JPWO2016017762A1 - フッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物およびフッ酸エッチング用樹脂薄膜 - Google Patents

フッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物およびフッ酸エッチング用樹脂薄膜 Download PDF

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Abstract

(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物と、ラジカル重合開始剤とを含むフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物。

Description

本発明は、フッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物およびフッ酸エッチング用樹脂薄膜に関する。
ウエットエッチングは基板の加工方法として広く用いられており、フラットパネルディスプレイ用の大型基板加工においても種々の工程で採用されている。
例えば、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機ELD)の背面キャップにおいては、パネルを薄型化するため、背面キャップにガラスを用いることが検討されている。この背面ガラスキャップは、ガラス基板をエッチングすることにより形成されている。エッチングする際には、ガラス基板の上にレジスト膜を形成し、所望の領域のみをエッチング処理している。
従来よりウエットエッチング用のマスク材として種々のレジスト樹脂組成物が用いられており、レジスト樹脂組成物をガラス基板やSiO又はSiN等の絶縁膜を有する基板に塗布しパターニングした後に、例えばフッ酸(HF)を含むエッチング液(以下「エッチャント」ともいう。)に浸漬し、エッチングしている。
しかしながら、酸のなかでもフッ酸は浸透力が高いため、フッ酸バリア性のある膜を作るのは難しい。ガラスエッチング用の耐フッ酸レジストとしては、フィラー添加によるガスバリア性付与(例えば、特許文献1および2)、アルカリ可溶樹脂とアクリルモノマーとを含有する組成物(例えば、特許文献3〜7)、芳香族ポリアリレート樹脂(例えば、特許文献8)等が出願されている。
また、基板とレジスト膜との密着性が悪いと、基板とレジスト膜との間で剥がれが生じたり、サイドエッチング量が増加したりするため、エッチング処理の精度に支障をきたすという問題があった。また、長時間のエッチングが必要な場合、レジスト膜にピンホールが発生したり塗膜が膨潤したりして基板から剥離してしまうという問題があった。密着性を高めるためにレジスト膜にシランカップリング剤を含有させた場合は、レジスト膜剥離後にシランカップリング剤が残渣として基板上に残り、基板汚染の原因となる点で好ましくない。しかし、粘着剤を用いることで、シランカップリング剤の使用を回避した例はない。
なお、マスク材としてのレジスト樹脂組成物は、エッチング処理後、剥離液を用いたり手で剥離(ピーリング)したりすることによって基板から除去される。このようなレジスト樹脂組成物と基板との接着性を確保するため、例えばアクリル系粘着剤が用いられることがある。一般に、アクリル系粘着剤は、エッチング液等に含まれる塩酸や硫酸に弱く、本質的に耐酸性が低いことが知られている。この課題に対しては、耐酸性を有する放射線透過性のフィルム状支持体上に塗工することで放射線硬化性粘着剤の耐酸性を補う方法(例えば、特許文献9)、炭素数8のアクリルエステルを用いて粘着剤を疎水化する方法(例えば、特許文献10)、炭素数6以上のアルキル基を有するモノマーを主成分とする粘着剤を用いる方法(例えば、特許文献11)等が提案されている。しかしながら、耐フッ酸性を有するアクリル系粘着剤についての検証はなく、フッ酸エッチング用の樹脂組成物にアクリル系粘着剤を用いることの報告は確認されていない。
特開2005−164877号公報 特開2007−128052号公報 特開2010−72518号公報 特開2008−233346号公報 特開2008−76768号公報 特開2009−163080号公報 特開2006−337670号公報 特開2010−256788号公報 特開平5−195255号公報 特開平9−134991号公報 特開2013−40323号公報
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ガラス基板、SiO、SiN等の絶縁膜を有する基板等を、フッ酸を用いてエッチング処理する際のレジスト膜として好適な樹脂薄膜を与える組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物と、ラジカル重合開始剤とを含む組成物から、フッ酸を用いてエッチング処理する際のレジスト膜として好適な樹脂薄膜が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
1.(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物と、ラジカル重合開始剤とを含むフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物、
2.前記(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物が、ウレタン結合を介して(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物であることを特徴とする1のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物、
3.1または2のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物を用いて製造されるフッ酸エッチング用樹脂薄膜、
4.1または2のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物を用いて基板上にフッ酸エッチング用樹脂薄膜を形成する工程と、当該樹脂薄膜を硬化させる工程と、当該フッ酸エッチング用樹脂薄膜を形成した基板をエッチング処理してパターニングする工程と、を含むことを特徴とするパターンを有する基板の製造方法
を提供する。
本発明の組成物から得られる樹脂薄膜は、硬化することで、優れたフッ酸バリア性を示すだけでなく、残渣の原因となるシランカップリング剤を用いずとも基板との良好な密着性を示すことから、ウエットエッチング時のサイドエッチングを抑制し、長時間のエッチングでも基板から剥がれることはない。また、基板から容易に剥離して除去することができ、さらに水で膨潤しないため耐水性にも優れる。
それゆえ、本発明の組成物を用いることで、ガラス基板、SiO、SiN等の絶縁膜を有する基板等へのパターン加工を精度よく、容易に行うことが可能となり、所望のパターンを有するガラス基板等の製造が容易となる。
本発明のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物(以下、単に「組成物」ということがある。)は、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物を含むものである。
