JP5910245B2 - Base generator, photosensitive resin composition, pattern forming material comprising the photosensitive resin composition, relief pattern manufacturing method using the photosensitive resin composition, and article - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波の照射及び加熱により塩基を発生する塩基発生剤、及び当該塩基発生剤を用いた感光性樹脂組成物に関し、特に、電磁波によるパターニング工程、又は硬化促進工程を経て形成される製品又は部材の材料として好適に利用することが出来る感光性樹脂組成物、当該感光性樹脂組成物からなるパターン形成用材料、レリーフパターンの製造方法、及び、当該樹脂組成物を用いて作製した物品に関するものである。 The present invention relates to a base generator that generates a base upon irradiation and heating of electromagnetic waves, and a photosensitive resin composition using the base generator, and in particular, a product formed through a patterning step or a curing acceleration step using electromagnetic waves. Or the photosensitive resin composition which can be utilized suitably as a material of a member, the pattern formation material which consists of the said photosensitive resin composition, the manufacturing method of a relief pattern, and the articles | goods produced using the said resin composition Is.
感光性樹脂組成物は、例えば、電子部品、光学製品、光学部品の成形材料、層形成材料又は接着剤などに用いられ、特に、電磁波によるパターニング工程を経て形成される製品又は部材に好適に利用されてきている。
例えば、高分子材料であるポリイミドは、耐熱性、寸法安定性、絶縁特性といった性能が有機物の中でもトップクラスの性能を示すため、電子部品の絶縁材料等へ広く適用され、半導体素子の中のチップコーティング膜や、フレキシブルプリント配線板の基材などとして盛んに利用されてきている。
また、近年、ポリイミドの有する課題を解決する為に、ポリイミドと類似の加工工程が適用される低吸水性で低誘電率を示すポリベンゾオキサゾールや、基板との密着性に優れるポリベンゾイミダゾール等も精力的に研究されている。
The photosensitive resin composition is used for, for example, an electronic component, an optical product, a molding material of an optical component, a layer forming material or an adhesive, and particularly preferably used for a product or a member formed through a patterning process using electromagnetic waves. Has been.
For example, polyimide, which is a polymer material, exhibits top-class performance among organic materials such as heat resistance, dimensional stability, and insulation characteristics, so it is widely applied to insulating materials for electronic components. It has been actively used as a coating film, a base material for flexible printed wiring boards, and the like.
In recent years, in order to solve the problems of polyimide, there are polybenzoxazole, which has low water absorption and low dielectric constant, and polybenzimidazole with excellent adhesion to the substrate, to which processing processes similar to polyimide are applied. It has been studied energetically.
一般にポリイミドは溶媒への溶解性に乏しく、加工が困難なため、ポリイミドを所望の形状にパターニングする方法として、溶媒溶解性に優れるポリイミド前駆体の状態で露光と現像によるパターニングを行い、その後、熱処理等によりイミド化を行いポリイミドのパターンを得るという方法がある。 In general, polyimide is poorly soluble in a solvent and difficult to process. As a method for patterning polyimide into a desired shape, patterning is performed by exposure and development in the state of a polyimide precursor having excellent solvent solubility, and then heat treatment. For example, there is a method of obtaining a polyimide pattern by imidization by the method described above.
ポリイミド前駆体を利用して、パターンを形成する手段として、種々の方法が提案されている。パターニング手法として、ポリイミド前駆体のポリアミック酸に、光塩基発生剤を混合し、露光後加熱することで露光によって発生した塩基の作用によって環化を進行させ、現像液に対する溶解性を低下させることで、露光部と未露光部の現像液に対する溶解速度のコントラストを大きくすることでパターン形成を行い、その後にイミド化を行い、ポリイミドパターンを得る手法が報告されている(特許文献1)。 Various methods have been proposed as means for forming a pattern using a polyimide precursor. As a patterning method, by mixing a photobase generator with the polyamic acid of the polyimide precursor and heating after exposure, the cyclization proceeds by the action of the base generated by exposure, and the solubility in the developer is reduced. A method for obtaining a polyimide pattern by forming a pattern by increasing the contrast of the dissolution rate of the exposed portion and the unexposed portion with respect to the developer and then imidizing is reported (Patent Document 1).
光塩基発生剤を用いた感光性樹脂組成物としては、その他に、エポキシ系化合物を用いた例がある(例えば、特許文献2)。光塩基発生剤に光を照射することによってエポキシ系化合物を含む層中でアミン類を発生させることで、アミン類が開始剤あるいは触媒として作用し、露光部だけエポキシ系化合物を硬化させることができ、パターン形成を行うことができる。 As another example of the photosensitive resin composition using the photobase generator, there is an example using an epoxy compound (for example, Patent Document 2). By irradiating the photobase generator with light, amines are generated in the layer containing the epoxy compound, so that the amines act as an initiator or a catalyst, and the epoxy compound can be cured only in the exposed area. Pattern formation can be performed.
しかしながら、通常の光塩基発生剤は光照射とともに塩基が発生するため、組み合わせる樹脂によっては光照射後、すぐに硬化が進行し、可使時間が短く、作業性に劣るという恐れがあった。 However, a normal photobase generator generates a base upon irradiation with light, so that depending on the resin to be combined, curing proceeds immediately after irradiation with light, and there is a possibility that the pot life is short and the workability is poor.
一方、非特許文献1には、フタリド又は3−イソクロマノンと、ピロリジンとの付加反応によって得られた化合物が、加熱によりアミンを生じ、エポキシドの重合を開始することが記載されている。当該化合物は、加熱のみでアミンを生じるため、上記光塩基発生剤のようにパターン形成用途に用いることができず、また、耐熱性や保存安定性に問題があった。 On the other hand, Non-Patent Document 1 describes that a compound obtained by an addition reaction between phthalide or 3-isochromanone and pyrrolidine generates an amine by heating and initiates polymerization of epoxide. Since the compound generates an amine only by heating, it cannot be used for pattern formation like the photobase generator, and there are problems in heat resistance and storage stability.
非特許文献2には、4,4’−(1,3−プロパンジイル)N,N'−ビス[(2−ヒドロキシメチル)ベンゾイルピペリジン]の2つのヒドロキシ基をそれぞれテトラヒドロピラニル基で保護した化合物が記載されている。非特許文献2によれば、当該化合物は、光酸発生剤と組み合わせて用いることにより、光照射で発生した酸によってテトラヒドロピラニル基を脱保護し、更に加熱することによってアミンを発生すると記載されている。このような作用から、当該化合物を光塩基発生剤のように使用するためには、光酸発生剤が必須であるという問題があった。また、テトラヒドロピラニル基は酸により容易に脱保護されるため、当該化合物は、例えば、ポリアミック酸等の酸性化合物と組み合わせた場合等、酸性環境下においては、光塩基発生剤のようには機能しない恐れがあった。 In Non-Patent Document 2, two hydroxy groups of 4,4 ′-(1,3-propanediyl) N, N′-bis [(2-hydroxymethyl) benzoylpiperidine] are each protected with a tetrahydropyranyl group. Compounds are described. According to Non-Patent Document 2, it is described that when the compound is used in combination with a photoacid generator, a tetrahydropyranyl group is deprotected with an acid generated by light irradiation and further heated to generate an amine. ing. From such an action, in order to use the compound like a photobase generator, there is a problem that a photoacid generator is essential. In addition, since the tetrahydropyranyl group is easily deprotected by an acid, the compound functions like a photobase generator in an acidic environment, for example, when combined with an acidic compound such as polyamic acid. There was a fear of not.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その主目的は、耐熱性及び保存安定性に優れ、可使時間の調整が可能で、組み合わせる化合物の適用範囲が広い塩基発生剤、並びに、耐熱性及び保存安定性に優れ、可使時間の調整が可能で、形状が良好なパターンを形成できる感光性樹脂組成物を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main object is a base generator having excellent heat resistance and storage stability, capable of adjusting the pot life, and having a wide range of applicable compounds to be combined, and Another object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition that is excellent in heat resistance and storage stability, can be adjusted in pot life, and can form a pattern having a good shape.
本発明に係る塩基発生剤は、下記化学式(1)で表され、且つ電磁波の照射と加熱により塩基を発生することを特徴とする。 The base generator according to the present invention is represented by the following chemical formula (1) and is characterized by generating a base by irradiation with electromagnetic waves and heating.
本発明に係る感光性樹脂組成物は、塩基性物質によって、又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される高分子前駆体、及び、上記本発明に係る塩基発生剤を含有することを特徴とする。 The photosensitive resin composition according to the present invention comprises a polymer precursor whose reaction to the final product is promoted by a basic substance or by heating in the presence of the basic substance, and the base according to the present invention. It contains a generator.
上記本発明に係る塩基発生剤においては、前記化学式(1)において、m+nが1であることから、耐熱性及び保存安定性に優れ、塩基の発生効率が向上する点から好ましいものである。 In base generator according to the present invention, in Formula (1), since m + n is 1, excellent heat resistance and storage stability, efficiency of generating base is preferable from the viewpoint of improving.
上記本発明に係る塩基発生剤においては、前記化学式(1)において、R11が下記化学式(2−1)、又は下記化学式(2−2)で表される保護基であることが、耐熱性及び保存安定性に優れ、電磁波の照射による脱離反応が進行しやすい点から好ましい。 In the base generator according to the present invention, in the chemical formula (1), R 11 is a protecting group represented by the following chemical formula (2-1) or the following chemical formula (2-2). In addition, it is preferable from the viewpoint of excellent storage stability and easy elimination reaction due to irradiation of electromagnetic waves.
化学式(2−2)中、R18及びR19はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていてもよい。R20、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を表し、R20、R21、R22、及びR23の2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。)
In chemical formula (2-2), R 18 and R 19 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 20 , R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and two or more of R 20 , R 21 , R 22 and R 23 are bonded to form a cyclic structure May be formed. )
本発明に係る感光性樹脂組成物においては、前記高分子前駆体が、エポキシ基、イソシアネート基、オキセタン基、又はチイラン基を有する化合物及び高分子、ポリシロキサン前駆体、ポリイミド前駆体、及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選択される1種以上を含むことが、感度に優れ、形状が良好なパターンを得ることができる点から好ましい。 In the photosensitive resin composition according to the present invention, the polymer precursor is a compound and polymer having an epoxy group, an isocyanate group, an oxetane group, or a thiirane group, a polysiloxane precursor, a polyimide precursor, and a polybenzo. The inclusion of one or more selected from the group consisting of oxazole precursors is preferred from the standpoint of obtaining a pattern with excellent sensitivity and good shape.
本発明に係る感光性樹脂組成物は、塗料、印刷インク、シール材、又は接着剤、或いは、表示装置、半導体装置、電子部品、微小電気機械システム、光造形物、光学部材又は建築材料の形成材料に好適に用いることができる。 The photosensitive resin composition according to the present invention is a paint, a printing ink, a sealing material, or an adhesive, or a display device, a semiconductor device, an electronic component, a microelectromechanical system, an optically shaped object, an optical member, or a building material. It can use suitably for material.
また、本発明は、上記本発明に係る感光性樹脂組成物からなるパターン形成用材料を提供する。 Moreover, this invention provides the material for pattern formation which consists of the photosensitive resin composition which concerns on the said invention.
さらに本発明は、上記本発明に係る感光性樹脂組成物を用いるレリーフパターンの製造方法を提供する。
本発明に係るレリーフパターンの製造方法は、上記本発明に係る感光性樹脂組成物を用いて塗膜又は成形体を形成し、当該塗膜又は成形体を、所定パターン状に電磁波を照射し、照射後又は照射と同時に加熱し、前記照射部位の溶解性を変化させた後、現像することを特徴とする。
Furthermore, this invention provides the manufacturing method of the relief pattern using the photosensitive resin composition which concerns on the said invention.
The method for producing a relief pattern according to the present invention comprises forming a coating film or a molded body using the photosensitive resin composition according to the present invention, irradiating the coating film or the molded body with electromagnetic waves in a predetermined pattern, It develops, after heating or simultaneously with irradiation, and changing the solubility of the said irradiation site | part, and developing.
上記本発明に係るレリーフパターンの製造方法によれば、前記高分子前駆体と、前記本発明に係る塩基発生剤とを組み合わせて用いることにより、感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体の表面を現像液から保護するためのレジスト膜を用いずに、現像を行うパターン形成が可能である。 According to the method for producing a relief pattern according to the present invention, by using a combination of the polymer precursor and the base generator according to the present invention, a coating film or a molded body made of a photosensitive resin composition is used. A pattern for performing development can be formed without using a resist film for protecting the surface from the developer.
また、本発明は、上記本発明に係る感光性樹脂組成物又はその硬化物により少なくとも一部分が形成されている、印刷物、塗料、シール剤、接着剤、表示装置、半導体装置、電子部品、微小電気機械システム、光造形物、光学部材又は建築材料のいずれかの物品も提供する。 The present invention also provides a printed material, a paint, a sealant, an adhesive, a display device, a semiconductor device, an electronic component, a microelectricity, which is at least partially formed from the photosensitive resin composition according to the present invention or a cured product thereof. Articles of any of mechanical systems, stereolithography, optical members or building materials are also provided.
本発明によれば、耐熱性及び保存安定性に優れ、可使時間の調整が可能で、組み合わせる化合物の適用範囲が広い塩基発生剤、並びに、耐熱性及び保存安定性に優れ、可使時間の調整が可能で、形状が良好なパターンを形成できる感光性樹脂組成物を提供することができる。 According to the present invention, the base generator is excellent in heat resistance and storage stability, the pot life can be adjusted, the range of application of the compound to be combined is wide, and the heat resistance and storage stability are excellent. A photosensitive resin composition that can be adjusted and can form a pattern having a good shape can be provided.
以下、本発明について詳しく説明する。
なお、本発明において(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味し、(メタ)アクリルとは、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
また、本発明において、電磁波とは、波長を特定した場合を除き、可視及び非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。本明細書では、電磁波の照射を露光ともいう。なお、波長365nm、405nm、436nmの電磁波をそれぞれ、i線、h線、g線とも表記することがある。
The present invention will be described in detail below.
In the present invention, (meth) acryloyl means acryloyl and / or methacryloyl, (meth) acryl means acryl and / or methacryl, and (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate. means.
In the present invention, the electromagnetic wave is not only an electromagnetic wave having a wavelength in the visible and invisible regions, but also a particle beam such as an electron beam, and radiation or a general term for the electromagnetic wave and the particle beam, unless the wavelength is specified. Contains ionizing radiation. In this specification, irradiation with electromagnetic waves is also referred to as exposure. Note that electromagnetic waves with wavelengths of 365 nm, 405 nm, and 436 nm may be referred to as i-line, h-line, and g-line, respectively.
<塩基発生剤>
本発明に係る塩基発生剤は、下記化学式(1)で表され、且つ電磁波の照射と加熱により塩基を発生することを特徴とする。
<Base generator>
The base generator according to the present invention is represented by the following chemical formula (1) and is characterized by generating a base by irradiation with electromagnetic waves and heating.
本発明の塩基発生剤は、ヒドロキシ基が電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基により保護された上記化学式(1)の構造を有している。このような特定構造を有するため、本発明の塩基発生剤は、下記スキーム1に示すとおり、まず電磁波を照射してヒドロキシ基が脱保護された後に、更に加熱することにより脱保護されたヒドロキシ基を含む環化反応が進行し、塩基(NHR1R2)を生成する。 The base generator of the present invention has a structure of the above chemical formula (1) in which a hydroxy group is protected by a protective group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves. Since the base generator of the present invention has such a specific structure, as shown in the following scheme 1, the hydroxy group is first deprotected by irradiation with an electromagnetic wave and then deprotected by further heating. A cyclization reaction involving the reaction proceeds to produce a base (NHR 1 R 2 ).
本発明の塩基発生剤は、このように電磁波の照射の後、更に加熱という手順を経なければ塩基を発生することがないので、従来の熱塩基発生剤のように加熱だけで塩基を発生する塩基発生剤よりも、耐熱性や保存安定性に優れ、取扱いが容易なものとなる。また、本発明の塩基発生剤は、従来の光塩基発生剤と同様に露光によるパターニングが可能である。その一方、本発明の塩基発生剤は、従来の光塩基発生剤とは異なり、電磁波の照射のみでは塩基を発生することがないので、例えば、塩基存在下ですぐに硬化が進行するような樹脂と組み合わせた場合でも取扱いが容易であり、また、電磁波の照射後、時間をおいてから加熱してアミンを発生させることも可能であるため、作業性に優れ、幅広い樹脂に適用することができる。
更に本発明の塩基発生剤は、電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基を用いるため、光酸発生剤などと組み合わせる必要がなく、単独で光塩基発生剤としての使用が可能で、取扱いが容易である。電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基を用いるため、本発明の塩基発生剤は、非特許文献2と異なり、ポリアミック酸等の酸性化合物と組み合わせた場合など酸性環境下でも問題なく使用できる。また、感光性樹脂組成物として用いる場合には、酸と異なり塩基が金属の腐食を起こさないため、より信頼性の高い硬化膜を得ることができ最終製品の耐熱性や安定性も向上する。
また、既存の光塩基発生剤や光酸発生剤は、光照射と共に塩基又は酸が発生するため、可使時間の調整が不可能であり、例えば、光を透過しない基板を貼り合わせる用途等に用いることは困難だった。本発明の塩基発生剤は、光照射のみでは塩基を発生しないため、可使時間の調整が可能であり、例えば光照射後に基板を貼り合わせる等の作業が可能になる。
Since the base generator of the present invention does not generate a base unless it is further subjected to a procedure of heating after irradiation of an electromagnetic wave in this way, it generates a base only by heating like a conventional thermal base generator. It has better heat resistance and storage stability than a base generator and is easy to handle. Further, the base generator of the present invention can be patterned by exposure in the same manner as conventional photobase generators. On the other hand, unlike the conventional photobase generator, the base generator of the present invention does not generate a base only by irradiation with electromagnetic waves. For example, a resin that cures immediately in the presence of a base. It is easy to handle even when combined with it, and since it is possible to generate amine by heating after irradiation of electromagnetic waves, it is excellent in workability and can be applied to a wide range of resins. .
Furthermore, since the base generator of the present invention uses a protective group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves, there is no need to combine it with a photoacid generator or the like, and it can be used alone as a photobase generator and handled. Easy. Unlike the non-patent document 2, the base generator of the present invention can be used without problems even in an acidic environment such as when combined with an acidic compound such as polyamic acid, because a protective group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves is used. In addition, when used as a photosensitive resin composition, unlike an acid, a base does not cause metal corrosion, so that a more reliable cured film can be obtained and the heat resistance and stability of the final product are improved.
In addition, existing photobase generators and photoacid generators generate bases or acids upon light irradiation, making it impossible to adjust the pot life, for example, for applications such as bonding substrates that do not transmit light. It was difficult to use. Since the base generator of the present invention does not generate a base only by light irradiation, it is possible to adjust the pot life, and for example, it is possible to perform operations such as bonding substrates after light irradiation.
上記化学式(1)において、R1及びR2は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を含んでもよい炭化水素基を表し、同一であっても異なっていてもよく、R1とR2が結合して環状構造を有していてもよい。
R1及びR2における、上記炭化水素基は、直鎖の他、分岐鎖を含んでも良く、更に、当該炭化水素基に含まれる2つ以上の分岐鎖が結合して環状構造を形成していても良い。ここで、分岐鎖とは、枝分かれした炭化水素基を有する構造をいい、当該構造に含まれる枝分かれしたそれぞれの炭化水素基をも指す。
炭化水素基としては、不飽和結合を含んでいても良く、例えば、飽和又は不飽和アルキル基、飽和又は不飽和シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基等が挙げられる。これらの炭化水素基は、当該炭化水素基中に、置換基を含んでよい。
分岐鎖が結合した環状構造は、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環、並びに当該脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環よりなる群から選ばれる2種以上が組み合わされてなる構造であっても良い。
R1及びR2における炭化水素基は、通常、1価の炭化水素基であるが、生成するNHR1R2がジアミン等のアミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有する塩基性物質の場合等には、2価以上の炭化水素基となり得る。
In the chemical formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group that may contain a substituent, and may be the same or different, and R 1 and R 2 may be the same. It may be bonded to have a cyclic structure.
The hydrocarbon group in R 1 and R 2 may include a branched chain in addition to a straight chain, and two or more branched chains included in the hydrocarbon group are combined to form a cyclic structure. May be. Here, the branched chain refers to a structure having a branched hydrocarbon group, and also refers to each branched hydrocarbon group included in the structure.
The hydrocarbon group may contain an unsaturated bond, and examples thereof include a saturated or unsaturated alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group. These hydrocarbon groups may contain a substituent in the hydrocarbon group.
The cyclic structure to which the branched chain is bonded is at least two selected from the group consisting of saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, condensed rings, and heterocyclic rings, and the alicyclic hydrocarbons, condensed rings, and heterocyclic rings. It may be a structure in which are combined.
The hydrocarbon group in R 1 and R 2 is usually a monovalent hydrocarbon group, but the generated NHR 1 R 2 is a basic substance having two or more NH groups capable of forming an amide bond such as diamine. In some cases, it can be a divalent or higher valent hydrocarbon group.
炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基が挙げられる。これらの炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜20であるアルキル基、ビニル基、アリル基等の炭素数1〜20であるアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基等の炭素数1〜20であるアルキニル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、トリル基、キシリル基、フルオレニル基等の炭素数6〜20のアリール基、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基等の炭素数7〜20のアラルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数4〜23であるシクロアルキル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の炭素数4〜23であるシクロアルケニル基等が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, and an aralkyl group. Examples of these hydrocarbon groups include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl and propyl groups, alkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as vinyl and allyl groups, ethynyl groups, An alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a 2-propynyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a tolyl group, a xylyl group and a fluorenyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a benzyl group, a phenethyl group, It has 4 to 23 carbon atoms such as aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as 3-phenylpropyl group, cycloalkyl group having 4 to 23 carbon atoms such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, cyclopentenyl group and cyclohexenyl group. A cycloalkenyl group etc. are mentioned.
本発明において、置換基とは、水素原子と置き換えることが可能な水素原子以外の原子あるいは原子団をいう。置換基としては、例えば、−XR25で示すことのできる原子団が挙げられる。ここで、Xは、直接結合、又は2価の連結基であり、−XR25は、当該Xと、水素原子または水素原子と置き換えることが可能な水素以外の原子あるいは原子団であるR25とを連結させた原子団であれば、特に限定されるものではない。但し、Xが直接結合且つR25が水素原子で、−XR25が水素原子となる場合を除く。 In the present invention, the substituent means an atom or atomic group other than a hydrogen atom that can be replaced with a hydrogen atom. As the substituent, for example, an atomic group which can be represented by -XR 25. Here, X is a direct bond or a divalent linking group, and -XR 25 is X and R 25 which is an atom or atomic group other than hydrogen that can be replaced with a hydrogen atom or a hydrogen atom. There is no particular limitation as long as it is an atomic group in which is connected. However, the case where X is a direct bond, R 25 is a hydrogen atom, and -XR 25 is a hydrogen atom is excluded.
