TW202116874A - 負型硬化性組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法及半導體器件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之負型硬化性組成物、藉由硬化上述負型硬化性組成物而成之硬化膜、包含上述硬化膜之積層體、上述硬化膜的製造方法及包含上述硬化膜或上述積層體之半導體器件。負型硬化性組成物包含鹼可溶性聚醯亞胺、交聯性基團不同之複數種交聯劑及矽烷偶合劑,上述矽烷偶合劑具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1及與上述e-1不同之基團亦即在與上述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團e-2。硬化膜藉由硬化上述負型硬化性組成物而成。積層體包含上述硬化膜。半導體器件包含上述硬化膜或上述積層體。上述硬化膜的製造方法包括將上述負型硬化性組成物適用於基板而形成膜之製程。
Description
本發明有關一種負型硬化性組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法及半導體器件。
聚醯亞胺樹脂的耐熱性及絕緣性等優異,因此可適用於各種用途。作為上述用途並無特別限定,但若以實際安裝用半導體器件為例,則可舉出作為絕緣膜或密封材料的素材或保護膜的利用。又,亦用作撓性基板的基底膜或覆蓋膜等。
例如,在上述用途中,聚醯亞胺樹脂以包含鹼可溶性聚醯亞胺樹脂之負型硬化性組成物的形態使用。
例如藉由塗佈等將該種負型硬化性組成物適用於基材上,之後根據需要進行曝光、顯影、加熱等,藉此能夠在基材上形成硬化之樹脂。
能夠藉由公知的塗佈方法等適用負型硬化性組成物,因此,可以說例如所適用的負型硬化性組成物的適用時的形狀、大小、適用位置等設計的自由度高等製造上的適應性優異。從除了聚醯亞胺等所具有的高性能以外,該種製造上的適應性亦優異的觀點考慮,越來越期待包含鹼可溶性聚醯亞胺之負型硬化性組成物在產業上的應用拓展。
例如,在專利文獻1中記載有一種感光性樹脂組成物,其特徵為含有鹼可溶性聚醯亞胺(a)、含不飽和鍵化合物(b)、熱交聯性化合物(c)及具有特定結構之光聚合起始劑(d)。
[專利文獻1]國際公開第2018/173840號
在包含鹼可溶性聚醯亞胺之負型硬化性組成物中,期待提供一種所獲得之硬化物的耐藥品性優異之負型硬化性組成物。
本發明的目的在於提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之負型硬化性組成物、藉由硬化上述負型硬化性組成物而成之硬化膜、包含上述硬化膜之積層體、上述硬化膜的製造方法及包含上述硬化膜或上述積層體之半導體器件。
以下,示出本發明的代表性實施態樣的例子。
<1>一種負型硬化性組成物,其係包含:
鹼可溶性聚醯亞胺;
交聯性基團不同之複數種交聯劑;以及
矽烷偶合劑,
上述矽烷偶合劑具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1及與上述e-1不同之基團亦即在與上述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團e-2。
<2>如<1>所述之負型硬化性組成物,其中,上述複數種交聯劑包含作為交聯性基團而具有藉由自由基的作用進行交聯反應之自由基聚合性基團之交聯劑及作為交聯性基團而具有藉由酸的作用進行交聯反應之酸交聯性基團之交聯劑。
<3>如<1>或<2>所述之負型硬化性組成物,其中上述鹼可溶性聚醯亞胺具有氟原子。
<4>如<1>至<3>之任一項所述之負型硬化性組成物,其中上述鹼可溶性聚醯亞胺具有矽原子。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之負型硬化性組成物,上述鹼可溶性聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵。
<6>如<1>至<5>之任一項所述之負型硬化性組成物,其中上述鹼可溶性聚醯亞胺具有酚性羥基。
<7>如<1>至<6>之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構。
<8>如<1>至<7>之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含具有肟結構之自由基產生劑。
<9>如<1>至<8>之任一項所述之負型硬化性組成物,其中,作為上述複數種交聯劑中的至少一種,包含具有3~6個乙烯性不飽和鍵之化合。
<10>如<1>至<9>之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含中和鹽型熱酸產生劑。
<11>如<1>至<10>之任一項所述之負型硬化性組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
<12>一種硬化膜,其係藉由硬化<1>至<11>之任一項所述之負型硬化性組成物而成。
<13>一種積層體,其係包含2層以上<12>所述之硬化膜,在任意上述硬化膜彼此之間包含金屬層。
<14>一種硬化膜的製造方法,其係包括將<1>至<11>之任一項所述之負型硬化性組成物適用於基板上來形成膜之膜形成製程。
<15>如<14>所述之硬化膜的製造方法,其係包括對上述膜進行曝光之曝光製程及對經曝光之上述膜進行顯影之顯影製程。
<16>如<14>或<15>所述之硬化膜的製造方法,其係包括在50~450℃下加熱上述膜之加熱製程。
<17>一種半導體器件,其係包含<12>所述之硬化膜或<13>所述之積層體。
[發明效果]
根據本發明,提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之負型硬化性組成物、藉由硬化上述負型硬化性組成物而成之硬化膜、包含上述硬化膜之積層體、上述硬化膜的製造方法及包含上述硬化膜或上述積層體之半導體器件。
以下,對苯發明的主要實施形態進行說明。然而,本發明並不限於所明示之實施形態。
在本說明書中利用“~”記號表示之數值範圍表示將記載於“~”的前後之數值分別作為下限值及上限值包括之範圍。
在本說明書中“製程”這一術語不僅表示獨立的製程,只要能夠實現該製程的所需作用,則亦表示包括無法與其他製程明確區分之製程。
關於本說明書中的基團(原子團)的標記,未標註經取代及未經取代之標記同時包括不具有取代基之基團(原子團)和具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”不僅包括不具有取代基之烷基(未經取代的烷基),還包括具有取代基之烷基(取代烷基)。
在本說明書中,“曝光”只要無特別限定,除了利用光的曝光以外,還包括利用電子束、離子束等粒子束之曝光。又,作為用於曝光之光,可舉出水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等光化射線或放射線。
在本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”這兩者或其中任一個,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或其中任一個,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或其中任一個。
在本說明書中,結構式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
在本說明書中,總固體成分表示從組成物的總成分去除溶劑之成分的總質量。又,在本說明書中,固體成分濃度係除了溶劑以外的其他成分相對於組成物的總質量之質量百分率。
在本說明書中,只要沒有特別說明,則重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)基於凝膠滲透層析法(GPC測定),並定義為聚苯乙烯換算值。在本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)例如能夠利用HLC-8220GPC(TOSOH CO Ar PORATION製),並使用保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、TSKgel Super HZ2000(TOSOH CORPORATION製)作為管柱來求出。該等分子量只要沒有特別說明,將使用THF(四氫呋喃)測定者作為洗提液。又,只要沒有特別說明,GPC測定中的檢測使用UV線(紫外線)的波長254nm檢測器。
在本說明書中,關於構成積層體之各層的位置關係,記載為“上”或“下”時,所關注的複數層中成為基準的層的上側或下側存在其他層即可。亦即,在成為基準的層與上述其他層之間可以進一步夾有第3層或第3要件,而成為基準的層與上述其他層無需接觸。又,只要沒有特別說明,將對基材堆疊層之方向稱為“上”,或在存在感光層時,將從基材朝向感光層的方向稱為“上”,將其相反方向稱為“下”。此外,該種上下方向的設定是為了本說明書中的便利,在實際態樣中,本說明書中的“上”方向亦可以與鉛垂上朝向不同。
在本說明書中,只要沒有特別記載,作為組成物中包含之各成分,組成物可以包含符合該成分的兩種以上的化合物。又,只要沒有特別記載,組成物中的各成分的含量表示符合該成分的所有化合物的合計含量。
在本說明書中,只要沒有特別說明,溫度為23℃,氣壓為101,325Pa(1氣壓),相對濕度為50%RH。
在本說明書中,較佳態樣的組合為更佳態樣。
(負型硬化性組成物)
本發明的負型硬化性組成物包含鹼可溶性聚醯亞胺、交聯性基團不同之複數種交聯劑及矽烷偶合劑,上述矽烷偶合劑具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1及與上述e-1不同之基團亦即在與上述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團e-2。
以下,在本發明中,將具有上述e-1及上述e-2之矽烷偶合劑亦稱為“特定矽烷偶合劑”。
本發明人等進行深入研究之結果,發現從包含鹼可溶性聚醯亞胺、交聯性基團不同之複數種交聯劑及特定矽烷偶合劑之負型硬化性組成物中獲得之硬化膜的耐藥品性優異。
依據本發明的負型硬化性組成物,認為可提供例如二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)等極性溶劑、氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液等鹼性水溶液、上述極性溶劑和上述鹼性水溶液的混合液等對藥品的溶解性得到抑制之、耐藥品性優異之硬化膜。
由於耐藥品性優異之硬化膜例如在使用時、保管時或製造時等使用於可能與溶劑等藥品接觸之產品等之情況、將包含溶劑之組成物進一步適用於硬化膜上之情況、對在硬化膜上形成之膜進行溶劑顯影之情況等時,與硬化膜的溶劑等藥品的溶解及分散等得到抑制,因此認為係有用的。
獲得上述效果之機制尚不明確,但可推測如下。
上述特定矽烷偶合劑具有上述e-1及上述e-2。因此,認為在上述負型硬化性組成物的硬化膜中,藉由上述e-2與上述交聯劑之間的反應,在上述交聯劑的交聯後的化合物內包含有源自上述e-1的矽氧烷結構。
亦即,上述交聯後的化合物成為具有矽氧烷結構之化合物。推測藉由硬化膜包含具有該種矽氧烷結構之交聯後的化合物而膜的耐藥品性優異。
又,認為藉由上述交聯後的化合物具有上述矽氧烷結構而容易使硬化膜的機械特性(斷裂伸長率)及密接性亦優異。
其中,在專利文獻1中,藉由使用特定矽烷偶合劑來提高硬化膜的耐藥品性這一內容,既沒有記載亦沒有提示。
以下,對本發明的負型硬化性組成物中包含之成分進行詳細說明。
<鹼可溶性聚醯亞胺>
本發明的負型硬化性組成物包含鹼可溶性聚醯亞胺。
在本說明書中,鹼可溶性聚醯亞胺表示在100g的2.38質量%四甲基銨水溶液中,在23℃下溶解0.1g以上的聚醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上的聚醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上的聚醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並無特別限定,100g以下為較佳。
又,關於鹼可溶性聚醯亞胺,從所獲得之硬化膜的斷裂伸長率及絕緣性的觀點考慮,在主鏈具有複數個醯亞胺結構之聚醯亞胺為較佳。
在本說明書中,“主鏈”表示在構成樹脂之高分子化合物的分子中相對最長的鍵結鏈,“側鏈”表示除其以外的鍵結鏈。
〔氟原子〕
從所獲得之硬化膜的斷裂伸長率的觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺具有氟原子為較佳。
氟原子例如包含在後述之由式(1-1)表示之結構中的R115
、後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R132
或後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳,作為氟化烷基包含在後述之由式(1-1)表示之結構中的R115
、後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R132
或後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為更佳。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺的總質量之氟原子的量為1~50mol/g為較佳,5~30mol/g為更佳。
〔矽原子〕
從所獲得之硬化膜的斷裂伸長率的觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺具有矽原子為較佳。
矽原子例如包含在後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳,作為後述之有機改質(聚)矽氧烷結構包含在後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為更佳。
又,上述矽原子或上述有機改質(聚)矽氧烷結構可以包含在鹼可溶性聚醯亞胺的側鏈,但包含在鹼可溶性聚醯亞胺的主鏈為較佳。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺的總質量之矽原子的量為0.01~5mol/g為較佳,0.05~1mol/g為更佳。
〔乙烯性不飽和鍵〕
從所獲得之硬化膜的斷裂伸長率的觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
鹼可溶性聚醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈具有乙烯性不飽和鍵,在側鏈具有為較佳。
上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。
乙烯性不飽和鍵包含在後述之由式(1-1)表示之結構中的R115
、後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R132
或後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團包含在後述之由式(1-1)表示之結構中的R115
、後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R132
或後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為更佳。
該等之中,乙烯性不飽和鍵包含在後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團包含在後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為更佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等具有直接鍵結於於芳香環之可以被取代的乙烯基之基團、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、由下述式(III)表示之基團等。
在式(III)中,R200
表示氫原子或甲基,甲基為較佳。
在式(III)中,R201
表示碳數2~12的伸烷基、-O-CH2
CH(OH)CH2
-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、碳數2~30的(聚)氧伸烷基(伸烷基的碳數為2~12為較佳,2~6為更佳,2或3為特佳;重複數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)或將該等組合2個以上之基團。
此外,(聚)氧伸烷基表示氧伸烷基或聚氧伸烷基。
該等之中,R201
係由下述式(R1)~式(R3)中的任一個表示之基團為較佳,由式(R1)表示之基團為更佳。
[化學式2]
在式(R1)~(R3)中,L表示單鍵或碳數2~12的伸烷基、碳數2~30的(聚)氧伸烷基或將該等鍵結2個以上之基團,X表示氧原子或硫原子,*表示與其他結構的鍵結部位,●表示與式(III)中的R201
所鍵結之氧原子的鍵結部位。
在式(R1)~(R3)中,L中的碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)氧伸烷基的較佳態樣與上述R201
中的碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)氧伸烷基的較佳態樣相同。
在式(R1)中,X係氧原子為較佳。
在式(R1)~(R3)中,*的含義與式(III)中的*相同,較佳態樣亦相同。
由式(R1)表示之結構例如可藉由使酚性羥基等具有羥基之聚醯亞胺與具有異氰酸基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯等)進行反應來獲得。
由式(R2)表示之結構例如可藉由使具有羧基之聚醯亞胺與具有羥基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥基乙酯等)進行反應來獲得。
由式(R3)表示之結構例如可藉由使酚性羥基等具有羥基之聚醯亞胺與具有環氧丙基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸環氧丙酯等)進行反應來獲得。
在式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位,係與聚醯亞胺的主鏈的鍵結部位為較佳。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺的總質量之乙烯性不飽和鍵的量為0.05~10mol/g為較佳,0.1~5mol/g為更佳。
