JP6772443B2 - ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置 - Google Patents

ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6772443B2
JP6772443B2 JP2015182178A JP2015182178A JP6772443B2 JP 6772443 B2 JP6772443 B2 JP 6772443B2 JP 2015182178 A JP2015182178 A JP 2015182178A JP 2015182178 A JP2015182178 A JP 2015182178A JP 6772443 B2 JP6772443 B2 JP 6772443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
monomer
group
polymer
photosensitive resin
formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015182178A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017057262A (ja
Inventor
大西 治
治 大西
今村 裕治
裕治 今村
亘平 穴田
亘平 穴田
陽雄 池田
陽雄 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2015182178A priority Critical patent/JP6772443B2/ja
Publication of JP2017057262A publication Critical patent/JP2017057262A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6772443B2 publication Critical patent/JP6772443B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置に関する。
電子装置を構成する絶縁膜として、感光性樹脂組成物を露光して得られる樹脂膜が利用されることがある。このような感光性樹脂組成物に関する技術としては、たとえば特許文献1に記載のものが挙げられる。特許文献1には、アルカリ可溶性樹脂と、1,2−キノンジアジド化合物と、2個以上のエポキシ基を含有する架橋性化合物と、を含むポジ型感光性樹脂組成物が記載されている。また、特許文献2には、不飽和カルボン酸の重合単位および特定の化合物の重合単位を含む共重合体、1,2−キノンジアジド化合物、ならびに潜在性酸発生剤、を含有する感放射線性樹脂組成物が記載されている。
特開2004−271767号公報 特開平9−230596号公報
層間絶縁膜形成用感光性樹脂組成物のベースポリマーとしては、特許文献2に記載されるように、たとえばアクリル系ポリマーが使用されている。これに対し、本発明者は、耐熱性、絶縁性、低吸水性等により優れた脂環式オレフィン系ポリマーをベースポリマーとして用いることを検討した。しかし、とくに厚膜で使用した場合や、高濃度の現像液を用いた現像の際に、脂環式炭化水素骨格に由来する剛直性や疎水性に起因すると思われる塗膜への歪によって、樹脂膜に形成されるパターンの下端にくぼみ(アンダーカット)が生じたり、塗膜にクラックが生じたりすることが懸念される。このような状況下、層間絶縁膜等の硬化膜に要求される諸特性を満足すると共に、耐アンダーカット性および耐クラック性に優れた感光性樹脂組成物の開発が強く望まれている。
本発明によれば、
以下の式(1)により示されるモノマー(A)と、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)と、をラジカル重合して得られるポリマーの製造方法であって、
記モノマー(A)と重合開始剤とを溶媒に溶解させて、前記モノマー(A)と前記重合開始剤と前記溶媒とからなる混合物(P)を準備する工程と、
前記混合物(P)を加熱しながら、前記モノマー(B)を前記混合物(P)中に所定の時間かけて連続的または断続的に添加することにより、前記モノマー(A)と前記モノマー(B)とをラジカル重合させる工程と、
を含み、
前記モノマー(B)が、下記式(2)により示されるモノマー(C)、下記式(3)により示されるモノマー、下記式(4)により示されるモノマー、無水マレイン酸、および分子内に(メタ)アクリル基を含有するモノマーから選択される一種または二種以上を含み、
前記ポリマーが、ポジ型感光性樹脂組成物に用いるためのポリマーである、
ポリマーの製造方法が提供される。
Figure 0006772443
(式(1)中、nは0、1または2であり、R、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがカルボキシル基、エポキシ環またはオキセタン環を含有する炭素数1〜30の有機基であり、他が水素である)
Figure 0006772443
(式(2)中、R は、水素または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(3)中、R およびR は、それぞれ独立して水素、または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(4)中、R は炭素数1〜10の有機基である)
また、本発明によれば、
上述のポリマーの製造方法により得られるポリマーが提供される。
また、本発明によれば、
上述のポリマーを含むポジ型感光性樹脂組成物が提供される。
また、本発明によれば、
上述のポジ型感光性樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂膜が提供される。
また、本発明によれば、
上述の樹脂膜からなる永久膜を備える電子装置が提供される。
本発明によれば、パターニング工程におけるアンダーカットやクラックの発生を抑制できる。
電子装置の一例を示す断面図である。
以下、実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、文中の数字の間にある「〜」は特に断りがなければ、以上から以下を表す。
本実施形態に係るポリマー(第1ポリマー)の製造方法は、以下の式(1)により示されるモノマー(A)と、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)(ただし、モノマー(A)は除く)と、をラジカル重合して得られるポリマーの製造方法である。そして、本実施形態に係る第1ポリマーの製造方法は、少なくともモノマー(A)を含む混合物(P)を準備する工程と、混合物(P)を加熱しながら、モノマー(B)の少なくとも一部を混合物(P)中に連続的または断続的に添加することにより、モノマー(A)とモノマー(B)とをラジカル重合させる工程と、を含む。
Figure 0006772443
(式(1)中、nは0、1または2であり、R、R、RおよびRはそれぞれ独立して水素または炭素数1〜30の有機基である)
本発明者は、感光性樹脂膜に対するパターニング工程におけるアンダーカットやクラックの発生を抑制することができる、すなわち耐アンダーカット性および耐クラック性に優れる感光性樹脂組成物を実現することが可能な、新たなポリマーを鋭意検討した。
ここで、本発明者は、ポリマーの剛直性に起因する、クラック等の樹脂膜の不具合を解消する方法として、ポリマー中にラジカル重合性二重結合を有する鎖状化合物を導入し、主鎖骨格の剛直性を緩和する方法を検討した。しかし、従来の方法では用いるモノマーの反応性比の違いによって、適切な共重合組成のポリマーが生成しない不具合があることを明らかにした。
そこで、本発明者はさらに鋭意検討した。その結果、上記モノマー(A)を含む混合物を加熱しながら、上記モノマー(B)の一部を上記混合物中に逐次添加することにより、上記モノマー(A)と上記モノマー(B)とをラジカル重合させるという、ポリマーの製造方法を新規に開発するに至った。このような製造方法により得られたポリマーを用いることにより、感光性樹脂膜と基板との密着性や感光性樹脂膜の柔軟性が向上し、現像工程におけるアンダーカットやクラックの発生を抑制できる。したがって、本実施形態によれば、パターニング工程におけるアンダーカットやクラックの発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、上述のように耐アンダーカット性および耐クラック性を向上させつつ、層間絶縁膜等の永久膜に求められる諸特性を満たすことも可能である。このような諸特性としては、たとえば耐熱性、透明性、化学薬液耐性、および低誘電率等が挙げられる。さらには、現像性、解像性、耐クラック性の向上に寄与することも可能となる。
以下、第1ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置について詳細に説明する。
<第1ポリマー>
まず、第1ポリマーについて説明する。
本実施形態に係る第1ポリマーは、前述したとおり、以下の式(1)により示されるモノマー(A)と、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)と、をラジカル重合して得られるものであり、本実施形態に係る第1ポリマーの製造方法により得られるものである。
Figure 0006772443
(式(1)中、nは0、1または2であり、R、R、RおよびRはそれぞれ独立して水素または炭素数1〜30の有機基である)
本実施形態において、第1ポリマー中におけるモノマー(A)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、第1ポリマー全体を100として20以上80以下であることが好ましい。また、第1ポリマー中におけるモノマー(B)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、第1ポリマー全体を100として20以上80以下であることが好ましい。
(モノマー(A))
本実施形態に係る第1ポリマーは、上記式(1)により示されるモノマー(A)由来の構造単位を含んでいる。これにより、耐熱性、透明性、化学薬液耐性、低誘電率、現像性、解像性、耐クラック性等のバランスをより効果的に向上させることができる。
上記式(1)中、nは、0、1または2である。R、R、RおよびRは、それぞれ独立して水素または炭素数1〜30の有機基である。なお、第1ポリマーは上記式(1)により示されるモノマー(A)由来の構造単位を複数含む場合、上記式(1)により示されるモノマー(A)由来の各構造単位の構造は、それぞれ独立して決定し得る。
、R、RおよびRを構成する炭素数1〜30の有機基としては、たとえばアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、およびシクロアルキル基が挙げられる。また、当該有機基は、カルボキシル基、またはエポキシ環もしくはオキセタン環等のヘテロ環を有する有機基であってもよい。
アルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。アルケニル基としては、たとえばアリル基、ペンテニル基、およびビニル基が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基が挙げられる。アルキリデン基としては、たとえばメチリデン基、およびエチリデン基が挙げられる。アリール基としては、たとえばフェニル基、およびナフチル基が挙げられる。アラルキル基としては、たとえばベンジル基、およびフェネチル基が挙げられる。アルカリル基としては、たとえばトリル基、キシリル基が挙げられる。シクロアルキル基としては、たとえばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、およびシクロオクチル基が挙げられる。なお、R、R、RおよびRを構成する有機基は、一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。
