TW202130701A - 硬化性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體器件及樹脂 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種硬化性樹脂組成物、將上述硬化性樹脂組成物硬化而成之硬化膜、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、以及提供一種具有特定結構之新的樹脂,其中,上述硬化性樹脂組成物包含具有選自包括下述式(1-1)所表示之重複單元及下述式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元之樹脂以及聚合起始劑。
Description
本發明係有關一種硬化性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體器件及樹脂。
由於聚醯亞胺的耐熱性及絕緣性優異,因此適用於各種用途。作為上述用途並無特別限定,若舉出實際安裝用半導體器件為例,則可以舉出作為絕緣膜或密封材料的素材或保護膜的利用。又,亦可以用作撓性基板的基底膜或覆蓋膜(COVERLAY)等。
例如,在上述用途中,聚醯亞胺有時以包含聚醯亞胺之硬化性樹脂組成物的形態被使用,亦有時以包含聚醯亞胺前驅物等之硬化性樹脂組成物的形態被使用。上述前驅物例如藉由加熱等進行環化而成為聚醯亞胺的樹脂。
該等硬化性樹脂組成物能夠藉由公知的塗佈方法等而適用於基材等,因此可以說製造上的適應性優異,例如所適用之硬化性樹脂組成物的形狀、大小、適用位置等設計的自由度高等。
從除了聚醯亞胺等樹脂具有之高性能以外,該種製造上的適應性亦優異之觀點考慮,越來越期待拓展包含聚醯亞胺或聚醯亞胺前驅物之硬化性樹脂組成物在產業上的應用。
例如,在專利文獻1中記載了一種感光性樹脂組成物,其係包含:具有特定結構之聚醯胺酸;光聚合性化合物;及光聚合起始劑。
[專利文獻1]日本特表2009-251451號公報
在包含聚醯亞胺之硬化性樹脂組成物中,期望提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之硬化性樹脂組成物。
本發明的一實施態樣的目的為,提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之硬化性樹脂組成物、將上述硬化性樹脂組成物硬化而成之硬化膜、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。
又,本發明的另一實施態樣的目的為,提供一種新的樹脂。
以下,記載本發明的代表性實施態樣的例子。
<1>一種硬化性樹脂組成物,其係包含具有選自包括下述式(1-1)所表示之重複單元及下述式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元之樹脂以及聚合起始劑,
[化學式1]
式(1-1)中,R11
表示具有複數個醯胺鍵之4價基團,L11
表示包含聚合性基之2價連接基,
式(1-2)中,R21
為具有複數個醯胺鍵之4價基團,L21
表示包含聚合性基之2價基團,R22
及R23
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團。
<2>如<1>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述樹脂具有下述式(2-1)所表示之重複單元作為上述式(1-1)所表示之重複單元或者具有下述式(2-2)所表示之重複單元作為上述式(1-2)所表示之重複單元,
[化學式2]
式(2-1)中,X1
及X2
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y1
表示碳數1~30的有機基團,Q1
表示碳數1~30的有機基團,A1
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A2
表示包含聚合性基之基團,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,n1及n2分別獨立地表示1以上的整數,
式(2-2)中,X3
及X4
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y2
表示碳數1~30的有機基團,Q2
表示碳數1~30的有機基團,A3
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A4
表示包含聚合性基之基團,R3
及R4
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,G1
及G2
分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,n3及n4分別獨立地表示1以上的整數。
<3>如<2>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述式(2-1)中的X1
及X2
分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基,上述式(2-2)中的X3
及X4
分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基。
<4>如<2>或<3>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述式(2-1)中的Y1
為包含芳香族烴基之基團,上述式(2-2)中的Y2
為包含芳香族烴基之基團。
<5>如<2>至<4>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述式(2-1)中的Q1
為包含芳香族烴基之基團,上述式(2-2)中的Q2
為包含芳香族烴基之基團。
<6>如<1>至<5>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其係還包含聚合性化合物。
<7>如<6>所述之硬化性樹脂組成物,其係還包含多官能聚合性化合物作為上述聚合性化合物。
<8>如<1>至<7>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
<9>一種硬化膜,其係將<1>至<8>之任一項所述之硬化性樹脂組成物硬化而成。
<10>一種積層體,其係具有兩層以上的<9>所述之硬化膜,並且在任意上述硬化膜彼此之間具有金屬層。
<11>一種硬化膜的製造方法,其係包括:膜形成步驟,係將<1>至<8>之任一項所述之硬化性樹脂組成物適用於基板上來形成膜。
<12>如<11>所述之硬化膜的製造方法,其係包括在50~450℃下對上述膜進行加熱之步驟。
<13>一種半導體器件,其係具有<9>所述之硬化膜或<10>所述之積層體。
<14>一種樹脂,其係包含選自包括式(2-1)所表示之重複單元及式(2-2)所表示之重複單元之群組中的至少一者。
[化學式3]
式(2-1)中,X1
及X2
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y1
表示碳數1~30的有機基團,Q1
表示碳數1~30的有機基團,A1
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A2
表示包含聚合性基之基團,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,n1及n2分別獨立地表示1以上的整數;
式(2-2)中,X3
及X4
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y2
表示碳數1~30的有機基團,Q2
表示碳數1~30的有機基團,A3
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A4
表示包含聚合性基之基團,R3
及R4
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,G1
及G2
分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,n3及n4分別獨立地表示1以上的整數。
[發明效果]
依據本發明的一實施態樣,提供一種所獲得之硬化膜的耐藥品性優異之硬化性樹脂組成物、將上述硬化性樹脂組成物硬化而成之硬化膜、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。
又,依據本發明的另一實施態樣,提供一種新的樹脂。
以下,對本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,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,“步驟”這一用語不僅表示獨立之步驟,只要能夠實現該步驟所預期之作用,則亦表示包括無法與其他步驟明確區分之步驟。
關於本說明書中之基團(原子團)的標記,未標註經取代及未經取代的標記同時包括不具有取代基的基團(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的烷基(未經取代的烷基),而且還包括具有取代基之烷基(取代烷基)。
在本說明書中,在簡單記載為“脂肪族基”、“脂肪族烴基”、“飽和脂肪族烴基”、“烷基”、“伸烷基”等之情況下,除非另有說明,則該等基團可以具有支鏈結構及環狀結構中的至少一者。例如,除非另有說明,則“烷基”中包括直鏈烷基、支鏈烷基、環狀烷基及由該等組合表示之烷基。
在本說明書中,除非另有說明,則“曝光”不僅包括利用光之曝光,而且還包括利用電子束、離子束等粒子束之曝光。又,作為用於曝光之光,可以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”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或其中任一者。
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,總固體成分是指組成物的所有成分中除了溶劑以外之成分的總質量。又,在本說明書中,固體成分濃度為除了溶劑以外之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,除非另有說明,則重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)按照凝膠滲透層析法(GPC測定)被定義為聚苯乙烯換算值。在本說明書中,關於重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn),例如能夠使用HLC-8220GPC(TOSOH CORPORATION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)作為管住來求出。除非另有說明,則該等分子量為使用THF(四氫呋喃)作為洗滌液進行測定者。又,除非另有說明,則GPC測定中之檢測為使用UV線(紫外線)的波長254nm檢測器者。
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,只要在所關注之複數層中成為基準之層的上側或下側存在其他層即可。亦即,亦可以在成為基準之層與上述其他層之間進一步夾有第3層或第3要素,並且成為基準之層與上述其他層無需接觸。又,除非另有說明,則將在基材上堆疊層之方向稱為“上”,或在存在硬化性樹脂組成物層之情況下,將從基材朝向硬化性樹脂組成物層之方向稱為“上”,將其相反方向稱為“下”。另外,該種上下方向的設定係為了便於說明本說明書,在實際態樣中,本說明書中之“上”方向亦可以與鉛垂朝上不同。
在本說明書中,除非另有說明,則作為組成物中所包含之各成分,組成物亦可以包含與該成分對應之兩種以上的化合物。又,除非另有說明,則組成物中之各成分的含量表示與該成分對應之所有化合物的合計含量。
在本說明書中,除非另有說明,則溫度為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。
(硬化性樹脂組成物)
本發明的硬化性樹脂組成物(以下,簡稱為“本發明的組成物”。)包含具有選自包括下述式(1-1)所表示之重複單元及下述式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元之樹脂及聚合起始劑。
以下,將具有選自包括下述式(1-1)所表示之重複單元及下述式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元之樹脂亦稱為“特定樹脂”。
[化學式4]
式(1-1)中,R11
表示具有複數個醯胺鍵之4價基團,L11
表示包含聚合性基之2價連接基;
式(1-2)中,R21
為具有複數個醯胺鍵之4價基團,L21
表示包含聚合性基之2價基團,R22
及R23
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團。
在本說明書中,醯胺鍵是指由(-C(=O)NR-)表示之結構。上述R表示氫原子或1價有機基團,氫原子或烴基為較佳,氫原子、烷基或芳香族烴基為更佳,氫原子、碳數1~4的烷基或碳數6~20的芳香族烴基為進一步較佳,氫原子為特佳。
在本說明書中,在簡單記載為“酯鍵(-C(=O)O-)”、“胺甲酸乙酯鍵(-O-C(=O)NR-)”、“醯胺鍵”等之情況下,該等鍵的方向並不受限定。上述胺甲酸乙酯鍵(-O-C(=O)NR-)中之R與上述醯胺鍵中之R的含義相同,較佳態樣亦相同。
本發明的硬化性樹脂組成物為負型硬化性樹脂組成物為較佳。
負型硬化性樹脂組成物是指在對由硬化性樹脂組成物形成之層進行了曝光之情況下,未曝光部分(非曝光部)被顯影液去除之組成物。
又,在本發明中,重複單元是指藉由重複連接來構成樹脂之構成單元中的最小者。亦即,例如具有式(1-2)所表示之重複單元鍵結兩個而獲得之構成單元之樹脂不是具有一個式(1-2)所表示之重複單元鍵結兩個而獲得之重複單元之樹脂,而是具有兩個式(1-2)所表示之重複單元之樹脂。
由本發明的硬化性樹脂組成物獲得之硬化膜的耐藥品性優異。
可以獲得上述效果之機理尚不明確,但是推測為如下。
本發明的硬化性樹脂組成物包含具有上述式(1-1)所表示之重複單元之樹脂(以下,亦稱為“特定樹脂”。)。
其中,與先前使用之聚醯亞胺樹脂或聚醯亞胺前驅物不同,特定樹脂在式(1-1)或式(1-2)中的R11
或R21
中包含複數個醯胺鍵,並且在L11
或L21
中包含聚合性基。
醯胺鍵具有高氫鍵性,因此認為樹脂包含上述複數個醯胺鍵而在樹脂之間或在樹脂內產生相互作用。推測為如下,亦即,在硬化後的硬化膜中,藉由上述相互作用和基於接近上述醯胺鍵之L11
或L21
中所包含之聚合性基的聚合之交聯而形成密度高的網目狀的結構。認為在形成有該種密度高的網目狀的結構之硬化膜中,藥品變得不易滲透。如此,推測為如下,亦即,依據本發明的硬化性樹脂組成物,可以獲得藥品的滲透得到抑制且耐藥品性優異之硬化膜。
認為由於硬化膜的耐藥品性優異,因此例如在藉由將本發明的硬化性樹脂組成物硬化而成之硬化膜上還適用包含溶劑之其他硬化性樹脂組成物並使其硬化而製作積層體之情況下等,即使硬化膜接觸到顯影液或其他硬化性樹脂組成物,亦抑制硬化膜的溶解。
認為依據本發明,可以獲得一種硬化膜,該硬化膜例如對二甲基亞碸(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或上述極性溶劑與上述鹼性水溶液的混合液的溶解性得到抑制,並且耐藥品性優異。
進而,推測為如下,亦即,藉由特定樹脂在式(1-1)或式(1-2)中的L11
或L21
中具有溶劑溶解性高的聚合性基,在聚合前的組成物中,顯影液的滲透性得到提高,因此容易獲得顯影性優異之組成物膜(感光膜)。
其中,在專利文獻1中,對具有選自包括式(1-1)所表示之重複單元及式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元之樹脂沒有記載亦沒有建議。又,在專利文獻1中之硬化性樹脂組成物中,存在所獲得之硬化膜的耐藥品性低的問題。
<特定樹脂>
本發明的硬化性樹脂組成物包含特定樹脂。
特定樹脂具有選自包括式(1-1)所表示之重複單元及式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元。
特定樹脂可以在側鏈上具有選自包括式(1-1)所表示之重複單元及式(1-2)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元,但是在主鏈上具有上述重複單元為較佳。
在本說明書中,“主鏈”是指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”是指除此以外的鍵結鏈。
[式(1-1)所表示之重複單元]
-R11
-
式(1-1)中,R11
表示具有複數個醯胺鍵之4價基團。
R11
中所包含之醯胺鍵可以包含於特定樹脂的主鏈中,亦可以包含於特定樹脂的側鏈中,但是從耐藥品性的觀點考慮,包含於特定樹脂的主鏈中為較佳。
R11
中之醯胺鍵的數量只要為兩個以上即可,但是2~10個為較佳,2~5個為更佳,2~4個為進一步較佳,兩個或三個為特佳,兩個為最佳。
R11
只要為4價基團即可,但是包含選自包括脂肪族烴基及芳香族烴基之群組中的至少一種基團和兩個以上的醯胺鍵為較佳。
從顯影性的觀點考慮,R11
為包含芳香族烴基之基團為較佳。
又,從耐藥品性的觀點考慮,R11
為包含聚合性基之基團為較佳。作為聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基之基團為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基或烷氧基甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
R11
中所包含之聚合性基的數量為一個以上為較佳,1~15個為更佳,1~10個為進一步較佳,1~5個為更進一步較佳,一個或兩個為特佳,一個為最佳。
從顯影液溶解性的觀點考慮,R11
具有選自包括脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基團作為取代基為較佳。
作為該等取代基,後述式(P-4)所表示之基團為較佳。
式(R-1)中,X1
及X2
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,L1
及L2
分別獨立地表示單鍵或2價連接基,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或烴基,L3
表示2價連接基,*分別表示與式(1-1)中的兩個醯亞胺結構中的一者的鍵結部位,#分別表示與上述醯亞胺結構中的另一者的鍵結部位。
<<<X1
及X2
>>>
式(R-1)中,X1
及X2
分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基或碳數3~30的脂肪族環基為較佳。
作為上述碳數6~30的芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,碳數6~10的芳香族烴基為進一步較佳,從苯環中去除三個氫原子而獲得之結構為更佳。
作為上述碳數3~30的脂肪族環基,碳數4~20的脂肪族環基為更佳,碳數6~10的脂肪族環基為進一步較佳,從作為6員環結構之脂肪族環結構中去除三個氫原子而獲得之結構為更佳。
上述脂肪族環基可以為飽和脂肪族環基,亦可以為不飽和脂肪族環基,但是飽和脂肪族環基為較佳。
上述脂肪族環基可以為脂肪族烴環基,亦可以為脂肪族雜環基,但是脂肪族烴環基為較佳。
其中,作為上述脂肪族環基,飽和脂肪族烴基為較佳。
在作為X1
或X2
之芳香族烴基或脂肪族環基中,X1
中之兩個*及X2
中之兩個#存在於芳香族烴基或脂肪族環基中之相鄰位置為較佳。
在本說明書中,兩個鍵結部位存在於環結構中之相鄰位置是指,存在某一鍵結部位之上述環結構中之環員和存在另一鍵結部位之上述環結構中之環員在環結構中為相鄰環員。例如,在環結構為苯環結構之情況下,相鄰位置為鄰位。
上述X1
及X2
在可以獲得本發明的效果之範圍內可以具有取代基。作為取代基,可以舉出烷基、環狀烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、鹵化烷基、羥基、羧基、磺酸基、鹵素原子等。
<<<L1
及L2
>>>
式(R-1)中,L1
及L2
分別獨立地為單鍵、烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為較佳,單鍵為更佳。作為上述“該等鍵結兩個以上而獲得之基團”,可以較佳地舉出脲基等。
上述RN
表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳香族烴基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
作為上述烴基,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或由該等組合表示之基團為較佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環中去除兩個以上的氫原子而獲得之基團或由該等鍵結表示之基團為更佳。
又,L1
及L2
中之烴基可以具有包含聚合性基之基團作為取代基。作為聚合性基,可以舉出上述R11
中之聚合性基。
從顯影液溶解性的觀點考慮,L1
及L2
中之烴基具有至少包含選自包括脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團作為取代基為較佳。作為該等取代基,後述式(P-4)所表示之基團為較佳。
式(R-1)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳香族烴基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
<<<L3
>>>
式(R-1)中,L3
為烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為較佳,烴基或至少一個烴基與選自包括-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-及脲基之群組中的至少一個結構鍵結而獲得之基團為較佳。上述RN
如上所述。
作為上述烴基,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或由該等組合表示之基團為較佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環中去除兩個以上的氫原子而獲得之基團或由該等鍵結表示之基團為更佳。
又,L3
中之烴基可以具有包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團作為取代基。作為聚合性基,可以舉出上述R11
中之聚合性基。
從所獲得之硬化膜的耐藥品性的觀點考慮,具有至少包含聚合性基之基團作為取代基為較佳。
從顯影液溶解性的觀點考慮,具有至少包含選自包括脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團作為取代基為較佳。作為該等取代基,後述式(P-4)所表示之基團為較佳。
又,作為L3
,下述式(L-1)所表示之基團為較佳。
[化學式6]
式(L-1)中,Y1
表示碳數1~30的有機基團,A1
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,n1表示1以上的整數,*表示與式(R-1)中的R1
所鍵結之氮原子的鍵結部位,#表示與式(R-1)中的R2
所鍵結之氮原子的鍵結部位。
式(L-1)中,Y1
為烴基或至少一個烴基與選自包括-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-之群組中的至少一個結構鍵結而獲得之基團為較佳,烴基或至少一個烴基與醯胺鍵鍵結而形成之結構為較佳。
又,Y1
為下述式(Y-1)所表示之基團為較佳。
[化學式7]
式(Y-1)中,RY1
、RY2
及RY3
分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,Z1
及Z2
分別獨立地表示醯胺鍵,a及b分別獨立地表示0以上的整數,存在於式(Y-1)中之RY1
、RY2
及RY3
中的至少一個表示與式(L-1)中的A1
的鍵結部位。
式(Y-1)中,RY1
、RY2
及RY3
分別獨立地為包含脂肪族烴基或芳香族烴基之基團為較佳,包含芳香族烴基之基團為較佳。
作為上述脂肪族烴基,碳數1~30的脂肪族烴基為較佳,碳數2~20的脂肪族烴基為更佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,碳數6~12的芳香族烴基為進一步較佳,碳數6的芳香族烴基為特佳。
又,RY1
、RY2
及RY3
分別獨立地為下述式(Y1-1)~式(Y1-4)中的任一個所表示之結構為較佳,式(Y1-3)或式(Y1-4)所表示之結構為更佳,式(Y1-3)所表示之結構為更佳。
式(Y1-1)~(Y1-4)中,*分別表示與其他結構的鍵結部位,#分別表示與式(L-1)中之A1
的鍵結部位或與氫原子的鍵結部位。
[化學式8]
式(Y1-1)或式(Y1-2)中,LY1
及LY2
分別獨立地表示伸烷基,碳數1~10的伸烷基為較佳,碳數1~4的伸烷基為更佳,亞甲基為進一步較佳。
式(Y1-3)或式(Y1-4)中,LY4
分別獨立地表示單鍵或2價烴基,單鍵為較佳。作為上述2價烴基,伸烷基為較佳,碳數1~10的伸烷基為更佳,碳數1~4的伸烷基為進一步較佳。
式(Y1-4)中,LY3
為單鍵或可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NHC(=O)-或將該等組合兩個以上而獲得之基團為較佳,單鍵、可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-或-S(=O)2
-為更佳,選自包括-CH2
-、-O-、-S-、-S(=O)2
-、-C(CF3
)2
-及-C(CH3
)2
-之群組中的2價基團為進一步較佳。
式(Y1-3)或式(Y1-4)中,n分別獨立地表示1~4的整數,1或2為較佳,1為更佳。
式(Y-1)中,Z1
及Z2
中之醯胺鍵分別獨立地與上述R11
中之醯胺鍵相同,較佳態樣亦相同。
又,Z1
及Z2
中之醯胺鍵的方向並無特別限定。
式(Y-1)中,a及b分別獨立地表示0以上的整數,0~4的整數為較佳,0~2的整數為更佳,0或1為進一步較佳,0為特佳。
式(L-1)中,A1
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團。
作為聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基之基團為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基或羥甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
在A1
為包含聚合性基之基團之情況下,A1
中所包含之聚合性基的數量為一個以上,1~15個為較佳,1~10個為更佳,1~5個為進一步較佳,一個或兩個為特佳,一個為最佳。
關於A1
為至少包含選自包括脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團時的較佳態樣,如作為上述式(R-1)中之L3
的取代基所記載。
又,在A1
包含聚合性基之情況下,下述式(P-1)所表示之基團為較佳。
[化學式9]
式(P-1)中,L1
表示單鍵或m+1價連接基,A2
表示聚合性基,m表示1以上的整數,*表示與Y1
的鍵結部位。
式(P-1)中,L1
為單鍵或烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為較佳,單鍵或烴基、-O-、-C(=O)-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為更佳。作為上述“該等鍵結兩個以上而獲得之基團”,可以舉出脲基等。
