JP7335217B2 - 感光性樹脂組成物、パターン形成方法、硬化被膜形成方法、層間絶縁膜、表面保護膜、及び電子部品 - Google Patents

感光性樹脂組成物、パターン形成方法、硬化被膜形成方法、層間絶縁膜、表面保護膜、及び電子部品 Download PDF

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Description

本発明は、感光性樹脂組成物、パターン形成方法、硬化被膜形成方法、層間絶縁膜、表面保護膜、及び電子部品に関する。
パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等様々な電子機器の小型化や高性能化に伴い、半導体素子においてもさらなる小型化、薄型化及び高密度化への要求が急速に高まっている。これに伴い、半導体素子の層間絶縁膜、表面保護膜にはその用途によって1μm以下の薄膜から10μm以上の厚膜まで様々なグレードの膜厚が必要とされ、感光性樹脂組成物を露光、硬化してなる硬化被膜が利用されることがある(特許文献1、特許文献2)。各膜厚において、感光性樹脂組成物の塗布時に膜厚の均一性が求められるが、これらの文献ではフッ素系界面活性剤を用いたポジ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物が提案されているのみで、膜厚の均一性についての記載はない。
また、10μm以上の厚膜を形成する場合、感光性樹脂組成物が高粘度となるため、塗布時に気泡を噛みやすくなり、その気泡に起因して塗布欠陥が発生するという問題がしばしば起こる。特許文献3ではアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤、フッ素系界面活性剤、有機溶剤を含む組成物の製造方法が記載されており、先に界面活性剤と有機溶剤を混合した後に、その混合液にアルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤を添加することで、界面活性剤の分散性が向上し塗布時のハジキ欠陥が低減することが提案されている。しかしこの文献では膜厚が10μm未満の膜厚での評価しか実施されておらず、厚膜形成時の泡に起因する欠陥についての記載はない。このように塗布時の膜厚均一性と欠陥の低減はしばしば課題として挙げられ、その改善が強く望まれている。
国際公開2015/060238号公報 国際公開2015/060240号公報 国際公開2011/152058号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥が低減された感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。本発明は更に、前記感光性樹脂組成物を用いて行うパターン形成方法、そのパターンを硬化させてなる硬化膜、前記硬化膜を有する電子部品を提供することも目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、
(A)樹脂、
(B)感光剤、
(C)下記平均組成式(1)で表される構造単位を含む界面活性剤、及び
(D)溶剤
を含むものである感光性樹脂組成物を提供する。
Figure 0007335217000001
(式中、Y、Yはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、フェニル基もしくは下記一般式(2)で示される基であって、Y、Yのうち少なくとも一つは下記一般式(2)で示される基であり、R~Rは同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基であり、l、nはそれぞれ独立に1~100の整数、mは0~100の整数である。)
Figure 0007335217000002
(式中、点線は結合を表し、R、R10、R11はそれぞれ独立に炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基(ただし、R10はR11と異なる)であり、R12は炭素数2~10の3価の炭化水素基であり、R13は(OR10)、(OR11)、(OR12)から選ばれる1つ以上の繰り返し単位を有する構造を表し、R14は水酸基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状の不飽和アルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基であり、aは1~50の整数、bは0~50の整数、cは0~50の整数、dは1~20の整数である。-OR10-、-OR11-、-OR12(R13)-の順序についてはランダムであってもよい。)
このような感光性樹脂組成物であれば、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥が低減されたものとなる。
また、前記一般式(2)中のaが10~30の整数、bが10~30の整数、cが0~20の整数であることが好ましい。
このような感光性樹脂組成物であれば、溶媒への十分な溶解性を持ち、かつシロキサン構造との適度なバランスとなり、塗布時の膜厚均一性を向上させ、厚膜形成時の消泡性を向上させることができる。
また、前記一般式(2)中のR14が炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基であることが好ましい。
このような感光性樹脂組成物であれば、本発明の効果をより向上させることができる。
また、(E)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(E-1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤を更に含有するものであることが好ましい。
Figure 0007335217000003
(式中、点線は結合を示し、Rは炭素数1~6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示し、sは1又は2を表す。)
このような感光性樹脂組成物であれば、硬化物の強度を更に上げることができる。
また、前記(A)樹脂がポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、シロキサン骨格含有樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
このような樹脂が、(A)樹脂として好適である。
また、樹脂の重量平均分子量が、3,000~500,000であることが好ましい。
このような感光性樹脂組成物であれば、基板上に所望な膜厚で成膜することが容易になり、粘度も好適である。
また、前記(B)感光剤が光酸発生剤であることが好ましい。
このような感光性樹脂組成物であれば、ポジ型感光性樹脂組成物としては、現像液にアルカリ水溶液を用いても、未露光部は現像液に溶解することがなく、露光部は現像液に可溶であることから、良好なポジ型のパターンを形成することができ、ネガ型感光性樹脂組成物としては、(B)成分から発生する酸を触媒として、(E)成分の架橋基が(A)成分の樹脂と架橋することによって、良好なネガ型のパターンを形成することもできる。
また、前記光酸発生剤がキノンジアジド構造を有する化合物であることができる。
このような光酸発生剤であれば、特にポジ型のパターンをより効率よく形成することができる。
また、前記(B)感光剤が光ラジカル開始剤であることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、このようなものを含むことができる。
また、本発明では、(I)上記感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光材被膜を形成する工程、
(II)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190~500nmの高エネルギー線もしくは電子線で感光材被膜を露光する工程、
(III)アルカリ水溶液もしくは有機溶剤の現像液を用いて現像する工程、
を含むパターン形成方法を提供する。
このようなパターン形成方法であれば、所望のパターンを有する被膜を得ることができる。
また、前記露光工程と前記現像工程との間に、露光後加熱工程を含むことが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、このような工程を含むことで、露光によって光酸発生剤から発生した酸を触媒として、架橋剤の架橋基と重合体の架橋反応点の架橋反応を促進することができる。
また、本発明では、パターン形成方法により得られたパターン形成された被膜を、更に温度100~300℃において加熱、後硬化する工程を含む硬化被膜形成方法を提供する。
このような硬化被膜形成方法であれば、感光性樹脂組成物の被膜の架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去でき、基板に対する密着力、耐熱性や強度、さらに電気特性の観点から好ましい。
また、本発明では、感光性樹脂組成物の硬化被膜からなる層間絶縁膜又は表面保護膜を提供する。
このような層間絶縁膜又は表面保護膜であれば、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度及びアルカリ性剥離液等に対する薬品耐性に優れ、それを保護用被膜とした半導体素子の信頼性にも優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止できる。
また、本発明では、上記層間絶縁膜又は表面保護膜を有する電子部品を提供する。
このような電子部品であれば、耐熱性、薬品耐性、絶縁性を有する保護用被膜(層間絶縁膜又は表面保護膜)を有することから、信頼性に優れたものとなる。
以上のように、本発明であれば、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥が低減された感光性樹脂組成物を提供することができる。また前記感光性樹脂組成物を用いて行うパターン形成方法、そのパターンを硬化させてなる硬化膜、前記硬化膜を有する電子部品を提供することもできる。
上述のように、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥が低減された感光性樹脂組成物、前記感光性樹脂組成物を用いて行うパターン形成方法、そのパターンを硬化させてなる硬化膜、硬化膜を有する電子部品の開発が求められていた。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、(A)樹脂、(B)感光剤、(C)ポリオキシアルキレン基を側鎖及び/又は末端に有する非イオン性オルガノシロキサン化合物を含む界面活性剤、(D)溶剤を含有する感光性樹脂組成物とすることで、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥を低減することができることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、
(A)樹脂、
(B)感光剤、
(C)下記平均組成式(1)で表される構造単位を含む界面活性剤、及び
(D)溶剤
を含むものである感光性樹脂組成物である。
Figure 0007335217000004
(式中、Y、Yはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、フェニル基もしくは下記一般式(2)で示される基であって、Y、Yのうち少なくとも一つは下記一般式(2)で示される基であり、R~Rは同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基であり、l、nはそれぞれ独立に1~100の整数、mは0~100の整数である。)
Figure 0007335217000005
(式中、点線は結合を表し、R、R10、R11はそれぞれ独立に炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基(ただし、R10はR11と異なる)であり、R12は炭素数2~10の3価の炭化水素基であり、R13は(OR10)、(OR11)、(OR12)から選ばれる1つ以上の繰り返し単位を有する構造を表し、R14は水酸基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状の不飽和アルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基であり、aは1~50の整数、bは0~50の整数、cは0~50の整数、dは1~20の整数である。-OR10-、-OR11-、-OR12(R13)-の順序についてはランダムであってもよい。)
本発明の感光性樹脂組成物であれば塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥を低減することができる。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[(A)樹脂]
(A)樹脂は、本発明の感光性樹脂組成物のベースとなる樹脂であり、ポジ型感光性樹脂組成物かネガ型感光性樹脂組成物か、前記樹脂を用いた感光性樹脂組成物からなる硬化膜に要求される機械特性、光学特性などに応じて選択することができ、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、シロキサン骨格含有樹脂から選択される樹脂であることが好ましく、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体)
樹脂は、下記一般式(3)、(4)、(5)、(7)で表される構造単位から選ばれる少なくとも1種を含むものであることが好ましい。
Figure 0007335217000006
(式中、Xは4価の有機基であり、Xは2価の有機基である。)
Figure 0007335217000007
(式中、Xは2価の有機基であり、Xは前記Xと同一もしくは異なる2価の有機基である。)
Figure 0007335217000008
(式中、Xは前記Xと同一もしくは異なる4価の有機基であり、Xは前記Xと同一もしくは異なる2価の有機基であり、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~10で間にヘテロ原子を含んでいてもよく、置換基を有していてもよい有機基、又は下記一般式(6)で示される有機基である。)
Figure 0007335217000009
(式中、点線は結合を表す。Rは水素原子又は炭素数1~3の有機基であり、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3の有機基であり、mは2~10の整数である。)
Figure 0007335217000010
(式中、Xは前記Xと同一もしくは異なる2価の有機基であり、Xは4価の有機基である。)
上記一般式(3)中のXは、4価の有機基であるが、4価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは、炭素数4~40の脂環式脂肪族基又は芳香族基の4価の有機基又はシロキサン骨格を含有した4価の有機基であり、さらに好ましくは下記式(8)で示される4価の有機基である。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
Figure 0007335217000011
(式中、R15、R16はそれぞれ独立にメチル基又はフェニル基を表し、q及びqは1~20の整数を表し、点線は結合を表す。)
上記一般式(3)中のXは、2価の有機基であり、2価の有機基であれば限定されるものではないが、炭素数6~40の2価の有機基であることが好ましく、置換基を有した芳香族環もしくは脂肪族環を1~4個含有する環状有機基、又は環状構造を持たない脂肪族基もしくはシロキサン基であることがより好ましい。さらに好適なXとしては、下記式(9)、(10)又は(11)で示される構造が挙げられる。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
Figure 0007335217000012
(式中、qは1~20の整数を表し、sは1~40の整数、s2、はそれぞれ独立に0~40の整数を表し、点線は結合を表す。)
Figure 0007335217000013
(式中、qは1~4の整数を表し、q14は1~20の整数を表し、R17はフッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基又はトリフルオロメチル基を表し、qが2以上の時、R17はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、点線は結合を表す。)
Figure 0007335217000014
(式中、q、q、及びqは、1~10の整数を表し、qは1~20の整数を表し、点線は結合を表す。)
上記一般式(3)で示される構造単位を含む樹脂であれば、パターン形成して得られた硬化膜の機械的強度、基板に対する密着力、耐熱性を向上させることができるので好ましい。また、構造単位(3)は、後硬化において閉環反応する必要が無く、相対的に硬化反応温度を下げることができるため、好ましい。