上記置換基−XR25における、Xは、直接結合、又は2価の連結基であれば、特に限定されるものではなく、例えば、酸素原子又は硫黄原子からなる結合、並びに、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、及び/又はリン原子を含む原子団が挙げられる。2価の連結基の場合のXとしては、例えば、オキシ基(−O−)、チオ基(−S−)、カルボニル基(−C(=O)−)、オキシカルボニル基(−C(=O)−O−)、チオカルボニル基(−C(=S)−)、オキシチオカルボニル基(−C(=S)−O−)、カルボニルオキシ基(−O−C(=O)−)、オキシカルボニルオキシ基(−O−C(=O)−O−)、カルボニルチオ基(−S−C(=O)−)、オキシカルボニルチオ基(−S−C(=O)−O−)、スルフィニル基(−S(=O)−)、スルホニル基(−S(=O)2−)等が挙げられる。
上記置換基−XR25における、Xとしては、樹脂に対する相溶性や溶剤に対する溶解性が向上する点から、オキシ基、チオ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、チオカルボニル基、オキシチオカルボニル基、カルボニルオキシ基、オキシカルボニルオキシ基、カルボニルチオ基が好ましく、オキシ基、チオ基がより好ましい。
X in the substituent —XR 25 is not particularly limited as long as it is a direct bond or a divalent linking group. For example, a bond composed of an oxygen atom or a sulfur atom, a carbon atom, a silicon atom , An oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and / or an atomic group containing a phosphorus atom. Examples of X in the case of a divalent linking group include an oxy group (—O—), a thio group (—S—), a carbonyl group (—C (═O) —), and an oxycarbonyl group (—C (= O) -O-), thiocarbonyl group (-C (= S)-), oxythiocarbonyl group (-C (= S) -O-), carbonyloxy group (-O-C (= O)-) Oxycarbonyloxy group (—O—C (═O) —O—), carbonylthio group (—S—C (═O) —), oxycarbonylthio group (—S—C (═O) —O—) ), A sulfinyl group (—S (═O) —), a sulfonyl group (—S (═O) 2 —) and the like.
X in the substituent —XR 25 is an oxy group, a thio group, a carbonyl group, an oxycarbonyl group, a thiocarbonyl group, an oxythiocarbonyl group, or a carbonyl group from the viewpoint of improving compatibility with a resin or solubility in a solvent. An oxy group, an oxycarbonyloxy group, and a carbonylthio group are preferable, and an oxy group and a thio group are more preferable.
上記置換基−XR25における、R25は、水素原子または水素原子と置き換えることが可能な水素以外の原子あるいは原子団である。R25としては、例えば、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br、−I)、水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、置換基を含んで良いホスホノ基、置換基を含んで良い炭化水素基、置換基を含んで良いシリル基、置換基を含んで良いアミノ基が挙げられる。
ここで、本発明の塩基発生剤において、置換基として、塩基性を有するアミノ基を含まないことが好ましい。塩基性を有するアミノ基が含まれてしまうと、塩基発生剤自体が塩基性物質となり、反応を促進してしまい、露光部と未露光部での溶解性コントラストの差が小さくなってしまう恐れがあるからである。但し、例えば、R1又はR2の置換基中に存在する芳香環にアミノ基が結合している場合のように、電磁波の照射と加熱後に発生する塩基との塩基性と差が生じる場合には、R1又はR2の置換基にアミノ基が含まれていても用いることができる場合もあり、置換基としてアミノ基が排除されるものではない。
In the substituent —XR 25 , R 25 is a hydrogen atom or an atom or atomic group other than hydrogen that can be replaced with a hydrogen atom. R 25 is, for example, a halogen atom (—F, —Cl, —Br, —I), a hydroxyl group, a mercapto group, a cyano group, an isocyano group, a nitro group, a nitroso group, a carboxyl group, a carboxylate group, a sulfo group, Examples thereof include a sulfonate group, a phosphino group, a phosphinyl group, a phosphono group that may contain a substituent, a hydrocarbon group that may contain a substituent, a silyl group that may contain a substituent, and an amino group that may contain a substituent.
Here, in the base generator of this invention, it is preferable not to contain the basic amino group as a substituent. If an amino group having basicity is contained, the base generator itself becomes a basic substance, which accelerates the reaction and may reduce the difference in solubility contrast between the exposed and unexposed areas. Because there is. However, when there is a difference in basicity between the irradiation with electromagnetic waves and the base generated after heating, such as when an amino group is bonded to the aromatic ring present in the substituent of R 1 or R 2. May be used even if an amino group is contained in the substituent of R 1 or R 2 , and the amino group is not excluded as a substituent.
R25における、置換基を含んで良い炭化水素基としては、当該炭化水素基中に不飽和結合を含んでいてもよく、また、分岐鎖を含んでも良く、2つ以上の分岐鎖が結合して環状構造を形成していても良く、置換基を含む2つ以上の分岐鎖が結合し複素環を形成していても良い。複素環としては、芳香族性を有しない脂肪族複素環であっても、芳香族性を有する芳香族複素環であっても良く、環状エーテル、ラクトン、ラクタム、芳香族複素環等が挙げられる。置換基を含んで良い炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基が挙げられる。これらの炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜20であるアルキル基、ビニル基、アリル基等の炭素数1〜20であるアルケニル基、エチニル基、2−プロピニル基等の炭素数1〜20であるアルキニル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、トリル基、キシリル基、フルオレニル基等の炭素数6〜20のアリール基、ベンジル基、フェネチル基、3−フェニルプロピル基等の炭素数7〜20のアラルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数4〜23であるシクロアルキル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の炭素数4〜23であるシクロアルケニル基、エチレンオキシド、トリメチレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、σ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクタム、γ−ブチロラクタム、σ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、フラン環、チオフェン環、2H−ピラン環、4H−チオピラン環、ベンゾフラン環、1−ベンゾチオフェン環、2H−クロメン環、1H−2−ベンゾピラン環、キサンテン環、チアントレン環等の複素環から水素を1つ除去した複素環基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基等の炭素数2〜20のアルキルオキシアルキル基、フェノキシメチル基、2−フェノキシエチル基、4−フェノキシブチル基等の炭素数7〜26であるアリールオキシアルキル基等が挙げられる。また、含んで良い置換基としては、置換基−XR25と同様であって良い。 As the hydrocarbon group which may contain a substituent in R 25 , the hydrocarbon group may contain an unsaturated bond, may contain a branched chain, and two or more branched chains may be bonded. A cyclic structure may be formed, and two or more branched chains containing a substituent may be bonded to form a heterocyclic ring. The heterocycle may be an aliphatic heterocycle having no aromaticity or an aromatic heterocycle having aromaticity, and examples thereof include cyclic ethers, lactones, lactams, and aromatic heterocycles. . Examples of the hydrocarbon group that may contain a substituent include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, and a heterocyclic group. Examples of these hydrocarbon groups include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as methyl, ethyl and propyl groups, alkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as vinyl and allyl groups, ethynyl groups, An alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a 2-propynyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a tolyl group, a xylyl group and a fluorenyl group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a benzyl group, a phenethyl group, It has 4 to 23 carbon atoms such as aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as 3-phenylpropyl group, cycloalkyl group having 4 to 23 carbon atoms such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, cyclopentenyl group and cyclohexenyl group. Cycloalkenyl group, ethylene oxide, trimethylene oxide, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, β-propiolactone γ-butyrolactone, σ-valerolactone, ε-caprolactone, β-propiolactam, γ-butyrolactam, σ-valerolactam, ε-caprolactam, furan ring, thiophene ring, 2H-pyran ring, 4H-thiopyran ring, benzofuran ring , 1-benzothiophene ring, 2H-chromene ring, 1H-2-benzopyran ring, xanthene ring, heterocyclic ring group in which one hydrogen is removed from a heterocyclic ring, methoxymethyl group, ethoxymethyl group, propoxymethyl group And an aryloxyalkyl group having 7 to 26 carbon atoms such as an alkyloxyalkyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as phenoxymethyl group, 2-phenoxyethyl group and 4-phenoxybutyl group. In addition, the substituent which may be included may be the same as the substituent —XR 25 .
また、R25における、置換基を含んで良いシリル基の例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等のアルキルシリル基、トリメトキシシリル基、ジメトキシメチル基、メトキシジメチル基等のアルコキシシリル基等が挙げられる。含んで良い置換基としては、置換基−XR25と同様であって良い。 Examples of the silyl group that may contain a substituent in R 25 include an alkylsilyl group such as a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, and a triisopropylsilyl group, a trimethoxysilyl group, a dimethoxymethyl group, and a methoxydimethyl group. An alkoxysilyl group etc. are mentioned. The substituent which may be included may be the same as the substituent —XR 25 .
また、R25における、置換基を含んで良いアミノ基(−NH(−R26)、−N(−R27)(−R28))の例としては、R26、R27、R28が、窒素原子との結合末端にヘテロ原子の結合を含んで良く、置換基を含んで良い炭化水素基が挙げられる。窒素原子との結合末端にヘテロ原子の結合を含んで良く、置換基を含んで良い炭化水素基としては、窒素原子と結合し得る限り、置換基−XR25と同様であって良い。
置換基を含んで良いアミノ基の好ましい例としては、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−アリールアミノ基、N,N−ジアリールアミノ基、N−アルキル−N−アリールアミノ基、アシルアミノ基、N−アルキルアシルアミノ基、N−アリールアシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アリールオキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アリールオキシカルボニルアミノ基が挙げられる。
Examples of an amino group (—NH (—R 26 ), —N (—R 27 ) (— R 28 )) that may contain a substituent in R 25 include R 26 , R 27 , and R 28. And a hydrocarbon group that may contain a heteroatom bond at the bond terminal with the nitrogen atom and may contain a substituent. The hydrocarbon group that may contain a heteroatom bond at the bond terminal to the nitrogen atom and may contain a substituent may be the same as the substituent -XR 25 as long as it can be bonded to the nitrogen atom.
Preferred examples of the amino group that may contain a substituent include N-alkylamino group, N, N-dialkylamino group, N-arylamino group, N, N-diarylamino group, and N-alkyl-N-arylamino. Group, acylamino group, N-alkylacylamino group, N-arylacylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, N-alkyl-N-alkoxycarbonylamino group, N-alkyl-N-aryloxycarbonyl Examples include an amino group, an N-aryl-N-alkoxycarbonylamino group, and an N-aryl-N-aryloxycarbonylamino group.
上記−XR25の例としては、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br、−I)、水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、上記置換基を含んで良い炭化水素基(以下、「上述の炭化水素基」という場合がある)、上記置換基を含んで良いシリル基、上記置換基を含んで良いアミノ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピロキシ基、t-ブトキシオキシ、エチルへキシロキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基(−OR29、ここでR29は上述の炭化水素基)、ベンジルオキシ基、ナフチルオキシ基等のアリールオキシ基(−OAr、ここでArは置換基を有してもよいアリール基、)、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基(−OCOR30、ここでR30は、上述の炭化水素基)、カルバモイルオキシ基(-OCONR31R32:R31、R32はそれぞれ独立に水素原子又は上述の炭化水素基であり、同一であっても異なっていてもよく、R31及びR32が結合していてもよい)、シアノオキシ基(シアナト基)(-OCN)、メチルチオ基、エチルチオ基等の炭素数1〜20のアルキルチオ基(−SR33:R33は上述の炭化水素基)、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等のアリールチオ基(−SAr:Arは置換基を有してもよいアリール基、)、アセチルチオ基、ベンゾイルチオ基等のアシルチオ基(−SCOR34:R34は上述の炭化水素基)、シアノチオ基(チオシアナト基)(−SCN)、ホルミル基(−COH)、アシル基(−COR35:R35は上述の炭化水素基)、アルコキシカルボニル基(−COOR36:R36は上述の炭化水素基)、ベンジルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基(−COOAr:Arは置換基を有してもよいアリール基)、カルバモイル基(−CONR37R38:R37、R38はそれぞれ独立に水素原子又は上述の炭化水素基であり、同一であっても異なっていてもよく、R37及びR38が結合していてもよい)、チオアシル基(−CSR39:R39は上述の炭化水素基)、アルコキシチオカルボニル基(−CSOR40:R40は上述の炭化水素基)が挙げられる。 Examples of -XR 25 include halogen atoms (-F, -Cl, -Br, -I), hydroxyl groups, mercapto groups, cyano groups, isocyano groups, nitro groups, nitroso groups, carboxyl groups, carboxylate groups, sulfo groups. A group, a sulfonate group, a phosphino group, a phosphinyl group, a phosphono group, a hydrocarbon group that may contain the above substituents (hereinafter sometimes referred to as “the above-mentioned hydrocarbon group”), a silyl group that may contain the above substituents, An alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as amino group, methoxy group, ethoxy group, isopropyloxy group, t-butoxyoxy, ethylhexyloxy group, cyclohexyloxy group (-OR 29 , where R 29 is above a hydrocarbon group), a benzyloxy group, an aryloxy group such as naphthyloxy group (-OAr, where Ar has a substituent Also aryl group), an acetoxy group, an acyloxy group (-OCOR 30 such benzoyloxy group, wherein R 30 is a hydrocarbon group as described above), a carbamoyloxy group (-OCONR 31 R 32: R 31 , R 32 Each independently represents a hydrogen atom or the above-described hydrocarbon group, which may be the same or different, and R 31 and R 32 may be bonded to each other), a cyanooxy group (cyanato group) (—OCN) Alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms such as methylthio group and ethylthio group (-SR 33 : R 33 is the above-mentioned hydrocarbon group), arylthio groups such as phenylthio group and naphthylthio group (-SAr: Ar has a substituent) aryl group which may be,), acetylthio group, an acylthio group such as benzoylthio group (-SCOR 34: R 34 is above a hydrocarbon group), shea Thio (thiocyanato group) (- SCN), a formyl group (-COH), acyl group (-COR 35: R 35 is above a hydrocarbon group), an alkoxycarbonyl group (-COOR 36: R 36 is above the hydrocarbon Group), an aryloxycarbonyl group such as a benzyloxycarbonyl group (—COOAr: Ar is an aryl group which may have a substituent), a carbamoyl group (—CONR 37 R 38 : R 37 , R 38 are each independently hydrogen. An atom or the above-described hydrocarbon group, which may be the same or different, and R 37 and R 38 may be bonded to each other; a thioacyl group (—CSR 39 : R 39 is the above-mentioned hydrocarbon group; ), An alkoxythiocarbonyl group (—CSOR 40 : R 40 is the hydrocarbon group described above).
また上記化学式(1)において、R1及びR2が結合して形成された環状構造は、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環、並びに当該脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環よりなる群から選ばれる2種以上が組み合されてなる構造であっても良い。 In the chemical formula (1), the cyclic structure formed by combining R 1 and R 2 includes a saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon, a condensed ring, a heterocyclic ring, and the alicyclic hydrocarbon. The structure may be a combination of two or more selected from the group consisting of a condensed ring and a heterocyclic ring.
生成する塩基性物質はNHR1R2であるため、1級アミン、2級アミン、又は複素環式化合物が挙げられる。またアミンには、それぞれ、脂肪族アミン及び芳香族アミンがある。なお、ここでの複素環式化合物は、NHR1R2が環状構造を有し且つ芳香族性を有しているものをいう。芳香族複素環式化合物ではない、非芳香族複素環式化合物は、ここでは脂環式アミンとして脂肪族アミンに含まれる。 Since the basic substance to be generated is NHR 1 R 2 , a primary amine, a secondary amine, or a heterocyclic compound is exemplified. The amine includes an aliphatic amine and an aromatic amine, respectively. In addition, the heterocyclic compound here means that NHR 1 R 2 has a cyclic structure and has aromaticity. Non-aromatic heterocyclic compounds that are not aromatic heterocyclic compounds are included here in aliphatic amines as alicyclic amines.
更に、生成するNHR1R2は、アミド結合を形成可能なNH基を1つだけ有するモノアミン等の塩基性物質だけでなく、ジアミン、トリアミン、テトラアミン等のアミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有する塩基性物質であってもよい。生成するNHR1R2がNH基を2つ以上有する塩基性物質の場合、前記化学式(1)のR1及び/又はR2の1つ以上の末端に、アミド結合を形成可能なNH基を有する塩基を電磁波の照射と加熱により発生するような光潜在性部位が更に結合している構造が挙げられる。上記光潜在性部位としては、前記化学式(1)のR1及び/又はR2の1つ以上の末端に、化学式(1)のR1及び/又はR2を除いた残基が更に結合している構造が挙げられる。 Further, the NHR 1 R 2 to be produced is not only a basic substance such as a monoamine having only one NH group capable of forming an amide bond, but also 2 NH groups capable of forming an amide bond such as diamine, triamine and tetraamine. It may be a basic substance having two or more. When the generated NHR 1 R 2 is a basic substance having two or more NH groups, an NH group capable of forming an amide bond is formed at one or more terminals of R 1 and / or R 2 in the chemical formula (1). The structure which the photolatent part which generate | occur | produces the base which has by irradiation of electromagnetic waves and a heating has couple | bonded further is mentioned. As the photolatent site, to one or more ends of the R 1 and / or R 2 of Formula (1), residues obtained by removing R 1 and / or R 2 is further bonded of formula (1) Structure.
脂肪族1級アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソアミルアミン、tert−ペンチルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、シクロヘプタンアミン、オクチルアミン、2−オクタンアミン、2,4,4−トリメチルペンタン−2−アミン、シクロオクチルアミン等が挙げられる。 Aliphatic primary amines include methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, n-butylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, isoamylamine, tert-pentylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine , Heptylamine, cycloheptaneamine, octylamine, 2-octaneamine, 2,4,4-trimethylpentan-2-amine, cyclooctylamine and the like.
芳香族1級アミンとしては、アニリン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、及び4−アミノフェノール等が挙げられる。 Examples of the aromatic primary amine include aniline, 2-aminophenol, 3-aminophenol, and 4-aminophenol.
脂肪族2級アミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ−2−プロパノールアミン、ビス(2−メトキシエチル)アミン、エチルメチルアミン、N−メチルプロピルアミン、N−メチルブチルアミン、N−メチルイソブチルアミン、N−tert−ブチルメチルアミン、N−メチルシクロヘキシルアミン、N−イソプロピルシクロヘキシルアミン、N−エチルシクロヘキシルアミン、N−メチルアダマンタン−1−アミン、3−メチルアミノ−1,2−プロパンジオール、メチルアミノアセトアルデヒドジメチルアセタール、N−メチル−3−エトキシプロピルアミン、N−メチル−3−プロポキシプロピルアミン、N−メチル−3−ブトキシプロピルアミン、N−メチル−3−イソプロポキシプロピルアミン、N−メチル−3−へプチルオキシプロピルアミン、N−メチル−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン、N−メチルテトラヒドロフルフリルアミン、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、アゼパン、アゾカン、メチルアジリジン、ジメチルアジリジン、メチルアゼチジン、ジメチルアゼチジン、トリメチルアゼチジン、メチルピロリジン、ジメチルピロリジン、トリメチルピロリジン、テトラメチルピロリジン、メチルピペリジン、ジメチルピペリジン、トリメチルピペリジン、テトラメチルピペリジン、ペンタメチルピペリジン、4−ヒドロキシピペリジン、2−ピペリジンメタノール、3−ピペリジンメタノール、4−ピペリジンメタノール、4−ピペリジンエタノール、4−ピペリジンカルボン酸エチル、4−アセトアミドピペリジン、モルホリン等が挙げられ、中でも脂環式アミンが好ましい。 Aliphatic secondary amines include dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, di-2-propanolamine, bis (2-methoxyethyl) amine, ethylmethylamine, N-methylpropylamine, N -Methylbutylamine, N-methylisobutylamine, N-tert-butylmethylamine, N-methylcyclohexylamine, N-isopropylcyclohexylamine, N-ethylcyclohexylamine, N-methyladamantan-1-amine, 3-methylamino- 1,2-propanediol, methylaminoacetaldehyde dimethyl acetal, N-methyl-3-ethoxypropylamine, N-methyl-3-propoxypropylamine, N-methyl-3-butoxypropylamine, N-methyl Ru-3-isopropoxypropylamine, N-methyl-3-heptyloxypropylamine, N-methyl-3- (2-ethylhexyloxy) propylamine, N-methyltetrahydrofurfurylamine, aziridine, azetidine, pyrrolidine, piperidine , Azepan, Azocan, Methylaziridine, Dimethylaziridine, Methylazetidine, Dimethylazetidine, Trimethylazetidine, Methylpyrrolidine, Dimethylpyrrolidine, Trimethylpyrrolidine, Tetramethylpyrrolidine, Methylpiperidine, Dimethylpiperidine, Trimethylpiperidine, Tetramethylpiperidine, Penta Methylpiperidine, 4-hydroxypiperidine, 2-piperidinemethanol, 3-piperidinemethanol, 4-piperidinemethanol, 4-piperidineethanol Lumpur, ethyl 4-piperidine carboxylic acid, 4-acetamide piperidine, morpholine and the like, among cycloaliphatic amines are preferred.
芳香族2級アミンとしては、メチルアニリン、ジフェニルアミン、及びN−フェニル−1−ナフチルアミンが挙げられる。また、アミド結合を形成可能なNH基を有する芳香族複素環式化合物としては、塩基性の点から分子内にイミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−、ここでRは水素原子又は有機基)を有することが好ましく、イミダゾール、プリン、トリアゾール、及びこれらの誘導体等が挙げられる。 Aromatic secondary amines include methylaniline, diphenylamine, and N-phenyl-1-naphthylamine. In addition, as an aromatic heterocyclic compound having an NH group capable of forming an amide bond, an imino bond (—N═C (—R) —, —C (═NR) —, Here, R preferably has a hydrogen atom or an organic group), and examples thereof include imidazole, purine, triazole, and derivatives thereof.