〔除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團〕
鹼可溶性聚醯亞胺可以具有除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團。
作為除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團,可舉出環氧基、氧雜環丁基等環狀醚基、甲氧基甲基等烷氧基甲基、羥甲基等。
除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團例如包含在後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺的總質量之除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團的量為0.05~10mol/g為較佳,0.1~5mol/g為更佳。
〔酸值〕
從提高顯影性的觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺的酸值為30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。
又,上述酸值為500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。
上述酸值藉由公知的方法測定,例如,藉由記載於JIS K 0070:1992中的方法測定。
又,作為包含在鹼可溶性聚醯亞胺的酸基,從兼顧保存穩定性及顯影性的觀點考慮,pKa為0~10的酸基為較佳,3~8的酸基為更佳。
pKa係考慮由氧釋放氫離子之解離反應並藉由其負的常用對數pKa表示其平衡常數Ka者。在本說明書中,除非另有說明,則將pKa設為基於ACD/ChemSketch(註冊商標)的計算值。或者,可以參考日本化學會編“改訂5版 化學便覽 基礎篇”中所記載的值。
又,酸基例如為磷酸等多元酸的情況下,上述pKa係第一解離常數。
作為該種酸基,鹼可溶性聚醯亞胺包含選自包括羧基及酚性羥基之群組中之至少一種為較佳,包含酚性羥基為更佳。
〔酚性羥基〕
從使基於鹼顯影液之顯影速度適當的觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺具有酚性羥基為較佳。
鹼可溶性聚醯亞胺可以在主鏈末端具有酚性羥基,亦可以在側鏈具有酚性羥基。
酚性羥基例如包含在後述之由式(1-1)表示之結構中的R115
、後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R132
或後述之由式(2-1)表示之重複單元中的R131
為較佳。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺的總質量之酚性羥基的量為0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
-R115
-
在上述式(1-1)中,R115
係包含芳香環之4價有機基團為較佳,由下述式(1-2)或式(1-3)表示之基團為更佳。
在式(1-2)中,R112
係2價連結基,單鍵或可以經氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NHC(=O)-或將該等組合2個以上之基團為較佳,單鍵或選自可以經氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-及S(=O)2
-中之基團為更佳,選自包括-CH2
-、-O-、-S-、-S(=O)2
-、-C(CF3
)2
-及-C(CH3
)2
-之群組中之2價基團為進一步較佳。*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
關於由式(1-1)中的R115
表示之4價有機基團,具體而言,可舉出從四羧酸二酐去除酸二酐基之後殘存之四羧酸殘基等。四羧酸二酐可以僅使用一種亦可以使用兩種以上。四羧酸二酐係由下述式(1-4)表示之化合物為較佳。
在式(1-4)中,R115
表示4價有機基團。R115
的含義與式(1-1)中的R115
相同,較佳態樣亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可例示選自均苯四甲酸、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧二鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐及該等的碳數1~6的烷基衍生物及碳數1~6的烷氧基衍生物中之至少一種。
又,作為較佳例,還可舉出下述中所示出之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)。
〔由式(2-1)表示之重複單元〕
又,鹼可溶性聚醯亞胺具有由下述式(2-1)表示之重複單元為較佳,在主鏈具有由下述式(2-1)表示之重複單元為較佳。
[化學式7]
在式(2-1)中,R131
表示2價有機基團,R132
表示4價有機基團。
-R131
-
在式(2-1)中,作為R131
所表示之2價有機基團,可例示直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基、芳香族基、有機改質(聚)矽氧烷結構或將該等組合2個以上之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族烴基、有機改質(聚)矽氧烷結構或將該等組合2個以上之基團為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳。
上述直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族基、上述環狀的脂肪族基或芳香族基可以具有取代基,作為取代基,可舉出烷基、羥基、硫醇基、羧基、上述之具有乙烯性不飽和鍵之基團、上述之除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團等。
上述有機改質(聚)矽氧烷結構中包含有僅包含一種矽氧烷結構之有機改質矽氧烷結構及包含兩種以上矽氧烷結構之有機改質聚矽氧烷結構這兩者。
作為上述有機改質(聚)矽氧烷結構,由下述式(SI-1)表示之結構為較佳。
[化學式8]
在式(SI-1)中,RS
分別獨立地表示氫原子或有機基團,RS
中的至少1個表示有機基團,n表示1以上的整數,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
在式(SI-1)中,RS
分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基為較佳,碳數1~10的烷基或碳數6~20的芳基為更佳,碳數1~4的烷基或苯基為進一步較佳,甲基或苯基為特佳,甲基為最佳。
又,RS
中的至少1個表示有機基團,鍵結於式(SI-1)中的複數個Si的每1個之2個RS
中的至少1個為有機基團為較佳,式(SI-1)中的RS
全部為有機基團為更佳。
在式(SI-1)中,n表示1以上的整數,1~11的整數為較佳,1~3的整數為更佳,1或2為進一步較佳,0為特佳。
又,R131
包含有機改質(聚)矽氧烷結構時,R131
係由下述式(SI-2)表示之結構為較佳。
[化學式9]
在式(SI-2)中,RS
分別獨立地表示氫原子或有機基團,RS
中的至少1個表示有機基團,L1
表示直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基、芳香族基或將該等組合2個以上之基團,L2
表示-Si(RS
)2
-、直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基、芳香族基或將該等組合2個以上之基團,n表示1以上的整數,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
在式(SI-2)中,RS
及n的含義與上述的式(SI-1)中的RS
及n相同,較佳態樣亦相同。
在式(SI-2)中,L1
係碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族烴基或將該等組合2個以上之基團為較佳,碳數2~20的直鏈的脂肪族基為更佳。
在式(SI-2)中,L2
係碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族烴基或將該等組合2個以上之基團為較佳,碳數2~20的直鏈的脂肪族基為更佳。
又,L2
係由*1
-Si(RS
)2
-L3
-*2
表示之基團亦較佳。RS
如上所述,*1
表示與式(SI-2)中的氧原子的鍵結部位,L3
的含義與上述L1
相同,較佳態樣亦相同,*2
的含義與式(SI-2)中的L2
所鍵結之*相同。
式(2-1)中的R131
衍生自二胺為較佳。作為用於製造鹼可溶性聚醯亞胺的二胺,可舉出直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族二胺、在由上述式(SI-2)表示之結構中2個*均鍵結於胺基之化合物等。二胺可以僅使用一種亦可以使用兩種以上。
具體而言,二胺係包含碳數2~20的直鏈脂肪族基、碳數3~20的支鏈鏈狀或環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基、有機改質(聚)矽氧烷結構或將該等組合2個以上之基團之二胺為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之二胺為更佳。
上述直鏈狀或支鏈鏈狀的脂肪族基、上述環狀的脂肪族基或芳香族基可以具有取代基,作為取代基,可舉出烷基、羥基、硫醇基、羧基、上述之具有乙烯性不飽和鍵之基團、上述之除乙烯性不飽和鍵以外的交聯性基團等。又,具有乙烯性不飽和鍵之基團可以藉由如下方式導入:使用具有羥基、硫醇基、羧基等官能基之二胺來製造聚醯亞胺或其前驅物化合物之後,使具有與上述官能基進行反應之基團(例如,異氰酸基、羥基、環氧基等)及乙烯性不飽和鍵之化合物與上述聚醯亞胺或其前驅物化合物進行反應。
作為芳香族基的例子,可舉出如下。
式中,A係單鍵或可以經氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NHC(=O)-或將該等組合2個以上之基團為較佳,單鍵或選自可以經氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-及S(=O)2
-中之基團為更佳,選自包括-CH2
-、-O-、-S-、-S(=O)2
-、-C(CF3
)2
-及-C(CH3
)2
-之群組中之2價基團為進一步較佳。
又,在上述AR-1~上述AR-10中,亦可以較佳地舉出鍵結於苯環的氫原子中的至少1個被羥基或硫醇基取代之結構。
該等之中,AR-1~AR-3中的鍵結於苯環之氫原子中的1個或2個被羥基或硫醇基取代之結構或AR-5~AR-10中的鍵結於2個苯環中的1個苯環之氫原子中的1個和鍵結於另一苯環之氫原子中的1個被羥基或硫醇基取代之結構為較佳。
作為二胺,具體而言可舉出選自1,2-二胺基乙烷、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,6-二胺基己烷;1,2-二胺基環戊烷或1,3-二胺基環戊烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環己烷或1,4-二胺基環己烷、1,2-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷或1,4-雙(胺基甲基)環己烷、雙-(4-胺基環己基)甲烷、雙-(3-胺基環己基)甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基環己基甲烷或異佛爾酮二胺;間苯二胺或對苯二胺、二胺基甲苯、2,5-二羥基對苯二胺、2,5-二巰基對苯二胺、4,4’-二胺基聯苯或3,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯醚、3,3-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷或3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸或3,3’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯硫醚或3,3’-二胺基二苯硫醚、4,4’-二胺基二苯甲酮或3,3’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯(4,4’-二胺基-2,2’-二甲基聯苯)、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基對聯三苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基碸、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基八氟聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、3,3’,4,4’-四胺基聯苯、3,3’,4,4’-四胺基二苯醚、1,4-二胺基蒽醌、1,5-二胺基蒽醌、3,3-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、9,9’-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-二甲基-3,3’-二胺基二苯基碸、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、2-(3’,5’-二胺基苯甲醯氧基)甲基丙烯酸乙酯、2,4-二胺基枯烯或2,5-二胺基枯烯、2,5-二甲基-對苯二胺、乙醯胍胺、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,4,6-三甲基-間苯二胺、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、2,7-二胺基茀、2,5-二胺基吡啶、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、二胺基苯甲醯苯胺、二胺基苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟聯甲苯胺及4,4’-二胺基四聯苯中之至少一種二胺。
又,以下所示之二胺(DA-1)~(DA-18)亦較佳。
又,作為較佳例,亦可舉出在主鏈具有至少2個伸烷基二醇單元之二胺。較佳為在一分子中組合包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一個或兩者之二胺,更佳為不包含芳香環之二胺。作為具體例,可舉出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、JEFFAMINE(註冊商標)ED-600、JEFFAMINE(註冊商標)ED-900、JEFFAMINE(註冊商標)ED-2003、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-148、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上為商品名,Huntsman Corporation製)、1-(2-(2-(2-胺基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-胺基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但並不限定於該等。
以下示出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、JEFFAMINE(註冊商標)ED-600、JEFFAMINE(註冊商標)ED-900、JEFFAMINE(註冊商標)ED-2003、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-148、JEFFAMINE(註冊商標)EDR-176的結構。
上述中,x、y、z為算術平均值。
從所得到之硬化膜的柔軟性的觀點考慮,式(2-1)中的R131
由-Ar0
-L0
-Ar0
-表示為較佳。Ar0
分別獨立地為芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為特佳),伸苯基為較佳。L0
表示單鍵或可以經氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NHCO-或將該等組合2個以上之基團。L0
的較佳範圍的含義與上述A相同。
從i射線透射率的觀點考慮,式(2-1)中的R131
係由下述式(51)或式(61)表示之2價有機基團為較佳。尤其,從i射線透射率、易獲得的觀點考慮,由式(61)表示之2價有機基團為更佳。
在式(51)中,R50
~R57
分別獨立地為氫原子、氟原子或1價有機基團,R50
~R57
中的至少1個為氟原子、甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、酚性羥基或硫醇基,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
作為R50
~R57
的1價有機基團,可舉出碳數1~10(較佳為碳數1~6)的未經取代的烷基、碳數1~10(較佳為碳數1~6)的氟化烷基、酚性羥基、硫醇基等。
在式(61)中,R58
及R59
分別獨立地為氟原子、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基。
作為賦予式(51)或(61)的結構之二胺化合物,可舉出二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(氟)-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基八氟聯苯等。可以使用該等中的一種,或亦可以組合使用兩種以上。
-R132
-
在式(2-1)中,作為R132
所表示之4價有機基團,可例示與上述式(1-1)中的R115
相同的基團,較佳範圍亦相同。
-含量-
鹼可溶性聚醯亞胺可具有僅一種由式(2-1)表示之重複單元,亦可以具有兩種以上。
作為本發明中的鹼可溶性聚醯亞胺的一實施形態,可例示總重複單元的50莫耳%以上,進而為70莫耳%以上,尤其90莫耳%以上為由式(2-1)表示之重複單元之鹼可溶性聚醯亞胺。作為上限,實際為100莫耳%以下。
〔分子量〕