上記一般式(4)中のXは、2価の有機基であり、2価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは、炭素数4~40の脂肪族鎖長構造もしくは脂環式脂肪族基又は芳香族基の2価の有機基である。さらに好ましくは下記式(12)で示される2価の有機基である。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
Figure 0007335217000015
(式中、R18はそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、又は炭素数1~6のアルキル基であり、qは1~30の整数であり、点線は結合を表す。)
上記一般式(4)中のXは、2価の有機基であるが、上記のXと同一もしくは異なってもよく、2価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは炭素数6~40の2価の有機基であり、置換基を有した芳香族環もしくは脂肪族環を1~4個含有する環状有機基、又は環状構造を持たない脂肪族基もしくはシロキサン基である。さらに好ましくは上記式(9)、(10)又は(11)で示される構造が挙げられる。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
上記一般式(4)で示される構造単位を含む樹脂であれば、パターン形成して得られた硬化膜の伸びなどの機械的特性、基板に対する密着力を向上させることができるので好ましい。
上記一般式(5)中のXは、4価の有機基であるが、上記のXと同一もしくは異なってもよく、4価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは、炭素数4~40の脂環式脂肪族基又は芳香族基の4価の有機基又はシロキサン骨格を含有したの4価の有機基であり、さらに好ましくは上記式(8)で示される4価の有機基である。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
上記一般式(5)中のXは、2価の有機基であるが、上記のXと同一もしくは異なってもよく、2価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは、炭素数6~40の2価の有機基であり、置換基を有した芳香族環もしくは脂肪族環を1~4個含有する環状有機基、又は環状構造を持たない脂肪族基もしくはシロキサン基である。さらに好ましくは上記式(9)、(10)又は(11)で示される構造が挙げられる。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
上記一般式(5)中のR及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~10で間にヘテロ原子を含んでいてもよく、ハロゲン原子で置換していてもよい有機基、又は上記一般式(6)で示される有機基であるが、R及びRのいずれかもしくは両方が上記一般式(6)で示される有機基であることが好ましい。
上記一般式(6)中のRは水素原子又は炭素数1~3の有機基であり、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3の有機基であり、mは2~10の整数である。Rは水素原子又はメチル基が好ましく、R、Rは水素原子が好ましく、mは2~5の整数が好ましい。
このようなものであれば、構造単位中に重合性不飽和結合基を有していることから、後述する光ラジカル開始剤と組み合わせることで、パターン形成において露光部に発生するラジカルを開始剤としてラジカル重合が進行し、現像液に不溶となる特徴を持つため、新たに架橋剤を添加することなく、ネガ型感光性樹脂組成物を与えることができる。
上記一般式(7)中のXは、2価の有機基であるが、上記のXと同一もしくは異なってもよく、2価の有機基であれば限定されるものではない。好ましくは、炭素数4~40の脂肪族鎖長構造もしくは脂環式脂肪族基又は芳香族基の2価の有機基である。さらに好ましくは上記式(12)で示される2価の有機基である。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
上記一般式(7)中のXは、4価の有機基であり、4価の有機基であれば限定されるものではないが、炭素数6~40の2価の有機基であることが好ましく、置換基を有した芳香族環もしくは脂肪族環を1~4個含有する環状有機基、又は環状構造を持たない脂肪族基もしくはシロキサン基であることがより好ましい。さらに好適なXとしては、下記式(13)で示される構造が挙げられる。また、Xの構造は1種でも2種以上の組み合わせでもよい。
Figure 0007335217000016
(式中、q10、q11、及びq12は、1~10の整数を表し、q13は1~20の整数を表し、点線は結合を表す。)
上記一般式(7)で示される構造単位を含む樹脂であれば、パターン形成して得られた硬化膜の機械的強度、基板に対する密着力、耐熱性を向上させることができるので好ましい。また、構造単位(7)は、後硬化において閉環反応する必要が無く、相対的に硬化反応温度を下げることができるため、好ましい。
上述のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体の好適な重量平均分子量は、好ましくは3,000~500,000、より好ましくは5,000~100,000、更に好ましくは7,000~50,000である。重量平均分子量が3,000以上であれば、上記樹脂をベース樹脂に用いた感光性樹脂組成物を基板上に所望な膜厚に成膜することは容易になり、重量平均分子量が500,000以下であれば、該感光性樹脂組成物の粘度が著しく高いものとはならず、成膜できなくなる恐れがない。なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
(シロキサン骨格含有樹脂)
樹脂は、下記一般式(14)で表される構造単位を含むものであることが好ましい。
Figure 0007335217000017
(式中、R19~R22は同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基を示す。lはそれぞれ独立に1~100の整数である。e、fは正数かつg、h、i、jは0又は正数である。但し、e+f+g+h+i+j=1である。Wは下記一般式(15)で示される有機基、Tは下記一般式(16)で示される有機基、Uは下記一般式(17)及び/又は(18)で示される有機基である。)
Figure 0007335217000018
(式中、Zは
Figure 0007335217000019
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R23及びR24はそれぞれ炭素数1~4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。kは0、1、2のいずれかであり、点線は結合を表す。)
Figure 0007335217000020
(式中、Vは
Figure 0007335217000021
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R25及びR26はそれぞれ炭素数1~4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。oは0、1、2のいずれかであり、点線は結合を表す。)
Figure 0007335217000022
(式中、R27及びR28はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である。n及びnはそれぞれ独立に0~7の整数である。R29は炭素数1~8の2価炭化水素基であり、その炭素原子間にエステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよく、点線は結合を表す。)
Figure 0007335217000023
(式中、R30及びR31は、それぞれ独立に水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のアルキル基である。nは0~10の整数であり、点線は結合を表す。)
上記一般式(14)中、R19~R22はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基である。
前記1価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基等の1価脂肪族炭化水素基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基等の1価芳香族化水素基が挙げられる。
前記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、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。前記アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等が挙げられる。
また、前記1価脂肪族炭化水素基にはヘテロ原子が含まれていてもよく、具体的には、前記1価脂肪族炭化水素基の水素原子の一部又は全部が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよく、その炭素原子間に、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合等が介在していてもよい。このようなヘテロ原子を含む1価脂肪族炭化水素基としては、2-オキソシクロヘキシル基等が挙げられる。
前記アリール基としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基等が挙げられる。前記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
また、前記1価芳香族炭化水素基にはヘテロ原子が含まれていてもよく、具体的には、前記1価芳香族炭化水素基の水素原子の一部又は全部が、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数6 ~20のアリールチオ基等で置換されていてもよい。
前記炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、シクロブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n-へプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマンチルオキシ基等が挙げられる。
前記炭素数1~10のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n- プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、シクロプロピルチオ基、n-ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、tert-ブチルチオ基、シクロブチルチオ基、n-ペンチルチオ基、シクロペンチルチオ基、n-ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n-へプチルチオ基、n-オクチルチオ基、n-ノニルチオ基、n-デシルチオ基、ノルボルニルチオ基、アダマンチルチオ基等が挙げられる。
前記炭素数6~20のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、2-メチルフェニルオキシ基、3-メチルフェニルオキシ基、4-メチルフェニルオキシ基、2-エチルフェニルオキシ基、3-エチルフェニルオキシ基、4-エチルフェニルオキシ基、4- tert-ブチルフェニルオキシ基、4-ブチルフェニルオキシ基、ジメチルフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ターフェニリルオキシ基等が挙げられる。
前記炭素数6~20のアリールチオ基としては、フェニルチオ基、2-メチルフェニルチオ基、3-メチルフェニルチオ基、4-メチルフェニルチオ基、2-エチルフェニルチオ基、3-エチルフェニルチオ基、4-エチルフェニルチオ基、4-tert-ブチルフェニルチオ基、4-ブチルフェニルチオ基、ジメチルフェニルチオ基、ナフチルチオ基、ビフェニリルチオ基、ターフェニリルチオ基等が挙げられる。
例えば、これらの基で置換された芳香族炭化水素基としては、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-エトキシフェニル基、3 -エトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、3-tert-ブトキシフェニル基、4-tert-ブトキシフェニル基、2-メトキシフェネチル基、3-メトキシフェネチル基、4-メトキシフェネチル基、2-エトキシフェネチル基、3-エトキシフェネチル基、4-エトキシフェネチル基、ビフェニリルオキシフェニル基、ビフェニリルチオフェニル基等が挙げられる。
前記1価脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましい。また、前記1価芳香族炭化水素基の炭素数は、6~14が好ましく、6~10がより好ましい。
これらのうち、R19~R22としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基又はフェニル基が好ましく、メチル基又はフェニル基がより好ましい。
上記一般式(14)中、lは、それぞれ独立に、1~100の整数であるが、1~50の整数が好ましい。
また、基板に対する密着性、電気特性、信頼性、耐光性の観点から、上記一般式(14)中e、fは正数かつg、h、i、jは0又は正数である。この場合、好ましくは0<e≦0.8、より好ましくは0.2≦e≦0.8であり、好ましくは0<f≦0.8、より好ましくは0.2≦f≦0.8であり、好ましくは0≦g≦0.3、より好ましくは0≦g≦0.2であり、好ましくは0≦h≦0.3、より好ましくは0≦h≦0.2であり、好ましくは0<i≦0.8、より好ましくは0<i≦0.5であり、好ましくは0<j≦0.8、より好ましくは0<j≦0.5である。但し、e+f+g+h+i+j=1である。
上記一般式(15)中、R23及びR24はそれぞれ炭素数1~4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。R23及びR24の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基等が挙げられる。
上記一般式(16)中、R25及びR26はそれぞれ炭素数1~4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。R25及びR26の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基等が挙げられる。
上記一般式(17)中、R27及びR28は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。n及びnは、それぞれ独立に、0~7の整数である。
上記一般式(17)中、R29は、炭素数1~8の2価炭化水素基であり、その炭素原子間にエステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。前記2価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチレン基、エタン-1,1 -ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3 -ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基等のアルカンジイル基等が挙げられる。また、前記2価炭化水素基の炭素原子間に、エステル結合又はエーテル結合が介在していてもよい。これらのうち、R29としては、メチレン基又はエチレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。
上記一般式(18)中、R30及びR31は、それぞれ独立に、水素原子又はヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20のアルキル基である。前記アルキル基としては、R19~R22の説明において述べたものと同様のものが挙げられる。R30及びR31としては、水素原子又はメチル基が好ましい。
上記一般式(18)中、nは、0~10の整数であるが、0が好ましい。
本発明のシロキサン骨格含有樹脂の重量平均分子量は、これを用いた光硬化性樹脂組成物の相溶性及び光硬化性、並びに、上記光硬化性樹脂組成物から得られる硬化物の機械的特性の観点から、好ましくは3,000~500,000、より好ましくは5,000~100,000である。
(A)樹脂は上記のようなものとすることができる。また、このようなもののうち、構造単位中に重合性不飽和結合基を有している場合には、後述する光ラジカル開始剤と組み合わせることで、パターン形成において露光部に発生するラジカルを開始剤としてラジカル重合が進行し、現像液に不溶となる特徴を持つため、新たに架橋剤を添加することなく、ネガ型感光性樹脂組成物を与えることができる。また、後述する光により酸を発生しアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する感光剤であって、キノンジアジド構造を有する化合物と組み合わせることで、ポジ型感光性樹脂組成物を与えることができる。また、後述する光酸発生剤から発生する酸を触媒として、後述する(E)成分の架橋基が(A)成分の樹脂と架橋することによって、ネガ型の感光性樹脂組成物を成すことができる。