本発明で用いられる(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物は、特に限定されるものではなく、市販品を用いてもよいし、公知の方法によって製造したものを用いてもよいが、適度な強度と基板への密着性とを有する薄膜を再現性よく得る観点から、ウレタン結合を介して(メタ)アクリル基を有するものが好ましい。
このような水添ポリブタジエン化合物としては、例えば、水添ポリブタジエンポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物を用いることができる。
水添ポリブタジエンポリオール化合物の具体例としては、1,4−結合型ポリブタジエン、1,2−結合型ポリブタジエン、あるいはこれら両方の結合をもつポリブタジエン中の不飽和結合を水添した構造を有し、かつ、2つ以上の水酸基を有する化合物が挙げられる。
中でも、より均一な反応物とし、より均一な膜物性を実現する観点と、薄膜の適度な硬度を実現する観点とのバランスから、当該水添ポリブタジエンポリオール化合物中の水酸基の数は、2つが好ましく、これら水酸基の位置は、ポリブタジエン鎖の両端が好ましい。
当該水添ポリブタジエンポリオール化合物の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、通常300〜30,000程度である。
重量平均分子量の下限値は、薄膜の耐酸性を向上させる観点から、好ましくは500、より好ましくは750、より一層好ましくは1,000である。また、その上限値は、組成物の粘度の過度な上昇を抑制し作業性を維持する観点から、好ましくは20,000、より好ましくは15,000、より一層好ましくは6,000、さらに好ましくは3,000である。
なお、ここでいう重量平均分子量とは、標準ポリスチレン分子量換算による重量平均分子量であり、高速液体クロマトグラフィー(昭和電工(株)製、「Shodex GPC system−11型」)に、カラム:Shodex GPC KF−806L(排除限界分子量:2×10、分離範囲:100〜2×10、理論段数:10,000段/本、充填剤材質:スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、充填剤粒径:10μm)の3本直列を用いることにより測定される値である(以下、同様)。
当該水添ポリブタジエンポリオール化合物のヨウ素価は、通常0〜50であるが、好ましくは0〜20である。また、その水酸基価は、通常15〜400mgKOH/g、好ましくは30〜250mgKOH/gである。
当該水添ポリブタジエンポリオール化合物は、公知の方法で合成したものを用いてもよいが、NISSO PB(GIシリーズ)(以上、日本曹達(株)製)、ポリテールH、ポリテールHA(以上、三菱化学(株)製)等の市販品(市販されていたもの)を用いてもよい。
なお、ポリブタンジエンポリオール化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
ポリイソシアネート化合物としては、芳香族、脂肪族鎖式、脂肪族環式等のポリイソシアネートを用いることができる。
具体例としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ベンゼンジイソアネート、ナフタレンジイソシアネート、アントラセンジイソシアネート等のジイソシアネートあるいはこれらの3量体、ビューレット型ポリイソシアネート等が挙げられる。
中でも、芳香族ジイソシアネートが好ましく、ベンゼンジイソシアネートがより好ましい。
当該ポリイソシアネート化合物の分子量は、溶解性の観点から、150〜700が適当である。
当該ポリイソシアネート化合物は、公知の方法で合成してものを用いてもよいが、市販品を用いてもよい。
なお、ポリイソシアネート化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物としては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを用いることができ、このヒドロキシアルキル基の炭素数は、薄膜の優れた耐フッ酸性と適度な基板への密着性を実現する観点から、好ましくは1〜20、より好ましくは2〜10、より一層好ましくは2〜6である。
当該水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル=ジビドロゲン=ホスフェート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル(2−ヒドロキシプロピル)フタレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
当該水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物は、公知の方法で合成したものを用いてもよいが、市販品を用いてもよい。
当該水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
また、本発明で用いられる(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物としては、水添ポリブタジエンポリオール化合物とイシソアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物を用いることができる。
水添ポリブタジエンポリオール化合物としては、上記と同様のものが挙げられる。
イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物としては、イソシアナトアルキル(メタ)アクリレートを用いることができ、このイソシアナトアルキル基の炭素数は、薄膜の優れた耐フッ酸性と適度な基板への密着性とを再現性よく実現する観点から、好ましくは1〜20、より好ましくは2〜10、より一層好ましくは2〜6である。
当該イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトブチル(メタ)アクリレート、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
当該イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物は、公知の方法で合成したものを用いてもよいが、市販品を用いてもよい。
また、当該イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
水添ポリブタジエンポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物を得るための反応は、目的とする反応物を適切に得る観点から、2段階としてもよい。
すなわち、水添ポリブタジエンポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物とを反応させて中間反応物を得た後に、未反応のイソシアネート基を有する当該中間反応物を、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物と反応させてもよく、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物と、ポリイソシアネート化合物とを反応させて中間反応物を得た後に、未反応のイソシアネート基を有する当該中間反応物を、水添ポリブタジエンポリオール化合物と反応させてもよい。