第1ポリマーを含む感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の耐クラック性を効果的に向上させる観点からは、R、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがカルボキシル基、エポキシ環、またはオキセタン環を有する炭素数1〜10の有機基であることが好ましい。この場合、第1ポリマーは、カルボキシル基、エポキシ環、またはオキセタン環の少なくとも一つの有機基を含むこととなる。また、第1ポリマーを含む感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の耐クラック性をさらに向上させる観点からは、R、R、RおよびRのうちのいずれか一つがカルボキシル基、エポキシ環、またはオキセタン環を有する有機基であり、他が水素であることがより好ましい。
また、透明性を向上させる観点からは、上記式(1)により示されるモノマー(A)として、R、R、RおよびRの少なくとも一つがカルボキシル基を含む有機基であるもの、R、R、RおよびRの少なくとも一つがエポキシ環を含む有機基であるもの、R、R、RおよびRの少なくとも一つがオキセタン環を含む有機基であるもの、から選択される二種以上を含むことが好ましい。これにより、第1ポリマーを含む感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の耐クラック性をさらに向上させつつ、樹脂膜の透明性に寄与することができる。
第1ポリマーを含む感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の耐クラック性をさらに向上させる観点からは、モノマー(A)が、上記式(1)中のR、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがカルボキシル基を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A1)と、上記式(1)中のR、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがオキセタン環を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A2)と、を含むことが特に好ましい。
本実施形態において、モノマー(A)中におけるモノマー(A1)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、モノマー(A)全体を100として20以上80以下であることが好ましい。また、モノマー(A)中におけるモノマー(A2)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、モノマー(A)全体を100として5以上70以下であることが好ましい。
、R、RおよびRを構成するカルボキシル基を有する炭素数1〜10の有機基としては、たとえば以下の式(5)により示される有機基が挙げられる。
Figure 0006772443
上記式(5)中、Zは単結合または炭素数1〜9の二価の有機基である。Zを構成する二価の有機基は、酸素、窒素およびケイ素のいずれか一種または二種以上を有していてもよい、直鎖状または分岐鎖状の二価の炭化水素基である。本実施形態においては、Zを、たとえば単結合または炭素数1〜9のアルキレン基とすることができる。なお、Zを構成する有機基のうちの一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。上記式(5)により示される有機基としては、以下の式(6)により示すものが一例として挙げられる。
Figure 0006772443
、R、RおよびRを構成するエポキシ環を有する炭素数1〜10の有機基としては、たとえば以下の式(3)により示される有機基、および以下の式(7)により示される有機基が挙げられる。
Figure 0006772443
式(3)中、Yは、炭素数4〜8の二価の有機基である。このような有機基を有する式(1)により示されるモノマー(A)由来の構造単位を含むことにより、第1ポリマーを含む感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の耐クラック性をより効果的に向上させることが可能となる。Yを構成する二価の有機基は、酸素、窒素およびケイ素のいずれか一種または二種以上を有していてもよい直鎖状または分岐鎖状の二価の炭化水素基である。本実施形態においては、Yを、たとえば炭素数4〜8の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基とすることができる。耐クラック性を向上させる観点からは、Yとして直鎖状のアルキレン基を採用することがより好ましい。Yを構成する有機基のうちの一以上の水素原子は、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。上記式(3)により示される有機基としては、以下の式(3a)により示すものが一例として挙げられる。
Figure 0006772443
Figure 0006772443
上記式(7)中、Yは単結合または炭素数1または2の二価の有機基である。Yを構成する二価の有機基は、酸素、窒素およびケイ素のいずれか一種または二種以上を有していてもよい、二価の炭化水素基である。本実施形態においては、Yを、たとえば炭素数1または2のアルキレン基とすることができる。Yを構成する有機基のうちの一以上の水素原子は、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。上記式(7)により示される有機基としては、以下の式(7a)により示すものが一例として挙げられる。
Figure 0006772443
、R、RおよびRを構成するオキセタン環を有する炭素数1〜10の有機基としては、たとえば以下の式(8)により示される有機基が挙げられる。
Figure 0006772443
式(8)中、Xは単結合または炭素数1〜7の二価の有機基であり、Xは水素または炭素数1〜7のアルキル基である。Xを構成する二価の有機基は、酸素、窒素およびケイ素のいずれか一種または二種以上を有していてもよい、直鎖状または分岐鎖状の二価の炭化水素基である。この中でも、アミノ基(−NR−)、アミド結合(−NHC(=O)−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、カルボニル基(−C(=O)−)またはエーテル結合(−O−)等の連結基を主鎖中に一以上有するものがより好ましく、エステル結合、カルボニル基またはエーテル結合を連結基として主鎖中に一以上有するものがとくに好ましい。なお、Xを構成する有機基のうちの一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。また、Xを構成するアルキル基は、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、およびヘプチル基が挙げられる。なお、Xを構成するアルキル基に含まれる一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。上記式(8)により示される有機基としては、下記式(8a)に示されるものや、下記式(8b)により示されるものが例示として挙げられる。
Figure 0006772443
Figure 0006772443
、R、RおよびRを構成する炭素数1〜10の有機基であってカルボキシル基、エポキシ環およびオキセタン環のいずれも有しないものとしては、たとえばアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、ならびにエポキシ基およびオキセタン基を除くヘテロ環基が挙げられる。アルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。アルケニル基としては、たとえばアリル基、ペンテニル基、およびビニル基が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基が挙げられる。アルキリデン基としては、たとえばメチリデン基、およびエチリデン基が挙げられる。アリール基としては、たとえばフェニル基、およびナフチル基が挙げられる。アラルキル基としては、たとえばベンジル基、およびフェネチル基が挙げられる。アルカリル基としては、たとえばトリル基、キシリル基が挙げられる。シクロアルキル基としては、たとえばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、およびシクロオクチル基が挙げられる。なお、これらのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、およびヘテロ環基は、一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。
(モノマー(B))
本実施形態に係る第1ポリマーは、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)由来の構造単位を含んでいる。これにより、感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の、感度や、硬化性、柔軟性等の諸特性のバランスを向上させることができる。その結果、本実施形態によれば、パターニング工程におけるアンダーカットやクラックの発生を抑制することが可能となる。
モノマー(B)としては、たとえば、下記式(2)により示されるモノマー(C)、下記式(3)により示されるモノマー、下記式(4)により示されるモノマー、無水マレイン酸、および分子内に(メタ)アクリル基を含有するモノマーから選択される一種または二種以上が挙げられる。
Figure 0006772443
(式(2)中、Rは、水素または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(3)中、RおよびRは、それぞれ独立して水素、または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(4)中、Rは炭素数1〜10の有機基である)
(モノマー(C))
モノマー(B)は、以下の式(2)により示されるモノマー(C)を含むことが好ましい。
これにより、耐熱性、透明性、低誘電率、低複屈折、耐薬品性およびはっ水性等の永久膜としての樹脂膜に求められる諸特性のバランスを向上させることができる。
Figure 0006772443
上記式(2)中、Rは、水素または炭素数1〜12の有機基である。Rを構成する炭素数1〜12の有機基としては、たとえばアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、もしくはシクロアルキル基等の炭素数1〜12の炭化水素基が挙げられる。アルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。アルケニル基としては、たとえばアリル基、ペンテニル基、およびビニル基が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基が挙げられる。アルキリデン基としては、たとえばメチリデン基、およびエチリデン基が挙げられる。アリール基としては、たとえばフェニル基、およびナフチル基が挙げられる。アラルキル基としては、たとえばベンジル基、およびフェネチル基が挙げられる。アルカリル基としては、たとえばトリル基、キシリル基が挙げられる。シクロアルキル基としては、たとえばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、およびシクロオクチル基が挙げられる。なお、Rに含まれる一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。
上記式(2)により示されるモノマー(C)は、上記式(2)中のRが炭素数3〜8のシクロアルキル基であるモノマー(C1)を含むことが好ましく、上記モノマー(C1)と上記式(2)中のRが水素であるモノマー(C2)をともに含むことがより好ましい。これにより、耐熱性、化学薬液耐性、耐クラック性等のバランスをより良好なものとしつつ、現像性や透明性、耐久性等の向上を図ることができる。