ジアミン以上のアミンとしてはエチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン等の直鎖状脂肪族アルキレンジアミン;N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N’−ジメチル−1,5−ペンタンジアミン、N,N’−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン、N,N’−ジメチル−1,7−ヘプタンジアミン、N,N’−1,8−オクタンジアミン等の脂肪族アルキレンジアミン;1−ブチル−1,2−エタンジアミン、1,1−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1−エチル−1,4−ブタンジアミン、1,2−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1,3−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1,4−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、2,3−ジメチル−1,4−ブタンジアミン等の分岐状脂肪族アルキレンジアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等の一般式NH2(CH2CH2NH)nHで示されるポリエチレンアミン類;シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルアミン、トリシクロデカンジメチルアミン、メンセンジアミン等の脂環式ジアミン;ビス(2−メチルアミノエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メチルアミノエトキシ)エタン、ビス[2−(2−メチルアミノエトキシ)エチル]エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,4−ブタンジオールビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,1,1−ジアミノ−3,6,9−トリオキサウンデカン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン等のエーテル基を含むジアミン類;1,3−ジ−4−ピペリジルプロパン等の複素環式アミンを含むジアミン類;p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン;ベンゼントリアミン、メラミン、2,4,6−トリアミノピリミジン等のトリアミン;2,4,5,6−テトラアミノピリミジン等のテトラアミンを挙げることができる。 As amines higher than diamine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, Linear aliphatic alkylenediamines such as 1,9-nonanediamine and 1,10-decanediamine; N, N′-dimethylethylenediamine, N, N′-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N′-dimethyl -1,4-butanediamine, N, N′-dimethyl-1,5-pentanediamine, N, N′-dimethyl-1,6-hexanediamine, N, N′-dimethyl-1,7-heptanediamine, Aliphatic alkylenediamines such as N, N′-1,8-octanediamine; 1-butyl-1,2-ethanediamine, 1,1-dimethyl-1,4-butyl Tandiamine, 1-ethyl-1,4-butanediamine, 1,2-dimethyl-1,4-butanediamine, 1,3-dimethyl-1,4-butanediamine, 1,4-dimethyl-1,4-butane diamine, branched aliphatic alkylenediamines such as 2,3-dimethyl-1,4-butanediamine; diethylenetriamine, represented by triethylene tetramine, general formula NH 2 (CH 2 CH 2 NH ) , such as tetraethylene pentamine n H Polyethylene amines; cyclohexane diamine, methyl cyclohexane diamine, isophorone diamine, norbornane dimethyl amine, tricyclodecane dimethyl amine, mensen diamine and other alicyclic diamines; bis (2-methylaminoethyl) ether, 1,2-bis (2-Methylaminoethoxy) ethane, bis [2- (2 Methylaminoethoxy) ethyl] ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, 1,4-butanediol bis (3-aminopropyl) ether, 1,2-bis ( Diamines containing ether groups such as 2-aminoethoxy) ethane, 1,1,1-diamino-3,6,9-trioxaundecane, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane; 1 , Diamines containing heterocyclic amines such as 3-di-4-piperidylpropane; p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-xylylenediamine, m-xylylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, Aromatic diamines such as diaminodiphenylsulfone; benzenetriamine, mela Down, triamines such as 2,4,6-triaminopyrimidine; may be mentioned tetramine of 2,4,5,6-amino pyrimidine, and the like.
R1及びR2の位置に導入される置換基によって、生成する塩基性物質の熱物性や塩基性度が異なる。
高分子前駆体から最終生成物への反応に対する反応開始温度を低下させる等の触媒作用は、塩基性の大きい塩基性物質の方が触媒としての効果が大きく、より少量の添加で、より低い温度での最終生成物への反応が可能となる。一般に1級アミンよりは2級アミンの方が塩基性は高く、その触媒効果が大きい。
また、芳香族アミンよりも脂肪族アミンの方が塩基性が強いため好ましい。
Depending on the substituents introduced at the positions of R 1 and R 2 , the thermophysical properties and basicity of the basic substance to be generated are different.
Catalytic action, such as lowering the reaction start temperature for the reaction from the polymer precursor to the final product, is more effective as a catalyst with a basic substance having a higher basicity, and a lower temperature with a smaller amount of addition. Reaction to the final product is possible. In general, secondary amines have higher basicity than primary amines, and their catalytic effect is greater.
In addition, aliphatic amines are preferred over aromatic amines because they are more basic.
また、脱離する塩基の熱物性、及び塩基性度の点から、R1及びR2の有機基は、それぞれ独立に炭素数1〜20が好ましく、更に炭素数1〜12が好ましく、特に炭素数1〜8であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of the thermophysical properties of the base to be eliminated and the basicity, the organic groups of R 1 and R 2 each independently preferably have 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly carbon. It is preferable that it is number 1-8.
また、発生する塩基の沸点が40℃以上であるように、R1とR2との組み合わせを選択することが、室温での取り扱い性が良好になることから好ましい。発生する塩基の沸点が40℃以上でない場合には、塗膜とした際に、特に乾燥時に生成したアミンが蒸発しやすくなってしまうため作業が困難となる恐れがある。中でも、発生する塩基の沸点は、更に70℃以上であることが好ましく、よりさらに100℃以上であることが好ましい。 In addition, it is preferable to select a combination of R 1 and R 2 such that the boiling point of the generated base is 40 ° C. or higher because the handleability at room temperature is improved. When the generated boiling point of the base is not 40 ° C. or higher, when the coating film is formed, particularly the amine produced during drying is likely to evaporate, which may make the operation difficult. Among them, the boiling point of the generated base is preferably 70 ° C. or higher, and more preferably 100 ° C. or higher.
また、化学式(1)で表される塩基発生剤から生ずる塩基は、アミド結合を形成可能なNH基を1つ有するものであることが好ましい。発生する塩基がアミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有する場合には、塩基発生剤において、電磁波の照射と加熱により切断されるアミド結合を2つ以上有することになり、例えば桂皮酸誘導体残基のような吸光基が1分子に2つ以上存在することになる。このような場合には、通常分子量が大きくなるため、溶剤溶解性が悪くなるという問題がある。また、吸光基を1分子内に2つ以上有する場合、吸光基と塩基が結合しているアミド結合が1つ切断されれば塩基になるが、吸光基を未だ含むような塩基は分子量が大きいため、拡散性が悪くなり、塩基発生剤として用いる場合の感度が悪くなってしまう。更に、塩基発生剤を合成する際、吸光基が1つの場合には、相対的に安価な塩基を過剰量加えて合成するが、吸光基が2つ以上の場合には、相対的に高価な吸光基部分の原料を過剰量加える必要がある。また、アミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有するような塩基の場合、合成後の精製が困難であるという問題もある。中でも特に、ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体と組み合わせる場合には、アミド結合を形成可能なNH基を1つ有するものであることが好ましい。 The base generated from the base generator represented by the chemical formula (1) preferably has one NH group capable of forming an amide bond. When the generated base has two or more NH groups capable of forming an amide bond, the base generator has two or more amide bonds that are cleaved by irradiation with electromagnetic waves and heating, for example, cinnamic acid derivatives Two or more light-absorbing groups such as residues exist in one molecule. In such a case, since the molecular weight is usually increased, there is a problem that the solvent solubility is deteriorated. In addition, when there are two or more light absorbing groups in one molecule, it becomes a base if one amide bond where the light absorbing group and the base are bonded is broken, but a base that still contains the light absorbing group has a large molecular weight. Therefore, the diffusibility is deteriorated, and the sensitivity when used as a base generator is deteriorated. Furthermore, when synthesizing a base generator, if there is one light-absorbing group, it is synthesized by adding an excessive amount of a relatively inexpensive base, but if there are two or more light-absorbing groups, it is relatively expensive. It is necessary to add an excessive amount of the raw material for the light absorbing group. In addition, in the case of a base having two or more NH groups capable of forming an amide bond, there is a problem that purification after synthesis is difficult. In particular, when combined with a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor, it is preferable to have one NH group capable of forming an amide bond.
一方、エポキシ系化合物と組み合わせる場合には、化学式(1)で表される塩基発生剤から生ずる塩基は、アミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有するものであるものも、硬化促進剤としてだけでなく硬化剤としても機能することが可能な点から好適に用いることができる。 On the other hand, when combined with an epoxy compound, the base generated from the base generator represented by the chemical formula (1) is one having two or more NH groups capable of forming an amide bond. It can be suitably used because it can function not only as a curing agent.
また、上記化学式(1)において、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていても良い。R3及びR4としては、環化反応が進行しやすい点から、いずれも水素原子であることが好ましい。
一方、本発明において、特に化学式(1)中のR3及びR4のうち少なくとも1つが、水素ではなく、置換基である場合には、R3及びR4の両方共が水素の場合と比べて、本発明の塩基発生剤は、有機溶剤に対する溶解性が更に向上したり、後述する高分子前駆体との親和性が向上する。例えば、R3及びR4のうち少なくとも1つが、アルキル基やアリール基等の置換基を有してもよく、かつ不飽和結合を含んでもよい炭化水素基である場合、有機溶剤に対する溶解性が向上する。また、例えばR3及びR4のうち少なくとも1つがフッ素等のハロゲンである場合、フッ素等のハロゲンを含有する高分子前駆体等との親和性が向上する。このように、R3及び/又はR4を所望の有機溶剤や高分子前駆体等に合わせて適宜置換基を導入することにより、所望の有機溶剤に対する溶解性が向上したり、所望の高分子前駆体との親和性が向上する。
In the chemical formula (1), R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 3 and R 4 are each preferably a hydrogen atom because the cyclization reaction easily proceeds.
On the other hand, in the present invention, in particular, when at least one of R 3 and R 4 in the chemical formula (1) is not hydrogen but is a substituent, compared to the case where both R 3 and R 4 are hydrogen. Thus, the base generator of the present invention further improves the solubility in an organic solvent, and improves the affinity with the polymer precursor described later. For example, when at least one of R 3 and R 4 is a hydrocarbon group that may have a substituent such as an alkyl group or an aryl group and may contain an unsaturated bond, the solubility in an organic solvent is improves. For example, when at least one of R 3 and R 4 is a halogen such as fluorine, the affinity with a polymer precursor containing a halogen such as fluorine is improved. Thus, R 3 and / or R 4 can be combined with a desired organic solvent, polymer precursor, or the like to introduce a substituent as appropriate, thereby improving the solubility in the desired organic solvent or the desired polymer. Affinity with the precursor is improved.
R3及びR4における置換基としては、上述した置換基−XR25と同様であって良い。R3及びR4における置換基は、通常、1価の置換基である。 The substituent in R 3 and R 4 may be the same as the substituent —XR 25 described above. The substituent in R 3 and R 4 is usually a monovalent substituent.
また、化学式(1)において、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていても良く、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。R5、R6、R7及びR8における置換基としては、上述した置換基−XR25と同様であって良い。
R5、R6、R7及びR8における置換基は、通常、1価の置換基であるが、後述する環状構造を形成する場合等には、2価以上の置換基となり得る。
In the chemical formula (1), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different, and two or more thereof May bond to each other to form a cyclic structure, and may contain a bond of a heteroatom. The substituent in R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be the same as the substituent -XR 25 described above.
The substituents in R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are usually monovalent substituents, but may be divalent or higher substituents when forming a cyclic structure to be described later.
本発明においてはR5、R6、R7及びR8に、置換基を1つ以上導入することが好ましい。R5、R6、R7及びR8に、上記のような置換基を少なくとも1つ導入することにより、吸収する光の波長を調整することが可能であり、置換基を導入することで所望の波長を吸収させるようにすることもできる。芳香族環の共役鎖を伸ばすような置換基を導入することにより、吸収波長を長波長にシフトすることができる。また、溶解性や組み合わせる高分子前駆体との相溶性が向上するようにすることもできる。これにより、組み合わせる高分子前駆体の吸収波長も考慮しながら、感光性樹脂組成物の感度を向上させることが可能である。 In the present invention, it is preferable to introduce one or more substituents into R 5 , R 6 , R 7 and R 8 . The wavelength of light to be absorbed can be adjusted by introducing at least one substituent as described above into R 5 , R 6 , R 7 and R 8. It is also possible to absorb the wavelength. The absorption wavelength can be shifted to a longer wavelength by introducing a substituent that extends the conjugated chain of the aromatic ring. It is also possible to improve the solubility and compatibility with the polymer precursor to be combined. Thereby, it is possible to improve the sensitivity of the photosensitive resin composition in consideration of the absorption wavelength of the polymer precursor to be combined.
所望の波長に対して吸収波長をシフトさせる為に、どのような置換基を導入したら良いかという指針として、Interpretation of the Ultraviolet Spectra of Natural Products(A.I.Scott 1964)や、有機化合物のスペクトルによる同定法第5版(R.M.Silverstein 1993)に記載の表を参考にすることができる。これらを参考とすることで、化合物の極大吸収波長がどの程度長波長化するかの目安を知ることができる。 As a guideline of what substituents should be introduced to shift the absorption wavelength with respect to a desired wavelength, the Interspection of the Ultraviolet Products (AI Scott 1964) and the spectrum of organic compounds The table described in the identification method 5th edition (RM Silverstein 1993) can be referred to. By referring to these, it is possible to know a measure of how long the maximum absorption wavelength of the compound is increased.
また、R5〜R8は、それらのうち2つ以上が結合して環状構造になっていても良い。環状構造は、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環、並びに当該脂環式炭化水素、縮合環、及び複素環よりなる群から選ばれる2種以上が組み合されてなる構造であっても良い。例えば、R5〜R8は、それらの2つ以上が結合して、R5〜R8が結合しているベンゼン環の原子を共有してナフタレン、アントラセン、フェナントレン、インデン等の縮合環を形成していても良い。 Two or more of R 5 to R 8 may be bonded to form a cyclic structure. The cyclic structure is a combination of two or more selected from the group consisting of saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, condensed rings, and heterocyclic rings, and the alicyclic hydrocarbons, condensed rings, and heterocyclic rings. The structure which becomes may be sufficient. For example, R 5 to R 8 are formed by combining two or more of them, naphthalene share atoms of the benzene ring of R 5 to R 8 are attached, anthracene, phenanthrene, and fused ring indene You may do it.
R5、R6、R7及びR8の置換基としては、ハロゲン原子(−F、−Cl、−Br、−I)、水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、上記置換基を含んで良い炭化水素基(以下、「上述の炭化水素基」という場合がある)、上記置換基を含んで良いシリル基、上記置換基を含んで良いアミノ基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピロキシ基、t-ブトキシ、エチルへキシロキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基(−OR29、ここでR29は上述の炭化水素基)、ベンジルオキシ基、ナフチルオキシ基等のアリールオキシ基(−OAr、ここでArは置換基を有してもよいアリール基、)、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基(−OCOR30、ここでR30は、上述の炭化水素基)、カルバモイルオキシ基(-OCONR31R32:R31、R32はそれぞれ独立に水素原子又は上述の炭化水素基であり、同一であっても異なっていてもよく、R31及びR32が結合していてもよい)、シアノオキシ基(シアナト基)(-OCN)、メチルチオ基、エチルチオ基等の炭素数1〜20のアルキルチオ基(−SR33:R33は上述の炭化水素基)、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等のアリールチオ基(−SAr:Arは置換基を有してもよいアリール基、)、アセチルチオ基、ベンゾイルチオ基等のアシルチオ基(−SCOR34:R34は上述の炭化水素基)、シアノチオ基(チオシアナト基)(−SCN)、ホルミル基(−COH)、アシル基(−COR35:R35は上述の炭化水素基)、アルコキシカルボニル基(−COOR36:R36は上述の炭化水素基)、ベンジルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基(−COOAr:Arは置換基を有してもよいアリール基)、カルバモイル基(−CONR37R38:R37、R38はそれぞれ独立に水素原子又は上述の炭化水素基であり、同一であっても異なっていてもよく、R37及びR38が結合していてもよい)、チオアシル基(−CSR39:R39は上述の炭化水素基)、アルコキシチオカルボニル基(−CSOR40:R40は上述の炭化水素基)が好適なものとして挙げられる。
中でも、R5、R6、R7及びR8の置換基としては、特に、溶解性の向上、塩基発生の感度の向上の点から、水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、上記置換基を含んで良い炭化水素基、上記置換基を含んで良いシリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、シアノオキシ基(シアナト基)、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルチオ基、シアノチオ基(チオシアナト基)、ホルミル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、チオアシル基、アルコキシチオカルボニル基が好ましく、更に、上記置換基を含んで良い炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基がより好ましい。
As substituents for R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , halogen atoms (—F, —Cl, —Br, —I), hydroxyl groups, mercapto groups, cyano groups, isocyano groups, nitro groups, nitroso groups, A carboxyl group, a carboxylate group, a sulfo group, a sulfonate group, a phosphino group, a phosphinyl group, a phosphono group, a hydrocarbon group that may contain the above substituents (hereinafter sometimes referred to as “the above-mentioned hydrocarbon group”), the above substitution A silyl group which may contain a group, an amino group which may contain the above substituent, a methoxy group, an ethoxy group, an isopropyloxy group, a t-butoxy, an ethylhexyloxy group, a cyclohexyloxy group, etc. (—OR 29 , where R 29 is the above-described hydrocarbon group), aryloxy groups such as benzyloxy group and naphthyloxy group (—OAr, where Ar is An aryl group which may have a substituent,), an acyloxy group such as an acetoxy group or a benzoyloxy group (—OCOR 30 , where R 30 is the hydrocarbon group described above), a carbamoyloxy group (—OCONR 31 R 32 : R 31 and R 32 each independently represent a hydrogen atom or the above-described hydrocarbon group, and may be the same or different, and R 31 and R 32 may be bonded to each other, or a cyanooxy group (cyanato) Group) (—OCN), an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as a methylthio group and an ethylthio group (—SR 33 : R 33 is the above-described hydrocarbon group), an arylthio group such as a phenylthio group and a naphthylthio group (—SAr: Ar is an optionally substituted aryl group), acetylthio group, an acylthio group such as benzoylthio group (-SCOR 34: R 34 is above the hydrocarbon Group), Shianochio group (thiocyanato group) (- SCN), a formyl group (-COH), acyl group (-COR 35: R 35 is above a hydrocarbon group), an alkoxycarbonyl group (-COOR 36: R 36 is above Hydrocarbon groups), aryloxycarbonyl groups such as benzyloxycarbonyl groups (—COOAr: Ar is an aryl group which may have a substituent), carbamoyl groups (—CONR 37 R 38 : R 37 , R 38 are respectively Independently a hydrogen atom or the above-described hydrocarbon group, which may be the same or different, and R 37 and R 38 may be bonded to each other; a thioacyl group (—CSR 39 : R 39 is the same as that described above; Hydrocarbon group) and alkoxythiocarbonyl group (-CSOR 40 : R 40 is the above-described hydrocarbon group) are preferable.
Among them, as the substituents for R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , in particular, from the viewpoint of improving solubility and improving the sensitivity of base generation, a hydroxyl group, a mercapto group, a cyano group, an isocyano group, and the above substituents Hydrocarbon group that may contain, silyl group that may contain the above substituents, alkoxy group, aryloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, cyanooxy group (cyanato group), alkylthio group, arylthio group, acylthio group, cyanothio group (Thiocyanato group), formyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, thioacyl group, alkoxythiocarbonyl group are preferable, and further hydrocarbon group, alkoxy group, aryl which may contain the above substituents An oxy group, an alkylthio group, and an arylthio group are more preferable.
また、化学式(1)において、R9及びR10は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていても良い。R9及びR10としては、環化反応が進行しやすい点から、いずれも水素原子であることが好ましい。
一方、本発明において、特に化学式(1)中のR9及びR10のうち少なくとも1つが、水素ではなく、置換基である場合には、上記R3及びR4と同様に、R9及びR10の両方共が水素の場合と比べて、本発明の塩基発生剤は、有機溶剤に対する溶解性が更に向上したり、後述する高分子前駆体との親和性が向上し得る。
In chemical formula (1), R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 9 and R 10 are each preferably a hydrogen atom because the cyclization reaction easily proceeds.
On the other hand, in the present invention, in particular, when at least one of R 9 and R 10 in the chemical formula (1) is not a hydrogen but a substituent, R 9 and R are similar to R 3 and R 4 described above. Compared with the case where both of 10 are hydrogen, the base generator of this invention can further improve the solubility with respect to an organic solvent, or can improve the affinity with the polymer precursor mentioned later.
R9及びR10における置換基としては、上述した置換基−XR25と同様であって良い。R9及びR10における置換基は、通常、1価の置換基である。 The substituent for R 9 and R 10 may be the same as the above-described substituent —XR 25 . The substituent in R 9 and R 10 is usually a monovalent substituent.
また、化学式(1)において、R11は、電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基である。ここで、“脱保護可能”とは、−OR11から−OHに変化する可能性があることを表す。“電磁波の照射のみで脱保護可能”なので、脱保護に酸等の特定の成分を介する必要がない。
電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基でヒドロキシ基を保護することにより、本発明の塩基発生剤は、加熱するだけでは塩基が発生しない。また、当該保護基を適宜選択することによって、組み合わせる高分子前駆体等との相溶性や、用いる溶媒への溶解性が向上する。R11は、本発明で用いられる塩基発生剤において式(1)中に存在するアミド基が分解しない条件下で、電磁波の照射のみで脱保護可能なヒドロキシ基の保護基であれば、特に限定されず用いることができる。R11は、溶解性や相溶性の向上或いは合成時の反応性の変化などを目的として、当該塩基発生剤と組み合わせて用いられる化合物の種類や、塩基発生剤の適用方法や合成方法により適宜選択されるものである。
In the chemical formula (1), R 11 is a protective group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves. Here, “deprotectable” means that there is a possibility of changing from —OR 11 to —OH. Since “deprotection is possible only by electromagnetic wave irradiation”, there is no need to use a specific component such as acid for deprotection.
By protecting the hydroxy group with a protecting group that can be deprotected only by electromagnetic wave irradiation, the base generator of the present invention does not generate a base only by heating. Further, by appropriately selecting the protective group, compatibility with the polymer precursor to be combined and solubility in the solvent to be used are improved. R 11 is particularly limited as long as it is a protective group for a hydroxy group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves under the condition that the amide group present in formula (1) does not decompose in the base generator used in the present invention. It can be used without being used. R 11 is selected as appropriate depending on the type of compound used in combination with the base generator, the application method of the base generator, and the synthesis method for the purpose of improving solubility and compatibility or changing the reactivity during synthesis. It is what is done.
電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基としては、例えば、光フリース転位反応を利用したアセチル基、ベンゾイル基、及びアクリロイル基等のアシル基;光クライゼン転位反応を利用した、アリル基、t−ブチル基、及びフェニル基等の炭化水素基;光開裂反応を利用した、o−ニトロベンジル基、及びエステル結合と吸光基がアルキレン鎖を介して結合している下記化学式(5)で表される基等が挙げられる。
電磁波の照射のみで脱保護可能な保護基として、エステル結合と吸光基がアルキレン鎖を介して結合している下記化学式(5)で表される基であることが、吸収波長を調整し、保護基の脱離反応の反応速度を調整でき、且つ、高感度化が可能な点から好ましい。
化学式(5):−C(=O)−O−R−Ar
(化学式(5)中、Rは置換基を有していても良いアルキレン基、Arは吸光基を表す)。
Examples of protecting groups that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves include acyl groups such as acetyl group, benzoyl group, and acryloyl group using photo-Fries rearrangement reaction; allyl group using photo-Claisen rearrangement reaction, t- A hydrocarbon group such as a butyl group and a phenyl group; represented by the following chemical formula (5) in which an o-nitrobenzyl group and an ester bond and a light absorbing group are bonded via an alkylene chain using a photocleavage reaction. Groups and the like.
As a protecting group that can be deprotected only by irradiation with electromagnetic waves, the group represented by the following chemical formula (5) in which an ester bond and a light absorbing group are bonded via an alkylene chain is used to adjust the absorption wavelength and protect This is preferable because the reaction rate of the group elimination reaction can be adjusted and high sensitivity can be achieved.
Chemical formula (5): —C (═O) —O—R—Ar
(In the chemical formula (5), R represents an alkylene group which may have a substituent, and Ar represents a light-absorbing group).