[(B)感光剤]
(B)感光剤は、光を受けて樹脂を溶剤に対して可溶若しくは不溶にする作用を有する物質である。ポジ型感光性樹脂組成物又はネガ型感光性樹脂組成物を構築するための、以下のような(B)成分を用いることができる。なお、(B)成分は1種又は2種以上を用いることができ、2種以上の場合は、それぞれ異なる機能を有していてもよい。また、(B)成分は、光により酸を発生する化合物(光酸発生剤)であることができる。
(ポジ型感光性樹脂組成物)
本発明においてポジ型感光性樹脂組成物を構築するためには(B)成分は、光により酸を発生しアルカリ水溶液に対する溶解速度が増大する感光剤であって、キノンジアジド構造を有する化合物であることが好ましい。(B)成分としては、1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基を分子中に有する化合物を挙げることができる。
1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基を分子中に有する化合物としては、下記一般式(19)又は(20)で示される1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基を分子中に有する化合物が挙げられる。
Figure 0007335217000024
上記1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基が導入される化合物として、具体的には、トリヒドロキシベンゾフェノン又はテトラヒドロキシベンゾフェノン、フェノール性水酸基を有する下記一般式(21)で示されるバラスト分子又は後記式(26)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が好ましくは2,000~20,000、より好ましくは3,000~10,000の範囲であるノボラック樹脂が好適に用いられる。即ち、下記に挙げられるフェノール性水酸基を有する樹脂や化合物のフェノール性水酸基の水素原子を上記1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基で置換したものが(B)成分として好適に用いられる。
Figure 0007335217000025
ここで、R101~R106はそれぞれ独立して水素原子、メチル基、下記式(22)で示される基又は下記式(23)で示される基である。wは0~2の整数、zは0~2の整数であり、zが0の場合、wは1又は2である。Eは、zが0でかつwが1の場合、水素原子、メチル基、又は下記式(22)で示される基であり、zが0でかつwが2の場合、一方がメチレン基又は下記式(24)で示される基で、他方が水素原子、メチル基又は下記式(22)で示される基、zが1の場合、メチレン基又は下記式(24)で示される基である。zが2の場合、wが1のとき、Eはメチン基又は下記式(25)で示される基、wが2のときはEの一方がメチレン基又は下記式(24)で示される基で、他方がメチン基又は下記式(25)で示される基である。
Figure 0007335217000026
(式中、a1、a2、a3、a4、a5、a6、及びa7はそれぞれ0~3の整数であるが、a1+a2≦5、a3+a4≦4、a6+a7≦3である。)
この場合、上記式(21)の低核体(バラスト分子)は、ベンゼン環の数が2~20個、より好ましくは2~10個、更に好ましくは3~6個であり、且つ、フェノール性水酸基の数とベンゼン環の数の比率が0.5~2.5、より好ましくは0.7~2.0、更に好ましくは0.8~1.5のものであることが好適である。
このような低核体(バラスト分子)として具体的には、下記のものが挙げられる。
Figure 0007335217000027
Figure 0007335217000028
Figure 0007335217000029
Figure 0007335217000030
Figure 0007335217000031
Figure 0007335217000032
Figure 0007335217000033
上記例示された低核体(バラスト分子)の中で、(B-3)、(B-29)、(B-33)、(B-38)等が好適に用いられ、これらのバラスト分子のフェノール性水酸基の水素原子を1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基で置換した化合物が、本発明の感光性樹脂組成物の(B)成分に好適に用いられる。
Figure 0007335217000034
(式中、mmは0~3の整数である。)
上記式(26)で示される繰り返し単位を有するノボラック樹脂は、下記式(27)で示されるフェノール類、具体的にはo-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、3,5-キシレノール等の少なくとも1種のフェノール類とアルデヒド類とを通常の方法で縮合させることにより合成することができる。
Figure 0007335217000035
(式中、mmは0~3の整数である。)
この場合、アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられるが、ホルムアルデヒドが好適である。
なお、上記式(27)で示されるフェノール類とアルデヒド類との割合は、モル比で0.2~2、特に0.3~2の割合が好ましい。
上記1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基が導入される化合物への1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基の導入方法としては、1,2-ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとフェノール性水酸基との塩基触媒による脱塩酸縮合反応を用いることが好ましい。上記式(21)で示されるバラスト分子、トリヒドロキシベンゾフェノン又はテトラヒドロキシベンゾフェノンの場合には、フェノール性水酸基の水素原子を1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基で置換する割合は10~100モル%、好ましくは50~100モル%であり、上記式(26)で示される繰り返し単位を有するノボラック樹脂の場合、フェノール性水酸基の水素原子を1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基で置換する割合は2~50モル%、好ましくは3~27モル%が好ましい。
(B)成分の添加量は、(A)成分100質量部に対して1~50質量部、より好ましくは10~40質量部であることが好ましい。また、(B)成分の1種類又は2種類以上を組み合わせて用いることもできる。
このような(B)成分を配合することで、露光前においては(B)成分の溶解阻止性によってアルカリ水溶液に対する溶解性が抑制され、系はアルカリ不溶性となり、露光した際には(B)成分の感光剤は光により酸を発生させ、アルカリ水溶液に対する溶解速度が増大して、系はアルカリ可溶性となる。
即ち、現像液にアルカリ水溶液を用いた場合、未露光部は現像液に溶解することがなく、露光部は現像液に可溶であることから、ポジ型のパターンを形成することが可能となる。
(ネガ型感光性樹脂組成物)
また本発明においてネガ型感光性樹脂組成物を構築するためには、(B)成分は光により酸を発生する化合物が好ましい。(B)成分から発生する酸を触媒として、後述する(E)成分の架橋基が(A)成分の樹脂と架橋することによって、ネガ型の感光性樹脂組成物を成すことができる。
(B)成分、光酸発生剤としては、波長190~500nmの光照射により酸を発生し、これが硬化触媒となるものを用いることができる。例えば、オニウム塩、ジアゾメタン誘導体、グリオキシム誘導体、β-ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド-イル-スルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体、イミノスルホネート誘導体、トリアジン誘導体等が挙げられる。
上記オニウム塩としては、例えば、下記一般式(28)で示される化合物が挙げられる。
(R32j1 (28)
(式中、R32は置換基を有してもよい炭素数1~12の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数7~12のアラルキル基を表し、Mはヨードニウム又はスルホニウムを表し、Kは非求核性対向イオンを表し、j1は2又は3を表す。)
上記R32において、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、2-オキソシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基;o-、m-又はp-メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、m-又はp-tert-ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2-、3-又は4-メチルフェニル基、エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等の各基が挙げられる。
の非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン;トリフレートイオン、1,1,1-トリフルオロエタンスルホネートイオン、ノナフルオロブタンスルホネートイオン等のフルオロアルキルスルホネートイオン;トシレートイオン、ベンゼンスルホネートイオン、4-フルオロベンゼンスルホネートイオン、1,2,3,4,5-ペンタフルオロベンゼンスルホネートイオン等のアリールスルホネートイオン;メシレートイオン、ブタンスルホネートイオン等のアルキルスルホネートイオン等が挙げられる。
ジアゾメタン誘導体としては、下記一般式(29)で示される化合物が挙げられる。
Figure 0007335217000036
(式中、R33は同一でも異なってもよく、炭素数1~12の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基もしくはハロゲン化アルキル基、炭素数6~12のアリール基もしくはハロゲン化アリール基、又は炭素数7~12のアラルキル基を表す。)
上記R33において、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、1,1,1-トリフルオロエチル基、1,1,1-トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基;o-、m-又はp-メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、m-又はp-tert-ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2-、3-又は4-メチルフェニル基、エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基等が挙げられる。ハロゲン化アリール基としては、例えば、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5-ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
このような光酸発生剤としては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p-トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p-トルエンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ビス(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリス(p-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p-トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、ジフェニル(4-チオフェノキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、[4-(4-ビフェニリルチオ)フェニル]-4-ビフェニリルフェニルスルホニウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド、テトラキス(フルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルスルホニウム、テトラキス(フルオロフェニル)ホウ酸トリス[4-(4-アセチルフェニル)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)ホウ酸トリ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)ホウ酸トリス[4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル]スルホニウム等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロへキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec-アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert-アミルスルホニル)ジアゾメタン、1-シクロへキシルスルホニル-1-(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1-シクロヘキシルスルホニル-1-(tert-アミルスルホニル)ジアゾメタン、1-tert-アミルスルホニル-1-(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;ビス--(p-トルエンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(p-トルエンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス--(p-トルエンスルホニル)-α-ジシクロへキシルグリオキシム、ビス--(p-トルエンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス-O-(p-トルエンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス--(n-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(n-ブタンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス--(n-ブタンスルホニル)-α-ジシクロへキシルグリオキシム、ビス--(n-ブタンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス--(n-ブタンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス--(メタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(トリフルオロメタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(1,1,1-トリフルオロエタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(tert-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(パーフルオロオクタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(シクロヘキサンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(ベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(p-フルオロベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(p-tert-ブチルベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(キシレンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス--(カンファースルホニル)-α-ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体;α-(ベンゼンスルホニウムオキシイミノ)-4-メチルフェニルアセトニトリル等のオキシムスルホネート誘導体;2-シクロヘキシルカルボニル-2-(p-トルエンスルホニル)プロパン、2-イソプロピルカルボニル-2-(p-トルエンスルホニル)プロパン等のβ-ケトスルホン誘導体;ジフェニルジスルホン、ジシクロへキシルジスルホン等のジスルホン誘導体;p-トルエンスルホン酸2,6-ジニトロベンジル、p-トルエンスルホン酸2,4-ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体;1,2,3-トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3-トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3-トリス(p-トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体;フタルイミド-イル-トリフレート、フタルイミド-イル-トシレート、5-ノルボルネン2,3-ジカルボキシイミド-イル-トリフレート、5-ノルボルネン2,3-ジカルボキシイミド-イル-トシレート、5-ノルボルネン2,3-ジカルボキシイミド-イル-n-ブチルスルホネート、n-トリフルオロメチルスルホニルオキシナフチルイミド等のイミド-イル-スルホネート誘導体;(5-(4-メチルフェニル)スルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-(4-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)-アセトニトリル等のイミノスルホネート誘導体、2-[2-(フラン-2-イル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(5-メチルフラン-2-イル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(4-メトキシフェニル)エテニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-[2-(3,4-ジメトキシフェニル)エテニル]-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誘導体、2-メチル-2[(4-メチルフェニル)スルホニル]-1-[(4-メチルチオ)フェニル]-1-プロパン等が挙げられる。