. It can also be obtained by reacting. For example, (1) a method in which an epoxy group-containing unsaturated compound is reacted with a polymer having a carboxy group, (2) a method in which (meth) acrylic acid is reacted with a polymer having an epoxy group, (3) a hydroxy group (Meth) acrylic acid ester having an isocyanate group or a vinyl compound is reacted with a polymer having an isocyanate group, (4) (meth) acrylic acid is reacted with a polymer having an acid anhydride moiety, etc. ) Structural units (II) containing acryloyl groups or vinyl groups can be introduced.

[A]重合体成分における全構造単位に対する構造単位(II)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。一方、この上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、感光特性や、得られる硬化膜の諸特性をよりバランスよく高めることなどができる。   [A] As a minimum of the content rate of structural unit (II) to all the structural units in a polymer ingredient, 5 mass% is preferred, 10 mass% is more preferred, and 20 mass% is still more preferred. On the other hand, as this upper limit, 50 mass% is preferable and 40 mass% is more preferable. By making the content rate of structural unit (II) into the said range, the photosensitive characteristic and various characteristics of the cured film obtained can be improved with a sufficient balance.

[構造単位(III)]
構造単位(III)は、酸性基を有する構造単位である。構造単位(III)は、複数種の構造単位から構成されていてもよい。上記構造単位(III)により、[A]重合体成分の現像液に対する溶解性を高めたり、硬化反応性を高めたりすることができる。
[Structural unit (III)]
The structural unit (III) is a structural unit having an acidic group. The structural unit (III) may be composed of a plurality of types of structural units. With the structural unit (III), the solubility of the [A] polymer component in the developer can be increased, and the curing reactivity can be increased.

上記酸性基としては、カルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、スルホンアミド基、炭素原子に結合した水素原子が電子求引基に置換されたヒドロキシアルキル基等を挙げることができる。上記電子求引基としては、フッ素、塩素等のハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。上記酸性基としては、カルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基、フッ素含有アルコール性水酸基(ヒドロキシフッ素化アルキル基)、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基及びこれらの組み合わせが好ましく、フッ素含有アルコール性水酸基がより好ましい。このような酸性基により、本発明の効果をより効果的に発揮させることができる。   Examples of the acidic group include a carboxy group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a phosphinic acid group, a sulfonamide group, and a hydroxyalkyl in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted with an electron withdrawing group. Groups and the like. Examples of the electron withdrawing group include halogen atoms such as fluorine and chlorine, nitro groups, cyano groups, and the like. As the acidic group, a carboxy group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, a fluorine-containing alcoholic hydroxyl group (hydroxyfluorinated alkyl group), a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a phosphinic acid group, and a combination thereof are preferable. More preferred is a hydroxyl group. By such an acidic group, the effect of the present invention can be exhibited more effectively.

上記フッ素含有アルコール性水酸基としては、下記式(2)で表される基が好ましい。下記式(2)で表される基は、特に良好な現像性や、構造単位(II)の架橋性基との良好な架橋反応性等を発揮することなどができる。   As said fluorine-containing alcoholic hydroxyl group, group represented by following formula (2) is preferable. The group represented by the following formula (2) can exhibit particularly good developability and good crosslinking reactivity with the crosslinkable group of the structural unit (II).

Figure 2017181928
Figure 2017181928

式(2)中、Rは、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。Rは、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。 In formula (2), R 4 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

上記Rで表される炭素数1〜4のフッ素化アルキル基としては、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、パーフルオロエチルメチル基、パーフルオロプロピル基、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル基、パーフルオロブチル基等を挙げることができる。 Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 4 include a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 2,2-difluoroethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and perfluoro. Ethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, perfluoroethylmethyl group, perfluoropropyl group, 2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl group, perfluorobutyl group, etc. Can be mentioned.

上記Rとしては、フッ素化アルキル基が好ましく、パーフルオロアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基(パーフルオロメチル基)がさらに好ましい。 R 4 is preferably a fluorinated alkyl group, more preferably a perfluoroalkyl group, and even more preferably a trifluoromethyl group (perfluoromethyl group).

上記Rで表される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等を挙げることができる。上記Rで表される炭素数1〜4のフッ素化アルキル基としては、Rの説明において例示したものを挙げることができる。 Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 5 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t -A butyl group etc. can be mentioned. Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 5 include those exemplified in the description of R 4 .

上記Rとしては、水素原子、フッ素原子及びフッ素化アルキル基が好ましく、水素原子及びフッ素化アルキル基がより好ましく、パーフルオロアルキル基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。 R 5 is preferably a hydrogen atom, a fluorine atom and a fluorinated alkyl group, more preferably a hydrogen atom and a fluorinated alkyl group, still more preferably a perfluoroalkyl group, and particularly preferably a trifluoromethyl group.

さらに、上記R及びRが共にフッ素化アルキル基であることが好ましく、共にパーフルオロアルキル基であることがより好ましく、共にトリフルオロメチル基であることがさらに好ましい。上記R及びRがこのような基である場合、好適な酸性基となるため良好な架橋反応が生じ、耐薬品性等の得られる硬化膜の諸特性をさらに高めることができる。 Furthermore, both R 4 and R 5 are preferably fluorinated alkyl groups, more preferably perfluoroalkyl groups, and even more preferably both trifluoromethyl groups. When R 4 and R 5 are such groups, they are suitable acidic groups, so that a good cross-linking reaction occurs, and various properties of the obtained cured film such as chemical resistance can be further enhanced.

構造単位(III)としては、下記式(2−1)で表される構造単位、下記式(2−2)で表される構造単位、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位、ビニルスルホン酸に由来する構造単位、ホスホン酸基を有する構造単位、フェノール性水酸基を有する構造単位等を挙げることができる。   As the structural unit (III), a structural unit represented by the following formula (2-1), a structural unit represented by the following formula (2-2), a structural unit derived from (meth) acrylic acid, vinyl sulfonic acid And the like, structural units having a phosphonic acid group, structural units having a phenolic hydroxyl group, and the like.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式(2−1)及び(2−2)中、R及びRは、上記式(2)中のR及びRと同義である。R及びRは、それぞれ独立して、(n+1)価の有機基である。但し、Rにおいては、主鎖側末端がエステル構造(−COO−)であるものを除く。Rは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、シアノ基又はトリフルオロメチル基である。nは、それぞれ独立して、1〜5の整数である。nが2以上の場合、複数のR及びRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In the above formula (2-1) and (2-2), R 4 and R 5 have the same meanings as R 4 and R 5 in the formula (2). R 6 and R 7 are each independently an (n + 1) -valent organic group. However, R 7 excludes those having a main chain side terminal having an ester structure (—COO—). Each R is independently a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group, a cyano group or a trifluoromethyl group. n is an integer of 1-5 each independently. When n is 2 or more, the plurality of R 4 and R 6 may be the same or different from each other.

上記R及びRで表される(n+1)価の有機基としては、例えば炭化水素基として、炭素数1〜20の(n+1)価の鎖状炭化水素基、炭素数3〜20の(n+1)価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の(n+1)価の芳香族炭化水素基、又はこれらの基のうちの2種以上を組み合わせた(n+1)価の基等が挙げられる。但し、これらの基が有する水素原子の一部又は全部は置換されていてもよい。 Examples of the (n + 1) -valent organic group represented by R 6 and R 7 include a hydrocarbon group having (n + 1) -valent chain hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, 3 to 20 carbon atoms ( n + 1) -valent alicyclic hydrocarbon group, (n + 1) -valent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or (n + 1) -valent group obtained by combining two or more of these groups. It is done. However, one part or all part of the hydrogen atom which these groups have may be substituted.

上記R及びRとしては、炭化水素基が好ましく、芳香族炭化水素基がより好ましい。この芳香族炭化水素基としては、nが1の場合、フェニレン基やナフチレン基等を挙げることができ、フェニレン基が特に好ましい。上記R及びRが芳香族炭化水素基である場合、耐熱性等をより高めることなどができる。 As the R 8 and R 9, preferably a hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group is more preferable. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenylene group and a naphthylene group when n is 1, and a phenylene group is particularly preferable. When R 6 and R 7 are aromatic hydrocarbon groups, heat resistance and the like can be further improved.

上記式(2−1)及び(2−2)中のRとしては、水素原子及びメチル基が好ましい。   As R in the formulas (2-1) and (2-2), a hydrogen atom and a methyl group are preferable.

上記式(2−1)及び(2−2)中のnとしては、1及び2が好ましく、1がより好ましい。   As n in the formulas (2-1) and (2-2), 1 and 2 are preferable, and 1 is more preferable.

上記式(2−1)で表される構造単位としては、下記式(III−1)〜(III−6)でそれぞれ表される構造単位を挙げることができる。また、上記式(2−2)で表される構造単位としては、下記式(III−7)〜(III−8)でそれぞれ表される構造単位を挙げることができる。   Examples of the structural unit represented by the formula (2-1) include structural units represented by the following formulas (III-1) to (III-6). Moreover, as a structural unit represented by the said Formula (2-2), the structural unit respectively represented by following formula (III-7)-(III-8) can be mentioned.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式中、Rは、上記式(2−1)及び(2−2)中のRと同義である。これらの中でも、式(III−3)、(III−7)及び(III−8)で表される芳香族炭化水素基を含む構造単位が好ましく、式(III−3)及び(III−7)で表される、芳香族炭化水素基に酸性基として−C(CFOHで表される基が置換された構造単位がより好ましい。 In said formula, R is synonymous with R in said formula (2-1) and (2-2). Among these, structural units containing an aromatic hydrocarbon group represented by the formulas (III-3), (III-7) and (III-8) are preferable, and the formulas (III-3) and (III-7) A structural unit represented by the formula ( 1 ) in which a group represented by —C (CF 3 ) 2 OH as an acidic group is substituted on an aromatic hydrocarbon group is more preferred.

上記構造単位(III)としては、これらの中でも、上記式(2−1)で表される構造単位、上記式(2−2)で表される構造単位、及び(メタ)アクリル酸に由来する構造単位が好ましい。さらに、上記構造単位(III)としては、上記式(2−1)で表される構造単位又は上記式(2−2)で表される構造単位と、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位等のカルボキシ基を有する構造単位とを併用することが好ましい。また、上記式(2−1)で表される構造単位と、上記式(2−2)で表される構造単位とでは、上記式(2−2)であらわされる構造単位が好ましい。構造単位(III)をこのような構成とすることにより、感光特性や得られる硬化膜の諸特性をより高めることができる。   Among these, the structural unit (III) is derived from the structural unit represented by the above formula (2-1), the structural unit represented by the above formula (2-2), and (meth) acrylic acid. Structural units are preferred. Furthermore, as the structural unit (III), the structural unit represented by the above formula (2-1) or the structural unit represented by the above formula (2-2) and a structural unit derived from (meth) acrylic acid. It is preferable to use together with a structural unit having a carboxy group such as. Moreover, the structural unit represented by the said Formula (2-2) is preferable in the structural unit represented by the said Formula (2-1) and the structural unit represented by the said Formula (2-2). When the structural unit (III) has such a configuration, the photosensitive characteristics and various characteristics of the obtained cured film can be further enhanced.