なお、2段階製造では、中間反応物を単離し、それを溶解させた溶液に水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物または水添ポリブタジエンポリオール化合物を溶解させてもよいが、中間反応物を単離せず、反応溶液にそのまま用い、これらの化合物を溶解させてもよい。
水添ポリブタジエンポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物を得るための反応は、反応を適切に進めるため、好ましくは、窒素ガス等の不活性ガス下、溶媒中で行なわれる。
反応に用いる溶媒は、反応に不活性なものであれば特に限定はないが、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類;四塩化炭素、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン(CHN)、アセトニルアセトン、イソホロン、ジアセトンアルコール等のケトン類;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類;酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル等のカルボン酸エステル類;N−メチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の含窒素非プロトン性極性溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄非プロトン性極性溶媒が挙げられるが、原料をよく溶解し、原料と不要な反応をしないため、トルエン、シクロヘキサノン等が好適である。なお、溶媒は、1種単独で2種類以上組み合わせて用いることができる。
水添ポリブタジエンポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物との仕込みは、水添ポリブタジエンポリオール化合物の水酸基やポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の数、多段階で製造するか否か等によって異なるため一概に規定できないが、例えば、水添ポリブタジエンジオール化合物と、ジイソシアネート化合物と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とを用いて、2段階で目的とする反応物を得る場合、物質量比で、水添ポリブタジエンジオール化合物1と、ジイソシアネート化合物2程度とを反応させて中間反応物を得た後に、当該中間反応物1と、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物2程度とを反応させるか、あるいは、水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物1と、ジイソシアネート化合物1程度とを反応させて中間反応物を得た後に、当該中間反応物1と、水添ポリブタジエンジオール化合物0.5程度とを反応させる。
また、反応を促進する目的で触媒を用いてもよい。触媒の具体例としては、ジブチル錫ジラウレート、トリメチル錫ヒドロキシド、テトラ−n−ブチル錫等の有機金属化合物、オクトエ酸亜鉛、オクトエ酸錫、ナフテン酸コバルト、塩化第1錫、塩化第2錫等の金属塩、ピリジン、トリエチルアミン、ベンジルジエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノナン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、N−エチルモルホリン等のアミン系触媒等が挙げられる。
中でも、ウレタン結合の形成反応を効果的に促進する観点から、ジブチル錫ジラウレートが好ましく、エステル結合の形成反応を効果的に促進する観点から、ピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセンが好ましい。
触媒の量は、溶媒や原料化合物の量等に応じて異なるため一概に規定できないが、水添ポリブタジエンポリオール化合物(または中間反応物)100質量部に対し、0.00001〜5質量部の範囲内となる。
原料化合物の濃度は、原料化合物や溶媒の種類等に応じて異なるため一概に規定できないが、反応に溶媒を用いる場合、溶媒全体に対して、0.1〜100質量%の範囲内で適宜決定する。
また、反応の温度や時間も、原料化合物や溶媒の種類等に応じて異なるため一概に規定できないが、通常、20〜100℃の範囲内、5分〜100時間の範囲内で、それぞれ適宜決定される。
また、水添ポリブタジエンポリオール化合物とイシソアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物との反応物を得るための反応は、反応を適切に進めるため、好ましくは、窒素ガス等の不活性ガス下、溶媒中で行なわれ、必要に応じて触媒を用いてもよい。溶媒、触媒等の具体例、それらの量等に関する条件は、上記と同じである。
水添ポリブタジエンポリオール化合物とイシソアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物との仕込みは、水添ポリブタジエンポリオール化合物の水酸基の数等によって異なるため一概に規定できないが、物質量比で、水添ポリブタジエンポリオール化合物1に対して、イシソアネート基を有する(メタ)アクリレート化合物2.1程度である。
なお、本発明の組成物に含まれる(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物である上記反応物の粘度が高くなる場合、反応容器に予め後述のエチレン性不飽和単量体を仕込み、このエチレン性不飽和単量体中で各成分を反応させることで、上記反応物を製造してもよい。
本発明においては、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物としては、式(1)で表されるものが好適である。
Figure 2016017762
式中、Rは、式(2)で表される基を表し、nは、繰り返し単位数を示し、自然数である。
Figure 2016017762
式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物の45℃での粘度は、通常500〜4,000Poise程度であるが、好ましくは800〜3,200Poise程度、より好ましくは1,000〜3,000Poise程度である。
また、式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物のアクリル当量は、通常500〜2,500g/eq程度であるが、好ましくは800〜2,300g/eq程度、より好ましくは1,000〜2,100g/eq程度である。
式(1)で表される(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物は、上述の方法で製造することができるが、市販品として入手可能である。そのような市販品としては、TEAI−1000(以上、日本曹達(株)製)が挙げられる。
本発明の組成物は、ラジカル重合開始剤を含む。
ラジカル重合開始剤としては、放射線ラジカル重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。