化学式(5)のRにおけるアルキレン基は、特に限定されない。中でも、炭素数が1〜6のアルキレン基であることが好ましく、炭素数が1〜3のアルキレン基であることがよりこのましく、エチレン基又はメチレン基であることが特に好ましい。
アルキレン基が有していても良い置換基としては、上述した置換基−XR25と同様であって良い。置換基を有する場合には、有機溶剤に対する溶解性が更に向上したり、高分子前駆体との親和性が向上する。一方、保護基の脱離能の点からは置換基を有しないアルキレン基が好ましい。
The alkylene group for R in the chemical formula (5) is not particularly limited. Among these, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable, and an ethylene group or a methylene group is particularly preferable.
The substituent that the alkylene group may have may be the same as the above-described substituent —XR 25 . When it has a substituent, the solubility with respect to an organic solvent improves further, and affinity with a polymer precursor improves. On the other hand, an alkylene group having no substituent is preferred from the viewpoint of the ability to remove the protective group.
化学式(5)におけるArは吸光基を表す。吸光基とは、照射された電磁波のうち少なくとも一部を吸収し得る原子団である。
Arにおける吸光基は、電磁波を吸収し保護基の脱離反応を促進するものであれば特に限定されない。このような吸光基としては、例えば、置換基を有していても良い芳香族基等が好適に用いられる。当該芳香族基は、炭素環からなる芳香族炭化水素基の他、複素環基であっても良い。芳香族炭化水素基における炭素環としては、例えば、ベンゼン環の他、ナフタレン環、テトラリン環、インデン環、フルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環等の縮合多環芳香族炭化水素;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環式炭化水素が挙げられる。当該鎖状多環式炭化水素においては、ジフェニルエーテル等のように鎖状骨格中にO、S等のヘテロ原子を有していてもよい。一方、複素環基における複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール等の5員複素環;ピラン、ピロン、ピリジン、ピロン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン等の6員複素環;ベンゾフラン、チオナフテン、インドール、カルバゾール、クマリン、ベンゾ−ピロン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等の縮合多環式複素環が挙げられる。
上記芳香族基が有していても良い置換基としては、上述した置換基−XR25と同様のものが挙げられる。
Ar in the chemical formula (5) represents a light absorbing group. The light-absorbing group is an atomic group that can absorb at least a part of the irradiated electromagnetic wave.
The light absorbing group in Ar is not particularly limited as long as it absorbs electromagnetic waves and promotes the elimination reaction of the protective group. As such a light absorbing group, for example, an aromatic group which may have a substituent is preferably used. The aromatic group may be a heterocyclic group in addition to an aromatic hydrocarbon group composed of a carbocyclic ring. As the carbocyclic ring in the aromatic hydrocarbon group, for example, a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon such as a naphthalene ring, a tetralin ring, an indene ring, a fluorene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring in addition to a benzene ring; biphenyl, terphenyl, Examples thereof include chain polycyclic hydrocarbons such as diphenylmethane, triphenylmethane, and stilbene. The chain polycyclic hydrocarbon may have a heteroatom such as O or S in the chain skeleton such as diphenyl ether. On the other hand, the heterocyclic ring in the heterocyclic group includes 5-membered heterocycles such as furan, thiophene, pyrrole, oxazole, thiazole, imidazole and pyrazole; 6-membered heterocycles such as pyran, pyrone, pyridine, pyrone, pyridazine, pyrimidine and pyrazine. And condensed polycyclic heterocycles such as benzofuran, thionaphthene, indole, carbazole, coumarin, benzo-pyrone, quinoline, isoquinoline, acridine, phthalazine, quinazoline, quinoxaline and the like.
Examples of the substituent that the aromatic group may have include those similar to the above-described substituent —XR 25 .
R11としては、中でも、下記化学式(2−1)、又は下記化学式(2−2)で表される保護基であることが耐熱性及び保存安定性に優れ、電磁波の照射による脱離反応が進行しやすい点から好ましい。 As R 11 , among them, a protective group represented by the following chemical formula (2-1) or the following chemical formula (2-2) is excellent in heat resistance and storage stability, and the elimination reaction due to irradiation with electromagnetic waves is performed. It is preferable from the viewpoint of easy progress.
化学式(2−2)中、R18及びR19はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていてもよい。R20、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を表し、R20、R21、R22、及びR23の2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。)
In chemical formula (2-2), R 18 and R 19 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 20 , R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and two or more of R 20 , R 21 , R 22 and R 23 are bonded to form a cyclic structure May be formed. )
化学式(2−1)中のR12及びR13、並びに化学式(2−2)中のR18及びR19は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていても良い。
R12、R13、R18及びR19における置換基としては上述した置換基−XR25と同様であって良い。R12、R13、R18及びR19における置換基は、通常、1価の置換基である。R12、R13、R18又はR19が置換基を有する場合には、有機溶剤に対する溶解性が更に向上したり、高分子前駆体との親和性が向上する。一方、保護基の脱離能の点からは、R12及びR13は、いずれか1つが水素原子であることが好ましく、少なくとも1つが水素原子で、更に置換基を有することがより好ましい。また、保護基の脱離能の点からは、R18及びR19は、両方とも水素原子であることが好ましい。
R 12 and R 13 in the chemical formula (2-1) and R 18 and R 19 in the chemical formula (2-2) each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. May be.
The substituent in R 12 , R 13 , R 18 and R 19 may be the same as the above-described substituent —XR 25 . The substituents in R 12 , R 13 , R 18 and R 19 are usually monovalent substituents. When R 12 , R 13 , R 18 or R 19 has a substituent, the solubility in an organic solvent is further improved, and the affinity with the polymer precursor is improved. On the other hand, from the viewpoint of the ability to remove the protecting group, any one of R 12 and R 13 is preferably a hydrogen atom, more preferably at least one is a hydrogen atom and further has a substituent. In view of the ability to remove the protecting group, both R 18 and R 19 are preferably hydrogen atoms.
化学式(2−1)中のR14、R15、R16及びR17、並びに化学式(2−2)中のR20、R21、R22、及びR23は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を表し、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。
R14〜R17及びR20〜R23は、上記R5、R6、R7及びR8におけるものと同様のものとすることができる。
R14〜R17及びR20〜R23に、置換基を少なくとも1つ導入することにより、吸収する光の波長を調整することが可能であり、置換基を導入することで所望の波長を吸収させるようにすることもできる。芳香族環の共役鎖を伸ばすような置換基を導入することにより、吸収波長を長波長にシフトすることができる。また、溶解性や組み合わせる高分子前駆体との相溶性が向上するようにすることもできる。これにより、組み合わせる高分子前駆体の吸収波長も考慮しながら、脱離能を向上させることが可能である。
R 14 , R 15 , R 16 and R 17 in chemical formula (2-1), and R 20 , R 21 , R 22 and R 23 in chemical formula (2-2) are each independently a hydrogen atom, or Represents a substituent, and two or more of them may combine to form a cyclic structure.
R 14 to R 17 and R 20 to R 23 can be the same as those in R 5 , R 6 , R 7 and R 8 .
By introducing at least one substituent into R 14 to R 17 and R 20 to R 23 , the wavelength of light to be absorbed can be adjusted, and a desired wavelength is absorbed by introducing a substituent. It can also be made to do. The absorption wavelength can be shifted to a longer wavelength by introducing a substituent that extends the conjugated chain of the aromatic ring. It is also possible to improve the solubility and compatibility with the polymer precursor to be combined. Thereby, it is possible to improve the desorption ability in consideration of the absorption wavelength of the polymer precursor to be combined.
中でも、R14及びR15は、高感度化の点から水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、上記置換基を含んで良い炭化水素基、上記置換基を含んで良いシリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、シアノオキシ基(シアナト基)、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルチオ基、シアノチオ基(チオシアナト基)、ホルミル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、チオアシル基、アルコキシチオカルボニル基が好ましく、更に、上記置換基を含んで良い炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基がより好ましい。
また、R21は、高感度化の点からハロゲンが好ましい。
また、R22は、高感度化の点から水酸基、メルカプト基、シアノ基、イソシアノ基、上記置換基を含んで良い炭化水素基、上記置換基を含んで良いシリル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、シアノオキシ基(シアナト基)、アルキルチオ基、アリールチオ基、アシルチオ基、シアノチオ基(チオシアナト基)、ホルミル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、チオアシル基、アルコキシチオカルボニル基が好ましく、更に、上記置換基を含んで良い炭化水素基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基がより好ましい。
中でも特に、R21が臭素原子で、R22が水酸基である場合、水酸基のpKaが、隣接する臭素原子により調整され、高感度化するため好ましい。
Among them, R 14 and R 15 are a hydroxyl group, a mercapto group, a cyano group, an isocyano group, a hydrocarbon group that may contain the above substituent, a silyl group that may contain the above substituent, an alkoxy group, from the point of increasing sensitivity. Aryloxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, cyanooxy group (cyanato group), alkylthio group, arylthio group, acylthio group, cyanothio group (thiocyanato group), formyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl Group, a thioacyl group, and an alkoxythiocarbonyl group are preferable, and a hydrocarbon group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group that may contain the above substituents are more preferable.
R 21 is preferably halogen from the viewpoint of high sensitivity.
R 22 represents a hydroxyl group, a mercapto group, a cyano group, an isocyano group, a hydrocarbon group that may contain the above substituent, a silyl group that may contain the above substituent, an alkoxy group, an aryloxy group from the viewpoint of increasing sensitivity. , Acyloxy group, carbamoyloxy group, cyanooxy group (cyanato group), alkylthio group, arylthio group, acylthio group, cyanothio group (thiocyanato group), formyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, thioacyl Group, an alkoxythiocarbonyl group is preferable, and a hydrocarbon group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group that may contain the above substituents are more preferable.
In particular, when R 21 is a bromine atom and R 22 is a hydroxyl group, the pKa of the hydroxyl group is adjusted by the adjacent bromine atom, which is preferable.
化学式(2−2)中、R24は水素原子、又は置換基を表す。R24における置換基としては上述した置換基−XR25と同様であって良い。 In the chemical formula (2-2), R 24 represents a hydrogen atom or a substituent. The substituent for R 24 may be the same as the above-described substituent —XR 25 .
上記化学式(1)におけるm及びnはそれぞれ繰り返し単位数を表し、mは0以上の整数、nは0以上の整数、但し、m+nは1以上の整数である。分子内でも分子間でも水酸基とカルボニル基が反応すれば、アミンが発生するため、mとnの上限は特に限定されない。反応効率の点からは、m及びnはそれぞれ10以下であることが好ましく、5以下であることが更に好ましく、3以下であることがより更に好ましい。また、m+nは10以下であることが好ましく、5以下であることが更に好ましい。
中でも特に、m+nが1〜3の整数である場合には、加熱による分子内環化反応が進行しやすく塩基の発生効率が向上する点から好ましい。
In the above chemical formula (1), m and n each represent the number of repeating units, m is an integer of 0 or more, n is an integer of 0 or more, provided that m + n is an integer of 1 or more. Since an amine is generated when a hydroxyl group and a carbonyl group react both within and between molecules, the upper limits of m and n are not particularly limited. From the viewpoint of reaction efficiency, m and n are each preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and still more preferably 3 or less. Further, m + n is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.
Among these, when m + n is an integer of 1 to 3, it is preferable from the viewpoint that the intramolecular cyclization reaction is facilitated by heating and the generation efficiency of the base is improved.
本発明の化学式(1)で表される塩基発生剤は、脱保護反応が進行するために、露光波長の少なくとも一部に対して吸収を有する必要がある。一般的な露光光源である高圧水銀灯の波長としては、365nm、405nm、436nmがある。このため、本発明の化学式(1)で表される塩基発生剤は、少なくとも365nm、405nm、436nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長の電磁波に対して吸収を有することが好ましい。このような場合、適用可能な高分子前駆体の種類がさらに増える点から好ましい。 The base generator represented by the chemical formula (1) of the present invention needs to absorb at least a part of the exposure wavelength in order for the deprotection reaction to proceed. The wavelength of a high-pressure mercury lamp that is a general exposure light source includes 365 nm, 405 nm, and 436 nm. For this reason, it is preferable that the base generator represented by the chemical formula (1) of the present invention absorbs at least one electromagnetic wave having a wavelength of 365 nm, 405 nm, or 436 nm. In such a case, it is preferable because the number of applicable polymer precursors is further increased.
前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、そのモル吸光係数が、電磁波の波長365nmにおいて100以上、又は405nmにおいて1以上であることが、適用可能な高分子前駆体の種類がさらに増える点から好ましい。 The base generator represented by the chemical formula (1) has a molar extinction coefficient of 100 or more at an electromagnetic wave wavelength of 365 nm, or 1 or more at 405 nm, and the number of applicable polymer precursors further increases. It is preferable from the point.
なお、本発明の化学式(1)で表される塩基発生剤が前記波長領域に吸収を有することは、当該波長領域に吸収をもたない溶媒(例えば、アセトニトリル)に、化学式(1)で表される塩基発生剤を1×10−4mol/L以下の濃度(通常、1×10−4mol/L〜1×10−5mol/L程度。適度な吸収強度となるように、適宜、調節してもよい。)で溶解し、紫外可視分光光度計(例えば、UV−2550(株)島津製作所製))により吸光度を測定することにより明らかにすることができる。 The fact that the base generator represented by the chemical formula (1) of the present invention has absorption in the wavelength region is expressed by the chemical formula (1) in a solvent (for example, acetonitrile) that does not absorb in the wavelength region. bases generating agent 1 × 10 -4 mol / L or less of the concentration (usually, 1 × 10 -4 mol / L~1 × 10 -5 mol / L or so. so as to give suitable absorption intensity, as appropriate, And may be clarified by measuring the absorbance with an ultraviolet-visible spectrophotometer (for example, UV-2550 (manufactured by Shimadzu Corporation)).
前記化学式(1)で表される塩基発生剤を使用する場合、まず電磁波の照射により、保護基の脱保護を行う。保護基の脱保護の際に用いられる電磁波の波長及び照射量は、塩基発生剤の吸収波長や、組み合わせて用いられる高分子前駆体などにより適宜調整され、特に限定されない。 When the base generator represented by the chemical formula (1) is used, the protective group is first deprotected by irradiation with electromagnetic waves. The wavelength and irradiation amount of the electromagnetic wave used for deprotecting the protecting group are appropriately adjusted depending on the absorption wavelength of the base generator, the polymer precursor used in combination, and the like, and are not particularly limited.
次に、脱保護された塩基発生剤を加熱することにより塩基が発生する。塩基を発生させるための加熱温度としては、組み合わせて用いられる高分子前駆体や目的により適宜選択され、特に限定されない。塩基発生剤が置かれた環境の温度(例えば、室温)による加熱であっても良く、その場合、徐々に塩基が発生する。反応速度を高くし、効率よく塩基を発生させる点から、塩基を発生させるための加熱温度としては、30℃以上であることが好ましく、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上である。しかしながら、組み合わせて用いられる高分子前駆体によっては、例えば60℃以上の加熱で未露光部についても硬化するものもあるので、好適な加熱温度は、上記に限定されない。
また、前記化学式(1)で表される塩基発生剤の塩基発生以外の分解を防ぐために、300℃以下で加熱することが好ましい。
電磁波の照射と加熱を同時に行い、脱保護から塩基発生までを連続して行っても良い。
Next, a base is generated by heating the deprotected base generator. The heating temperature for generating the base is appropriately selected depending on the polymer precursor used in combination and the purpose, and is not particularly limited. Heating by the temperature (for example, room temperature) of the environment where the base generator is placed may be used, and in this case, the base is gradually generated. From the viewpoint of increasing the reaction rate and generating the base efficiently, the heating temperature for generating the base is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher, Especially preferably, it is 120 degreeC or more. However, depending on the polymer precursors used in combination, for example, the unexposed part may be cured by heating at 60 ° C. or higher, so that the suitable heating temperature is not limited to the above.
Moreover, in order to prevent decomposition | disassembly other than base generation | occurrence | production of the base generator represented by the said Chemical formula (1), it is preferable to heat at 300 degrees C or less.
Irradiation with electromagnetic waves and heating may be performed simultaneously, and deprotection to base generation may be performed continuously.
前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、組み合わせて用いられる高分子前駆体、及び/又は、後述する感光性樹脂組成物を溶解、分散又は希釈する溶剤で列挙したいずれかの溶剤に対し、25℃における飽和溶解度が0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、中でも、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類(いわゆるセロソルブ類)、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類及び、これらの溶媒からなる混合溶媒よりなる群から選択される少なくとも1種の溶剤の25℃における飽和溶解度が0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。組み合わせて用いられる高分子前駆体、及び/又は、当該高分子前駆体の良溶媒である溶剤に上記のような良好な溶剤溶解性を有する場合には、十分な量で本発明の塩基発生剤を用いることができるため、十分に触媒機能を発揮することができ、保存安定性が良好な感光性樹脂組成物となる。 The base generator represented by the chemical formula (1) is a polymer precursor used in combination and / or any of the solvents listed as solvents that dissolve, disperse, or dilute the photosensitive resin composition described below. On the other hand, the saturation solubility at 25 ° C. is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more. The base generator represented by the chemical formula (1) includes, among others, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, and propylene glycol mono Saturation at 25 ° C. of at least one solvent selected from the group consisting of glycol monoethers such as ethyl ether (so-called cellosolves), amides such as N, N-dimethylformamide, and mixed solvents composed of these solvents The solubility is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more. When the polymer precursor used in combination and / or the solvent that is a good solvent for the polymer precursor has good solvent solubility as described above, a sufficient amount of the base generator of the present invention is used. Therefore, the photosensitive resin composition can sufficiently exhibit a catalytic function and has good storage stability.
中でも、組み合わせて用いられる高分子前駆体に対し、25℃における飽和溶解度が0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。このように化合物に相溶する場合には、溶剤を用いる必要がなく、また、溶剤を乾燥させるプロセスも省略できることから、広い分野での使用が可能となる。 Especially, it is preferable that the saturation solubility in 25 degreeC is 0.1 mass% or more with respect to the polymer precursor used in combination, and it is still more preferable that it is 0.5 mass% or more. Thus, when it is compatible with the compound, it is not necessary to use a solvent, and the process of drying the solvent can be omitted, so that it can be used in a wide range of fields.
本発明の化学式(1)で表される塩基発生剤の合成方法としては、例えば、上記非特許文献2や、Synthesis,(4),306−8;1991等を参考に合成することができる。
具体的には、フタリドやイソクロマノン等に、所望のアミン(NHR1R2)を開環付加した後、所望の保護基を加えてヒドロキシ基に保護基を導入することにより得ることができる。
As a method for synthesizing the base generator represented by the chemical formula (1) of the present invention, for example, it can be synthesized with reference to Non-Patent Document 2, Synthesis, (4), 306-8;
Specifically, it can be obtained by ring-opening addition of a desired amine (NHR 1 R 2 ) to phthalide, isochromanone or the like, and then adding a desired protective group to introduce a protective group into the hydroxy group.
保護基の導入方法としては、例えば、保護基がアリル基の場合には、例えば、Br−CH2−CH=CH2等のハロゲン化アリルを用いて、水素化ナトリウム等の強塩基の存在下で、水酸基と反応させることが挙げられる。
例えば、保護基がo−ニトロベンジル基の場合には、2−ニトロベンジルクロリド等のハロゲン化物を用いて、水素化ナトリウム等の強塩基の存在下で、水酸基と反応させることが挙げられる。
また、例えば、保護基が上記化学式(5)で表される基の場合には、例えば、化学式(5)の炭酸の酸塩化物を用いて、ピリジンやトリエチルアミン等の塩基の存在下で、水酸基と反応させることが挙げられる。
As a method for introducing a protecting group, for example, when the protecting group is an allyl group, for example, an allyl halide such as Br—CH 2 —CH═CH 2 is used in the presence of a strong base such as sodium hydride. And reacting with a hydroxyl group.
For example, when the protecting group is an o-nitrobenzyl group, a halide such as 2-nitrobenzyl chloride is used and reacted with a hydroxyl group in the presence of a strong base such as sodium hydride.
Further, for example, when the protecting group is a group represented by the above chemical formula (5), for example, using a carbonate acid chloride of the chemical formula (5), in the presence of a base such as pyridine or triethylamine, a hydroxyl group And reacting.
上記本発明に係る化学式(1)で表される塩基発生剤は、電磁波の照射後、更に加熱することにより塩基を生ずるものであるため、保存性に優れていると共に、種々に応用が可能である。後で詳細に説明する、塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される高分子前駆体と組み合わせることに限られず、酸−塩基指示薬等の塩基により構造や物性が変化する化合物と組み合わせて、種々の感光性組成物を形成することができる。このような感光性組成物は、塗料、印刷インキ、シール剤、又は接着剤、或いは、表示装置、半導体装置、電子部品、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical System(MEMS))、光学部材又は建築材料の形成材料として用いることができる。
例えば、塩基発生剤と酸−塩基指示薬とを少なくとも含む画像形成層を、基材上に被覆又は基材に含浸させてなる画像形成媒体において、画像形成層を露光すると、前記塩基発生剤が、酸−塩基指示薬と反応する塩基を生成し、画像が形成されることを特徴とする画像形成媒体のような表示装置などにも応用することができる。
The base generator represented by the chemical formula (1) according to the present invention generates a base by further heating after irradiation with electromagnetic waves, so that it has excellent storage stability and can be applied in various ways. is there. A base such as an acid-base indicator, not limited to combining with a polymer precursor whose reaction to the final product is promoted by heating in the presence of a basic substance or in the presence of a basic substance, which will be described in detail later Thus, various photosensitive compositions can be formed in combination with a compound whose structure and physical properties change. Such photosensitive compositions can be used for paints, printing inks, sealing agents, or adhesives, display devices, semiconductor devices, electronic components, micro electro mechanical systems (MEMS), optical members, or architecture. It can be used as a material forming material.
For example, in an image forming medium formed by coating or impregnating a base material with an image forming layer containing at least a base generator and an acid-base indicator, when the image forming layer is exposed, the base generator is The present invention can also be applied to a display device such as an image forming medium in which an image is formed by generating a base that reacts with an acid-base indicator.
<感光性樹脂組成物>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される高分子前駆体、及び、下記化学式(1)で表され、且つ電磁波の照射と加熱により塩基を発生する塩基発生剤を含有することを特徴とする。
The photosensitive resin composition according to the present invention is represented by a polymer precursor whose reaction to the final product is accelerated by a basic substance or by heating in the presence of the basic substance, and represented by the following chemical formula (1): And a base generator that generates a base by irradiation with electromagnetic waves and heating.
本発明に係る感光性樹脂組成物は、前記本発明に係る塩基発生剤を含有しているため、組み合わせ可能な高分子前駆体の種類を増やすことができ、保存安定性に優れ、より信頼性の高い硬化膜を得ることができ最終製品の耐熱性や安定性も向上する。 Since the photosensitive resin composition according to the present invention contains the base generator according to the present invention, the types of polymer precursors that can be combined can be increased, the storage stability is excellent, and the reliability is higher. High cured film can be obtained, and the heat resistance and stability of the final product are also improved.