鹼可溶性聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~500,000,更佳為2,500~100,000,進一步較佳為3,000~50,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為1,500~50,000,進一步較佳為2,000~25,000。
鹼可溶性聚醯亞胺的分子量的分散度為1.5~3.5為較佳,2~3為更佳。
在本說明書中,分子量的分散度表示將重量平均分子量除以數量平均分子量之值(重量平均分子量/數量平均分子量)。
〔具體例〕
作為鹼可溶性聚醯亞胺,例如,可舉出實施例中使用的鹼可溶性聚醯亞胺,並不限定於此。
〔合成方法〕
例如,可藉由實施例中記載的方法獲得鹼可溶性聚醯亞胺。
具體而言,藉由使二羧酸或二羧酸衍生物與二胺進行反應來獲得前驅物化合物之後加熱,可獲得鹼可溶性聚醯亞胺。又,對使二羧酸或二羧酸衍生物(用鹵化劑進行鹵化之後)與二胺進行反應來獲得之前驅物化合物加熱,藉此可獲得鹼可溶性聚醯亞胺。
上述前驅物化合物或聚醯亞胺具有羥基、硫醇基、羧基等官能基時,針對上述前驅物化合物或聚醯亞胺,使具有與上述官能基進行反應之基團(例如,異氰酸基、羥基、環氧基等)及乙烯性不飽和鍵之化合物與上述聚醯亞胺或其前驅物化合物進行反應(前驅物化合物的情況下,藉由對其加熱等進行環化),藉此可獲得具有乙烯性不飽和鍵之聚醯亞胺。
〔醯亞胺化率(閉環率)〕
從所獲得之硬化膜的斷裂伸長率、絕緣性等觀點考慮,鹼可溶性聚醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,100%以下即可。
可藉由例如下述方法測定上述醯亞胺化率。
測定鹼可溶性聚醯亞胺的紅外吸收光譜,求出源自醯亞胺結構的吸收峰即1377cm-1
附近的峰強度P1。接著,將該鹼可溶性聚醯亞胺在350℃下熱處理1小時之後、再次測定紅外吸收光譜,求出1377cm-1
附近的峰強度P2。利用所獲得之峰強度P1、P2,根據下述式,能夠求出鹼可溶性聚醯亞胺的醯亞胺化率。
醯亞胺化率(%)=(峰強度P1/峰強度P2)×100
〔含量〕
本發明的負型硬化性組成物中的鹼可溶性聚醯亞胺的含量相對於負型硬化性組成物的總固體成分為20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的負型硬化性組成物中的鹼可溶性聚醯亞胺的含量相對於負型硬化性組成物的總固體成分為99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳,97質量%以下更進一步較佳,95質量%以下為再進一步較佳。
本發明的負型硬化性組成物可以僅包含一種鹼可溶性聚醯亞胺,亦可以包含兩種以上。包含兩種以上時,合計量在上述範圍為較佳。
<交聯性基團不同之複數種交聯劑>
本發明的負型硬化性組成物包含交聯性基團不同之複數種交聯劑。
此外,符合上述鹼可溶性聚醯亞胺或後述特定矽烷偶合劑之化合物設為不符合上述交聯劑者。
作為上述交聯劑中的交聯性基團,可舉出包含(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等乙烯性不飽和鍵之基團、環氧基、氧雜環丁基等環狀醚基、甲氧基甲基等烷氧基甲基、羥甲基、苯并㗁唑基等。
本發明中,負型硬化性組成物包含交聯性基團不同之複數種交聯劑係指,負型硬化性組成物包含具有某種交聯性基團A之交聯劑及具有種類與上述交聯性基團A不同之交聯性基團B之交聯劑。
關於交聯性基團不同,只要係交聯性基團的結構不同之者即可,但選自包括包含上述乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、烷氧基甲基、羥甲基之群組中之一種和選自上述群組中之另一種之組合為較佳。
以下,亦將作為交聯性基團而具有包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之交聯劑稱為“含乙烯性不飽和鍵之交聯劑”、將作為交聯性基團而包含上述環狀醚基之交聯劑稱為“含環狀醚基之交聯劑”、作為交聯性基團而具有上述烷氧基甲基之交聯劑稱為“含烷氧基甲基之交聯劑”、作為交聯性基團而具有上述羥甲基之交聯劑稱為“含羥甲基之交聯劑”、作為交聯性基團而具有上述苯并㗁唑基之交聯劑稱為“含苯并㗁唑基之交聯劑”。
從耐藥品性、斷裂伸長率的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物作為上述複數種交聯劑中的至少一種而包含含乙烯性不飽和鍵之交聯劑為較佳,包含具有3~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,包含具有3~6個乙烯性不飽和鍵之化合物為進一步較佳。
從顯影性的觀點考慮,交聯劑為具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物為特佳。
又,例如,本發明之負型硬化性組成物包含選自包括含乙烯性不飽和鍵之交聯劑、含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑、含羥甲基之交聯劑及含苯并㗁唑基之交聯劑之群組中之至少兩種交聯劑為較佳,包含選自包括含乙烯性不飽和鍵之交聯劑、含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑及含羥甲基之交聯劑之群組中之至少兩種交聯劑為更佳,包含選自包括含乙烯性不飽和鍵之交聯劑、含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑及含羥甲基之交聯劑之群組中之至少一種交聯劑為進一步較佳。
又,本發明之負型硬化性組成物包含作為交聯性基團而具有藉由自由基的作用進行交聯反應之自由基聚合性基團之交聯劑及作為交聯性基團而具有藉由酸的作用進行交聯反應之酸交聯性基團之交聯劑為較佳。上述自由基例如由後述之光自由基聚合起始劑或熱自由基聚合起始劑來提供。
又,上述酸例如由後述之光酸產生劑或熱酸產生劑來提供。
作為自由基聚合性基團,可舉出具有上述乙烯性不飽和鍵之基團等,作為酸交聯性基團,可以舉出上述環狀醚基、烷氧基甲基、羥甲基、苯并㗁唑基等。
〔含乙烯性不飽和鍵之交聯劑〕
本發明的負型硬化性組成物包含含乙烯性不飽和鍵之交聯劑為較佳。
在含乙烯性不飽和鍵之交聯劑中,作為包含乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基等。
該等之中,作為包含上述乙烯性不飽和鍵之基團,(甲基)丙烯醯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
又,含乙烯性不飽和鍵之交聯劑係具有自由基聚合性之化合物為較佳。
含乙烯性不飽和鍵之交聯劑係具有1個以上乙烯性不飽和鍵之化合物即可,具有2個以上之化合物為更佳。
具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物係具有2個包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳。
又,從所獲得之硬化膜的膜強度的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物包含具有3個以上乙烯性不飽和鍵之化合物作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑為較佳。作為具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物,具有3~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有3~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有3~6個乙烯性不飽和鍵之化合物為進一步較佳。
又,具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物係具有3個以上包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳,具有3~15個之化合物為更佳,具有3~10個之化合物為進一步較佳,具有3~6個之化合物為特佳。
又,從所獲得之硬化膜的膜強度的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物包含具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物和具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳。
含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的分子量為2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的分子量的下限為100以上為較佳。
作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的具體例,可舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)或其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯及不飽和羧酸與多元胺化合物的醯胺類。又,還可較佳地使用具有羥基、胺基、氫硫基等親和性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或多官能羧酸的脫水縮合反應物等。又,具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的加成反應物,進而具有鹵素基或甲苯磺醯氧基等脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦較佳。又,作為另一例,替代上述不飽和羧酸,能夠使用被不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等取代之化合物組。作為具體例,能夠參考日本特開2016-027357號公報的0113~0122段的記載,該等內容編入本說明書中。
又,含乙烯性不飽和鍵之交聯劑係在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。作為其例,可舉出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸酯、甘油或三羥甲基乙烷等在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化之化合物、日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號各公報中記載之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中記載之聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物的環氧丙烯酸酯類等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;以及該等的混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中記載之化合物亦較佳。又,還能夠舉出使多官能羧酸與(甲基)丙烯酸環氧丙酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和鍵之化合物進行反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為除了上述以外的較佳之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,還能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中記載之具有茀環,且具有2個以上具有乙烯性不飽和鍵之基團的化合物或卡多(cardo)樹脂。
進而,作為其他例子,還能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中記載之特定的不飽和化合物、日本特開平02-025493號公報中記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,還能夠使用日本特開昭61-022048號公報中記載之包含全氟烷基的化合物。進而,還能夠使用“Journal of the Adhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300~308頁(1984年)中作為光硬化性單體及寡聚物所介紹者。
除了上述以外,亦能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中記載之化合物,該等內容編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及式(2)與其具體例一同記載之如下化合物亦能夠用作含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,該化合物係在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷後進行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。
進而,日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中記載之化合物亦能夠用作含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,該等內容編入本說明書中。
作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-TMMT:Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇六(其他甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-DPH;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)及該等的(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基或丙二醇殘基鍵結之結構為較佳。亦能夠使用該等寡聚物類型。
作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的市售品,例如可舉出Sartomer Company, Inc製的作為具有4個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有4個乙烯氧基鏈之2官能甲基丙烯酸酯之Sartomer Company, Inc製的SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有6個伸戊氧基鏈之6官能丙烯酸酯之DPCA-60、作為具有3個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯之TPA-330、胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(NIPPON PAPER INDUSTRIES CO.,LTD.製)、NK酯M-40G、NK酯4G、NK酯M-9300、NK酯A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION.製)等。
作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中記載之那樣的胺基甲酸酯丙烯酸酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸酯化合物類亦較佳。進而,作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,還能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中記載之於分子內具有胺基結構或硫化物結構之化合物。
含乙烯性不飽和鍵之交聯劑可以為羧基、磷酸基等具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑。具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑中,脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基與非芳香族羧酸酐反應而具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑為更佳。特佳為使脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基與非芳香族羧酸酐反應而具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑中,脂肪族多羥基化合物係新戊四醇或二新戊四醇之化合物。作為市售品,例如,作為TOAGOSEI CO.,Ltd.製多元酸改質丙烯酸寡聚物,可舉出M-510、M-520等。
具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的較佳酸值為0.1~40mgKOH/g,特佳為5~30mgKOH/g。含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的酸值只要在上述範圍內,則製造上的操作性優異,進而顯影性優異。又,聚合性良好。從進行鹼顯影時的顯影速度的觀點考慮,具有酸基之含乙烯性不飽和鍵之交聯劑的較佳酸值為0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。上述酸值遵照JIS K 0070:1992的記載進行測定。
從抑制硬化膜的彈性模數控制產生之翹曲的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物作為含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,能夠較佳地使用單官能含乙烯性不飽和鍵之交聯劑。作為單官能含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,可較佳地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、芐基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯丙基環氧丙醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物類等。作為單官能含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,為了抑制曝光前的揮發,在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。