放射線ラジカル重合開始剤の具体例としては、ジアセチル等のα−ジケトン類;ベンゾイン等のアシロイン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のアシロインエーテル類;チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、チオキサントン−4−スルホン酸、ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;アセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−アセトキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、p−メトキシアセトフェノン、1−[2−メチル−4−メチルチオフェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン等のアセトフェノン類;アントラキノン、1,4−ナフトキノン等のキノン類;フェナシルクロライド、トリブロモメチルフェニルスルホン、トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロゲン化合物;[1,2’−ビスイミダゾール]−3,3’,4,4’−テトラフェニル、[1,2’−ビスイミダゾール]−1,2’−ジクロロフェニル−3,3’,4,4’−テトラフェニル等のビスイミダゾール類、ジ−tert−ブチルペルオキシド等の過酸化物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド類等が挙げられる。
放射線ラジカル重合開始剤の市販品としては、Irgacur127、184、369、379EG、651、500、907、CGI369、CG24−61、ルシリンTPO、ダロキュア1116、1173(以上、BASF(株)製)、ユベクリルP36(以上、UCB(株)製)等が挙げられる。
熱ラジカル重合開始剤としては、過酸化水素類、アゾ化合物、レドックス系開始剤等が挙げられる。
過酸化水素類の具体例としては、t−ブチル(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)ペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ペルオキシ酢酸t−ブチル、ペルオキシ安息香酸t−ブチル、ペルオキシオクタン酸t−ブチル、ペルオキシネオデカン酸t−ブチル、ペルオキシイソ酪酸t−ブチル、過酸化ラウロイル、ペルオキシピバル酸t−アミル、ペルオキシピバル酸t−ブチル、過酸化ジクミル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウムまたは過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
アゾ化合物の具体例としては、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−ブタンニトリル)、4,4’−アゾビス(4−ペンタン酸)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(t−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(1,1)−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン)ジクロリド、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジクロリド、2,2’−アゾビス(N,N−ジメチレンイソブチルアミド)、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド)、2,2’− アゾビス(2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド)、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド)または2,2’−アゾビス(イソブチルアミド)二水和物が挙げられる。
レドックス系開始剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化アルキル、過酸エステルまたは過炭酸塩等と、鉄塩、第1チタン塩、亜鉛ホルムアルデヒドスルホキシレート、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートまたは還元糖等との混合物が挙げられる。また、過硫酸、過ホウ酸、過塩素酸のアルカリ金属、または過塩素酸のアンモニウム塩と、メタ重亜硫酸ナトリウムのような重亜硫酸アルカリ金属塩または還元糖との混合物が挙げられる。さらに、過硫酸アルカリ金属塩と、ベンゼンホスホン酸等のアリールホスホン酸のような他の同様の酸、還元糖等との混合物等を挙げることができる。
熱ラジカル重合開始剤の市販品としては、パーヘキサHC(以上、日油(株)製)、MAIB(2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル)(以上、東京化成工業(株)製)が挙げられる。
本発明の組成物がラジカル重合開始剤を含む場合、その含有量は、酸素によるラジカルの失活の影響を抑制する観点、保存安定性確保の観点等から、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物100質量部に対して、好ましくは0.1〜50質量部、より好ましくは1〜30質量部、より一層好ましくは2〜30質量部である。
なお、ラジカル重合開始剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いてもよく、本発明の組成物が放射線ラジカル重合開始剤と熱ラジカル重合開始剤の両方を含む場合、例えば、放射線ラジカル重合開始剤を用いてパターンUV露光部のみを硬化させ、現像後、熱ラジカル重合開始剤を用いて硬化物中の未反応エチレン性不飽和二重結合を反応させることができる。
本発明の組成物は、メルカプトベンゾチオアゾール、メルカプトベンゾオキサゾールのような水素供与性を有する化合物や、放射線増感剤をラジカル重合開始剤とともに含んでいてもよい。

本発明の組成物は、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒は、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物や後述する各成分を均一に溶解させることができ、これらと反応しないものが用いられる。
このような溶媒の具体例としては、上述した各反応物の製造で用い得る溶媒や、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸エステル類;カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール等のアルコール類;エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等の多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル等のエステル類;ジアセトンアルコール等のアルコールケトン類;γ−ブチロラクトン、フェニルセロソルブアセテート等が挙げられる。なお、溶媒は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明の組成物が溶媒を含む場合、その含有量は、組成物全体に対して、5〜30質量%で程度である。