[A]重合体成分における全構造単位に対する構造単位(III)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、15質量%がより好ましく、25質量%がさらに好ましい。一方、この上限としては、70質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることにより、感光特性や、得られる硬化膜の諸特性等をより高めることができる。   [A] As a minimum of the content rate of structural unit (III) to all the structural units in a polymer ingredient, 5 mass% is preferred, 15 mass% is more preferred, and 25 mass% is still more preferred. On the other hand, as this upper limit, 70 mass% is preferable, 60 mass% is more preferable, and 50 mass% is further more preferable. By making the content rate of structural unit (III) into the said range, a photosensitive characteristic, various characteristics of the cured film obtained, etc. can be improved more.

上記構造単位(III)の中でも、上記式(2−1)及び式(2−2)で表される構造単位等、フッ素含有アルコール性水酸基を有する構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。一方、この上限としては、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。   Among the structural units (III), the lower limit of the content ratio of structural units having a fluorine-containing alcoholic hydroxyl group such as the structural units represented by the above formulas (2-1) and (2-2) is [A ] 5 mass% is preferable with respect to all structural units constituting the polymer component, 10 mass% is more preferable, and 20 mass% is still more preferable. On the other hand, as this upper limit, 50 mass% is preferable and 40 mass% is more preferable.

上記構造単位(III)の中でも、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位等、カルボキシ基を有する構造単位の含有割合の下限としては、[A]重合体成分を構成する全構造単位に対して、3質量%が好ましく、5質量%がより好ましい。一方、この上限としては、30質量%が好ましく、20質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。   Among the structural units (III), as the lower limit of the content ratio of structural units having a carboxy group, such as structural units derived from (meth) acrylic acid, [A] with respect to all structural units constituting the polymer component 3 mass% is preferable and 5 mass% is more preferable. On the other hand, as this upper limit, 30 mass% is preferable, 20 mass% is more preferable, and 15 mass% is further more preferable.

[構造単位(IV)]
構造単位(IV)は、上記構造単位(I)〜(III)以外の構造単位である。構造単位(IV)は複数種の構造単位から構成されていてもよい。[A]重合体成分が構造単位(IV)を有することで、樹脂のガラス転移温度を調整し、熱硬化時のメルトフロー性や得られる硬化膜の機械的強度、耐薬品性を向上させることなどができる。
[Structural unit (IV)]
The structural unit (IV) is a structural unit other than the structural units (I) to (III). The structural unit (IV) may be composed of a plurality of types of structural units. [A] The polymer component has the structural unit (IV), thereby adjusting the glass transition temperature of the resin and improving the melt flow property at the time of thermosetting, the mechanical strength and chemical resistance of the resulting cured film. Etc.

上記構造単位(IV)としては、例えば下記式(IV−1)〜(IV−10)で表される構造単位等が挙げられる。   Examples of the structural unit (IV) include structural units represented by the following formulas (IV-1) to (IV-10).

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式中、Rは、水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基である。Rは、水素原子又はメチル基である。sは、1〜10の整数である。R10は、炭素数1〜4のアルキル基である。tは、0〜5の整数である。これらの中でも、構造単位(IV)としては、式(IV−1)〜(IV−6)及び(IV−10)で表される構造単位が好ましい。 In the above formula, R D is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group. R M is a hydrogen atom or a methyl group. s is an integer of 1-10. R 10 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. t is an integer of 0-5. Among these, as the structural unit (IV), structural units represented by the formulas (IV-1) to (IV-6) and (IV-10) are preferable.

構造単位(IV)を与える単量体化合物としては、例えば(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アリールエステル、不飽和ジカルボン酸ジエステル、ビシクロ不飽和化合物、マレイミド化合物、不飽和芳香族化合物及び共役ジエン化合物、並びにテトラヒドロフラン骨格、フラン骨格、テトラヒドロピラン骨格、ピラン骨格又は下記式(4)で表される骨格を有する不飽和化合物、その他の不飽和化合物等に由来の構造単位が挙げられる。   Examples of the monomer compound that gives the structural unit (IV) include (meth) acrylic acid chain alkyl ester, (meth) acrylic acid cyclic alkyl ester, (meth) acrylic acid aryl ester, unsaturated dicarboxylic acid diester, Saturated compounds, maleimide compounds, unsaturated aromatic compounds and conjugated diene compounds, and unsaturated compounds having a tetrahydrofuran skeleton, a furan skeleton, a tetrahydropyran skeleton, a pyran skeleton, or a skeleton represented by the following formula (4), and other unsaturated compounds Examples include structural units derived from compounds and the like.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式(4)中、R及びsは、上記式(IV−9)中のR及びsと同義である。 In the formula (4), R M and s have the same meanings as R M and s in the formula (IV-9).

上記(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステルとしては、例えば
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸n−ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸n−ステアリル等のアクリル酸鎖状アルキルエステル;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸n−ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸n−ステアリル等のメタクリル酸鎖状アルキルエステル等が挙げられる。
Examples of the (meth) acrylic acid chain alkyl ester include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isodecyl acrylate, Acrylic acid chain alkyl esters such as n-lauryl acrylate, tridecyl acrylate, and n-stearyl acrylate;
Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, n-methacrylate Examples include methacrylic acid chain alkyl esters such as stearyl.

上記(メタ)アクリル酸環状アルキルエステルとしては、例えば
アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシエチル、アクリル酸イソボロニル等のアクリル酸環状アルキルエステル;
メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルオキシエチル、メタクリル酸イソボロニル等のメタクリル酸環状アルキルエステル等が挙げられる。
Examples of the (meth) acrylic acid cyclic alkyl ester include cyclohexyl acrylate, 2-methylcyclohexyl acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl acrylate, and tricyclo [5 acrylate]. .2.1.0 2,6 ] decan-8-yloxyethyl, acrylic acid cyclic alkyl esters such as isobornyl acrylate;
Cyclohexyl methacrylate, 2-methylcyclohexyl methacrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl methacrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-8 methacrylate -Methacrylic acid cyclic alkyl esters such as yloxyethyl and isobornyl methacrylate.

上記(メタ)アクリル酸アリールエステルとしては、例えば
アクリル酸フェニル。アクリル酸ベンジル等のアクリル酸アリールエステル;
メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸アリールエステル等が挙げられる。
Examples of the (meth) acrylic acid aryl ester include phenyl acrylate. Acrylic acid aryl esters such as benzyl acrylate;
And methacrylic acid aryl esters such as phenyl methacrylate and benzyl methacrylate.

上記不飽和ジカルボン酸ジエステルとしては、例えばマレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等が挙げられる。   Examples of the unsaturated dicarboxylic acid diester include diethyl maleate, diethyl fumarate, diethyl itaconate and the like.

上記ビシクロ不飽和化合物としては、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジメトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジエトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−t−ブトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシルオキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェノキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(t−ブトキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(シクロヘキシルオキシカルボニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(2’−ヒドロキシエチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等が挙げられる。   Examples of the bicyclo unsaturated compound include bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, and 5-ethylbicyclo [2.2.1]. ] Hept-2-ene, 5-methoxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-ethoxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,6-dimethoxybicyclo [2. 2.1] hept-2-ene, 5,6-diethoxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-t-butoxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-cyclohexyloxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-phenoxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,6-di (t-butoxycarbonyl) bicyclo [ 2.2.1] Hep 2-ene, 5,6-di (cyclohexyloxycarbonyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5- (2′-hydroxyethyl) bicyclo [2.2.1] hept-2- Ene, 5,6-dihydroxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,6-di (hydroxymethyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,6-di ( 2'-hydroxyethyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-hydroxy-5-methylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-hydroxy-5-ethylbicyclo [ 2.2.1] hept-2-ene, 5-hydroxymethyl-5-methylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, and the like.

上記マレイミド化合物としては、例えばN−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシベンジル)マレイミド、N−スクシンイミジル−3−マレイミドベンゾエート、N−スクシンイミジル−4−マレイミドブチレート、N−スクシンイミジル−6−マレイミドカプロエート、N−スクシンイミジル−3−マレイミドプロピオネート、N−(9−アクリジニル)マレイミド等が挙げられる。   Examples of the maleimide compound include N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-benzylmaleimide, N- (4-hydroxyphenyl) maleimide, N- (4-hydroxybenzyl) maleimide, N-succinimidyl-3-maleimidobenzoate. N-succinimidyl-4-maleimidobutyrate, N-succinimidyl-6-maleimidocaproate, N-succinimidyl-3-maleimidopropionate, N- (9-acridinyl) maleimide and the like.

上記不飽和芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、α−メチル−p−ヒドロキシスチレン等が挙げられる。   Examples of the unsaturated aromatic compound include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, p-methoxystyrene, α-methyl-p-hydroxystyrene, and the like.

上記共役ジエン化合物としては、例えば1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられる。   Examples of the conjugated diene compound include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like.

上記テトラヒドロフラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば2−メタクリロイルオキシ−プロピオン酸テトラヒドロフルフリルエステル、3−(メタ)アクリロイルオキシテトラヒドロフラン−2−オン、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル等が挙げられる。   Examples of the unsaturated compound having a tetrahydrofuran skeleton include 2-methacryloyloxy-propionic acid tetrahydrofurfuryl ester, 3- (meth) acryloyloxytetrahydrofuran-2-one, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate.

上記フラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば2−メチル−5−(3−フリル)−1−ペンテン−3−オン、(メタ)アクリル酸フルフリル、1−フラン−2−ブチル−3−エン−2−オン、1−フラン−2−ブチル−3−メトキシ−3−エン−2−オン、6−(2−フリル)−2−メチル−1−ヘキセン−3−オン、6−フラン−2−イル−ヘキシ−1−エン−3−オン、アクリル酸−2−フラン−2−イル−1−メチル−エチルエステル、6−(2−フリル)−6−メチル−1−ヘプテン−3−オン等が挙げられる。   Examples of the unsaturated compound having a furan skeleton include 2-methyl-5- (3-furyl) -1-penten-3-one, furfuryl (meth) acrylate, 1-furan-2-butyl-3-ene. 2-one, 1-furan-2-butyl-3-methoxy-3-en-2-one, 6- (2-furyl) -2-methyl-1-hexen-3-one, 6-furan-2 -Yl-hex-1-en-3-one, acrylic acid-2-furan-2-yl-1-methyl-ethyl ester, 6- (2-furyl) -6-methyl-1-hepten-3-one Etc.