なお、本実施形態において、モノマー(C)中におけるモノマー(C1)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、モノマー(C)全体を100として20以上80以下であることが好ましい。また、モノマー(C)中におけるモノマー(C2)由来の構造単位のモル比は、とくに限定されないが、モノマー(C)全体を100として20以上80以下であることが好ましい。
上記式(3)において、RおよびRはそれぞれ独立して水素または炭素数1〜10のアルキル基である。アルキル基としては、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。これらの中でも、耐クラック性を向上させる観点からは、RおよびRがそれぞれ独立して、炭素数3〜10のアルキル基であることがより好ましく、炭素数4〜10のアルキル基であることがとくに好ましい。また、耐クラック性を向上させる観点からは、一の構造単位中に存在するRとRが、互いに同じであることがより好ましい。
上記式(4)中、Rは炭素数1〜10の有機基である。Rを構成する炭素数1〜10の有機基としては、グリシジル基もしくはオキセタン環を含有する有機基、またはアルキル基が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、およびデシル基が挙げられる。耐クラック性や硬化性を向上させる観点からは、Rが炭素数5〜10の有機基であることがより好ましい。なお、Rに含まれる一以上の水素原子が、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素等のハロゲン原子によって置換されていてもよい。
本実施形態においては、Rがグリシジル基を含有する有機基である上記式(4)に示される構造単位を第1ポリマー中に含むことが、好ましい態様の一例として挙げられる。
分子内に(メタ)アクリル基を含有するモノマーとしては、たとえば、分子内に(メタ)アクリル基とグリシジル基またはオキセタン基とを含有するモノマーが挙げられる。
分子内に(メタ)アクリル基とグリシジル基またはオキセタン基とを含有するモノマーとしては、たとえば、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルメタクリレート、および(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルアクリレート等から選択される一種または二種以上を挙げることができる。
なお、第1ポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲において、上記モノマー(A)由来の構造単位と、上記モノマー(B)由来の構造単位以外の他の構造単位を含んでいてもよい。
(第1ポリマーの製造方法)
第1ポリマーは、たとえば次のようにして製造することができる。
まず、モノマー(A)と、モノマー(B)と、を用意する。
次いで、反応容器内に、モノマー(A)を計量する。さらに、重合開始剤を溶解させた溶媒を反応容器内に加え、モノマー(A)を溶媒に撹拌・溶解させて混合物(P)を得る。このとき、モノマー(B)の一部を混合物(P)に溶解させてもよい。次いで、混合物(P)を所定時間加熱することによりラジカル重合を行う。このとき、モノマー(B)と溶媒の混合液を反応容器内に連続的または断続的に添加する。すなわち、モノマー(B)を反応容器内に逐次添加する。これにより、モノマー(A)とモノマー(B)とをラジカル重合させる。ここで、加熱温度は、たとえば50℃〜90℃とすることができる。また、加熱時間は、たとえば1時間〜20時間とすることができる。なお、窒素バブリングにより溶媒中の溶存酸素を除去したうえで、ラジカル重合を行うことがより好ましい。
そして、モノマー(B)の添加が終了した後、さらに所定時間加熱させ、ラジカル重合をさらに進めてもよい。このとき、加熱温度は、たとえば50℃〜90℃とすることができる。また、加熱時間は、たとえば1時間〜10時間とすることができる。
また、必要に応じて分子量調整剤や連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤としては、たとえば、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、4,4−ビス(トリフルオロメチル)−4−ヒドロキシ−1−メルカプトブタン等のチオール化合物を挙げることができる。これらの連鎖移動剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
溶液重合において用いられる溶媒としては、たとえばメチルエチルケトン(MEK)、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メチルエーテルアセテート、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、トルエンのうち一種または二種以上を使用することができる。また、重合開始剤としては、アゾ化合物および有機過酸化物のうちの一種または二種以上を使用できる。アゾ化合物としては、たとえばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN)、2,2'−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が挙げられる。有機過酸化物としては、たとえば過酸化水素、ジターシャリブチルパーオキサイド(DTBP)、過酸化ベンゾイル(ベンゾイルパーオキサイド(BPO))、およびメチルエチルケトンパーオキサイド(MEKP)が挙げられる。
このようにして得られた共重合体1を含む反応液を、たとえば、ヘプタンやヘキサン、メタノール中に添加してポリマーを析出させる。次いで、ポリマーを濾取し、ヘプタンやヘキサン、メタノール等により洗浄した後、これを乾燥させる。本実施形態においては、たとえばこのようにして第1ポリマーを合成することができる。
第1ポリマーの重量平均分子量Mwは、好ましくは1,000以上100,000以下であり、より好ましくは2,000以上30,000以下である。
第1ポリマーの数平均分子量Mnは、好ましくは500以上30,000以下であり、より好ましくは1,000以上20,000以下である。
第1ポリマーの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、好ましくは1.2以上10以下であり、より好ましくは1.5以上7.0以下である。
これにより、プロセスマージンや薬液耐性、リワーク特性、透明性等のバランスをより効果的に向上させることができる。
得られた第1ポリマーの重量平均分子量(Mw)、および数平均分子量(Mn)は、GPC測定により得られる標準ポリスチレン(PS)の検量線から求めることができ、ポリスチレン換算値を用いることができる。測定条件は、たとえば、以下の通りである。
東ソー(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8320GPC
カラム:東ソー(株)社製TSK−GEL Supermultipore HZ−M
検出器:液体クロマトグラム用RI検出器
測定温度:40℃
溶媒:THF
試料濃度:2.0mg/ミリリットル
<感光性樹脂組成物>
次に、感光性樹脂組成物について説明する。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、たとえば永久膜を形成するために用いることができる。上記永久膜は、感光性樹脂組成物を硬化させることにより得られる樹脂膜により構成される。本実施形態においては、たとえば感光性樹脂組成物により構成される塗膜を露光および現像により所望の形状にパターニングした後、当該塗膜を熱処理等によって硬化させることにより永久膜が形成される。一方で、感光性樹脂組成物は、リソグラフィ処理において用いるフォトレジストを形成するために用いられてもよい。
感光性樹脂組成物を用いて形成される永久膜としては、たとえば層間膜、表面保護膜、カラーフィルタ、またはダム材が挙げられる。また、当該永久膜は、たとえば光学レンズ等の光学材料としても用いることができる。なお、永久膜の用途は、これらに限定されるものではない。
また、感光性樹脂組成物の永久膜以外の用途としては、エッチングレジスト等のフォトレジスト、MEMS等の微細加工用途等が挙げられる。
層間膜は、多層構造中に設けられる絶縁膜を指し、その種類はとくに限定されない。層間膜としては、たとえば半導体素子の多層配線構造を構成する層間絶縁膜、回路基板を構成するビルドアップ層もしくはコア層等の半導体装置用途において用いられるものが挙げられる。また、層間膜としては、たとえば表示装置における薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))を覆う平坦化膜、液晶配向膜、MVA(Multi Domain Vertical Alignment)型液晶表示装置のカラーフィルタ基板上に設けられる突起、もしくは有機EL素子の陰極を形成するための隔壁等の表示装置用途において用いられるものも挙げられる。
表面保護膜は、電子部品や電子装置の表面に形成され、当該表面を保護するための絶縁膜を指し、その種類はとくに限定されない。このような表面保護膜としては、たとえば半導体素子上に設けられるパッシベーション膜、バンプ保護膜もしくはバッファーコート層、またはフレキシブル基板上に設けられるカバーコートが挙げられる。また、ダム材は、基板上に光学素子等を配置するための中空部分を形成するために用いられるスペーサである。
感光性樹脂組成物は、第1ポリマーを含む。
第1ポリマーとしては、本実施形態に係る第1ポリマーの製造方法により得られるものを使用することができる。本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、本実施形態に係る第1ポリマーの製造方法により得られる第1ポリマーのうちの一種または二種以上を含むことが可能である。感光性樹脂組成物中における第1ポリマーの含有量は、とくに限定されないが、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して20質量%以上90質量%以下であることが好ましく、30質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。なお、感光性樹脂組成物の固形分とは、感光性樹脂組成物中に含まれる溶媒を除く成分を指す。以下、本明細書において同様である。
感光性樹脂組成物は、たとえば感光剤を含むことができる。感光剤としては、たとえばジアゾキノン化合物を有することができる。感光剤として用いられるジアゾキノン化合物は、たとえば以下に例示するものを含む。
Figure 0006772443
Figure 0006772443
Figure 0006772443
Figure 0006772443
Figure 0006772443
Figure 0006772443
(n2は、1以上5以下の整数である)
以上の各化合物において、Qは、以下に示す構造(a)、構造(b)および構造(c)のうちのいずれか、または水素原子である。ただし、各化合物に含まれるQのうちの少なくとも一つは、構造(a)、構造(b)および構造(c)のうちのいずれかである。感光性樹脂組成物の透明性および誘電率の観点からは、Qが構造(a)あるいは構造(b)であるo−ナフトキノンジアジドスルホン酸誘導体がより好ましい。
Figure 0006772443
感光性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して1質量%以上40質量%以下であることが好ましく、5質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。これにより、感光性樹脂組成物における、反応性、経時安定性、および現像性のバランスを効果的に向上させることが可能となる。