本発明の組成物は、薄膜の密着性の改善等を目的として、エチレン性不飽和単量体を含んでいてもよい。
このエチレン性不飽和単量体は、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物であり、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能以上の(メタ)アクリレート等が挙げられる。
中でも、基板への密着性をより改善する観点から、単官能(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル単官能(メタ)アクリレートがより好ましく、そのアルキル基の炭素数が6以上のアルキル単官能(メタ)アクリレートがより一層好ましい。
アルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば、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、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等の炭素数1〜20の直鎖状または分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ビシクロブチル基、ビシクロペンチル基、ビシクロヘキシル基、ビシクロヘプチル基、ビシクロオクチル基、ビシクロノニル基、ビシクロデシル基等の炭素数3〜20の環状アルキル基等が挙げられる。
このようなアルキル基の炭素数が6以上の単官能アルキル(メタ)アクリレートの具体例としては、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
中でも、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが好ましい。
このようなアルキル基の炭素数が6以上の単官能アルキル(メタ)アクリレート以外の単官能(メタ)アクリレートの具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性(n=2)フェノール(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性(n=2.5)ノニルフェノール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、フルフリル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられ、中でも、水酸基を含有しないものが好ましく、また、分子量は100〜300程度が好ましい。
2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3官能以上の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(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、トリ(メタ)アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパン、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
エチレン性不飽和単量体は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明の組成物がエチレン性不飽和単量体を含む場合、密着性に優れる薄膜を再現性よく得る観点から、質量比で、好ましくは(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物:エチレン性不飽和単量体=2:98〜95:5、より好ましくは20:80〜80:20である。
本発明の組成物は、薄膜の基材への密着性、耐熱性等の向上等を目的として、上述のエチレン性不飽和単量体と共重合できる極性基含有モノマーを含んでいてもよい。
極性基含有モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸等のカルボキシ基含有モノマー、無水マレイン酸等の酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等のヒドロキシ基含有モノマー、スチレンスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル=ジビドロゲン=ホスフェート等のリン酸基含有モノマー、4−アクリロイルモルホリン等のアミド基含有モノマー、(メタ)アクリル酸アミノエチル等のアミノ基含有モノマー、(メタ)アクリル酸グリシジル等のグリシジル基含有モノマー、アクリロニトリル等のシアノ基含有モノマー、N−ビニルピリジン等の複素環含有ビニル系モノマーなどが挙げられる。
本発明の組成物が極性基含有モノマーを含む場合、その含有量は、通常、エチレン性不飽和単量体1モルに対して、1モルを超えない。
本発明の組成物は、塗布性、消泡性、レベリング性等を向上させる目的で、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤の具体例としては、BM−1000、BM−1100(以上、BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183、同F570(以上、DIC(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(以上、旭硝子(株)製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(以上、東レダウコーニングシリコーン(株)製)等の商品名で市販されているフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられる。
本発明の組成物が界面活性剤を含む場合、その含有量は、硬化膜からの析出を防ぐ観点から、組成物全体の5質量%以下が好ましい。
本発明の組成物は、熱重合禁止剤を含んでいてもよい。
熱重合禁止剤の具体例としては、ピロガロール、ベンゾキノン、ヒドロキノン、メチレンブルー、tert−ブチルカテコール、ヒドロキノンモノベンジルエーテル、メチルヒドロキノン、アミルキノン、アミルオキシヒドロキノン、n−ブチルフェノール、フェノール、ヒドロキノンモノプロピルエーテル、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス(2−メチルフェノール)、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス(2,6−ジメチルフェノール)、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、4,4’,4’’−エチリデントリス(2−メチルフェノール)、4,4’,4’’−エチリデントリスフェノール、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン等を挙げることができる。
本発明の組成物が熱重合禁止剤を含む場合、その含有量は、ラジカル重合性の過度な低下を防ぎ、適切なラジカル重合性を確保する観点から、組成物全体の5質量%以下が好ましい。
本発明の組成物は、現像液への溶解性の調整等を目的として、酸や酸無水物を含んでいてもよい。