上記テトラヒドロピラン骨格を含有する不飽和化合物としては、例えば(テトラヒドロピラン−2−イル)メチルメタクリレート、2,6−ジメチル−8−(テトラヒドロピラン−2−イルオキシ)−オクト−1−エン−3−オン、2−メタクリル酸テトラヒドロピラン−2−イルエステル、1−(テトラヒドロピラン−2−オキシ)−ブチル−3−エン−2−オン等が挙げられる。   Examples of the unsaturated compound containing the tetrahydropyran skeleton include (tetrahydropyran-2-yl) methyl methacrylate, 2,6-dimethyl-8- (tetrahydropyran-2-yloxy) -oct-1-ene-3- ON, 2-methacrylic acid tetrahydropyran-2-yl ester, 1- (tetrahydropyran-2-oxy) -butyl-3-en-2-one and the like.

上記ピラン骨格を有する不飽和化合物としては、例えば4−(1,4−ジオキサ−5−オキソ−6−ヘプテニル)−6−メチル−2−ピラン、4−(1,5−ジオキサ−6−オキソ−7−オクテニル)−6−メチル−2−ピラン等が挙げられる。   Examples of the unsaturated compound having a pyran skeleton include 4- (1,4-dioxa-5-oxo-6-heptenyl) -6-methyl-2-pyran and 4- (1,5-dioxa-6-oxo. -7-octenyl) -6-methyl-2-pyran and the like.

上記その他の不飽和化合物としては、例えば(メタ)アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、(メタ)アクリルアミド、酢酸ビニル等が挙げられる。   Examples of the other unsaturated compounds include (meth) acrylonitrile, vinyl chloride, vinylidene chloride, (meth) acrylamide, and vinyl acetate.

これらの中でも、上記構造単位(IV)を与える単量体化合物としては、メタクリル酸鎖状アルキルエステル、メタクリル酸環状アルキルエステル、マレイミド化合物、テトラヒドロフラン骨格、フラン骨格、テトラヒドロピラン骨格、ピラン骨格、上記式(4)で表される骨格を有する不飽和化合物、不飽和芳香族化合物及びアクリル酸環状アルキルエステルが好ましく、共重合反応性等の点から、スチレン、ビニルトルエン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ラウリル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル、p−メトキシスチレン、アクリル酸2−メチルシクロヘキシル、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、ポリエチレングリコール(n=2〜10)モノ(メタ)アクリレート及び3−(メタ)アクリロイルオキシテトラヒドロフラン−2−オンがより好ましい。 Among these, as the monomer compound giving the structural unit (IV), methacrylic acid chain alkyl ester, methacrylic acid cyclic alkyl ester, maleimide compound, tetrahydrofuran skeleton, furan skeleton, tetrahydropyran skeleton, pyran skeleton, the above formula The unsaturated compound, unsaturated aromatic compound and acrylic acid cyclic alkyl ester having a skeleton represented by (4) are preferred, and styrene, vinyltoluene, methyl methacrylate, methacrylic acid t- Butyl, n-lauryl methacrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decan-8-yl methacrylate, p-methoxystyrene, 2-methylcyclohexyl acrylate, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide , Tetrahydrofur (meth) acrylic acid Furyl, polyethylene glycol (n = 2 to 10) mono (meth) acrylate and 3- (meth) acryloyloxy-2-one is more preferred.

[A]重合体成分が構造単位(IV)を有する場合、[A]重合体成分における全構造単位に対する構造単位(IV)の含有割合の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、この上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。構造単位(IV)の含有割合を上記範囲とすることで、耐薬品性等を効果的に向上させることができる。また、この構造単位(IV)の含有割合の上限は、20質量%であってもよく、10質量%であってもよく、5質量%であってもよく、1質量%であってもよい。また、構造単位(IV)は[A]重合体成分に含有されていないことがよい場合もある。   [A] When the polymer component has a structural unit (IV), the lower limit of the content ratio of the structural unit (IV) to the total structural unit in the [A] polymer component is preferably 5% by mass, and preferably 10% by mass. More preferred. On the other hand, as this upper limit, 50 mass% is preferable and 30 mass% is more preferable. Chemical resistance etc. can be improved effectively by making the content rate of structural unit (IV) into the said range. Further, the upper limit of the content ratio of the structural unit (IV) may be 20% by mass, 10% by mass, 5% by mass, or 1% by mass. . In some cases, the structural unit (IV) may not be contained in the [A] polymer component.

<[A]重合体成分の合成方法>
[A]重合体成分は、例えば所定の各構造単位に対応する単量体を、ラジカル開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより製造できる。なお、通常、重合の際の各単量体の配合比は、得られる[A]重合体成分において、対応する構造単位の含有割合と一致する。また、各単量体の好ましい配合比(仕込比)は、上述した対応する構造単位の好ましい含有割合と同じである。
<[A] Polymer component synthesis method>
[A] The polymer component can be produced, for example, by polymerizing monomers corresponding to predetermined respective structural units in a suitable solvent using a radical initiator. In general, the blending ratio of each monomer during polymerization coincides with the content ratio of the corresponding structural unit in the obtained [A] polymer component. Moreover, the preferable compounding ratio (preparation ratio) of each monomer is the same as the preferable content rate of the corresponding structural unit mentioned above.

具体的な合成方法としては、(1)単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、(2)単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、(3)各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒又は単量体を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法等の方法で合成することが好ましい。   As a specific synthesis method, (1) a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; A method in which a solution containing a radical initiator and a solution containing a radical initiator are separately dropped into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction; (3) a plurality of types each containing a monomer; It is preferable to synthesize the solution and a solution containing a radical initiator separately by a method such as a method of dropping them into a reaction solvent or a solution containing a monomer to cause a polymerization reaction.

また、[A]重合体成分としては、複数種の重合体をそれぞれ合成し、その後、これらの複数種の重合体を混合して用いることもできる。   In addition, as the [A] polymer component, a plurality of types of polymers can be synthesized, and then the plurality of types of polymers can be mixed and used.

これらの方法における反応温度は開始剤種によって適宜決定すればよい。通常30℃〜180℃とすることができる。滴下時間は、反応温度、開始剤の種類、反応させる単量体等の条件によって異なるが、通常、30分〜8時間である。また、滴下時間を含む全反応時間も、滴下時間と同様に条件により異なるが、通常、30分〜8時間である。   What is necessary is just to determine the reaction temperature in these methods suitably with initiator seed | species. Usually, it can be set to 30 ° C. to 180 ° C. The dropping time varies depending on the reaction temperature, the type of initiator, the monomer to be reacted, etc., but is usually 30 minutes to 8 hours. Further, the total reaction time including the dropping time varies depending on the conditions similarly to the dropping time, but is usually 30 minutes to 8 hours.

上記重合に使用されるラジカル開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等が挙げられる。これらの開始剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the radical initiator used in the polymerization include azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 -Cyclopropylpropionitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) and the like. These initiators may be used alone or in combination of two or more.

重合溶媒としては、重合を阻害する溶媒(重合禁止効果を有するニトロベンゼン、連鎖移動効果を有するメルカプト化合物等)以外の溶媒であって、その単量体を溶解可能な溶媒であれば限定されない。重合溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル・ラクトン系溶媒、ニトリル系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The polymerization solvent is not limited as long as it is a solvent other than a solvent that inhibits polymerization (nitrobenzene having a polymerization inhibiting effect, mercapto compound having a chain transfer effect, etc.) and can dissolve the monomer. Examples of the polymerization solvent include alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, ester / lactone solvents, nitrile solvents, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

重合反応により得られた重合体は、再沈殿法により回収することができる。すなわち、重合反応終了後、重合体溶液を再沈溶媒に投入することにより、目的の重合体を粉体として回収する。再沈溶媒としては、アルコール類やアルカン類等を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。再沈殿法の他に、分液操作やカラム操作、限外ろ過操作等により、単量体、オリゴマー等の低分子成分を除去して、重合体を回収することもできる。なお、重合溶媒が調製する感放射線性樹脂組成物の溶媒と同じ場合、得られた重合体溶液をそのまま用いたり、得られた重合体溶液に溶媒を追加することで、感放射線性樹脂組成物の調製に供してもよい。   The polymer obtained by the polymerization reaction can be recovered by a reprecipitation method. That is, after completion of the polymerization reaction, the polymer is recovered as a powder by putting the polymer solution into a reprecipitation solvent. As the reprecipitation solvent, alcohols or alkanes can be used alone or in admixture of two or more. In addition to the reprecipitation method, the polymer can be recovered by removing low-molecular components such as monomers and oligomers by a liquid separation operation, a column operation, an ultrafiltration operation, or the like. In addition, when the polymerization solvent is the same as the solvent of the radiation sensitive resin composition to be prepared, the radiation sensitive resin composition can be obtained by using the obtained polymer solution as it is or by adding a solvent to the obtained polymer solution. You may use for preparation of.

[A]重合体成分を製造するための重合反応においては、分子量を調整するために、分子量調整剤を使用できる。分子量調整剤としては、例えばクロロホルム、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素類;n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸等のメルカプタン類;ジメチルキサントゲンスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲン類;ターピノーレン、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。   [A] In the polymerization reaction for producing the polymer component, a molecular weight modifier can be used to adjust the molecular weight. Examples of the molecular weight modifier include halogenated hydrocarbons such as chloroform and carbon tetrabromide; mercaptans such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, and thioglycolic acid; Xanthogens such as xanthogen sulfide and diisopropylxanthogen disulfide; terpinolene, α-methylstyrene dimer and the like.

[A]重合体成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、特に限定されないが、1,000以上30,000以下が好ましい。また、[A]重合体のMwとGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)としては、1以上3以下が好ましい。   [A] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer component is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more and 30,000 or less. [A] The ratio (Mw / Mn) of Mw of the polymer to the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene by GPC is preferably 1 or more and 3 or less.

当該ポジ型感放射線性樹脂組成物における[A]重合体成分の含有量としては特に限定されないが、全固形分に占める[A]重合体の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。一方、この上限は、99質量%が好ましく、97質量%がより好ましい。当該ポジ型感放射線性樹脂組成物における[A]重合体成分の含有量を上記範囲とすることにより、感光特性や得られる硬化膜の諸特性をより効果的に高めることなどができる。   The content of the [A] polymer component in the positive radiation sensitive resin composition is not particularly limited, but the lower limit of the content of the [A] polymer in the total solid content is preferably 50% by mass, 70 mass% is more preferable, and 90 mass% is further more preferable. On the other hand, the upper limit is preferably 99% by mass, and more preferably 97% by mass. By making content of [A] polymer component in the said positive type radiation sensitive resin composition into the said range, the photosensitive characteristic and various characteristics of the cured film obtained can be improved more effectively.