感光性樹脂組成物は、たとえば光または熱により酸を発生する酸発生剤を含むことができる。光により酸を発生する光酸発生剤としては、たとえばトリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム−トリフルオロメタンスルホネート、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムトリフルオロトリスペンタフルオロエチルホスファート、ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート等のスルホニウム塩類、p−ニトロフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート等のジアゾニウム塩類、アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(トリキュミル)ヨードニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等のヨードニウム塩類、キノンジアジド類、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン類、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンサルホネート等のスルホン酸エステル類、ジフェニルジスルホン等のジスルホン類、トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のトリアジン類等の化合物を有することができる。本実施形態における感光性樹脂組成物は、上記において例示した光酸発生剤を一種または二種以上含むことも可能である。
熱により酸を発生させる酸発生剤(熱酸発生剤)としては、たとえばSI−45L、SI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−110L、SI−150L(三新化学工業(株)製)等の芳香族スルホニウム塩を有することができる。本実施形態における感光性樹脂組成物は、上記において例示した熱酸発生剤を一種または二種以上含むことも可能である。また、本実施形態においては、上記において例示した光酸発生剤と、これらの熱酸発生剤を併用することも可能である。
感光性樹脂組成物中における酸発生剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して0.1質量%以上15質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。これにより、感光性樹脂組成物における、反応性、経時安定性、および現像性のバランスを効果的に向上させることが可能となる。
感光性樹脂組成物は、架橋剤を含んでいてもよい。これにより、感光性樹脂組成物の硬化性の向上を図り、硬化膜の機械特性の向上に寄与することができる。架橋剤は、たとえば反応性基としてヘテロ環を有する化合物を含むことが好ましく、なかでも、グリシジル基またはオキセタニル基を有する化合物を含むことが好ましい。これらのうち、カルボキシル基や水酸基等の活性水素を持つ官能基との反応性の観点からは、グリシジル基を有する化合物を含むことがより好ましい。
架橋剤として用いられるグリシジル基を有する化合物としては、エポキシ化合物があげられる。エポキシ化合物としては、たとえばn−ブチルグリシジルエーテル、2−エトキシヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ビスフェノールA(又はF)のグリシジルエーテル、等のグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、o−フタル酸ジグリシジルエステル等のグリシジルエステル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシシクロヘキサン)カルボキシレート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサン)カルボキシレート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ジシクロペンタンジエンオキサイド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテルや、(株)ダイセル製のセロキサイド2021、セロキサイド2081、セロキサイド2083、セロキサイド2085、セロキサイド8000、エポリードGT401等の脂環式エポキシ、2,2'−((((1−(4−(2−(4−(オキシラン−2−イルメトキシ)フェニル)プロパン−2−イル)フェニル)エタン−1,1−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ビス(オキシ))ビス(メチレン))ビス(オキシラン)(たとえば、Techmore VG3101L((株)プリンテック製))、エポライト100MF(共栄社化学工業(株)製)、エピオールTMP(日油(株)製)等の脂肪族ポリグリシジルエーテル、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ビス(3−(オキシラン−2−イル・メトキシ)プロピル)トリ・シロキサン(たとえば、DMS−E09(ゲレスト社製))等を用いることができる。
また、たとえばLX−01(ダイソー(株)製)、jER1001、同1002、同1003、同1004、同1007、同1009、同1010、同828(商品名;三菱化学(株)製)等のビスフェノールA型エポキシ樹脂、jER807(商品名;三菱化学(株)製)等のビスフェノールF型エポキシ樹脂、jER152、同154(商品名;三菱化学(株)製)、EPPN201、同202(商品名;日本化薬(株)製)等のフェノールノボラック型エポキシ樹脂、EOCN102、同103S、同104S、1020、1025、1027(商品名;日本化薬(株)製)、jER157S70(商品名;三菱化学(株)製)等のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アラルダイトCY179、同184(商品名;ハンツマンアドバンスドマテリアル社製)、ERL−4206、4221、4234、4299(商品名;ダウケミカル社製)、エピクロン200、同400(商品名;DIC(株)製)、jER871、同872(商品名;三菱化学(株)製)等の環状脂肪族エポキシ樹脂、Poly[(2−oxiranyl)−1,2−cyclohexanediol]2−ethyl−2−(hydroxymethyl)−1,3−propanediol ether (3:1)等の多官能脂環式エポキシ樹脂、EHPE−3150((株)ダイセル製)を使用することもできる。
なお、本実施形態における感光性樹脂組成物は、上記において例示したエポキシ化合物を一種または二種以上含むことが可能である。
架橋剤として用いられるオキセタニル基を有する化合物としては、たとえば1,4−ビス{[(3−エチルー3−オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、4,4'−ビス[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシメチル]ビフェニル、4,4'−ビス(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)ビフェニル、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)ジフェノエート、トリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ポリ[[3−[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]プロピル]シラセスキオキサン]誘導体、オキセタニルシリケート、フェノールノボラック型オキセタン、1,3−ビス[(3−エチルオキセタン−3−イル)メトキシ]ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されない。これらは単独でも複数組み合わせて用いてもよい。
本実施形態において、感光性樹脂組成物中における架橋剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。一方で、感光性樹脂組成物中における架橋剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。架橋剤の含有量をこのような範囲に調整することにより、感光性樹脂組成物における、反応性と、経時安定性と、のバランスをより効果的に向上させることが可能となる。
感光性樹脂組成物は、密着助剤を含んでいてもよい。密着助剤は、とくに限定されないが、たとえばアミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン、ウレイドシラン、またはスルフィドシラン等のシランカップリング剤を含むことができる。これらは、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。これらの中でも、他の部材に対する密着性を効果的に向上させる観点からは、エポキシシランを用いることがより好ましい。
アミノシランとしては、たとえばビス(2―ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N―β(アミノエチル)γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、N―β(アミノエチル)γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、N―β(アミノエチル)γ―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N―β(アミノエチル)γ―アミノプロピルメチルジエトキシシラン、およびN―フェニル−γ―アミノ−プロピルトリメトキシシランが挙げられる。エポキシシランとしては、たとえばγ―グリシドキシ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エトキシシラン、および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が挙げられる。アクリルシランとしては、たとえばγ―(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ―(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、およびγ―(メタクリロキシプロピル)メチルジエトキシシランが挙げられる。メルカプトシランとしては、たとえば3−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。ビニルシランとしては、たとえばビニルトリス(β―メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、およびビニルトリメトキシシランが挙げられる。ウレイドシランとしては、たとえば3−ウレイドプロピルトリエトキシシランが挙げられる。スルフィドシランとしては、たとえばビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、およびビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィドが挙げられる。
本実施形態において、感光性樹脂組成物中における密着助剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。一方で、感光性樹脂組成物中における密着助剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。密着助剤の含有量をこのような範囲に調整することにより、感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の他の部材に対する密着性を、より効果的に向上させることができる。
感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、たとえばフッ素基(たとえば、フッ素化アルキル基)もしくはシラノール基を含む化合物、またはシロキサン結合を主骨格とする化合物を含むものである。本実施形態においては、界面活性剤として、フッ素系界面活性剤またはシリコーン系界面活性剤を含むものを用いることがより好ましく、フッ素系界面活性剤を用いることがとくに好ましい。界面活性剤としては、たとえばDIC(株)製のメガファックF−554、F−556、およびF−557等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