以下、本発明に係る感光性樹脂組成物の構成成分を説明するが、本発明に係る感光性樹脂組成物に用いられる塩基発生剤については、上記本発明に係る塩基発生剤と同様のものを用いることができるので、ここでの説明を省略する。従って、高分子前駆体、並びに、必要に応じて適宜含むことができるその他の成分について順に説明する。
塩基発生剤及び高分子前駆体としては、1種単独で用いても良いし、2種以上混合して用いても良い。
Hereinafter, although the structural component of the photosensitive resin composition which concerns on this invention is demonstrated, about the base generator used for the photosensitive resin composition which concerns on this invention, the thing similar to the said base generator concerning this invention is mentioned. Since it can be used, explanation here is omitted. Therefore, the polymer precursor and other components that can be appropriately included as necessary will be described in order.
As the base generator and the polymer precursor, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
<高分子前駆体>
本発明の感光性樹脂組成物に用いる高分子前駆体とは、反応により最終的に目的の物性を示す高分子となる物質を意味し、当該反応には分子間反応及び分子内反応がある。高分子前駆体自体は、比較的低分子の化合物であっても高分子化合物であってもよい。
また、本発明の高分子前駆体は、塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される化合物である。ここで、高分子前駆体が、塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される態様には、高分子前駆体が塩基性物質の作用のみによって最終生成物に変化する態様のみならず、塩基性物質の作用によって高分子前駆体の最終生成物への反応温度が、塩基性物質の作用がない場合に比べて低下するような態様が含まれる。
このような塩基性物質の存在の有無により反応温度差が出来る場合には、反応温度差を利用して、塩基性物質と共存する高分子前駆体のみが最終生成物へと反応する適切な温度で加熱することにより、塩基性物質と共存する高分子前駆体のみが最終生成物へと反応し、現像液等の溶媒への溶解性が変化する。従って、塩基性物質の存在の有無によって、高分子前駆体の前記溶媒への溶解性を変化させることが可能となり、ひいては当該溶媒を現像液として用いて現像によるパターニングが可能になる。
<Polymer precursor>
The polymer precursor used in the photosensitive resin composition of the present invention means a substance that finally becomes a polymer exhibiting the desired physical properties by reaction, and the reaction includes intermolecular reaction and intramolecular reaction. The polymer precursor itself may be a relatively low molecular compound or a high molecular compound.
The polymer precursor of the present invention is a compound whose reaction to the final product is promoted by a basic substance or by heating in the presence of the basic substance. Here, in the aspect in which the polymer precursor is accelerated by the basic substance or by heating in the presence of the basic substance, the reaction to the final product is accelerated only by the action of the basic substance. In addition to the mode of changing to the final product, the mode includes the mode in which the reaction temperature of the polymer precursor to the final product is lowered by the action of the basic substance as compared to the case where there is no action of the basic substance. .
If there is a reaction temperature difference due to the presence or absence of such a basic substance, an appropriate temperature at which only the polymer precursor coexisting with the basic substance reacts to the final product using the reaction temperature difference. By heating at, only the polymer precursor coexisting with the basic substance reacts with the final product, and the solubility in a solvent such as a developer changes. Therefore, the solubility of the polymer precursor in the solvent can be changed depending on the presence or absence of the basic substance, and thus patterning by development can be performed using the solvent as a developer.
本発明の高分子前駆体としては、上記の様な塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進されるものであれば特に制限なく使用が可能である。下記に代表的な例を挙げるが、これらに限定されるものではない。 The polymer precursor of the present invention can be used without particular limitation as long as the reaction to the final product is promoted by the basic substance as described above or by heating in the presence of the basic substance. is there. The following are typical examples, but the invention is not limited to these.
[分子間反応により高分子となる高分子前駆体]
分子間反応により目的の高分子となる高分子前駆体としては、反応性置換基を有し重合反応をする化合物及び高分子、又は、分子間に結合を形成する反応(架橋反応)をする化合物及び高分子がある。当該反応性置換基としては、エポキシ基、オキセタン基、チイラン基、イソシアネート基、ヒドロキシル基、シラノール基等が挙げられる。また、高分子前駆体には、分子間で加水分解・重縮合する化合物も含まれ、反応性置換基には、ポリシロキサン前駆体の−SiX(ここで、Xはアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基、及びハロゲンよりなる群から選択される加水分解性基)も挙げられる。
[Polymer precursor that becomes polymer by intermolecular reaction]
Examples of the polymer precursor that becomes a target polymer by intermolecular reaction include a compound having a reactive substituent and a polymerization reaction and a polymer, or a compound that forms a bond (crosslinking reaction) between molecules. And polymers. Examples of the reactive substituent include an epoxy group, an oxetane group, a thiirane group, an isocyanate group, a hydroxyl group, and a silanol group. In addition, the polymer precursor includes a compound that undergoes hydrolysis and polycondensation between molecules, and the reactive substituent includes -SiX of the polysiloxane precursor (where X is an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime). And a hydrolyzable group selected from the group consisting of a group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, an amide group, and a halogen).
反応性置換基を有し重合反応をする化合物としては、例えば、1個以上のエポキシ基を有する化合物、1個以上のオキセタン基を有する化合物、及び1個以上のチイラン基を有する化合物が挙げられる。
反応性置換基を有し重合反応をする高分子としては、例えば、2個以上のエポキシ基を有する高分子(エポキシ樹脂)、2個以上のオキセタン基を有する高分子、及び2個以上のチイラン基を有する高分子が挙げられる。下記に特にエポキシ基を有する化合物及び高分子について具体的に説明するが、オキセタン基、チイラン基を有する化合物及び高分子についても同様に用いることが可能である。
Examples of the compound that has a reactive substituent and undergoes a polymerization reaction include compounds having one or more epoxy groups, compounds having one or more oxetane groups, and compounds having one or more thiirane groups. .
Examples of the polymer that has a reactive substituent and undergoes a polymerization reaction include a polymer having two or more epoxy groups (epoxy resin), a polymer having two or more oxetane groups, and two or more thiiranes. And a polymer having a group. The compounds and polymers having an epoxy group are specifically described below, but compounds and polymers having an oxetane group and a thiirane group can also be used in the same manner.
(エポキシ基を有する化合物及び高分子)
上記1個以上のエポキシ基を有する化合物及び高分子としては、分子内に1個以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限なく、従来公知のものを使用できる。
前記塩基発生剤は、一般的には分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物の硬化触媒としての機能も有する。
(Compound having epoxy group and polymer)
The compound and polymer having one or more epoxy groups are not particularly limited as long as they have one or more epoxy groups in the molecule, and conventionally known compounds can be used.
The base generator generally also has a function as a curing catalyst for a compound having one or more epoxy groups in the molecule.
分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物又は分子内に2個以上のエポキシ基を有する高分子(エポキシ樹脂)を用いる場合は、エポキシ基との反応性を有する官能基を有する化合物を併用してもよい。エポキシ基との反応性を有する官能基を有する化合物としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、メルカプト基、或いは、1級又は2級の芳香族アミノ基を有する化合物等が挙げられる。これらの官能基は、3次元硬化性を考慮して、1分子中に2個以上有することが好ましい。
また、重量平均分子量3,000〜100,000のポリマー側鎖に上記官能基を導入したものを用いることが好ましい。3,000未満では膜強度の低下及び硬化膜表面にタック性が生じ、不純物等が付着しやすくなる恐れがある。また、100,000より大きいと粘度が増大する恐れがあり好ましくない。
When using a compound having one or more epoxy groups in the molecule or a polymer (epoxy resin) having two or more epoxy groups in the molecule, use a compound having a functional group having reactivity with the epoxy group. May be. Examples of the compound having a functional group having reactivity with an epoxy group include a compound having a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, a mercapto group, or a primary or secondary aromatic amino group. It is preferable to have two or more of these functional groups in one molecule in consideration of three-dimensional curability.
Moreover, it is preferable to use what introduce | transduced the said functional group into the polymer side chain of weight average molecular weight 3,000-100,000. If it is less than 3,000, film strength is lowered and tackiness is caused on the surface of the cured film, which may cause impurities and the like to easily adhere. On the other hand, if it exceeds 100,000, the viscosity may increase, which is not preferable.
分子内に1個以上のエポキシ基を有する高分子としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられ、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンから誘導されるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールFとエピクロルヒドリンから誘導されるビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、3官能型エポキシ樹脂や4官能型エポキシ樹脂等の多官能型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂等があり、これらのエポキシ樹脂はハロゲン化されていてもよく、水素添加されていてもよい。市販されているエポキシ樹脂製品としては、例えばジャパンエポキシレジン株式会社製のJERコート828、1001、801N、806、807、152、604、630、871、YX8000、YX8034、YX4000、DIC株式会社製のエピクロン830、EXA835LV、HP4032D、HP820、株式会社ADEKA製のEP4100シリーズ、EP4000シリーズ、EPUシリーズ、ダイセル化学株式会社製のセロキサイドシリーズ(2021、2021P、2083、2085、3000等)、エポリードシリーズ、EHPEシリーズ、東都化成社製のYDシリーズ、YDFシリーズ、YDCNシリーズ、YDBシリーズ、ナガセケムテックス社製のデナコールシリーズ、共栄社化学社製のエポライトシリーズ等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらのエポキシ樹脂は、2種以上を併用してもよい。これらの中で、他の各種のエポキシ化合物と比較すると分子量の異なるグレードが広く入手可能で、接着性や反応性等を任意に設定できる点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。 Examples of the polymer having one or more epoxy groups in the molecule include epoxy resins, bisphenol A type epoxy resins derived from bisphenol A and epichlorohydrin, bisphenol F type epoxy derived from bisphenol F and epichlorohydrin. Resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, bisphenol F novolak type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, diphenyl ether type epoxy resin, hydroquinone type epoxy resin, Polyfunctional epoxy resins such as naphthalene type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, fluorene type epoxy resin, trifunctional type epoxy resin and tetrafunctional type epoxy resin, There are lysidyl ester type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, hydantoin type epoxy resins, isocyanurate type epoxy resins, aliphatic chain epoxy resins, etc. These epoxy resins may be halogenated and hydrogenated. It may be. As commercially available epoxy resin products, for example, JER Coat 828, 1001, 801N, 806, 807, 152, 604, 630, 871, YX8000, YX8034, YX4000 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epicron manufactured by DIC Corporation 830, EXA835LV, HP4032D, HP820, EP4100 series, EP4000 series, EPU series, manufactured by ADEKA Co., Ltd., Celoxide series (2021, 2021P, 2083, 2085, 3000, etc.) manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., Eporide series, EHPE Series, YD series, YDF series, YDFN series, YDB series by Toto Kasei Co., Ltd., Denacol series by Nagase ChemteX, Epolite series by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Although's etc. but the invention is not limited thereto. Two or more of these epoxy resins may be used in combination. Among these, bisphenol-type epoxy resins are preferable because grades having different molecular weights are widely available as compared with other various epoxy compounds, and adhesiveness and reactivity can be arbitrarily set.
また、併用しても良い、上記カルボキシル基を有する化合物としては、水素添加されていてもよい無水フタル酸骨格を有することが好ましい。酸無水物としては、例えば、無水メチルテトラヒドロフタル酸(Me−THPA)(Quinhard200(日本ゼオン)、HN−2200(日立化成工業)、リカシッドMT−500(新日本理化))、無水メチルヘキサヒドロフタル酸(Me−HHPA)(Quinhard500(日本ゼオン)、HN−5500(日立化成工業)、リカシッドMH−700(新日本理化)),無水メチルナジック酸(25)(MHAC−P(日立化成工業))、無水メチルナジック酸の水素添加物(26)(HNA(新日本理化)),アルキル変性酸無水物(27)(エピキュアYH−306、エピキュアYH−307(ジャパンエポキシレジン))などが挙げられる。
上記フェノール性水酸基を有する化合物としては、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物全般が好適に用いられ、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えばフェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂等が挙げられ、フェノール樹脂は単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
上記メルカプト基(−SH基)を有する化合物としては、1分子内にメルカプト基を2個以上有する化合物が好適に用いられ、従来公知のものを使用できる。1分子内にメルカプト基を3個以上有するものがより好適である。なお、メルカプト基を有する化合物はチオールという名称で知られている。
メルカプト基を有する化合物としては、例えば、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリチオール(トリメルカプト−トリアジン)、1,5−ナフタレンジチオール、トリチオグリセリン、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリチオール(トリメルカプト−トリアジン)、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、1,2,4−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、2,4,6−トリス(メルカプトメチル)メシチレン、トリス(メルカプトメチル)イソシアヌレート、トリス(3−メルカプトプロピル)イソシアヌレート、2,4,5−トリス(メルカプトメチル)−1,3−ジチオラン、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトメチル)ベンゼン、テトラメルカプトブタン、ペンタエリトリチオールが挙げられる。
The compound having a carboxyl group which may be used in combination preferably has a phthalic anhydride skeleton which may be hydrogenated. Examples of the acid anhydride include methyltetrahydrophthalic anhydride (Me-THPA) (Quinhard 200 (Nippon Zeon), HN-2200 (Hitachi Chemical Co., Ltd.), Ricacid MT-500 (New Nippon Rika)), methyl hexahydrophthalic anhydride Acid (Me-HHPA) (Quinhard 500 (Nippon Zeon), HN-5500 (Hitachi Chemical Co., Ltd.), Ricacid MH-700 (New Nippon Rika)), Methyl nadic anhydride (25) (MHAC-P (Hitachi Chemical Industry)) , Hydrogenated methyl nadic acid (26) (HNA (New Nippon Rika)), alkyl-modified acid anhydride (27) (Epicure YH-306, Epicure YH-307 (Japan Epoxy Resin)) and the like.
As the compound having a phenolic hydroxyl group, compounds having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule are preferably used, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. For example, phenol novolak resin, phenol Aralkyl resin, cresol novolak resin, tert-butylphenol novolak resin, novolak type phenol resin such as nonylphenol novolak resin, resol type phenol resin, polyoxystyrene such as polyparaoxystyrene, dicyclopentadiene modified phenol resin, terpene modified phenol resin, tri A phenol methane type resin etc. are mentioned, A phenol resin can be used individually or in combination of 2 or more types.
As the compound having a mercapto group (-SH group), a compound having two or more mercapto groups in one molecule is preferably used, and conventionally known compounds can be used. Those having three or more mercapto groups in one molecule are more preferable. In addition, the compound which has a mercapto group is known by the name of thiol.
Examples of the compound having a mercapto group include 1,3-butanedithiol, 1,4-butanedithiol, 2,3-butanedithiol, 1,2-benzenedithiol, 1,3,5-triazine-2,4, 6-trithiol (trimercapto-triazine), 1,5-naphthalenedithiol, trithioglycerin, 1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol (trimercapto-triazine), trimethylolpropane tristhioglycolate , Trimethylolpropane tristhiopropionate, 1,2,4-tris (mercaptomethyl) benzene, 1,3,5-tris (mercaptomethyl) benzene, 2,4,6-tris (mercaptomethyl) mesitylene, tris (Mercaptomethyl) isocyanurate, tris (3-mercapto (Lopyl) isocyanurate, 2,4,5-tris (mercaptomethyl) -1,3-dithiolane, pentaerythritol tetrakisthioglycolate, pentaerythritol tetrakisthiopropionate, 1,2,4,5-tetrakis (mercaptomethyl) ) Benzene, tetramercaptobutane, pentaerythritol.
一方、分子間で架橋反応をする化合物としては、例えば、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物及び分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物の組み合わせが挙げられ、当該イソシアネート基とヒドロキシル基との反応により、分子間にウレタン結合が形成され高分子となり得る。
分子間で架橋反応をする高分子としては、例えば、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する高分子(イソシアネート樹脂)と分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する高分子(ポリオール)の組み合わせが挙げられる。
また、分子間で架橋反応をする化合物と高分子の組み合わせを用いても良い。例えば、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する高分子(イソシアネート樹脂)と分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する化合物の組み合わせ、及び、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物と分子内に2個以上のヒドロキシル基を有する高分子(ポリオール)の組み合わせ等が挙げられる。
On the other hand, examples of the compound that crosslinks between molecules include a combination of a compound having two or more isocyanate groups in the molecule and a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule. By the reaction with the hydroxyl group, a urethane bond is formed between the molecules, and the polymer can be formed.
As a polymer that undergoes a cross-linking reaction between molecules, for example, a combination of a polymer having two or more isocyanate groups in the molecule (isocyanate resin) and a polymer having two or more hydroxyl groups in the molecule (polyol) Is mentioned.
A combination of a compound that undergoes a cross-linking reaction between molecules and a polymer may be used. For example, a combination of a polymer (isocyanate resin) having two or more isocyanate groups in the molecule and a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule, and a compound having two or more isocyanate groups in the molecule Examples include a combination of polymers (polyols) having two or more hydroxyl groups in the molecule.
(イソシアネート基を有する化合物及び高分子)
イソシアネート基をもつ化合物及び高分子としては、分子内に2個以上のイソシアネート基を有するものであれば特に制限なく、公知のものを使用できる。このような化合物としては、p−フェニレンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等に代表される低分子化合物の他に、オリゴマー、重量平均分子分子量3,000以上のポリマーの側鎖又は末端にイソシアネート基が存在する高分子を用いてもよい。
(Compounds and polymers having isocyanate groups)
As the compound and polymer having an isocyanate group, any known compound can be used without particular limitation as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule. As such compounds, in addition to low molecular weight compounds represented by p-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, oligomers, A polymer having an isocyanate group in the side chain or terminal of a polymer having a weight average molecular weight of 3,000 or more may be used.
(ヒドロキシル基を有する化合物及び高分子)
前記イソシアネート基を持つ化合物及び高分子は、通常、分子内にヒドロキシル基を持つ化合物と組み合わせて用いられる。このようなヒドロキシル基を有する化合物としては、分子内に2個以上のヒドロキシル基を有するものであれば特に制限なく、公知のものを使用できる。このような化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の低分子化合物の他に、重量平均分子量3,000以上のポリマーの側鎖又は末端にヒドロキシル基が存在する高分子を用いてもよい。
(Compounds having a hydroxyl group and polymers)
The compound and polymer having an isocyanate group are usually used in combination with a compound having a hydroxyl group in the molecule. The compound having such a hydroxyl group is not particularly limited as long as it has two or more hydroxyl groups in the molecule, and known compounds can be used. As such a compound, in addition to low molecular weight compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, diglycerin and pentaerythritol, a polymer having a weight average molecular weight of 3,000 or more has a hydroxyl group in the side chain or terminal. A molecule may be used.
(ポリシロキサン前駆体)
分子間で加水分解・重縮合する化合物としては、たとえばポリシロキサン前駆体が挙げられる。
ポリシロキサン前駆体としては、YnSiX(4−n)(ここで、Yは置換基を有していても良いアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、フェニル基、または水素を示し、Xはアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基、及びハロゲンよりなる群から選択される加水分解性基を示す。nは0〜3までの整数である。) で示される有機ケイ素化合物及び当該有機ケイ素化合物の加水分解重縮合物が挙げられる。中でも、上記式においてnが0〜2であるものが好ましい。また、シリカ分散オリゴマー溶液の調製がし易く入手も容易な点から、上記加水分解性基としては、アルコキシ基であるものが好ましい。
上記有機ケイ素化合物としては、特に制限なく、公知のものを使用できる。例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリクロルシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリt−ブトキシシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、β−(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、フッ素系シランカップリング剤として知られたフルオロアルキルシラン、および、それらの加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物;並びに、それらの混合物を挙げることができる。
(Polysiloxane precursor)
Examples of the compound that undergoes hydrolysis and polycondensation between molecules include polysiloxane precursors.
As the polysiloxane precursor, Y n SiX (4-n) (wherein Y represents an alkyl group, fluoroalkyl group, vinyl group, phenyl group, or hydrogen which may have a substituent, A hydrolyzable group selected from the group consisting of an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, an amide group, and a halogen, where n is an integer from 0 to 3. And the hydrolyzed polycondensate of the organosilicon compound. Among these, those in which n is 0 to 2 in the above formula are preferable. Further, from the viewpoint that the silica-dispersed oligomer solution is easily prepared and easily available, the hydrolyzable group is preferably an alkoxy group.
There is no restriction | limiting in particular as said organosilicon compound, A well-known thing can be used. For example, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltrit-butoxysilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane , N-propyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldimethoxysilane , Diphenyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, β- (3 4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, fluoroalkylsilanes known as fluorine-based silane coupling agents, and their hydrolysis condensates or cohydrolysis condensates; and mixtures thereof.
[分子内閉環反応により高分子となる高分子前駆体]
分子内閉環反応によって最終的に目的の物性を示す高分子となる高分子前駆体としてはポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体等がある。これらの前駆体は2種類以上の別々に合成した高分子前駆体の混合物でもよい。
以下、本発明の好ましい高分子前駆体であるポリイミド前駆体とポリベンゾオキサゾール前駆体について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[Polymer precursor that becomes polymer by intramolecular ring-closing reaction]
Examples of the polymer precursor that finally becomes a polymer that exhibits the desired physical properties by the intramolecular ring-closing reaction include a polyimide precursor and a polybenzoxazole precursor. These precursors may be a mixture of two or more separately synthesized polymer precursors.
Hereinafter, although the polyimide precursor and polybenzoxazole precursor which are the preferable polymer precursors of this invention are demonstrated, this invention is not limited to these.
(ポリイミド前駆体)
ポリイミド前駆体としては、下記化学式(6)で表される繰り返し単位を有するポリアミック酸が好適に用いられる。
(Polyimide precursor)
As a polyimide precursor, the polyamic acid which has a repeating unit represented by following Chemical formula (6) is used suitably.
R43及びR44が有機基である場合としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及び、これらにエーテル結合を含有したCnH2nOCmH2m+1などで表される構造等を挙げることができる。 Examples of the case where R 43 and R 44 are an organic group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, and C n H 2n OC m H 2m + 1 containing an ether bond therein. The structure etc. can be mentioned.
ポリイミド前駆体としては、下記式(6’)で表されるようなポリアミック酸が、アルカリ現像性の点から好適に用いられる。 As the polyimide precursor, a polyamic acid represented by the following formula (6 ') is preferably used from the viewpoint of alkali developability.
なお、式(6)及び式(6’)において、R41の4価は、酸二無水物等から誘導されるテトラカルボン酸残基を示し、R42の2価はジアミン残基を示す。なお、R41の4価は酸と結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。同様に、R42の2価はアミンと結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。 In the formulas (6) and (6 ′), the tetravalent R 41 represents a tetracarboxylic acid residue derived from an acid dianhydride or the like, and the divalent R 42 represents a diamine residue. Incidentally, tetravalent R 41 represents only valence for bonding with the acid, but may have further substituents other. Similarly, the divalent value of R 42 indicates only the valence for bonding with the amine, but may have other substituents.
ポリアミック酸は、酸二無水物とジアミンを溶液中で混合するのみで得られるので、1段階の反応で合成することができ、合成が容易で低コストで入手できるので好ましい。 Polyamic acid is preferable because it can be obtained by simply mixing acid dianhydride and diamine in a solution, so that it can be synthesized by a one-step reaction, and can be synthesized easily and at low cost.