これらの中でも、イミド-イル-スルホネート誘導体、イミノスルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体等が好適に用いられる。上記光酸発生剤は1種又は2種以上を用いることができる。
上記(B)成分の光酸発生剤の配合量は、光酸発生剤自身の光吸収及び厚膜での光硬化性の観点から、本発明のネガ型感光性樹脂組成物において、(A)成分100質量部に対して0.05~20質量部が好ましく、特に0.2~5質量部が好ましい。
また別の形態のネガ型感光性樹脂組成物において(B)成分は光ラジカル開始剤であることができる。このような(B)成分を用いることで、樹脂を架橋して不溶化することができる。光ラジカル開始剤としては、UV硬化用の光重合開始剤として従来用いられている化合物を任意に選択できる。例えば、光ラジカル開始剤としては、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン等のベンゾフェノン誘導体;2,2’-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン誘導体;ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール等のベンジル誘導体;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾイン誘導体;1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニルプロパントリオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシプロパントリオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム等のオキシム類;N-フェニルグリシン等のN-アリールグリシン類;ベンゾイルパークロライド等の過酸化物類;芳香族ビイミダゾール類等が好ましく挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは、1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。上記の光ラジカル開始剤の中では、特に光感度の点で、オキシム類がより好ましい。
光酸発生剤と光ラジカル開始剤は、必要に応じて、それぞれ単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。
(B)成分の配合量は、(A)成分の樹脂100質量部に対し、0.1質量部~20質量部が好ましく、光感度特性の観点から2質量部~15質量部がより好ましい。(B)成分を(A)成分100質量部に対し0.1質量部以上配合することで、得られるネガ型感光性樹脂組成物は光感度に優れ、一方で、20質量部以下配合することで得られるネガ型感光性樹脂組成物は厚膜硬化性に優れる。
[(C)界面活性剤]
本発明の感光性樹脂組成物は下記平均組成式(1)で表される構造単位を含む界面活性剤を含有する。下記平均組成式(1)で表される構造単位を含むことで、ポジ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物のいずれにおいても塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥を低減することができる。
Figure 0007335217000037
(式中、Y、Yはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、フェニル基もしくは下記一般式(2)で示される基であって、Y、Yのうち少なくとも一つは下記一般式(2)で示される基であり、R~Rは同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基であり、l、nはそれぞれ独立に1~100の整数、mは0~100の整数である。)
Figure 0007335217000038
(式中、点線は結合を表し、R、R10、R11はそれぞれ独立に炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基(ただし、R10はR11と異なる)であり、R12は炭素数2~10の3価の炭化水素基であり、R13は(OR10)、(OR11)、(OR12)から選ばれる1つ以上の繰り返し単位を有する構造を表し、R14は水酸基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状の不飽和アルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基であり、aは1~50の整数、bは0~50の整数、cは0~50の整数、dは1~20の整数である。-OR10-、-OR11-、-OR12(R13)-の順序についてはランダムであってもよい。)
上記平均組成式(1)中、R~Rはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基である。R~Rの具体的な例としては、上記一般式(14)中のR19~R22の具体例として挙げたものと同様のものが挙げられる。
上記一般式(2)中、R、R10、R11はそれぞれ独立に炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基(ただし、R10はR11と異なる)であり、R12は炭素数2~10の3価の炭化水素基であり、R13は(OR10)、(OR11)、(OR12)から選ばれる1つ以上の繰り返し単位を有する構造を表し、R14は水酸基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状の不飽和アルキルエーテル基、炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基である。R、R10、R11は炭素数2~4の直鎖状または分岐状のアルキレン基が好ましく、R12は炭素数2~4の3価の炭化水素基が好ましい。
上記平均組成式(1)中、l、nはそれぞれ独立に1~100の整数、mは0~100の整数であるが、lは1~50の整数が好ましく、1~30の整数がより好ましく、nは10~50の整数が好ましく、10~30の整数がより好ましく、mは0~50の整数が好ましく、0~30の整数がより好ましい。mが0でない場合、mは1~5の整数が好ましい。l、m、nを上記範囲とすることで、塗布時の膜厚均一性を向上させ、厚膜形成時の消泡性を向上させることができる。
上記一般式(2)中、aは1~50の整数、bは0~50の整数、cは0~50の整数、dは1~20の整数であるが、aは10~30の整数が好ましく、bは10~30の整数が好ましく、cは0~20の整数であることが好ましい。a、b、cを上記範囲とすることで、溶媒への十分な溶解性を持ち、かつシロキサン構造との適度なバランスとなり、塗布時の膜厚均一性を向上させ、厚膜形成時の消泡性を向上させることができる。a、b、cが上記範囲の上限値より大きい場合、シロキサン構造の含有率が小さくなるため、消泡性や界面活性剤としての機能が低下してしまう。また、a、b、cが上記範囲の下限値より小さい場合、ポリオキシアルキレン基の含有率が小さくなるため、溶媒への溶解性が低下することがある。
上記平均組成式(1)で表される構造単位を含む界面活性剤の具体例としては下記式(C-1)~(C-15)で示される化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007335217000039
Figure 0007335217000040
(式中の点線のうち、シロキサン鎖中の点線は、(RSiO1/2)、(RSiO2/2)、(RSiO2/2)もしくは(RSiO3/2)との結合を表し、ポリオキシアルキレン鎖中の点線は、R10、R11もしくはR12との結合を表す。)
(C)成分の界面活性剤は、疎水性であるシロキサン鎖とその側鎖に親水性であるポリオキシアルキレン部分を有する。シロキサン鎖を構成する単位の組み合わせとそれぞれの比率、一般式(2)で示される親水性基の構造、位置(末端又は側鎖)、平均組成式(1)及び一般式(2)中の置換基を適切に調整することにより、溶媒への十分な溶解性を持ち、かつシロキサン構造との適度なバランスとなり、塗布時の膜厚均一性を向上させ、厚膜形成時の消泡性を向上させることができ、塗布時の膜厚均一性に優れ、厚膜形成時の塗布欠陥が低減された感光性樹脂組成物となる。
[(E)架橋剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、(E)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(E-1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤を含むことができる。
Figure 0007335217000041
(式中、点線は結合を示し、Rは炭素数1~6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示し、sは1又は2を表す。)
上記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたアミノ縮合物としては、例えばホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたメラミンもしくはメラミン縮合物、又はホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性された尿素縮合物が挙げられる。
上記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたメラミン縮合物の調製は、例えば、まず公知の方法に従ってメラミンモノマーをホルマリンでメチロール化して変性するか、又はこれをさらにアルコールでアルコキシ化して変性して、下記一般式(30)で示される変性メラミンとする。なお、上記アルコールとしては、低級アルコール、例えば炭素数1~4のアルコールが好ましい。
Figure 0007335217000042
(式中、R34は同一でも異なってもよく、メチロール基、炭素数1~4のアルコキシ基を含むアルコキシメチル基又は水素原子であるが、少なくとも1つはメチロール基又は上記アルコキシメチル基である。)
上記R34としては、例えば、メチロール基、メトキシメチル基、エトキシメチル基等のアルコキシメチル基及び水素原子等が挙げられる。
上記一般式(30)で示される変性メラミンとして、具体的にはトリメトキシメチルモノメチロールメラミン、ジメトキシメチルモノメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン等が挙げられる。次いで、上記一般式(30)で示される変性メラミン又はこの多量体(例えば二量体、三量体等のオリゴマー体)を、常法に従って、ホルムアルデヒドと所望の分子量になるまで付加縮合重合させて、ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたメラミン縮合物が得られる。
また、上記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性された尿素縮合物の調製は、例えば公知の方法に従って、所望の分子量の尿素縮合物をホルムアルデヒドでメチロール化して変性し、又はこれをさらにアルコールでアルコキシ化して変性する。
上記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性された尿素縮合物の具体例としては、例えば、メトキシメチル化尿素縮合物、エトキシメチル化尿素縮合物、プロポキシメチル化尿素縮合物等が挙げられる。
なお、これら変性メラミン縮合物及び変性尿素縮合物の1種又は2種以上を混合して使用することもできる。また、上記変性メラミンも(E)成分として用いることができる。
次いで、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基(アルコキシメチル基)を有するフェノール化合物としては、例えば(2-ヒドロキシ-5-メチル)-1,3-ベンゼンジメタノール、2,2’,6,6’-テトラメトキシメチルビスフェノールA、下記式(E-3)~(E-7)で示される化合物等が挙げられる。
Figure 0007335217000043
なお、上記架橋剤は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
一方、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物としては、ビスフェノールA、トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1-トリス(4-ヒドロキシフェニル)エタンの水酸基を塩基存在下エピクロロヒドリンと反応することで得られる化合物を挙げることができる。多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物の好適な例としては、下記式(E-8)~(E-14)で示される化合物を挙げることができる。
Figure 0007335217000044
(式中、tは、2≦t≦3である。)
これら多価フェノールの水酸基をグリシドキシ基に置換した化合物(多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物)の1種又は2種以上を、架橋剤として使用することができる。
多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(E-1)で示される置換基に置換した化合物としては、該置換基を2つ以上含有し、下記式(E-15)で示されるものを挙げることができる。
Figure 0007335217000045
(式中、点線は結合を示す。)
Figure 0007335217000046
(式中、1≦u≦3である。)
一方、下記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物としては、下記式(E-16)で示されるものを挙げることができる。
Figure 0007335217000047
(式中、点線は結合を示し、Rは炭素数1~6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示し、sは1又は2を表す。)
Figure 0007335217000048
(式中、Gは炭素数2~12の直鎖状、分岐状、環状のアルキレン基、又は2価の芳香族基を示す。)
上記式(E-16)で示される化合物としては、例えば下記式(E-17)~(E-20)で示される化合物を例示することができる。
Figure 0007335217000049
また一方、上記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物としては、下記式(E-21)で示される化合物を好適に用いることができる。
Figure 0007335217000050