<[B]感放射線性化合物>
当該ポジ型感放射線樹脂組成物は、[B]感放射線性化合物(感光剤)を含有する。このため、当該感放射線性樹脂組成物においては、放射線(可視光線、紫外線、遠紫外線等)の照射により、上記式(1−1)又は(1−2)で表される基中のアルコキシシリル基の加水分解反応が進行し、上述のようにポジ型のパターンを形成することができる。[B]感放射線性化合物としては、[B1]酸発生剤、[B2]塩基発生剤等を挙げることができ、[B1]酸発生剤が好ましい。[B]感放射線性化合物から発生する酸や塩基は、加水分解反応の触媒として効果的に機能する。これらの[B]感放射線性化合物は、一種を単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。
<[B] Radiation sensitive compound>
The positive radiation sensitive resin composition contains [B] a radiation sensitive compound (photosensitive agent). For this reason, in the said radiation sensitive resin composition, the alkoxy silyl in the group represented by the said Formula (1-1) or (1-2) by irradiation of a radiation (visible light, an ultraviolet-ray, far ultraviolet rays, etc.). The group hydrolysis proceeds, and a positive pattern can be formed as described above. [B] Examples of radiation sensitive compounds include [B1] acid generators, [B2] base generators, and [B1] acid generators are preferred. [B] The acid or base generated from the radiation-sensitive compound functions effectively as a catalyst for the hydrolysis reaction. These [B] radiation sensitive compounds can be used singly or in combination of two or more.

<[B1]酸発生剤>
[B1]酸発生剤(感放射線性酸発生剤)は、放射線に感応して酸を発生する化合物である。[B1]酸発生剤としては、例えばオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、カルボン酸エステル化合物などが挙げられる。これらの[B1]酸発生剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
<[B1] Acid generator>
[B1] The acid generator (radiation sensitive acid generator) is a compound that generates an acid in response to radiation. [B1] Examples of the acid generator include oxime sulfonate compounds, onium salts, sulfonimide compounds, sulfonic acid ester compounds, quinone diazide compounds, halogen-containing compounds, diazomethane compounds, and carboxylic acid ester compounds. These [B1] acid generators may be used alone or in admixture of two or more.

オキシムスルホネート化合物としては、下記式(5)で表されるオキシムスルホネート基を含む化合物が好ましい。   As the oxime sulfonate compound, a compound containing an oxime sulfonate group represented by the following formula (5) is preferable.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

上記式(5)中、Rは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のフルオロアルキル基、炭素数4〜12の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20のアリール基である。これらのアルキル基、脂環式炭化水素基及びアリール基が有する水素原子の一部又は全部は置換基で置換されていてもよい。 In the above formula (5), R a is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, or an aryl having 6 to 20 carbon atoms. It is a group. Some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups, alicyclic hydrocarbon groups and aryl groups may be substituted with substituents.

オキシムスルホネート化合物の具体的な例としては、(5−プロピルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(カンファースルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−p−トルエンスルフォニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、2−(オクチルスルホニルオキシイミノ)−2−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル等を挙げることができ、これらは市販品として入手することができる。   Specific examples of the oxime sulfonate compound include (5-propylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene)-(2-methylphenyl) acetonitrile, (5-octylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-yl). Ylidene)-(2-methylphenyl) acetonitrile, (camphorsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene)-(2-methylphenyl) acetonitrile, (5-p-toluenesulfonyloxyimino-5H-thiophene-2- Examples include ylidene)-(2-methylphenyl) acetonitrile, 2- (octylsulfonyloxyimino) -2- (4-methoxyphenyl) acetonitrile, and the like, which are commercially available.

オニウム塩としては、例えば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、ベンゾチアゾニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩、ベンジルスルホニウム塩等が挙げられる。オニウム塩としては、テトラヒドロチオフェニウム塩及びスルホニウム塩が好ましい。   Examples of the onium salt include diphenyliodonium salt, triphenylsulfonium salt, sulfonium salt, benzothiazonium salt, tetrahydrothiophenium salt, and benzylsulfonium salt. As the onium salt, a tetrahydrothiophenium salt and a sulfonium salt are preferable.

スルホンイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、トリフルオロメタンスルホン酸−1,8−ナフタルイミド等が挙げられる。   Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethylsulfonyloxy) succinimide, N- (camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (4-methylphenylsulfonyloxy) succinimide, N- (2-trifluoromethylphenylsulfonyloxy). ) Succinimide, N- (4-fluorophenylsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) phthalimide, N- (camphorsulfonyloxy) phthalimide, N- (2-trifluoromethylphenylsulfonyloxy) phthalimide, N -(2-fluorophenylsulfonyloxy) phthalimide, N- (trifluoromethylsulfonyloxy) diphenylmaleimide, N- (camphorsulfonyloxy) diphenyl monomer Imides, 4-methylphenyl sulfonyloxy) diphenyl maleimide, trifluoromethanesulfonic acid 1,8-naphthalimide and the like.

スルホン酸エステル化合物としては、ハロアルキルスルホン酸エステル等を挙げることができ、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンスルホン酸エステルが好ましい。   Examples of the sulfonic acid ester compound include haloalkyl sulfonic acid esters and the like, and N-hydroxynaphthalimide-trifluoromethanesulfonic acid ester is preferable.

キノンジアジド化合物としては、例えばフェノール性化合物又はアルコール性化合物(以下、「母核」ともいう)と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライド又は1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミドとの縮合物を用いることができる。   As the quinonediazide compound, for example, a condensate of a phenolic compound or an alcoholic compound (hereinafter also referred to as “mother nucleus”) and 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid halide or 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid amide is used. be able to.

上記母核としては、例えばトリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、ペンタヒドロキシベンゾフェノン、ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、(ポリヒドロキシフェニル)アルカン等が挙げられる。   Examples of the mother nucleus include trihydroxybenzophenone, tetrahydroxybenzophenone, pentahydroxybenzophenone, hexahydroxybenzophenone, (polyhydroxyphenyl) alkane, and the like.

1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとしては、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドが好ましく、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸クロリド及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドがより好ましく、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドがさらに好ましい。   As the 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid halide, 1,2-naphthoquinonediazidesulfonic acid chloride is preferable, and 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride are preferable. More preferred is 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride.

1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミドとしては、2,3,4−トリアミノベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸アミドが好ましい。   As the 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid amide, 2,3,4-triaminobenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid amide is preferable.

フェノール性化合物又はアルコール性化合物(母核)と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライド又は1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミドとの縮合反応においては、母核中のOH基数に対して、好ましくは30モル%以上85モル%以下に相当する1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライド又は1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミドを用いることが好ましい。なお、上記縮合反応は、公知の方法によって実施することができる。   In the condensation reaction between a phenolic compound or an alcoholic compound (mother nucleus) and 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid halide or 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid amide, it is preferable for the number of OH groups in the mother nucleus. 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid halide or 1,2-naphthoquinone diazide sulfonic acid amide corresponding to 30 mol% or more and 85 mol% or less is preferably used. In addition, the said condensation reaction can be implemented by a well-known method.

[B1]酸発生剤としては、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、スルホン酸エステル化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、及びカルボン酸エステル化合物が好ましく、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、及びスルホン酸エステル化合物がより好ましく、スルホンイミド化合物がさらに好ましい。また、これらの好ましい酸発生剤とキノンジアジド化合物とを併用することもできる。   [B1] As the acid generator, oxime sulfonate compounds, onium salts, sulfonimide compounds, sulfonate ester compounds, halogen-containing compounds, diazomethane compounds, and carboxylic acid ester compounds are preferable, and oxime sulfonate compounds, onium salts, sulfonimide compounds. And sulfonic acid ester compounds are more preferred, and sulfonimide compounds are more preferred. Moreover, these preferable acid generators and quinonediazide compounds can be used in combination.

[B1]酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましい。一方、この上限としては、40質量部が好ましく、30質量部がより好ましく、15質量部であってもよく、5質量部であってもよく、3質量部であってもよい。[B1]酸発生剤が、オキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、スルホン酸エステル化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、又はカルボン酸エステル化合物である場合、これらの酸発生剤の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましい。一方、この上限としては、5質量部が好ましく、3質量部がより好ましい。また、[B1]酸発生剤としてキノンジアジド化合物を用いる場合、キノンジアジド化合物の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して2質量部が好ましく、5質量部がより好ましい。一方、この上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。[B1]酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、感度等を最適化し、諸特性により優れる硬化膜を形成できる。   [B1] The lower limit of the content of the acid generator is preferably 0.1 parts by mass, more preferably 0.3 parts by mass, and 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer component [A]. Further preferred. On the other hand, as this upper limit, 40 mass parts is preferable, 30 mass parts is more preferable, 15 mass parts may be sufficient, 5 mass parts may be sufficient, and 3 mass parts may be sufficient. [B1] When the acid generator is an oxime sulfonate compound, an onium salt, a sulfonimide compound, a sulfonic acid ester compound, a halogen-containing compound, a diazomethane compound, or a carboxylic acid ester compound, the lower limit of the content of these acid generators As for [A] polymer component 100 mass parts, 0.1 mass part is preferred, 0.3 mass part is more preferred, and 0.5 mass part is still more preferred. On the other hand, as this upper limit, 5 mass parts is preferable and 3 mass parts is more preferable. Moreover, when using a quinonediazide compound as a [B1] acid generator, as a minimum of content of a quinonediazide compound, 2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components, and 5 mass parts is more preferable. On the other hand, as this upper limit, 50 mass parts is preferable and 30 mass parts is more preferable. [B1] By setting the content of the acid generator within the above range, it is possible to optimize sensitivity and the like and to form a cured film that is superior in various properties.

<[B2]塩基発生剤>
[B2]塩基発生剤(感放射線性塩基発生剤)は、放射線に感応して塩基を発生する化合物である。[B2]塩基発生剤としては、例えば[〔(2,6−ジニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]シクロヘキシルアミン、2−ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ビス[〔(2−ニトロベンジル)オキシ〕カルボニル]ヘキサン−1,6−ジアミン、トリフェニルメタノール、O−カルバモイルヒドロキシアミド、O−カルバモイルオキシム、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)等が挙げられる。
<[B2] Base generator>
[B2] The base generator (radiation sensitive base generator) is a compound that generates a base in response to radiation. [B2] Examples of the base generator include [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine, 2-nitrobenzylcyclohexylcarbamate, N- (2-nitrobenzyloxycarbonyl) pyrrolidine, bis [[( 2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexane-1,6-diamine, triphenylmethanol, O-carbamoylhydroxyamide, O-carbamoyloxime, 4- (methylthiobenzoyl) -1-methyl-1-morpholinoethane, (4 -Morpholinobenzoyl) -1-benzyl-1-dimethylaminopropane, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone, hexaamminecobalt (III) tris (triphenylmethylborate) and the like. Can be mentioned.