上述RN
表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
作為上述L1
中之烴基,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或由該等組合表示之基團為較佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環中去除兩個以上的氫原子而獲得之基團或由該等鍵結表示之基團為更佳。
式(P-1)中,A2
為乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基或烷氧基甲基為較佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為更佳。
式(P-1)中,m為1~15的整數為較佳,1~10的整數為更佳,1~5的整數為進一步較佳,1或2為特佳,1為最佳。
又,A1
為下述式(P-2)或式(P-3)所表示之基團為較佳。
[化學式10]
式(P-2)中,A2
表示聚合性基,*表示與Y1
的鍵結部位。
式(P-2)中,A2
與式(P-1)中之A2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(P-3)中,A2
表示聚合性基,L2
表示烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-、碳酸酯鍵、脲基或該等鍵結兩個以上而獲得之基團,Z1
表示醚鍵、酯鍵、胺甲酸乙酯鍵、脲鍵、碳酸酯鍵或醯胺鍵,*表示與Y1
的鍵結部位。RN
如上所述。
式(P-3)中,A2
與式(P-1)中之A2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(P-3)中,L2
為烴基、(聚)伸烷氧基或由該等組合表示之基團為較佳,烴基為更佳。
在本說明書中,(聚)伸烷氧基表示伸烷氧基或聚伸烷氧基。又,在本發明中,聚伸烷氧基是指直接鍵結兩個以上的伸烷氧基而獲得之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中之伸烷基可以分別相同,亦可以不同。在聚伸烷氧基包含伸烷基不同之複數種伸烷氧基之情況下,聚伸烷氧基中之伸烷氧基的排列可以為無規排列,亦可以為具有嵌段之排列,還可以為具有交替等圖案之排列。
作為上述烴基,伸烷基、2價芳香族烴基或由該等組合表示之基團為較佳,伸烷基為更佳。
作為上述伸烷基,碳數1~30的伸烷基為較佳,碳數1~20的伸烷基為更佳,碳數1~10的伸烷基為進一步較佳。
在本發明中,在簡單記載為“脂肪族烴基”、“飽和脂肪族烴基”、“烷基”、“伸烷基”等之情況下,除非另有說明,則該等基團可以具有支鏈結構及環狀結構中的至少一者。例如,除非另有說明,則“烷基”中包括直鏈烷基、支鏈烷基、環狀烷基及由該等組合表示之烷基。
作為上述芳香族烴基,碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,伸苯基或伸萘基為進一步較佳,伸苯基為特佳。
作為上述(聚)伸烷氧基中之伸烷基,碳數2~10的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳,伸乙基或伸丙基為更佳,伸乙基為進一步較佳。
又,聚伸烷氧基中所包含之伸烷氧基的數(聚伸烷氧基的重複數)為2~20個為較佳,2~10個為更佳,2~5個為進一步較佳,2~4個為特佳。
式(P-3)中,Z1
表示醚鍵、酯鍵、胺甲酸乙酯鍵、脲鍵或醯胺鍵,酯鍵、胺甲酸乙酯鍵、脲鍵或醯胺鍵為較佳。
式(P-3)中,*表示與Y1
的鍵結部位。
又,從耐藥品性的觀點考慮,A1
中所包含之聚合性基與特定樹脂的主鏈的距離為0~15為較佳,0~10為更佳。
其中,A1
中所包含之聚合性基與特定樹脂的主鏈的距離是指在聚醯亞胺的主鏈中所包含之原子與聚合性基之間所包含之原子數中的最小的數。例如,在後述實施例中之式(PI-1)所表示之樹脂中,甲基丙烯醯氧基與主鏈的距離為4。
亦即,在聚醯亞胺在主鏈內部具有環結構之情況下,“上述聚醯亞胺的主鏈中所包含之原子”包含上述環結構的環員。
又,在A1
包含複數個聚合性基之情況下,A1
中所包含之聚合性基中的最靠近主鏈的聚合性基與聚醯亞胺的主鏈的距離為0~15為較佳,0~10為更佳。進而,在A1
包含複數個聚合性基之情況下,A1
中所包含之所有聚合性基與聚醯亞胺的主鏈的距離為0~15為進一步較佳,0~10為特佳。
在A1
為包含選自包括脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種之基團之情況下,A1
為下述式P-4所表示之基團為較佳。
[化學式11]
式(P-4)中,L4
表示單鍵或m+1價連接基,A4
表示脂肪族烴基、聚伸烷氧基或由該等鍵結表示之基團,m表示1以上的整數,*表示與Y1
的鍵結部位。
式(P-4)中,L4
為單鍵或烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為較佳,酯鍵、醯胺鍵、脲鍵或胺甲酸乙酯鍵為更佳,酯鍵為進一步較佳。
式(P-4)中,作為A4
中之脂肪族烴基,烷基為較佳,直鏈烷基或支鏈烷基為更佳,支鏈烷基為進一步較佳。脂肪族烴基的碳數為4~30為較佳,6~20為更佳。
式(P-4)中,作為包含A4
中之聚伸烷氧基之基團,可以舉出與後述包含R22
中之聚伸烷氧基之基團相同的基團,較佳態樣亦相同。
式(P-4)中,A4
可以具有上述包含聚合性基之基團或其他公知的取代基作為取代基。
式(P-4)中,m表示1以上的整數,1~10的整數為較佳,1~4的整數為更佳,1或2為進一步較佳,1為特佳。
式(L-1)中,n1表示1以上的整數,1~20的整數為較佳,1~10的整數為更佳,1~4的整數為進一步較佳,1或2為特佳,1為最佳。
又,在n1為2以上的整數之情況下,n1個A1
分別可以相同,亦可以不同。
<<<R1
及R2
>>>
式(R-1)中,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳香族烴基為較佳,氫原子、碳數1~4的烷基或碳數6~12的芳香族烴基為更佳,氫原子為進一步較佳。
-L11
-
式(1-1)中,L11
表示包含聚合性基之2價連接基。
作為L11
中之聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基之基團為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基或烷氧基甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
L11
中所包含之聚合性基的數量為一個以上為較佳,1~15個為更佳,1~10個為進一步較佳,1~5個為更進一步較佳,一個或兩個為特佳,一個為最佳。
又,從顯影性的觀點考慮,L11
為包含芳香族烴基之基團為較佳,包含碳數6~30的芳香族烴基之基團為更佳,包含苯環結構或萘環結構之基團為進一步較佳,包含苯環結構之基團為特佳。
<<式(L-2)>>
其中,L11
為下述式(L-2)所表示之基團為較佳。
[化學式12]
式(L-2)中,Q1
表示碳數1~30的有機基團,A2
表示包含聚合性基之基團,n2表示1以上的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
<<Q1
>>
Q1
為包含芳香族烴基之n2+2價基團為較佳。
Q1
中之芳香族烴基為碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,從苯環中去除兩個以上的氫原子而獲得之基團為進一步較佳,從苯環中去除三個以上的氫原子而獲得之基團為特佳。
式(L-2)中,Q1
中之與式(L-2)中所記載的兩個*的鍵結部位均為芳香族烴基為較佳。亦即,式(1-1)中所記載的兩個氮原子與Q1
中所包含之芳香族烴環結構直接鍵結為較佳。
又,式(L-2)中,Q1
中之與A2
的鍵結部位均為芳香族烴基為較佳。亦即,A2
與Q1
中所包含之芳香族烴環結構直接鍵結為較佳。
Q1
包含選自包括下述式(A2-1)~式(A2-5)所表示之結構之群組中的至少一種結構為較佳,選自包括式(A2-1)~式(A2-5)所表示之結構之群組中的至少一種結構為更佳。
[化學式13]
式(A2-1)~(A2-5)中,RA211
~RA214
、RA221
~RA224
、RA231
~RA238
、RA241
~RA248
及RA251
~RA258
分別獨立地表示氫原子、烷基、環狀烷基、烷氧基、羥基、氰基、鹵化烷基或鹵素原子,LA231
及LA241
分別獨立地表示單鍵、羰基、磺醯基、2價飽和烴基、2價不飽和烴基、雜原子、雜環基或鹵化伸烷基,RA211
~RA214
中的至少一個、RA221
~RA224
中的至少一個、RA231
~RA238
中的至少一個、RA241
~RA248
中的至少一個及RA251
~RA258
中的至少一個可以為與上述式(L-2)中的A2
的鍵結部位,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
其中,從溶劑溶解性的觀點考慮,Q1
包含式(A2-1)~式(A2-4)中的任一個所表示之結構為較佳,包含式(A2-1)所表示之結構為更佳。
式(A2-1)中,RA211
~RA214
分別獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基、碳數3~12的環狀烷基、碳數1~6的烷氧基、羥基、氰基、碳數1~3的鹵化烷基或鹵素原子為較佳,從溶劑溶解性的觀點考慮,氫原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~3的鹵化烷基為更佳,氫原子或碳數1~6的烷基為更佳。
作為上述RA211
~RA214
中之上述鹵化烷基中之鹵素原子或上述鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氯原子或溴原子為較佳。
又,上述RA211
~RA214
中的至少一個為與式(L-2)中的A2
的鍵結部位為較佳,RA213
為與上述A2
的鍵結部位為更佳。
式(A2-2)中,RA221
~RA224
分別與式(A2-1)中之RA211
~RA214
的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,上述RA211
~RA214
中的至少一個為與式(L-2)中的A2
的鍵結部位為較佳,一個或兩個為與上述A2
的鍵結部位為更佳。
式(A2-3)中,RA231
~RA238
分別與式(A2-1)中之RA211
~RA214
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(A2-3)中,LA231
表示單鍵、碳數1~6的2價飽和烴基、碳數5~24的2價不飽和烴基、-O-、-S-、-NRN
-、脲基、雜環基或碳數1~6的鹵化伸烷基為較佳,表示單鍵、碳數1~6的飽和烴基、-O-或雜環基為更佳,表示單鍵或-O-為進一步較佳。上述RN
如上所述,較佳態樣亦相同。
又,上述RA231
~RA238
中的至少一個為與式(L-2)中的A2
的鍵結部位為較佳,一個或兩個為與上述A2
的鍵結部位為更佳,RA231
~RA234
中的一個和RA235
~RA238
中的一個為與上述A2
的鍵結部位為進一步較佳。
式(A2-4)中,RA241
~RA248
及LA241
分別與式(A2-3)中之RA231
~RA238
及LA231
的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,上述RA241
~RA248
中的至少一個為與式(L-2)中的A2
的鍵結部位為較佳,一個或兩個為與上述A2
的鍵結部位為更佳,RA241
~RA244
中的一個和RA245
~RA248
中的一個為與上述A2
的鍵結部位為進一步較佳。
式(A2-4)中,RA251
~RA258
分別與式(A2-1)中之RA211
~RA214
的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,上述RA251
~RA258
中的至少一個為與式(L-2)中的A2
的鍵結部位為較佳,一個或兩個為與上述A2
的鍵結部位為更佳,RA251
~RA254
中的一個和RA255
~RA258
中的一個為與上述A2
的鍵結部位為進一步較佳。
<<A2
>>
式(L-2)中,A2
表示包含聚合性基之基團。
作為聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基之基團為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基或羥甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
A2
中所包含之聚合性基的數量為一個以上,1~15個為較佳,1~10個為更佳,1~5個為進一步較佳,一個或兩個為特佳,一個為最佳。
又,A2
為上述式(P-1)所表示之基團為較佳,上述式(P-2)或上述式(P-3)所表示之基團為更佳。
<<n2>>
式(L-2)中,n2表示1以上的整數,1~20的整數為較佳,1~10的整數為更佳,1~4的整數為進一步較佳,1或2為特佳,1為最佳。
又,在n2為2以上的整數之情況下,n2個A2
分別可以相同,亦可以不同。
-式(2-1)-
在特定樹脂具有式(1-1)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂具有下述式(2-1)所表示之重複單元作為式(1-1)所表示之重複單元為較佳。
[化學式14]
式(2-1)中,X1
及X2
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y1
表示碳數1~30的有機基團,Q1
表示碳數1~30的有機基團,A1
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A2
表示包含聚合性基之基團,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,n1及n2分別獨立地表示1以上的整數。
上述式(2-1)中,X1
、X2
、R1
及R2
分別與上述式(R-1)中的X1
、X2
、R1
及R2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
上述式(2-1)中,Y1
、A1
及n1分別與上述式(L-1)中的Y1
、A1
及n1的含義相同,較佳態樣亦相同。
上述式(2-1)中,Q1
、A2
及n2
分別與上述式(L-2)中的Q1
、A2
及n2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
[式(1-2)所表示之重複單元]
-R21
-
式(1-2)中,R21
與式(1-1)中的R11
的含義相同,較佳態樣亦相同。
-L21
-
式(1-2)中,L21
與式(1-1)中的L11
的含義相同,較佳態樣亦相同。
-R22
、R23
-
R22
及R23
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,均為1價有機基團為較佳。
作為R22
及R23
中之1價有機基團,可以舉出包含聚合性基之基團或可以包含雜原子的有機基團,從耐藥品性、顯影性及特定樹脂的溶劑溶解性的觀點考慮,包含聚伸烷氧基之基團為較佳。
<<包含聚合性基之基團>>
作為R22
及R23
中之包含聚合性基之基團中所包含之聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基或烷氧基甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
上述包含聚合性基之基團中所包含之聚合性基的數量為一個以上,1~15個為較佳,1~10個為更佳,1~5個為進一步較佳,一個或兩個為特佳,一個為最佳。
作為上述包含聚合性基之基團,乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯醯基或下述式(III)所表示之基團亦較佳。
式(III)中,R200
表示氫原子或甲基,甲基為較佳。
式(III)中,R201
表示碳數2~12的伸烷基、-CH2
CH(OH)CH2
-或碳數4~30的(聚)伸烷氧基(作為伸烷基,碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳;重複數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)。另外,(聚)伸烷氧基表示伸烷氧基或聚伸烷氧基。
關於較佳的R201
的例子,可以舉出伸乙基、伸丙基、三亞甲基、四亞甲基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十二亞甲基、-CH2
CH(OH)CH2
-,伸乙基、伸丙基、三亞甲基、-CH2
CH(OH)CH2
-為更佳。
特佳為,R200
為甲基,R201
為伸乙基。
式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。
<<可以包含雜原子的有機基團>>
可以包含雜原子的有機基團為不具有聚合性基的有機基團為較佳。
作為可以包含上述雜原子的有機基團中之雜原子,可以舉出氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等,氧原子為較佳。
又,上述雜原子作為醚鍵(-O-)而包含為較佳。
作為可以包含上述雜原子的有機基團,可以包含雜原子的碳數1~30的有機基團為較佳,可以包含雜原子的碳數2~20的有機基團為較佳。
<<<聚伸烷氧基>>>
其中,可以包含上述雜原子的有機基團為包含聚伸烷氧基之有機基團為較佳。
在本發明中,聚伸烷氧基是指直接鍵結兩個以上的伸烷氧基而獲得之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中之伸烷基可以分別相同,亦可以不同。
在聚伸烷氧基包含伸烷基不同之複數種伸烷氧基之情況下,聚伸烷氧基中之伸烷氧基的排列可以為無規排列,亦可以為具有嵌段之排列,還可以為具有交替等圖案之排列。
上述伸烷基的碳數(在伸烷基具有取代基之情況下,包含取代基的碳數)為2以上為較佳,2~10為更佳,2~6為更佳,2~5為進一步較佳,2~4為更進一步較佳,2或3為特佳,2為最佳。
又,上述伸烷基可以具有取代基。作為較佳的取代基,可以舉出烷基、芳基、鹵素原子等。
又,聚伸烷氧基中所包含之伸烷氧基的數(聚伸烷氧基的重複數)為2~20為較佳,2~10為更佳,2~5為進一步較佳,2~4為特佳,2為最佳。
作為聚伸烷氧基,從兼顧溶劑溶解性及耐藥品性的觀點考慮,聚乙烯氧基、聚伸丙氧基、聚三亞甲氧基、聚四亞甲氧基或複數個乙烯氧基與複數個伸丙氧基鍵結而獲得之基團為較佳,聚乙烯氧基或聚伸丙氧基為更佳,聚乙烯氧基為進一步較佳。在上述複數個乙烯氧基與複數個伸丙氧基鍵結而獲得之基團中,乙烯氧基與伸丙氧基可以無規排列,亦可以形成嵌段而排列,還可以排列成交替等圖案狀。該等基團中之乙烯氧基等的重複數的較佳態樣如上所述。
包含聚伸烷氧基之有機基團為下述式(PO-1)所表示之基團為較佳。
[化學式16]
式(PO-1)中,RP1
分別獨立地表示伸烷基,RP2
表示1價有機基團,n表示2以上的整數,LP1
表示單鍵或2價連接基,*表示與式(1-2)中的R22
或R23
所鍵結之氧原子的鍵結部位。
式(PO-1)中,RP1
分別獨立地表示碳數2~10的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳,伸乙基(-CH2
-CH2
-)或伸丙基(-CH2
-CH(CH3
)-或-CH(CH3
)-CH2
-)為更佳,伸乙基為進一步較佳。
式(PO-1)中,RP2
表示1價有機基團,烷基、芳香族烴基、芳烷基或包含聚合性基之基團為較佳,烷基為更佳。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數2~4的烷基為更佳,乙基為進一步較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,苯基或萘基為更佳,苯基為進一步較佳。
作為上述芳烷基,碳數7~30的芳烷基為較佳,碳數7~20的芳烷基為更佳,苄基為進一步較佳。
作為上述包含聚合性基之基團中所包含之聚合性基,包括包含乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、羥甲基或烷氧基甲基之基團為較佳,乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、順丁烯二醯亞胺基、乙烯基苯基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基或烷氧基甲基為更佳,(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、環氧基、羥甲基或烷氧基甲基為進一步較佳。
作為上述包含聚合性基之基團,上述式(P-1)所表示之基團為較佳,上述式(P-2)或上述式(P-3)所表示之基團為更佳。
式(PO-1)中,n為2~20的整數為較佳,2~10的整數為更佳,2~5的整數為進一步較佳,2~4的整數為特佳,2為最佳。
式(PO-1)中,LP1
表示單鍵或2價連接基,單鍵為較佳。
作為上述2價連接基,烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為較佳,烴基、-O-、-C(=O)-、-NRN
-或該等鍵結兩個以上而獲得之基團為更佳,烴基、酯鍵、醯胺鍵、胺甲酸乙酯鍵、脲鍵或將該等組合兩個以上而獲得之基團為進一步較佳。
上述RN
表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
作為上述LP1
中之烴基,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或由該等組合表示之基團為較佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環去除兩個以上的氫原子而獲得之基團或由該等鍵結表示之基團為更佳。
<<<經鹵素原子取代之烴基>>>
又,從溶劑溶解性及膜強度的觀點考慮,可以包含雜原子的有機基團可以為經鹵素原子取代之烴基。
作為經鹵素原子取代之烴基中之鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。
作為上述烴基,烷基或芳香族烴基為較佳,烷基為更佳。
作為上述烷基,碳數1~30的烷基為較佳,碳數1~10的烷基為更佳,碳數2~4的烷基為進一步較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,苯基為更佳。
亦即,經鹵素原子取代之烴基為至少一個氫原子經氟原子取代之烷基為較佳。
藉由包含經鹵素原子取代之烴基作為R22
或R23
,所獲得之硬化膜的膜強度得到提高。
<<其他取代基>>
R22
及R23
可以為其他取代基。
作為其他取代基,可以舉出具有酸基之烴基等。作為具有酸基之烴基,可以舉出具有酸基之烷基、具有酸基之芳香族烴基或具有酸基之芳烷基等。
作為上述具有酸基之烷基中之烷基,碳數1~30的烷基為較佳,碳數1~20的烷基為更佳,碳數1~10的烷基為進一步較佳。
作為上述具有酸基之烷基中之酸基,可以舉出羧基、磺酸基、磷酸基、膦酸基等,羧基為較佳。
作為上述具有酸基之芳香族烴基中之芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,苯基或萘基為更佳,苯基為進一步較佳。
作為上述具有酸基之芳烷基,碳數7~30的芳烷基為較佳,碳數7~20的芳烷基為更佳,苄基為進一步較佳。
作為上述具有酸基之芳香族烴基或上述具有酸基之芳烷基中之酸基,可以舉出酚性羥基、羧基、磺酸基、磷酸基、膦酸基等,酚性羥基或羧基為較佳,酚性羥基為更佳。
其中,具有酸基之芳香族烴基或具有酸基之芳烷基為較佳,具有酚性羥基之芳香族烴基或具有酚性羥基之芳烷基為更佳,具有酚性羥基之苯基或具有酚性羥基之芐基為進一步較佳。
又,作為其他取代基,可以為烷基、芳基、烷氧基烷基、芳氧基烷基等基團。
從膜強度及耐藥品性的觀點考慮,作為包含乙烯性不飽和鍵之取代基之R22
及R23
的莫耳量相對於特定樹脂中所包含之所有式(1-2)所表示之重複單元中的R22
及R23
的總莫耳量的比例為0~60%為較佳,0~30%為更佳。
從膜強度的觀點考慮,上述比例為0~10%為較佳,0~5%為更佳,0~3%為進一步較佳。
從耐藥品性的觀點考慮,上述比例為10~30%為較佳,15~30%為更佳。
從膜強度、耐藥品性及特定樹脂的溶劑溶解性的觀點考慮,作為可以包含雜原子的碳數1~30的有機基團之R22
及R23
的莫耳量相對於上述樹脂中所包含之所有上述式(1-2)所表示之重複單元中的R22
及R23
的總莫耳量的比例為20~100%為較佳。
從膜強度的觀點考慮,上述比例的下限為30%以上為較佳,40%以上為更佳,50%以上為進一步較佳,60%以上為特佳,70%以上為最佳。
從耐藥品性的觀點考慮,上述比例的上限為95%以下為較佳,90%以下為更佳,85%以下為進一步較佳,80%以下為特佳,70%以下為最佳。
從膜強度、耐藥品性及特定樹脂的溶劑溶解性的觀點考慮,作為包含聚伸烷氧基之有機基團之上述R22
及R23
的莫耳量相對於上述樹脂中所包含之所有上述式(1-2)所表示之重複單元中的R22
及R23
的總莫耳量的比例為20~100%為較佳。
上述比例的記載中之包含聚伸烷氧基之有機基團只要為包含聚伸烷氧基之有機基團,則亦可以為還包含聚合性基之有機基團,但是包含聚伸烷氧基且不具有聚合性基的有機基團為較佳。
從膜強度的觀點考慮,上述比例的下限為30%以上為較佳,40%以上為更佳,50%以上為進一步較佳,60%以上為特佳,70%以上為最佳。
從耐藥品性的觀點考慮,上述比例的上限為95%以下為較佳,90%以下為更佳,85%以下為進一步較佳,80%以下為特佳,70%以下為最佳。
又,從顯影液溶解性的觀點考慮,例如,將上述式(1-2)中之R21
設為包含至少包含選自包括上述脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團作為取代基之基團,並且亦可以較佳地舉出將R22
及R23
設為上述其他取代基之態樣。
此時,作為上述其他取代基之上述R22
及R23
的莫耳量相對於上述式(1-2)所表示之重複單元中的R22
及R23
的總莫耳量的比例為50~100%亦較佳。
-式(2-2)-
在特定樹脂具有式(1-2)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂具有下述式(2-2)所表示之重複單元作為式(1-2)所表示之重複單元為較佳。
[化學式17]
式(2-2)中,X3
及X4
分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y2
表示碳數1~30的有機基團,Q2
表示碳數1~30的有機基團,A3
表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A4
表示包含聚合性基之基團,R3
及R4
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,G1
及G2
分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,n3及n4分別獨立地表示1以上的整數。
式(2-2)中,X3
及X4
分別與上述式(2-1)中的X1
及X2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-2)中,R3
及R4
分別與上述式(2-1)中的R1
及R2
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-2)中,Y2
、A3
及n3分別與上述式(2-1)中的Y1
、A1