これら上記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物は、1種又は2種以上を架橋剤として使用することができる。
(E)成分は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物の場合、パターン形成後、後硬化において架橋反応を起こし、硬化物の強度をさらに上げる成分である。またネガ型感光性樹脂組成物の場合(E)成分は、上述した通り、(B)成分から発生する酸を触媒として、(E)成分の架橋基が(A)成分の樹脂と架橋することによって、ネガ型のパターンを形成できることはもとより、パターン形成後、後硬化において架橋反応を起こし、硬化物の強度をさらに上げる成分である。そのような(E)成分の重量平均分子量は、光硬化性及び耐熱性の観点から、150~10,000が好ましく、特に200~3,000のものが好ましい。
(E)成分の配合量は、本発明の感光性樹脂組成物において、(A)成分100質量部に対して0.5~50質量部が好ましく、特に1~30質量部が好ましい。
[(D)溶剤]
本発明の感光性樹脂組成物は(D)溶剤を含むものである。(D)成分の溶剤は、ポジ型感光性樹脂組成物、ネガ型感光性樹脂組成物のいずれにも含まれ、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び含まれる場合には(E)成分を溶解するものであれば、特に限定されない。溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル-2-n-アミルケトン等のケトン類;3-メトキシブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール等のアルコール類;プロピ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、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピレングリコール-モノ-tert-ブチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル類;N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系の溶剤が挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。特に、乳酸エチル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン又はそれらの混合溶剤が好ましい。
(D)成分の配合量は、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び含まれる場合には(E)成分の配合量の合計100質量部に対して50~2,000質量部が好ましく、特に100~l,000質量部が好ましい。
[その他の成分]
また、本発明の感光性樹脂組成物において、必須の(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分以外の成分をさらに含有してもよい。その他の成分としては、例えば、上記(E)成分の他、(F)熱によって酸を発生する化合物、(G)酸化防止剤、(H)シラン化合物、(I)塩基性化合物、(J)保護アミン化合物、(K)溶解阻害剤、(L)ラジカル重合性化合物等を挙げることができる。
((F)熱によって酸を発生する化合物)
(F)成分の熱によって酸を発生する化合物は、上記のパターン形成後施される温度100~300℃において加熱、後硬化する工程において、熱的に(A)成分と(E)成分との架橋反応を促す目的で加えることができる。
特に(F)成分としては、現像によってパターンが形成されるまでは膜の硬化を促さず、パターン形成を阻害しないものが好ましい。これを実現するために、(F)成分は、感光性樹脂組成物を塗膜した後、溶媒を除去、乾燥する工程の温度では酸を発生せず、パターン形成後の熱処理により初めて酸を発生してポジ型感光性樹脂組成物のパターンや被膜の硬化を促すものが好ましい。具体的には、100℃~300℃、好ましくは150℃~300℃の熱処理によって分解し、酸を発生する化合物であることが好ましい。そのような(F)成分を含有することにより、ポジ型感光性樹脂組成物のパターンや被膜をパターン形成後施される温度100~300℃において加熱、後硬化の工程において、架橋、硬化反応がより進んだパターン、被膜に変化させることができる。(F)成分は、架橋、硬化反応をより一層進行させることで、得られたパターンもしくは被膜の機械的強度、耐薬品性、密着性等をより一層向上させることを可能とする。
好適な熱によって酸を発生する化合物としては、特開2007-199653号公報の段落[0061]~[0085]に記載された化合物を用いることができる。
熱によって酸を発生する化合物の配合量は、本発明の感光性樹脂組成物における(A)成分100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、また、好ましくは30質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
((G)酸化防止剤)
(G)成分の酸化防止剤を含むことで、(A)成分の脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制する。また、金属材料への防錆作用により、外部からの水分や光酸発生剤、熱酸発生剤などによる金属酸化やそれに伴う密着低下や剥離を抑制することができる。
ここで使用可能な酸化防止剤の具体例を列挙すると、ヒンダードフェノール系酸化防止剤や、リン系酸化防止剤、キノン系酸化防止剤及び硫黄系酸化防止剤が好ましく挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。また、これらの酸化防止剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
上記酸化防止剤の具体例のうち、更に、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を例示すると、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](BASFジャパン(株)、イルガノックス1010(商品名))、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](BASFジャパン(株)、イルガノックス1035(商品名))、オクタデシル[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート](BASFジャパン(株)、イルガノックス1076(商品名))、オクチル1-3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロ肉桂酸(BASFジャパン(株)製、イルガノックス1135(商品名))、4,6-ビス(オクチルチオメチル-o-クレゾール)(BASFジャパン(株)、イルガノックス1520L)、スミライザーGA80(住友化学(株)製、商品名)、アデカスタブ AO-20((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-30((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-40((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-50((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-60((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-80((株)ADEKA製、商品名)、アデカスタブ AO-330((株)ADEKA製、商品名)、WO2017/188153A1に記載のヒンダードフェノール系酸化防止剤などが挙げられる。
上記酸化防止剤の具体例のうち、更に、リン系酸化防止剤を例示すると、トリフェニルホスファイト、トリス(メチルフェニル)ホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(2-エチルヘキシル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(オクチルフェニル)ホスファイト、トリス[デシルポリ(オキシエチレン)]ホスファイト、トリス(シクロヘキシルフェニル)ホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、トリ(デシル)チオホスファイト、トリイソデシルチオホスファイト、フェニル-ビス(2-エチルヘキシル)ホスファイト、フェニル-ジイソデシルホスファイト、テトラデシルポリ(オキシエチレン)-ビス(エチルフェニル)ホスファト、フェニル-ジシクロヘキシルホスファイト、フェニル-ジイソオクチルホスファイト、フェニル-ジ(トリデシル)ホスファイト、ジフェニル-シクロヘキシルホスファイト、ジフェニル-イソオクチルホスファイト、ジフェニル-2-エチルヘキシルホスファイト、ジフェニル-イソデシルホスファイト、ジフェニル-シクロヘキシルフェニルホスファイト、ジフェニル-(トリデシル)チオホスファイトなどが挙げられる。
上記酸化防止剤の具体例のうち、更に、硫黄系酸化防止剤を例示すると、アデカスタブ AO-412S((株)ADEKA製、商品名)、AO-503S((株)ADEKA製、商品名)、スミライザーTP-D(住友化学(株)製、商品名)などが挙げられる。
硫黄系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤としては、過酸化物を分解する効果が期待できる。
また、(G)の酸化防止剤の含有量は、(A)成分の樹脂100質量部に対し、0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。含有量が0.1質量部以上であることで、金属材料に対する密着性を向上するとともに剥離が抑制される。また含有量が10質量部以下であることで、組成物の現像性や硬化膜の靭性が劣化しない。
((H)シラン化合物)
(H)成分のシラン化合物は、これを含むことで、金属材料に対する密着性を向上するだけでなく、熱衝撃試験や高温高湿試験といった信頼性試験における硬化膜の剥離を抑制することができる。
ここで使用可能なシラン化合物は、アルコキシシリル基を有するものであれば、いずれでもかまわない。また、好適な具体例を以下に示す。γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、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メトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、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、トリエトキシシリルプロピルエチルカルバメート、3-(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチルブチリデン)プロピルアミン、特許6414060に記載のアミド基含有のシラン化合物、WO2016/140024、及び特許5987984に記載のチオウレア基含有のシラン化合物、特許2017―044964に記載のチオ―ル基含有のシラン化合物などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。更に、これらのシラン化合物は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
また、(H)のシラン化合物の含有量は、(A)成分の樹脂100質量部に対して0.1~20質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましく、3~6質量部が更に好ましい。0.1質量部以上であると、基板とのより充分の密着性を付与することができ、20質量部以下になると室温保存時においての粘度上昇等の問題をより抑制できる。また、含有量が10質量部以下であることで、組成物の現像性が劣化せず、現像残渣を引き起こすことがない。
((I)塩基性化合物)
(I)成分の塩基性化合物は、これを含むことで、光酸発生剤より発生する酸がレジスト皮膜を拡散する際の拡散速度を抑制することができる。ネガ型感光性樹脂組成物の場合、上記塩基性化合物の配合により、解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制し、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターン形状等を改善することができる。
上記塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシル基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体、さらに、下記一般式(31)で示される化合物等が挙げられる。
N(α)(β)3-q (31)
式中、qは1、2、又は3である。側鎖αは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(32)~(34)で示されるいずれかの置換基である。側鎖βは同一でも異なっていてもよく、水素原子、又は直鎖状、分岐状もしくは環状の炭素数1~20のアルキル基を示し、エーテル結合もしくはヒドロキシル基を含んでもよい。また、側鎖α同士が結合して環を形成してもよい。
Figure 0007335217000051
ここで、R300、R302、R305は炭素数1~4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R301、R304は水素原子又は炭素数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環を1あるいは複数含んでいてもよい。R303は単結合又は炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1~20の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環を1あるいは複数含んでいてもよい。なお、*は結合末端を示す。
第一級の脂肪族アミン類としては、例えばアンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、ペンチルアミン、tert-アミルアミン、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、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示される。
第二級の脂肪族アミン類としては、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N-ジメチルメチレンジアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
第三級の脂肪族アミン類としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ-sec-ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
混成アミン類としては、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。
芳香族アミン類及び複素環アミン類としては、例えばアニリン誘導体(例えば、アニリン、N-メチルアニリン、N-エチルアニリン、N-プロピルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、2-メチルアニリン、3-メチルアニリン、4-メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2-ニトロアニリン、3-ニトロアニリン、4-ニトロアニリン、2,4-ジニトロアニリン、2,6-ジニトロアニリン、3,5-ジニトロアニリン、N,N-ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p-トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えば、ピロール、2H-ピロール、1-メチルピロール、2,4-ジメチルピロール、2,5-ジメチルピロール、N-メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えば、オキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えば、チアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えば、イミダゾール、4-メチルイミダゾール、4-メチル-2-フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えば、ピロリン、2-メチル-1-ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えば、ピロリジン、N-メチルピロリジン、ピロリジノン、N-メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えば、ピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4-(1-ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3-メチル-2-フェニルピリジン、4-tert-ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1-メチル-2-ピリジン、4-ピロリジノピリジン、1-メチル-4-フェニルピリジン、2-(1-エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H-インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えば、キノリン、3-キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10-フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