副次的な効果として、用いる高分子前駆体がポリアミック酸である場合、塩基性物質の触媒効果によりイミド化に要する温度が低くても十分な為、最終キュア温度を300℃未満、更に好ましくは250℃以下まで下げることが可能である。従来のポリアミック酸はイミド化するために最終キュア温度を300℃以上とする必要があった為、用途が制限されていたが、最終キュア温度を下げることが可能になったことによって、より広範囲の用途に適用が可能である。 As a secondary effect, when the polymer precursor to be used is a polyamic acid, the final curing temperature is less than 300 ° C., more preferably because the temperature required for imidization is low due to the catalytic effect of the basic substance. It can be lowered to 250 ° C. or lower. In order to imidize the conventional polyamic acid, the final cure temperature had to be 300 ° C. or higher, so the use was limited. However, it became possible to lower the final cure temperature, so a wider range Applicable to usage.
ポリアミック酸は、酸二無水物とジアミンの反応により得られるが、最終的に得られるポリイミドに優れた耐熱性及び寸法安定性を付与する点から、前記化学式(6’)において、R41又はR42が芳香族化合物であることが好ましく、R41及びR42が芳香族化合物であることがより好ましい。またこのとき、前記化学式(6’)のR41において、当該R41に結合している4つの基((−CO−)2(−COOH)2)は同一の芳香環に結合していても良く、異なる芳香環に結合していても良い。同様に、前記化学式(6’)のR42において、当該R42に結合している2つの基((−NH−)2)は同一の芳香環に結合していても良く、異なる芳香環に結合していても良い。 Polyamic acid is obtained by the reaction of acid dianhydride and diamine. From the viewpoint of imparting excellent heat resistance and dimensional stability to the finally obtained polyimide, in formula (6 ′), R 41 or R 42 is preferably an aromatic compound, and R 41 and R 42 are more preferably aromatic compounds. At this time, in R 41 of the chemical formula (6 ′), four groups ((—CO—) 2 (—COOH) 2 ) bonded to R 41 may be bonded to the same aromatic ring. It may be bonded to different aromatic rings. Similarly, in R 42 of the chemical formula (6 ′), two groups ((—NH—) 2 ) bonded to R 42 may be bonded to the same aromatic ring, and may be bonded to different aromatic rings. It may be combined.
また、前記化学式(6’)で表されるポリアミック酸は、単一の繰り返し単位からなるものでも、2種以上の繰り返し単位から成るものでもよい。 The polyamic acid represented by the chemical formula (6 ′) may be composed of a single repeating unit or may be composed of two or more kinds of repeating units.
本発明のポリイミド前駆体を製造する方法としては、従来公知の手法を適用することができる。例えば、(1)酸二無水物とジアミンから前駆体であるポリアミド酸を合成する手法。(2)酸二無水物に1価のアルコールやアミノ化合物、エポキシ化合物等を反応させ合成した、エステル酸やアミド酸モノマーのカルボン酸に、ジアミノ化合物やその誘導体を反応させてポリイミド前駆体を合成する手法などが挙げられるがこれに限定されない。 As a method for producing the polyimide precursor of the present invention, a conventionally known method can be applied. For example, (1) A method of synthesizing a polyamic acid as a precursor from an acid dianhydride and a diamine. (2) A polyimide precursor is synthesized by reacting a carboxylic acid such as an ester acid or an amic acid monomer with a monohydric alcohol, an amino compound, or an epoxy compound synthesized with an acid dianhydride. However, the method is not limited to this.
本発明のポリイミド前駆体を得るための反応に適用可能な酸二無水物としては、特に限定されず、例えば、特開2011−068888号公報の段落0123〜0124に記載の脂肪族テトラカルボン酸二無水物、芳香族テトラカルボン酸二無水物等の酸二無水物を用いることができる。これらは単独あるいは2種以上混合して用いられる。そして、特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物が挙げられる。 The acid dianhydride applicable to the reaction for obtaining the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic tetracarboxylic acid diacids described in paragraphs 0123 to 0124 of JP2011-068888A. Acid dianhydrides such as anhydrides and aromatic tetracarboxylic dianhydrides can be used. These may be used alone or in combination of two or more. And as a particularly preferred tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 2,2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2-bis (3,4-di Carboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride.
併用する酸二無水物としてフッ素が導入された酸二無水物や、脂環骨格を有する酸二無水物を用いると、透明性をそれほど損なわずに溶解性や熱膨張率等の物性を調整することが可能である。また、ピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直な酸二無水物を用いると、最終的に得られるポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるが、透明性の向上を阻害する傾向があるので、共重合割合に注意しながら併用してもよい。 When acid dianhydride into which fluorine is introduced or acid dianhydride having an alicyclic skeleton is used as the acid dianhydride to be used in combination, the physical properties such as solubility and thermal expansion coefficient are adjusted without significantly impairing transparency. It is possible. Also, rigid acid dianhydrides such as pyromellitic acid anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, etc. If used, the linear thermal expansion coefficient of the finally obtained polyimide becomes small, but it tends to inhibit the improvement of transparency, so it may be used in combination while paying attention to the copolymerization ratio.
一方、アミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は限定されず、例えば、特開2011−068888号公報の段落0126〜0137に記載の芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環式ジアミン、グアナミン類等のジアミン成分を用いることができる。特に好ましく用いられるジアミン成分として、芳香族ジアミンが挙げられ、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ベンジジン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。
ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いても良い。
On the other hand, the amine component can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is not limited. For example, diamine components such as aromatic amines, aliphatic amines, alicyclic diamines, and guanamines described in paragraphs 0126 to 0137 of JP2011-068888A can be used. . A particularly preferred diamine component is an aromatic diamine, such as p-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, benzidine, 2,2 ′. -Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl and the like.
Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance. However, depending on the desired physical properties, the diamine may be an aliphatic diamine or siloxane within a range not exceeding 60 mol%, preferably not exceeding 40 mol%. Non-aromatic diamines such as diamines may be used.
一方、ポリイミド前駆体を合成するには、例えば、アミン成分として4,4’−ジアミノジフェニルエーテルをN−メチルピロリドンなどの有機極性溶媒に溶解させた溶液を冷却しながら、そこへ等モルの3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を徐々に加え撹拌し、ポリイミド前駆体溶液を得ることができる。
このようにして合成されるポリイミド前駆体は、最終的に得られるポリイミドに耐熱性及び寸法安定性を求める場合には、芳香族酸成分及び/又は芳香族アミン成分の共重合割合ができるだけ大きいことが好ましい。具体的には、イミド構造の繰り返し単位を構成する酸成分に占める芳香族酸成分の割合が50モル%以上、特に70モル%以上であることが好ましく、イミド構造の繰り返し単位を構成するアミン成分に占める芳香族アミン成分の割合が40モル%以上、特に60モル%以上であることが好ましく、全芳香族ポリイミドであることが特に好ましい。
On the other hand, in order to synthesize a polyimide precursor, for example, while cooling a solution in which 4,4′-diaminodiphenyl ether as an amine component is dissolved in an organic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is gradually added and stirred to obtain a polyimide precursor solution.
The polyimide precursor synthesized in this way has a copolymerization ratio of the aromatic acid component and / or aromatic amine component as large as possible when the final polyimide obtained is required to have heat resistance and dimensional stability. Is preferred. Specifically, the proportion of the aromatic acid component in the acid component constituting the repeating unit of the imide structure is preferably 50 mol% or more, particularly preferably 70 mol% or more, and the amine component constituting the repeating unit of the imide structure The proportion of the aromatic amine component in the total is preferably 40 mol% or more, particularly preferably 60 mol% or more, and particularly preferably a wholly aromatic polyimide.
<ポリベンゾオキサゾール前駆体>
本発明に用いられるポリベンゾオキサゾール前駆体としては、下記化学式(8)で表される繰り返し単位を有するポリアミドアルコールが好適に用いられる。
<Polybenzoxazole precursor>
As the polybenzoxazole precursor used in the present invention, a polyamide alcohol having a repeating unit represented by the following chemical formula (8) is suitably used.
ポリアミドアルコールは、従来公知の方法で合成することが可能で、例えば、ジカルボン酸ハロゲン化物などのジカルボン酸誘導体とジヒドロキシジアミンとを有機溶媒中で付加反応することにより得られる。 Polyamide alcohol can be synthesized by a conventionally known method. For example, it can be obtained by addition reaction of a dicarboxylic acid derivative such as a dicarboxylic acid halide and dihydroxydiamine in an organic solvent.
なお、R45の2価は酸と結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。同様に、R46の4価はアミン及びヒドロキシル基と結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。 In addition, although the divalent value of R 45 indicates only the valence for bonding with an acid, it may have another substituent. Similarly, the tetravalent value of R 46 indicates only the valency for bonding to the amine and hydroxyl groups, but may have other substituents.
前記化学式(8)で表される繰り返し単位を有するポリアミドアルコールは、最終的に得られるポリベンゾオキサゾールに優れた耐熱性及び寸法安定性を付与する点から、前記化学式(8)において、R45又はR46が芳香族化合物であることが好ましく、R45及びR46が芳香族化合物であることがより好ましい。またこのとき、前記化学式(8)のR45において、当該R45に結合している2つの基(−CO−)2は同一の芳香環に結合していても良く、異なる芳香環に結合していても良い。同様に、前記化学式(8)のR46において、当該R46に結合している4つの基((−NH−)2(−OH)2)は同一の芳香環に結合していても良く、異なる芳香環に結合していても良い。 The polyamide alcohol having a repeating unit represented by the chemical formula (8) gives an excellent heat resistance and dimensional stability to the finally obtained polybenzoxazole. In the chemical formula (8), R 45 or R 46 is preferably an aromatic compound, and R 45 and R 46 are more preferably aromatic compounds. At this time, in R 45 of the chemical formula (8), two groups (—CO—) 2 bonded to R 45 may be bonded to the same aromatic ring or bonded to different aromatic rings. May be. Similarly, in R 46 of the chemical formula (8), four groups ((—NH—) 2 (—OH) 2 ) bonded to R 46 may be bonded to the same aromatic ring, It may be bonded to different aromatic rings.
また、前記化学式(8)で表されるポリアミドアルコールは、単一の繰り返し単位からなるものでも、2種以上の繰り返し単位からなるものでもよい。 The polyamide alcohol represented by the chemical formula (8) may be composed of a single repeating unit or may be composed of two or more kinds of repeating units.
上記ポリベンゾオキサゾール前駆体を得るための反応に適用可能なジカルボン酸およびその誘導体としては、例えば、特開2011−068888号公報の段落0146に記載のフタル酸等のジカルボン酸、もしくはこれらの酸ハロゲン化物、およびヒドロキシベンゾトリアゾール等との活性エステル体などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いられる。 Examples of the dicarboxylic acid applicable to the reaction for obtaining the polybenzoxazole precursor and derivatives thereof include, for example, dicarboxylic acids such as phthalic acid described in paragraph 0146 of JP2011-068888A, or acid halides thereof. And active ester forms with hydroxybenzotriazole and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
また、ヒドロキシジアミンの具体例としては、特開2011−068888号公報の段落0146に記載の3,3’−ジヒドロキシベンジジン等のヒドロキシジアミンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらは単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いられる。 Specific examples of hydroxydiamine include, but are not limited to, hydroxydiamine such as 3,3'-dihydroxybenzidine described in paragraph 0146 of JP2011-068888A. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体等の高分子前駆体は、感光性樹脂組成物とした際の感度を高め、マスクパターンを正確に再現するパターン形状を得るために、1μmの膜厚のときに、露光波長に対して少なくとも5%以上の透過率を示すことが好ましく、15%以上の透過率を示すことが更に好ましい。
露光波長に対してポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体等の高分子前駆体の透過率が高いということは、それだけ、電磁波のロスが少ないということであり、高感度の感光性樹脂組成物を得ることができる。
Polymer precursors such as polyimide precursors and polybenzoxazole precursors have a film thickness of 1 μm in order to increase the sensitivity of the photosensitive resin composition and obtain a pattern shape that accurately reproduces the mask pattern. Furthermore, it is preferable that the transmittance is at least 5% or more with respect to the exposure wavelength, and it is more preferable that the transmittance is 15% or more.
The high transmittance of polymer precursors such as polyimide precursors and polybenzoxazole precursors with respect to the exposure wavelength means that there is little loss of electromagnetic waves, and a highly sensitive photosensitive resin composition is used. Can be obtained.
また、一般的な露光光源である高圧水銀灯を用いて露光を行う場合には、少なくとも436nm、405nm、365nmの波長の電磁波のうち1つの波長の電磁波に対する透過率が、厚み1μmのフィルムに成膜した時で好ましくは5%以上、更に好ましくは15%、特に好ましくは50%以上である。 In addition, when exposure is performed using a high-pressure mercury lamp, which is a general exposure light source, a transmittance with respect to an electromagnetic wave having a wavelength of at least 436 nm, 405 nm, and 365 nm is formed on a film having a thickness of 1 μm. Is preferably 5% or more, more preferably 15%, particularly preferably 50% or more.
ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体等の高分子前駆体の重量平均分子量は、その用途にもよるが、3,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、5,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましく、10,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましい。重量平均分子量が3,000未満であると、塗膜又はフィルムとした場合に十分な強度が得られにくい。また、加熱処理等を施しポリイミド等の高分子とした際の膜の強度も低くなる。一方、重量平均分子量が1,000,000を超えると粘度が上昇し、溶解性も低下しやすく、表面が平滑で膜厚が均一な塗膜又はフィルムが得られにくい。 The weight average molecular weight of a polymer precursor such as a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor is preferably in the range of 3,000 to 1,000,000, although it depends on the application, 5,000 to 500. Is more preferably in the range of 10,000 to 500,000. When the weight average molecular weight is less than 3,000, it is difficult to obtain sufficient strength when a coating film or film is used. In addition, the strength of the film is reduced when heat treatment or the like is performed to obtain a polymer such as polyimide. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 1,000,000, the viscosity increases, the solubility tends to decrease, and it is difficult to obtain a coating film or film having a smooth surface and a uniform film thickness.
ここで用いている分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の値のことをいい、ポリイミド前駆体などの高分子前駆体そのものの分子量でも良いし、無水酢酸等で化学的イミド化処理を行った後のものでも良い。 The molecular weight used here is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC), which may be the molecular weight of a polymer precursor itself such as a polyimide precursor, or chemical imidization with acetic anhydride or the like. It may be after processing.
なお、ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体合成時における溶媒は、極性溶媒が望ましく、特開2011−068888号公報の段落0152に記載の溶媒と同様であってよい。代表的なものとして、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン等があり、これらの溶媒は単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いられる。 In addition, the solvent at the time of a polyimide precursor and a polybenzoxazole precursor synthesis | combination is a polar solvent, and may be the same as that of the paragraph 0152 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-068888. Typical examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, and these solvents are used alone or in combination of two or more.
ポリアミック酸やポリベンゾオキサゾール前駆体は、塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が進むことにより、溶解性が低下するため、前記化学式(1)で表される塩基発生剤の塩基発生による溶解性の低下と組み合わせることにより、本発明の感光性樹脂組成物の露光部と未露光部の溶解性コントラストをさらに大きくできる利点を有する。 Since the solubility of polyamic acid and polybenzoxazole precursor decreases due to the reaction to the final product by the action of the basic substance, the base generation of the base generator represented by the chemical formula (1) By combining with a decrease in solubility, the photosensitive resin composition of the present invention has an advantage that the solubility contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be further increased.
<その他の成分>
本発明に係る感光性樹脂組成物は、前記化学式(1)で表される塩基発生剤と、1種類以上の高分子前駆体と、溶媒の単純な混合物であってもよいが、さらに、光又は熱硬化性成分、高分子前駆体以外の非重合性バインダー樹脂、光によって酸又は塩基を発生させる他の感光性成分、塩基増殖剤、増感剤等のその他の成分を配合して、感光性樹脂組成物を調製してもよい。これらのその他の成分としては、特開2011−068888号公報の段落0158〜0163に記載の成分と同様のものが挙げられる。
<Other ingredients>
The photosensitive resin composition according to the present invention may be a simple mixture of the base generator represented by the chemical formula (1), one or more kinds of polymer precursors, and a solvent. Or other components such as thermosetting component, non-polymerizable binder resin other than polymer precursor, other photosensitive component that generates acid or base by light, base proliferating agent, sensitizer, etc. An adhesive resin composition may be prepared. Examples of these other components include the same components as those described in paragraphs 0158 to 0163 of JP2011-068888A.
感光性樹脂組成物を溶解、分散又は希釈する溶剤としては、各種の汎用溶剤を用いることが出来る。また、前駆体としてポリアミド酸を用いる場合には、ポリアミド酸の合成反応により得られた溶液をそのまま用い、そこに必要に応じて他の成分を混合しても良い。 Various general-purpose solvents can be used as a solvent for dissolving, dispersing or diluting the photosensitive resin composition. Moreover, when using polyamic acid as a precursor, you may use the solution obtained by the synthesis reaction of polyamic acid as it is, and may mix other components there as needed.
使用可能な汎用溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類(いわゆるセロソルブ類);メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル(例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート)、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、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類;エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;塩化メチレン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、1−クロロプロパン、1−クロロブタン、1−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド等のアミド類;N−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−2−ピロリドンなどのピロリドン類;γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等のラクトン類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホンなどのスルホン類、ヘキサメチルフォスホアミド等のリン酸アミド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン、ピリジン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。 Examples of general-purpose solvents that can be used include ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Glycol monoethers (so-called cellosolves) such as ethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc. Ketones; ethyl acetate, butyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, acetate esters of the above glycol monoethers (for example, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate), propylene Esters such as glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, dimethyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate; alcohols such as ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin; methylene chloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, 1-chloropropane, 1-chlorobutane, 1-chloropentane, chlorobenzene, bromobenzene, o- Halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene and m-dichlorobenzene; N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide and the like Amides of N; pyrrolidones such as N-methyl-2-pyrrolidone and N-acetyl-2-pyrrolidone; lactones such as γ-butyrolactone and α-acetyl-γ-butyrolactone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, Examples include sulfones such as tetramethylene sulfone and dimethyltetramethylene sulfone, phosphoric acid amides such as hexamethylphosphoamide, and other organic polar solvents, and aromatics such as benzene, toluene, xylene, and pyridine. Hydrocarbons and their Other organic nonpolar solvents are also included. These solvents are used alone or in combination.
中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン等の極性溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素類、及び、これらの溶媒からなる混合溶媒が好適なものとして挙げられる。 Among them, polar solvents such as propylene glycol monomethyl ether, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, toluene, etc. Aromatic hydrocarbons and mixed solvents composed of these solvents are preferred.
本発明に係る樹脂組成物に加工特性や各種機能性を付与するために、その他に様々な有機又は無機の低分子又は高分子化合物を配合してもよい。例えば、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、微粒子等を用いることができる。微粒子には、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機微粒子、コロイダルシリカ、カーボン、層状珪酸塩等の無機微粒子等が含まれ、それらは多孔質や中空構造であってもよい。また、その機能又は形態としては顔料、フィラー、繊維等がある。 In order to impart processing characteristics and various functionalities to the resin composition according to the present invention, various organic or inorganic low-molecular or high-molecular compounds may be blended. For example, dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, fine particles and the like can be used. The fine particles include organic fine particles such as polystyrene and polytetrafluoroethylene, inorganic fine particles such as colloidal silica, carbon, and layered silicate, and these may have a porous or hollow structure. The function or form includes pigments, fillers, fibers, and the like.
本発明に係る感光性樹脂組成物において、前記高分子前駆体(固形分)は、得られるパターンの膜物性、特に膜強度や耐熱性の点から、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、30重量%以上、50重量%以上含有することが好ましい。
前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、感光性樹脂組成物に含まれる高分子前駆体の固形分に対し、通常、0.1〜95重量%、好ましくは0.5〜60重量%の範囲内で含有させる。0.1重量%未満であると露光部と未露光部の溶解性コントラストを十分に大きくできない恐れがあり、95重量%を超えると最終的に得られる樹脂硬化物の特性が最終生成物に反映されにくい。
エポキシ系化合物と組み合わせる場合など、硬化剤として用いられる場合には、硬化の程度にもよるが、感光性樹脂組成物に含まれる高分子前駆体の固形分に対し、通常、0.1〜95重量%、好ましくは0.5〜60重量%の範囲内で含有させる。
一方、硬化促進剤として用いられる場合には、少量の添加で硬化が可能となり、前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、感光性樹脂組成物に含まれる高分子前駆体の固形分に対し、通常、0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%の範囲内で含有させることが好ましい。
In the photosensitive resin composition according to the present invention, the polymer precursor (solid content) is based on the entire solid content of the photosensitive resin composition from the viewpoint of film physical properties of the pattern to be obtained, particularly film strength and heat resistance. 30% by weight or more, preferably 50% by weight or more.
The base generator represented by the chemical formula (1) is usually 0.1 to 95% by weight, preferably 0.5 to 60% by weight based on the solid content of the polymer precursor contained in the photosensitive resin composition. %. If it is less than 0.1% by weight, the solubility contrast between the exposed part and the unexposed part may not be sufficiently increased, and if it exceeds 95% by weight, the properties of the finally obtained cured resin will be reflected in the final product. It is hard to be done.
When used as a curing agent, such as when combined with an epoxy compound, the solid content of the polymer precursor contained in the photosensitive resin composition is usually 0.1 to 95, depending on the degree of curing. It is contained in the range of 0.5% by weight, preferably 0.5 to 60% by weight.
On the other hand, when used as a curing accelerator, it can be cured with a small amount of addition, and the base generator represented by the chemical formula (1) is a solid content of the polymer precursor contained in the photosensitive resin composition. On the other hand, it is usually 0.1 to 30% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight.
本発明に係る感光性樹脂組成物において、前記高分子前駆体(固形分)は、通常、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、50.1〜99.9重量%、更に62.5〜99.5重量%であることが好ましい。また、前記化学式(1)で表される塩基発生剤は、通常、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、0.1〜49.9重量%、更に0.5〜37.5重量%であることが好ましい。
なお、感光性樹脂組成物の固形分とは、溶剤以外の全成分であり、液状のモノマー成分も固形分に含まれる。
In the photosensitive resin composition according to the present invention, the polymer precursor (solid content) is usually 50.1 to 99.9% by weight, further 62.5% based on the entire solid content of the photosensitive resin composition. It is preferably ˜99.5% by weight. The base generator represented by the chemical formula (1) is usually 0.1 to 49.9% by weight, more preferably 0.5 to 37.5% by weight, based on the entire solid content of the photosensitive resin composition. It is preferable that
In addition, solid content of the photosensitive resin composition is all components other than a solvent, and a liquid monomer component is also contained in solid content.