及n1的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-2)中,Q2
、A4
及n4分別與上述式(2-1)中的Q1
、A2
及n2的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-2)中,G1
及G2
分別與上述式(1-2)中的R23
及R22
的含義相同,較佳態樣亦相同。
其中,特定樹脂具有上述式(2-1)所表示之重複單元作為上述式(1-1)所表示之重複單元或者具有上述式(2-2)所表示之重複單元作為上述式(1-2)所表示之重複單元為較佳。
從溶劑溶解性、顯影性的觀點考慮,上述式(2-1)中的X1
及X2
分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基,上述式(2-2)中的X3
及X4
分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基為較佳。
從溶劑溶解性、顯影性的觀點考慮,上述式(2-1)中的Y1
為包含芳香族烴基之基團,上述式(2-2)中的Y2
為包含芳香族烴基之基團為較佳。
從溶劑溶解性、顯影性的觀點考慮,上述式(2-1)中的Q1
為包含芳香族烴基之基團,上述式(2-2)中的Q2
為包含芳香族烴基之基團為較佳。
-重複單元的含量-
特定樹脂中之式(1-1)所表示之重複單元及式(1-2)所表示之重複單元的合計含量相對於特定樹脂的總重複單元為50莫耳%以上為較佳,60莫耳%以上為更佳,70莫耳%以上為進一步較佳,80莫耳%以上為特佳。上述含量的上限並無特別限定,只要為100莫耳%以下即可。
又,特定樹脂中之式(1-1)所表示之重複單元及式(1-2)所表示之重複單元的合計含量相對於特定樹脂的質量為50質量%以上為較佳,60質量%以上為更佳,70質量%以上為進一步較佳,80質量%以上為特佳。上述含量的上限並無特別限定,只要為100質量%以下即可。
在特定樹脂具有式(1-1)所表示之重複單元之情況下,亦能夠設為式(1-1)所表示之重複單元的含量相對於特定樹脂的總重複單元為50莫耳%以上之態樣。上述含量為60莫耳%以上為更佳,70莫耳%以上為進一步較佳,80莫耳%以上為特佳。上述含量的上限並無特別限定,只要為100莫耳%以下即可。
在特定樹脂具有式(1-2)所表示之重複單元之情況下,亦能夠設為式(1-2)所表示之重複單元的含量相對於特定樹脂的總重複單元為50莫耳%以上之態樣。上述含量為60莫耳%以上為更佳,70莫耳%以上為進一步較佳,80莫耳%以上為特佳。上述含量的上限並無特別限定,只要為100莫耳%以下即可。
在特定樹脂具有式(1-1)所表示之重複單元之情況下,可以單獨包含一種式(1-1)所表示之重複單元,亦可以包含兩種以上不同結構之式(1-1)所表示之重複單元。在特定樹脂包含兩種以上不同結構之式(1-1)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂中所包含之式(1-1)所表示之所有重複單元的合計含量包括在上述含量的範圍內為較佳。
在特定樹脂具有式(1-2)所表示之重複單元之情況下,可以單獨包含一種式(1-2)所表示之重複單元,亦可以包含兩種以上不同結構之式(1-2)所表示之重複單元。在特定樹脂包含兩種以上不同結構之式(1-2)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂中所包含之式(1-2)所表示之所有重複單元的合計含量包括在上述含量的範圍內為較佳。
又,在特定樹脂具有式(1-1)所表示之重複單元之情況下,將特定樹脂的醯亞胺化率(閉環率)設為70%以上亦較佳。上述醯亞胺化率為80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,只要為100%以下即可。
關於上述醯亞胺化率,例如藉由下述方法來進行測定。
測定特定樹脂的紅外吸收光譜,並求出作為源自醯亞胺結構的吸收峰之1377cm-1
附近的峰強度P1。接著,在350℃下對該聚醯亞胺進行1小時的熱處理之後,再次測定紅外吸收光譜,並求出1377cm-1
附近的峰強度P2。能夠使用所獲得之峰強度P1、P2,並依據下述式來求出特定樹脂的醯亞胺化率。
醯亞胺化率(%)=(峰強度P1/峰強度P2)×100
[其他重複單元]
-式(1)所表示之重複單元-
特定樹脂還可以包含其他重複單元。
作為其他重複單元,可以舉出下述式(1)所表示之重複單元。
與上述式(1-2)所表示之重複單元對應之重複單元設為與下述式(1)所表示之重複單元不對應者。
在特定樹脂具有下述式(1)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂在主鏈上包含下述式(1)所表示之重複單元為較佳。
[化學式18]
式(1)中,AA1
及AA2
分別獨立地表示氧原子或NH,R111
表示2價有機基團,R115
表示4價有機基團,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團。
上述式(1)所表示之重複單元係R115
中所包含之醯胺鍵的數量為一個以下或者R111
不具有聚合性基的重複單元。
式(1)中,AA1
及AA2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,氧原子為較佳。
式(1)中,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,1價有機基團為較佳。
又,R113
及R114
中的至少一者包含聚合性基為較佳,兩者包含聚合性基為更佳。
又,作為R113
及R114
中之1價有機基團,亦可以較佳地舉出在上述式(1-2)中的R22
及R23
中包含聚合性基之基團,可以包含雜原子的有機基團或其他取代基。
式(1)中,R115
可以為與上述式(1-2)中的R21
相同的結構。在式(1)中的R115
為與上述式(1-2)中的R21
相同的結構之情況下,式(1)中的R111
為不包含聚合性基的結構。
又,R115
為包含芳香環之4價有機基團為較佳,下述式(5)或式(6)所表示之基團為更佳。
[化學式19]
式(5)中,R112
為單鍵或可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、選自-O-、-CO-、-S-、-SO2
-及NHCO-以及該等組合之基團為較佳,單鍵、可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、選自-O-、-CO-、-S-及SO2
-之基團為更佳,選自包括-CH2
-、-C(CF3
)2
-、-C(CH3
)2
-、-O-、-CO-、-S-及SO2
-之群組中的2價基團為進一步較佳。
式(5)及式(6)中,*分別表示與其他結構的鍵結部位。
關於R115
,具體而言,可以舉出從四羧酸二酐去除酐基之後所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。
四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。
[化學式20]
式(O)中,R115
表示4價有機基團。R115
與式(1)中之R115
的含義相同,較佳範圍亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可以舉出均苯四甲酸二酐(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’-氧代二鄰苯二甲酸二酐、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碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基衍生物。
又,亦可以舉出國際公開第2017/038598號的0038段中所記載的四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)作為較佳例。
式(1)中,R111
可以為與上述式(1-2)中的L21
相同的結構。在式(1)中的R111
為與上述式(1-2)中的L21
相同的結構之情況下,式(1)中的R115
中所包含之醯胺鍵的數量為一個以下。
式(1)中,R111
可以為不包含聚合性基的結構。
又,R111
為脂肪族烴基、芳香族烴基或該等基團中的至少一個與-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2
-、-NRN
-及脲基中的至少一個鍵結而獲得之基團為較佳。RN
如上所述。
作為上述脂肪族烴基,碳數2~30的脂肪族飽和烴基為較佳,碳數2~10的脂肪族飽和烴基為更佳。
又,作為上述脂肪族烴基,環員數為6~20的飽和脂肪族烴環基為較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~20的芳香族烴基為較佳,碳數6~12的脂肪族烴基為較佳,碳數6的芳香族烴基為更佳。
其中,從溶劑溶解性的觀點考慮,R111
為包含脂肪族烴環基或芳香族烴環基之基團為較佳,包含芳香族烴環基之基團為更佳。
又,從所獲得之硬化膜的柔軟性的觀點考慮,式(1)中之R111
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
與上述式(A2-3)中之LA231
的含義相同,較佳態樣亦相同。
從i射線透過率的觀點考慮,式(1)中之R111
為下述式(51)或式(61)所表示之2價有機基團為較佳。尤其,從i射線透過率、易獲得的觀點考慮,式(61)所表示之2價有機基團為更佳。
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
中的至少一個為氟原子、甲基、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基,*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,可以舉出碳數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)的氟化烷基等。
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。
式(1)中之R111
為來自於二胺之結構為較佳。
作為上述二胺,可以舉出選自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、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、雙(4-胺基-3-羧基苯基)甲烷、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、4,6-二羥基-1,3-苯二胺、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、二胺安息香酸、二胺安息香酸的酯、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,國際公開第2017/038598號的0030~0031段中所記載的二胺(DA-1)~(DA-18)亦較佳。
亦可以較佳地使用在主鏈上具有國際公開第2017/038598號的0032~0034段中所記載的兩個以上的伸烷基二醇單元之二胺。
又,作為賦予上述式(51)或(61)的結構之二胺,可以舉出二甲基-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。可以使用其中一種,亦可以組合使用兩種以上。
又,以提高與基材的密接性為目的,作為二胺成分,可以使用雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等具有矽氧烷結構之二胺。
-式(4)所表示之重複單元-
特定樹脂還可以包含式(4)所表示之重複單元。
在特定樹脂具有下述式(4)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂在主鏈上包含下述式(4)所表示之重複單元為較佳。
其中,上述式(1-1)所表示之重複單元設為與式(4)所表示之重複單元不對應者。
[化學式24]
式(4)中,R131
表示2價有機基團,R132
表示4價有機基團。
式(4)中,R131
及R132
分別與式(1)中的R111
及R115
的含義相同,較佳態樣亦相同。
<<含量>>
特定樹脂中之其他重複單元的合計含量並無特別限定,但是相對於特定樹脂的總質量,30質量%以下為較佳,20質量%以下為更佳,10質量%以下為進一步較佳。上述合計含量的下限並無特別限定,只要為0質量%以上即可。
又,從所獲得之硬化膜的耐藥品性的觀點考慮,作為特定樹脂的一態樣,實質上不含有其他重複單元的態樣亦較佳。
此時,其他重複單元的合計含量相對於特定樹脂的總質量為5質量%以下為較佳,3質量%以下為更佳,1質量%以下為進一步較佳。上述總含量的下限並無特別限定,只要為0質量%以上即可。
特定樹脂可以單獨包含一種其他重複單元,亦可以包含兩種以上不同結構之其他重複單元。在特定樹脂包含兩種以上不同結構之其他重複單元之情況下,特定樹脂中所包含之所有其他重複單元的合計含量包括在上述含量的範圍內為較佳。
-末端結構-
特定樹脂的末端結構並無特別限定,但是為了提高組成物的保存穩定性,可以用單胺、酸酐、一元羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物等封端劑來密封。該等封端劑中,使用單胺為較佳。作為單胺,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基安息香酸、3-胺基安息香酸、4-胺基安息香酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚、4-胺基苯乙烯等。該等可以使用兩種以上,亦可以藉由使複數個封端劑進行反應而導入複數個不同之末端基。
[含量]
從提高所獲得之硬化膜的斷裂伸長率之觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物中之特定樹脂的含量相對於硬化性樹脂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。
作為上述含量的上限,從提高硬化性樹脂組成物的解析度的觀點考慮,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%以下為更進一步較佳,95質量%以下為又更進一步較佳。
[特定樹脂的物理性質]
-分子量-
特定樹脂的重量平均分子量(Mw)為2,000~500,000為較佳,5,000~200,000為更佳,10,000~100,000為進一步較佳。
特定樹脂的數量平均分子量(Mn)為800~250,000為較佳,2,000~100,000為更佳,4,000~50,000為進一步較佳。
關於特定樹脂的分子量的分散度,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重量平均分子量除以數量平均分子量而獲得之值(重量平均分子量/數量平均分子量)。
-酸值-
特定樹脂的酸值為0~2.0mmol/g為較佳,0~1.5mmol/g為更佳,0~1.0mmol/g為進一步較佳。
在將硬化性樹脂組成物用於後述鹼性顯影之情況下,特定樹脂的酸值為1.2~7mmol/g為較佳,1.5~6mmol/g為更佳,2~5mmol/g為進一步較佳。
在本發明中,酸值是指特定樹脂1g中所包含之酸基的量(mmol)。
酸基是指被pH12以上的鹼(例如氫氧化鈉)中和之基團。又,上述酸基係pKa為10以下的基團為較佳。
關於上述酸值,藉由公知的方法來進行測定,例如藉由JIS K 0070:1992中所記載的方法來進行測定。
作為上述酸基,可以舉出酚性羥基、羧基、磺酸基等,羧基為較佳。
[聚合性基值]
1g的特定樹脂中所包含之聚合性基的莫耳量(聚合性基值、單位為mmol/g)為0.05~10mmol/g為較佳,0.1~5mmol/g為更佳。
在特定樹脂包含乙烯性不飽和鍵作為聚合性基之情況下,1g的特定樹脂中所包含之乙烯性不飽和鍵的莫耳量為0.05~10mmol/g為較佳,0.1~5mmol/g為更佳。
在特定樹脂包含環狀醚基、羥甲基、烷氧基甲基等聚合性基作為聚合性基之情況下,1g的特定樹脂中所包含之上述聚合性基的莫耳量為0.05~10mmol/g為較佳,0.1~5mmol/g為更佳。
[具體例]
作為特定樹脂的具體例,可以舉出在後述實施例中所使用之特定樹脂。
[製造方法(具有式(1-2)所表示之重複單元之特定樹脂的製造方法)]
在特定樹脂具有式(1-2)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂例如藉由後述實施例中之合成例所示之合成方法進行合成。
又,具有式(1-2)所表示之重複單元之特定樹脂的製造方法包括使二胺與4價羧氧化合物或其衍生物進行反應之步驟(前驅物製造步驟)為較佳。
-前驅物製造步驟-
作為在上述前驅物製造步驟中所使用之二胺,可以舉出下述式(DA-1)所表示之二胺。
[化學式25]
式(DA-1)中,L21
與式(1-2)中的L21
的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,藉由進一步使用在式(1)的說明中所記載之二胺,亦能夠將式(1)所表示之重複單元導入至特定樹脂中。
作為在上述前驅物製造步驟中所使用之4價羧氧化合物,可以為羧酸二酐,亦可以為對四個羧基中的兩個進行了酯化、鹵化等改質之結構的化合物。較佳為,在後述式(DC-1)所表示之羧酸二酐中,可以舉出水解後的四個羧基中的兩個羧基被酯化之化合物。
藉由上述酯化而導入上述式(1-2)中之R22
及R23
為較佳。
又,在使用鹵化劑將上述四個羧基中的兩個被酯化之化合物鹵化之後,使其與二胺進行反應為較佳。
此外,關於前驅物製造步驟中之反應條件,能夠參閱公知的酯化條件而適當決定。
又,在前驅物製造步驟中,在進行反應時使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以為一種,亦可以為兩種以上。
作為有機溶劑,能夠依據原料適當設定,但是可以例示吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基-2-吡咯啶酮及N-乙基-2-吡咯啶酮。
在前驅物製造步驟中,包括析出固體之步驟為較佳。具體而言,使反應液中的特定樹脂沉澱於水中,並使其溶解於四氫呋喃等可溶解聚醯亞胺前驅物之溶劑中,從而能夠析出固體。
-二胺製造步驟-
特定樹脂的製造方法可以包括如下步驟(二胺製造步驟),亦即,使具有兩個硝基、至少一個反應性基及芳香族烴基之化合物A和具有可以與上述反應性基形成鍵之基團及聚合性基之化合物B進行反應,在獲得鍵結有化合物A和化合物B之化合物C之後,將上述化合物C中之硝基進行還原,從而獲得二胺。
在二胺製造步驟中獲得之二胺被用作前驅物製造步驟中之二胺。
作為化合物A中之反應性基,並無特別限定,可以舉出胺基、羥基、羧基等。
化合物A為兩個硝基和至少一個反應性基與芳香族烴基直接鍵結而形成之結構為較佳。
作為可以與化合物B中之反應性基形成鍵之基團,並無特別限定,可以舉出羥基、羧基、羧酸鹵化物基、環氧基、異氰酸酯基等。
作為化合物B中之聚合性基,可以舉出作為上述式(1-2)中之L22
中所包含之基團所例示之基團。
化合物C為藉由化合物A和化合物B的反應而獲得之基團,且為具有兩個硝基和包含至少一個聚合性基之基團之化合物。
藉由還原化合物C中之硝基而獲得二胺化合物。
作為還原方法,能夠使用Bechamp還原,使用了鈀、鉑、鎳等金屬觸媒和氫氣、甲酸銨等氫源之氫化反應,將金屬氫化物作為還原劑之還原方法等公知的方法。
例如,後述實施例中之二硝基體(A-1)的合成為使作為化合物A之3,5-二硝基苯甲醯基氯與作為化合物B之甲基丙烯酸2-羥基乙酯進行反應而獲得作為化合物C之二硝基體(A-1)之反應。
又,後述實施例中之二胺(AA-1)的合成為將作為化合物C之二硝基體(A-1)中之兩個硝基進行還原而獲得二胺(AA-1)之反應。
-羧酸二酐製造步驟-
特定樹脂的製造方法可以包括使二胺化合物與具有一個羧酸酐基及一個羧基之化合物進行反應而獲得具有兩個以上的醯胺鍵之羧酸二酐之步驟(羧酸二酐製造步驟)。
上述一個羧基可以為羧酸鹵化物基。
關於上述反應的詳細內容,參閱公知的醯胺化方法來決定即可。
例如,後述實施例中之酐(MA-1)的合成為將作為二胺化合物之AA-1與作為具有一個羧酸酐基及一個羧酸鹵化物基之化合物之偏苯三甲酸酐氯化物進行反應而獲得具有兩個醯胺鍵之酐(MA-1)之反應。
作為所獲得之羧酸二酐,可以舉出下述式(DC-1)所表示之化合物。
[化學式26]
式(DC-1)中,R21
與式(1-2)中的R21
的含義相同,較佳態樣亦相同。
[製造方法(具有式(1-2)所表示之重複單元之特定樹脂的製造方法)]
在特定樹脂具有式(1-2)所表示之重複單元之情況下,特定樹脂例如藉由後述實施例中之合成例所示之合成方法進行合成。
又,具有式(1-1)所表示之重複單元之特定樹脂的製造方法可以包括將具有上述式(1-2)所表示之重複單元之特定樹脂醯亞胺化之醯亞胺化步驟。
在醯亞胺化步驟中,在上述前驅物製造步驟等中獲得之具有式(1-2)所表示之重複單元之特定樹脂被醯亞胺化,從而可以獲得具有式(1-1)所表示之重複單元之特定樹脂。
醯亞胺化步驟可以為熱醯亞胺化(例如,基於加熱之醯亞胺化)、化學醯亞胺化(例如,使用了觸媒之醯亞胺化)及基於該等組合之醯亞胺化中的任一個,例如藉由在胺系化合物等觸媒的存在下加熱來進行。
又,在醯亞胺化步驟中,例如可以使用脫水劑。作為脫水劑,可以舉出乙酸酐等羧酸酐等。
此外,關於醯亞胺化的詳細內容,能夠藉由公知的方法來進行。
-其他製造方法-
又,具有式(1-1)所表示之重複單元之特定樹脂的製造方法可以為如下方法,亦即,在羧酸二酐及二胺化合物進行反應時,在高溫下進行加熱並使其脫水,從而以一個階段合成樹脂。
作為羧酸二酐,例如可以舉出上述式(DC-1)所表示之羧酸二酐。上述羧酸二酐為在上述4價羧酸製造步驟中獲得之化合物為較佳。
作為二胺化合物,能夠使用上述式(DA-1)所表示之二胺化合物。
進而,在本發明中所使用之樹脂的製造方法可以為如下方法,亦即,在羧酸二酐及二異氰酸酯化合物進行反應時,在高溫下使其脫羧,從而以一個階段合成樹脂。
作為羧酸二酐,例如可以舉出上述式(DC-1)所表示之羧酸二酐。上述羧酸二酐為在上述4價羧酸製造步驟中獲得之化合物為較佳。
作為二異氰酸酯化合物,可以舉出將上述式(DA-1)所表示之化合物中之兩個胺基分別變更為異氰酸酯基之化合物。
關於該等製造方法的詳細內容,能夠參閱公知的聚醯亞胺的合成方法。
又,在本發明中所使用之樹脂的製造方法可以為包括如下步驟之製造方法,亦即,使具有三個羧基之化合物或上述具有三個羧基之化合物的衍生物與第一二胺化合物或二異氰酸酯化合物進行反應而獲得具有兩個醯亞胺環結構和兩個羧酸之化合物D之步驟、及使上述化合物D與第二二胺化合物進行反應而獲得樹脂之步驟。
作為上述具有三個羧基之化合物或上述具有三個羧基之化合物的衍生物,可以舉出具有三個羧基之化合物、具有一個羧基和一個羧酸酐基之化合物、具有一個羧酸鹵化物基和一個羧酸酐基之化合物、具有一個羧酸酯基和一個羧酸酐基之化合物、具有三個羧酸酯基之化合物、具有一個羧酸鹵化物基和兩個羧酸酯基之化合物等。
作為上述第一二胺化合物,具體而言,能夠使用上述式(DA-1)所表示之二胺化合物。
作為上述二異氰酸酯化合物,具體而言,可以舉出將上述式(DA-1)所表示之化合物中之兩個胺基分別變更為異氰酸酯基之化合物。
關於上述反應條件等,只要參閱公知的醯亞胺化反應來適當決定即可。
作為上述第二二胺化合物,可以舉出下述式(DA-2)所表示之二胺化合物。
[化學式27]
式(DA-2)中,L3
與式(R-1)中的L3
的含義相同,較佳態樣亦相同。
關於獲得上述樹脂之步驟中之反應條件,只要參閱公知的聚醯胺的製造方法來適當決定即可。
<聚合起始劑>
本發明的硬化性樹脂組成物包含聚合起始劑。
作為聚合起始劑,光聚合起始劑為較佳。
[光聚合起始劑]
本發明的硬化性樹脂組成物包含光聚合起始劑作為聚合起始劑為較佳。
光聚合起始劑為光自由基聚合起始劑為較佳。作為光自由基聚合起始劑,並無特別限制,能夠從公知的光自由基聚合起始劑中適當選擇。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,亦可以為與光激勵之敏化劑產生某些作用而生成活性自由基之活性劑。
光自由基聚合起始劑至少含有一種在約300~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內至少具有約50L/mol-1
/cm-1
莫耳吸光係數之化合物為較佳。關於化合物的莫耳吸光係數,能夠使用公知的方法來測定。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian Medical Systems,Inc.製Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑在0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意使用公知的化合物。例如,可以舉出鹵化烴衍生物(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。關於該等詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開第2015/199219號的0138~0151段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為酮化合物,例如可以例示日本特開2015-087611號公報的0087段中所記載的化合物,且該內容被編入本說明書中。市售品中,亦可以較佳地使用KAYACURE DETX(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)。
在本發明的一實施態樣中,作為光自由基聚合起始劑,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,例如能夠使用日本特開平10-291969號公報中所記載的胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中所記載的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、IRGACURE 727(產品名稱:均為BASF公司製)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,能夠使用作為市售品之IRGACURE 907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(產品名稱:均為BASF公司製)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,亦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號公報中所記載的化合物。
作為醯基膦系起始劑,可以舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用作為市售品之IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(產品名稱:均為BASF公司製)。
作為茂金屬化合物,可以例示IRGACURE-784(BASF公司製)等。
作為光自由基聚合起始劑,可以更佳地舉出肟化合物。藉由使用肟化合物,能夠更有效地提高曝光寬容度。肟化合物的曝光寬容度(曝光餘量)較廣,並且亦作為光硬化促進劑而起作用,因此為特佳。
作為肟化合物的具體例,能夠使用日本特開2001-233842號公報中所記載的化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載的化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載的化合物。