[B]感放射線性化合物の含有量の下限としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましく、0.5質量部がさらに好ましい。一方、この上限としては、20質量部が好ましく、15質量部がより好ましく、10質量部であってもよく、5質量部であってもよく、3質量部であってもよい。[B]感放射線性化合物の含有量を上記範囲とすることで、感度等を最適化し、諸特性により優れる硬化膜を形成できる。   [B] The lower limit of the content of the radiation sensitive compound is preferably 0.1 parts by weight, more preferably 0.3 parts by weight, and 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component [A]. Is more preferable. On the other hand, as this upper limit, 20 mass parts is preferable, 15 mass parts is more preferable, 10 mass parts may be sufficient, 5 mass parts may be sufficient, and 3 mass parts may be sufficient. [B] By setting the content of the radiation-sensitive compound within the above range, the sensitivity and the like can be optimized, and a cured film having better properties can be formed.

<その他の成分>
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、上述した[A]重合体成分及び[B]感放射線性化合物の他、他の成分をさらに含有することができる。このような他の成分としては、例えば後述の溶媒の他、[C]密着助剤、[D]酸化防止剤、[E]界面活性剤、架橋性化合物、重合開始剤等が挙げられる。なお、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、上記各成分を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。但し、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物において、全固形分に占める上記[A]重合体成分、[B]感放射線性化合物及び[C]密着助剤以外の成分の含有量の上限としては、20質量%が好ましいことがあり、5質量%以下が好ましいことがあり、1質量%以下が好ましいこともある。他の成分の含有量が多い場合、感光特性や得られる硬化膜の性能に影響を与える場合がある。
<Other ingredients>
The positive radiation sensitive resin composition may further contain other components in addition to the above-described [A] polymer component and [B] radiation sensitive compound. Examples of such other components include [C] adhesion assistant, [D] antioxidant, [E] surfactant, crosslinkable compound, polymerization initiator and the like in addition to the solvent described later. In addition, the said positive type radiation sensitive resin composition may use said each component individually or in combination of 2 or more types. However, in the positive-type radiation-sensitive resin composition, the upper limit of the content of components other than the above-mentioned [A] polymer component, [B] radiation-sensitive compound and [C] adhesion assistant in the total solid content 20 mass% may be preferable, 5 mass% or less may be preferable, and 1 mass% or less may be preferable. When the content of other components is large, the photosensitive characteristics and the performance of the cured film obtained may be affected.

<[C]密着助剤>
[C]密着助剤は、得られる硬化膜と基板との接着性を向上させる成分である。[C]密着助剤としては、カルボキシ基、メタクリロイル基、ビニル基、イソシアネート基、オキシラニル基等の反応性官能基を有する官能性シランカップリング剤が好ましい。
<[C] Adhesion aid>
[C] The adhesion assistant is a component that improves the adhesion between the obtained cured film and the substrate. [C] The adhesion assistant is preferably a functional silane coupling agent having a reactive functional group such as a carboxy group, a methacryloyl group, a vinyl group, an isocyanate group, or an oxiranyl group.

上記官能性シランカップリング剤としては、例えばトリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。   Examples of the functional silane coupling agent include trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, and 3-glycidyloxypropyl. Examples include trimethoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane.

[C]密着助剤の含有量としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下が好ましい。   [C] The content of the adhesion assistant is preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer component [A].

<[D]酸化防止剤>
[D]酸化防止剤は、酸化によって生成した過酸化物などを分解し、重合体分子の結合の解裂を防止することができる成分である。その結果、得られる硬化膜は経時的な酸化劣化が防止され、例えば硬化膜の膜厚変化を抑制することができる。
<[D] Antioxidant>
[D] The antioxidant is a component capable of decomposing a peroxide and the like generated by the oxidation and preventing the bond breakage of the polymer molecule. As a result, the obtained cured film is prevented from oxidative deterioration over time, and for example, changes in the film thickness of the cured film can be suppressed.

[D]酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール構造を有する化合物、ヒンダードアミン構造を有する化合物、アルキルホスファイト構造を有する化合物、チオエーテル構造を有する化合物等が挙げられる。これらの中で、[D]酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール構造を有する化合物が好ましい。   [D] Examples of the antioxidant include a compound having a hindered phenol structure, a compound having a hindered amine structure, a compound having an alkyl phosphite structure, and a compound having a thioether structure. In these, as a [D] antioxidant, the compound which has a hindered phenol structure is preferable.

[D]酸化防止剤の含有量としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.001質量部以上5質量部以下が好ましい。[D]酸化防止剤の含有量を上記範囲とすることで、得られる硬化膜の経時的な酸化劣化を効果的に抑制することなどができる。   [D] As content of antioxidant, 0.001 mass part or more and 5 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components. [D] By making content of antioxidant into the said range, the oxidative deterioration with time of the cured film obtained can be suppressed effectively.

<[E]界面活性剤>
[E]界面活性剤は、膜形成性を向上させる成分である。[E]界面活性剤としては、例えばフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、及びその他の界面活性剤が挙げられる。
<[E] surfactant>
[E] Surfactant is a component that improves film-forming properties. [E] Examples of the surfactant include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and other surfactants.

このような界面活性剤としては、特開2011−133498号公報、特開2012−37814号公報等記載の界面活性剤を使用することができる。   As such a surfactant, surfactants described in JP2011-133498A, JP2012-37814A, and the like can be used.

[E]界面活性剤の含有量としては、[A]重合体成分100質量部に対して、0.01質量部以上3質量部以下が好ましい。[E]界面活性剤の含有量を上記範囲とすることで、効果的に膜形成性を向上させることができる。   [E] As content of surfactant, 0.01 mass part or more and 3 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of [A] polymer components. [E] By making the content of the surfactant within the above range, the film forming property can be effectively improved.

<ポジ型感放射線性樹脂組成物の調製方法>
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、[A]重合体、[B]感放射線性化合物及び必要に応じてその他の成分を所定の割合で混合し、好ましくは適当な溶媒に溶解して調製できる。調製した感放射線性樹脂組成物は、例えば孔径0.2μm程度のフィルタでろ過することが好ましい。
<Method for preparing positive-type radiation-sensitive resin composition>
The positive-type radiation-sensitive resin composition is prepared by mixing [A] polymer, [B] radiation-sensitive compound and other components as required in a predetermined ratio, and preferably dissolving in a suitable solvent. it can. The prepared radiation-sensitive resin composition is preferably filtered through, for example, a filter having a pore diameter of about 0.2 μm.

当該ポジ型感放射線性樹脂組成物の調製に用いられる[F]溶媒としては、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物が含有する各成分を均一に溶解又は分散し、上記各成分と反応しないものが用いられる。   As the [F] solvent used for the preparation of the positive type radiation sensitive resin composition, those components which the positive type radiation sensitive resin composition contains are uniformly dissolved or dispersed and do not react with the above components. Is used.

[F]溶媒としては、例えば
メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール等のアルコール;
酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、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、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等のエステル;
エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールエチルメチルエーテル等のエーテル;
ジメチルフォルムアミド、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;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素
などを用いることができる。[F]溶媒は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。
[F] Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, and octanol;
Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate;
Ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene diglycol monomethyl ether, ethylene diglycol ethyl methyl ether;
Amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone;
Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone;
Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene can be used. [F] A solvent can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.

当該ポジ型感放射線性樹脂組成物の固形分濃度としては、例えば10質量%以上50質量%以下とすることができる。   As solid content concentration of the said positive type radiation sensitive resin composition, it can be 10 mass% or more and 50 mass% or less, for example.

<ポジ型感放射線性樹脂組成物の用途>
当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、感度及び解像度に優れ、低誘電性、透明性及び耐熱性に優れる硬化膜を得ることができる。従って、当該ポジ型感放射線樹脂組成物は、層間絶縁膜、スペーサー、保護膜、カラーフィルタ用着色パターン等の表示素子用硬化膜、特に層間絶縁膜形成用材料として好適に用いることができる。
<Use of positive-type radiation-sensitive resin composition>
The positive radiation-sensitive resin composition can provide a cured film that is excellent in sensitivity and resolution, and excellent in low dielectric properties, transparency, and heat resistance. Therefore, the positive radiation sensitive resin composition can be suitably used as a cured film for display elements such as an interlayer insulating film, a spacer, a protective film, and a color filter coloring pattern, particularly as a material for forming an interlayer insulating film.

<層間絶縁膜>
本発明の一実施形態に係る層間絶縁膜は、当該感放射線性樹脂組成物から形成される。当該層間絶縁膜の形成方法としては、特に限定されないが、好ましくは後述の当該層間絶縁膜の形成方法を用いて形成することができる。当該層間絶縁膜は、当該ポジ型感放射線性樹脂組成物から形成されているため、低誘電性、透明性及び耐熱性に優れる等に優れる。当該層間絶縁膜は上記特性を有しているため、例えば表示素子の層間絶縁膜等として好適である。
<Interlayer insulation film>
The interlayer insulation film which concerns on one Embodiment of this invention is formed from the said radiation sensitive resin composition. The method for forming the interlayer insulating film is not particularly limited, but it can be preferably formed by using the method for forming the interlayer insulating film described later. Since the interlayer insulating film is formed from the positive radiation sensitive resin composition, it is excellent in low dielectric properties, transparency, heat resistance, and the like. Since the interlayer insulating film has the above characteristics, it is suitable as an interlayer insulating film of a display element, for example.

<層間絶縁膜の形成方法>
本発明の一実施形態に係る層間絶縁膜の形成方法は、
(1)当該ポジ型感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する工程(以下、「工程(1)」ともいう)、
(2)上記塗膜の一部に放射線を照射する工程(以下、「工程(2)」ともいう)、
(3)上記放射線が照射された塗膜を現像する工程(以下、「工程(3)」ともいう)、及び
(4)上記現像された塗膜を加熱する工程(以下、「工程(4)」ともいう)
を備える。
<Method for forming interlayer insulating film>
A method for forming an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention includes:
(1) Using the positive radiation sensitive resin composition, a step of forming a coating film on a substrate (hereinafter, also referred to as “step (1)”),
(2) A step of irradiating a part of the coating film (hereinafter also referred to as “step (2)”),
(3) a step of developing the coating film irradiated with the radiation (hereinafter also referred to as “step (3)”), and (4) a step of heating the developed coating film (hereinafter referred to as “step (4)”). Is also called)
Is provided.