本実施形態において、感光性樹脂組成物中における界面活性剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。一方で、感光性樹脂組成物中における界面活性剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対して3質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。界面活性剤の含有量をこのような範囲に調整することにより、感光性樹脂組成物の平坦性を効果的に向上させることができる。また、回転塗布の際に、塗布膜上に放射線状のストリエーションが発生することを防止することが可能となる。
なお、感光性樹脂組成物中には、必要に応じて酸化防止剤、フィラー、増感剤等の添加剤を添加してもよい。酸化防止剤は、たとえばフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤およびチオエーテル系酸化防止剤の群から選択される一種または二種以上を含むことができる。フィラーは、たとえばシリカ等の無機充填剤から選択される一種または二種以上を含むことができる。増感剤は、たとえばアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類およびチオキサンテン−9−オン類の群から選択される一種または二種以上を含むことができる。
感光性樹脂組成物は、溶媒を含んでいてもよい。この場合、感光性樹脂組成物は、ワニス状となる。溶媒は、たとえばプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、乳酸エチル、メチルイソブチルカルビノール(MIBC)、ガンマブチロラクトン(GBL)、N−メチルピロリドン(NMP)、メチルn−アミルケトン(MAK)、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルおよびベンジルアルコールのうちの一種または二種以上を含むことができる。なお、本実施形態において用いることのできる溶媒は、これらに限定されない。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、たとえばポジ型とすることができる。これにより、感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜をリソグラフィによってパターニングする際に、微細なパターン形成をさらに容易とすることができる。また、樹脂膜の低誘電率化に寄与することも可能である。また、後述するネガ型の感光性樹脂組成物と比較して、リソグラフィを行う際にPEB(Post Exposure Bake)処理が不要となることから、工程数の削減を図ることもできる。
感光性樹脂組成物がポジ型である場合には、感光性樹脂組成物は、たとえば第1ポリマーと、感光剤と、を含む。また、ポジ型である感光性樹脂組成物は、第1ポリマーおよび感光剤とともに、酸発生剤を含んでいてもよい。これにより、感光性樹脂組成物の硬化性をより効果的に向上させることができる。なお、ポジ型の感光性樹脂組成物は、上記において例示した、第1ポリマー、感光剤、および酸発生剤以外の各成分をさらに含むことが可能である。
ポジ型である感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜に対するパターニングは、たとえば次のように行うことができる。まず、感光性樹脂組成物の塗布膜をプリベークして得られる樹脂膜に対し、露光処理を行う。次いで、露光された樹脂膜に対し現像液を用いて現像処理を行った後、純水によりリンスを行う。これにより、パターンが形成された樹脂膜が得られることとなる。
なお、感光性樹脂組成物を用いて永久膜を形成する場合には、たとえばパターニング後の樹脂膜に対してポストベーク処理を行うことができる。ポストベーク処理は、たとえば150℃以上300℃以下の条件で行われる。本実施形態に係る感光性樹脂組成物を用いて永久膜を作製することにより、たとえば230℃以上という高温でのポストベーク処理であっても優れた透明性を有する永久膜を実現することが可能である。これは、後述するネガ型感光性樹脂組成物についても同様である。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、たとえばネガ型とすることができる。これにより、感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜の透明性や薬液耐性をより効果的に向上させることができる。感光性樹脂組成物がネガ型である場合、感光性樹脂組成物は、たとえば第1ポリマーと、光酸発生剤と、を含む。一方で、ネガ型である感光性樹脂組成物は、感光剤を含まない。なお、ネガ型の感光性樹脂組成物は、上記において例示した、第1ポリマー、光酸発生剤および感光剤以外の各成分をさらに含むことが可能である。
ネガ型の感光性樹脂組成物は、たとえば、紫外線等の活性光線の照射によりラジカルを発生する光ラジカル重合開始剤を含んでもよい。
光ラジカル重合開始剤としては、アルキルフェノン型の重合開始剤、オキシムエステル型の重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド型の重合開始剤等が挙げられる。
たとえば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム) ]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)等が挙げられ、これらのうち、いずれか1種以上を使用することができる。
ネガ型の感光性樹脂組成物において、光ラジカル重合開始剤は、第1ポリマーを100質量部に対し、5〜20質量部であることが好ましく、さらには、8〜15質量部であることが好ましい。
ネガ型の感光性樹脂組成物は、ラジカル重合開始剤により、第1ポリマーと架橋する第一の架橋剤を含んでもよい。
第一の架橋剤は、2以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリル化合物であることが好ましい。
なかでも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の三官能(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の四官能(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の六官能(メタ)アクリレートがあげられ、これらのうちいずれか1以上を使用することが好ましい。
このような多官能アクリル化合物を使用することで、ラジカル重合開始剤で発生するラジカルにより、多官能アクリル化合物と、第1ポリマーとを架橋することができるとともに、多官能アクリル化合物同士も架橋することができる。これにより、ネガ型の感光性樹脂組成物により、耐薬品性の高い膜を形成することができる。
ネガ型の感光性樹脂組成物において、第一の架橋剤は、第1ポリマーを100質量部に対し、50〜70質量部であることが好ましく、さらには、55〜65質量部であることが好ましい。
ネガ型の感光性樹脂組成物は、第一の架橋剤とは異なる第二の架橋剤を含んでいてもよい。この第二の架橋剤は熱により、第1ポリマーと架橋するものである。
この第二の架橋剤は、反応性基として、環状エーテル基を有する化合物が好ましく、なかでも、グリシジル基あるいはオキセタニル基を有する化合物が好ましい。このような第二の架橋剤を使用することで、ネガ型の感光性樹脂組成物で構成される膜の耐薬品性を向上させることができる。
グリシジル基を有する化合物としては、たとえば、前述した架橋剤として用いられるグリシジル基を有する化合物と同様のものを挙げることができる。
また、オキセタニル基を有する化合物としては、たとえば、前述した架橋剤として用いられるオキセタニル基を有する化合物と同様のものを挙げることができる。
ネガ型の感光性樹脂組成物において、第二の架橋剤は、第1ポリマーを100質量部に対し、10〜30質量部であることが好ましく、さらには、15〜25質量部であることが好ましい。
ネガ型である感光性樹脂組成物を用いて形成される樹脂膜に対するパターニングは、たとえば次のように行うことができる。まず、感光性樹脂組成物の塗布膜をプリベークして得られる樹脂膜に対し、露光処理を行う。次いで、必要に応じて露光された樹脂膜に対しPEB(Post Exposure Bake)処理を行う。PEBの条件は、とくに限定されないが、たとえば100〜150℃、120秒とすることができる。次いで、PEB処理が行われた樹脂膜に対し現像液を用いて現像処理を行った後、純水によりリンスを行う。これにより、パターンが形成された樹脂膜が得られることとなる。
(電子装置)
次に、本実施形態に係る電子装置100について説明する。
電子装置100は、たとえば上述の感光性樹脂組成物により形成される永久膜である絶縁膜20を備える。本実施形態に係る電子装置100は、感光性樹脂組成物の樹脂膜により構成される絶縁膜を備えるものであればとくに限定されないが、たとえば絶縁膜20を平坦化膜やカラーフィルタ、マイクロレンズとして有する表示装置や、絶縁膜20を層間絶縁膜として用いた多層配線構造を備える半導体装置等が挙げられる。
図1は、電子装置100の一例を示す断面図である。
図1においては、電子装置100が液晶表示装置であり、絶縁膜20が平坦化膜として用いられる場合が例示されている。図1に示す電子装置100は、たとえば基板10と、基板10上に設けられたトランジスタ30と、トランジスタ30を覆うように基板10上に設けられた絶縁膜20と、絶縁膜20上に設けられた配線40と、を備えている。
基板10は、たとえばガラス基板である。トランジスタ30は、たとえば液晶表示装置のスイッチング素子を構成する薄膜トランジスタである。基板10上には、たとえば複数のトランジスタ30がアレイ状に配列されている。図1に示すトランジスタ30は、たとえばゲート電極31と、ソース電極32と、ドレイン電極33と、ゲート絶縁膜34と、半導体層35と、により構成される。ゲート電極31は、たとえば基板10上に設けられている。ゲート絶縁膜34は、ゲート電極31を覆うように基板10上に設けられる。半導体層35は、ゲート絶縁膜34上に設けられている。また、半導体層35は、たとえばシリコン層である。ソース電極32は、一部が半導体層35と接触するよう基板10上に設けられる。ドレイン電極33は、ソース電極32と離間し、かつ一部が半導体層35と接触するよう基板10上に設けられる。
絶縁膜20は、トランジスタ30等に起因する段差をなくし、基板10上に平坦な表面を形成するための平坦化膜として機能する。また、絶縁膜20は、上述の感光性樹脂組成物の硬化物により構成される。絶縁膜20には、ドレイン電極33に接続するよう絶縁膜20を貫通する開口22が設けられている。
絶縁膜20上および開口22内には、ドレイン電極33と接続する配線40が形成されている。配線40は、液晶とともに画素を構成する画素電極として機能する。
また、絶縁膜20上には、配線40を覆うように配向膜90が設けられている。
基板10のうちトランジスタ30が設けられている一面の上方には、基板10と対向するよう対向基板12が配置される。対向基板12のうち基板10と対向する一面には、配線42が設けられている。配線42は、配線40と対向する位置に設けられる。また、対向基板12の上記一面上には、配線42を覆うように配向膜92が設けられている。
基板10と当該対向基板12との間には、液晶層14を構成する液晶が充填される。
図1に示す電子装置100は、たとえば次のように形成することができる。
まず、基板10上にトランジスタ30を形成する。次いで、基板10のうちトランジスタ30が設けられた一面上に、印刷法あるいはスピンコート法により上記感光性樹脂組成物を塗布し、トランジスタ30を覆う絶縁膜20を形成する。次いで、絶縁膜20に対してリソグラフィ処理を行い、絶縁膜20をパターニングする。これにより、絶縁膜20の一部に開口22を形成する。次いで、絶縁膜20を加熱硬化させる。これにより、基板10上に、平坦化膜である絶縁膜20が形成されることとなる。