含有含乙烯性不飽和鍵之交聯劑時,其含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分,超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
含乙烯性不飽和鍵之交聯劑可以單獨使用一種,亦可以混合使用兩種以上。同時使用兩種以上時,其合計量成為上述範圍為較佳。
〔含羥甲基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑〕
本發明的負型硬化性組成物包含選自包括含羥甲基之交聯劑及含烷氧基甲基之交聯劑之群組中之至少一種交聯劑為較佳。
作為含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑,可舉出如下化合物,例如具有使三聚氰胺、乙炔脲、脲、伸烷基脲、苯并胍胺等含胺基化合物與甲醛進行反應或使甲醛與醇進行反應並用羥甲基或烷氧基甲基取代上述胺基的氫原子之結構之化合物。該等化合物的製造方法並無特別限定,只要為具有與藉由上述方法製造的化合物相同結構之化合物即可。又,可以為該等化合物的羥甲基彼此自縮合而成之寡聚物。
作為上述之含胺基化合物,將使用三聚氰胺之交聯劑稱為三聚氰胺系交聯劑,將使用乙炔脲、脲或伸烷基脲之交聯劑稱為脲系交聯劑,將使用伸烷基脲之交聯劑稱為伸烷基脲系交聯劑,將使用苯并胍胺之交聯劑稱為苯并胍胺系交聯劑。
該等之中,本發明的負型硬化性組成物包含選自包括脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中之至少一種化合物為較佳,包含選自包括後述之乙炔脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑群組中之至少一種化合物為更佳。
作為三聚氰胺系交聯劑的具體例,可舉出六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等。
作為脲系交聯劑的具體例,例如,可舉出單羥甲基化乙炔脲、二羥甲基化乙炔脲、三羥甲基化乙炔脲、四羥甲基化乙炔脲、單甲氧基甲基化乙炔脲,二甲氧基甲基化乙炔脲、三甲氧基甲基化乙炔脲、四甲氧基甲基化乙炔脲、單甲氧基甲基化乙炔脲、二甲氧基甲基化乙炔脲、三甲氧基甲基化乙炔脲、四乙氧基甲基化乙炔脲、單丙氧基甲基化乙炔脲、二丙氧基甲基化乙炔脲、三丙氧基甲基化乙炔脲、四丙氧基甲基化乙炔脲、單丁氧基甲基化乙炔脲、二丁氧基甲基化乙炔脲、三丁氧基甲基化乙炔脲或四丁氧基甲基化乙炔脲等的乙炔脲系交聯劑;
雙甲氧基甲基脲、雙乙氧基甲基脲、雙丙氧基甲基脲、雙丁氧基甲基脲等的脲系交聯劑、
單羥甲基化乙烯脲或二羥甲基化乙烯脲、單甲氧基甲基化乙烯脲、二甲氧基甲基化乙烯脲、單乙氧基甲基化乙烯脲、二乙氧基甲基化乙烯脲、單丙氧基甲基化乙烯脲、二丙氧基甲基化乙烯脲、單丁氧基甲基化乙烯脲或二丁氧基甲基化乙烯脲等乙烯脲系交聯劑、
單羥甲基化丙烯脲、二羥甲基化丙烯脲、單甲氧基甲基化丙烯脲、二甲氧基甲基化丙烯脲、單二乙氧基甲基化丙烯脲、二乙氧基甲基化丙烯脲、單丙氧基甲基化丙烯脲、二丙氧基甲基化丙烯脲、單丁氧基甲基化丙烯脲或二丁氧基甲基化丙烯脲等的丙烯脲系交聯劑、
1,3-二(甲氧基甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啶酮、1,3-二(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啶酮等。
作為苯并胍胺系交聯劑的具體例,例如,可舉出單羥甲基化苯并胍胺、二羥甲基化苯并胍胺、三羥甲基化苯并胍胺、四羥甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四甲氧基甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四乙氧基甲基化苯并胍胺、單丙氧基甲基化苯并胍胺、二丙氧基甲基化苯并胍胺、三丙氧基甲基化苯并胍胺、四丙氧基甲基化苯并胍胺、單丁氧基甲基化苯并胍胺、二丁氧基甲基化苯并胍胺、三丁氧基甲基化苯并胍胺、四丁氧基甲基化苯并胍胺等。
此外,作為含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑,亦能夠較佳地使用將選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少一種基團直接鍵結於於芳香環(較佳為苯環)之化合物。
作為該種化合物的具體例,可舉出對苯二甲醇、雙(羥甲基)甲酚、雙(羥甲基)二甲氧基苯、雙(羥甲基)二苯醚、雙(羥甲基)二苯甲酮、羥甲基苯甲酸羥甲基苯、雙(羥甲基)聯苯、二甲基雙(羥甲基)聯苯、雙(甲氧基甲基)苯、雙(甲氧基甲基)甲酚、雙(甲氧基甲基)二甲氧基苯、雙(甲氧基甲基)二苯醚、雙(甲氧基甲基)二苯甲酮、甲氧基甲基苯甲酸甲氧基甲基苯、雙(甲氧基甲基)聯苯、二甲基雙(甲氧基甲基)聯苯、4,4’,4’’-亞乙基三[2,6-雙(甲氧基甲基)苯酚]、5,5’-[2,2,2-三氟-1-(三氟甲基)亞乙基]雙[2-羥基-1,3-對苯二甲醇]、3,3’,5,5’-四(甲氧基甲基)-1,1’-聯苯-4,4’-二醇等。
作為含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑,可以使用市售品,作為較佳之市售品,可舉出46DMOC、46DMOEP(以上,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、NIKALAC(註冊商標,以下相同)MX-290、NIKALACMX-280、NIKALACMX-270、NIKALACMX-279、NIKALACMW-100LM、NIKALACMX-750LM(以上,SANWA CHEMICAL CO.,LTD製)等。
本發明的負型硬化性組成物包含含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑時,其含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上含羥甲基之交聯劑或含烷氧基甲基之交聯劑時,其合計為上述範圍為較佳。
〔含環狀醚基之交聯劑〕
本發明的負型硬化性組成物包含含環狀醚基之交聯劑為較佳。
作為含環狀醚基之交聯劑,作為環狀醚基而具有環氧基之交聯劑(環氧化合物)或作為環狀醚基而具有氧雜環丁基之交聯劑(氧雜環丁基化合物)為較佳。
-環氧化合物(具有環氧基之交聯劑)-
作為環氧化合物,在一分子中具有2個以上環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應,並且由於不會因交聯而發生脫水反應而不易引起膜收縮。因此,含有環氧化合物對負型硬化性組成物的低溫硬化及翹曲的抑制有效。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性模數進一步降低,並且能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基表示環氧乙烷的重複單元數為2以上者,重複單元數為2~15為較佳。
作為環氧化合物的例子,可舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二環氧丙基醚、新戊二醇二環氧丙基醚、乙二醇二環氧丙基醚、丁二醇二環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、三羥甲基丙烷三環氧丙基醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二環氧丙基醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(環氧丙氧基丙基)矽氧烷等含環氧基矽酮等,但並不限定於該等。具體而言,可舉出EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)EXA-4710、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-859CRP、EPICLON(註冊商標)EXA-1514、EPICLON(註冊商標)EXA-4880、EPICLON(註冊商標)EXA-4850-150、EPICLON(註冊商標)EXA-4850-1000、EPICLON(註冊商標)EXA-4816、EPICLON(註冊商標)EXA-4822(以上為商品名,DIC CORPORATION製)、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E(商品名,New Japan Chemical Co.,Ltd.)、EP-4003S、EP-4000S(以上為商品名,ADEKA CORPORATION製)、CELLOXIDE2021P、2081、2000、3000、EHPE3150、EPOLEAD GT400、SERVINERS B0134、B0177(以上為商品名,DAICEL CORPORATION製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為商品名,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、DENACOL EX-211、EX-212、EX-252、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-861、EX-920、EX-931、EX-313、EX-314、EX-321、EX-411、EX-421、EX-512、EX-521、EX-621、EX-614、EX-614B、EX-201、EX-711、EX-721、EX-121、EX-145、EX-171、EX-192、EX-141、EX-146、EX-147等。
-氧雜環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)-
作為氧雜環丁烷化合物,能夠舉出在一分子中具有2個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧雜環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]酯等。作為具體例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223),該等可以單獨使用,或者可以混合兩種以上。
本發明的負型硬化性組成物包含含環狀醚基之交聯劑時,其含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。含環狀醚基之交聯劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上含環狀醚基之交聯劑時,其合計在上述範圍為較佳。
〔含苯并㗁唑基之交聯劑〕
本發明的負型硬化性組成物可以包含含苯并㗁唑基之交聯劑。
含苯并㗁唑基之交聯劑因源自開環加成反應之交聯反應而在硬化時不產生脫氣,進而減少熱收縮而抑制產生翹曲,因此較佳。
作為含苯并㗁唑基之交聯劑的較佳例,可舉出B-a型苯并㗁𠯤、B-m型苯并㗁𠯤(以上為商品名,Shikoku Chemicals Corporation製)、聚羥基苯乙烯樹脂的苯并㗁𠯤加成物、酚醛清漆型二氫苯并㗁𠯤化合物。該等可以單獨使用,或者可以混合兩種以上。
本發明的負型硬化性組成物包含含苯并㗁唑基之交聯劑時,其含量相對於本發明的負型感光性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。含苯并㗁唑基之交聯劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上含苯并㗁唑基之交聯劑之情況下,其合計在上述範圍為較佳。
<特定矽烷偶合劑>
本發明的負型硬化性組成物包含具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1及與上述e-1不同之基團亦即在與上述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團e-2之矽烷偶合劑(特定矽烷偶合劑)。
〔直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1〕
特定矽烷偶合劑可以僅具有1個直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1,亦可以具有2個以上,但從所獲得之硬化膜的耐藥品性、斷裂伸長率的觀點考慮,具有2個以上為較佳,具有2個或3個為更佳,具有3個為進一步較佳。
作為上述e-1中的烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~4的烷氧基為更佳,甲氧基或乙氧基為更佳。
特定矽烷偶合劑作為包含上述e-1之基團而包含單烷氧基甲矽烷基、二烷氧基甲矽烷基或三烷氧基甲矽烷基為較佳,包含二烷氧基甲矽烷基或三烷氧基甲矽烷基為更佳,包含三烷氧基甲矽烷基為進一步較佳。
上述單烷氧基甲矽烷基、二烷氧基甲矽烷基或三烷氧基甲矽烷基中所包含之烷氧基符合上述烷氧基e-1。
又,上述單烷氧基甲矽烷基中所包含之2個氫原子或二烷氧基甲矽烷基中所包含之1個氫原子可以分別獨立地被後述的具有e-2之基團取代,亦可以被其他公知的取代基取代。
又,特定矽烷偶合劑可以僅具有1個矽原子,亦可以具有2個以上,但僅具有1個為較佳。
具有2個以上矽原子時,只要至少1個矽原子上鍵結有上述烷氧基e-1即可,亦可以在所有矽原子上鍵結有上述烷氧基e-1。
〔能夠與交聯劑產生共價鍵之基團e-2〕
e-2只要係能夠與上述複數種交聯劑中的至少一種之間產生共價鍵之基團則並無特別限定,能夠與在上述複數種交聯劑中的至少一種中所包含之交聯性基團形成共價鍵之基團為較佳。亦即,與交聯劑的交聯性基團之間產生共價鍵之基團為較佳。
作為e-2,可舉出包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、烷氧基甲基、羧基、胺基、羥基、巰基、酸酐基、異氰酸酯基、封端異氰酸酯基等,包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基或羧基為較佳。
作為包含上述乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基等,(甲基)丙烯醯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
包含上述乙烯性不飽和鍵之基團例如係能夠與包含含乙烯性不飽和鍵之交聯劑中所包含之乙烯性不飽和鍵之基團產生共價鍵之基團。
上述烷氧基甲基、羧基、胺基、羥基、巰基、酸酐基、異氰酸酯基或封端異氰酸酯基例如係能夠與含上述環狀醚基之化合物中的環狀醚基、含上述烷氧基甲基之化合物中所包含之烷氧基甲基或含上述羥甲基之化合物中所包含之羥甲基產生共價鍵之基團。
特定矽烷偶合劑只要係具有1個以上e-2即可,亦可以具有2個以上。
e-2可以直接鍵結於特定矽烷偶合劑,亦可以經由連結基鍵結,經由連結基鍵結為較佳。作為連結基並無特別限定,可舉出脂肪族烴基、芳香族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或由該等組合表示之基團等,脂肪族烴基、芳香族烴基或由脂肪族烴基、芳香族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-的組合表示之基團為較佳。上述RN
表示氫原子或烴基,氫原子為較佳。
將本發明的負型硬化性組成物的較佳態樣的例子示於下述(1)~下述(3)中。
(1)作為上述複數種交聯劑中的一種而包含含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,並且作為e-2而包含具有包含乙烯性不飽和鍵之基團之特定矽烷偶合劑
(2)作為上述複數種交聯劑中的一種而包含選自包括含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑及含羥甲基之交聯劑之群組中之至少一種交聯劑,並且作為e-2而包含具有包含環狀醚基之基團之特定矽烷偶合劑
(3)作為上述複數種交聯劑中的一種而包含選自包括含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑及含羥甲基之交聯劑之群組中之至少一種交聯劑,並且作為e-2而包含具有包含羧基之基團之特定矽烷偶合劑
〔式(S-1)〕
本發明的特定矽烷偶合劑係由下述式(S-1)所表示之結構為較佳。
[化學式16]
式(S-1)中,E1
表示烷氧基,LS1
表示n+1價的連結基,E2
表示與上述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團,n表示1以上的整數,RS1
表示取代基,a表示1以上的整數,b表示1以上的整數,c表示0以上的整數,a、b及c的合計為4。
式(S-1)中,E1
係符合上述e-1的基團,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~4的烷氧基為更佳,甲氧基或乙氧基為更佳。
式(S-1)中,a為1、2或3為較佳,2或3為更佳,3為進一步較佳。
式(S-1)中,E2
係符合上述e-2的基團,包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、烷氧基甲基、羥甲基、羧基、胺基、羥基、巰基、酸酐基、異氰酸酯基、封端異氰酸酯基為較佳,包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基或羧基為更佳。
式(S-1)中,n為1~4的整數為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
式(S-1)中,LS1
為脂肪族烴基、芳香族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或由該等組合表示之基團為較佳,脂肪族烴基、芳香族烴基或由脂肪族烴基、芳香族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-的組合表示之基團為更佳。上述RN
表示氫原子或烴基,氫原子為較佳。
式(S-1)中,b為1或2為較佳,1為更佳。
式(S-1)中,RS1
表示取代基,能夠並無特別限定地使用矽烷偶合劑的領域中的公知的取代基,但烷基或芳香族烴基為較佳。
式(S-1)中,c為0、1或2為較佳,0為更佳。
〔分子量〕
特定矽烷偶合劑的分子量為100~2,000為較佳,150~1,000為更佳。
〔具體例〕