当該ポジ型感放射線性樹脂組成物は、上述の性質を有しているため、当該層間絶縁膜の形成方法によれば、低誘電性、透明性、耐熱性等に優れる層間絶縁膜を良好な感度及び解像度で形成することができる。以下、各工程について詳述する。   Since the positive-type radiation-sensitive resin composition has the above-described properties, the interlayer insulating film excellent in low dielectric property, transparency, heat resistance, and the like is excellent according to the method for forming the interlayer insulating film. It can be formed with sensitivity and resolution. Hereinafter, each process is explained in full detail.

[工程(1)]
本工程では、当該ポジ感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する。具体的には、溶液状の当該ポジ型感放射線性樹脂組成物を基板表面に塗布し、好ましくはプレベークを行うことにより溶媒を除去して塗膜を形成する。上記基板としては、例えばガラス基板、シリコン基板、プラスチック基板、及びこれらの表面に各種金属薄膜が形成された基板等が挙げられる。上記プラスチック基板としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックからなる樹脂基板が挙げられる。
[Step (1)]
In this step, a coating film is formed on the substrate using the positive radiation sensitive resin composition. Specifically, the positive radiation sensitive resin composition in the form of a solution is applied to the surface of the substrate, and preferably a prebake is performed to remove the solvent and form a coating film. Examples of the substrate include a glass substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, and a substrate on which various metal thin films are formed. Examples of the plastic substrate include a resin substrate made of plastic such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethersulfone, polycarbonate, polyimide, and the like.

塗布方法としては、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法等の適宜の方法を採用することができる。これらの中で、塗布方法としては、スピンコート法、バー塗布法及びスリットダイ塗布法が好ましい。上記プレベークの条件としては、各成分の種類、使用割合等によっても異なるが、例えば60℃〜130℃で30秒間〜10分間程度とすることができる。形成される塗膜の膜厚は、プレベーク後の値として、0.1μm以上8μm以下が好ましい。   As a coating method, for example, an appropriate method such as a spray method, a roll coating method, a spin coating method (spin coating method), a slit die coating method, a bar coating method, or an ink jet method can be employed. Of these, spin coating, bar coating, and slit die coating are preferred as the coating method. The pre-baking conditions may vary depending on the type of each component, the usage ratio, and the like, but may be, for example, 60 ° C. to 130 ° C. for 30 seconds to 10 minutes. The film thickness of the coating film to be formed is preferably 0.1 μm or more and 8 μm or less as a value after pre-baking.

[工程(2)]
本工程では、上記塗膜の一部に放射線を照射する。具体的には、工程(1)で形成した塗膜に所定のパターンを有するマスクを介して放射線を照射する。このとき用いられる放射線としては、例えば紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。
[Step (2)]
In this step, a part of the coating film is irradiated with radiation. Specifically, the coating film formed in step (1) is irradiated with radiation through a mask having a predetermined pattern. Examples of the radiation used at this time include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams.

上記紫外線としては、例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)等が挙げられる。遠紫外線としては、例えばKrFエキシマレーザー光等が挙げられる。X線としては、例えばシンクロトロン放射線等が挙げられる。荷電粒子線としては、例えば電子線等が挙げられる。これらの放射線のうち、紫外線が好ましく、紫外線の中でもg線、h線及び/又はi線を含む放射線がより好ましい。放射線の露光量としては、0.1J/m以上10,000J/m以下が好ましい。 Examples of the ultraviolet rays include g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. Examples of the far ultraviolet light include KrF excimer laser light. Examples of X-rays include synchrotron radiation. Examples of the charged particle beam include an electron beam. Among these radiations, ultraviolet rays are preferable, and among the ultraviolet rays, radiation containing g-line, h-line and / or i-line is more preferable. The exposure amount of radiation, 0.1 J / m 2 or more 10,000 J / m 2 or less.

[工程(3)]
本工程では、上記放射線が照射された塗膜を現像する。具体的には、工程(2)で放射線が照射された塗膜に対し、現像液により現像を行って放射線の照射部分を除去する。上記現像液は、通常、アルカリ現像液であり、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−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、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕−5−ノナンなどのアルカリ(塩基性化合物)の水溶液等が挙げられる。また、上記アルカリの水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液、又は当該ポジ型感放射線性樹脂組成物を溶解可能な各種有機溶媒を少量含むアルカリ水溶液を現像液として用いてもよい。
[Step (3)]
In this step, the coating film irradiated with the radiation is developed. Specifically, the coating film irradiated with radiation in the step (2) is developed with a developer to remove the radiation irradiated portion. The developer is usually an alkali developer such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol, di-n. -Propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7- Examples include aqueous solutions of alkalis (basic compounds) such as undecene and 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonane. Also, an aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent or surfactant such as methanol or ethanol to the aqueous alkali solution, or an alkaline aqueous solution containing a small amount of various organic solvents capable of dissolving the positive-type radiation-sensitive resin composition. You may use as a developing solution.

現像方法としては、例えば液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等の適宜の方法を採用することができる。現像時間としては、当該感放射線性樹脂組成物の組成によって異なるが、例えば30秒以上120秒以下とすることができる。なお、現像工程の後、パターニングされた塗膜に対して流水洗浄によるリンス処理を行い、次いで、高圧水銀灯等による放射線を全面に照射(後露光)することにより、塗膜中に残存する[B]感放射線性化合物の分解処理を行うことが好ましい。この後露光における露光量としては、2,000J/m以上5,000J/m以下が好ましい。 As a developing method, for example, an appropriate method such as a liquid piling method, a dipping method, a rocking dipping method, or a shower method can be employed. The development time varies depending on the composition of the radiation sensitive resin composition, but can be, for example, 30 seconds or longer and 120 seconds or shorter. After the development step, the patterned coating film is rinsed with running water, and then exposed to a whole surface with a high-pressure mercury lamp or the like (post-exposure) to remain in the coating film [B It is preferable to perform a decomposition treatment of the radiation sensitive compound. The exposure amount in this post-exposure is preferably 2,000 J / m 2 or more and 5,000 J / m 2 or less.

[工程(4)]
本工程では、上記現像された塗膜を加熱する。加熱方法としては特に限定されないが、例えばオーブンやホットプレート等の加熱装置を用いて加熱することができる。本工程における加熱温度としては、例えば120℃以上250℃以下とすることができる。加熱時間としては、加熱機器の種類により異なるが、例えばホットプレート上で加熱処理を行う場合には5分以上40分以下、オーブン中で加熱処理を行う場合には30分以上80分以下とすることができる。このようにして、目的とする層間絶縁膜を基板上に形成することができる。
[Step (4)]
In this step, the developed coating film is heated. Although it does not specifically limit as a heating method, For example, it can heat using heating apparatuses, such as oven and a hotplate. As heating temperature in this process, it can be set as 120 to 250 degreeC, for example. The heating time varies depending on the type of heating equipment, but for example, when heat treatment is performed on a hot plate, it is 5 minutes to 40 minutes, and when heat treatment is performed in an oven, it is 30 minutes to 80 minutes. be able to. In this way, a desired interlayer insulating film can be formed on the substrate.

<半導体素子>
本発明の一実施形態に係る半導体素子は、当該層間絶縁膜を備えている。この層間絶縁膜は、当該半導体素子中の配線間を絶縁する膜として機能する。当該半導体素子は、公知の方法を用いて形成することができる。当該半導体素子は、当該層間絶縁膜を備えているため、表示素子、LED、太陽電池等の電子デバイスに好適に用いることができる。
<Semiconductor element>
A semiconductor element according to an embodiment of the present invention includes the interlayer insulating film. This interlayer insulating film functions as a film that insulates the wirings in the semiconductor element. The semiconductor element can be formed using a known method. Since the semiconductor element includes the interlayer insulating film, the semiconductor element can be suitably used for electronic devices such as display elements, LEDs, and solar cells.

<表示素子>
本発明の一実施形態に係る表示素子は、当該半導体素子を備えている。当該表示素子は、当該層間絶縁膜を有する半導体素子を備えているため、表示素子として実用面で要求される一般的特性を満足する。当該表示素子としては、例えば液晶表示素子等が挙げられる。上記液晶表示素子においては、例えば液晶配向膜が表面に形成された2枚のTFTアレイ基板が、TFTアレイ基板の周辺部に設けられたシール剤を介して液晶配向膜側で対向して配置されており、これら2枚のTFTアレイ基板間に液晶が充填されている。上記TFTアレイ基板は、層状に配置される配線を有し、この配線間を当該層間絶縁膜により絶縁しているものである。
<Display element>
A display element according to an embodiment of the present invention includes the semiconductor element. Since the display element includes a semiconductor element having the interlayer insulating film, the display element satisfies general characteristics required for practical use as a display element. Examples of the display element include a liquid crystal display element. In the liquid crystal display element, for example, two TFT array substrates having a liquid crystal alignment film formed on the surface thereof are arranged facing each other on the liquid crystal alignment film side through a sealant provided at the periphery of the TFT array substrate. The liquid crystal is filled between these two TFT array substrates. The TFT array substrate has wirings arranged in layers, and the wirings are insulated by the interlayer insulating film.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。各物性値の測定方法を以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. The measuring method of each physical property value is shown below.

[重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)]
下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりMw及びMnを測定した。また、分子量分布(Mw/Mn)は得られたMw及びMnより算出した。
装置:昭和電工社のGPC−101
GPCカラム:島津ジーエルシー社のGPC−KF−801、GPC−KF−802、GPC−KF−803及びGPC−KF−804を結合
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)]
Mw and Mn were measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. The molecular weight distribution (Mw / Mn) was calculated from the obtained Mw and Mn.
Equipment: GPC-101 from Showa Denko
GPC column: GPC-KF-801, GPC-KF-802, GPC-KF-803 and GPC-KF-804 manufactured by Shimadzu GL Corp. Combined mobile phase: Tetrahydrofuran Column temperature: 40 ° C.
Flow rate: 1.0 mL / min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100 μL
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene

<[A]重合体成分の合成>
[合成例1](重合体(A−1)の合成)
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部及びジエチレングリコールメチルエチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、スチリルトリメトキシシラン30質量部、グリシジルメタクリレート30質量部、メタクリル酸10質量部、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−(4−ビニルフェニル)−プロパン―2−オール30部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、アルカリ可溶性樹脂である重合体(A−1)を含有する重合体溶液を得た。この重合体溶液の固形分濃度は、33.4質量%であり、重合体(A−1)のMwは10,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.2であった。なお、固形分濃度とは、重合体溶液の全質量に占める共重合体質量の割合を意味し、以下においても同様に定義される。
<[A] Synthesis of polymer component>
[Synthesis Example 1] (Synthesis of polymer (A-1))
A flask equipped with a condenser and a stirrer was charged with 10 parts by mass of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts by mass of diethylene glycol methyl ethyl ether. Subsequently, 30 parts by mass of styryltrimethoxysilane, 30 parts by mass of glycidyl methacrylate, 10 parts by mass of methacrylic acid, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro- (4-vinylphenyl) -propan-2-ol 30 The polymer (A-1), which is an alkali-soluble resin, is prepared by raising the temperature of the solution to 70 ° C. while gently stirring, and then polymerizing while maintaining this temperature for 5 hours. A polymer solution containing was obtained. The solid content concentration of this polymer solution was 33.4% by mass, the Mw of the polymer (A-1) was 10,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 2.2. In addition, solid content concentration means the ratio of the copolymer mass to the total mass of a polymer solution, and is defined similarly in the following.