作為較佳的肟化合物,例如可以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-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。在本發明的硬化性樹脂組成物中,尤其使用肟化合物(肟系光聚合起始劑)作為光自由基聚合起始劑為較佳。肟系光聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連接基。
市售品中,亦可以較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上為BASF公司製)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION製、日本特開2012-014052號公報中所記載的光自由基聚合起始劑2)。又,亦能夠使用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)。又,亦能夠使用下述結構的肟化合物。
[化學式29]
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有茀環之肟化合物。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2014-137466號公報中所記載的化合物、日本專利06636081號中所記載的化合物。
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有咔唑環的至少一個苯環成為萘環之骨架之肟化合物。作為該種肟化合物的具體例,可以舉出國際公開第2013/083505號中所記載的化合物。
又,亦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,可以舉出日本特開2010-262028號公報中所記載之化合物、日本特表2014-500852號公報的0345段中所記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報的0101段中所記載之化合物(C-3)等。
作為最佳的肟化合物,可以舉出日本特開2007-269779號公報中所示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,光自由基聚合起始劑為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的化合物為較佳。
進一步較佳的光自由基聚合起始劑為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的至少一種化合物為更進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為又更進一步較佳,肟化合物為再更進一步較佳。
又,光自由基聚合起始劑亦能夠使用二苯甲酮、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-嗎啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環縮環而形成之醌類、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,亦能夠使用下述式(I)所表示之化合物。
式(I)中,RI00
為碳數1~20的烷基、藉由一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、苯基或碳數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、經藉由一個以上的氧原子而中斷之碳數2~18的烷基及碳數1~4的烷基中的至少一個取代之苯基或聯苯基,RI01
為式(II)所表示之基團或者為與RI00
相同的基團,RI02
~RI04
分別獨立地為碳數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,光自由基聚合起始劑亦能夠使用國際公開第2015/125469號的0048~0055段中所記載的化合物。
在包含光聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的硬化性樹脂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%。
光聚合起始劑可以僅含有一種,亦可以含有兩種以上。在含有兩種以上的光聚合起始劑之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<熱聚合起始劑>
本發明的硬化性樹脂組成物可以包含熱聚合起始劑,尤其可以包含熱自由基聚合起始劑。熱自由基聚合起始劑為藉由熱的能量而產生自由基並起始或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。藉由添加熱自由基聚合起始劑,在後述加熱步驟中,亦能夠進行特定樹脂及聚合性化合物的聚合反應,因此能夠進一步提高耐藥品性。
作為熱自由基聚合起始劑,具體而言,可以舉出日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中所記載之化合物。
在包含熱聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的硬化性樹脂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%。熱聚合起始劑可以僅含有一種,亦可以含有兩種以上。在含有兩種以上的熱聚合起始劑之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
[光酸產生劑]
又,本發明的硬化性樹脂組成物可以包含光酸產生劑作為聚合起始劑。
作為光酸產生劑,只要為藉由曝光而產生酸者,則並無特別限定,可以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、鄰硝基苄基磺酸鹽等磺酸鹽化合物等。
作為醌二疊氮化合物,可以舉出醌二疊氮的磺酸酯鍵結於聚羥基化合物而獲得者,醌二疊氮的磺酸磺醯胺鍵於聚胺化合物而獲得者,醌二疊氮的磺酸藉由酯鍵結及磺醯胺鍵結中的至少一者鍵結於聚羥基聚胺化合物而獲得者等。在本發明中,例如,該等聚羥基化合物或聚胺化合物的官能基整體的50莫耳%以上經醌二疊氮取代為較佳。
在本發明中,作為醌二疊氮,可以較佳地使用5-萘醌二疊氮磺醯基、4-萘醌二疊氮磺醯基中的至少一種。4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物在水銀燈的i射線區域具有吸收性,適合於i射線曝光。5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物的吸收延伸至水銀燈的g射線區域,適合於g射線曝光。在本發明中,依據曝光波長來選擇4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物、5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物為較佳。又,在同一分子中可以含有具有4-萘醌二疊氮磺醯基、5-萘醌二疊氮磺醯基之萘醌二疊氮磺醯酯化合物,亦可以含有4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物和5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物。
上述萘醌二疊氮化合物能夠藉由具有酚性羥基之化合物與醌二疊氮磺氧化合物的酯化反應來合成,亦能夠藉由公知的方法來合成。藉由使用該等萘醌二疊氮化合物,進一步提高解析度、靈敏度、殘膜率。
作為上述萘醌二疊氮化合物,例如可以舉出1,2-萘醌-2-二疊氮-5-磺酸或1,2-萘醌-2-二疊氮-4-磺酸、該等化合物的鹽或酯化合物等。
作為鎓鹽化合物或磺酸鹽化合物,可以舉出日本特開2008-013646號公報的0064~0122段中所記載的化合物等。
此外,作為光酸產生劑,可以使用市售品。作為市售品,可以舉出WPAG-145、WPAG-149、WPAG-170、WPAG-199、WPAG-336、WPAG-367、WPAG-370、WPAG-469、WPAG-638、WPAG-699(均為FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)等。
在包含光酸產生劑之情況下,其含量相對於本發明的硬化性樹脂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。光酸產生劑可以僅含有一種,亦可以含有兩種以上。在含有兩種以上的光酸產生劑之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<熱酸產生劑>
本發明的硬化性樹脂組成物可以包含熱酸產生劑作為聚合起始劑。
熱酸產生劑具有如下效果,亦即,藉由加熱產生酸,且促進選自具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物、環氧化合物、氧雜環丁烷化合物及苯并㗁𠯤化合物中之至少一種化合物或特定樹脂中所包含之羥甲基等的交聯反應。
又,在本發明的硬化性樹脂組成物包含熱酸產生劑之情況下,特定樹脂包含羥甲基或烷氧基甲基作為聚合性基為較佳。
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,若選擇一種在將硬化性樹脂組成物塗佈於基板之後進行乾燥(預烘烤:約70~140℃)時不產生酸,而在之後的曝光、顯影中圖案化之後進行最終加熱(硬化:約100~400℃)時產生酸者作為熱酸產生劑,則能夠抑制顯影時的靈敏度下降,因此為較佳。
關於熱分解開始溫度,在將熱酸產生劑在耐壓膠囊中以5℃/分鐘加熱至500℃之情況下,作為溫度最低的發熱峰的峰值溫度而求出。
作為測定熱分解開始溫度時使用之設備,可以舉出Q2000(TA Instruments.製)等。
從熱酸產生劑產生之酸為強酸為較佳,例如對甲苯磺酸、苯磺酸等芳磺酸、甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸等烷磺酸或三氟甲磺酸等鹵烷磺酸等為較佳。作為該種熱酸產生劑的例子,可以舉出日本特開2013-072935號公報的0055段中所記載者。
其中,從在硬化膜中殘留得少且不易降低硬化膜物理性質之觀點考慮,產生碳數1~4的烷磺酸或碳數1~4的鹵烷磺酸者為更佳,作為熱酸產生劑,甲磺酸(4-羥基苯基)二甲基鋶鹽、甲磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶鹽、甲磺酸苄基(4-羥基苯基)甲基鋶鹽、甲磺酸苄基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶鹽、甲磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶鹽、三氟甲磺酸(4-羥基苯基)二甲基鋶鹽、三氟甲磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶鹽、三氟甲磺酸苄基(4-羥基苯基)甲基鋶鹽、三氟甲磺酸苄基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶鹽、三氟甲磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶鹽、3-(5-(((丙磺醯基)氧基)亞胺基)噻吩-2(5H)-亞基)-2-(鄰甲苯基)丙腈、2,2-雙(3-(甲磺醯基胺基)-4-羥基苯基)六氟丙烷為較佳。
又,作為熱酸產生劑,日本特開2013-167742號公報的0059段中所記載的化合物亦較佳。
熱酸產生劑的含量相對於特定樹脂100質量份為0.01質量份以上為較佳,0.1質量份以上為更佳。藉由含有0.01質量份以上,交聯反應獲得促進,因此能夠進一步提高硬化膜的機械特性及耐藥品性。又,從硬化膜的電絕緣性的觀點考慮,20質量份以下為較佳,15質量份以下為更佳,10質量份以下為進一步較佳。
<聚合性化合物>
本發明的硬化性樹脂組成物包含聚合性化合物為較佳。
在本說明書中,與上述特定樹脂對應之化合物設為與聚合性化合物不對應者。
作為聚合性化合物,多官能聚合性化合物為較佳。在本說明書中,多官能聚合性化合物是指具有兩個以上的聚合性基之化合物。
又,作為聚合性化合物,自由基聚合性化合物為較佳,具有兩個以上的自由基聚合性基之化合物為更佳。
[自由基聚合性化合物]
作為聚合性化合物,能夠使用自由基聚合性化合物。自由基聚合性化合物為具有自由基聚合性基之化合物。作為自由基聚合性基,可以舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基等具有乙烯性不飽和鍵之基團。自由基聚合性基為(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。
自由基聚合性化合物所具有之自由基聚合性基的數量可以為一個,亦可以為兩個以上,自由基聚合性化合物具有兩個以上的自由基聚合性基為較佳,具有三個以上為更佳。上限為15個以下為較佳,10個以下為更佳,8個以下為進一步較佳。
自由基聚合性化合物的分子量為2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基聚合性化合物的分子量的下限為100以上為較佳。
從顯影性的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物包含至少一種包含兩個以上的自由基聚合性基之2官能以上的自由基聚合性化合物為較佳,包含至少一種3官能以上的自由基聚合性化合物為更佳。又,亦可以為2官能自由基聚合性化合物與3官能以上的自由基聚合性化合物的混合物。例如,2官能以上的聚合性單體的官能基數量表示一分子中之自由基聚合性基的數量為兩個以上。
作為自由基聚合性化合物的具體例,可以舉出不飽和羧酸(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,亦可以較佳地使用具有羥基或胺基、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、以及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,亦能夠使用替換成不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等之化合物群組來代替上述不飽和羧酸。作為具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0113~0122段的記載,且該等內容被編入本說明書中。
又,自由基聚合性化合物為在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。作為其例,可以舉出聚乙二醇二(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之後進行(甲基)丙烯酸酯化而獲得之化合物、如日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號各公報中所記載之(甲基)丙烯酸胺甲酸乙酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中所記載之聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物之環氧丙烯酸酯類等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及該等混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載的化合物亦較佳。又,亦可以舉出使(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與多官能羧酸進行反應而獲得之多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為除了上述以外的較佳的自由基聚合性化合物,亦能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之具有茀環且具有兩個以上的含有乙烯性不飽和鍵的基團之化合物或卡多(cardo)樹脂。
進而,作為其他例,亦可以舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中所記載的特定的不飽和化合物或日本特開平02-025493號公報中所記載的乙烯基膦酸系化合物等。又,亦能夠使用日本特開昭61-022048號公報中所記載的包含全氟烷基之化合物。進而,亦能夠使用在“Journal of the Adhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300~308頁(1984年)中作為光聚合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段中所記載的化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中所記載的化合物,且該等內容被編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中,作為式(1)及式(2)而與其具體例一同記載的如下化合物亦能夠用作自由基聚合性化合物,該化合物為在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷之後進行(甲基)丙烯酸酯化而獲得之化合物。
進而,亦能夠使用日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載的化合物作為其他自由基聚合性化合物,且該等內容被編入本說明書中。
作為自由基聚合性化合物,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(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(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。
作為自由基聚合性化合物的市售品,例如可以舉出Sartomer Company, Inc製的作為具有四個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有四個乙烯氧基鏈之2官能丙烯酸甲酯之Sartomer Company,Inc製SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有六個伸戊氧基鏈之6官能丙烯酸酯之DPCA-60、作為具有三個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯之TPA-330、胺甲酸乙酯寡聚物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。
作為自由基聚合性化合物,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號公報中所記載之那樣的胺甲酸乙酯丙烯酸酯類、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號公報中所記載的具有環氧乙烷系骨架之胺甲酸乙酯化合物類亦較佳。進而,作為自由基聚合性化合物,亦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號公報中所記載之在分子內具有胺基結構或硫化物結構之化合物。
自由基聚合性化合物可以為具有羧基、磷酸基等酸基之自由基聚合性化合物。具有酸基之自由基聚合性化合物為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基聚合性化合物為更佳。特佳為在使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基聚合性化合物中,脂肪族多羥基化合物為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類寡聚物,可以舉出M-510、M-520等。
具有酸基之自由基聚合性化合物的較佳酸值為0.1~40mgKOH/g,特佳為5~30mgKOH/g。只要自由基聚合性化合物的酸值在上述範圍內,則製造上的操作性優異,進而顯影性優異。又,聚合性良好。另外,從鹼性顯影時的顯影速度的觀點考慮,具有酸基之自由基交聯劑的較佳酸值為0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。關於上述酸值,依據JIS K 0070:1992的記載來測定。
關於本發明的硬化性樹脂組成物,從伴隨硬化膜的彈性模數控制而抑制翹曲的觀點考慮,能夠較佳地使用單官能自由基聚合性化合物作為自由基聚合性化合物。作為單官能自由基聚合性化合物,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、(甲基)丙烯酸環氧丙酯、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、烯丙基環氧丙基醚、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。作為單官能自由基聚合性化合物,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。又,從圖案的解析度和膜的伸縮性的觀點考慮,使用2官能甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯亦較佳。
作為具體的化合物,能夠使用三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、PEG200二丙烯酸酯、PEG200二甲基丙烯酸酯、PEG600二丙烯酸酯、PEG600二甲基丙烯酸酯、聚四乙二醇二丙烯酸酯、聚四乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二甲基丙烯酸酯、雙酚A的PO(環氧丙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的PO加成物二甲基丙烯酸酯、2羥基-3-丙烯醯氧基丙基甲基丙烯酸酯、異三聚氰酸EO改質二丙烯酸酯、異三聚氰酸改質二甲基丙烯酸酯、具有其他胺甲酸乙酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺甲酸乙酯鍵之2官能甲基丙烯酸酯。該等依據需要能夠混合使用兩種以上。另外,例如PEG200二丙烯酸酯是指為聚乙二醇二丙烯酸酯且聚乙二醇鏈的式量為200左右者。
[除了上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物]
本發明的硬化性樹脂組成物還能夠含有除了上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物。作為除了上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物,可以舉出具有羥甲基(Methylol group)、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物;環氧化合物;氧雜環丁烷化合物;苯并㗁𠯤化合物。
-具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物-
作為具有羥甲基、烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物,下述式(AM1)、式(AM4)或式(AM5)所表示之化合物為較佳。
[化學式32]
(式中,t表示1~20的整數,R104
表示碳數1~200的t價有機基團,R105
表示-OR106
或-OCO-R107
所表示之基團,R106
表示氫原子或碳數1~10的有機基團,R107
表示碳數1~10的有機基團。)
[化學式33]
(式中,R404
表示碳數1~200的2價有機基團,R405
表示-OR406
或-OCO-R407
所表示之基團,R406
表示氫原子或碳數1~10的有機基團,R407
表示碳數1~10的有機基團。)
[化學式34]
(式中,u表示3~8的整數,R504
表示碳數1~200的u價有機基團,R505
表示-OR506
或-OCO-R507
所表示之基團,R506
表示氫原子或碳數1~10的有機基團,R507
表示碳數1~10的有機基團。)
作為式(AM4)所表示之化合物的具體例,可以舉出46DMOC、46DMOEP(以上為產品名稱,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、dimethylolBisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC(以上為產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、NIKALAC MX-290(產品名稱,Sanwa Chemical Co.,Ltd.製)、2,6-dimethoxymethyl-4-t-butylphenol(2,6-二甲氧基甲基-4-第三丁基苯酚)、2,6-dimethoxymethyl-p-cresol(2,6-二甲氧基甲基-對甲酚)、2,6-diacetoxymethyl-p-cresol(2,6-二乙醯氧基甲基-對甲酚)等。
又,作為式(AM5)所表示之化合物的具體例,可以舉出TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上為產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、TM-BIP-A(產品名稱,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MW-100LM(以上為產品名稱,Sanwa Chemical Co.,Ltd.製)。
-環氧化合物(具有環氧基之化合物)-
作為環氧化合物,在一分子中具有兩個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應,並且不會產生由交聯引起之脫水反應,因此不易引起膜收縮。因此,含有環氧化合物對抑制硬化性樹脂組成物的低溫硬化及翹曲係有效的。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性模數進一步下降,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,可以舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二環氧丙基醚等伸烷基二醇型環氧樹脂;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(環氧丙基氧基丙基)矽氧烷等含環氧基的聚矽氧等,但是並不限定於該等。具體而言,可以舉出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、EPICLON(註冊商標)EXA-830LVP、EPICLON(註冊商標)EXA-8183、EPICLON(註冊商標)EXA-8169、EPICLON(註冊商標)N-660、EPICLON(註冊商標)N-665-EXP-S、EPICLON(註冊商標)N-740、RIKARESIN(註冊商標)BEO-20E(以上為產品名稱,DIC CORPORATION製)、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E、RIKARESIN(註冊商標)HBE-100、RIKARESIN(註冊商標)DME-100、RIKARESIN(註冊商標)L-200(產品名稱,New Japan Chemical Co.,Ltd.)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為產品名稱,ADEKA CORPORATION製)等。其中,從抑制翹曲及耐熱性優異之觀點考慮,包含聚環氧乙烷基之環氧樹脂為較佳。例如,EPICLON(註冊商標)EXA-4880、EPICLON(註冊商標)EXA-4822、RIKARESIN(註冊商標)BEO-60E包含聚環氧乙烷基,因此為較佳。