次いで、絶縁膜20の開口22内に、ドレイン電極33に接続された配線40を形成する。その後、絶縁膜20上に対向基板12を配置し、対向基板12と絶縁膜20との間に液晶を充填し、液晶層14を形成する。
これにより、図1に示す電子装置100が形成されることとなる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
以下、実施形態の例を付記する。
1. 以下の式(1)により示されるモノマー(A)と、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)と、をラジカル重合して得られるポリマーの製造方法であって、
少なくとも前記モノマー(A)を含む混合物(P)を準備する工程と、
前記混合物(P)を加熱しながら、前記モノマー(B)の少なくとも一部を前記混合物(P)中に連続的または断続的に添加することにより、前記モノマー(A)と前記モノマー(B)とをラジカル重合させる工程と、
を含むポリマーの製造方法。
Figure 0006772443
(式(1)中、nは0、1または2であり、R 、R 、R およびR はそれぞれ独立して水素または炭素数1〜30の有機基である)
2. 1.に記載のポリマーの製造方法において、前記モノマー(B)が、下記式(2)により示されるモノマー(C)、下記式(3)により示されるモノマー、下記式(4)により示されるモノマー、無水マレイン酸、および分子内に(メタ)アクリル基を含有するモノマーから選択される一種または二種以上を含むポリマーの製造方法。
Figure 0006772443
(式(2)中、R は、水素または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(3)中、R およびR は、それぞれ独立して水素、または炭素数1〜12の有機基である)
Figure 0006772443
(式(4)中、R は炭素数1〜10の有機基である)
3. 2.に記載のポリマーの製造方法において、
前記モノマー(B)が前記式(2)により示されるモノマー(C)を含むポリマーの製造方法。
4. 3.に記載のポリマーの製造方法において、
前記モノマー(B)が前記式(2)中のR が炭素数3〜8のシクロアルキル基であるモノマー(C1)を含むポリマーの製造方法。
5. 3.または4.に記載のポリマーの製造方法において、
前記式(2)により示される前記モノマー(C)が、前記式(2)中のR が水素であるモノマー(C2)を含むポリマーの製造方法。
6. 1.乃至5.いずれかに記載のポリマーの製造方法において、
前記式(1)により示される前記モノマー(A)が、前記式(1)中のR 、R 、R およびR のうちの少なくとも一つがカルボキシル基、エポキシ環またはオキセタン環を含有する有機基であり、他が水素であるモノマーを含むポリマーの製造方法。
7. 6.に記載のポリマーの製造方法において、
前記式(1)により示される前記モノマー(A)が、
前記式(1)中のR 、R 、R およびR のうちの少なくとも一つがカルボキシル基を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A1)と、
前記式(1)中のR 、R 、R およびR のうちの少なくとも一つがオキセタン環を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A2)と、を含むポリマーの製造方法。
8. 1.乃至7.いずれかに記載のポリマーの製造方法により得られるポリマー。
9. 8.に記載のポリマーを含む感光性樹脂組成物。
10. 9.に記載の感光性樹脂組成物であって、
ポジ型である感光性樹脂組成物。
11. 9.に記載の感光性樹脂組成物であって、
ネガ型である感光性樹脂組成物。
12. 9.乃至11.いずれかに記載の感光性樹脂組成物において、
層間膜、表面保護膜、またはダム材として用いられる永久膜を形成するために用いられる感光性樹脂組成物。
13. 9.乃至12.いずれかに記載の感光性樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂膜。
14. 13.に記載の樹脂膜を備える電子装置。
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、それぞれの厚みは平均膜厚で表わされている。
(モノマーの合成例)
攪拌機および冷却器を備えた反応容器内にジシクロペンタジエン700.0gと流動パラフィン100.0gを加え、これを160℃〜170℃で加熱することにより得られる分解生成物を、冷却器(冷却水温度5℃)で冷却して、シクロペンタジエンを得た。次いで、他の反応容器内にオキセタンアクリル(OXE−10、大阪有機化学工業(株)製)283.2gを入れ、これに20℃の条件下で3時間かけて上記で得られたシクロペンタジエン100gを逐添した後、30℃〜35℃の条件下で16時間撹拌した。次いで、これにより得られる反応生成物を、ビグリューカラムを用いた減圧蒸留装置にて分留精製し、下記式(13)に示されるモノマーを得た。
Figure 0006772443
H−NMRスペクトルおよび13C−NMRスペクトルを解析し、得られたモノマーが上記式に示される構造を有していることを確認した。また、得られたモノマーは、endo/exo=78/22の構造異性体混合物であった。なお、測定されたNMRスペクトルデータは、以下のとおりであった。
H−NMR(400MHz,CDCl):0.91(t,endo−3H),0.92(t,exo−3H),1.29(d,endo−1H),1.37−1.47(m,2H),1.52(d,exo−1H),1.73−1.80(m,2H),1.90−1.97(m,1H),2.26−2.30(m,exo−1H),2.92(br s,1H),2.98−3.03(m,endo−1H),3.05(br s,exo−1H),3.23(s,endo−1H),4.16(dd,endo−2H),4.23(dd,exo−2H),4.40(d,endo−2H),4.41(d,exo−2H),4.46(d,endo−2H),4.49(dd,exo−2H),5.92(dd,endo−1H),6.11−6.16(m,exo−2H),6.21(dd,endo−1H).
13C−NMR(100MHz,CDCl):8.0,26.9,29.1,30.3,41.6,42.4,42.6,42.6,43.1,43.3,45.7,46.3,46.6,49.6,65.9,66.2,77.8,77.9,132.1,135.6,137.9,138.0,174.7,176.2ppm.
(ポリマーの合成)
(合成例1)
密閉可能な反応容器内に、上記合成例により得られたモノマー(11.8g、0.05mol)、ノルボルネンカルボン酸(27.6g、0.20mol)、メチルグリシジルエーテルノルボルネン(27.0g、0.15mol)、ジブチルフマレート(22.8g、0.10mol)、V−601(9.2g,0.04mol)及びMEK26.6gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温が70℃に到達したところで、マレイミド(21.8g、0.225mol)、およびシクロヘキシルマレイミド(49.3g、0.275mol)をMEK71.1gに溶解させた溶液を6時間かけて添加した。その後、70℃で3時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、MEK266gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は112g、収率は70%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが5,930であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が1.89、アルカリ溶解速度は930Å/secであった。
得られたポリマーの重量平均分子量(Mw)、および数平均分子量(Mn)は、GPC測定により得られる標準ポリスチレン(PS)の検量線から求めた、ポリスチレン換算値を用いた。測定条件は、以下の通りである。
東ソー(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC−8320GPC
カラム:東ソー(株)製TSK−GEL Supermultipore HZ−M
検出器:液体クロマトグラム用RI検出器
測定温度:40℃
溶媒:THF
試料濃度:2.0mg/ミリリットル
なお、重量平均分子量(Mw)、および数平均分子量(Mn)の測定条件は、後述する合成例2〜6において同様である。
(合成例2)
密閉可能な反応容器内に、上記合成例により得られたモノマー(11.8g、0.05mol)、ノルボルネンカルボン酸(27.6g、0.20mol)、メチルグリシジルエーテルノルボルネン(27.0g、0.15mol)、ジブチルフマレート(22.8g、0.10mol)、マレイミド(21.8g、0.225mol)、およびシクロヘキシルマレイミド(49.3g、0.275mol)、V−601(9.2g,0.04mol)及びMEK97.7gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温70℃で12時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、MEK266gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は105g、収率は66%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが8,740であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が2.50、アルカリ溶解速度は880Å/secであった。
(合成例3)
撹拌機及び冷却管を備えた反応容器内に、上記合成例により得られたモノマー(35.5g、0.15mol)、ノルボルネンカルボン酸(27.6g、0.20mol)、V−601(6.22g、0.027mol)及びPGME56.6gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温が70℃に到達したところで、マレイミド(24.3g、0.25mol)、シクロヘキシルマレイミド(44.8g、0.25mol)、ブタンジオールモノビニルモノグリシジルエーテル(25.8g、0.15mol)をPGME94.9g溶解させた溶液を6時間かけて添加した。その後、70℃で2時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、アセトン214gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は115g、収率は73%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが8,380であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が1.89、アルカリ溶解速度は1,770Å/secであった。
(合成例4)
撹拌機及び冷却管を備えた反応容器内に、上記合成例により得られたモノマー(35.5g、0.15mol)、ノルボルネンカルボン酸(27.6g、0.20mol)、マレイミド(24.3g、0.25mol)、シクロヘキシルマレイミド(44.8g、0.25mol)、ブタンジオールモノビニルモノグリシジルエーテル(25.8g、0.15mol)、V−601(6.22g、0.027mol)及びPGME151.7gを加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、加温し、内温70℃で12時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、アセトン266gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は126g、収率は80%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが12,700であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が3.53、アルカリ溶解速度は920Å/secであった。