[合成例2〜15、比較合成例1〜4](重合体(A−2)〜(A−15)、(A’−1)〜(A’−4)の合成)
下記表1に示す種類及び配合量(質量部)の各成分を用いた以外は合成例1と同様の手法にて、重合体(A−1)と同等の固形分濃度、分子量及び分子量分布を有する重合体(A−2)〜(A−15)、(A’−1)〜(A’−4)を含む重合体溶液を得た。表1において、「−」は該当する成分を使用しなかったことを示す。
[Synthesis Examples 2 to 15 and Comparative Synthesis Examples 1 to 4] (Synthesis of Polymers (A-2) to (A-15) and (A′-1) to (A′-4))
The solid content concentration, molecular weight, and molecular weight distribution equivalent to those of the polymer (A-1) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the components of the types and blending amounts (parts by mass) shown in Table 1 were used. Polymer solutions containing the polymers (A-2) to (A-15) and (A′-1) to (A′-4) were obtained. In Table 1, “-” indicates that the corresponding component was not used.

なお、表1中の略称は、以下の各単量体を示す。
(構造単位(I)を与える単量体)
STMS:スチリルトリメトキシシラン
SDMS:スチリルジメトキシメチルシラン
STES:スチリルトリエトキシシラン
TMSPhMA:トリメトキシシリルフェニルメタクリレート
DMSPhMA:ジメトキシメチルシリルフェニルメタクリレート
NTMS:トリメトキシシリルビニルナフタレン
NDMS:ジメトキシメチルシリルビニルナフタレン
(比較単量体)
APTMS:アクリロイルトリメトキシシラン
APTMS:アクリロイルトリエトキシシラン
STM:スチリルトリメチルシラン
(構造単位(II)を与える単量体)
OXMA:(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルメタクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート
VBG:p−ビニルベンジルグリシジルエーテル
ECHMA:3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート
ENMA:3,4−エポキシノルボルニルメタクリレート
(構造単位(III)を与える単量体)
MA:メタクリル酸
HFAS:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−(2−ビニルフェニル)−プロパン−2−オール
(構造単位(IV)を与える単量体)
MMA:メタクリル酸メチル
ST:スチレン
Abbreviations in Table 1 indicate the following monomers.
(Monomer giving structural unit (I))
STMS: styryltrimethoxysilane SDMS: styryldimethoxymethylsilane STES: styryltriethoxysilane TMSPhMA: trimethoxysilylphenyl methacrylate DMSPhMA: dimethoxymethylsilylphenyl methacrylate NTMS: trimethoxysilylvinylnaphthalene NDMS: dimethoxymethylsilylvinylnaphthalene body)
APTMS: acryloyltrimethoxysilane APTMS: acryloyltriethoxysilane STM: styryltrimethylsilane (monomer giving structural unit (II))
OXMA: (3-ethyloxetane-3-yl) methyl methacrylate GMA: glycidyl methacrylate VBG: p-vinylbenzylglycidyl ether ECHMA: 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate ENMA: 3,4-epoxynorbornyl methacrylate (structural unit) Monomer that gives (III))
MA: methacrylic acid HFAS: 1,1,1,3,3,3-hexafluoro- (2-vinylphenyl) -propan-2-ol (monomer giving structural unit (IV))
MMA: Methyl methacrylate ST: Styrene

Figure 2017181928
Figure 2017181928

<感放射線性樹脂組成物の調製>
実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[A]重合体成分、[B]感放射線性化合物、[C]密着助剤及び[F]溶媒を以下に示す。
[A]重合体成分
A−1〜A−15、A’−1〜A’−4:合成例1〜15で合成した重合体(A−1)〜(A−15)及び比較合成例1〜4で合成した重合体(A’−1)〜(A’−4)
[B]感放射線性化合物(酸発生剤)
B−1:トリフルオロメタンスルホン酸−1,8−ナフタルイミド
B−2:p−トリルスルホン酸−1,8−ナフタルイミド
B−3:4,4’−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B−4:1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
[C]密着助剤
C−1:3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン
C−2:2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン
[F]溶媒
F−1: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)
F−2:エチレンジグリコールメチルエチルエーテル(EDM)
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
The [A] polymer component, [B] radiation sensitive compound, [C] adhesion assistant and [F] solvent used for the preparation of the radiation sensitive resin compositions of Examples and Comparative Examples are shown below.
[A] Polymer components A-1 to A-15, A′-1 to A′-4: Polymers (A-1) to (A-15) synthesized in Synthesis Examples 1 to 15 and Comparative Synthesis Example 1 Polymers (A′-1) to (A′-4) synthesized in
[B] Radiation sensitive compound (acid generator)
B-1: trifluoromethanesulfonic acid-1,8-naphthalimide B-2: p-tolylsulfonic acid-1,8-naphthalimide B-3: 4,4 ′-[1- [4- [1- [ 4-hydroxyphenyl] -1-methylethyl] phenyl] ethylidene] bisphenol (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride (2.0 mol) B-4: 1 , 1,1-tri (p-hydroxyphenyl) ethane (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride (2.0 mol) condensate [C] adhesion assistant C- 1: 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane C-2: 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane [F] solvent F-1: propylene glycol monomethyl ether Acetate (PGMEA)
F-2: Ethylene diglycol methyl ethyl ether (EDM)

<感放射線性樹脂組成物の調製>
[実施例1]
重合体(A−1)100質量部(固形分)に相当する量に対して、感放射線性化合物(B−1)1質量部及び密着助剤(C−1)3質量部を混合し、固形分濃度が30質量%となるように溶媒(F−1)に溶解させた後、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過して、感放射線性樹脂組成物を調製した。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
[Example 1]
For the amount corresponding to 100 parts by mass (solid content) of the polymer (A-1), 1 part by mass of the radiation sensitive compound (B-1) and 3 parts by mass of the adhesion assistant (C-1) are mixed, After dissolving in a solvent (F-1) so that solid content concentration might be 30 mass%, it filtered with the membrane filter with the hole diameter of 0.2 micrometer, and prepared the radiation sensitive resin composition.

[実施例2〜16及び比較例1〜4]
下記表2に示す種類の各成分を、表2に示す配合量で用いた以外は実施例1と同様に操作し、実施例2〜16及び比較例1〜4の感放射線性樹脂組成物を調製した。なお、[A]重合体成分として2種類の重合体を用いた場合、それぞれ50質量部ずつ配合した。また、[B]感放射線性化合物については、表2に示すように、感放射線性化合物(B−1)又は(B−2)については1質量部、感放射線性化合物(B−3)又は(B−4)については20質量部配合し、感放射線性化合物(B−1)と(B−2)とを併用した場合は
、それぞれを0.5質量部ずつ配合した。
[Examples 2 to 16 and Comparative Examples 1 to 4]
Except having used each component of the kind shown in following Table 2 with the compounding quantity shown in Table 2, it operated like Example 1 and the radiation sensitive resin composition of Examples 2-16 and Comparative Examples 1-4 was used. Prepared. In addition, when two types of polymers were used as [A] polymer component, 50 mass parts was mix | blended respectively. Moreover, about [B] radiation sensitive compound, as shown in Table 2, about 1 mass part, radiation sensitive compound (B-3) or about radiation sensitive compound (B-1) or (B-2), or About (B-4), 20 mass parts was mix | blended, and when using the radiation sensitive compound (B-1) and (B-2) together, 0.5 mass part was mix | blended each.

Figure 2017181928
Figure 2017181928

<評価>
実施例1〜16及び比較例1〜4の感放射線性樹脂組成物から硬化膜(絶縁膜)を形成し、以下に説明する手法により、下記項目を評価した。評価結果を表2に示す。
<Evaluation>
The cured film (insulating film) was formed from the radiation sensitive resin composition of Examples 1-16 and Comparative Examples 1-4, and the following item was evaluated by the method demonstrated below. The evaluation results are shown in Table 2.

[放射線感度(最小露光量)]
スピンナーを用い、60℃で60秒間HMDS処理したシリコン基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜に幅10μmのライン・アンド・スペースパターンを有するパターンマスクを介して、水銀ランプによって所定量の紫外線を照射した。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行った。このとき、幅10μmのライン・アンド・スペースパターンを形成可能な最小露光量を測定した。この測定値が300J/m未満の場合に感度は良好であり、300J/m以上の場合に不良と評価できる。
[Radiation sensitivity (minimum exposure)]
Using a spinner, a radiation sensitive resin composition was applied on a silicon substrate that had been subjected to HMDS treatment at 60 ° C. for 60 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having an average film thickness of 3.0 μm. Formed. This coating film was irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays by a mercury lamp through a pattern mask having a line and space pattern having a width of 10 μm. Next, using a developer composed of a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, development processing was carried out at 25 ° C. for 60 seconds, and then washed with running ultrapure water for 1 minute. At this time, the minimum exposure amount capable of forming a line and space pattern having a width of 10 μm was measured. When this measured value is less than 300 J / m 2 , the sensitivity is good, and when it is 300 J / m 2 or more, it can be evaluated as defective.