作為特定矽烷偶合劑,可舉出3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、三甲氧基(4-乙烯基苯基)矽烷、三乙氧基(4-乙烯基苯基)矽烷、3-丙烯醯胺基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯胺基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-丙烯醯胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯胺基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯胺基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、N-(3-(三乙氧基甲矽烷基)丙基)馬來醯胺酸、N-(3-(三乙氧基甲矽烷基)丙基)鄰苯二醯胺酸、二苯甲酮-3,3’-雙(N-(3-三乙氧基甲矽烷基)丙基醯胺)-4,4’-二羧酸、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-丁烯)丙胺、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基芐基)-2-胺基乙基-3-胺丙基三甲氧基矽烷的鹽酸鹽、羥甲基三甲氧基矽烷、羥乙基三甲氧基矽烷、(3-(N,N-二羥乙基胺基)丙基)三甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-三甲氧基甲矽烷基丙基琥珀酸酐、3-異氰酸丙基三乙氧基矽烷等。
作為特定矽烷偶合劑,可以使用市售品,作為市售品,可以舉出KBM-1003、KBe-1003、KBM-303、KBM-402、KBM-403、KBE-402、KBE-403、KBM-1403、KBM-502、KBM-503、KBE-502、KBE-503、KBM-5103、KBM-602、KBM-603、KBM-903、KBE-903、KBE-9103P、KBM-573、KBM-575、KBM-9659、KBE-585、KBM-802、KBM-803、KBE-9007N、X-12-967C(以上為Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製)、DOWSIL(註冊商標)系列、XIAMETER系列(以上為Dow Toray Co.,Ltd.製)、SILA ACE(註冊商標)系列(JNC Corporation製)等。
〔含量〕
特定矽烷偶合劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.5~15質量%為更佳,0.5~5質量%為進一步較佳。
本發明的負型硬化性組成物可以僅含有一種特定矽烷偶合劑,亦可以含有兩種以上。含有兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<除特定矽烷偶合劑以外的其他矽烷偶合劑>
本發明的負型硬化性組成物可以進一步包含除特定矽烷偶合劑以外的其他矽烷偶合劑。
作為其他矽烷偶合劑,可舉出具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1,並且不具有能夠與上述複數種交聯劑中的至少一種之間產生共價鍵之基團e-2之矽烷偶合劑。
作為其他矽烷偶合劑,例如,可舉出具有咪唑結構等環結構及烷氧基甲矽烷基之矽烷偶合劑、具有N-三甲基甲矽烷基乙醯胺等烷基醯胺結構及烷氧基甲矽烷基之矽烷偶合劑等。
〔含量〕
本發明的負型硬化性組成物包含其他矽烷偶合劑之情況下,其他矽烷偶合劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.5~15質量%為更佳,0.5~5質量%為進一步較佳。
本發明的負型硬化性組成物可以僅含有一種其他矽烷偶合劑,亦可以含有兩種以上。含有兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<自由基產生劑>
本發明的負型硬化性組成物包含自由基產生劑為較佳。
作為自由基產生劑,光自由基產生劑或熱自由基產生劑為較佳,光自由基產生劑為更佳。
又,作為自由基產生劑,具有肟結構之自由基產生劑為較佳,具有肟結構之光自由基產生劑為更佳。
〔光自由基產生劑〕
作為光自由基產生劑,並無特別限制,例如作為光自由基聚合起始劑能夠從公知的化合物中適當選擇。例如,對紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,可以為與經光激發之敏化劑產生一些作用並生成活性自由基之活性劑。
光自由基產生劑至少含有一種對約300~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內的波長的光具有至少約50L·mol-1
·cm-1
莫耳吸光係數之化合物為較佳。化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法來進行測定。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian公司製Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑而於0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。
作為光自由基產生劑,能夠任意使用公知的化合物。例如,可舉出鹵化烴衍生物(例如具有三𠯤骨架之化合物、具有㗁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮化合物、羥基苯乙酮、偶氮系化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、有機硼化合物、鐵芳烴錯合物等。關於該等的詳細內容,能夠參考日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開第2015/199219號的0138~0151段的記載,該內容編入本說明書中。
作為酮化合物,例如,可例示日本特開2015-087611號公報的0087段中記載之化合物,該內容編入本說明書中。市售品中,還可較佳地使用KAYACURE DETX(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)。
作為光自由基產生劑,還能夠較佳地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物及醯基膦化合物。更具體而言,例如,還能夠使用日本特開平10-291969號公報中記載之胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中記載之醯基氧化膦系起始劑。
作為羥基苯乙酮系起始劑,能夠使用IRGACURE 184(IRGACURE為註冊商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:均為BASF公司製)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,能夠使用市售品IRGACURE 907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(商品名:均為BASF公司製)、Omnirad 907、Omnirad 369及Omnirad 379(均為IGM Resins公司製)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,還能夠使用吸收極大波長與365nm或405nm等波長光源匹配之日本特開2009-191179號公報中記載之化合物。
作為醯基氧化膦系起始劑,可舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用市售品IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(商品名:均為BASF公司製)、Omnirad 819或Omnirad TPO(均為IGM Resins公司製)。
作為茂金屬化合物,可例示IRGACURE-784(BASF公司製)等。
作為光自由基產生劑,更佳為可舉出具有肟結構之光自由基產生劑(肟化合物)。藉由使用肟化合物,能夠進一步有效地提高曝光寬容度。肟化合物中,曝光寬容度(曝光餘量)較廣,且還作為光硬化促進劑而發揮功能,因此特佳。
作為肟化合物的具體例,能夠使用日本特開2001-233842號公報中記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中記載之化合物。
作為較佳的肟化合物,例如,可舉出下述結構的化合物、3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮以及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。在本發明的負型硬化性組成物中,尤其作為光自由基產生劑,使用肟化合物(肟系光自由基產生劑)為較佳。作為光自由基產生劑的肟化合物在分子內具有由>C=N-O-C(=O)-表示之連結基。
市售品中,還可較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02(以上為BASF公司製)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION製、日本特開2012-014052號公報中記載之光自由基聚合起始劑2)。又,能夠使用TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.製)、ADEKA ARKLS NCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製)。又,能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co.,Ltd.製)。
還能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為該種肟化合物的具體例,可舉出日本特開2010-262028號公報中記載之化合物、日本特表2014-500852號公報的0345段中記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報的0101段中記載之化合物(C-3)等。
作為最佳之肟化合物,可舉出日本特開2007-269779號公報中所示出之具有特定取代基之肟化合物或日本特開2009-191061號公報中所示出之具有硫芳基之肟化合物等。
從曝光靈敏度的觀點考慮,光自由基產生劑係選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯基-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基㗁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物之群組中之化合物為較佳。
進一步較佳之光自由基產生劑係三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、二苯甲酮化合物之群組中之至少一種化合物為進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為更進一步較佳,肟化合物為更進一步較佳。
又,光自由基產生劑還能夠使用二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二胺基二苯甲酮(米其勒酮(Michler’s ketone))等N,N’-四烷基-4,4’-二胺基二苯甲酮,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-口末啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-口末啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環進行縮環而成之醌類、安息香烷基醚等安息香醚化合物、安息香、烷基安息香等安息香化合物、苄基二甲基縮酮等苄基衍生物等。又,還能夠使用由下述式(I)表示之化合物。
在式(I)中,RI00
係碳數1~20的烷基、藉由1個以上的氧原子而中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、苯基、碳數1~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、鹵素原子、環戊基、環己基、碳數2~12的烯基、被藉由1個以上的氧原子而中斷之碳數2~18的烷基及碳數1~4的烷基中的至少1個取代之苯基或聯苯基,RI01
係由式(II)表示之基團,或者係與RI00
相同的基團,RI02
~RI04
各自獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或鹵素。
式中,RI05
~RI07
與上述式(I)的RI02
~RI04
相同。
又,光自由基產生劑亦能夠使用國際公開第2015/125469號的0048~0055段中記載之化合物。
光自由基產生劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,更進一步較佳為1.0~10質量%。光自由基產生劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上光自由基產生劑時,其合計在上述範圍為較佳。
〔熱自由基產生劑〕
本發明的負型硬化性組成物可進一步包含熱自由基產生劑。
熱自由基產生劑係藉由熱的能量而產生自由基並開始或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。藉由添加熱自由基產生劑,加熱時進一步進行自由基聚合反應,因此有時更能夠提高交聯密度。
作為熱自由基產生劑,具體而言,可舉出日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中記載之化合物。
包含熱自由基產生劑時,其含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為5~15質量%。熱自由基產生劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上熱自由基產生劑時,其合計在上述範圍為較佳。
<酸產生劑>
本發明的負型硬化性組成物包含酸產生劑為較佳。
作為酸產生劑,熱酸產生劑或光酸產生劑為較佳,熱酸產生劑為更佳。
〔熱酸產生劑〕
熱酸產生劑藉由加熱而產生酸並具有促進上述含環狀醚基之交聯劑、含烷氧基甲基之交聯劑、含羥甲基之交聯劑等交聯劑的交聯反應之效果。
又,亦有時促進特定矽烷偶合劑中的烷氧基(e-1)的脫水縮合。
熱酸產生劑的熱分解開始溫度為50℃~270℃為較佳,50℃~250℃為更佳。又,當選擇在將組成物塗佈於基板之後的乾燥(預烘烤:約70~140℃)時不產生酸,在將之後的曝光、顯影中進行圖案化之後的最終加熱(硬化:約100~400℃)時產生酸者作為熱酸產生劑時,能夠抑制顯影時的靈敏度的降低,因此較佳。
熱分解開始溫度係在耐壓膠囊中,以5℃/分鐘將熱酸產生劑加熱至500℃時,作為溫度最低之發熱峰的峰溫度來求出。
作為測定熱分解開始溫度時所使用之機器,可舉出Q2000(TA Instruments公司製)等。
由熱酸產生劑產生之酸為強酸為較佳,例如,對甲苯磺酸、苯磺酸等芳基磺酸、甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸等烷基磺酸、或者三氟甲磺酸等鹵代烷基磺酸等為較佳。作為該種熱酸產生劑的例子,可舉出日本特開2013-072935號公報的0055段中記載者。
其中,從有機膜中的殘留少且不易降低有機膜的物性之觀點考慮,產生碳數1~4的烷基磺酸或碳數1~4的鹵代烷基磺酸者為更佳,甲磺酸(4-羥苯基)二甲基鋶、甲磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶、甲磺酸芐基(4-羥基苯基)甲基鋶、甲磺酸芐基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶、甲磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶、三氟甲磺酸(4-羥苯基)二甲基鋶、三氟甲磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶、三氟甲磺酸芐基(4-羥基苯基)甲基鋶、三氟甲磺酸芐基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶、三氟甲磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶、3-(5-(((丙基磺醯基)氧基)亞胺基)噻吩-2(5H)-銥)-2-(鄰甲苯基)丙腈、2,2-雙(3-(甲烷磺醯基胺基)-4-羥基苯基)六氟丙烷作為熱酸產生劑為較佳。
又,日本特開2013-167742號公報的0059段中記載之化合物亦作為熱酸產生劑為較佳。
〔中和鹽型熱酸產生劑〕
又,從負型硬化性組成物的適用期的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物包含中和鹽型熱酸產生劑為較佳。
在本說明書中,負型硬化性組成物的適用期係指,不將組成物設為硬化膜,並以組成物的狀態進行保管時之黏度穩定性。
藉由作為熱酸產生劑而包含中和鹽型熱酸產生劑,可獲得適用期優異之負型硬化性組成物。
推測這是由於使用中和鹽型熱酸產生劑時,例如在保管時一旦產生酸亦再次形成中和鹽,在保管時交聯劑的交聯的進行得到抑制。
作為中和鹽型熱酸產生劑,只要係具有中和鹽結構之熱酸產生劑即可,具有有機鹽結構之熱酸產生劑為較佳。
中和鹽結構係指,具有源自酸之陰離子結構和源自鹼之陽離子結構之結構。
在中和鹽型熱酸產生劑中,上述陰離子結構並無特別限定,例如,源自對甲苯磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸等芳基磺酸、甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸等烷基磺酸或三氟甲磺酸等鹵代烷基磺酸等、之結構為較佳,源自芳基磺酸或鹵代烷基磺酸之結構為更佳。
作為上述陽離子,可舉出源自有機化合物之陽離子、源自金屬之陽離子等,源自有機化合物之陽離子為較佳,源自胺化合物或四級銨化合物之陽離子為更佳。
在該等中,作為上述陽離子,由下述式(C-1)或下述式(C-2)表示之陽離子為較佳。
[化學式21]
式(C-1)中,RC11
~RC13
分別獨立地表示氫原子或1價的取代基。