-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,可以舉出在一分子中具有兩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。作為具體的例子,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混合兩種以上使用。
-苯并㗁𠯤化合物(具有聚苯并㗁唑基之化合物)-
由於由開環加成反應引起交聯反應,苯并㗁𠯤化合物在硬化時不產生脫氣,從而進一步減少熱收縮以抑制產生翹曲,因此為較佳。
作為苯并㗁𠯤化合物的較佳例,可以舉出B-a型苯并㗁𠯤、B-m型苯并㗁𠯤、P-d型苯并㗁𠯤、F-a型苯并㗁𠯤、(以上為產品名稱,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混合兩種以上使用。
聚合性化合物的含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總固體成分超過0質量%且為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。
聚合性化合物可以單獨使用一種,亦可以混合使用兩種以上。在同時使用兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<溶劑>
本發明的硬化性樹脂組成物含有溶劑為較佳。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,可以舉出酯類、醚類、酮類、芳香族烴類、亞碸類、醯胺類、脲類及醇類等化合物。
作為酯類,例如可以舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸己酯、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、己酸乙酯、庚酸乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯等作為較佳者。
作為醚類,例如可以舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇單丙醚乙酸酯等作為較佳者。
作為酮類,例如可以舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、3-甲基環己酮、左旋葡聚糖酮、二氫葡聚糖酮等作為較佳者。
作為芳香族烴類,例如可以舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等作為較佳者。
作為亞碸類,例如可以舉出二甲基亞碸作為較佳者。
作為醯胺類,可以舉出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、N,N-二甲基異丁醯胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-甲醯基嗎啉、N-乙醯基嗎啉等作為較佳者。
作為脲類,可以舉出N,N,N’,N’-四甲基脲、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等作為較佳者。
作為醇類,可以舉出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苯甲醇、乙二醇單甲基醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單己醚、三乙二醇單甲基醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、聚乙二醇單甲基醚、聚丙二醇、四乙二醇、乙二醇單丁醚、乙二醇單芐醚、乙二醇單苯基醚、甲基苯基甲醇、正戊醇、甲基戊醇及雙丙酮醇等。
關於溶劑,從塗佈面性狀的改善等觀點考慮,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、丙二醇甲醚及丙二醇甲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。又,N-甲基-2-吡咯啶酮和乳酸乙酯、二丙酮醇和乳酸乙酯、環戊酮和γ-丁內酯的組合亦分別較佳。
從塗佈性的觀點考慮,將溶劑的含量設為本發明的硬化性樹脂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。關於溶劑含量,只要依據塗膜的所期望厚度和塗佈方法進行調節即可。
溶劑可以僅含有一種,亦可以含有兩種以上。在含有兩種以上的溶劑之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<其他樹脂>
本發明的硬化性樹脂組成物亦可以包含與上述特定樹脂不同之其他樹脂(以下,亦簡稱為“其他樹脂”。)。
作為其他樹脂,可以舉出與特定樹脂不同種類的聚醯亞胺、與特定樹脂不同種類的聚醯亞胺前驅物、聚矽氧烷、包含矽氧烷結構之樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂等。
例如,藉由進一步添加丙烯酸樹脂,可以獲得塗佈性優異之組成物,並且可以獲得耐藥品性優異之硬化膜。
例如,代替後述聚合性化合物或除了後述聚合性化合物以外,將重量平均分子量為20,000以下的聚合性基值高的丙烯酸系樹脂添加至組成物中,從而能夠提高組成物的塗佈性、硬化膜的耐藥品性等。
[聚醯亞胺(其他樹脂)]
從所獲得之硬化膜的膜強度的觀點考慮,作為其他樹脂之聚醯亞胺具有上述式(4)所表示之重複單元為較佳。
在聚醯亞胺中,式(4)所表示之重複單元可以為一種,亦可以為兩種以上。又,除了上述式(4)的重複單元以外,聚醯亞胺還可以包含其他種類的重複單元。
作為本發明中之聚醯亞胺的一實施形態,可以例示總重複單元的50莫耳%以上,進一步70莫耳%以上,尤其90莫耳%以上為式(4)所表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物。作為上限,實際為100莫耳%以下。
聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~100,000,進一步較佳為10,000~50,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
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。
關於聚醯亞胺,例如藉由加熱等將作為後述其他樹脂之聚醯亞胺前驅物環化而獲得。
[聚醯亞胺前驅物(其他樹脂)]
從所獲得之硬化膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺前驅物具有上述式(1)所表示之重複單元為較佳。
在聚醯亞胺前驅物中,式(1)所表示之重複單元可以為一種,亦可以為兩種以上。又,亦可以包含式(1)所表示之重複單元的結構異構物。又,除了上述式(1)的重複單元以外,聚醯亞胺前驅物還可以包含其他種類的重複單元。
作為本發明中之聚醯亞胺前驅物的一實施形態,可以例示總重複單元的50莫耳%以上,進一步70莫耳%以上,尤其90莫耳%以上為式(1)所表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物。作為上限,實際為100莫耳%以下。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~100,000,進一步較佳為10,000~50,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5~3.5為較佳,2~3為更佳。
關於聚醯亞胺前驅物,藉由使二羧酸或二羧酸衍生物與二胺進行反應而獲得。較佳為,在使用鹵化劑將二羧酸或二羧酸衍生物鹵化之後,使其與二胺進行反應而獲得。
在聚醯亞胺前驅物的製造方法中,在進行反應時使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以為一種,亦可以為兩種以上。
作為有機溶劑,能夠依據原料適當設定,但是可以例示吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基吡咯啶酮及N-乙基吡咯啶酮。
在製造聚醯亞胺前驅物時,包括析出固體之步驟為較佳。具體而言,使反應液中的聚醯亞胺前驅物沉澱於水中並使其溶解於四氫呋喃等可溶解聚醯亞胺前驅物之溶劑中,從而能夠析出固體。
在本發明的硬化性樹脂組成物包含其他樹脂之情況下,其他樹脂的含量相對於硬化性樹脂組成物的總固體成分為0.01質量%以上為較佳,0.05質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳,2質量%以上為更進一步較佳,5質量%以上為又更進一步較佳,10質量%以上為再更進一步較佳。
又,本發明的硬化性樹脂組成物中之其他樹脂的含量相對於硬化性樹脂組成物的總固體成分為80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳,70質量%以下為進一步較佳,60質量%以下為更進一步較佳,50質量%以下為又更進一步較佳。
又,作為本發明的硬化性樹脂組成物的較佳一態樣,亦能夠設為其他樹脂的含量為低含量之態樣。在上述態樣中,其他樹脂的含量相對於硬化性樹脂組成物的總固體成分為20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳,10質量%以下為進一步較佳,5量%以下為更進一步較佳,1質量%以下為又更進一步較佳。上述含量的下限並無特別限定,只要為0質量%以上即可。
本發明的硬化性樹脂組成物可以僅包含一種其他樹脂,亦可以包含兩種以上。在包含兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<鎓鹽>
本發明的硬化性樹脂組成物包含鎓鹽為較佳。
尤其,在硬化性樹脂組成物包含具有式(1-2)所表示之重複單元之樹脂作為特定樹脂之情況下,硬化性樹脂組成物包含熱鹼產生劑為較佳。
鎓鹽的種類等並無特別限定,可以較佳地舉出銨鹽、亞胺鹽、鋶鹽、錪鹽或鏻鹽。
其中,從熱穩定性高的觀點考慮,銨鹽或亞胺鹽為較佳,從與聚合物的相溶性的觀點考慮,鋶鹽、錪鹽或鏻鹽為較佳。
又,鎓鹽為具有鎓結構之陽離子與陰離子的鹽,上述陽離子與陰離子可以經由共價鍵而鍵結,亦可以不經由共價鍵而鍵結。
亦即,鎓鹽可以為在同一分子結構內具有陽離子部和陰離子部之分子內鹽,亦可以為作為分別不同的分子之陽離子分子與陰離子分子進行離子鍵結之分子間鹽,分子間鹽為較佳。又,在本發明的硬化性樹脂組成物中,上述陽離子部或陽離子分子與上述陰離子部或陰離子分子可以藉由離子鍵而鍵結,亦可以解離。
作為鎓鹽中之陽離子,銨陽離子、吡啶鎓陽離子、鋶陽離子、錪陽離子或鏻陽離子為較佳,選自包括四烷基銨陽離子、鋶陽離子及錪陽離子之群組中的至少一種陽離子為更佳。
在本發明中所使用之鎓鹽可以為熱鹼產生劑。
熱鹼產生劑是指藉由加熱產生鹼之化合物,例如可以舉出若加熱至40℃以上則產生鹼之酸性化合物等。
[銨鹽]
在本發明中,銨鹽表示銨陽離子與陰離子的鹽。
-銨陽離子-
作為銨陽離子,四級銨陽離子為較佳。
又,作為銨陽離子,下述式(101)所表示之陽離子為較佳。
[化學式35]
式(101)中,R1
~R4
分別獨立地表示氫原子或烴基,R1
~R4
中的至少兩個可以分別鍵結而形成環。
式(101)中,R1
~R4
分別獨立地為烴基為較佳,烷基或芳基為更佳,碳數1~10的烷基或碳數6~12的芳基為進一步較佳。R1
~R4
可以具有取代基,作為取代基的例子,可以舉出羥基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基等。
在R1
~R4
中的至少兩個分別鍵結而形成環之情況下,上述環亦可以包含雜原子。作為上述雜原子,可以舉出氮原子。
式(Y1-1)及(Y1-2)中,R101
表示n價有機基團,R1
與式(101)中之R1
的含義相同,Ar101
及Ar102
分別獨立地表示芳基,n表示1以上的整數。
式(Y1-1)中,R101
為從脂肪族烴、芳香族烴或該等鍵結而形成之結構去除n個氫原子而獲得之基團為較佳,從碳數2~30的飽和脂肪族烴、苯或萘去除n個氫原子而獲得之基團為更佳。
式(Y1-1)中,n為1~4為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
式(Y1-2)中,Ar101
及Ar102
分別獨立地為苯基或萘基為較佳,苯基為更佳。
-陰離子-
作為銨鹽中之陰離子,選自羧酸根陰離子、苯酚陰離子、磷酸根陰離子及硫酸根陰離子中之一種為較佳,從能夠兼顧鹽的穩定性及熱分解性的理由考慮,羧酸根陰離子為更佳。亦即,銨鹽為銨陽離子與羧酸根陰離子的鹽為更佳。
羧酸根陰離子為具有兩個以上的羧基之2價以上的羧酸的陰離子為較佳,2價羧酸的陰離子為更佳。依據該態樣,能夠進一步提高硬化性樹脂組成物的穩定性、硬化性及顯影性。尤其,藉由使用2價羧酸的陰離子,能夠進一步提高硬化性樹脂組成物的穩定性、硬化性及顯影性。
在本實施形態中,拉電子基團表示哈密特取代基常數σm表示正的值者。其中,σm在都野雄甫總說、Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan第23卷第8號(1965)p.631-642中有詳細說明。另外,本實施形態中之拉電子基團並不限定於上述文獻中所記載之取代基。
作為σm表示正的值之取代基的例子,可以舉出CF3
基(σm=0.43)、CF3
C(=O)基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2
=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOC(=O)基(σm=0.37)、MeC(=O)CH=CH基(σm=0.21)、PhC(=O)基(σm=0.34)、H2
NC(=O)CH2
基(σm=0.06)等。另外,Me表示甲基,Ac表示乙醯基,Ph表示苯基(以下,相同)。
EWG為下述式(EWG-1)~(EWG-6)所表示之基團為較佳。
[化學式38]
式(EWG-1)~(EWG-6)中,Rx1
~Rx3
分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基、芳基、羥基或羧基,Ar表示芳香族基。
在本發明中,羧酸根陰離子由下述式(XA)表示為較佳。
[化學式39]
式(XA)中,L10
表示單鍵或選自包括伸烷基、伸烯基、芳香族基、-NRX
-及該等組合之群組中的2價連接基,RX
表示氫原子、烷基、烯基或芳基。
作為羧酸根陰離子的具體例,可以舉出順丁烯二酸根陰離子、鄰苯二甲酸根陰離子、N-苯基亞胺基二乙酸根陰離子及草酸根陰離子。
從特定樹脂容易在低溫下進行環化且容易提高硬化性樹脂組成物的保存穩定性的觀點考慮,本發明中之鎓鹽包含銨陽離子作為陽離子,上述鎓鹽包含共軛酸的pKa(pKaH)為2.5以下之陰離子作為陰離子為較佳,包含1.8以下的陰離子為更佳。
上述pKa的下限並無特別限定,從所產生之鹼不易中和且改善特定樹脂等的環化效率之觀點考慮,-3以上為較佳,-2以上為更佳。
作為上述pKa,能夠參閱Determination of Organic Structures by Physical Methods(著者:Brown,H.C.,McDaniel,D.H.,Hafliger,O.,Nachod,F.C.;編著:Braude,E.A.,Nachod, F.C.;Academic Press,New York,1955)或Data for Biochemical Research(著者:Dawson,R.M.C.et al;Oxford,Clarendon Press,1959)中所記載的值。關於未記載於該等文獻中的化合物,採用利用ACD/pKa(ACD/Labs製)的軟體並藉由結構式計算之值。
[亞胺鹽]
在本發明中,亞胺鹽表示亞胺陽離子與陰離子的鹽。作為陰離子,可以例示與上述銨鹽中之陰離子相同者,較佳態樣亦相同。
式(102)中,R5
及R6
分別獨立地表示氫原子或烴基,R7
表示烴基,R5
~R7
中的至少兩個可以分別鍵結而形成環。
式(102)中,R5
及R6
與上述式(101)中之R1
~R4
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(102)中,R7
與R5
及R6
中的至少一個鍵結而形成環為較佳。上述環亦可以包含雜原子。作為上述雜原子,可以舉出氮原子。又,作為上述環,吡啶環為較佳。
亞胺陽離子由下述式(Y1-3)~(Y1-5)中的任一個表示為較佳。
[化學式42]
式(Y1-3)~(Y1-5)中,R101
表示n價有機基團,R5
與式(102)中之R5
的含義相同,R7
與式(102)中之R7
的含義相同,n表示1以上的整數,m表示0以上的整數。
式(Y1-3)中,R101
為從脂肪族烴、芳香族烴或該等鍵結而形成之結構去除n個氫原子而獲得之基團為較佳,從碳數2~30的飽和脂肪族烴、苯或萘去除n個氫原子而獲得之基團為更佳。
式(Y1-3)中,n為1~4為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
式(Y1-5)中,m為0~4為較佳,1或2為更佳,1為進一步較佳。
[鋶鹽]
在本發明中,鋶鹽表示鋶陽離子與陰離子的鹽。作為陰離子,可以例示與上述銨鹽中之陰離子相同者,較佳態樣亦相同。
式(103)中,R8
~R10
分別獨立地表示烴基。
R8
~R10
分別獨立地為烷基或芳基為較佳,碳數1~10的烷基或碳數6~12的芳基為更佳,碳數6~12的芳基為進一步較佳,苯基為進一步較佳。
R8
~R10
可以具有取代基,作為取代基的例子,可以舉出羥基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基等。其中,作為取代基,具有烷基或烷氧基為較佳,具有支鏈烷基或烷氧基為更佳,具有碳數3~10的支鏈烷基或碳數1~10的烷氧基為進一步較佳。
R8
~R10
可以為相同的基團,亦可以為不同之基團,但是從合成適性的觀點考慮,相同的基團為較佳。
[錪鹽]
在本發明中,錪鹽表示錪陽離子與陰離子的鹽。作為陰離子,可以例示與上述銨鹽中之陰離子相同者,較佳態樣亦相同。
式(104)中,R11
及R12
分別獨立地表示烴基。
R11
及R12
分別獨立地為烷基或芳基為較佳,碳數1~10的烷基或碳數6~12的芳基為更佳,碳數6~12的芳基為進一步較佳,苯基為進一步較佳。
R11
及R12
可以具有取代基,作為取代基的例子,可以舉出羥基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基等。其中,作為取代基,具有烷基或烷氧基為較佳,具有支鏈烷基或烷氧基為更佳,具有碳數3~10的支鏈烷基或碳數1~10的烷氧基為進一步較佳。
R11
及R12
可以為相同的基團,亦可以為不同之基團,但是從合成適性的觀點考慮,相同的基團為較佳。
[鏻鹽]
在本發明中,鏻鹽表示鏻陽離子與陰離子的鹽。作為陰離子,可以例示與上述銨鹽中之陰離子相同者,較佳態樣亦相同。
式(105)中,R13
~R16
分別獨立地表示氫原子或烴基。
R13
~R16
分別獨立地為烷基或芳基為較佳,碳數1~10的烷基或碳數6~12的芳基為更佳,碳數6~12的芳基為進一步較佳,苯基為進一步較佳。
R13
~R16
可以具有取代基,作為取代基的例子,可以舉出羥基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基等。其中,作為取代基,具有烷基或烷氧基為較佳,具有支鏈烷基或烷氧基為更佳,具有碳數3~10的支鏈烷基或碳數1~10的烷氧基為進一步較佳。
R13
~R16
可以為相同的基團,亦可以為不同之基團,但是從合成適性的觀點考慮,相同的基團為較佳。
在本發明的硬化性樹脂組成物包含鎓鹽之情況下,鎓鹽的含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總固體成分為0.1~50質量%為較佳。下限為0.5質量%以上為更佳,0.85質量%以上為進一步較佳,1質量%以上為更進一步較佳。上限為30質量%以下為更佳,20質量%以下為進一步較佳,10質量%以下為更進一步較佳,可以為5質量%以下,亦可以為4質量%以下。
鎓鹽能夠使用一種或兩種以上。在使用兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<熱鹼產生劑>
本發明的硬化性樹脂組成物可以包含熱鹼產生劑。
尤其,在硬化性樹脂組成物包含具有式(1-2)所表示之重複單元之樹脂作為特定樹脂之情況下,硬化性樹脂組成物包含熱鹼產生劑為較佳。
熱鹼產生劑可以為與上述鎓鹽對應之化合物,亦可以為除了上述鎓鹽以外的其他熱鹼產生劑。
作為其他熱鹼產生劑,可以舉出非離子系熱鹼產生劑。
作為非離子系熱鹼產生劑,可以舉出式(B1)或式(B2)所表示之化合物。
[化學式47]
式(B1)及式(B2)中,Rb1
、Rb2
及Rb3
分別獨立地為不具有三級胺結構的有機基團、鹵素原子或氫原子。其中,Rb1
及Rb2
不會同時成為氫原子。又,Rb1
、Rb2
及Rb3
均不具有羧基。另外,在本說明書中,三級胺結構是指3價氮原子的三個鍵結鍵均與烴系碳原子進行共價鍵結之結構。因此,在所鍵結之碳原子為形成羰基之碳原子之情況亦即在與氮原子一同形成醯胺基之情況下,並不限於此。
式(B1)、式(B2)中,Rb1
、Rb2
及Rb3
中的至少一個包含環狀結構為較佳,至少兩個包含環狀結構為更佳。作為環狀結構,可以為單環及縮合環中的任一個,單環或兩個單環縮合而成之縮合環為較佳。單環為5員環或6員環為較佳,6員環為較佳。單環為環己烷環及苯環為較佳,環己烷環為更佳。
更具體而言,Rb1
及Rb2
為氫原子、烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)或芳烷基(碳數7~25為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)為較佳。該等基團可以在發揮本發明的效果之範圍內具有取代基。Rb1
與Rb2
可以相互鍵結而形成環。作為所形成之環,4~7員的含氮雜環為較佳。尤其,Rb1
及Rb2
為可以具有取代基之直鏈、支鏈或環狀的烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)為較佳,可以具有取代基之環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)為更佳,可以具有取代基之環己基為進一步較佳。
作為Rb3
,可以舉出烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)、芳烯基(碳數8~24為較佳,8~20為更佳,8~16為進一步較佳)、烷氧基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳氧基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)或芳烷氧基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)。其中,環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳烯基、芳烷氧基為較佳。Rb3
在發揮本發明的效果之範圍內還可以具有取代基。
式中,Rb11
及Rb12
和Rb31
及Rb32
分別與式(B1)中之Rb1
及Rb2
相同。
Rb13
為烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),在發揮本發明的效果之範圍內可以具有取代基。其中,Rb13
為芳烷基為較佳。
Rb33
及Rb34
分別獨立地為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~8為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~8為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子為較佳。
Rb35
為烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),芳基為較佳。
Rb11
及Rb12
與式(B1-1)中之Rb11
及Rb12
的含義相同。
Rb15
及Rb16
為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子或甲基為較佳。
Rb17
為烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),其中,芳基為較佳。
非離子系熱鹼產生劑的分子量為800以下為較佳,600以下為更佳,500以下為進一步較佳。作為下限,100以上為較佳,200以上為更佳,300以上為進一步較佳。
熱鹼產生劑的含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總固體成分為0.1~50質量%為較佳。下限為0.5質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳。上限為30質量%以下為更佳,20質量%以下為進一步較佳。熱鹼產生劑能夠使用一種或兩種以上。在使用兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑>
本發明的硬化性樹脂組成物還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)的金屬離子轉移至硬化性樹脂組成物層內。
作為遷移抑制劑,並無特別限制,可以舉出具有雜環(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、嗎啉環、2H-吡喃環及6H-吡喃環、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、5-甲基苯并三唑、4-甲基苯并三唑等四唑系化合物。
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段中所記載的防鏽劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中所記載的化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中所記載的化合物、日本特開2012-194520號公報的0114段、0116段及0118段中所記載的化合物、國際公開第2015/199219號的0166段中所記載的化合物等。
作為遷移抑制劑的具體例,可以舉出下述化合物。
在硬化性樹脂組成物具有遷移抑制劑之情況下,遷移抑制劑的含量相對於硬化性樹脂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。在遷移抑制劑為兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<聚合抑制劑>
本發明的硬化性樹脂組成物包含聚合抑制劑為較佳。