カルボキシル基を有する含窒素化合物としては、例えばアミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えば、ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3-アミノピラジン-2-カルボン酸、メトキシアラニン等)等が例示される。
スルホニル基を有する含窒素化合物としては、例えば3-ピリジンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示される。
ヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物としては、例えば2-ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4-キノリンジオール、3-インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’-イミノジエタノール、2-アミノエタノール、3-アミノ-1-プロパノール、4-アミノ-1-ブタノール、4-(2-ヒドロキシエチル)モルホリン、2-(2-ヒドロキシエチル)ピリジン、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、1-[2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1-(2-ヒドロキシエチル)ピロリジン、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリジノン、3-ピペリジノ-1,2-プロパンジオール、3-ピロリジノ-1,2-プロパンジオール、8-ヒドロキシユロリジン、3-クイヌクリジノール、3-トロパノール、1-メチル-2-ピロリジンエタノール、1-アジリジンエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)フタルイミド、N-(2-ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。
アミド誘導体としては、例えばホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。
イミド誘導体としては、例えばフタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
上記一般式(31)で示される化合物としては、例えばトリス[2-(メトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(2-メトキシエトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(1-メトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(1-エトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2-(1-エトキシプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2-{2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24-ヘキサオキサ-1,10-ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18-テトラオキサ-1,10-ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13-テトラオキサ-7,16-ジアザビシクロオクタデカン、1-アザ-12-クラウン-4、1-アザ-15-クラウン-5、1-アザ-18-クラウン-6、トリス(2-ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2-アセトキシエチル)アミン、トリス(2-プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2-ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2-イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2-バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2-ピバロイルオキシエチル)アミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2-メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2-tert-ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2-(2-オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2-(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2-(tert-ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2-(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2-メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2-エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(2-メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(2-メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(2-ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(2-アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(2-オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(2-オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-[(2-オキソテトラヒドロフラン-3-イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N-ビス(2-アセトキシエチル)2-[(2-オキソテトラヒドロフラン-3-イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)2-(4-ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ホルミルオキシエチル)2-(4-ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-ホルミルオキシエチル)2-(2-ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N-ビス(2-メトキシエチル)2-(メトキシカルボニル)エチルアミン、N-(2-ヒドロキシエチル)ビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(2-アセトキシエチル)ビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(2-ヒドロキシエチル)ビス[2-(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(2-アセトキシエチル)ビス[2-(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(3-ヒドロキシ-1-プロピル)ビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(3-アセトキシ-1-プロピル)ビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-(2-メトキシエチル)ビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-ブチルビス[2-(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N-ブチルビス[2-(2-メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N-メチルビス(2-アセトキシエチル)アミン、N-エチルビス(2-アセトキシエチル)アミン、N-メチルビス(2-ピバロイルオキシエチル)アミン、N-エチルビス[2-(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N-エチルビス[2-(tert-ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N-ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N-ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β-(ジエチルアミノ)-δ-バレロラクトンが例示できるが、これらに制限されない。上記塩基性化合物は1種又は2種以上を用いることができる。
上記塩基性化合物の配合量は、感度の観点から、本発明の感光性樹脂組成物において、(A)成分100質量部に対して0~3質量部が好ましく、特に0.01~1質量部が好ましい。
((J)保護アミン化合物)
本発明の感光性樹脂組成物は(J)成分の保護アミン化合物を含むことができる。(E)成分の架橋剤が反応性の高いものの場合、アミン化合物を直接添加すると、室温下で(E)成分とアミン化合物が反応し、経時的に組成物の粘度が増粘し、保存安定性が劣化する懸念がある。一方、保護基によって、塩基性基が保護されたアミン化合物ならば、(E)成分の架橋剤とは室温下で反応することがないため、感光性樹脂組成物の経時的な保存安定性を高めることができる。また、加熱した際に初めて塩基が発生するので、(A)成分の1種であるイミド前駆体の閉環反応や(A)成分の樹脂と(E)成分の架橋剤との架橋反応の触媒となり、架橋反応を効果的に促進することができる。
(J)成分の保護アミン化合物は、熱または酸で脱保護する基が窒素原子に結合した含窒素有機化合物であれば、いずれでもかまわない。特に、下記一般式(35)、又は(36)で表されるカルバメート構造を有するものであれば特に限定されない。
Figure 0007335217000052
ここで、式中、R35、R36、R37及びR38は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1~8のアルコキシル基、置換基を有していてもよい炭素数2~8のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~8のアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい複素環基を示し、R39及びR40は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~8のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1~8のアルコキシル基、置換基を有していてもよい炭素数2~8のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~8のアルキニル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基、互いに結合して形成される置換基を有していてもよい単環、又は互いに結合して形成される置換基を有していてもよい多環を示す。(但し、式中の炭素原子の合計の数が10以下である)
また、R41は、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2~12のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2~12のアルキニル基、炭素数1~3のアルキル基を置換基として有していてもよいアリール基、炭素数1~3のアルキル基を置換基として有していてもよいアラルキル基、又は置換基を有していてもよい複素環基を示す。(但し、R41を構成する炭素原子の合計の数は、12以下とする。)上記基が有していてもよい置換基としては、目的に応じていかなるものを用いてもよい。
上記式(35)及び(36)の具体的な一例としては、以下のものを挙げることができる。例えば、N-(イソプロポキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(イソプロポキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(イソプロポキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(イソプロポキシカルボニル)ピロリジン、N-(イソプロポキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(イソプロポキシカルボニル)-アゼチヂン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)ピロリジン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(1-エチルプロポキシカルボニル)-アゼチヂン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)ピロリジン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(1-プロピルブトキシカルボニル)-アゼチヂン、N-(シクロペントキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(シクロペントキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(シクロペントキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(シクロペントキシカルボニル)ピロリジン、N-(シクロペントキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(シクロペントキシカルボニル)-アゼチヂン、N-(シクロヘキシルカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(シクロヘキシルカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(シクロヘキシルカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(シクロヘキシルカルボニル)ピロリジン、N-(シクロヘキシルカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(シクロヘキシルカルボニル)-アゼチヂン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(tert-ブトキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(tert-ブトキシカルボニル)ピロリジン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-アゼチヂン、N-(ベンジルオキシカルボニル)-2,6-ジメチルピペリジン、N-(ベンジルオキシカルボニル)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、N-(ベンジルオキシカルボニル)ジイソプロピルアミン、N-(ベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、N-(ベンジルオキシカルボニル)-2,5-ジメチルピロリジン、N-(ベンジルオキシカルボニル)-アゼチヂン、1,4-ビス(N,N’―ジイソプロピルアミノカルボニルオキシ)シクロヘキサン、特許5609815号公報記載のイミダゾール化合物等がある。