その具体例としては、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、イソ酪酸、n−吉草酸、イソ吉草酸、安息香酸、けい皮酸等のモノカルボン酸;乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、サリチル酸、m−ヒドロキシ安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、2−ヒドロキシけい皮酸、3−ヒドロキシけい皮酸、4−ヒドロキシけい皮酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、シリンギン酸等のヒドロキシモノカルボン酸;シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、1,2,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸等の多価カルボン酸;無水イタコン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリカルバニル酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ハイミック酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビス無水トリメリテート、グリセリントリス無水トリメリテート等の酸無水物等が挙げられる。
本発明の組成物は、ピーリング剥離性を向上させる目的で、剥離剤を含んでいてもよい。
剥離剤としては、ワックス系化合物、シリコーン系化合物、フッ素系化合物のいずれも使用できるが、中でも、耐熱性、耐湿性、経時安定性の観点から、シリコーン系化合物(シロキサン結合を主骨格とするシリコーンオイル、エマルジョン等)が好ましい。
剥離剤は、市販品として入手可能である。そのような市販品としては、信越シリコーン(登録商標)KF−96−10CS、同KF−6012、同X−22−2426、同X−22−164E(以上、信越化学工業(株)製)、TEGO RAD 2200N、TEGO RAD 2700(以上、エボニック社製)、BYK−333(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)等が挙げられる。
本発明の組成物が剥離剤を含む場合、その含有量は、硬化膜からの析出を防ぐ観点から、組成物全体に対して、5質量%以下が好ましい。
本発明の組成物は、塗布性を向上させる目的で、チキソトロピー性付与剤を含んでいてもよい。
チキソトロピー性付与剤の具体例としては、アエロジル200、アエロジルRX200、アエロジルRY200(以上、日本アエロジル(株)製)等の商品名で市販されている親水性/疎水性フュームドシリカや、BYK−405、BYK−410、BYK−411(以上、ビックケミー・ジャパン(株)製)等の商品名で市販されている変性ウレア樹脂を使用することができる。
チキソトロピー性付与剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の組成物がチキソトロピー性付与剤を含む場合、その含有量は、フッ酸バリア性と基板への密着性を維持しつつ、塗布性を向上させる観点から、組成物100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは1〜6質量部である。
本発明の組成物は、以下の理由から、ゲル化剤を含んでいてもよい。
本発明の組成物から得られる樹脂薄膜を厚膜化する手法として、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物等の固形分濃度を増加させ、ベーク後の残存量を増加させる手法が考えられる。しかし、この場合、組成物の粘度も増加してしまうため、塗布性が悪化し、塗布ムラ等が発生することがある。
ゲル化剤は、組成物の塗布後のゲル化工程(プリベーク工程)等でゲル化し、厚い膜を保持する機能を有することから、ゲル化剤を組成物に含めることで、高固形分濃度ながら低粘度であり、例えばUV露光前のプリベーク工程でゲル化する組成物を調製でき、その結果、厚膜化を実現できる。
また、本発明の組成物がゲル化剤を含む場合、プリベーク工程において組成物が低粘度化することで塗膜の膜厚面内均一性が向上する、プリベーク後に室温に戻ると組成物はゲル化し固形化するので基板搬送等が容易となるなどの利点もある。
ゲル化剤としては、組成物を室温でゲル化でき、そのゲル化した組成物を加熱することで流動性のある液体(ゾル)に戻り、冷却すると再度ゲル化するという熱可逆的な特性を付与できるものであれば特に限定されるものではないが、典型的には、オイルゲル化剤(油性ゲル化剤)が挙げられる。
なお、ここで、ゲル化とは流動体が流動性を持たなくなり、自重でも崩れない程度に固まることを意味する。
油性ゲル化剤の具体例として、アミノ酸誘導体、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の多価金属塩、糖誘導体、ワックス等が挙げられるが、塗布性等の観点からアミノ酸誘導体、長鎖脂肪酸が好ましい。
アミノ酸誘導体の具体例としては、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジ(コレステリル/ベヘニル/オクチルドデシル)、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジ(コレステリル/オクチルドデシル)、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジ(フィトステリル/ベヘニル/オクチルドデシル)、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジ(フィトステリル/オクチルドデシル)、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド、N−エチルヘキサノイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド等の炭素数2〜15のアミノ酸のアミノ基のアシル化体、当該アミノ酸のカルボキシ基のエステル化体、当該アミノ酸のカルボキシ基のアミド化体等が挙げられる。
長鎖脂肪酸の具体例としては、炭素数8〜24の飽和または不飽和脂肪酸の他、長鎖脂肪酸の類縁体である12−ヒドロキシステアリン酸等が挙げられる。飽和脂肪酸の具体例としては、例えば、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等が挙げられる。また、不飽和脂肪酸の具体例としては、例えばパルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イコサジエン酸、エルシン酸等が挙げられる。
長鎖脂肪酸の金属塩の具体例としては、上記長鎖脂肪酸と同様の長鎖脂肪酸の金属塩の他、例えば炭素鎖長18の飽和脂肪酸の場合、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸マンガン、ステアリン酸鉄、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛等が挙げられる。