式(C-2)中,RC21
~RC24
分別獨立地表示1價的取代基。
式(C-1)中,RC11
~RC13
分別獨立地表示烴基為較佳,表示烷基或芳香族烴基為更佳。
式(C-2)中,RC21
~RC24
分別獨立地表示烴基為較佳,表示烷基或芳香族烴基為更佳。又,RC21
~RC24
中的至少1個表示芳香族烴基為較佳。
作為中和鹽型熱酸產生劑,可以使用市售品,作為市售品,可舉出K-PURE(註冊商標)系列,在該等中,可舉出K-PURE(註冊商標)TAG-2179、TAG-2172、TAG-2713、TAG-2678、TAG-2679等。
包含熱酸產生劑時,其含量相對於負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,2~15質量%為進一步較佳。熱酸產生劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上熱酸產生劑時,其合計在上述範圍為較佳。
〔光酸產生劑〕
本發明的負型硬化性組成物可以包含光酸產生劑。
作為光酸產生劑,只要係藉由曝光而產生酸者,則並無特別限定,能夠舉出醌二疊氮化合物、重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鎓鹽等鎓鹽化合物、醯亞胺磺酸鹽、肟磺酸鹽、重氮二碸、二碸、鄰硝基芐基磺酸鹽等磺酸鹽化合物等。
作為醌二疊氮化合物,例如,可舉出國際公開第2017/217292號的0061~0063段中記載之化合物等。
作為鎓鹽化合物或磺酸鹽化合物,例如,可舉出日本特開2008-013646號公報的0064~0122段中記載之化合物等。
此外,作為光酸產生劑可以使用市售品。作為市售品,可舉出WPAG-145、WPAG-149、WPAG-170、WPAG-199、WPAG-336、WPAG-367、WPAG-370、WPAG-469、WPAG-638、WPAG-699(均為FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)等。
包含光酸產生劑時,其含量相對於負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,2~15質量%為進一步較佳。光酸產生劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上光酸產生劑時,其合計在上述範圍為較佳。
<溶劑>
本發明的負型硬化性組成物包含溶劑為較佳。溶劑能夠任意使用公知的溶劑。溶劑較佳為有機溶劑。作為有機溶劑,可舉出酯類、醚類、酮類、芳香族烴類、亞碸類、醯胺類等化合物。
作為酯類,例如作為較佳者,可舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。
作為醚類,例如,可舉出二乙二醇二甲基醚、四氫呋喃、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、甲基纖溶劑乙酸酯、乙基纖溶劑乙酸酯、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯等作為較佳者。
作為酮類,例如,可舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮等作為較佳者。
作為芳香族烴類,例如,可舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等作為較佳者。
作為亞碸類,例如,可舉出二甲基亞碸作為較佳者。
作為醯胺類,可舉出N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等作為較佳者。
關於溶劑,從塗佈面性狀的改良等觀點考慮,混合兩種以上之形態亦較佳。
在本發明中,選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲基醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、丙二醇甲基醚及丙二醇甲基醚乙酸酯中之一種溶劑或由兩種以上構成之混合溶劑為較佳。同時使用二甲基亞碸和γ-丁內酯為特佳。
關於溶劑的含量,從塗佈性的觀點考慮,設為本發明的負型硬化性組成物的總固體成分濃度成為5~80質量%之量為較佳,設為成為5~75質量%之量為更佳,設為成為10~70質量%之量為進一步較佳,設為成為40~70質量%為更進一步較佳。溶劑含量根據塗膜的所需厚度和塗佈方法調整即可。
溶劑可以僅包含一種,亦可以包含兩種以上。含有兩種以上溶劑時,其合計在上述範圍為較佳。
<具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構之化合物>
從提高所獲得之硬化膜對基材的密接性的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物進一步包含具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構之化合物為較佳。
〔具有磺醯胺結構之化合物〕
磺醯胺結構係由下述式(S-1)表示之結構。
[化學式22]
在式(S-1)中,R表示氫原子或有機基團,R可以與其他結構鍵結而形成環結構,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
上述R係與下述式(S-2)中的R2
相同的基團為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物可以為具有2個以上磺醯胺結構之化合物,具有1個以上磺醯胺結構之化合物為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物係由下述式(S-2)表示之化合物為較佳。
[化學式23]
在式(S-2)中,R1
、R2
及R3
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,R1
、R2
及R3
中的2個以上可以相互鍵結而形成環結構。
R1
、R2
及R3
分別獨立地表示1價有機基團為較佳。
作為R1
、R2
及R3
的例子,可舉出氫原子或烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基矽基、烷氧基矽基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基、或者將該等組合2個以上之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如,可舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基矽基,碳數1~10的烷氧基矽基為較佳,碳數1~4的烷氧基矽基為更佳。作為上述烷氧基矽基,可舉出甲氧基矽基、乙氧基矽基、丙氧基矽基及丁氧基矽基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可具有烷基等取代基。作為上述芳基,可舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可舉出從三唑環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡唑環、異㗁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、口末啉環、二氫哌喃環、四氫哌喃環、三𠯤環等雜環結構去除1個氫原子之基團等。
該等之中,R1
係芳基且R2
及R3
分別獨立地為氫原子或烷基之化合物為較佳。
作為具有磺醯胺結構之化合物的例子,可舉出苯磺醯胺、二甲基苯磺醯胺、N-丁基苯磺醯胺、磺胺、鄰甲苯磺醯胺、對甲苯磺醯胺、羥基萘基磺醯胺、萘基-1-磺醯胺、萘基-2-磺醯胺、間硝基苯磺醯胺、對氯苯磺醯胺、甲磺醯胺、N,N-二甲基甲磺醯胺、N,N-二甲基乙磺醯胺、N,N-二乙基甲磺醯胺、N-甲氧基甲磺醯胺、N-十二基甲磺醯胺、N-環己基-1-丁磺醯胺、2-胺基乙磺醯胺等。
〔具有硫脲結構之化合物〕
硫脲結構係由下述式(T-1)表示之結構。
[化學式24]
在式(T-1)中,R4
及R5
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,R4
及R5
可以鍵結而形成環,R4
可以與*所鍵結之其他結構鍵結而形成環結構,R5
可以與*所鍵結之其他結構鍵結而形成環結構,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
R4
及R5
分別獨立地為氫原子為較佳。
作為R4
及R5
的例子,可舉出氫原子或烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基矽基、烷氧基矽基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基或將該等組合2個以上之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如,可舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基矽基,碳數1~10的烷氧基矽基為較佳,碳數1~4的烷氧基矽基為更佳。作為上述烷氧基矽基,可舉出甲氧基矽基、乙氧基矽基、丙氧基矽基及丁氧基矽基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可具有烷基等取代基。作為上述芳基,可舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可舉出從三唑環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡唑環、異㗁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、口末啉環、二氫哌喃環、四氫哌喃環、三𠯤環等雜環結構去除1個氫原子之基團等。
具有硫脲結構之化合物可以為具有2個以上硫脲結構之化合物,但具有1個硫脲結構之化合物為較佳。
在式(T-2)中,R4
及R5
的含義與式(T-1)中的R4
及R5
相同,較佳態樣亦相同。
在式(T-2)中,R6
及R7
分別獨立地為1價有機基團為較佳。
在式(T-2)中,R6
及R7
中的1價有機基團的較佳態樣與式(T-1)中的R4
及R5
中的1價有機基團的較佳態樣相同。
作為具有硫脲結構之化合物的例子,可舉出N-乙醯基硫脲、N-烯丙基硫脲、N-烯丙基-N’-(2-羥基乙基)硫脲、1-金剛烷基硫脲、N-苯甲醯基硫脲、N,N’-二苯硫脲、1-苄基-苯硫脲、1,3-二丁基硫脲、1,3-二異丙基硫脲、1,3-二環己基硫脲、1-(3-(三甲氧基矽基)丙基)-3-甲基硫脲、三甲基硫脲、四甲基硫脲、N,N-二苯硫脲、乙烯硫脲(2-咪唑啉硫酮)、卡比馬唑(Carbimazole)、1,3-二甲基-2-硫代乙內醯脲等。
〔含量〕
相對於本發明的負型硬化性組成物的總質量之具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構之化合物的含量為0.05~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.2~3質量%為進一步較佳。
本發明的負型硬化性組成物可以僅包含一種具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構之化合物,亦可以包含兩種以上。僅包含一種時,該化合物的含量在上述範圍內,包含兩種以上時,其合計量在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑>
本發明的負型硬化性組成物進一步包含遷移抑制劑為較佳。藉由包含遷移抑制劑,能夠有效地抑制源自金屬層(金屬配線)的金屬離子轉移到負型硬化性組成物層內。
作為遷移抑制劑,並無特別限制,可舉出具有雜環(吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡唑環、異㗁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、口末啉環、2H-哌喃環及6H-哌喃環、三𠯤環)之化合物、具有硫脲類及氫硫基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑等四唑系化合物。
或者,亦能夠使用捕捉鹵素離子等陰離子之離子捕捉劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中記載之防鏽劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中記載之化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中記載之化合物、日本特開2012-194520號公報的0114、0116段及0118段中記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0166段中記載之化合物等。
作為遷移抑制劑的具體例,可舉出下述化合物。
負型硬化性組成物具有遷移抑制劑時,遷移抑制劑的含量相對於負型硬化性組成物的總固體成分為0.01~5.0質量%為較佳,0.05~2.0質量%為更佳,0.1~1.0質量%為進一步較佳。
遷移抑制劑可以為僅一種,亦可以為兩種以上。遷移抑制劑為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<聚合抑制劑>
本發明的負型硬化性組成物包含聚合抑制劑為較佳。
作為聚合抑制劑,例如,可較佳地使用氫醌、對甲氧基苯酚、二-三級丁基-對甲酚、五倍子酚、對三級丁基鄰苯二酚、1,4-苯醌、二苯-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、啡噻𠯤、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘基胺、乙二胺四乙酸、1,2-環己烷二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、5-亞硝基-8-羥喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺丙基胺基)苯酚、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥基胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-三級丁基)苯基甲烷等。又,亦能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中記載之聚合抑制劑及國際公開第2015/125469號的0031~0046段中記載之化合物。
又,能夠使用下述化合物(Me為甲基)。
本發明的負型硬化性組成物具有聚合抑制劑時,聚合抑制劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分,0.01~5質量%為較佳,0.02~3質量%為更佳,0.05~2.5質量%為進一步較佳。
聚合抑制劑可以為僅一種,亦可以為兩種以上。聚合抑制劑為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<其他添加劑>
本發明的負型硬化性組成物在可獲得本發明的效果之範圍內,能夠根據需要配合各種添加物,例如,N-苯基二乙醇胺等敏化劑、鏈轉移劑、界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、無機粒子、硬化劑、硬化觸媒、填充劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、凝聚抑制劑等。配合該等添加劑時,將其合計配合量設為負型硬化性組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
〔敏化劑〕
本發明的負型硬化性組成物可以包含敏化劑。敏化劑吸收特定的活性放射線而成為電子激發狀態。成為電子激發狀態之敏化劑與熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑等接觸,而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑發生化學變化而分解,並生成自由基、酸或鹼。
作為敏化劑,可舉出N-苯基二乙醇胺等敏化劑。
又,作為敏化劑,亦可以使用敏化色素。
關於敏化色素的詳細內容,能夠參考日本特開2016-027357號公報的0161~0163段的記載,該內容編入本說明書中。
本發明的負型硬化性組成物包含敏化劑時,敏化劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.01~20質量%為較佳,0.1~15質量%為更佳,0.5~10質量%為進一步較佳。敏化劑可以單獨使用一種,亦可以同時使用兩種以上。
〔鏈轉移劑〕
本發明的負型硬化性組成物可以含有鏈轉移劑。鏈轉移劑例如於高分子詞典第三版(高分子學會(The Society of Polymer Science,Japan)編,2005年)683-684頁中被定義。作為鏈轉移劑,例如使用於分子內具有SH、PH、SiH及GeH之化合物組。該等向低活性自由基供給氫而生成自由基,或者經氧化之後,藉由去質子而可生成自由基。尤其,能夠較佳地使用硫醇化合物。
又,鏈轉移劑亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0152~0153段中記載之化合物。
本發明的負型硬化性組成物具有鏈轉移劑時,鏈轉移劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分100質量份為0.01~20質量份為較佳,1~10質量份為更佳,1~5質量份為進一步較佳。鏈轉移劑可以為僅一種,亦可以為兩種以上。鏈轉移劑為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
〔界面活性劑〕
從進一步提高塗佈性的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物中可以添加各種界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。又,下述界面活性劑亦較佳。在下述式中,表示主鏈的重複單元之括號表示各重複單元的含量(莫耳%),表示側鏈的重複單元之括號表示各重複單元的重複數。
[化學式28]
又,界面活性劑亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0159~0165段中記載之化合物。