本実施形態に係る保護アミン化合物は、200℃以下で100%分解するものであることが特に好ましい。これにより、熱硬化時により効率的に塩基化合物を発生させ、(A)成分の1種であるポリイミド前駆体のイミド化を促進、もしくは(E)成分の架橋剤と(A)成分の樹脂との架橋反応を促進することができる。保護アミン化合物を加熱することにより得られる塩基及び、その他の分解物の1気圧(0.1Pa)下での沸点は、200℃以下であることが好ましい。200℃以下とすることにより、塗膜中から、分解物を低温プロセスにて揮発させることができるためである。分解物の1気圧下での沸点の下限は、特に限定されないが、保護アミン化合物の合成の簡便性の観点から、-150℃以上のものを用いることが好ましい。
なお、保護アミン化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、(A)成分の樹脂100質量部に対して0~10質量部、配合する場合0.01~10質量部、特に0.01~5質量部を混合したものが好適である。配合量が10質量部以下であれば組成物のアルカリ溶解性が低下せず、リソパターニング特性が劣化しない。
((K)溶解阻害剤)
本発明の感光性樹脂組成物は(K)成分の溶解阻害剤を含むことができる。溶解阻害剤としては、重量平均分子量が100~1,000、好ましくは150~800で、かつ分子内にフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物の該フェノール性水酸基の水素原子を酸不安定基により全体として平均0~100モル%の割合で置換した化合物又は分子内にカルボキシ基を有する化合物の該カルボキシ基の水素原子を酸不安定基により全体として平均50~100モル%の割合で置換した化合物が挙げられる。
なお、フェノール性水酸基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でフェノール性水酸基全体の0モル%以上、好ましくは30モル%以上であり、その上限は100モル%、より好ましくは80モル%である。カルボキシ基の水素原子の酸不安定基による置換率は、平均でカルボキシ基全体の50モル%以上、好ましくは70モル%以上であり、その上限は100モル%である。
この場合、かかるフェノール性水酸基を2つ以上有する化合物又はカルボキシ基を有する化合物として下記式(K1)~(K14)で示されるものが好ましい。
Figure 0007335217000053
但し、上記式中R201、R202はそれぞれ水素原子、又は炭素数1~8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R203は水素原子、又は炭素数1~8の直鎖状又は分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示す。R204は-(CHi1-(i1は2~10の整数を表す)、炭素数6~10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R205は炭素数1~10のアルキレン基、炭素数6~10のアリーレン基、カルボニル基、スルホニル基、酸素原子又は硫黄原子を示す。R206は水素原子、炭素数1~8の直鎖状又は分岐状のアルキル基、アルケニル基又はそれぞれ水酸基で置換されたフェニル基又はナフチル基を示す。R208は水素原子又は水酸基を示す。v1は0~2の整数であり、v2は0又は1である。w1、h1は0又は1である。t1、u1、t2、u2、t3、u3はそれぞれt1+u1=8、t2+u2=5、t3+u3=4を満足し、かつ各フェニル骨格中に少なくとも1つの水酸基を有するような数である。aaは式(K8)、(K9)の化合物の分子量を100~1,000とする数である。
溶解阻害剤の配合量は、(A)成分の樹脂100質量部に対して好ましくは0~50質量部、より好ましくは5~50質量部、更に好ましくは5~20質量部であり、単独又は2種以上を混合して使用できる。配合量が0質量部以上であれば解像性が向上し、50質量部以下であればパターンの膜減りが生じず、解像度が低下することがない。
((L)ラジカル重合性化合物)
本発明の感光性樹脂組成物は(L)成分のラジカル重合性化合物を含むことができる。上述した(A)成分である一般式(5)で表されるポリイミド前駆体、光ラジカル開始剤と組み合わせることでネガ型感光性樹脂組成物を得ることができる。このような組成物であれば露光により発生したラジカルにより(L)成分のラジカル重合性化合物同士、もしくは一般式(5)中のR及びRのいずれかもしくは両方が上記一般式(6)で示されるラジカル重合性基の場合、(A)成分の樹脂とラジカル重合性化合物との架橋が進行することで、良好なネガ型パターンを得ることができる。このように(L)成分のラジカル重合性化合物は架橋剤として働くことから、1分子中に2個以上のラジカル重合性不飽和結合基を有する化合物が好ましい。
1分子中に2個以上のラジカル重合性不飽和結合基を有する化合物としては、(メタ)アクリル化合物が好ましく、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(各エチレングリコールユニットの数2~20)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(各エチレングリコールユニットの数2~20)、ポリ(1,2-プロピレングリコール)ジアクリレート、ポリ(1,2-プロピレングリコール)ジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、グリセロールジアクリレート、グリセロールジメタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、エチレングリコールジグリシジルエーテル-メタクリル酸付加物、グリセロールジグリシジルエーテル-アクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテル-アクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテル-メタクリル酸付加物、N,N’-ビス(2-メタクリロイルオキシエチル)尿素等が好ましいが、これらに限定されない。
(L)成分は、(A)成分100質量部に対し、1~100質量部配合することが好ましく、3~50質量部の範囲がさらに好ましい。1~100質量部の範囲であれば、目的とする効果を十分に得ることができ、現像性に好ましくない影響を及ぼすことがない。なお、共重合モノマーとして、1種類の化合物を用いても良いし、数種を混合して用いてもよい。
(パターン形成方法)
次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いたパターン形成方法に関して、説明を行う。
本発明の感光性樹脂組成物において、パターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができ、例えばシリコンウエハーあるいはSiO基板、SiN基板、もしくは銅配線等のパターンが形成されている基板に、感光性樹脂組成物をスピンコーティングの手法(スピンコート法)で塗布し、80~130℃、50~600秒間程度の条件でプリベークし、厚さ1~50μm、好ましくは1~30μm、さらに好ましくは5~20μmの感光材被膜を形成する。
スピンコート法では、感光性樹脂組成物をシリコン基板上へ5mL程度ディスペンスした後に基板を回転することによって、基板上へ感光性樹脂組成物を塗布することができる。このとき、回転速度を調整することで容易に基板上の感光材被膜の膜厚を調整することが可能である。その後、プリベークにより残りの溶剤を除くことができる。
次いで、目的のパターンを形成するためのマスクを上記の感光材被膜上にかざし、i線、g線等の波長190~500nmの高エネルギー線もしくは電子線を露光量1~5,000mJ/cm程度、好ましくは100~2,000mJ/cm程度となるように照射する。
次に必要に応じ、ホットプレート上で60~150℃、1~10分間、好ましくは80~120℃、1~5分間露光後加熱処理(ポストエクスポージャベーク(PEB))してもよい。これにより、露光によって光酸発生剤から発生した酸を触媒として、架橋剤の架橋基と重合体の架橋反応点の架橋反応を促進することができる。
その後、現像を施す。上記、本発明の感光性樹脂組成物において、(A)成分の樹脂の種類によって、アルカリ水溶液によるアルカリ現像か有機溶剤現像かを選択できる。
アルカリ現像に用いることのできる好適なアルカリ水溶液は、例えば2.38%のテトラメチルヒドロキシアンモニウム(TMAH)水溶液である。現像は、スプレイ法、パドル法等通常の方法、現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じて、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有するレジスト被膜等を得ることができる。
一方、有機溶剤現像に用いることのできる好適な有機溶剤としては、本発明の感光性樹脂組成物を調製した際に用いた上述の溶剤を使用することができる。例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン類、さらには、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール等が好ましい。現像は、スプレイ法、パドル法等通常の方法、現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じて、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有するレジスト被膜等を得ることができる。
(硬化被膜形成方法)
また、上記パターン形成方法により得られたパターン形成された被膜をオーブンやホットプレートを用いて、温度100~300℃、好ましくは150~300℃、さらに好ましくは180~250℃において加熱、後硬化することで硬化被膜を形成することができる。後硬化温度が100~300℃であれば、感光性樹脂組成物の被膜の架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去でき、基板に対する密着力、耐熱性や強度、さらに電気特性の観点から好ましい。そして、後硬化時間は10分間~10時間とすることができる。
上記の形成されたパターンは、配線、回路及び基板等を覆う保護用被膜を目的として使用されるが、これら形成されたパターン及び保護用被膜は、優れた絶縁性を有しながら、被覆する配線、回路のCuのような金属層、基板上に存在する金属電極上、もしくは被覆する配線や回路に存在するSiNのような絶縁基板上で優れた密着力を示し、かつ保護用被膜として相応しい機械的強度を具備したまま、さらに微細なパターン形成を可能にするための解像性能を大幅に改善できるものである。
(硬化被膜)
このようにして得られた硬化被膜は、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度及びアルカリ性剥離液等に対する薬品耐性に優れ、それを保護用被膜とした半導体素子の信頼性にも優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止でき、電気・電子部品、半導体素子等の保護用被膜(層間絶縁膜あるいは表面保護膜)として好適に用いられる。
即ち、本発明では、上述の感光性樹脂組成物が硬化してなる硬化被膜からなる層間絶縁膜あるいは表面保護膜を提供する。
上記保護用被膜は、その耐熱性、薬品耐性、絶縁性から、再配線用途を含む半導体素子用絶縁膜、多層プリント基板用絶縁膜、ソルダーマスク、カバーレイフィルム用途等に有効である。
さらに、本発明では、上記の層間絶縁膜又は上記の表面保護膜を有する電子部品を提供する。
このような電子部品は、耐熱性、薬品耐性、絶縁性を有する保護用被膜(層間絶縁膜又は表面保護膜)を有することから、信頼性に優れたものとなる。
このような電子部品の具体例としては、IC(Integrated Circuit:集積回路)やLSI(Large-Scale Integrated Circuit:大規模集積回路)等の半導体集積回路素子、およびLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)やPD(Photo Diode:フォトダイオード)、CCD(Charged-Coupled Device:電荷結合素子)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)等の光半導体素子、電流センサ素子または磁気センサ素子等のセンサ素子、半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン、いわゆるMEMS(Micro electro mechanical systems:微小電気機械システム)素子等の種々の電子部品が挙げられる。
以下、合成例、比較合成例、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
I.樹脂の合成
下記合成例において、使用した化合物の化学構造式及び名称を以下に示す。
Figure 0007335217000054
Figure 0007335217000055
[合成例1]ポリイミド樹脂(A1)の合成
撹拌機、温度計を具備した1Lのフラスコ内に2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)30g(81.9mmol)、4-アミノフェノール(PAP)0.9g(8.6mmol)、N-メチル-2-ピロリドン125gを加え、室温で撹拌し溶解した。次に室温下、3,3’,4,4’-オキシジフタル酸二無水物(s-ODPA)26.7g(86.2mmol)、をN-メチル-2-ピロリドン270gに溶解した溶液を滴下し、滴下終了後室温下で3時間撹拌した。その後、この反応液にキシレン40gを加え、170℃で生成する水を系外へ除きながら3時間加熱還流を行った。室温まで冷却後、この反応液を超純水2Lの撹拌下に滴下し、析出物をろ別し、適宜水洗後、40℃で48時間減圧乾燥することにより、ポリイミド樹脂(A1)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量35,000であった。
[合成例2]ポリイミド樹脂(A2)の合成
合成例1において2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)30g(81.9mmol)を2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)プロパン(BAP)21.2g(81.9mmol)に代え、それ以外は同様の処方でポリイミド樹脂(A2)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量34,000であった。
[合成例3]ポリアミドイミド樹脂(A3)の合成
撹拌機、温度計を具備した500mLのフラスコ内に2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)28.5g(77.8mmol)、4-アミノフェノール(PAP)0.9g(8.2mmol)、N-メチル-2-ピロリドン118gを加え、室温で撹拌し溶解した。次に室温下、3,3’,4,4’-オキシジフタル酸二無水物(s-ODPA)19.0g(61.4mmol)、をN-メチル-2-ピロリドン192gに溶解した溶液を滴下し、滴下終了後室温下で3時間撹拌した。その後、この反応液にキシレン40gを加え、170℃で生成する水を系外へ除きながら3時間加熱還流を行った。室温まで冷却後、ピリジン3.2g(41.0mmol)を加え、セバシン酸ジクロライド(DC-1)4.9g(20.5mmol)を5℃以下に保つように滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、この反応液を超純水2Lの撹拌下に滴下し、析出物をろ別し、適宜水洗後、40℃で48時間減圧乾燥することにより、ポリアミドイミド樹脂(A3)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量35,000であった。
[合成例4]ポリアミド樹脂(A4)の合成
撹拌機、温度計を具備した500mLのフラスコ内に2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)28.5g(77.8mmol)、4-アミノフェノール(PAP)0.9g(8.2mmol)、N-メチル-2-ピロリドン118gを加え、室温で撹拌し溶解した。次にピリジン13.0g(163.8mmol)を加え、セバシン酸ジクロライド(DC-1)19.6g(81.9mmol)を5℃以下に保つように滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、この反応液を超純水2Lの撹拌下に滴下し、析出物をろ別し、適宜水洗後、40℃で48時間減圧乾燥することにより、ポリアミド樹脂(A4)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量38,000であった。