糖類誘導体の具体例としては、ラウリン酸デキストリン、ミリスチン酸デキストリン、パルミチン酸デキストリン、マルガリン酸デキストリン、ステアリン酸デキストリン、アラキン酸デキストリン、リグノセリン酸デキストリン、セロチン酸デキストリン、2−エチルヘキサン酸パルミチン酸デキストリン、パルミチン酸ステアリン酸デキストリン等のデキストリン脂肪酸エステル;パルミチン酸スクロース、ステアリン酸スクロース、酢酸/ステアリン酸スクロース等のショ糖脂肪酸エステル;フラクトオリゴ糖ステアリン酸エステル、フラクトオリゴ糖2−エチルヘキサン酸エステル等のフラクトオリゴ糖脂肪酸エステル;モノベンジリデンソルビトール、ジベンジリデンソルビトール等のソルビトールのベンジリデン誘導体等が挙げられる。
中でも、12−ヒドロキシステアリン酸(融点78℃)やデキストリンパルミテート(パルミチン酸デキストリン:融点85〜90℃)等の、融点が70〜100℃であるものが好ましい。
なお、ゲル化剤は、1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
ゲル化剤は、粉末や液体の状態のもの、溶液状態のもの、いずれも使用できる。
溶液状態のゲル化剤は、エタノール、PGME等の一般的な有機溶媒に、粉末(または液体)のゲル化剤を溶解して調製する。
なお、エタノールやPGMEは組成物中でのゲル化剤の水素結合形成を阻害する作用があるため、組成物のゲル化を抑える効果がある。
本発明の組成物がゲル化剤を含む場合、その含有量は、フッ酸バリア性、基板への密着性、塗布性等を維持する観点から、組成物100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは3〜10質量部である。
なお、ゲル化剤が固体である場合、UV露光前のプリベーク工程(例えば80〜110℃)においてゲル化剤が熱融解し、組成物と均一化することで、冷却後にゲル化する。また、ゲル化剤が溶液状態である場合、プリベーク工程において有機溶媒が揮発し、ゲル化剤の濃度が相対的に高まる、もしくはゲル化剤の相互作用を阻害していた有機溶媒が除かれることで、冷却後にゲル化する。
本発明の組成物は、ゲル化剤と他の成分との相溶性を向上させる目的や、モノマー同士の分離、モノマーと有機溶媒との分離等を抑制する目的で、乳化剤を含んでいてもよい。
例えば、ゲル化剤として粉末状態のものを用いる場合には、乳化剤によって、ゲル化剤を組成物中に均一に分散させやすくなる。また、ゲル化剤を有機溶媒に溶解させた溶液を用いる場合には、乳化剤によって、ゲル化剤と組成物との分離を防止しやすくなる。
乳化剤としては、信越シリコーン(登録商標)KF−640、同KF−6012、同KF−6017(以上、信越化学工業(株)製)等の変性シリコーンオイル、ペグノールO−20、同16A、同L−9A(以上、東邦化学工業(株)製)等のポリオキシエチレンアルキルエーテル等を使用することができる。
中でも、変性シリコーンオイルは、剥離剤兼乳化剤として機能するので、好ましい。
乳化剤の機能は、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance、親水性親油性バランス)という数値で表され、親水基を持たない物質をHLB=0とし、親油基をもたず親水基のみを持つ物質をHLB=20として示される。つまり、乳化剤のHLBは、0〜20に含まれることとなる。
本発明において好適なHLBの値は、共に用いるゲル化剤の種類や量等を勘案し、適宜決定される。
本発明の組成物が乳化剤を含む場合、その含有量は、硬化膜からの析出を防ぐ観点から、組成物全体に対して、5質量%以下が好ましい。
その他、本発明の組成物は、レベリング剤等その他の成分を含んでいてもよい。
本発明の組成物は、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物、溶媒等の各成分を混合することで、調製することができる。
例えば、攪拌羽根を有するSUS製調製タンクに各成分を所定量投入し、室温下で、均一になるまで攪拌する。
また、より具体的には、重合開始剤やチキソトロピー性付与剤を含む組成物を調製するに当たっては、以下のような方法を採ることもできる。
まず、エチレン性不飽和単量体、溶媒等の低粘度でチキソトロピー性を比較的付与しやすい成分と、チキソトロピー性付与剤とを、ディスパー等の高せん断ミキサーを用いて混合し、チキソトロピー性の強い混合物を作製する。次に、(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物等の重合開始剤以外の成分を加え、高せん断ミキサーを用いて、当該混合物中に(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物等を均一に分散させる。最後に、重合開始剤を加え、三本ロールミル等の低速ミキサーを用いて、混合物が均一になるまで混合する。
このような手順で各成分を混合することで、より均一な組成物を調製することができ、高せん断ミキサー等で攪拌する際に発生する熱による重合開始剤の分解も避けることもできる。
なお、ゲル化剤を含む組成物を調製するに当たっても、ゲル化剤のゲル化能を損なう温度以上に加熱しないようにするため、基本的には上記と同様の手法を採用することができる。
上述したように、各成分を混合することで本発明の組成物を調製することができるが、必要に応じて、各成分を混合することで得られる組成物を、メッシュ、メンブレンフィルター等でろ過してもよい。
なお、組成物を構成するある成分が、他の成分の機能を兼ね備える場合には、その点を考慮して、各成分の量を決める必要がある。
以上説明した本発明の組成物を、ガラス基板、SiO2、SiN等の絶縁膜を有する基板等に塗布し、必要に応じて加熱することで、本発明のフッ酸エッチング用樹脂薄膜を形成することができる。
塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、アプリケーター法等が適用できる。
加熱条件は、各成分の種類や含有量、塗膜の厚さ等によって異なるため一概に規定することはできないが、エッチング時の膜の基板への密着性、エッチング後の膜の基板からの剥離性等のバランスを考慮すると、加熱温度は、通常40〜160℃、好ましくは60〜120℃であり、加熱時間は、通常3〜15分程度である。
樹脂薄膜の厚さは、耐フッ酸性、剥離性等の各特性を再現性よく実現する観点から、好ましくは5〜150μm、より好ましくは10〜50μmである。
膜厚を変化させる方法としては、例えば、組成物中の固形分濃度を変化させたり、基板上への塗布量を変化させたりする方法がある。
以下、本発明の組成物を用いた、パターンを有する基板の製造方法の一例を説明する。
まず、上述の方法によって、基板上に本発明の樹脂薄膜を形成する。
次に、得られた樹脂薄膜に、例えば所望のパターンを有するフォトマスクを介し、例えば波長300〜500nmの紫外線または可視光線等の放射線を照射し、露光部を硬化させる。
ここで、放射線とは、紫外線、可視光線、遠紫外線、X線、電子線等を意味し、光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、UV−LED、アルゴンガスレーザー等を用いることができる。
また、放射線照射量は、各成分の種類や含有量、塗膜の厚さ等によって異なるため一概に規定できないが、例えば、高圧水銀灯を使用する場合、100〜1,500mJ/cm程度である。
次に、現像液を用いて現像し、不要な非露光部等を溶解させて除去し、露光部等のみを残存させることで、所望のパターンの硬化膜(硬化させた樹脂薄膜)を得る。