(合成例5)
密閉可能な反応容器内に、ノルボルネンカルボン酸(29.7g、215mmol)、マレイミド(10.4g、107mmol)およびシクロヘキシルマレイミド(19.2g、107mmol)を計量した。さらに、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(7.1g、29mmol)を溶解させたMEK110gを反応容器に加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、容器を密閉し、70℃で3時間反応させた。このとき、メタクリル酸グリシジル(40.7g、286mmol)とMEK68gの混合液を反応容器内に2時間かけて連続的に添加した。すなわち、メタクリル酸グリシジルを反応容器内に逐添加した。メタクリル酸グリシジルの添加が終了した後、70℃で2時間さらに反応させた。
次いで、反応混合物を室温まで冷却し、MEK48gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は70.5g、収率は87%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが10,000であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が2.41であった。アルカリ溶解速度は200Å/secであった。
(合成例6)
密閉可能な反応容器内に、ノルボルネンカルボン酸(29.7g、215mmol)、マレイミド(10.4g、107mmol)、シクロヘキシルマレイミド(19.2g、107mmol)、メタクリル酸グリシジル(40.7g、286mmol)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(7.1g、29mmol)およびMEK178gを反応容器に加え、撹拌・溶解させた。次いで、窒素バブリングにより系内の溶存酸素を除去したのち、容器を密閉し、70℃で6時間反応させた。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、MEK50gを添加し希釈した。希釈後の溶液を大量のヘプタンに注ぎ、ポリマーを析出させた。次いで、ポリマーを濾取しヘプタンでさらに洗浄した後、30℃、16時間真空乾燥させた。ポリマーの収得量は69.0g、収率は85%であった。また、ポリマーは、重量平均分子量Mwが10,800であり、分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)が2.56であった。アルカリ溶解速度は<5Å/secであった。
(溶解速度)
得られたポリマーの溶解速度を次のようにして測定した。まず、上記で得られたポリマー溶液を、シリコンウェハ上にスピン方式で塗布した後、100℃、120秒の条件で熱処理して、膜厚Hが2.0μmのポリマー膜を得た。次いで、このポリマー膜を23℃で0.5%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に含浸させ、視覚的にポリマー膜が消去するまでの時間Tを測定した。次いで、これにより得られた測定値に基づいて、膜厚H/時間Tを溶解速度(Å/秒)として算出した。
(実施例1)
(感光性樹脂組成物の調製)
合成例1により合成されたポリマー10.0g、4,4'−(1−{4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル}エチリデン)ビスフェノールと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライドとのエステル化物(ダイトーケミックス(株)製:PA−28)を2.25g、ε-カプロラクトン変性3,4'−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(株式会社ダイセル製セロキサイド2081)を2.4g、密着性を改善するためにKBM−803(信越シリコーン社製)を3.0g、回転塗布の際にレジスト膜上にできる放射線状のストリエーションを防止するためにF−557(DIC製)を0.05g、をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:ジエチレングリコールジエチルエーテル=5:95の混合溶媒に固形分20%となるよう溶解した。これを、0.2μmのPTFEフィルターで濾過して、ポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
得られた感光性樹脂組成物について以下の評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
(耐アンダーカット性)
次のようにして耐アンダーカット性を評価した。まず、得られた感光性樹脂組成物を縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し、100℃、120秒間ホットプレートにてベーク後、約3.5μm厚の薄膜を得た。この薄膜にキヤノン(株)製g+h+i線マスクアライナー(PLA−501F)にて5μmのホールパターンのマスクを使用し露光した。次いで、現像液を用いて23℃、90秒間現像することでパターン付きの薄膜を得た。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。この薄膜にPLA−501Fにて300mJ/cm全面露光した後、オーブン中で230℃、60分間加熱することによりポストベーク処理を行った。上記薄膜に形成されたホールパターンの断面をSEM観察し、ホールパターンの下端にアンダーカットが観察されなかったものを○、アンダーカットが観察されたものを×として、耐アンダーカット性の評価を行った。
(耐クラック性)
次のようにして耐クラック性を評価した。まず、得られた感光性樹脂組成物を縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し、100℃、120秒間ホットプレートにてベーク後、約3.5μm厚の薄膜を得た。この薄膜にキヤノン(株)製g+h+i線マスクアライナー(PLA−501F)にて5μmのホールパターンのマスクを使用し露光した。次いで、現像液を用いて23℃、90秒間現像することでレジストパターンを形成した。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。次いで、形成されたレジストパターンの表面をSEM観察し、薄膜にクラックが入っているものを×、クラックがないものを○として、耐クラック性の評価を行った。
(リワーク特性)
次のようにして感光性樹脂組成物のリワーク特性を評価した。まず、感光性樹脂組成物を、縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し(回転数500〜2500rpm)、ホットプレートを用いて100℃、120秒の条件でプリベークすることにより、約3.0μm厚の樹脂膜を得た。次いで、上記樹脂膜に対し、幅5μmのマスクパターンを有するマスクを用いて、g+h+i線マスクアライナー(キヤノン(株)製、PLA−501F(超高圧水銀ランプ))によりg+h+i線を積算光量が300mJ/cmとなるように露光した。その後、現像液を用いて現像処理、更に純水でリンスすることによりパターン付きの薄膜を得た。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。この薄膜に対してマスクを介さず、積算光量が300mJ/cmとなるようブリーチ処理を行った。次いで、上記樹脂膜を、気温23±1℃、湿度40±5%に保ったイエロールーム内(HEPAフィルター使用)で24時間放置した後、上記樹脂膜に対しマスクを介さずにg+h+i線を積算光量が300mJ/cmとなるよう再度ブリーチ処理を行った。次いで、上記樹脂膜を23±1℃の2.38%TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液中に240秒間浸漬した。このとき、基板上における上記樹脂膜の残存の有無を、顕微鏡にて観察した。ここでは、上記樹脂膜の残存が観察されなかったものを○、上記樹脂膜の残存が観察されたものを×として、リワーク特性の評価を行った。
(薄膜パターンの形成)
次のようにして薄膜パターンを形成した。まず、得られた感光性樹脂組成物を、縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し(回転数300〜2500rpm)、100℃、120秒間ホットプレートにてベーク後、約3.5μm厚の薄膜Aを得た。この薄膜Aにキヤノン(株)製g+h+i線マスクアライナー(PLA−501F)にて5μmのラインとスペースの幅が1:1となるように、最適露光量で露光し、現像液を用いて23℃、90秒間現像することで、ラインとスペース幅が1:1のライン&スペースパターンつき薄膜Bを得た。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。この薄膜BをPLA−501Fにて300mJ/cm全面露光した後、オーブン中で230℃、60分間加熱することによりポストベーク処理を行い、パターン付き薄膜Cを得た。
(現像後、ポストベーク後残膜率)
上述の薄膜パターンの形成により得られた薄膜Aと薄膜Bと薄膜Cの膜厚から、以下の式より残膜率を算出した。
現像後残膜率(%)=〔薄膜Bの膜厚(μm)/薄膜Aの膜厚(μm)〕×100
ポストベーク後残膜率(%)=〔薄膜Cの膜厚(μm)/薄膜Aの膜厚(μm)〕×100
(現像性)
上述の薄膜パターンの形成により得られた薄膜Bの5μmのパターンをSEM(走査型電子顕微鏡)にて観察した。スペース部分に残渣が見られた場合は×、残渣が見られない場合には○として現像性を評価した。
(比誘電率)
PLA−501Fにてテストパターンを露光現像せず、かつ基板としてアルミニウム基板を使用する点以外は、上述の薄膜パターンの形成と同様の操作を行うことにより、パターンのない3.0μm厚の薄膜をアルミニウム基板上に得た。その後、この薄膜上に金電極を形成し、室温(25℃)、10kHzにおける条件で、Hewlett Packard社製LCRメータ(4282A)を用いて得られた静電容量から比誘電率を算出した。
(透過率)
テストパターンを露光しない以外は、上述の薄膜パターンの形成と同様の操作を行うことにより、パターンのない薄膜をガラス基板上に得た。この薄膜について光の波長400nmにおける透過率(%)を、紫外−可視光分光光度計を用いて測定し、膜厚3μmに換算した数値を透過率とした。
(薬液耐性)
次にようにして膨潤率およびリカバー率を測定した。まず、得られた感光性樹脂組成物を、縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し、ホットプレートを用いて100℃、120秒の条件でプリベークすることにより、約3.5μm厚の樹脂膜を得た。次いで、上記樹脂膜を現像液に90秒浸した後、純水でリンスした。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。次いで、上記樹脂膜に対し、g+h+i線マスクアライナー(キヤノン(株)製、PLA−501F(超高圧水銀ランプ))を用いてg+h+i線を積算光量が300mJ/cmとなるように全面露光した。次いで、上記樹脂膜に対し、オーブン中、230℃、60分間の条件下で熱硬化処理を行った。次いで、得られた硬化膜の膜厚(第1膜厚)を計測した。次いで、上記硬化膜を、70℃のTOK106(東京応化工業(株)製)中に15分間浸漬した後、純水で30秒間リンスした。このとき、上記硬化膜のリンス後における膜厚を第2膜厚として、次の式から膨潤率を算出した。
膨潤率:[(第2膜厚−第1膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
次いで、上記硬化膜をオーブン中で、230℃、15分間加熱し、加熱後の膜厚(第3膜厚)を計測した。そして、下記式からリカバー率を算出した。