作為聚合抑制劑,例如較佳地使用氫醌、鄰甲氧基苯酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、五倍子酚、對-第三丁基鄰苯二酚、1,4-苯醌、二苯基-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、啡噻𠯤、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘胺、伸乙基二胺四乙酸、1,2-環己二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、5-亞硝基-8-羥基喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺基丙基胺)苯酚、N-亞硝基苯基羥基胺第一鈰鹽、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-第三丁基)苯基甲烷、1,3,5-三(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、吩噻嗪、1,1-二苯基-2-吡咯肼、二丁基二硫代碳酸銅(II)、硝基苯、N-亞硝基-N-苯基羥胺鋁鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺銨鹽等。又,亦能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中所記載的聚合抑制劑及國際公開第2015/125469號的0031~0046段中所記載的化合物。
又,能夠使用下述化合物(Me為甲基)。
在本發明的硬化性樹脂組成物具有聚合抑制劑之情況下,可以舉出聚合抑制劑的含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總固體成分為0.01~20.0質量%,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。在聚合抑制劑為兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<金屬接著性改良劑>
本發明的硬化性樹脂組成物包含用於提高與電極或配線等中所使用之金屬材料的接著性之金屬接著性改良劑為較佳。作為金屬接著性改良劑,可以舉出矽烷偶合劑、鋁系接著助劑、鈦系接著助劑、具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲之化合物、磷酸衍生物化合物、β酮酸酯化合物、胺基化合物等。
作為矽烷偶合劑的例子,可以舉出國際公開第2015/199219號的0167段中所記載的化合物、日本特開2014-191002號公報的0062~0073段中所記載的化合物、國際公開第2011/080992號的0063~0071段中所記載的化合物、日本特開2014-191252號公報的0060~0061段中所記載的化合物、日本特開2014-041264號公報的0045~0052段中所記載的化合物、國際公開第2014/097594號的0055段中所記載的化合物。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載,使用不同的兩種以上的矽烷偶合劑亦較佳。又,矽烷偶合劑使用下述化合物亦較佳。以下式中,Et表示乙基。
又,作為金屬接著性改良劑,亦能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載的化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載的硫化物系化合物。作為其他矽烷偶合劑,例如可以舉出乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、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乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、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三甲氧基矽烷、3-甲基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乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、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-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、三-(三甲氧基甲矽烷基丙基)異氰脲酸酯、3-脲基丙基三烷氧基矽烷、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-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、3-三甲氧基甲矽烷基丙基琥珀酸酐。該等能夠單獨使用一種或組合使用兩種以上。
作為鋁系接著助劑,例如可以舉出鋁三(乙醯乙酸乙酯)鋁、三(乙醯丙酮)鋁、乙醯乙酸乙酯二異丙醇鋁等。
金屬接著性改良劑的含量相對於特定樹脂100質量份較佳為0.1~30質量份,更佳為0.5~15質量份的範圍,進一步較佳為0.5~5質量份的範圍。藉由設為上述下限值以上,硬化步驟後的硬化膜與金屬層的接著性變得良好,藉由設為上述上限值以下,硬化步驟後的硬化膜的耐熱性、機械特性變得良好。金屬接著性改良劑可以為僅一種,亦可以為兩種以上。在使用兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<其他添加劑>
本發明的硬化性樹脂組成物能夠依據需要配合各種添加物,例如N-苯基二乙醇胺等敏化劑、光鹼產生劑、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。在配合該等添加劑之情況下,將合計配合量設為硬化性樹脂組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
[敏化劑]
本發明的硬化性樹脂組成物可以具有敏化劑。敏化劑吸收特定的活性放射線而成為電子激勵狀態。成為電子激勵狀態之敏化劑與熱硬化促進劑、熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑等接觸,從而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,熱硬化促進劑、熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑引起化學變化而分解,並生成自由基、酸或鹼。
作為敏化劑,可以舉出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,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0161~0163段的記載,且該內容被編入本說明書中。
在本發明的硬化性樹脂組成物包含敏化劑之情況下,敏化劑的含量相對於本發明的硬化性樹脂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]
本發明的硬化性樹脂組成物可以具有鏈轉移劑。關於鏈轉移劑,例如在高分子詞典第三版(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,例如使用在分子內具有SH、PH、SiH及GeH之化合物群組。該等對低活性自由基供給氫而生成自由基或者在被氧化之後可以藉由去質子來生成自由基。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段中所記載的化合物。
在本發明的硬化性樹脂組成物具有鏈轉移劑之情況下,鏈轉移劑的含量相對於本發明的硬化性樹脂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。在鏈轉移劑為兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
[界面活性劑]
從進一步提高塗佈性的觀點考慮,在本發明的硬化性樹脂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、聚矽氧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。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56]
又,界面活性劑亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0159~0165段中所記載的化合物。
作為氟系界面活性劑,例如可以舉出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACE F176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437、MEGAFACE F475、MEGAFACE F479、MEGAFACE F482、MEGAFACE F554、MEGAFACE F780、RS-72-K(以上為DIC CORPORATION製)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171、Novell FC4430、Novell FC4432(以上為3M Japan Limited製)、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S393、Surflon KH-40(以上為ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製)等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的0015~0158段中所記載的化合物、日本特開2011-132503號公報的0117~0132段中所記載的化合物。亦能夠使用嵌段聚合物作為氟系界面活性劑,作為具體例,例如可以舉出日本特開2011-089090號公報中所記載之化合物。
氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用含氟高分子化合物,該含氟高分子化合物包含來自於具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元和來自於具有兩個以上(較佳為5個以上)伸烷氧基(較佳為乙烯氧基、丙烯氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元。
氟系界面活性劑亦能夠將在側鏈上具有乙烯性不飽和基之含氟聚合物用作氟系界面活性劑。作為具體例,可以舉出日本特開2010-164965號公報的0050~0090段及0289~0295段中所記載之化合物、例如DIC CORPORATION製的MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K等。
氟系界面活性劑中的氟含有率為3~40質量%為較佳,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。在塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面而言,氟含有率在該範圍內的氟系界面活性劑為有效,在組成物中之溶解性亦良好。
作為矽系界面活性劑,例如可以舉出Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上為Dow Corning Toray Co.,Ltd.製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上為Momentive performance Materials Inc.製)、KP341、KF6001、KF6002(以上為Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上為BYK Chemie GmbH製)等。
作為烴系界面活性劑,例如可以舉出PIONIN A-76、Newkalgen FS-3PG、PIONIN B-709、PIONIN B-811-N、PIONIN D-1004、PIONIN D-3104、PIONIN D-3605、PIONIN D-6112、PIONIN D-2104-D、PIONIN D-212、PIONIN D-931、PIONIN D-941、PIONIN D-951、PIONIN E-5310、PIONIN P-1050-B、PIONIN P-1028-P、PIONIN P-4050-T等(以上為TAKEMOTO OIL&FAT CO.,LTD.製)等。
作為非離子型界面活性劑,可以舉出甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該等乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司製)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製)、Solsperse 20000(Lubrizol Japan Limited.製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.製)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil&Fat Co.,Ltd.製)、Olfine E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.製)等。
作為陽離子系界面活性劑,具體而言,可以舉出有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.77、No.90、No.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.製)、W001(Yusho Co.,Ltd.製)等。
作為陰離子系界面活性劑,具體而言,可以舉出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.製)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.製)等。
在本發明的硬化性樹脂組成物具有界面活性劑之情況下,界面活性劑的含量相對於本發明的硬化性樹脂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。在界面活性劑為兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
[高級脂肪酸衍生物]
為了防止因氧引起的聚合阻礙,可以在本發明的硬化性樹脂組成物中添加如二十二酸或二十二酸醯胺的高級脂肪酸衍生物,從而使其在塗佈後的乾燥過程中偏在於硬化性樹脂組成物的表面上。
又,高級脂肪酸衍生物亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0155段中所記載的化合物。
在本發明的硬化性樹脂組成物具有高級脂肪酸衍生物之情況下,高級脂肪酸衍生物的含量相對於本發明的硬化性樹脂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。在高級脂肪酸衍生物為兩種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
[無機粒子]
本發明的樹脂組成物可以包含無機粒子。作為無機粒子,具體而言,能夠包含碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化矽、高嶺土、滑石、二氧化鈦、氧化鋁、硫酸鋇、氟化鈣、氟化鋰、沸石、硫化鉬、玻璃等。
作為上述無機粒子的平均粒徑,0.01~2.0μm為較佳,0.02~1.5μm為更佳,0.03~1.0μm為進一步較佳,0.04~0.5μm為特佳。
藉由大量含有上述無機粒子的平均粒徑,上述硬化膜的機械特性可能劣化。又,若上述無機粒子的平均粒徑超過2.0μm,則因曝光光的散射而解析度可能下降。
[紫外線吸收劑]
本發明的組成物可以包含紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑,能夠使用水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系、三𠯤系等紫外線吸收劑。
作為水楊酸酯系紫外線吸收劑的例子,可以舉出水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯、水楊酸對第三丁基苯酯等,作為二苯甲酮系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮等。又,作為苯并三唑系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-(2’-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-第三丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-第三戊基-5’-異丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-丙基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-[2’-羥基-5’-(1,1,3,3-四甲基)苯基]苯并三唑等。
作為取代丙烯腈系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯等。進而,作為三𠯤系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-[4-[(2-羥基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-[4-[(2-羥基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-(2,4-二羥基苯基)-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等的單(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-6-(4-甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-己氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等的雙(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三(2-羥基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三[2-羥基-4-(3-丁氧基-2-羥基丙氧基)苯基]-1,3,5-三𠯤等的三(羥基苯基)三𠯤化合物等。
在本發明中,上述各種紫外線吸收劑可以單獨使用一種,亦可以組合使用兩種以上。
本發明的組成物可以包含紫外線吸收劑,亦可以不包含紫外線吸收劑,但是在包含之情況下,紫外線吸收劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.001質量%以上且1質量%以下為較佳,0.01質量%以上且0.1質量%以下為更佳。
[有機鈦化合物]
本實施形態的樹脂組成物可以含有有機鈦化合物。由於樹脂組成物含有有機鈦化合物,因此即使在低溫下硬化時,亦能夠形成耐藥品性優異之樹脂層。
作為能夠使用的有機鈦化合物,可以舉出有機基團經由共價鍵或離子鍵與鈦原子鍵結者。
將有機鈦化合物的具體例示於以下的I)~VII)中:
I)鈦螯合化合物:其中,負型感光性樹脂組成物的保存穩定性優異,並且可以獲得良好的硬化圖案,從而具有兩個以上烷氧基之鈦螯合化合物為更佳。具體的例子為二異丙醇雙(三乙醇胺)鈦、二(正丁醇)雙(2,4-戊二酮)鈦、二異丙醇雙(2,4-戊二酮)鈦、二異丙醇雙(四甲基庚二酮)鈦、二異丙醇雙(乙醯乙酸乙酯)鈦等。
II)四烷氧基鈦化合物:例如為四(正丁醇)鈦、四乙醇鈦、四(2-乙基己醇)鈦、四異丁醇鈦、四異丙醇鈦、四甲醇鈦、四甲氧基丙醇鈦、四甲基苯氧化鈦、四(正壬醇)鈦、四(正丙醇)鈦、四硬脂醇鈦、四[雙{2,2-(烯丙氧基甲基)丁醇}]鈦等。
III)二茂鈦化合物:例如為五甲基環戊二烯基三甲醇鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟苯基)鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦等。
IV)單烷氧基鈦化合物:例如為三(二辛基磷酸酯)異丙醇鈦、三(十二烷苯基磺酸酯)異丙醇鈦等。
V)氧化鈦化合物:例如為氧化鈦雙(戊二酮)、氧化鈦雙(四甲基庚二酮)、酞菁氧化鈦等。
VI)四乙醯丙酮鈦化合物:例如為四乙醯丙酮鈦等。
VII)鈦酸酯偶合劑:例如為異丙基三十二烷基苯磺醯鈦酸鹽等。
其中,作為有機鈦化合物,從發揮更良好的耐藥品性之觀點考慮,選自包括上述I)鈦螯合化合物、II)四烷氧基鈦化合物及III)二茂鈦化合物之群組中的至少一種化合物為較佳。尤其,二異丙醇雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、四(正丁醇)鈦及雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦為較佳。
在配合有機鈦化合物之情況下,其配合量相對於環化樹脂的前驅物100質量份為0.05~10質量份為較佳,更較佳為0.1~2質量份。在配合量為0.05質量份以上之情況下,所獲得之硬化圖案顯現出良好的耐熱性及耐藥品性,另一方面,在配合量為10質量份以下之情況下,組成物的保存穩定性優異。
[抗氧化劑]
本發明的組成物可以包含抗氧化劑。藉由含有抗氧化劑作為添加劑,能夠提高硬化後的膜的伸長特性和與金屬材料的密接性。作為抗氧化劑,可以舉出苯酚化合物、亞磷酸酯化合物及硫醚化合物等。作為苯酚化合物,能夠使用作為苯酚系抗氧化劑已知之任意的苯酚化合物。作為較佳的苯酚化合物,可以舉出受阻酚化合物。在與苯酚性羥基相鄰之部位(鄰位)上具有取代基之化合物為較佳。作為前述取代基,碳數1~22的經取代或未經取代的烷基為較佳。又,抗氧化劑為在同一分子內具有苯酚基及亞磷酸酯基之化合物亦較佳。又,抗氧化劑亦能夠較佳地使用磷系抗氧化劑。作為磷系抗氧化劑,可以舉出三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四-第三丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-2-基)氧基]乙基]胺及亞磷酸乙基雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯基)等。作為抗氧化劑的市售品,例如可以舉出Adekastab AO-20、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-50F、Adekastab AO-60、Adekastab AO-60G、Adekastab AO-80及Adekastab AO-330(以上為ADEKA CORPORATION製)等。又,抗氧化劑亦能夠使用日本專利第6268967號公報的0023~0048段中所記載之化合物。又,本發明的組成物依據據需要可以含有潛伏的抗氧化劑。作為潛伏的抗氧化劑,可以舉出作為抗氧化劑而發揮功能之部位被保護基保護之化合物且藉由在100~250℃下進行加熱或者在酸/鹼觸媒的存在下在80~200℃下進行加熱而保護基脫離並作為抗氧化劑而發揮功能之化合物。作為潛伏的抗氧化劑,可以舉出國際公開第2014/021023號、國際公開第2017/030005號及日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物。作為潛伏的抗氧化劑的市售品,可以舉出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION製)等。作為較佳的抗氧化劑的例子,可以舉出2,2-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,6-二-第三丁基苯酚及通式(3)所表示之化合物。
通式(3)中,R5表示氫原子或碳數2以上的烷基,R6表示碳數2以上的伸烷基。R7表示包含碳數2以上的伸烷基、O原子及N原子中的至少任一個之1~4價有機基團。k表示1~4的整數。
通式(3)所表示之化合物抑制樹脂的脂肪族基和酚性羥基的氧化劣化。又,能夠藉由對金屬材料的防鏽作用來抑制金屬氧化。
能夠同時作用於樹脂和金屬材料,因此k為2~4的整數為更佳。作為R7,可以舉出烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基甲矽烷基、烷氧基甲矽烷基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基、-O-、-NH-、-NHNH-、組合了該等者等,還可以具有取代基。其中,從在顯影液中的溶解性和金屬密接性的觀點考慮,具有烷基醚、-NH-為較佳,從與樹脂的相互作用和金屬錯合物形成時之金屬密接性的觀點考慮,-NH-為更佳。
關於下述通式(3)所表示之化合物,作為例子,可以舉出以下者,但是並不限於下述結構。
抗氧化劑的添加量相對於樹脂為0.1~10質量份為較佳,0.5~5質量份為更佳。在添加量少於0.1質量份的情況下,不易獲得提高可靠性之後的伸長特性和對金屬材料之密接性的效果,並且在添加量多於10質量份的情況下,存在由於與光敏劑的相互作用而引起樹脂組成物的靈敏度下降之慮。抗氧化劑可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。在使用兩種以上之情況下,該等的合計量在上述範圍內為較佳。
<關於其他所含物質的限制>
從塗佈面性狀的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂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,可以舉出調整保管條件中之濕度及降低收容容器的孔隙率等。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂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,可以舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、鉻、鎳等。在包含複數個金屬之情況下,該等金屬的合計在上述範圍內為較佳。
又,作為減少意外包含於本發明的硬化性樹脂組成物中之金屬雜質之方法,可以舉出如下方法:選擇金屬含量少的原料作為構成本發明的硬化性樹脂組成物之原料;對構成本發明的硬化性樹脂組成物之原料進行過濾器過濾;將聚四氟乙烯等內襯於裝置內以在盡可能抑制污染之條件下進行蒸餾。
若考慮本發明的硬化性樹脂組成物作為半導體材料的用途,則從配線腐蝕性的觀點考慮,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,可以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內為較佳。作為調節鹵素原子的含量之方法,可以較佳地舉出離子交換處理等。
作為本發明的硬化性樹脂組成物的收容容器,能夠使用先前公知的收容容器。又,作為收容容器,為了抑制雜質混入原材料或硬化性樹脂組成物中,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,例如可以舉出日本特開2015-123351號公報中所記載的容器。
<硬化性樹脂組成物的製備>
關於本發明的硬化性樹脂組成物,能夠藉由混合上述各成分來製備。混合方法並無特別限定,能夠藉由先前公知的方法來進行。
又,為了去除硬化性樹脂組成物中的灰塵或微粒等異物,進行使用過濾器之過濾為較佳。過濾器孔徑為1μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.1μm以下為進一步較佳。另一方面,從生產率的觀點考慮,5μm以下為較佳,3μm以下為更佳,1μm以下為進一步較佳。過濾器的材質為聚四氟乙烯、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。在過濾器的過濾步驟中,亦可以串聯或並聯連接複數種過濾器而使用。在使用複數種過濾器之情況下,可以組合使用孔徑或材質不同之過濾器。又,可以將各種材料過濾複數次。在過濾複數次之情況下,可以為循環過濾。又,亦可以在加壓之後進行過濾。在加壓之後進行過濾之情況下,進行加壓之壓力為0.05MPa以上且0.3MPa以下為較佳。另一方面,從生產率的觀點考慮,0.01MPa以上且1.0MPa以下為較佳,0.03MPa以上且0.9MPa以下為更佳,0.05MPa以上且0.7MPa以下為進一步較佳。