現像液としては、典型的には、アルカリ性水溶液や有機溶媒を用いることができる。
現像用のアルカリ性水溶液の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノナン等のアルカリ類の水溶液や、当該水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤などを適量加えた溶液などが挙げられる。
また、現像用の有機溶媒としては、本発明の樹脂薄膜を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族系化合物、n−ヘキサン、シクロヘキサン、イソパラフィン等の脂肪族系化合物、テトラヒドロフラン等のエーテル系化合物、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系化合物、酢酸エステル等のエステル系化合物、1,1,1−トリクロロエタン等のハロゲン系化合物などが挙げられる。なお、現像速度を調整する目的で、当該有機溶媒に、エタノール、イソプロピルアルコール等の本発明の樹脂薄膜を溶解しない溶媒を適量加えてもよい。
現像時間は、各成分の種類や含有量、塗膜の厚さ等によって異なるため一概に規定できないが、通常30〜1,000秒間である。
また、現像方法は、ディッピング法、パドル法、スプレー法、シャワー現像法等の常法を用いることができる。
現像後は、流水洗浄を30〜90秒間程度行い、スピンドライやエアーガン等を用いて風乾させ、またはホットプレート、オーブン等加熱下で乾燥させる。
なお、本発明の樹脂薄膜は、上述の放射線照射のみでも、十分に硬化させることができるが、追加の放射線照射(以下、「後露光」という。)や加熱によってさらに硬化させることもできる。
後露光は、上述の放射線照射と同様の方法で行うことができ、放射線照射量は、例えば、高圧水銀灯を使用する場合、100〜2,000mJ/cm程度である。
加熱によってさらに硬化させる方法としては、例えば、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用いて60〜150℃で5〜60分間加熱する方法が挙げられる。
このようなさらに硬化させる処理によって、現像によるパターニングの精度の向上が期待できる。
次に、所望のパターンの硬化膜が形成された基板をエッチング(処理)する。
エッチングには、ウエットエッチング法、減圧下で化学的にエッチングするドライエッチング法、これらを組み合わせる方法など、常法を用いることができる。
ウエットエッチングに用いられるエッチャントとしては、例えば、フッ酸単独、フッ酸とフッ化アンモニウム、フッ酸と他の酸(例えば塩酸、硫酸、リン酸等)の混酸等が挙げられる。ドライエッチングにはCFガス等を用いることができる。
最後に、硬化膜を基板から剥離する。
剥離する方法としては、剥離液に基板を浸漬する方法や、手等で物理的に剥離(ピーリング剥離)する方法が挙げられる。
剥離液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ成分や、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアニリン等の第3級アミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウムの有機アルカリ成分を、水、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン単独またはこれらの混合溶媒に溶解したものが挙げられる。
また、トルエン、キシレン、リモネン等の芳香族または脂肪族炭化水素を剥離液に用いることで、硬化膜を膨潤させて剥離することもできる。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
(1)組成物の調製
[実施例1〜12]
(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物(HPBD)として日本曹達(株)製のTEAI−1000(重量平均分子量5,500)を用いて、表1に記載の質量比で各成分を混合して、組成物を調製した。
Figure 2016017762
[比較例1]
実施例5において、TEAI−1000の代わりにUV−2750B(日本合成化学工業(株)製 ウレタンアクリレート樹脂)を用いた以外は、同じ質量比で各成分を混合して、組成物を調製した。
(2)硬化膜の作製および耐フッ酸性評価
[実施例13〜24,比較例2]
実施例1〜12および比較例1で調製した組成物を、それぞれ、アプリケーターを用いて熱酸化膜(SiO膜厚:300nm)を有するシリコン基板上に塗布し、塗膜を、ホットプレートを用いて110℃で2分間ベークし、室温で2分間冷却して、基板上に、樹脂薄膜を形成した。
次に、各樹脂薄膜を、UV露光(55mW/cm,999mJ)し、ホットプレートを用いて150℃で5分間ベークすることで硬化させて、硬化膜とした。なお、膜厚は、30μm〜50μmであった。
次に、各硬化膜付き基板を、25℃のフッ酸9質量%および硫酸8質量%から成る混酸水溶液(以下エッチング液とも言う)に浸漬し、エッチング液を循環させながら60分間エッチング処理した。その後、基板を水洗した後、硬化膜を基板から手でピーリング剥離し、硬化膜に覆われていた部分の熱酸化膜の膜厚をエリプソメーター(J.A.Woollam社製M−2000)を用いて測定した。そして、熱酸化膜の膜厚が290nm以上の場合を「A」、290nm未満200nm以上の場合を「B」、200nm未満の場合を「C」とし、耐フッ酸性を評価した。結果を表2に示す。
Figure 2016017762
表2に示すように、エチレン性不飽和単量体、溶媒、ゲル化剤、界面活性剤などが含まれているか否かにかかわらず、本発明の組成物を用いることで、優れた耐フッ酸性の膜を得ることができ、また、いずれの膜もピーリング剥離できるものであった。
一方、比較例の組成物を用いた場合、エッチング処理中の膜の剥離はなかったが、フッ酸が膜を透過してしまい、SiOの腐食が認められた。

Claims (4)

  1. (メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物と、ラジカル重合開始剤とを含むフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物。
  2. 前記(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物が、ウレタン結合を介して(メタ)アクリル基を有する水添ポリブタジエン化合物であることを特徴とする請求項1記載のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物。
  3. 請求項1または2記載のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物を用いて製造されるフッ酸エッチング用樹脂薄膜。
  4. 請求項1または2記載のフッ酸エッチング用樹脂薄膜形成用組成物を用いて基板上にフッ酸エッチング用樹脂薄膜を形成する工程と、当該樹脂薄膜を硬化させる工程と、当該樹脂薄膜を形成した基板をエッチング処理してパターニングする工程と、を含むことを特徴とするパターンを有する基板の製造方法。
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