本發明的負型硬化性組成物具有界面活性劑時,界面活性劑的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.001~2.0質量%為較佳,更佳為0.005~1.0質量%。界面活性劑可以為僅一種,亦可以為兩種以上。界面活性劑為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
〔高級脂肪酸衍生物〕
為了防止因氧導致的聚合阻礙,本發明的負型硬化性組成物中可以添加二十二酸或二十二酸醯胺之類的高級脂肪酸衍生物並使其在塗佈後的乾燥過程中偏在於負型硬化性組成物的表面。
又,高級脂肪酸衍生物亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0155段中記載之化合物。
本發明的負型硬化性組成物具有高級脂肪酸衍生物時,高級脂肪酸衍生物的含量相對於本發明的負型硬化性組成物的總固體成分為0.1~10質量%為較佳。高級脂肪酸衍生物可以為僅一種,亦可以為兩種以上。高級脂肪酸衍生物為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<關於其他含有物質的限制>
從塗佈面性狀的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物的水分含量小於5質量%為較佳,小於1質量%為更佳,小於0.6質量%為進一步較佳。
作為維持水分的含量之方法,可舉出調整保管條件中的濕度、降低保管時的收容容器的孔隙率等。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物的金屬含量小於5質量ppm(parts per million(百萬分率))為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、鉻、鎳等。包含複數種金屬時,該等金屬的合計在上述範圍為較佳。
又,作為減少意外包含在本發明的負型硬化性組成物中的金屬雜質之方法,能夠舉出如下方法:作為構成本發明的負型硬化性組成物之原料而選擇金屬含量較少的原料,對構成本發明的負型硬化性組成物之原料進行過濾器過濾,用聚四氟乙烯等對裝置內進行內襯而在盡可能抑制污染的條件下進行蒸餾等。
若考慮作為半導體材料的用途,從配線腐蝕性的觀點考慮,本發明的負型硬化性組成物中,鹵素原子的含量小於500質量ppm為較佳,小於300質量ppm為更佳,小於200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者小於5質量ppm為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為鹵素原子,可舉出氯原子及溴原子。氯原子及溴原子或氯離子及溴離子的合計分別在上述範圍為較佳。
作為調節鹵素原子的含量之方法,可較佳地舉出離子交換處理等。
作為本發明的負型硬化性組成物的收容容器,能夠使用以往公知的收容容器。又,作為收容容器,以抑制雜質混入原材料或負型硬化性組成物中為目的,使用由6種6層樹脂構成容器內壁之多層瓶、將6種樹脂形成為7層結構之瓶亦較佳。作為該種容器,例如,可舉出日本特開2015-123351號公報中記載之容器。
<負型硬化性組成物的用途>
本發明的負型硬化性組成物用於形成再配線層用層間絕緣膜為較佳。
又,還能夠用於形成半導體器件的絕緣膜或形成應力緩衝膜等。
<負型硬化性組成物的製備>
本發明的負型硬化性組成物能夠混合上述各成分來製備。混合方法並無特別限定,能夠藉由以往公知的方法來進行。
又,以去除負型硬化性組成物中的灰塵或微粒等異物為目的,進行使用過濾器之過濾為較佳。關於過濾器孔徑,1μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.1μm以下為進一步較佳。過濾器的材質係聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。過濾器可以使用藉由有機溶劑預先清洗者。在過濾器過濾製程中,可以並聯或串聯複數種過濾器而使用。使用複數種過濾器時,可以組合使用孔徑或材質不同之過濾器。又,各種材料可以過濾複數次。過濾複數次時,可以為循環過濾。又,可以在加壓之後進行過濾。藉由加壓進行過濾時,所施加的壓力為0.05MPa以上且0.3MPa以下為較佳。
除了使用過濾器之過濾以外,還可以進行使用吸附材料之雜質去除處理。亦可以組合過濾器過濾和使用吸附材料之雜質去除處理。作為吸附材料,能夠使用公知的吸附材料。例如,可舉出矽膠、沸石等無機系吸附材料、活性碳等有機系吸附材料。
(硬化膜、積層體、半導體器件及該等的製造方法)
接著,對硬化膜、積層體、半導體器件及該等的製造方法進行說明。
本發明的硬化膜藉由硬化本發明的負型硬化性組成物而成。本發明的硬化膜的膜厚例如能夠設為0.5μm以上,且能夠設為1μm以上。又,作為上限值,能夠設為100μm以下,亦能夠設為30μm以下。
可以將本發明的硬化膜積層2層以上,進而積層3~7層來作為積層體。本發明的積層體包含2層以上的硬化膜,在任意上述硬化膜彼此之間包含金屬層之態樣為較佳。例如,可舉出至少包含依次積層有第一硬化膜、金屬層、第二硬化膜這3個層之層結構之積層體作為較佳者。上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為本發明的硬化膜,例如,可舉出上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為藉由硬化本發明的負型硬化性組成物而成之膜之態樣作為較佳者。用於形成上述第一硬化膜之本發明的負型硬化性組成物和用於形成上述第二硬化膜之本發明的負型硬化性組成物可以為組成相同的組成物,亦可以為組成不同的組成物。本發明的積層體中的金屬層可較佳地用作再配線層等金屬配線。
作為能夠適用本發明的硬化膜的領域,可舉出半導體器件的絕緣膜、再配線層用層間絕緣膜、應力緩衝膜等。除此以外,可舉出密封膜、基板材料(柔性印刷電路板的基底膜或覆蓋膜、層間絕緣膜)或藉由對如上述實際安裝用途的絕緣膜進行蝕刻而形成圖案之情況等。關於該等用途,例如,能夠參考Science & Technology Co.,Ltd.“聚醯亞胺的高功能化和應用技術”2008年4月、柿本雅明/監修、CMC技術圖書館“聚醯亞胺材料的基礎和開發”2011年11月發行、日本聚醯亞胺·芳香族系高分子研究會/編“最新聚醯亞胺 基礎和應用”NTS,2010年8月等。
又,本發明中的硬化膜還能夠用於膠印版面或網版版面等版面的製造、蝕刻成型部件的用途、電子尤其微電子中的保護漆及介電層的製造等中。
本發明的硬化膜的製造方法(以下,亦簡稱為“本發明的製造方法”。)包括將本發明的負型硬化性組成物適用於基材上來形成膜之膜形成製程為較佳。
本發明的硬化膜的製造方法包括上述膜形成製程以及對上述膜進行曝光之曝光製程及對經曝光之上述膜進行顯影之顯影製程為較佳。
又,本發明的硬化膜的製造方法包括加熱上述膜之加熱製程為更佳。
具體而言,包括以下(a)~(d)的製程亦較佳。
(a)將負型硬化性組成物適用於基材上來形成膜(負型硬化性組成物層)之膜形成製程
(b)膜形成製程之後,對膜進行曝光之曝光製程
(c)對經曝光之上述膜進行顯影之顯影製程
(d)將經顯影之上述膜加熱之加熱製程
藉由在上述加熱製程中進行加熱,能夠進一步硬化藉由曝光硬化之樹脂層。在該加熱製程中,例如上述熱酸產生劑分解,藉由所產生的酸促進熱交聯劑的交聯,藉此可獲得充分的硬化性。
本發明的較佳實施形態之積層體的製造方法包括本發明的硬化膜的製造方法。本實施形態的積層體的製造方法按照上述硬化膜的製造方法,形成硬化膜之後,進而再次進行(a)的製程或(a)~(c)的製程、或者(a)~(d)的製程。尤其,依次將上述各製程進行複數次,例如2~5次(亦即,合計3~6次)為較佳。藉由如此對硬化膜進行積層,能夠形成積層體。在本發明中,尤其在設置有硬化膜之部分之上或硬化膜之間或該兩者上設置金屬層為較佳。此外,在積層體的製造中,無需重複(a)~(d)的製程全部,如上述,能夠藉由進行複數次至少(a)、較佳為(a)~(c)或(a)~(d)的製程而獲得硬化膜的積層體。
<膜形成製程(層形成製程)>
本發明的較佳實施形態之製造方法包括將負型硬化性組成物適用於基材上來形成膜(層狀)之膜形成製程(層形成製程)。
基材的種類能夠根據用途適當設定,可以為矽、氮化矽、多晶矽、氧化矽、非晶矽等半導體製作基材、石英、玻璃、光學膜、陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金屬基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜晶體管)陣列基材、電漿顯示面板(PDP)的電極板等,並無特別限定。
在本發明中,尤其,半導體製作基材為較佳,矽基材為更佳。
又,該等基材中,可以在表面設置有密接層或氧化層等層。
又,基材的形狀並無特別限定,可以係圓形亦可以係矩形。
作為基材的尺寸,為圓形時,例如直徑為100~450mm,較佳為200~450mm。為矩形時,例如短邊的長度為100~1000mm,較佳為200~700mm。
又,作為基材,例如使用板狀的基材(基板)。
又,在樹脂層的表面或金屬層的表面形成負型硬化性組成物層時,樹脂層或金屬層成為基材。
作為將負型硬化性組成物適用於基材之方法,塗佈為較佳。
具體而言,作為適用方法,可例示浸塗法、氣刀塗佈法、簾式塗佈法、線棒塗佈法、凹版塗佈法、擠壓塗佈法、噴塗法、旋塗法、狹縫塗佈法及噴墨法等。從負型硬化性組成物層的厚度均勻性的觀點考慮,更佳為旋塗法、狹縫塗佈法、噴塗法、噴墨法。依方法調整適當的固體成分濃度或塗佈條件,藉此能夠得到所希望的厚度的樹脂層。又,能夠依基材的形狀適當選擇塗佈方法,只要為晶圓等圓形基材,則旋塗法或噴塗法、噴墨法等為較佳,且只要為矩形基材,則狹縫塗佈法或噴塗法、噴墨法等為較佳。利用旋塗法時,例如,能夠以500~2,000rpm的轉速適用10秒~1分鐘左右。
又,亦能夠適用將藉由上述賦予方法預先在偽支撐體上賦予而形成之塗膜轉印在基材上之方法。
關於轉印方法,在本發明中,亦能夠較佳地利用日本特開2006-023696號公報的0023、0036~0051段或日本特開2006-047592號公報的0096~0108段中記載之製作方法。
又,可以進行去除基材的端部上的多餘的膜之製程。這種製程的例子可舉出邊緣彎曲(EBR)、氣刀等。
<乾燥製程>
本發明的製造方法還可以包括在形成上述膜(負型硬化性組成物層)之後,膜形成製程(層形成製程)之後,為了去除溶劑而進行乾燥之製程。
較佳之乾燥溫度為50~150℃,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。作為乾燥時間,可例示30秒~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,3分鐘~7分鐘為更佳。
<曝光製程>
本發明的製造方法可以包括對上述膜(負型硬化性組成物層)進行曝光之曝光製程。曝光量只要能夠使負型硬化性組成物硬化,則無特別限定,例如,以波長365nm下的曝光能量換算計,照射100~10,000mJ/cm2
為較佳,照射200~8,000mJ/cm2
為更佳。
曝光波長能夠在190~1,000nm的範圍內適當設定,240~550nm為較佳。
關於曝光波長,若以與光源的關係描述,則可舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm等)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、i射線(波長365nm)、寬(g、h、i射線的3種波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F2準分子雷射(波長157nm)、(5)極紫外線;EUV(波長13.6nm)、(6)電子束等。對於本發明中的負型硬化性組成物來說,基於高壓水銀燈之曝光為特佳,其中,基於i射線之曝光為較佳。藉此,尤其可得到高的曝光靈敏度。
<顯影製程>
本發明的製造方法可以包括對經曝光之膜(負型硬化性組成物層)進行顯影(對上述膜進行顯影)之顯影製程。藉由進行顯影,未曝光之部分(非曝光部)被去除。關於顯影方法,只要能夠形成所希望的圖案,則並無特別限制,例如可以舉出從噴嘴吐出、噴霧、將基材浸漬於顯影液等,可較佳地利用從噴嘴吐出。在顯影製程中,能夠採用顯影液被連續地供給到基材之製程、在基材上以大致靜止狀態保持之製程、用超聲波等使顯影液振動之製程及將它們進行組合之製程等。
顯影使用顯影液來進行。關於顯影液,只要可去除未曝光之部分(非曝光部),則能夠無特別限制地使用。
作為顯影液,有機溶劑的含量相對於顯影液的總質量成為10質量%以下的顯影液為較佳,成為5質量%以下的顯影液為更佳,成為1質量%以下的顯影液為進一步較佳,不含有機溶劑的顯影液為特佳。
又,顯影液可以包含有公知的界面活性劑。
鹼顯影中的顯影液係pH為10~15的水溶液為更佳。
作為鹼顯影中的顯影液所包含之鹼化合物,例如,可舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、矽酸鈉、矽酸鉀、偏矽酸鈉、偏矽酸鉀、氨或胺等。作為胺,例如,可舉出乙胺、正丙胺、二乙胺、二-正丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、烷醇胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化第四銨、氫氧化四甲基銨(TMAH)或氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等。其中,不含金屬的鹼化合物為較佳,銨化合物為更佳。
作為鹼性化合物,例如使用TMAH時,TMAH的含量相對於顯影液的總質量為0.01~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.3~3質量%為進一步較佳。
鹼化合物可以為僅一種,亦可以為兩種以上。鹼化合物為兩種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
作為顯影時間,10秒~5分鐘為較佳。顯影時的顯影液的溫度並無特別限定,通常能夠在20~40℃下進行。
在使用顯影液之處理之後,可以進一步進行沖洗。用與顯影液不同之溶劑進行沖洗為較佳。例如,能夠用水沖洗。沖洗時間為5秒~1分鐘為較佳。
<加熱製程>
本發明的製造方法包括將經顯影之上述膜加熱之製程(加熱製程)為較佳。
在膜形成製程(層形成製程)、乾燥製程及顯影製程之後包括加熱製程為較佳。在加熱製程中,例如,能夠使未反應的交聯劑的交聯等進行。作為加熱製程中層的加熱溫度(最高加熱溫度),50℃以上為較佳,80℃以上為更佳,140℃以上為進一步較佳,150℃以上為更進一步較佳,160℃以上為又進一步較佳,170℃以上為再進一步較佳。作為上限,500℃以下為較佳,450℃以下為更佳,350℃以下為進一步較佳,250℃以下為更進一步較佳,220℃以下為又進一步較佳。
從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度,以1~12℃/分鐘鐘的升溫速度進行加熱為較佳,2~10℃/分鐘鐘為更佳,3~10℃/分鐘鐘為進一步較佳。藉由將升溫速度設為1℃/分鐘鐘以上,能夠確保生產性的同時防止酸或溶劑的過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘鐘以下,能夠緩和硬化膜的殘存應力。
加熱開始時的溫度為20℃~150℃為較佳,20℃~130℃為更佳,25℃~120℃為進一步較佳。加熱開始時的溫度係指,加熱至最高加熱溫度之製程時開始的溫度。例如,將負型硬化性組成物適用於基材上之後進行乾燥時,從該乾燥後的膜(層)的溫度,例如比負型硬化性組成物中所含有之溶劑的沸點低30~200℃的溫度開始逐漸升溫為較佳。
加熱時間(最高加熱溫度下的加熱時間)為10~360分鐘為較佳,20~300分鐘為更佳,30~240分鐘為進一步較佳。
尤其,形成多層積層體時,從硬化膜的層間的密接性的觀點考慮,在180℃~320℃的加熱溫度下加熱為較佳,在180℃~260℃下加熱為更佳。其原因尚不確定,但認為是因為藉由設為該溫度,層間的特定樹脂的乙炔基彼此進行交聯反應。
加熱可以分階段進行。作為例子,可以進行以3℃/分鐘鐘從25℃升溫至180℃並在180℃下保持60分鐘,以2℃/分鐘鐘從180℃升溫至200℃並在200℃下保持120分鐘之前處理製程。作為前處理製程的加熱溫度,100~200℃為較佳,110~190℃為更佳,120~185℃為進一步較佳。在該前處理製程中,如美國專利第9159547號說明書中所記載,照射紫外線的同時進行處理亦較佳。藉由該種前處理製程,能夠提高膜的特性。前處理製程在10秒~2小時左右的短時間內進行即可,15秒~30分鐘為更佳。前處理可以為兩階段以上的製程,例如可以在100~150℃的範圍內進行前處理製程1,然後在150~200℃的範圍內進行前處理製程2。
進而,可以在加熱之後進行冷卻,作為該情況下的冷卻速度,1~5℃/分鐘鐘為較佳。
從防止特定樹脂分解的觀點考慮,藉由流通氮、氦、氬等惰性氣體等而在低氧濃度的環境下進行加熱製程為較佳。氧濃度為50ppm(體積比)以下為較佳,20ppm(體積比)以下為更佳。
作為加熱製程中的加熱方法,並無特別限定,例如可舉出熱板、紅外爐、電加熱型烤箱、熱風型烤箱等。
<金屬層形成製程>
本發明的製造方法包括在顯影後的膜(負型硬化性組成物層)的表面形成金屬層之金屬層形成製程為較佳。
作為金屬層,並無特別限定,能夠使用現有的金屬種類,例示出銅、鋁、鎳、釩、鈦、鉻、鈷、金、鎢及包含該等金屬之合金等,銅及鋁為更佳,銅為進一步較佳。
金屬層的形成方法並無特別限定,能夠適用現有的方法。例如,能夠使用日本特開2007-157879號公報、日本特表2001-521288號公報、日本特開2004-214501號公報、日本特開2004-101850號公報中記載之方法。例如,可考慮光微影、剝離、電解電鍍、無電解電鍍、蝕刻、印刷及組合該等之方法等。更具體而言,可舉出組合濺射、光微影及蝕刻之圖案化方法、組合光微影與電解電鍍之圖案化方法。
作為金屬層的厚度,在最厚的部分,0.1~50μm為較佳,1~10μm為更佳。
<積層製程>
本發明的製造方法進一步包括積層製程為較佳。
積層製程係包括在硬化膜(樹脂層)或金屬層的表面,再次依次進行(a)膜形成製程(層形成製程)、(b)曝光製程、(c)顯影製程、(d)加熱製程之一系列製程。其中,可以為僅重複(a)的膜形成製程之態樣。
又,亦可以設為(d)加熱製程在積層的最後或中間統一進行之態樣。亦即,亦可以設為如下態樣:重複進行規定次數的(a)~(c)的製程,之後進行(d)的加熱,藉此將被積層之負型硬化性組成物層統一硬化。又,(c)顯影製程之後可以包括(e)金屬層形成製程,此時可以每次進行(d)的加熱,亦可以在積層規定次數之後統一進行(d)的加熱。積層製程中還可以適當包括上述乾燥製程和加熱製程等是毋庸置疑的。
在積層製程之後進而進行積層製程時,可以在上述加熱製程之後,在上述曝光製程之後或在上述金屬層形成製程之後,進而進行表面活化處理製程。作為表面活化處理,可例示電漿處理。
上述積層製程進行2~5次為較佳,進行3~5次為更佳。