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與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,可以舉出矽膠、沸石等無機系吸附材料、活性碳等有機系吸附材料。
<硬化性樹脂組成物的用途>
本發明的硬化性樹脂組成物用於形成再配線層用層間絕緣膜為較佳。
又,此外,亦能夠用於半導體器件的絕緣膜的形成或應力緩衝膜的形成等。
(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。
本發明的硬化膜為將本發明的硬化性樹脂組成物硬化而成。本發明的硬化膜的膜厚例如能夠設為0.5μm以上,亦能夠設為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兩層以上、進而積層3~7層來作為積層體。本發明的積層體為具有兩層以上的硬化膜且在硬化膜之間具有金屬層之積層體為較佳。又,本發明的積層體包含兩層以上的硬化膜,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,可以較佳地舉出至少包含依序積層有第一硬化膜、金屬層、第二硬化膜這三個層之層結構之積層體。上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為本發明的硬化膜,例如可以較佳地舉出上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為將本發明的硬化性樹脂組成物硬化而成之膜之態樣。用於形成上述第一硬化膜之本發明的硬化性樹脂組成物與用於形成上述第二硬化膜之本發明的硬化性樹脂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,但是從製造適性的觀點考慮,組成相同的組成物為較佳。該種金屬層可以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,可以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,亦可以舉出密封膜、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,例如能夠參閱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,本發明中之硬化膜亦能夠用於膠印版面或網版版面等版面的製造、蝕刻成形組件的用途、電子尤其微電子中之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”。)包括將本發明的硬化性樹脂組成物適用於基材而形成膜之膜形成步驟為較佳。
進而,本發明的硬化膜的製造方法包括上述膜形成步驟,並且還包括對上述膜進行曝光之曝光步驟及對上述膜進行顯影之(對上述膜進行顯影處理)顯影步驟為更佳。
進而,本發明的硬化膜的製造方法包括上述膜形成步驟(及依據需要包括上述顯影步驟),並且還包括在50~450℃下對上述膜進行加熱之加熱步驟為更佳。
具體而言,包括以下(a)~(d)的步驟亦較佳。
(a)將硬化性樹脂組成物適用於基材而形成膜(硬化性樹脂組成物層)之膜形成步驟
(b)在膜形成步驟之後,對膜進行曝光之曝光步驟
(c)對經曝光之上述膜進行顯影處理之顯影步驟
(d)在50~450℃下對經顯影之上述膜進行加熱之加熱步驟
藉由在上述加熱步驟中進行加熱,能夠使顯影後的硬化性樹脂組成物層進一步硬化。在該加熱步驟中,例如上述熱鹼產生劑分解,從而可以獲得充分的硬化性。
本發明的較佳的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。關於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)的步驟或(a)~(c)的步驟或(a)~(d)的步驟。尤其,將上述各步驟依序進行複數次,例如進行2~5次(亦即,總計3~6次)為較佳。藉由如此積層硬化膜,能夠形成積層體。在本發明中,尤其在設置有硬化膜之部分上或硬化膜之間或在該兩個位置設置金屬層為較佳。另外,在積層體的製造中,無需重複(a)~(d)的所有步驟,能夠如上述藉由進行複數次至少(a)、較佳為(a)~(c)或(a)~(d)的步驟而獲得硬化膜的積層體。
<膜形成步驟(層形成步驟)>
本發明的較佳的實施形態之製造方法包括將硬化性樹脂組成物適用於基材而形成膜(層狀)之膜形成步驟(層形成步驟)。
基材的種類能夠依據用途適當設定,但是並無特別限制,可以舉出矽、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:旋塗式玻璃)、TFT(薄膜晶體管)陣列基材、電漿顯示面板(PDP)的電極板等。
又,在該等基材的表面上可以設置有密接層或氧化層等層。在本發明中,尤其半導體製作基材為較佳,矽基材、Cu基材及模具基材為更佳。
又,作為基材,例如使用板狀的基材(基板)。
基材的形狀並無特別限定,可以為圓形,亦可以為矩形,但是矩形為較佳。
在該等基材的表面上可以設置有由六甲基二矽氮烷(HMDS)等製成之密接層和氧化層等層。
作為基材的尺寸,若為圓形,則例如直徑為100~450mm,較佳為200~450mm。若為矩形,則例如短邊的長度為100~1000mm,較佳為200~700mm。
又,在硬化性樹脂組成物層等樹脂層的表面或金屬層的表面上形成硬化性樹脂組成物層之情況下,樹脂層或金屬層成為基材。
作為將硬化性樹脂組成物適用於基材之方法,塗佈為較佳。
具體而言,作為所適用之方法,可以例示浸塗法、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。從硬化性樹脂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。依據方法調整適當的固體成分濃度或塗佈條件,從而能夠獲得所期望的厚度的樹脂層。
又,亦能夠依據基材的形狀適當選擇塗佈方法,若為晶圓等圓形基材,則旋塗法或噴塗法、噴墨法等為較佳,若為矩形基材,則狹縫塗佈法或噴塗法、噴墨法等為較佳。在使用旋塗法的情況下,例如能夠以500~2,000rpm(revolutions per minute:每分鐘轉數)的轉速適用10秒鐘~1分鐘左右。依據樹脂組成物的黏度和要設定之膜厚,以300~3,500rpm的轉速適用10~180秒鐘亦較佳。又,為了獲得膜厚的均勻性,亦能夠組合複數個轉速來進行塗佈。
又,亦能夠適用將藉由上述賦予方法預先賦予至偽支撐體上而形成之塗膜轉印到基材上之方法。
關於轉印方法,本發明中亦能夠較佳地採用日本特開2006-023696號公報的0023段、0036~0051段或日本特開2006-047592號公報的0096~0108段中所記載的製作方法。
又,可以進行在基材的端部中去除剩餘的膜的步驟。在該種步驟的例子中,可以舉出邊珠沖洗(EBR)、氣刀、背面沖洗(Back rinse)等。亦可以採用預濕步驟,該預濕步驟在將樹脂組成物塗佈於基材上之前,對基材塗佈各種溶劑以提高基材的潤濕性之後,塗佈樹脂組成物。
<乾燥步驟>
本發明的製造方法亦可以在形成上述膜(硬化性樹脂組成物層)之後包括膜形成步驟(層形成步驟)之後,為了去除溶劑進行乾燥之步驟。較佳的乾燥溫度為50~150℃,70~130℃為更佳,90~110℃為進一步較佳。作為乾燥時間,可以例示30秒鐘~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,3分鐘~7分鐘為更佳。
<曝光步驟>
本發明的製造方法亦可以包括對上述膜(硬化性樹脂組成物層)進行曝光之曝光步驟。關於曝光量,只要能夠將硬化性樹脂組成物硬化,則並無特別限定,例如以在波長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,若以與光源的關係進行說明,則可以舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm etc.)、(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、(7)YAG雷射的第二諧波532nm、第三諧波355nm等。關於本發明的硬化性樹脂組成物,尤其基於高壓水銀燈之曝光為較佳,其中,基於i射線之曝光為較佳。藉此,可以獲得尤其高的曝光靈敏度。從處理和生產率的觀點考慮,高壓水銀燈的寬(g、h、i射線的三個波長)光源或半導體雷射405nm亦較佳。
<顯影步驟>
本發明的製造方法亦可以包括對經曝光之膜(硬化性樹脂組成物層)進行顯影處理之顯影步驟。藉由進行顯影,未曝光之部分(非曝光部)被去除。只要能夠形成所期望的圖案,則顯影方法並無特別限制,例如可以舉出從噴嘴吐出顯影液、噴霧器噴霧及將基材浸漬於顯影液中等,較佳地利用從噴嘴的吐出。在顯影步驟中,能夠採用將顯影液連續地供給至基材上之步驟、在基材上使顯影液保持大致靜止狀態之步驟、利用超聲波等使顯影液振動之步驟及組合了該等之步驟等。
顯影使用顯影液來進行。若硬化性樹脂組成物為負型硬化性樹脂組成物,則能夠不受特別限制地使用硬化性樹脂組成物層的未曝光部分(非曝光部)被去除之顯影液,若本發明的硬化性樹脂組成物為正型硬化性樹脂組成物,則能夠不受特別限制地使用曝光部分(曝光部)被去除之顯影液。
在本發明中,將使用鹼顯影液作為顯影液之情況稱為鹼性顯影,將使用含有50質量%以上的有機溶劑之顯影液作為顯影液之情況稱為溶劑顯影。
在鹼性顯影中,顯影液中的有機溶劑的含量相對於顯影液的總質量為10質量%以下為較佳,5質量%以下為更佳,1質量%以下為進一步較佳,不含有有機溶劑為特佳。
鹼性顯影中之顯影液為pH為9~14之水溶液為更佳。
作為鹼性顯影中之顯影液中所包含之鹼性化合物,例如可以舉出氫氧化鈉、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,例如可以舉出乙胺、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、四級銨氫氧化物、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,不含有金屬的鹼性化合物為較佳,銨化合物為更佳。
鹼性化合物可以為僅一種,亦可以為兩種以上。例如在使用TMAH之情況下,顯影液中之鹼性化合物的含量在顯影液總質量中為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。
在溶劑顯影中,顯影液包含90%以上的有機溶劑為更佳。在本發明中,顯影液包含ClogP值為-1~5的有機溶劑為較佳,包含ClogP值為0~3的有機溶劑為更佳。關於ClogP值,能夠藉由ChemBioDraw(化學生物圖)輸入結構式以作為計算值來求出。
關於有機溶劑,作為酯類,例如可以較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、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: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: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: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,以及作為醚類,例如可以較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及作為酮類,例如可以較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及作為芳香族烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等,作為亞碸類,可以較佳地舉出二甲基亞碸。
在本發明中,尤其環戊酮、γ-丁內酯為較佳,環戊酮為更佳。在顯影液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑亦能夠使用一種或混合使用兩種以上。
顯影液還可以包含其他成分。作為其他成分,例如可以舉出公知的界面活性劑和公知的消泡劑等。
[顯影液的供給方法]
關於顯影液的供給方法,只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,存在將基材浸漬於顯影液中之方法、使用噴嘴向基材上供給顯影液以進行旋覆浸沒顯影或連續供給顯影液之方法。噴嘴的種類並無特別限制,可以舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。
從顯影液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,使用直式噴嘴供給顯影液之方法或使用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從顯影液向圖像部的滲透性的觀點考慮,使用噴霧噴嘴進行供給之方法為更佳。
又,可以採用在使用直式噴嘴連續供給顯影液之後,旋轉基材以從基材上去除顯影液,在旋轉乾燥之後再次使用直式噴嘴連續供給之後,旋轉基材以從基材上去除顯影液之步驟,亦可以反覆進行複數次該步驟。
又,作為顯影步驟中之顯影液的供給方法,能夠採用將顯影液連續地供給至基材上之步驟、在基材上使顯影液保持大致靜止狀態之步驟、在基材上利用超聲波等使顯影液振動之步驟及組合了該等之步驟等。
顯影液的50質量%以上為有機溶劑為較佳,70質量%以上為有機溶劑為更佳,90質量%以上為有機溶劑為進一步較佳。又,亦可以為顯影液的100質量%為有機溶劑。
作為顯影時間,5秒鐘~10分鐘為較佳,10秒鐘~5分鐘為更佳。顯影時的顯影液的溫度並無特別限定,通常能夠在10~45℃下進行,較佳為在20~40℃下進行。
亦可以在使用顯影液之處理之後,進一步進行沖洗。又,可以採用與圖案接觸之顯影液沒有完全乾燥之前供給沖洗液等的方法。
在進行溶劑顯影之情況下,使用與顯影液不同之有機溶劑進行沖洗為較佳。
作為溶劑顯影時的沖洗液,可以舉出PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)、IPA(異丙醇)等,較佳為PGMEA。
在進行鹼性顯影之情況下,使用純水進行沖洗為較佳。
沖洗時間為10秒鐘~10分鐘為較佳,20秒鐘~5分鐘為更佳,5秒鐘~1分鐘為進一步較佳。沖洗時的沖洗液的溫度並無特別限定,能夠較佳為在10~45℃下進行,更較佳為在18℃~30℃下進行。
作為沖洗液包含有機溶劑時的有機溶劑,作為酯類,例如可以較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、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: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: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: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,以及作為醚類,例如可以較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及作為酮類,例如可以較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及作為芳香族烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等、作為亞碸類,可以較佳地舉出二甲基亞碸以及作為醇類,可以較佳地舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、二乙二醇、丙二醇、甲基異丁基甲醇、三乙二醇等以及作為醯胺類,可以較佳地舉出N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等。
在沖洗液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑能夠使用一種或混合使用兩種以上。在本發明中,尤其環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮、環己酮、PGMEA、PGME為較佳,環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、PGMEA、PGME為更佳,環己酮、PGMEA為進一步較佳。
在沖洗液包含有機溶劑之情況下,沖洗液的50質量%以上為有機溶劑為較佳,70質量%以上為有機溶劑為更佳,90質量%以上為有機溶劑為進一步較佳。又,亦可以為沖洗液的100質量%為有機溶劑。
沖洗液還可以包含其他成分。
作為其他成分,例如可以舉出公知的界面活性劑和公知的消泡劑等。
[沖洗液的供給方法]
關於沖洗液的供給方法,只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,存在將基材浸漬於沖洗液中之方法、在基材上的旋覆浸沒顯影、以噴淋形式向基材供給沖洗液之方法、藉由直式噴嘴等機構將顯影液連續供給至基材上之方法。
從沖洗液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,存在使用噴淋噴嘴、直式噴嘴、噴霧噴嘴等供給沖洗液之方法,使用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從沖洗液向圖像部的滲透性的觀點考慮,使用噴霧噴嘴進行供給之方法為更佳。噴嘴的種類並無特別限制,可以舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。
亦即,沖洗步驟為藉由直式噴嘴將沖洗液供給或連續供給至上述曝光後的膜中之步驟為較佳,藉由噴霧噴嘴供給沖洗液之步驟為更佳。
又,作為沖洗步驟中之沖洗液的供給方法,能夠採用將沖洗液連續地供給至基材上之步驟、在基材上使沖洗液保持大致靜止狀態之步驟、在基材上利用超聲波等使沖洗液振動之步驟及組合了該等之步驟等。
<加熱步驟>
本發明的製造方法包括在50~450℃下對經顯影之上述膜進行加熱之步驟(加熱步驟)為較佳。
在膜形成步驟(層形成步驟)、乾燥步驟及顯影步驟之後包括加熱步驟為較佳。
本發明的硬化性樹脂組成物包含除了特定樹脂以外的聚合性化合物,但是能夠在該步驟中使除了特定樹脂以外的未反應的聚合性化合物進行硬化反應及使特定樹脂中之未反應的聚合性基進行硬化反應等。
又,在特定樹脂為聚醯亞胺前驅物且硬化性樹脂組成物包含熱鹼產生劑之情況下,在加熱步驟中,例如藉由熱鹼產生劑進行分解而產生鹼,從而使聚醯亞胺前驅物進行環化反應。
作為加熱步驟中之層的加熱溫度(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℃以上為特佳,160℃以上為更進一步較佳,170℃以上為最佳。作為上限,450℃以下為較佳,350℃以下為更佳,250℃以下為進一步較佳,220℃以下為特佳。
關於加熱,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度以1~12℃/分鐘的升溫速度進行為較佳,2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。藉由將升溫速度設為1℃/分鐘以上,能夠確保生產性,並且防止胺的過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘以下,能夠緩和硬化膜的殘存應力。另外,在為能夠急速加熱的烘箱的情況下,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度以1~8℃/秒鐘的升溫速度進行為較佳,2~7℃/秒鐘為更佳,3~6℃/秒鐘為進一步較佳。
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。加熱開始時的溫度是指,開始加熱至最高加熱溫度之步驟時的溫度。例如,在將硬化性樹脂組成物適用於基材上之後使其乾燥之情況下,為該乾燥後的膜(層)的溫度,例如從比硬化性樹脂組成物中所包含之溶劑的沸點低30~200℃的溫度開始逐漸升溫為較佳。
加熱時間(在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,在形成多層積層體之情況下,從硬化膜的層間的密接性的觀點考慮,在180℃~320℃的加熱溫度下進行加熱為較佳,在180℃~260℃下進行加熱為更佳。其理由尚不明確,但是認為其原因在於藉由設為該溫度,層間的特定樹脂中之聚合性基彼此進行交聯反應。
加熱可以分階段進行。作為例子,可以進行如下預處理步驟,亦即,從25℃以3℃/分鐘升溫至180℃且在180℃下保持60分鐘,並且從180℃以2℃/分鐘升溫至200℃且在200℃下保持120分鐘。作為預處理步驟的加熱溫度為100~200℃為較佳,110~190℃為更佳,120~185℃為進一步較佳。在該預處理步驟中,如美國專利9159547號說明書中所記載,一邊照射紫外線一邊進行處理亦較佳。藉由該等預處理步驟,能夠提高膜的特性。預處理步驟在10秒鐘~2小時左右的短時間內進行即可,15秒鐘~30分鐘為更佳。預處理可以為兩階段以上的步驟,例如可以在100~150℃的範圍內進行預處理步驟1,之後在150~200℃的範圍內進行預處理步驟2。
進而,可以在加熱之後進行冷卻,作為此時的冷卻速度,1~5℃/分鐘為較佳。
在防止特定樹脂分解的方面而言,藉由在加熱步驟中使氮氣、氦氣、氬氣等非活性氣體流過等而在低氧濃度的環境下進行為較佳。氧濃度為50ppm(體積比)以下為較佳,20ppm(體積比)以下為更佳。
作為加熱機構,並無特別限定,例如可以舉出加熱板、紅外線爐、電烘箱、熱風式烘箱等。
<金屬層形成步驟>
本發明的製造方法包括在顯影處理後的膜(硬化性樹脂組成物層)的表面上形成金屬層之金屬層形成步驟為較佳。
作為金屬層,並無特別限定,能夠使用現有的金屬種類,可以例示銅、鋁、鎳、釩、鈦、鉻、鈷、金、鎢及包含該等金屬之合金,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號公報中所記載之方法。例如,可以考慮光微影、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,可以舉出組合了濺射、光微影及蝕刻之圖案化方法、組合了光微影和電解電鍍之圖案化方法。
作為金屬層的厚度,可以舉出最厚的部分為0.01~100μm作為例子,0.1~50μm為較佳,1~10μm為更佳。
<積層步驟>
本發明的製造方法還包括積層步驟為較佳。
積層步驟為包括在硬化膜(樹脂層)或金屬層的表面上再次依序進行(a)膜形成步驟(層形成步驟)、(b)曝光步驟、(c)顯影步驟、(d)加熱步驟之一系列步驟。其中,可以為僅重複(a)膜形成步驟之態樣。
又,亦可以設為(d)加熱步驟在積層的最後或中間統括進行之態樣。亦即,亦可以設為如下態樣,亦即,重複進行既定次數的(a)~(c)的步驟,之後進行(d)的加熱,從而將所積層之硬化性樹脂組成物層統括硬化。又,亦可以在(c)顯影步驟之後包括(e)金屬層形成步驟,此時亦可以每次進行(d)的加熱,亦可以在積層既定次數之後統括進行(d)的加熱。在積層步驟中可以進一步適當包括上述乾燥步驟和加熱步驟等,這係毋庸置疑的。
在積層步驟之後進一步進行積層步驟之情況下,可以在上述加熱步驟之後,上述曝光步驟之後或上述金屬層形成步驟之後,進一步進行表面活化處理步驟。作為表面活化處理,可以例示電漿處理。
上述積層步驟進行2~5次為較佳,進行3~5次為更佳。又,積層步驟中之各層可以為組成、形狀、膜厚等相同的層,亦可以為不同之層。
例如,可以舉出如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層的樹脂層為2層以上且20層以下之結構作為例子,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。
<表面活性化處理步驟>
本發明的硬化膜的製造方法可以包括對上述金屬層及感光性樹脂組成物層的至少一部分進行表面活性化處理之表面活性化處理步驟。
表面活性化處理步驟通常在金屬層形成步驟之後進行,但是亦可以在上述曝光顯影步驟之後,對感光性樹脂組成物層進行表面活性化處理步驟之後進行金屬層形成步驟。
關於表面活性化處理,可以僅對金屬層的至少一部分進行,亦可以僅對曝光後的感光性樹脂組成物層的至少一部分進行,亦可以分別對金屬層及曝光後的感光性樹脂組成物層這兩者的至少一部分進行。對金屬層的至少一部分進行表面活性化處理為較佳,對金屬層中在表面上形成感光性樹脂組成物層之區域的一部分或全部進行表面活性化處理為較佳。如此,藉由對金屬層的表面進行表面活性化處理,能夠提高與設置於其表面上之樹脂層的密接性。
又,對曝光後的感光性樹脂組成物層(樹脂層)的一部分或全部亦進行表面活性化處理為較佳。如此,藉由對感光性樹脂組成物層的表面進行表面活性化處理,能夠提高與設置於經表面活性化處理之表面上之金屬層和樹脂層的密接性。
作為表面活性化處理,具體而言,選自各種原料氣體(氧氣、氫氣、氬氣、氮氣、氮氣/氫氣混合氣體、氬氣/氧氣混合氣體等)的電漿處理、電暈放電處理、基於CF4
/O2
、NF3
/O2
、SF6
、NF3
、NF3
/O2
之蝕刻處理、基於紫外線(UV)臭氧法之表面處理、浸漬於鹽酸水溶液中以去除氧化皮膜之後浸漬於包含具有至少一種胺基和硫醇基之化合物之有機表面處理劑中的浸漬處理、使用了刷子之機械粗面化處理,電漿處理為較佳,尤其使用氧氣作為原料氣體之氧氣電漿處理為較佳。在進行電暈放電處理之情況下,能量為500~200,000J/m2
為較佳,1000~100,000J/m2
為更佳,10,000~50,000J/m2
為最佳。
在本發明中,尤其以在設置金屬層之後進一步覆蓋上述金屬層之方式形成上述硬化性樹脂組成物的硬化膜(樹脂層)之態樣為較佳。具體而言,可以舉出依序重複(a)膜形成步驟、(b)曝光步驟、(c)顯影步驟、(e)金屬層形成步驟、(d)加熱步驟之態樣或依序重複(a)膜形成步驟、(b)曝光步驟、(c)顯影步驟、(e)金屬層形成步驟,最後或中間統括設置(d)加熱步驟之態樣。藉由交替進行積層硬化性樹脂組成物層(樹脂層)之積層步驟和金屬層形成步驟,能夠交替積層硬化性樹脂組成物層(樹脂層)和金屬層。
本發明中亦揭示包含本發明的硬化膜或積層體之半導體器件。作為將本發明的硬化性樹脂組成物用於再配線層用層間絕緣膜的形成中之半導體器件的具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0213~0218段的記載及圖1的記載,且該等內容被編入本說明書中。
(樹脂)
本發明的樹脂包含選自包括上述式(2-1)所表示之重複單元及上述式(2-2)所表示之重複單元之群組中的至少一者為較佳。
本發明的樹脂包含選自包括上述式(2-1)所表示之重複單元及上述式(2-2)所表示之重複單元之群組中的至少一者,除此以外,與上述特定樹脂的含義相同,較佳態樣亦相同。
<用途>
本發明的樹脂用作硬化性樹脂組成物中所包含之樹脂為較佳。
又,例如在層間絕緣膜用組成物等使用先前之聚醯亞胺之組成物中,並無特別限制,能夠將先前的聚醯亞胺的一部分或全部替換成本發明的樹脂來使用。
認為由於本發明的樹脂的耐藥品性優異,因此本發明的樹脂例如較佳地用於如下組成物中,該組成物為用於形成絕緣膜的組成物、用於形成積層體的組成物等用於需要耐藥品性之用途中之組成物。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行更詳細的說明。以下實施例所示之材料、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,則能夠適當地進行變更。從而,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。以下,除非另有說明,則“份”、“%”為質量基準。
(特定樹脂的合成)
<二胺的合成>