リカバー率:[(第3膜厚)/(第1膜厚)]×100(%)
(感度)
次にようにして感度を測定した。まず、得られた感光性樹脂組成物を縦100mm、横100mmサイズのコーニング社製1737ガラス基板に回転塗布し、100℃、120秒間ホットプレートにてベーク後、約3.5μm厚の薄膜Aを得た。この薄膜にキヤノン(株)製g+h+i線マスクアライナー(PLA−501F)にて5μmのホールパターンのマスクを使用し露光した。次いで、現像液を用いて23℃、90秒間現像することでレジストパターンを形成した。なお、上記現像液として0.5質量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を使用して現像処理を行った。次いで、形成されたレジストパターンをSEM観察し、5μm角のホールパターンが得られるときの露光量(mJ/cm)を感度とした。
(実施例2)
合成例3により合成されたポリマー10.0g、4,4'−(1−{4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル}エチリデン)ビスフェノールと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライドとのエステル化物(ダイトーケミックス(株)製:PA−15)を3.0g、密着性を改善するためにKBM−803(信越シリコーン社製)を1.0g、回転塗布の際にレジスト膜上にできる放射線状のストリエーションを防止するためにF−557(DIC製)を0.03g、をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:ジエチレングリコールジエチルエーテル=40:60の混合溶媒に固形分20%となるよう溶解した。これを、0.2μmのPTFEフィルターで濾過して、ポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
得られた感光性樹脂組成物について上記の各評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
参考例3)
合成例5により合成されたポリマー10.0g、4,4'−(1−{4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェニル}エチリデン)ビスフェノールと1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライドとのエステル化物(ダイトーケミックス(株)製:PA−15)を3.00g、密着性を改善するためにKBM−803(信越シリコーン社製)を1.0g、回転塗布の際にレジスト膜上にできる放射線状のストリエーションを防止するためにF−557(DIC製)を0.06g、をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:ジエチレングリコールジエチルエーテル=60:40の混合溶媒に固形分20%となるよう溶解した。これを、0.2μmのPTFEフィルターで濾過して、ポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
得られた感光性樹脂組成物について上記の各評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
(比較例1)
合成例1により合成されたポリマーを合成例2に変えた以外は実施例1と同様にして感光性樹脂組成物を調製し、上記の各評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
(比較例2)
合成例3により合成されたポリマーを合成例4に変えた以外は実施例2と同様にして感光性樹脂組成物を調製し、上記の各評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
(比較例3)
合成例5により合成されたポリマーを合成例6に変えた以外は実施例3と同様にして感光性樹脂組成物を調製し、上記の各評価をおこなった。しかし現像性が悪くパターンを得ることはできなかった。
Figure 0006772443
10 基板
12 対向基板
14 液晶層
20 絶縁膜
22 開口
30 トランジスタ
31 ゲート電極
32 ソース電極
33 ドレイン電極
34 ゲート絶縁膜
35 半導体層
40、42 配線
90、92 配向膜
100 電子装置

Claims (10)

  1. 以下の式(1)により示されるモノマー(A)と、分子内にラジカル重合性二重結合を有するモノマー(B)と、をラジカル重合して得られるポリマーの製造方法であって、
    記モノマー(A)と重合開始剤とを溶媒に溶解させて、前記モノマー(A)と前記重合開始剤と前記溶媒とからなる混合物(P)を準備する工程と、
    前記混合物(P)を加熱しながら、前記モノマー(B)を前記混合物(P)中に所定の時間かけて連続的または断続的に添加することにより、前記モノマー(A)と前記モノマー(B)とをラジカル重合させる工程と、
    を含み、
    前記モノマー(B)が、下記式(2)により示されるモノマー(C)、下記式(3)により示されるモノマー、下記式(4)により示されるモノマー、無水マレイン酸、および分子内に(メタ)アクリル基を含有するモノマーから選択される一種または二種以上を含み、
    前記ポリマーが、ポジ型感光性樹脂組成物に用いるためのポリマーである、
    ポリマーの製造方法。
    Figure 0006772443
    (式(1)中、nは0、1または2であり、R、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがカルボキシル基、エポキシ環またはオキセタン環を含有する炭素数1〜30の有機基であり、他が水素である)
    Figure 0006772443
    (式(2)中、R は、水素または炭素数1〜12の有機基である)
    Figure 0006772443
    (式(3)中、R およびR は、それぞれ独立して水素、または炭素数1〜12の有機基である)
    Figure 0006772443
    (式(4)中、R は炭素数1〜10の有機基である)
  2. 請求項に記載のポリマーの製造方法において、
    前記モノマー(B)が前記式(2)により示されるモノマー(C)を含むポリマーの製造方法。
  3. 請求項1または2に記載のポリマーの製造方法において、
    前記モノマー(B)が前記式(2)中のRが炭素数3〜8のシクロアルキル基であるモノマー(C1)を含むポリマーの製造方法。
  4. 請求項に記載のポリマーの製造方法において、
    前記式(2)により示される前記モノマー(C)が、前記式(2)中のRが水素であるモノマー(C2)を含むポリマーの製造方法。
  5. 請求項1乃至いずれか一項に記載のポリマーの製造方法において、
    前記式(1)により示される前記モノマー(A)が、
    前記式(1)中のR、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがカルボキシル基を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A1)と、
    前記式(1)中のR、R、RおよびRのうちの少なくとも一つがオキセタン環を含有する有機基であり、他が水素であるモノマー(A2)と、を含むポリマーの製造方法。
  6. 請求項1乃至いずれか一項に記載のポリマーの製造方法により得られるポリマー。
  7. 請求項に記載のポリマーを含むポジ型感光性樹脂組成物。
  8. 請求項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂膜。
  9. 請求項に記載の樹脂膜からなる永久膜を備える電子装置。
  10. 前記永久膜が、層間膜、表面保護膜、またはダム材である、請求項に記載の電子装置。
JP2015182178A 2015-09-15 2015-09-15 ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置 Active JP6772443B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015182178A JP6772443B2 (ja) 2015-09-15 2015-09-15 ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015182178A JP6772443B2 (ja) 2015-09-15 2015-09-15 ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017057262A JP2017057262A (ja) 2017-03-23
JP6772443B2 true JP6772443B2 (ja) 2020-10-21

Family

ID=58391151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015182178A Active JP6772443B2 (ja) 2015-09-15 2015-09-15 ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6772443B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017057262A (ja) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6677247B2 (ja) ポリマーの製造方法
JP6698155B2 (ja) バインダー樹脂及びこれを含む感光性樹脂組成物
WO2015141527A1 (ja) 感光性樹脂組成物および電子装置
JP6624049B2 (ja) ポリマー、感光性樹脂組成物および電子装置
JP2022001941A (ja) ポリマーおよびその製造方法
US9527943B2 (en) Polymer, photosensitive resin composition and electronic device
JP6459192B2 (ja) 感光性樹脂組成物
WO2015141525A1 (ja) 感光性樹脂組成物、および電子装置
JP6720480B2 (ja) ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置
JP6772443B2 (ja) ポリマーの製造方法、ポリマー、感光性樹脂組成物、樹脂膜および電子装置
JP2015182957A (ja) 化合物、および感光性樹脂組成物
JP7017270B2 (ja) バインダー樹脂及びこれを含む感光性樹脂組成物またはコーティング溶液
JP6558479B2 (ja) ポリマー、および感光性樹脂組成物
WO2015141526A1 (ja) ポリマー、感光性樹脂組成物および電子装置
JP7180189B2 (ja) 感光性樹脂組成物、構造体、光学部品および光学部品の製造方法
JP2017044860A (ja) ポジ型感光性樹脂組成物、硬化膜および電子装置
JP6588354B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置および硬化膜の製造方法
JP2019095581A (ja) 感光性樹脂組成物、感光性樹脂組成物溶液および電子装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190702

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200313

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200901

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200914

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6772443

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150