又,積層製程中的各層中可以係組成、形狀、膜厚等相同的層,亦可以係不同的層。
例如,如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層等樹脂層為3層以上且7層以下的結構為較佳,3層以上且5層以下為進一步較佳。
本發明中,尤其以在設置金屬層之後進而覆蓋上述金屬層的方式,形成上述負型硬化性組成物的硬化膜(樹脂層)之態樣為較佳。具體而言,可舉出依次重複(a)膜形成製程、(b)曝光製程、(c)顯影製程、(e)金屬層形成製程、(d)加熱製程之態樣或依次重複(a)膜形成製程、(b)曝光製程、(c)顯影製程、(e)金屬層形成製程,並在最後或中間統一設置(d)加熱製程之態樣。藉由交替進行積層負型硬化性組成物層(樹脂層)之積層製程和金屬層形成製程,能夠交替積層負型硬化性組成物層(樹脂層)和金屬層。
本發明亦公開包含本發明的硬化膜或積層體之半導體器件。作為將本發明的負型硬化性組成物用於形成再配線層用層間絕緣膜之半導體器件的具體例,能夠參考日本特開2016-027357號公報的0213~0218段的記載及圖1的記載,該等內容編入本說明書中。
[實施例]
以下,舉出實施例對苯發明進行進一步詳細的說明。以下的實施例中所示出之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等只要不脫離本發明的宗旨,則能夠適當進行變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。只要無特別說明,則“份”、“%”為質量基準。
<合成例1>
〔鹼可溶性聚醯亞胺A-1:使用氧二鄰苯二甲酸二酐、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷及甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯之合成〕
在具備安裝有攪拌機、冷凝器及內部溫度計之平底接頭之乾燥反應器中,一邊去除水分,一邊將2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷65.56g(179mmol)及1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷2.48g(10mmol)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)300g中。接著,添加氧二鄰苯二甲酸二酐62.04g(200mmol),在40℃的溫度下攪拌了2小時。接著,添加甲苯50mL及3-胺基苯酚2.18g(10mmol),在40℃下攪拌了2小時。攪拌後,以200ml/min的流量流通氮,將溫度升溫至180℃,並攪拌了6小時。
將上述反應液冷卻至25℃之後,添加對甲氧基苯酚0.005g,並進行溶解。向該溶液滴加甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯24.82g(160mmol),在25℃下攪拌2小時之後,進而在60℃下攪拌了3小時。將其冷卻至25℃,添加乙酸10g,並在25℃下攪拌了1小時。攪拌後,使其在2升水/甲醇=75/25(體積比)中沉澱,並以2,000rpm的速度攪拌了30分鐘。過濾收集所析出的聚醯亞胺樹脂,用1.5升水進行淋洗之後,將濾出物與2升甲醇混合,再次攪拌30分鐘,並再次進行了過濾。將所獲得之聚醯亞胺在減壓下、40℃下乾燥1天,藉此獲得了A-1。
<合成例2>
〔鹼可溶性聚醯亞胺A-2:使用氧二鄰苯二甲酸二酐、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷及甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯之合成〕
在A-1的合成中,使用相同莫耳量的2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷來代替2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷,除此以外,以與A-1的合成相同的方法,合成了鹼可溶性聚醯亞胺A-2。
<合成例3>
〔鹼可溶性聚醯亞胺A-3:使用氧二鄰苯二甲酸二酐、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷及甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯之合成〕
在A-1的合成中,未使用1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷且將2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷的使用量設為69.22g(189mmol),除此以外,以與A-1的合成相同的方法,合成了鹼可溶性聚醯亞胺A-3。
<合成例4>
〔鹼可溶性聚醯亞胺A-4:使用氧二鄰苯二甲酸二酐、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷及1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷之合成〕
在A-1的合成中,未進行甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯的添加,除此以外,以與A-1的合成相同的方法,合成了鹼可溶性聚醯亞胺A-4。
<合成例5>
〔鹼可溶性聚醯亞胺A-5:使用氧二鄰苯二甲酸二酐、2,5-二巰基對本二胺、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷及甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯之合成〕
在A-1的合成中,使用相同莫耳量的2,5-二巰基對本二胺來代替2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷,除此以外,以與A-1的合成相同的方法,合成了鹼可溶性聚醯亞胺A-5。
<實施例及比較例>
在各實施例中,分別混合下述表1~表3中記載之成分,藉此獲得了各負型硬化性組成物。又,在各比較例中,分別混合下述表3中記載之成分,藉此獲得了各比較用組成物。
具體而言,將表1~表3中記載之成分的含量設為表1~表3的“質量份”中記載的量。又,在各組成物中,將溶劑的含量設為組成物的固體成分濃度成為表1~表3中記載之值。
表中,例如,“E-1/E-4”、“0.5/0.5”的記載表示使用了0.5質量份的E-1及0.5質量份的E-4。
表1~表3中“金屬濃度”一欄的記載表示相對於組成物的總質量之金屬含量(質量ppm)。
使所獲得之負型硬化性組成物及比較用組成物通過細孔寬度為0.8μm的聚四氟乙烯製過濾器來進行了加壓過濾。
又,在表1~表3中,“-”的記載表示組成物不含有該成分。
表1~表3中記載之各成分的詳細內容如下。
〔鹼可溶性聚醯亞胺〕
·A-1~A-5:上述中合成之A-1~A-5
〔交聯劑〕
·B-1:二新戊四醇六丙烯酸酯
·B-2:LIGHT ESTER BP-6EM(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.製)
·B-3:NIKALAC MX-270(SANWA CHEMICAL CO.,LTD製)
·B-4:NIKALAC MW-100LM(SANWA CHEMICAL CO.,LTD製)
·B-5:DENACOL EX-421(Nagase ChemteX Corporation製)
·B-6:DENACOL EX-212(Nagase ChemteX Corporation製)
B-1及B-2係含乙烯性不飽和鍵之交聯劑,B-3及B-4係含烷氧基甲基之交聯劑,B-5及B-6係含環狀醚基之交聯劑。
〔自由基產生劑〕
·C-1:ADEKA NCI-930(ADEKA CORPORATION製)
·C-2:Omnirad 819(IGM Resins公司製)
·C-3:Irgacure 784(BASF公司製)
〔熱酸產生劑〕
·D-1:K-PURE TAG-2179
·D-2:對甲苯磺酸異丙酯
·D-3:K-PURE TAG-2172
·D-4:K-PURE TAG-2713
·D-5:K-PURE TAG-2678
·D-6:K-PURE TAG-2679
〔矽烷偶合劑〕
·E-1:KBM-5103(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製)
·E-2:N-(3-(三乙氧基甲矽烷基)丙基)鄰苯二醯胺酸
·E-3:KBE-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製)
·E-4:IM-1000(JX Nippon Mining & Metals Corporation製)
E-1~E-3係符合特定矽烷偶合劑之化合物。
由於E-4不具有基團e-2,因此係不符合特定矽烷偶合劑之化合物。
〔聚合抑制劑〕
·F-1:4-甲氧基-1-萘酚
〔添加劑〕
·G-1:1,3-二丁基硫脲
·G-2:N-丁基苯磺醯胺
〔溶劑〕
·H-1:γ-丁內酯
·H-2:ε-己內酯
·H-3:N-甲基-2-吡咯啶酮
·H-4:二甲基亞碸
·H-5:乳酸乙酯
在表1~表3中,“溶劑中比率”一欄的記載表示相對於溶劑的總質量之各溶劑的含量(質量%)。
<評價>
〔斷裂伸長率〕
在除實施例15以外的各實施例及比較例中,藉由旋塗法,分別將各負型硬化性組成物或比較用組成物以層狀適用(塗佈)於矽晶圓上,藉此形成了硬化性樹脂組成物層。在實施例15中,藉由狹縫塗佈法,將負型硬化性組成物以層狀適用(塗佈)於矽晶圓上,藉此形成了組成物層。
在各實施例及比較例中,將適用了所獲得之組成物層之矽晶圓在加熱板上,以80℃乾燥5分鐘,藉此在矽晶圓上形成了表1~表3中記載之厚度的硬化性樹脂組成物層。用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),以500mJ/cm2
的曝光能量對矽晶圓上的硬化性樹脂組成物層進行了整面曝光。曝光後,以100℃加熱了5分鐘。將上述加熱後的硬化性樹脂組成物層(樹脂層)在氮氣氛圍下,以10℃/分鐘鐘的升溫速度升溫,達到表1~表3的“硬化溫度(℃)”的溫度之後,將該溫度維持了表1~表3的“硬化時間(min)”中記載之時間。將硬化後的樹脂層浸漬於4.9質量%氫氟酸水溶液,從矽晶圓剝離樹脂層而得到了樹脂膜1。
關於樹脂膜1的斷裂伸長率,使用拉伸試驗機(TENSILON),將十字頭速度設為300mm/分鐘鐘、試樣寬度設為10mm、試樣長度設為50mm,並針對薄膜的長邊方向,在25℃、65%相對濕度(RH)的環境下依照JIS-K6251:2017來進行測定。斷裂伸長率藉由Eb
(%)=(Lb
-L0
)/L0
×100(Eb
:切斷時的伸長率、L0
:試驗前的試驗片的長度、Lb
:試驗片已被切斷時的試驗片的長度)計算。將長邊方向的斷裂伸長率測定5次,並將其算術平均值用作指標值。按照下述評價基準進行了評價。將評價結果記載於表1~表3的“斷裂伸長率評價”一欄。可以說上述指標值越大,所獲得之硬化膜的斷裂伸長率越優異。
-評價基準-
A:上述指標值超過60%。
B:上述指標值超過40%且60%以下。
C:上述指標值為40%以下。
〔耐藥品性〕
在除實施例15以外的各實施例及比較例中,藉由旋轉法分別將所製備之各硬化性樹脂組成物或比較用組成物適用於矽晶圓上,藉此形成了組成物層。在實施例15中,藉由狹縫塗佈法,將負型硬化性組成物以層狀適用(塗佈)於矽晶圓上,形成了組成物層。
將適用了所獲得之組成物層之矽晶圓在熱板上,以100℃乾燥5分鐘,藉此在矽晶圓上形成了具有15μm的厚度均勻的組成物層。使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),以500mJ/cm2
的曝光能對矽晶圓上的組成物層進行曝光,在氮氣氛下將曝光之組成物層(樹脂層)以10℃/分鐘的升溫速度升溫,達到表1~表3的“硬化溫度(℃)”的溫度之後,將該溫度維持了表1~表3的“硬化時間(min)”中記載之時間,藉此獲得了硬化膜。
以下述條件將所獲得之硬化膜浸漬於下述藥液中,並計算溶解速度。
藥液:二甲基亞碸(DMSO)與25質量%的氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液的90:10(質量比)的混合物評價條件:在藥液中且在75℃下將硬化膜浸漬15分鐘,並比較浸漬前後的膜厚,計算了溶解速度(nm/分鐘)。
依據下述評價基準進行評價,並將評價結果記載於表1~表3的“耐藥品性評價”的欄中。
-評價基準-
A 溶解速度小於200nm/分鐘。
B 溶解速度為200nm/分鐘以上且小於300nm/分鐘。
C 溶解速度為300nm/分鐘以上。
〔密接性〕
在除實施例15以外的各實施例及比較例中,藉由旋塗法,分別將各負型硬化性組成物或比較用組成物以層狀適用(塗佈)於銅基板上,藉此形成了硬化性樹脂組成物層。在實施例15中,藉由狹縫塗佈法,將負型硬化性組成物以層狀適用(塗佈)於銅基板上,藉此形成了組成物層。
在各實施例及比較例中,將適用了所獲得之組成物層之銅基板在加熱板上,以80℃乾燥5分鐘,藉此在銅基板上形成了表1~表3中記載之厚度的硬化性樹脂組成物層。
利用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),以500mJ/cm2
的曝光能量,使用具有100μm見方的正方形形狀的非遮罩部之光罩,對銅基板上的硬化性樹脂組成物層進行曝光,曝光後,以100℃加熱了5分鐘。上述加熱後,在2.38質量%氫氧化四甲基銨水溶液中顯影5分鐘,用純水沖洗20秒,藉此獲得了100μm見方的樹脂層。進而,在氮氣氛圍下,以10℃/分鐘鐘的升溫速度升溫,達到表1~表3的“硬化溫度(℃)”的溫度之後,維持了表1~表3的“硬化時間(min)”中記載之時間。
在25℃、65%相對濕度(RH)的環境下,利用黏合測試儀(XYZTEC公司製,CondorSigma)對銅基板上的100μm見方的樹脂層測定了剪切力。剪切力越大則密接力越大,可視為密接性優異。按照下述評價基準進行了評價。將評價結果記載於表1~表3的“密接性評價”一欄。
-評價基準-
A:剪切力超過了40gf。
B:剪切力超過25gf且40gf以下。
C:剪切力為25gf以下。
其中,1gf為9.80665×10-3
N(牛頓)。
〔適用期〕
在各實施例及比較例中,使用TOKI SANGYO CO.,LTD製造之“RE-85L分別測定了各負型硬化性組成物或比較用組成物的黏度(mPa·s)。在進行上述測定之後,在45℃、遮光、3天的條件下將組成物靜置,並再次測定了黏度(mPa·s)。從上述靜置前後的黏度差(ΔVis)中,依據下述評價基準評價了適用期。將評價結果記載於表1~表3的“適用期”的欄中。黏度差(ΔVis)的數值越小,則可視為組成物的適用期越良好。上述黏度測定均在將溫度和濕度管理在22±5℃、60±20%之實驗室中,以組成物的溫度調整為25℃的狀態下進行了測定。
-評價基準-
A:Δvis為1.0mPa·s以下。
B:Δvis超過1.0mPa·s。
從以上結果可知,可藉由包含本發明之鹼可溶性聚醯亞胺、交聯性基團不同之複數種交聯劑及特定矽烷偶合劑之負型硬化性組成物而獲得耐藥品性優異之硬化膜。
比較例1之比較用組成物不含有特定矽烷偶合劑。可知該比較例1之比較用組成物中所獲得之硬化膜中的耐藥品性差。
<實施例101>
藉由旋塗法,將實施例1中使用的負型硬化性組成物以層狀適用於在表面形成有銅薄層之樹脂基材的銅薄層的表面,在80℃下乾燥5分鐘,形成膜厚20μm的負型硬化性組成物層之後,利用步進機(Nikon Corporation製,NSR1505 i6)進行了曝光。經由遮罩(圖案為1:1線與空間,線寬為10μm的二元遮罩),在波長365nm下進行了曝光。曝光後,以100℃加熱了5分鐘。上述加熱之後,用2.38質量%氫氧化四甲基銨水溶液顯影5分鐘,用純水沖洗20秒,藉此獲得了層的圖案。
接著,在氮氣氛圍下,以10℃/分鐘鐘的升溫速度進行升溫,達到200℃之後,在200℃維持120分鐘,藉此形成了再配線層用層間絕緣膜。該再配線層用層間絕緣膜的絕緣性優異。
又,使用該等再配線層用層間絕緣膜製造了半導體器件之結果,確認到正常工作。
無。
無。
Claims (17)
- 一種負型硬化性組成物,其係包含: 鹼可溶性聚醯亞胺; 交聯性基團不同之複數種交聯劑;以及 矽烷偶合劑, 前述矽烷偶合劑具有直接鍵結於矽原子之烷氧基e-1及與前述e-1不同之基團亦即在與前述複數種交聯劑中的至少一種之間能夠產生共價鍵之基團e-2。
- 如請求項1所述之負型硬化性組成物,其中 前述複數種交聯劑包含作為交聯性基團而具有藉由自由基的作用進行交聯反應之自由基聚合性基團之交聯劑及作為交聯性基團而具有藉由酸的作用進行交聯反應之酸交聯性基團之交聯劑。
- 如請求項1所述之負型硬化性組成物,其中 前述鹼可溶性聚醯亞胺具有氟原子。
- 如請求項1所述之負型硬化性組成物,其中 前述鹼可溶性聚醯亞胺具有矽原子。
- 如請求項1所述之負型硬化性組成物,其中 前述鹼可溶性聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵。
- 如請求項1所述之負型硬化性組成物,其中 前述鹼可溶性聚醯亞胺具有酚性羥基。
- 如請求項1至請求項6之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含具有選自包括磺醯胺結構及硫脲結構之群組中之至少一種結構之化合物。
- 如請求項1至請求項6之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含具有肟結構之自由基產生劑。
- 如請求項1至請求項6之任一項所述之負型硬化性組成物,其中 作為前述複數種交聯劑中的至少一種,包含具有3~6個乙烯性不飽和鍵之化合物。
- 如請求項1至請求項6之任一項所述之負型硬化性組成物,其係包含中和鹽型熱酸產生劑。
- 如請求項1至請求項6之任一項所述之負型硬化性組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
- 一種硬化膜,其係藉由硬化請求項1至請求項11之任一項所述之負型硬化性組成物而成。
- 一種積層體,其係包含2層以上請求項12所述之硬化膜,在任意前述硬化膜彼此之間包含金屬層。
- 一種硬化膜的製造方法,其係包括將請求項1至請求項11之任一項所述之負型硬化性組成物適用於基板上來形成膜之膜形成製程。
- 如請求項14所述之硬化膜的製造方法,其係包括對前述膜進行曝光之曝光製程及對經曝光之前述膜進行顯影之顯影製程。
- 如請求項14或請求項15所述之硬化膜的製造方法,其係包括在50~450℃下加熱前述膜之加熱製程。
- 一種半導體器件,其係包含請求項12所述之硬化膜或請求項13所述之積層體。
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