また、その他の溶剤以外の任意成分の配合割合は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、0.1重量%〜95重量%の範囲が好ましい。0.1重量%未満だと、添加物を添加した効果が発揮されにくく、95重量%を超えると、最終的に得られる樹脂硬化物の特性が最終生成物に反映されにくい。 Moreover, the mixture ratio of arbitrary components other than a solvent has the preferable range of 0.1 weight%-95 weight% with respect to the whole solid content of the photosensitive resin composition. When the amount is less than 0.1% by weight, the effect of adding the additive is hardly exhibited, and when it exceeds 95% by weight, the properties of the finally obtained resin cured product are not easily reflected in the final product.
以上に述べたように、本発明によれば、高分子前駆体に上記化学式(1)で表される塩基発生剤を混合するだけという簡便な手法で感光性樹脂組成物を得ることができることから、コストパフォーマンスに優れる。
化学式(1)で表される塩基発生剤を構成する芳香族成分含有カルボン酸、並びに、塩基性物質は安価に入手することが可能で感光性樹脂組成物としての価格も抑えられる。
本発明に係る感光性樹脂組成物は、上記化学式(1)で表される塩基発生剤により、多種多様な高分子前駆体の最終生成物への反応促進に適用することができ、最終的に得られる高分子の構造を広範囲から選択することができる。
また、電磁波の照射により発生したアミンなどの塩基性物質の触媒効果により、例えばポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体から最終生成物へのイミド化などの環化等の反応に要する処理温度を低減できる為、プロセスへの負荷や製品への熱によるダメージを低減することが可能である。
さらに、電磁波の照射と加熱により塩基を発生する本発明の塩基発生剤は、高分子前駆体から最終生成物を得る工程に加熱工程が含まれる場合、当該加熱工程を利用できるため、電磁波の照射量を低減することが可能であり、工程の有効利用も可能である。
As described above, according to the present invention, the photosensitive resin composition can be obtained by a simple method of simply mixing the base generator represented by the chemical formula (1) with the polymer precursor. Excellent cost performance.
The aromatic component-containing carboxylic acid constituting the base generator represented by the chemical formula (1) and the basic substance can be obtained at low cost, and the price as the photosensitive resin composition can be suppressed.
The photosensitive resin composition according to the present invention can be applied to promote the reaction of a wide variety of polymer precursors to the final product by the base generator represented by the chemical formula (1). The structure of the resulting polymer can be selected from a wide range.
In addition, due to the catalytic effect of basic substances such as amines generated by irradiation of electromagnetic waves, the processing temperature required for reactions such as cyclization such as imidation from a polyimide precursor or polybenzoxazole precursor to the final product is reduced. Therefore, it is possible to reduce the load on the process and damage to the product due to heat.
Furthermore, since the base generator of the present invention that generates a base by irradiation and heating of electromagnetic waves includes a heating step in the step of obtaining a final product from the polymer precursor, the heating step can be used. The amount can be reduced, and the process can be effectively used.
本発明に係る感光性樹脂組成物は、本発明に係る感光性樹脂組成物は、印刷インキ、塗料、シール剤、接着剤、電子材料、光回路部品、成形材料、レジスト材料、建築材料、光造形、光学部材等、樹脂材料が用いられる公知の全ての分野、製品に利用できる。塗料、シール剤、接着剤のように、全面露光して用いる用途にも、永久膜や剥離膜などパターンを形成する用途にも、いずれにも好適に用いることができる。 The photosensitive resin composition according to the present invention is the same as the photosensitive resin composition according to the present invention in printing ink, paint, sealing agent, adhesive, electronic material, optical circuit component, molding material, resist material, building material, light. It can be used for all known fields and products in which resin materials are used, such as modeling and optical members. It can be suitably used both for applications that are used by exposing the entire surface, such as paints, sealants, and adhesives, and for applications that form patterns such as permanent films and release films.
本発明に係る感光性樹脂組成物は、耐熱性、寸法安定性、絶縁性等の特性が有効とされる広範な分野、製品、例えば、塗料、印刷インキ、シール剤、又は接着剤、或いは、表示装置、半導体装置、電子部品、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical System(MEMS))、光造形物、光学部材又は建築材料の形成材料として好適に用いられる。例えば具体的には、電子部品の形成材料としては、封止材料、層形成材料として、プリント配線基板、層間絶縁膜、配線被覆膜等に用いることができる。また、表示装置の形成材料としては、層形成材料や画像形成材料として、カラーフィルター、フレキシブルディスプレイ用フィルム、レジスト材料、配向膜等に用いることができる。また、半導体装置の形成材料としては、レジスト材料、バッファーコート膜のような層形成材料等に用いることができる。また、光学部品の形成材料としては、光学材料や層形成材料として、ホログラム、光導波路、光回路、光回路部品、反射防止膜等に用いることができる。また、建築材料としては、塗料、コーティング剤等に用いることができる。また、光造形物の材料としても用いることができる。印刷物、塗料、シール剤、接着剤、表示装置、半導体装置、電子部品、微小電気機械システム、光造形物、光学部材又は建築材料、いずれかの物品が提供される。 The photosensitive resin composition according to the present invention can be used in a wide range of fields, products such as heat resistance, dimensional stability, and insulation, such as paints, printing inks, sealants, or adhesives, or It is suitably used as a forming material for a display device, a semiconductor device, an electronic component, a micro electro mechanical system (MEMS), an optically shaped object, an optical member, or a building material. For example, specifically, as a forming material for an electronic component, a sealing material and a layer forming material can be used for a printed wiring board, an interlayer insulating film, a wiring covering film, and the like. Moreover, as a forming material of a display device, a layer forming material or an image forming material can be used for a color filter, a film for flexible display, a resist material, an alignment film, and the like. Further, as a material for forming a semiconductor device, a resist material, a layer forming material such as a buffer coat film, or the like can be used. Further, as a material for forming an optical component, it can be used as an optical material or a layer forming material for a hologram, an optical waveguide, an optical circuit, an optical circuit component, an antireflection film, or the like. Moreover, as a building material, it can use for a coating material, a coating agent, etc. It can also be used as a material for an optically shaped object. A printed matter, a paint, a sealant, an adhesive, a display device, a semiconductor device, an electronic component, a microelectromechanical system, an optically shaped article, an optical member, or a building material is provided.
上記の様な特徴を有することから、本発明に係る感光性樹脂組成物は、パターン形成用材料としても用いることが可能である。特に、ポリイミド前駆体又はポリベンゾオキサゾール前駆体を含有する感光性樹脂組成物をパターン形成用材料(レジスト)として用いた場合、それによって形成されたパターンは、ポリイミド又はポリベンゾオキサゾールからなる永久膜として耐熱性や絶縁性を付与する成分として機能し、例えば、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、電子部品、半導体装置、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、その他の光学部材又は電子部材を形成するのに適している。 Since it has the above characteristics, the photosensitive resin composition according to the present invention can also be used as a pattern forming material. In particular, when a photosensitive resin composition containing a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor is used as a pattern forming material (resist), the pattern formed thereby is a permanent film made of polyimide or polybenzoxazole. Functions as a component that imparts heat resistance and insulation, such as color filters, flexible display films, electronic components, semiconductor devices, interlayer insulation films, wiring coating films, optical circuits, optical circuit components, antireflection films, etc. It is suitable for forming an optical member or an electronic member.
<レリーフパターンの製造方法>
本発明に係るレリーフパターンの製造方法は、前記本発明に係る感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体を形成し、当該塗膜又は成形体を、所定パターン状に電磁波を照射し、照射後又は照射と同時に加熱し、前記照射部位の溶解性を変化させた後、現像することを特徴とする。
<Relief pattern manufacturing method>
The method for producing a relief pattern according to the present invention comprises forming a coating film or a molded body comprising the photosensitive resin composition according to the present invention, irradiating the coating film or the molded body with electromagnetic waves in a predetermined pattern, Development is performed after heating or simultaneously with irradiation to change the solubility of the irradiated portion.
本発明に係る感光性樹脂組成物を何らかの支持体上に塗布するなどして塗膜を形成したり、適した成型方法で成形体を形成し、当該塗膜又は成形体を、所定のパターン状に電磁波を照射し、照射後又は照射と同時に加熱することにより、露光部においてのみ、上記化学式(1)で表される塩基発生剤が異性化及び環化して塩基性物質が生成する。塩基性物質は、露光部の高分子前駆体の最終生成物への反応を促進する触媒として作用する。 The photosensitive resin composition according to the present invention is coated on some support to form a coating film, or a molded body is formed by a suitable molding method, and the coating film or molded body is formed into a predetermined pattern shape. The base generator represented by the above chemical formula (1) is isomerized and cyclized only in the exposed area by irradiating the film with electromagnetic waves and heating after irradiation or simultaneously with irradiation to generate a basic substance. The basic substance acts as a catalyst that promotes the reaction of the polymer precursor in the exposed area to the final product.
ポリイミド前駆体又はポリベンゾオキサゾール前駆体のように、塩基の触媒作用によって熱硬化温度が低下する高分子前駆体を用いる場合には、先ず、そのような高分子前駆体、及び前記化学式(1)で表される塩基発生剤を組み合わせた感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上のパターンを残したい部分を露光する。露光後又は露光と同時に加熱すると、露光部には、塩基性物質が発生し、その部分の熱硬化温度が選択的に低下する。露光後又は露光と同時に、露光部は熱硬化するが未露光部は熱硬化しない処理温度で加熱し、露光部のみ硬化させる。塩基性物質を発生させる加熱工程と、露光部のみ硬化させる反応を行うための加熱工程(露光後ベイク)は、同一の工程としても良いし、別の工程にしても良い。
次に、所定の現像液(有機溶媒や塩基性水溶液等)で未露光部を溶解して熱硬化物からなるパターンを形成する。このパターンを、更に必要に応じ加熱して熱硬化を完結させる。以上の工程によって、通常ネガ型の所望の2次元樹脂パターン(一般的な平面パターン)又は3次元樹脂パターン(立体的に成形された形状)が得られる。
In the case of using a polymer precursor whose thermal curing temperature is lowered by the catalytic action of a base, such as a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor, first, such a polymer precursor and the chemical formula (1) The part which wants to leave the pattern on the coating film or molded object of the photosensitive resin composition which combined the base generator represented by these is exposed. When heated after exposure or simultaneously with exposure, a basic substance is generated in the exposed portion, and the thermosetting temperature of that portion is selectively lowered. After the exposure or simultaneously with the exposure, the exposed portion is heat-cured but the unexposed portion is heated at a processing temperature that is not heat-cured, and only the exposed portion is cured. The heating step for generating the basic substance and the heating step (post-exposure bake) for performing the reaction for curing only the exposed portion may be the same step or different steps.
Next, the unexposed portion is dissolved with a predetermined developer (such as an organic solvent or a basic aqueous solution) to form a pattern made of a thermoset. This pattern is further heated as necessary to complete thermosetting. Through the above steps, a desired negative two-dimensional resin pattern (general plane pattern) or a three-dimensional resin pattern (three-dimensionally shaped shape) is obtained.
また、エポキシ基やシアネート基を有する化合物及び高分子のように、塩基の触媒作用によって、反応が開始するような高分子前駆体を用いる場合においても、先ず、そのような高分子前駆体、及び前記式(1)で表される塩基発生剤を組み合わせた感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上のパターンを残したい部分を露光する。露光後又は露光と同時に加熱すると、露光部には塩基性物質が発生し、その部分のエポキシ基やシアネート基を有する化合物及び高分子の反応が開始され、露光部のみ硬化する。塩基性物質を発生させる加熱工程と、露光部のみ硬化させる反応を行うための加熱工程(露光後ベイク)は、同一の工程としても良いし、別の工程にしても良い。次に、所定の現像液(有機溶媒や塩基性水溶液等)で未露光部を溶解して熱硬化物からなるパターンを形成する。このパターンを、更に必要に応じ加熱して熱硬化を完結させる。以上の工程によって、通常ネガ型の所望の2次元樹脂パターン(一般的な平面パターン)又は3次元樹脂パターン(立体的に成形された形状)が得られる。 Further, even when using a polymer precursor that initiates the reaction by the catalytic action of a base, such as a compound having an epoxy group or a cyanate group and a polymer, first, such a polymer precursor, and The part which wants to leave the pattern on the coating film or molded object of the photosensitive resin composition which combined the base generator represented by said Formula (1) is exposed. When it is heated after exposure or simultaneously with exposure, a basic substance is generated in the exposed area, the reaction of the compound having an epoxy group or cyanate group and a polymer in that area is initiated, and only the exposed area is cured. The heating step for generating the basic substance and the heating step (post-exposure bake) for performing the reaction for curing only the exposed portion may be the same step or different steps. Next, the unexposed portion is dissolved with a predetermined developer (such as an organic solvent or a basic aqueous solution) to form a pattern made of a thermoset. This pattern is further heated as necessary to complete thermosetting. Through the above steps, a desired negative two-dimensional resin pattern (general plane pattern) or a three-dimensional resin pattern (three-dimensionally shaped shape) is obtained.
本発明の感光性樹脂組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン等の極性溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素類、及び、これらの溶媒からなる混合溶媒等に溶解後、浸漬法、スプレー法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、スピンコート法、ディスペンス法などによって、シリコンウエハ、金属基板、セラミック基板、樹脂フィルムなどの基材表面に塗布し、加熱して溶剤の大部分を除くことにより、基材表面に粘着性のない塗膜を与えることができる。塗膜の厚みには特に制限はないが、0.5〜50μmであることが好ましく、感度および現像速度面から1.0〜20μmであることがより望ましい。塗布した塗膜の乾燥条件としては、例えば、80〜100℃、1分〜20分が挙げられる。 The photosensitive resin composition of the present invention includes propylene glycol monomethyl ether, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and γ-butyrolactone. After being dissolved in a polar solvent such as toluene, aromatic hydrocarbons such as toluene, and a mixed solvent composed of these solvents, immersion method, spray method, flexographic printing method, gravure printing method, screen printing method, spin coating method, Apply to the surface of the substrate such as silicon wafer, metal substrate, ceramic substrate, resin film, etc. by dispensing method and heat to remove most of the solvent to give a non-sticky coating on the substrate surface Can do. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a coating film, it is preferable that it is 0.5-50 micrometers, and it is more desirable that it is 1.0-20 micrometers from a sensitivity and a development speed surface. As drying conditions of the apply | coated coating film, 80-100 degreeC and 1 minute-20 minutes are mentioned, for example.
この塗膜に、所定のパターンを有するマスクを通して、電磁波を照射しパターン状に露光後を行い、加熱後、膜の未露光部分を、適切な現像液で現像して除去することにより、所望のパターン化された膜を得ることができる。 This coating film is irradiated with electromagnetic waves through a mask having a predetermined pattern, and is exposed to a pattern. After heating, the unexposed portion of the film is developed and removed with an appropriate developer to obtain a desired pattern. A patterned film can be obtained.
露光工程に用いられる露光方法や露光装置は特に限定されることなく、密着露光でも間接露光でも良く、g線ステッパ、i線ステッパ、超高圧水銀灯を用いるコンタクト/プロキシミティ露光機、ミラープロジェクション露光機、又はその他の紫外線、可視光線、X線、電子線などを照射可能な投影機や線源を使用することができる。 The exposure method and the exposure apparatus used in the exposure process are not particularly limited, and may be contact exposure or indirect exposure. A contact / proximity exposure machine using a g-line stepper, i-line stepper, ultrahigh pressure mercury lamp, or mirror projection exposure machine. Alternatively, a projector or a radiation source that can irradiate ultraviolet rays, visible rays, X-rays, electron beams, or the like can be used.
露光後又は露光と同時に加熱し、保護基を脱保護させて塩基を発生させるための加熱温度としては、組み合わせる高分子前駆体や目的により適宜選択され、特に限定されない。感光性樹脂組成物が置かれた環境の温度(例えば、室温)による加熱であっても良く、その場合、徐々に塩基が発生する。また、電磁波の照射時に副生される熱によっても塩基が発生するため、電磁波の照射時に副生される熱により実質的に加熱が同時に行われても良い。反応速度を高くし、効率よくアミンを発生させる点から、塩基を発生させるための加熱温度としては、30℃以上であることが好ましく、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上である。しかしながら、組み合わせて用いられる高分子前駆体によっては、例えば60℃以上の加熱で未露光部についても硬化するものもあるので、好適な加熱温度は、上記に限定されない。
例えば、エポキシ樹脂の場合、好ましい熱処理の温度の範囲は、エポキシ樹脂の種類により適宜選択されるが、通常100℃〜150℃程度である。
The heating temperature for heating after exposure or simultaneously with exposure to deprotect the protecting group to generate a base is appropriately selected depending on the polymer precursor to be combined and the purpose, and is not particularly limited. Heating by the temperature (for example, room temperature) of the environment where the photosensitive resin composition is placed may be used, and in that case, a base is gradually generated. Further, since the base is also generated by heat generated as a by-product during irradiation with electromagnetic waves, heating may be performed substantially simultaneously with the heat generated as a by-product during irradiation with electromagnetic waves. From the viewpoint of increasing the reaction rate and efficiently generating amine, the heating temperature for generating the base is preferably 30 ° C or higher, more preferably 60 ° C or higher, still more preferably 100 ° C or higher, Especially preferably, it is 120 degreeC or more. However, depending on the polymer precursors used in combination, for example, the unexposed part may be cured by heating at 60 ° C. or higher, so that the suitable heating temperature is not limited to the above.
For example, in the case of an epoxy resin, a preferable heat treatment temperature range is appropriately selected depending on the type of the epoxy resin, but is usually about 100 ° C to 150 ° C.
本発明に係る感光性樹脂組成物の塗膜は、架橋反応を物理的に促進するためや、露光部のみ硬化させる反応を行うために、露光工程と現像工程の間に、露光後ベイク(Post Exposure Bake:PEB)を行うことが好ましい。当該PEBは、電磁波の照射及び加熱により発生した塩基の作用により、塩基が存在する部位と、未照射で塩基が存在しない部位とでイミド化率等の硬化反応の反応率が異なるようになる温度で行うことが好ましい。例えば、イミド化の場合、好ましい熱処理の温度の範囲は、通常60℃〜200℃程度であり、より好ましくは120℃〜200℃である。熱処理温度が60℃より低いと、イミド化の効率が悪く、現実的なプロセス条件で露光部、未露光部のイミド化率の差を生ずることが難しくなる。一方、熱処理温度が200℃を超えると、アミンが存在していない未露光部でもイミド化が進行する恐れがあり、露光部と未露光部の溶解性の差を生じ難い。
この熱処理は、公知の方法であればどの方法でもよく、具体的に例示すると、空気、又は窒素雰囲気下の循環オーブン、又はホットプレートによる加熱等が挙げられるが、特に限定されない。
本発明において、電磁波の照射と加熱により塩基発生剤から塩基が生ずるが、この塩基を発生させるための加熱とPEB工程は同一の工程としてもよいし、別の工程としてもよい。
The coating film of the photosensitive resin composition according to the present invention is a post-exposure bake (Post) between the exposure process and the development process in order to physically accelerate the cross-linking reaction or to perform a reaction to cure only the exposed area. It is preferable to perform Exposure Bake (PEB). The PEB is a temperature at which the reaction rate of the curing reaction such as the imidization rate differs between the site where the base is present and the site where the base is not present without irradiation due to the action of the base generated by electromagnetic wave irradiation and heating. It is preferable to carry out with. For example, in the case of imidization, the preferable heat treatment temperature range is usually about 60 ° C to 200 ° C, more preferably 120 ° C to 200 ° C. When the heat treatment temperature is lower than 60 ° C., the imidization efficiency is poor, and it becomes difficult to cause a difference in the imidization ratio between the exposed portion and the unexposed portion under realistic process conditions. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 200 ° C., imidization may proceed even in an unexposed portion where no amine is present, and it is difficult to cause a difference in solubility between the exposed portion and the unexposed portion.
This heat treatment may be any method as long as it is a known method, and specific examples thereof include heating with a circulating oven in a nitrogen atmosphere or a hot plate, or the like, but is not particularly limited.
In the present invention, a base is generated from the base generator by irradiation with electromagnetic waves and heating. The heating and PEB process for generating the base may be the same process or separate processes.
(現像液)
現像工程に用いられる現像液としては、前記照射部位の溶解性が変化する溶剤を現像液として用いれば、特に限定されず、塩基性水溶液、有機溶剤など、用いられる高分子前駆体に合わせて適宜選択することが可能である。
(Developer)
The developer used in the development step is not particularly limited as long as the solvent that changes the solubility of the irradiation site is used as the developer. It is possible to select.
塩基性水溶液としては、特に限定されないが、例えば、濃度が、0.01重量%〜10重量%、好ましくは、0.05重量%〜5重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液の他、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチルアンモニウムなどの水溶液等が挙げられる。
溶質は、1種類でも2種類以上でも良く、全体の重量の50%以上、さらに好ましくは70%以上、水が含まれていれば有機溶媒等を含んでいても良い。
Although it does not specifically limit as basic aqueous solution, For example, other than tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution whose density | concentration is 0.01 weight%-10 weight%, Preferably, 0.05 weight%-5 weight%. , Diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl Examples of the aqueous solution include methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and tetramethylammonium.
The solute may be one type or two or more types, and may contain 50% or more of the total weight, more preferably 70% or more, and an organic solvent or the like as long as water is contained.
また、有機溶剤としては、特に限定されないが、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクロン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、その他テトラヒドロフラン、クロロホルム、アセトニトリルなどを、単独であるいは2種類以上を組み合わせて添加してもよい。現像後は水または貧溶媒にて洗浄を行う。この場合においてもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えても良い。 The organic solvent is not particularly limited, but polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolaclone, dimethylacrylamide, methanol, Alcohols such as ethanol and isopropanol, esters such as ethyl acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone and methyl isobutyl ketone, other tetrahydrofuran, chloroform, acetonitrile and the like alone or Two or more types may be added in combination. After development, washing is performed with water or a poor solvent. Also in this case, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water.
現像後は必要に応じて水または貧溶媒でリンスを行い、80〜100℃で乾燥しパターンを安定なものとする。このレリーフパターンを、耐熱性のあるものとするために180〜500℃、好ましくは200〜350℃の温度で数十分から数時間加熱することによりパターン化された高耐熱性樹脂層が形成される。 After development, if necessary, rinse with water or a poor solvent and dry at 80 to 100 ° C. to stabilize the pattern. In order to make this relief pattern heat resistant, a patterned high heat resistant resin layer is formed by heating at a temperature of 180 to 500 ° C., preferably 200 to 350 ° C. for several tens of minutes to several hours. The
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。尚、実施例中、部は特に特定しない限り質量部を表す。製造された塩基発生剤は、1H NMR測定により、化学構造を確認した。
また、以下に示す装置を用いて各測定、実験を行った。
1H NMR測定:日本電子(株)製、JEOL JNM−LA400WB
手動露光:大日本科研製、MA−1100
吸光度測定:(株)島津製作所製、紫外可視分光光度計UV−2550
5%質量減少温度測定:(株)島津製作所製、示差熱・熱質量同時測定装置DTG−60
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. These descriptions do not limit the present invention. In the examples, “parts” means “parts by mass” unless otherwise specified. The produced base generator was confirmed in chemical structure by 1 H NMR measurement.