[合成例5]テトラカルボン酸ジエステル化合物(X-1)の合成
撹拌機、温度計を具備した3Lのフラスコ内に3,3’,4,4’-オキシジフタル酸二無水物(s-ODPA)100g(322mmol)、トリエチルアミン65.2g(644mmol)、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン39.3g(322mmol)、γ-ブチロラクトン400gを加え、室温で撹拌しているところにヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)83.8g(644mmol)を滴下後、室温下で24時間撹拌した。その後、氷冷下で10%塩酸水溶液370gを滴下し反応を停止させた。反応液に、4-メチル-2-ペンタノン800gを加え有機層を分取した後、水600gで6回洗浄した。得られた有機層の溶媒を留去し、テトラカルボン酸ジエステル化合物(X-1)を180g得た。
[合成例6]ポリイミド前駆体(A5)の合成
撹拌機、温度計を具備した1Lのフラスコ内に(X-1)57.1g(100mmol)N-メチル-2-ピロリドン228gを加え、室温で撹拌し溶解した。次に氷冷下、塩化チオニル24.4g(205mmol)を反応溶液温度が10℃以下を保つように滴下し、滴下終了後氷冷下で2時間撹拌した。続いて2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)34.8g(95mmol)、4-アミノフェノール(PAP)1.1g(10mmol)、ピリジン32.4g(410mmol)をN-メチル-2-ピロリドン144gで溶解した溶液を氷冷下で反応溶液温度が10℃以下を保つように滴下した。滴下終了後、室温まで戻し、この反応液を水3Lの撹拌下に滴下し、析出物をろ別し、適宜水洗後、40℃で48時間減圧乾燥することにより、ポリイミド前駆体(A5)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量36,000であった。
[合成例7]ポリイミド樹脂(A6)の合成
撹拌機、温度計を具備した1Lのフラスコ内に2,2―ビス(3―アミノ―4―ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)27.5g(75mmol)、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)5.8g(20mmol)、4-アミノフェノール(PAP)1.1g(10mmol)、γ―ブチロラクトン138gを加え、室温で撹拌し溶解した。次に室温下、3,3’,4,4’-オキシジフタル酸二無水物(s-ODPA)12.4g(40mmol)、酸無水物変性シロキサン(DAN-1)110.5gをγ―ブチロラクトン492gに溶解した溶液を滴下し、滴下終了後室温下3時間撹拌した。その後、この反応液にキシレン40gを加え、170℃で生成する水を系外へ除きながら3時間加熱還流を行った。室温まで冷却後、このポリイミド溶液にグリシドール1.7g(22.5mmol)を加え、120℃で3時間加熱した。室温まで冷却し、この反応液を超純水4Lの撹拌下に滴下し、析出物をろ別し、適宜水洗後、40℃で48時間減圧乾燥することにより、ポリイミド樹脂(A6)を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量20,000であった。
[合成例8]シロキサン骨格含有樹脂(A7)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lのフラスコ内に化合物(S-1)624g(1.45mol)をトルエン2,500gに溶解後、化合物(S-2)261.2g(0.62mol)、化合物(S-7)1,214.4g(0.40mol)、化合物(S-6)13.3g(0.10mol)を加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)3.5gを投入し、内部反応温度が65~67℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)3.5gを投入し、化合物(S-5)285.2g(1.47mol)を1時間かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65~67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン2,800gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシロキサン骨格含有樹脂溶液に純水1,300gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返した。このシロキサン骨格含有樹脂溶液中の溶剤を減圧留去し、シロキサン骨格含有樹脂(A7)を得た。重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量31,000であった。
[合成例9]シロキサン骨格含有樹脂(A8)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lのフラスコ内に化合物(S-4)26.5g(0.10mol)、化合物(S-3)108.9g(0.90mol)、化合物(S-7)151.3g(0.05mol)、トルエン2,000gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.0gを投入し、内部反応温度が63~65℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-5)184.3g(0.95mol)を1時間かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65~67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン2,000gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシロキサン骨格含有樹脂溶液に純水1,000gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返した。このシロキサン骨格含有樹脂溶液中の溶剤を減圧留去し、シロキサン骨格含有樹脂(A8)を得た。重合体の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量15,000であった。
II.感光性樹脂組成物の調製
上記合成例1~合成例9で合成した重合体をベース樹脂として使用して、表1に記載した組成と配合量で、樹脂換算30質量%の樹脂組成物を調製した。その後、撹拌、混合、溶解した後、テフロン(登録商標)製0.5μmフィルターで精密濾過を行って感光性樹脂組成物を得た。表中、溶剤のPGMEAはプロピレングルコールモノメチルエーテルアセテート、GBLはγ―ブチロラクトン、CPnはシクロペンタノンを示す。
Figure 0007335217000056
なお、表1中、各成分の詳細は以下の通りである。
(B)成分
・B1
Figure 0007335217000057
(式中、Qは下記式(37)で示される1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基又は水素原子を示し、Qの90%が下記式(37)で示される1,2-ナフトキノンジアジドスルホニル基に置換されている。)
Figure 0007335217000058
・B2:ADEKA(株)社製 N-1919
・B3
Figure 0007335217000059
・B4
Figure 0007335217000060
(C)成分
Figure 0007335217000061
C-20:住友スリーエム(株)製 FC-430(パーフルオロオクタンスルホン酸誘導体)
(E)成分
・E1
Figure 0007335217000062
・E2:ADEKA(株)社製 EP4000L
・E3
Figure 0007335217000063
(L)成分
・L1:ジエチレングリコールジアクリレート
(I)成分
・I1
Figure 0007335217000064
III.パターン形成
上記の感光性樹脂組成物1~14、比較感光性樹脂組成物1~3を8インチのシリコン基板上へ5mLディスペンスした後に基板を回転することによって、即ち、スピンコート法によって、パターン形成後に施す後硬化の加熱後において膜厚が10μmとなるように塗布した。即ち、後硬化工程後、膜厚が減少することを予め検討し、後硬化後の仕上がり膜厚が10μmとなるように塗布時の回転数を調整した。次に、ホットプレート上100℃、2分間のプリベークを施した。
得られた塗布膜の膜厚を大日本スクリーン社製膜厚計RE-3100を用いて基板の直径方向に6mm間隔に29点測定し、膜厚の平均と塗布均一性として膜厚のバラツキをレンジで表2に示した。
また、得られた塗布膜の100nm以上の欠陥数を、KLAテンコール社製欠陥検査装置SurfscanSP2を用いて測定した結果を表2に示した。
そして次に、ニコン社製i線ステッパーNSR-2205i11を用いてi線露光、パターン形成を行った。パターン形成においては、ポジ型パターン用、ネガ型パターン用のマスクを、適宜、使用した感光性樹脂組成物に合わせて用いた。該マスクは、縦横1:1配列の20μmのホールが形成できるパターンを有し、50μm~20μmまでは10μm刻み、20μm~10μmまでは5μm刻み、10μm~1μmまでは1μm刻みのホールパターンが形成できるものである。
次に、加熱工程(露光後ベーク)を実施したものは、下記表2に示した通りの条件で実施した。
現像工程においてはアルカリ水溶液を現像液として、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液、もしくは有機溶剤としてシクロペンタノン(CPn)を現像液として用いた。結果を表2に示した。2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液を用いた場合は1分間のパドル現像を3回実施した後、超純水によるリンスを行った。シクロペンタノン(CPn)を用いた場合は1分間のパドル現像を2回実施した後、イソプロピルアルコールによってリンスを行った。
次いで、得られた基板上パターンをオーブンを用いて200℃で2時間、窒素パージしながら後硬化を行った。
次に、得られたホールパターンの形状が観察できるように、各基板を切り出し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて10μmのホールパターン形状を観察した。
なお、ホールのパターン形状は下記のような基準で評価し、表2中に評価結果を示した。
良好:ホールが矩形又は順テーパー形状(ホール上部の寸法が底部の寸法より大きい形状)が観察されたもの
不良:逆テーパー形状(ホール上部の寸法が底部の寸法より小さい形状)、オーバーハング形状(ホール上部が張り出した形状)、著しい膜減りが観察されたもの、又はホール底部に残渣が観察されたもの
Figure 0007335217000065
表2に示すように、本発明の感光性樹脂組成物は、ポジ型及びネガ型パターン、アルカリ水溶液現像及び有機溶剤現像のいずれにおいても良好なパターン形状を示した。また従来のフッ素系界面活性剤を用いた比較例と比べて膜厚のレンジが小さく、膜厚均一性に優れ、塗布欠陥数も少なくなることが確認された。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (14)

  1. (A)樹脂、
    (B)感光剤、
    (C)下記平均組成式(1)で表される構造単位を含む界面活性剤、及び
    (D)溶剤
    を含むものであることを特徴とする感光性樹脂組成物。
    Figure 0007335217000066
    (式中、Y、Yはそれぞれ独立に水素原子、メチル基、フェニル基もしくは下記一般式(2)で示される基であって、Y、Yのうち少なくとも一つは下記一般式(2)で示される基であり、R~Rは同一でも異なっていてもよく、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基であり、l、nはそれぞれ独立に1~100の整数、mは0~100の整数である。)
    Figure 0007335217000067
    (式中、点線は結合を表し、R、R10、R11はそれぞれ独立に炭素数2~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基(ただし、R10はR11と異なる)であり、R12は炭素数2~10の3価の炭化水素基であり、R13は(OR10)、(OR11)、(OR12)から選ばれる1つ以上の繰り返し単位を有する構造を表し、R14炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキルエステル基であり、aは1~50の整数、bは0~50の整数、cは0~50の整数、dは1~20の整数である。-OR10-、-OR11-、-OR12(R13)-の順序についてはランダムであってもよい。)
  2. 前記一般式(2)中のaが10~30の整数、bが10~30の整数、cが0~20の整数であることを特徴とする請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. (E)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド-アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(E-1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(E-2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤を更に含有するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の感光性樹脂組成物。
    Figure 0007335217000068
    (式中、点線は結合を示し、Rは炭素数1~6の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を示し、sは1又は2を表す。)
  4. 前記(A)樹脂がポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、シロキサン骨格含有樹脂から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  5. 請求項に記載の樹脂の重量平均分子量が、3,000~500,000であることを特徴とする感光性樹脂組成物。
  6. 前記(B)感光剤が光酸発生剤であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  7. 前記光酸発生剤がキノンジアジド構造を有する化合物であることを特徴とする請求項に記載の感光性樹脂組成物。
  8. 前記(B)感光剤が光ラジカル開始剤であることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  9. (I)請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光材被膜を形成する工程、
    (II)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190~500nmの高エネルギー線もしくは電子線で感光材被膜を露光する工程、
    (III)アルカリ水溶液もしくは有機溶剤の現像液を用いて現像する工程、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  10. (I)請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、感光材被膜を形成する工程、
    (II)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190~500nmの高エネルギー線もしくは電子線で感光材被膜を露光する工程、
    (III)露光後加熱処理を行う工程、
    (IV)アルカリ水溶液もしくは有機溶剤の現像液を用いて現像する工程、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  11. 請求項又は請求項10に記載のパターン形成方法により得られたパターン形成された被膜を、更に温度100~300℃において加熱、後硬化する工程を含むことを特徴とする硬化被膜形成方法。
  12. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物の硬化被膜からなるものであることを特徴とする層間絶縁膜。
  13. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物の硬化被膜からなるものであることを特徴とする表面保護膜。
  14. 請求項12に記載の層間絶縁膜又は請求項13に記載の表面保護膜を有するものであることを特徴とする電子部品。
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