[低誘電性(比誘電率)]
スピンナーを用い、SUS基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。露光機(キャノン社の「MPA−600FA」)を用い、積算照射量が9,000J/mとなるように上記塗膜を露光し、露光した基板をクリーンオーブン内にて200℃で30分加熱することにより、SUS基板上に絶縁膜を形成した。次いで、蒸着法により、上記絶縁膜上にPt/Pd電極パターンを形成して誘電率測定用サンプルを作製した。この電極パターンを有する基板について、電極(横河・ヒューレットパッカード社の「HP16451B」)及びプレシジョンLCRメーター(横河・ヒューレットパッカード社の「HP4284A」)を用い、周波数10kHzでCV法により比誘電率の測定を行った。このとき、比誘電率が3.3以下の場合に低誘電性が良好であると、3.3を超える場合に低誘電性が不良であると評価できる。
[Low dielectric property (dielectric constant)]
After applying the radiation sensitive resin composition on the SUS substrate using a spinner, it was pre-baked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having an average film thickness of 3.0 μm. Using an exposure machine (Canon "MPA-600FA"), the total irradiation amount is exposing the coating film so as to 9,000J / m 2, 30 minutes at 200 ° C. The exposed substrate in a clean oven An insulating film was formed on the SUS substrate by heating. Next, a Pt / Pd electrode pattern was formed on the insulating film by vapor deposition to produce a dielectric constant measurement sample. For the substrate having this electrode pattern, an electrode (Yokogawa Hewlett Packard's “HP16451B”) and a precision LCR meter (Yokogawa Hewlett Packard's “HP4284A”) are used. Measurements were made. At this time, if the dielectric constant is 3.3 or less, if the low dielectric property is good, it can be evaluated that the low dielectric property is poor if it exceeds 3.3.

[透明性(透過率)]
スピンナーを用い、60℃で60秒間HMDS処理したシリコン基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。露光機(キャノン社の「MPA−600FA」)を用い、積算照射量が9,000J/mとなるように上記塗膜を露光し、露光した基板をクリーンオーブン内にて200℃で30分加熱することにより、シリコン基板上に絶縁膜を形成した。上記基板の紫外可視光透過スペクトルを採取し、波長400nmの透過率測定を行った。このとき、透過率が95%以上の場合に透明性が良好であると、95%未満の場合に透明性が不良であると評価できる。
[Transparency (Transmittance)]
Using a spinner, a radiation sensitive resin composition was applied on a silicon substrate that had been subjected to HMDS treatment at 60 ° C. for 60 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having an average film thickness of 3.0 μm. Formed. Using an exposure machine (Canon "MPA-600FA"), the total irradiation amount is exposing the coating film so as to 9,000J / m 2, 30 minutes at 200 ° C. The exposed substrate in a clean oven By heating, an insulating film was formed on the silicon substrate. An ultraviolet-visible light transmission spectrum of the substrate was collected, and transmittance at a wavelength of 400 nm was measured. At this time, when the transmittance is 95% or more, it can be evaluated that the transparency is good, and when it is less than 95%, the transparency is poor.

[耐熱性(5%重量減少温度)]
スピンナーを用い、60℃で60秒間HMDS処理したシリコン基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。露光機(キャノン社の「MPA−600FA」)を用い、積算照射量が9,000J/mとなるように上記塗膜を露光し、露光した基板をクリーンオーブン内にて200℃で30分加熱することにより、シリコン基板上に絶縁膜を形成した。上記基板上の塗膜を削り取り、窒素雰囲気下、熱重量測定装置(SIIナノテクノロジー社製EXSTAR TG/DTA7300)を用い、10℃/minで昇温し、重量変化を測定した。このとき、5%重量減少温度が300℃以上の場合に耐熱性が良好であると、300℃未満の場合に耐熱性が不良であると評価できる。
[Heat resistance (5% weight loss temperature)]
Using a spinner, a radiation sensitive resin composition was applied on a silicon substrate that had been subjected to HMDS treatment at 60 ° C. for 60 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having an average film thickness of 3.0 μm. Formed. Using an exposure machine (Canon "MPA-600FA"), the total irradiation amount is exposing the coating film so as to 9,000J / m 2, 30 minutes at 200 ° C. The exposed substrate in a clean oven By heating, an insulating film was formed on the silicon substrate. The coating film on the substrate was scraped off, and the temperature change was measured at 10 ° C./min using a thermogravimetry apparatus (EXSTAR TG / DTA7300 manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) in a nitrogen atmosphere, and the change in weight was measured. At this time, it can be evaluated that the heat resistance is good when the 5% weight loss temperature is 300 ° C. or higher and the heat resistance is poor when the temperature is less than 300 ° C.

[最小解像度]
スピンナーを用い、60℃で60秒間HMDS処理したシリコン基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜に一辺1〜10μmのスクウェアパターンを有するパターンマスクを介して、水銀ランプによって所定量の紫外線を照射した。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行った。このとき、スクウェアパターンが形成可能な最小マスクサイズを測定した。この測定値が4μm以下の場合に解像性は良好であり、5μm以上の場合に不良と評価できる。
[Minimum resolution]
Using a spinner, a radiation sensitive resin composition was applied on a silicon substrate that had been subjected to HMDS treatment at 60 ° C. for 60 seconds, and then pre-baked on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes to form a coating film having an average film thickness of 3.0 μm. Formed. This coating film was irradiated with a predetermined amount of ultraviolet rays by a mercury lamp through a pattern mask having a square pattern of 1 to 10 μm on a side. Next, using a developer composed of a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, development processing was carried out at 25 ° C. for 60 seconds, and then washed with running ultrapure water for 1 minute. At this time, the minimum mask size capable of forming a square pattern was measured. When this measured value is 4 μm or less, the resolution is good, and when it is 5 μm or more, it can be evaluated as defective.

表2に示されるように、実施例の各感放射線性樹脂組成物は、ポジ型の感光材料として良好な感度及び解像度を有し、かつ得られた硬化膜の低誘電性、透明性及び耐熱性のいずれも良好であることがわかる。一方、比較例の感放射線樹脂組成物においては、感度及び解像度が良好では無く、得られた硬化膜の低誘電性、透明性及び耐熱性の全ての特性が良好であるものはなかった。特に、比較例1、2の感放射線性樹脂組成物は、ネガ型のパターンが形成され、ポジ型感放射線性樹脂組成物として用いることができなかった。   As shown in Table 2, each of the radiation-sensitive resin compositions of Examples has good sensitivity and resolution as a positive photosensitive material, and the obtained cured film has low dielectric constant, transparency, and heat resistance. It can be seen that all of the properties are good. On the other hand, in the radiation sensitive resin composition of the comparative example, the sensitivity and the resolution were not good, and none of the obtained cured films had all the characteristics of low dielectric property, transparency and heat resistance. In particular, in the radiation sensitive resin compositions of Comparative Examples 1 and 2, a negative pattern was formed and could not be used as a positive radiation sensitive resin composition.

本発明の感放射線性樹脂組成物は、層間絶縁膜等、表示素子の硬化膜形成材料などとして好適に用いることができる。   The radiation sensitive resin composition of the present invention can be suitably used as a cured film forming material for display elements such as an interlayer insulating film.

Claims (10)

下記式(1−1)又は下記式(1−2)で表される基を有する第1構造単位を含む重合体成分、及び
感放射線性化合物
を含有するポジ型感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017181928
(式(1−1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜12のアルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。但し、R、R及びRの少なくとも1つは、炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n1は、0〜4の整数である。*は、結合部位を示す。
式(1−2)中、R、R及びRは、上記式(1−1)と同義である。Aは、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。Aが複数の場合、複数のAは、それぞれ独立して上記定義を満たす。n2は、0〜6の整数である。*は、結合部位を示す。)
A positive radiation sensitive resin composition comprising a polymer component containing a first structural unit having a group represented by the following formula (1-1) or the following formula (1-2), and a radiation sensitive compound.
Figure 2017181928
(In formula (1-1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or 1 to 1 carbon atoms. 6, wherein at least one of R 1 , R 2 and R 3 is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, A 1 is a halogen atom, a hydroxy group, or a carbon atom having 1 to 6 carbon atoms. An alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and when A 1 is plural, the plural A 1 independently satisfy the above definition, and n1 is an integer of 0 to 4. * is Indicates the binding site.
In formula (1-2), R 1 , R 2 and R 3 have the same meaning as in formula (1-1). A 2 is a halogen atom, a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. If A 2 is plural, a plurality of A 2 are each independently satisfy the above definition. n2 is an integer of 0-6. * Indicates a binding site. )
上記重合体成分が、上記第1構造単位を含む重合体と同一又は異なる重合体中に、架橋性基を有する第2構造単位をさらに含む請求項1に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。   2. The positive radiation-sensitive resin composition according to claim 1, wherein the polymer component further includes a second structural unit having a crosslinkable group in the same or different polymer as the polymer including the first structural unit. . 上記架橋性基が、オキシラニル基、オキセタニル基、メチロール基又はこれらの組み合わせである請求項2に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。   The positive radiation sensitive resin composition according to claim 2, wherein the crosslinkable group is an oxiranyl group, an oxetanyl group, a methylol group, or a combination thereof. 上記重合体成分が、上記第1構造単位を含む重合体と同一又は異なる重合体中に、酸性基を有する第3構造単位をさらに含む請求項1、請求項2又は請求項3に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。   The positive electrode according to claim 1, 2 or 3, wherein the polymer component further comprises a third structural unit having an acidic group in the same or different polymer as the polymer containing the first structural unit. Type radiation sensitive resin composition. 上記酸性基が、カルボキシ基、スルホ基、フェノール性水酸基、フッ素含有アルコール性水酸基、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基又はこれらの組み合わせである請求項4に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。   The positive radiation-sensitive resin according to claim 4, wherein the acidic group is a carboxy group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group, a fluorine-containing alcoholic hydroxyl group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a phosphinic acid group, or a combination thereof. Composition. 上記酸性基が、下記式(2)で表される請求項5に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物。
Figure 2017181928
(上記式(2)中、Rは、フッ素原子又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。Rは、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数1〜4のフッ素化アルキル基である。)
The positive radiation-sensitive resin composition according to claim 5, wherein the acidic group is represented by the following formula (2).
Figure 2017181928
(In the above formula (2), R 4 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 5 is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 1 carbon atom. -4 fluorinated alkyl groups.)
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポジ感放射線性樹脂組成物から形成された層間絶縁膜。   The interlayer insulation film formed from the positive radiation sensitive resin composition of any one of Claims 1-6. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性樹脂組成物を用い、基板上に塗膜を形成する工程、
上記塗膜の一部に放射線を照射する工程、
上記放射線が照射された塗膜を現像する工程、及び
上記現像された塗膜を加熱する工程
を備える層間絶縁膜の形成方法。
A step of forming a coating film on a substrate using the positive radiation sensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6,
Irradiating a part of the coating film with radiation,
A method for forming an interlayer insulating film, comprising: developing a coating film irradiated with the radiation; and heating the developed coating film.
請求項7に記載の層間絶縁膜を備える半導体素子。   A semiconductor device comprising the interlayer insulating film according to claim 7. 請求項9に記載の半導体素子を備える表示素子。   A display element comprising the semiconductor element according to claim 9.
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