Moreover, each measurement and experiment were performed using the apparatus shown below.
1 H NMR measurement: JEOL JNM-LA400WB, manufactured by JEOL Ltd.
Manual exposure: manufactured by Dainippon Kaken, MA-1100
Absorbance measurement: UV-2550 manufactured by Shimadzu Corporation, UV-visible spectrophotometer
5% mass reduction temperature measurement: manufactured by Shimadzu Corporation, differential thermal / thermal mass simultaneous measurement device DTG-60
(製造例1:塩基発生剤(1)の合成)
Synthesis, (4), 306-8; 1991の記載に従い、[2−(ヒドロキシメチル)フェニル]−1−ピペリジル−メタノンを合成した。窒素雰囲気下、50mLフラスコ中、氷浴下で、[2−(ヒドロキシメチル)フェニル]−1−ピペリジル−メタノン0.5g(2.3mmol)、4−ジメチルアミノピリジン(東京化成工業(株)製)562mg(4.6mmol、2.0eq)をクロロホルム10mlに溶解し、4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンジル クロロホルメート(Aldrich製)700mg(2.5mmol、1.1eq)をゆっくり加えたのち、終夜で撹拌した。反応終了後、水を添加し、クロロホルム層を、1N塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/酢酸エチル 10/1〜0/1(体積比))により精製し、下記化学式(9)で表される塩基発生剤(1)を0.21g得た。
(Production Example 1: Synthesis of base generator (1))
Synthesis, (4), 306-8; 1991, [2- (hydroxymethyl) phenyl] -1-piperidyl-methanone was synthesized. [2- (hydroxymethyl) phenyl] -1-piperidyl-methanone 0.5 g (2.3 mmol), 4-dimethylaminopyridine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in a 50 mL flask under a nitrogen atmosphere and in an ice bath ) 562 mg (4.6 mmol, 2.0 eq) was dissolved in 10 ml of chloroform, and 700 mg (2.5 mmol, 1.1 eq) of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl chloroformate (Aldrich) was slowly added. , Stirred overnight. After completion of the reaction, water was added, and the chloroform layer was washed with 1N hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine, concentrated and then subjected to silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / ethyl acetate 10/1 to 0). / 1 (volume ratio)) to obtain 0.21 g of a base generator (1) represented by the following chemical formula (9).
(製造例2:塩基発生剤(2)の合成)
Org. Lett., 2003, 5 (25), pp 4867−4870の記載に従い、6−ブロモ−7−メトキシメトキシクマリン−4−イルメトキシカルボニル クロロホルメートを合成した。製造例1において、4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンジル クロロホルメートの代わりに6−ブロモ−7−メトキシメトキシクマリン−4−イルメトキシカルボニル クロロホルメートを利用することで、(6−ブロモ−7−(メトキシメトキシ)−2−オキソ−2H−クロメン−4−イル)メチル 2−(ピペリジン−1−カルボニル)ベンジルカーボネートを0.12g得た。10mlフラスコ中、(6−ブロモ−7−(メトキシメトキシ)−2−オキソ−2H−クロメン−4−イル)メチル 2−(ピペリジン−1−カルボニル)ベンジルカーボネート0.10gをトリフルオロ酢酸(関東化学社製)2mlに溶解させ、室温で15分撹拌したのち、トリフルオロ酢酸を真空下で除去することにより、下記化学式(10)で表される塩基発生剤(2)を60mg得た。
(Production Example 2: Synthesis of base generator (2))
Org. Lett., 2003, 5 (25), pp 4867-4870, 6-bromo-7-methoxymethoxycoumarin-4-ylmethoxycarbonyl chloroformate was synthesized. In Production Example 1, by using 6-bromo-7-methoxymethoxycoumarin-4-ylmethoxycarbonyl chloroformate instead of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl chloroformate, (6-bromo- 0.12 g of 7- (methoxymethoxy) -2-oxo-2H-chromen-4-yl) methyl 2- (piperidine-1-carbonyl) benzyl carbonate was obtained. In a 10 ml flask, 0.10 g of (6-bromo-7- (methoxymethoxy) -2-oxo-2H-chromen-4-yl) methyl 2- (piperidine-1-carbonyl) benzyl carbonate was added to trifluoroacetic acid (Kanto Chemical). The product was dissolved in 2 ml, and stirred at room temperature for 15 minutes, and then trifluoroacetic acid was removed under vacuum to obtain 60 mg of a base generator (2) represented by the following chemical formula (10).
(比較製造例1:比較塩基発生剤(1)の合成)
窒素雰囲気下、氷浴下、100mLフラスコ中、塩化アルミニウム(東京化成工業(株)製)0.8g(6.2mmol)をクロロホルム12mLに溶解し、トリエチルアミン(東京化成工業(株)製)1.4mLをゆっくり添加した。窒素雰囲気下、50mLフラスコ中、ピロリジン(東京化成工業(株)製)0.24mL(2.9mmol)、フタリド(東京化成工業(株)製)1.0g(7.4mmol)をクロロホルム6mLに溶解し、前述の100mLフラスコにゆっくり添加し、室温で4日間撹拌した。反応終了後、水を添加し、クロロホルム層を、1N塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:へキサン/酢酸エチル 10/1〜0/1(体積比))により精製し、下記化学式(11)で表される比較塩基発生剤(1)を0.18g得た。
(Comparative Production Example 1: Synthesis of Comparative Base Generator (1))
In a 100 mL flask under a nitrogen atmosphere and an ice bath, 0.8 g (6.2 mmol) of aluminum chloride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 12 mL of chloroform, and triethylamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 1. 4 mL was added slowly. In a 50 mL flask under nitrogen atmosphere, 0.24 mL (2.9 mmol) of pyrrolidine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 1.0 g (7.4 mmol) of phthalide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are dissolved in 6 mL of chloroform. And slowly added to the 100 mL flask described above and stirred at room temperature for 4 days. After completion of the reaction, water was added, and the chloroform layer was washed with 1N hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine, concentrated and then subjected to silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / ethyl acetate 10/1 to 0). / 1 (volume ratio)) to obtain 0.18 g of a comparative base generator (1) represented by the following chemical formula (11).
(比較製造例2:比較塩基発生剤(2)の合成)
Journal of photopolymer science and technology, 20, 2, 299-302に従い、下記化学式(12)で表される比較塩基発生剤(2)を合成した。
(Comparative Production Example 2: Synthesis of Comparative Base Generator (2))
According to Journal of photopolymer science and technology, 20, 2, 299-302, a comparative base generator (2) represented by the following chemical formula (12) was synthesized.
<塩基発生剤の評価>
製造例1で得られた塩基発生剤(1)について、モル吸光係数及び5%重量減少温度の測定を行い評価した。
(1)モル吸光係数
塩基発生剤(1)をアセトニトリルに1×10−4mol/Lの濃度で溶解し、石英セル(光路長10mm)に溶液を満たし、吸光度を測定した。なお、モル吸光係数εは、溶液の吸光度を吸収層の厚さと溶質のモル濃度で割った値である。結果を表1に示す。
<Evaluation of base generator>
The base generator (1) obtained in Production Example 1 was evaluated by measuring the molar extinction coefficient and the 5% weight loss temperature.
(1) Molar extinction coefficient The base generator (1) was dissolved in acetonitrile at a concentration of 1 × 10 −4 mol / L, the solution was filled in a quartz cell (optical path length 10 mm), and the absorbance was measured. The molar extinction coefficient ε is a value obtained by dividing the absorbance of the solution by the thickness of the absorption layer and the molar concentration of the solute. The results are shown in Table 1.
(2)5%重量減少温度
塩基発生剤(1)の耐熱性を評価するために、昇温速度10℃/minの条件で5%重量減少温度を測定した。結果を表1に示す。
(2) 5% weight reduction temperature In order to evaluate the heat resistance of the base generator (1), a 5% weight reduction temperature was measured under the condition of a heating rate of 10 ° C / min. The results are shown in Table 1.
(3)塩基発生能
NMR測定を用いて、i線感度を評価した。なお、i線感度とは50%脱保護反応が進行する際に必要なi線換算における露光量のことである。
塩基発生剤(1)について、1mgの試料を石英製NMR管中で重ジメチルスルホキシド0.5mLに溶解させた。
塩基発生剤(1)、350nm以下の光をカットするフィルタ(商品名:GG385、厚さ1mm、(株)渋谷光学製)と高圧水銀灯を用いて、断続的に光照射を行い、1H NMRを測定し、脱保護反応の割合を測定し、脱保護率が50%となる照射量を求めたところ、60J/cm2を照射した時点で脱保護率が50%となった。
50%脱保護反応が進行したサンプルに対し、160度で10分間加熱し、1H NMRを測定したところ、フタリドおよびピペリジンが生成したことを確認した。
(3) Base generation ability The i-line sensitivity was evaluated using NMR measurement. In addition, i-line sensitivity is the exposure amount in i-line conversion required when 50% deprotection reaction proceeds.
Regarding the base generator (1), 1 mg of a sample was dissolved in 0.5 mL of heavy dimethyl sulfoxide in a quartz NMR tube.
Using a base generator (1), a filter that cuts light of 350 nm or less (trade name: GG385, thickness: 1 mm, manufactured by Shibuya Optical Co., Ltd.) and a high-pressure mercury lamp, light irradiation is performed intermittently, and 1 H NMR Was measured, the proportion of the deprotection reaction was measured, and the irradiation amount at which the deprotection rate was 50% was determined. The deprotection rate was 50% when 60 J / cm 2 was irradiated.
The sample in which the 50% deprotection reaction had progressed was heated at 160 ° C. for 10 minutes, and 1 H NMR was measured. As a result, it was confirmed that phthalide and piperidine were produced.
(合成例1:ポリイミド前駆体(1)の合成)
ジ(4−アミノフェニル)エーテル10.0g(50mmol)を300mLの3つ口フラスコに投入し、105.4mLの脱水されたN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)に溶解させ窒素気流下、氷浴で冷却しながら撹拌した。そこへ、少しずつ3,3’,4,4’ −ビフェニルテトラカルボン酸二無水物14.7g(50mmol)を添加し、添加終了後、氷浴中で5時間撹拌し、その溶液を、脱水されたジエチルエーテルによって再沈殿し、その沈殿物を室温で減圧下、17時間乾燥し、重量平均分子量10,000のポリアミド酸(ポリイミド前駆体(1))を白色固体として定量的に得た。
(Synthesis Example 1: Synthesis of polyimide precursor (1))
Di (4-aminophenyl) ether (10.0 g, 50 mmol) was put into a 300 mL three-necked flask, dissolved in 105.4 mL of dehydrated N, N-dimethylacetamide (DMAc), and an ice bath under a nitrogen stream. The mixture was stirred while cooling. Thereto, 14.7 g (50 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was added little by little. After completion of the addition, the mixture was stirred in an ice bath for 5 hours, and the solution was dehydrated. The precipitate was re-precipitated with diethyl ether, and the precipitate was dried at room temperature under reduced pressure for 17 hours to quantitatively obtain a polyamic acid (polyimide precursor (1)) having a weight average molecular weight of 10,000 as a white solid.
(実施例1:感光性樹脂組成物(1)の調製)
下記に示す組成の感光性樹脂組成物(1)を調製した。
・ポリイミド前駆体(1):100重量部
・塩基発生剤(1):15重量部
・溶剤(NMP(N−メチルピロリドン)):843重量部
(Example 1: Preparation of photosensitive resin composition (1))
A photosensitive resin composition (1) having the composition shown below was prepared.
Polyimide precursor (1): 100 parts by weight Base generator (1): 15 parts by weight Solvent (NMP (N-methylpyrrolidone)): 843 parts by weight
(塗膜の作成)
実施例1の感光性樹脂組成物(1)を、クロムめっきされたガラス上に最終膜厚4.0μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で10分間乾燥させて、感光性樹脂組成物(1)の塗膜を1枚得た。手動露光機を用いて高圧水銀灯によりパターン状に露光を行った。その後、155℃で10分間加熱した。加熱後の塗膜に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38重量%水溶液とイソプロパノールを9:1で混合した溶液に浸漬した。その結果、露光部が現像液に溶解せず残存したパターンを得ることができた。さらに、それを350℃で1時間加熱しイミド化を行った。この結果より、本発明の感光性樹脂組成物は、良好なパターンを形成できることが明らかとなった。
(Creation of coating film)
The photosensitive resin composition (1) of Example 1 was spin-coated on a chrome-plated glass so as to have a final film thickness of 4.0 μm, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes. One coating film of the resin composition (1) was obtained. The exposure was carried out in a pattern with a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine. Then, it heated at 155 degreeC for 10 minute (s). The heated coating film was immersed in a 9: 1 mixed solution of 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide and isopropanol. As a result, a pattern was obtained in which the exposed portion remained undissolved in the developer. Furthermore, it was heated at 350 ° C. for 1 hour to perform imidization. From this result, it became clear that the photosensitive resin composition of the present invention can form a good pattern.
(実施例2:感光性樹脂組成物(2)の調製)
実施例1において、塩基発生剤(1)の代わりに、塩基発生剤(2)を用いた以外は実施例1と同様にして、感光性樹脂組成物(2)を調製した。
感光性樹脂組成物(2)を用いて、実施例1と同様にして、塗膜を作製し、パターンを形成したところ、良好なパターンを形成できることが明らかとなった。
(Example 2: Preparation of photosensitive resin composition (2))
In Example 1, a photosensitive resin composition (2) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the base generator (2) was used instead of the base generator (1).
When the coating film was produced and the pattern was formed like Example 1 using the photosensitive resin composition (2), it became clear that a favorable pattern can be formed.
(比較例1:比較樹脂組成物(1)の調製)
下記に示す組成の比較樹脂組成物(1)を調製した。
・ポリイミド前駆体(1):100重量部
・比較塩基発生剤(1):15重量部
・溶剤(NMP(N−メチルピロリドン)):843重量部
比較樹脂組成物(1)を用いて、実施例1と同様にして、塗膜を作製し、パターンを形成したところ、比較塩基発生剤(1)は感光性を有しないため、パターンを形成することはできなかった。
(Comparative Example 1: Preparation of comparative resin composition (1))
A comparative resin composition (1) having the following composition was prepared.
Polyimide precursor (1): 100 parts by weight Comparative base generator (1): 15 parts by weight Solvent (NMP (N-methylpyrrolidone)): 843 parts by weight Using the comparative resin composition (1) When a coating film was prepared and a pattern was formed in the same manner as in Example 1, the pattern could not be formed because the comparative base generator (1) did not have photosensitivity.
(比較例2:比較感光性樹脂組成物(2)の調製)
下記に示す組成の比較感光性樹脂組成物(2)を調製した。
・ポリイミド前駆体(1):100重量部
・比較塩基発生剤(2):15重量部
・光酸発生剤(N−トリフルオロメタンスルフォニロキシ−1,8−ナフチルイミド、みどり化学株式会社):1重量部
・溶剤(NMP(N−メチルピロリドン)):843重量部
比較感光性樹脂組成物(2)を用いて、実施例1と同様にして、塗膜を作製し、パターンを形成したところ、パターンを形成することはできなかった。比較感光性樹脂組成物(2)は、樹脂として利用したポリイミド前駆体に含まれるカルボキシル基により、比較塩基発生剤(2)のテトラヒドロピラニル基が脱離し、感光機能がなくなったと推定される。
(Comparative Example 2: Preparation of comparative photosensitive resin composition (2))
A comparative photosensitive resin composition (2) having the composition shown below was prepared.
Polyimide precursor (1): 100 parts by weight Comparative base generator (2): 15 parts by weight Photoacid generator (N-trifluoromethanesulfonyloxy-1,8-naphthylimide, Midori Chemical Co., Ltd.): 1 part by weight / solvent (NMP (N-methylpyrrolidone)): 843 parts by weight Using the comparative photosensitive resin composition (2), a coating film was prepared and a pattern was formed in the same manner as in Example 1. The pattern could not be formed. In the comparative photosensitive resin composition (2), it is presumed that the tetrahydropyranyl group of the comparative base generator (2) was eliminated by the carboxyl group contained in the polyimide precursor used as the resin, and the photosensitive function was lost.
(実施例3〜4:感光性樹脂組成物(3)〜(4)の調製)
本発明に係る塩基発生剤(1)又は(2)をそれぞれ用いて、下記に示す組成の感光性樹脂組成物(3)および(4)を調製した。
・エポキシ樹脂(マープループG01100 日油株式会社製):100重量部
・塩基発生剤(1)又は(2):15重量部
・溶剤(N−メチル−2−ピロリドン):230重量部
(Examples 3 to 4: Preparation of photosensitive resin compositions (3) to (4))
Using the base generator (1) or (2) according to the present invention, photosensitive resin compositions (3) and (4) having the following compositions were prepared.
Epoxy resin (Marpeloop G01100, NOF Corporation): 100 parts by weight Base generator (1) or (2): 15 parts by weight Solvent (N-methyl-2-pyrrolidone): 230 parts by weight
感光性樹脂組成物(3)および(4)を、それぞれ、クロムめっきされたガラス上に最終膜厚0.5μmになるようにスピンコートし、80℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、各感光性樹脂組成物の塗膜を2枚ずつ得た。各感光性樹脂組成物の塗膜の1枚については、手動露光機を用いて高圧水銀灯により1J/cm2全面露光を行った。その後、それぞれの塗膜について、露光後ベイク(PEB)にあたる加熱として、160℃で30分間加熱した。加熱した塗膜をクロロホルムの溶液に室温で10分間浸漬したところ、露光後加熱した2枚については上記混合溶液に溶解せず、エポキシ樹脂が硬化したことが明らかになった。一方、露光をせずに加熱した2枚については、上記混合溶液に溶解した。 Each of the photosensitive resin compositions (3) and (4) was spin-coated on a chrome-plated glass so as to have a final film thickness of 0.5 μm, and dried on an 80 ° C. hot plate for 15 minutes. Two coating films of each photosensitive resin composition were obtained. About 1 sheet of the coating film of each photosensitive resin composition, 1 J / cm < 2 > whole surface exposure was performed with the high pressure mercury lamp using the manual exposure machine. Then, about each coating film, it heated for 30 minutes at 160 degreeC as heating which respond | corresponds to baking after exposure (PEB). When the heated coating film was immersed in a chloroform solution at room temperature for 10 minutes, it was revealed that the two sheets heated after exposure did not dissolve in the mixed solution and the epoxy resin was cured. On the other hand, about 2 sheets heated without exposure, it melt | dissolved in the said mixed solution.
感光性樹脂組成物(3)および(4)をクロムめっきされた無アルカリガラスのクロム面上に塗布し、80℃のオーブンで10分間乾燥させた。
その塗膜を、高圧水銀灯で積算光量が10J/cm2となるように露光した後、室温で1時間保存した後、無アルカリガラスをサンプルの塗膜面に密着させ、150℃で、1時間、オーブンで加熱した。
その結果、クロムめっきした無アルカリガラスと無アルカリガラスは、感光性樹脂組成物1の硬化物によって完全に接着され、剥離することは不可能であった。
以上のことから、本発明に係る塩基発生剤を用いると、光照射のみでは塩基を発生しないため、可使時間が長くなること、すなわち、光照射後に所定時間経過した後に、基板を貼り合わせるなどの作業が可能となることが明らかにされた。
The photosensitive resin compositions (3) and (4) were applied onto a chromium-plated non-alkali glass chromium surface and dried in an oven at 80 ° C. for 10 minutes.
The coating film was exposed with a high-pressure mercury lamp so that the integrated light amount was 10 J / cm 2 and stored at room temperature for 1 hour, and then an alkali-free glass was brought into close contact with the coating film surface of the sample at 150 ° C. for 1 hour. And heated in an oven.
As a result, the chromium-free alkali-free glass and alkali-free glass were completely bonded by the cured product of the photosensitive resin composition 1 and could not be peeled off.
From the above, when the base generator according to the present invention is used, a base is not generated only by light irradiation, so that the pot life is increased, that is, after a predetermined time has elapsed after light irradiation, the substrates are bonded together, etc. It became clear that this work would be possible.
(比較例3:比較感光性樹脂組成物(3)の調製)
比較塩基発生剤(2)をそれぞれ用いて、下記に示す組成の比較感光性樹脂組成物(3)を調製した。
・エポキシ樹脂(マープループG01100 日油株式会社製):100重量部
・比較塩基発生剤(2):15重量部
・光酸発生剤(N-トリフルオロメタンスルフォニロキシ-1,8-ナフチルイミド、みどり化学株式会社):1重量部
・溶剤(N−メチル−2−ピロリドン):230重量部
比較感光性樹脂組成物(3)をクロムめっきされた無アルカリガラスのクロム面上に塗布し、80℃のオーブンで10分間乾燥させた。
その塗膜を、高圧水銀灯で積算光量が10J/cm2となるように露光した後、室温で1時間保存した後、無アルカリガラスをサンプルの塗膜面に密着させたが、すでに樹脂が硬化しており、無アルカリガラスを接着させることは不可能であった。
(Comparative Example 3: Preparation of comparative photosensitive resin composition (3))
A comparative photosensitive resin composition (3) having the following composition was prepared using the comparative base generator (2).
-Epoxy resin (Madeloop G01100 manufactured by NOF Corporation): 100 parts by weight-Comparative base generator (2): 15 parts by weight-Photoacid generator (N-trifluoromethanesulfonyloxy-1,8-naphthylimide, Midori Chemical Co., Ltd.): 1 part by weight / solvent (N-methyl-2-pyrrolidone): 230 parts by weight The comparative photosensitive resin composition (3) was applied onto a chromium-free non-alkali glass chrome surface at 80 ° C. In the oven for 10 minutes.
The coating was exposed with a high-pressure mercury lamp so that the integrated light intensity was 10 J / cm 2 , then stored at room temperature for 1 hour, and then an alkali-free glass was adhered to the coating surface of the sample, but the resin was already cured. Therefore, it was impossible to bond alkali-free glass.
Claims (7)
化学式(2−2)中、R18及びR19はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていてもよい。R20、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を表し、R20、R21、R22、及びR23の2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。) The base generator according to claim 1 , wherein in the chemical formula (1), R 11 is a protecting group represented by the following chemical formula (2-1) or the following chemical formula (2-2).
In chemical formula (2-2), R 18 and R 19 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 20 , R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and two or more of R 20 , R 21 , R 22 and R 23 are bonded to form a cyclic structure May be formed. )
化学式(2−2)中、R18及びR19はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表し、同一であっても異なっていてもよい。R20、R21、R22、R23及びR24は、それぞれ独立に水素原子、又は置換基を表し、R20、R21、R22、及びR23の2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。) 4. The photosensitive resin according to claim 3 , wherein in the chemical formula (1) of the base generator, R 11 is a protecting group represented by the following chemical formula (2-1) or the following chemical formula (2-2). Composition.
In chemical formula (2-2), R 18 and R 19 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and may be the same or different. R 20 , R 21 , R 22 , R 23 and R 24 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and two or more of R 20 , R 21 , R 22 and R 23 are bonded to form a cyclic structure May be formed. )
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