[二硝基體(A-1)的合成]
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,將甲基丙烯酸2-羥基乙酯(FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)26.0g(0.2莫耳)、脫水吡啶(FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)17.4g(0.22莫耳)溶解於78g的乙酸乙酯中,並冷卻至5℃以下。接著,將3,5-二硝基苯甲醯基氯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)48.4g(0.21莫耳)溶解於145g乙酸乙酯中,並使用滴加漏斗將該溶液經1小時滴加到燒瓶中。在滴加結束之後,在10℃以下的溫度下攪拌30分鐘,升溫至25℃並攪拌了3小時。接著,用乙酸乙酯(CH3
COOEt)600mL稀釋反應液,並轉移到分液漏斗中,用水300mL、飽和碳酸氫鈉水300mL、稀鹽酸300mL、飽和食鹽水依序進行了清洗。在分液清洗之後,用硫酸鎂30g進行乾燥,之後使用蒸餾器進行濃縮和真空乾燥,從而獲得了61.0g的二硝基體(A-1)。從NMR光譜確認為二硝基體(A-1)。依據1
H-NMR對二硝基體(A-1)進行了分析。將其結果示於以下。1
H-NMR資料(氘代氯仿、400MHz、內部標準:四甲基矽烷)δ(ppm)=1.97(s、3H)、4.55-4.57(m、2H)、4.70-4.73(m、2H)、5.63(s、1H)、6.16(s、1H)、9.16-9.17(d、2H)、9.24-9.25(d、1H)
以相同的方式合成了後述結構的二硝基體(A-2)~(A-9)。
[二胺(AA-1)的合成]
將還原鐵(FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)27.9g(500毫莫耳)、氯化銨(FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)5.9g(110毫莫耳)、乙酸(FFUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)3.0g(50毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.03g稱重到安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,並添加異丙醇(IPA)200mL、純水30mL進行了攪拌。
接著,將二硝基體(A-1)16.2g一點一點添加1小時,並攪拌了30分鐘。接著,將外部溫度升溫至85℃並攪拌2小時,在冷卻至25℃以下之後,使用CELITE(註冊商標)進行了過濾。用旋轉蒸發儀器將濾液進行濃縮,並溶解於乙酸乙酯800mL中。將其轉移到分液漏斗中,用飽和碳酸氫鈉水300mL清洗兩次,並用水300mL、飽和食鹽水300mL依序進行了清洗。在分液清洗之後,用硫酸鎂30g進行乾燥之後,使用蒸餾器進行濃縮和真空乾燥,從而獲得了11.0g的二胺(AA-1)。從NMR光譜確認為二胺(AA-1)。1
H-NMR資料(氘代氯仿、400MHz、內部標準:四甲基矽烷)δ(ppm)=1.95(s、3H)、3.68(s、4H)、4.45-4.47(m、2H)、4.50-4.53(m、2H)、5.58(s、1H)、6.14(s、1H)、6.19-6.20(t、1H)、6.77-6.78(d、2H)
以相同的方式,使用二硝基體(A-2)~(A-9)來代替二硝基體(A-1),從而合成了下述結構的二胺(AA-2)~(AA-9)。
[化學式62]
[化學式63]
[化學式64]
<羧酸二酐的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,將偏苯三甲酸酐氯化物(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)18.5g(0.88莫耳)溶解於乙酸乙酯200g中,並冷卻至-10℃以下。接著,將二胺(AA-1)10.6g(40毫莫耳)、吡啶7.12g(90毫莫耳)溶解於乙酸乙酯60g中,並將其滴加了1小時。滴加後,在-10℃以下的溫度下攪拌了1小時,並在25℃下攪拌了1小時。接著,添加乙酸乙酯500mL及水300mL並攪拌10分鐘之後,將其轉移到分液漏斗中,用300mL的水進行了清洗之後,用200mL的飽和碳酸氫鈉水溶液清洗兩次,並以200mL的稀鹽酸水溶液、飽和食鹽水的順序依序進行了清洗。將其用硫酸鎂進行乾燥,用蒸餾器進行濃縮之後,將乙酸乙酯溶液結晶至己烷上。將其進行過濾和真空乾燥,從而獲得了酐(MA-1)20.0g。從NMR光譜確認為酐(MA-1)。將依據1
H-NMR對酐(MA-1)進行了分析之結果示於以下。1
H-NMR資料(重二甲基亞碸(DMSO)、400MHz、內部標準:四甲基矽烷)
δ(ppm)=1.88(s、3H)、4.44-4.47(q、2H)、4.60-4.62(q、2H)、5.70(s、2H)、6.06(s、1H)、8.23-8.26(m、4H)、8.52-8.54(d、2H)、8.65(s、2H)、8.82-8.83(t、1H)、10.98(s、2H)
以相同的方式,在酐(MA-1)的合成中,使用二胺(AA-2)~(AA-7)來代替二胺(AA-1),從而合成了下述結構的酐(MA-2)~(MA-7)。
在酐(MA-1)的合成中,使用4,4’-二胺基苯甲醯苯胺來代替二胺(AA-1),從而合成了酐(MA-8)。
在酐(MA-1)的合成中,使用下述結構的二胺(AA-10)來代替二胺(AA-1),從而合成了酐(MA-9)。
關於二胺(AA-10),如下進行了合成,亦即,使二胺(AA-1)與4-二硝基苯甲醯基氯進行反應而製成二硝基體(A-10)之後,藉由與從二硝基體(A-1)合成二胺(AA-1)時相同的方法還元上述二硝基體(A-10)。
在酐(MA-1)的合成中,使用二胺(AA-8)或(AA-9)來代替二胺(AA-1),從而分別合成了下述結構的(MA-10)及(MA-11)。
[化學式65]
[化學式66]
[化學式67]
[化學式68]
[化學式69]
<聚醯亞胺樹脂PI-1的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-1)11.0g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-1)4.76g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)37.7g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-1。PI-1的分子量為Mw(重量平均分子量)=62,100,Mn(數量平均分子量)=22,900。
推測PI-1的結構為由下述式(PI-1)表示之結構。
[化學式70]
<聚醯亞胺樹脂PI-2的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-2)9.73g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-4)5.01g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)34.4g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-2。PI-2的分子量為Mw=74,200,Mn=29,000。
推測PI-2的結構為由下述式(PI-2)表示之結構。
[化學式71]
<聚醯亞胺樹脂PI-3的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-3)9.45g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-6)8.27g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)41.5g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-3。PI-3的分子量為Mw=81,000,Mn=32,700。
推測PI-3的結構為由下述式(PI-3)表示之結構。
[化學式72]
<聚醯亞胺樹脂PI-4的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-1)11.0g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-4)5.01g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)41.5g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-4。PI-4的分子量為Mw=81,000,Mn=32,700。
推測PI-4的結構為由下述式(PI-4)表示之結構。
[化學式73]
<聚醯亞胺樹脂PI-5的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-1)11.0g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-7)3.75g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)37.7g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-5。PI-5的分子量為Mw=32,600,Mn=14,100。
推測PI-5的結構為由下述式(PI-5)表示之結構。
[化學式74]
<聚醯亞胺樹脂PI-6的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-9)15.31g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-6)7.81g(17毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)41.5g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-6。PI-6的分子量為Mw=28,400,Mn=11,300。
推測PI-6的結構為由下述式(PI-6)表示之結構。
[化學式75]
<聚醯亞胺樹脂PI-7的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將酐(MA-10)11.5g(18毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.02g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)40.0g中。接著,添加二胺(AA-1)4.76g(18毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶5.69g(72毫莫耳)、乙酸酐4.59g(45毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)37.7g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺樹脂PI-7。PI-7的分子量為Mw(重量平均分子量)=35,500,Mn(數量平均分子量)=13,900。
推測PI-7的結構為由下述式(PI-7)表示之結構。
[化學式76]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-1的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(MA-1)29.3g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚100g中。連續添加二乙二醇單乙醚13.4g(100毫莫耳)、吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)30mL,將使二胺(AA-1)11.9g(45毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)80mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-1。該聚醯亞胺前驅物PA-1的分子量為Mw=30,600,Mn=13,500。
推測PA-1的結構為由下述式(PA-1)表示之結構。
[化學式77]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-2的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(MA-1)29.3g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚100g中。連續添加三氟-1-丙醇8.56g(75毫莫耳)、甲基丙烯酸2-羥基乙酯3.25g(25毫莫耳)吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)30mL,將使二胺(AA-1)11.9g(45毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)80mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-2。該聚醯亞胺前驅物PA-2的分子量為Mw=28,300,Mn=12,900。
推測PA-2的結構為由下述式(PA-2)表示之結構。
式(PA-2)中,*表示與R1
所鍵結之氧原子的鍵結部位。
[化學式78]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-3的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使二胺(AA-4)12.5g(45毫莫耳)、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)122g中。接著,添加酐(MA-4)28.2g(45毫莫耳),並在25℃下攪拌了5小時。接著,在添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)40g之後,使聚醯亞胺前驅物樹脂在3升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-3。該聚醯亞胺前驅物PA-3的分子量為Mw=50,300,Mn=21,500。
推測PA-3的結構為由下述式(PA-3)表示之結構。
[化學式79]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-4的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(MA-1)29.3g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚100g中。連續添加二乙二醇單乙醚13.4g(100毫莫耳)、吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)30mL,將使二胺(AA-7)9.37g(45毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)80mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-4。該聚醯亞胺前驅物PA-4的分子量為Mw=21,900,Mn=10,100。
推測PA-4的結構為由下述式(PA-4)表示之結構。
[化學式80]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-5的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(MA-9)40.7g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚180g中。連續添加三乙二醇單甲基醚16.4g(100毫莫耳)、吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50mL,將使二胺(AA-1)11.89g(45毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)100mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-5。該聚醯亞胺前驅物PA-5的分子量為Mw=28,000,Mn=13,500。
推測PA-5的結構為由下述式(PA-5)表示之結構。
[化學式81]
<聚醯亞胺前驅物樹脂PA-6的合成例>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(MA-11)29.5g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚100g中。連續添加乙醇4.61g(100毫莫耳)、吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)30mL,將使二胺(AA-1)11.9g(45毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)80mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物PA-6。該聚醯亞胺前驅物PA-6的分子量為Mw=25,100,Mn=10,500。
推測PA-6的結構為由下述式(PA-6)表示之結構。
[化學式82]
<比較例用聚醯亞胺P-1的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊將下述式(a-1)所表示之酐(a-1)11.4g(25毫莫耳)溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)33.1g中。接著,添加1,3-苯二胺(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)2.70g(25毫莫耳),在25℃下攪拌3小時,並在45℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加吡啶7.50g(94.8毫莫耳)、乙酸酐6.38g(62毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)20.0g,在80℃下攪拌3小時,並添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)50g進行了稀釋。
使該反應液在1.2升甲醇中沉澱,並以3,000rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取樹脂,並在1升甲醇中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。在減壓狀態下,將所獲得之樹脂在40℃下乾燥1天,從而獲得了比較例用聚醯亞胺P-1。P-1的分子量為Mw=74,300,Mn=30,100。
推測P-1的結構為由下述式(P-1)表示之結構。
P-1在與式(1-1)中之L11
對應之位置上不具有聚合性基,因此與特定樹脂不對應。
[化學式83]
[化學式84]
<比較例用聚醯亞胺前驅物P-2的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊使酐(a-1)21.8g(47.8毫莫耳)懸浮於二甘二甲醚100g中。連續添加二乙二醇單乙醚13.4g(100毫莫耳)、吡啶16.8g(132毫莫耳),並在60℃的溫度下攪拌了5小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,滴加了90分鐘亞硫醯氯11.9g(100毫莫耳)。可以獲得吡啶鹽酸鹽的白色沉澱物。接著,將混合物加熱至室溫,在攪拌了2小時之後,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)30mL,將使1,3-苯二胺(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)4.87g(45毫莫耳)溶解於NMP50mL中者藉由滴加1小時而添加。添加上述二胺之期間,黏度增加。接著,添加甲醇6.0g(188毫莫耳)和2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.05g,並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在5升水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,並在4升水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓狀態下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物樹脂在45℃下乾燥1天,從而獲得了比較例用聚醯亞胺P-2。該聚醯亞胺前驅物P-2的分子量為Mw=26,300,Mn=12,100。
推測P-2的結構為由下述式(P-2)表示之結構。
P-2在與式(1-2)中之L21
對應之位置上不具有聚合性基,因此與特定樹脂不對應。
[化學式85]
<比較例用聚醯亞胺前驅物P-3的合成>
在安裝有冷凝器及攪拌機之燒瓶中,一邊去除水分一邊添加1,12-十二烷二胺2.31g(12.5mmol)、4,4’-二胺基二苯碸1.41g(5.7mmol)及N-甲基吡咯啶酮5.0g,並在室溫下攪拌了15分鐘。接著,將1,10-(十亞甲基)雙偏苯三酸二酐10.00g(19.1mmol)及N-甲基吡咯啶酮10.00g的混合溶液添加了15分鐘。添加結束後,將所獲得之混合液升溫至60℃,並攪拌8小時,從而獲得了比較例用聚醯亞胺前驅物P-3的NMP溶液。所獲得之溶液中的固體成分為40質量%,P-3的Mw為42,000,Mn=20,000。
P-3在與式(1-2)中之L21
對應之位置上不具有聚合性基,因此與特定樹脂不對應。
[化學式86]
<實施例及比較例>
在各實施例中,分別混合下述表1中所記載的成分,從而獲得了各硬化性樹脂組成物。又,在各比較例中,分別混合下述表1中所記載的成分,從而獲得了各比較用組成物。使所獲得之硬化性樹脂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。
在表1中,“質量份”一欄中的數值表示各成分的含量(質量份)。
在表1中,例如“種類”一欄中的“PA-1/PI-1”、“質量份”一欄中的“18/14”等的記載表示分別使用了18質量份的PA-1,使用了14質量份的PI-1。
又,在表1中,“-”的記載表示不含有對應成分。
[表1]
樹脂 | 溶劑 | 光聚合起始劑 | 聚合性化合物 | 聚合抑制劑 | 金屬接著性改良劑 | 遷移抑制劑 | 鎓鹽 或熱鹼產生劑 | 添加劑 | 硬化條件 | 顯影方法 | 顯影性 | 解析度 | 耐藥品性 | |||||||||||
種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 種類 | 質量份 | 溫度 | ||||||
實 施 例 | 1 | PI-1 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | A | A | B |
2 | PI-2 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 6.0 | F-3 | 0.08 | G-3 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | B | B | A | |
3 | PI-3 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 6.0 | F-1 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | A | B | A | |
4 | PI-4 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | SR-231 | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | A | A | B | |
5 | PI-5 | 32 | NMP | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | B | B | B | |
6 | PI-6 | 32 | NMP | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | J-1 | 0.1 | 180℃ | 溶劑 | B | A | A | |
7 | PI-7 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-3 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | B | A | B | |
8 | PA-1/ PI-1 | 18/14 | DMSO/GBL | 60 | OXE-02 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 溶劑 | A | B | A | |
9 | P1-1 | 32 | NMP | 60 | OXE-02 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | A | A | B | |
10 | PA-1 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | SR-231 | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 溶劑 | A | B | B | |
11 | PA-2 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 溶劑 | B | B | B | |
12 | PA-2 | 35 | NMP/EL | 60 | OXE-01 | 0.7 | SR-209 | 2.8 | F-4 | 0.02 | G-2/G-4 | 0.2/0.2 | H-2 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 180℃ | 溶劑 | A | A | B | |
13 | PA-3 | 35 | NMP | 60 | OXE-02 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 鹼 | A | A | B | |
14 | PA-4 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 溶劑 | B | B | A | |
15 | PA-5 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 溶劑 | A | B | A | |
16 | PA-6 | 32 | DMSO/GBL | 60 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-1 | 0.7 | H-3 | 0.12 | I-1 | 0.5 | J-1 | 0.1 | 200℃ | 溶劑 | B | A | B | |
比 較 例 | 1 | P-1 | 35 | NMP/EL | 60 | OXE-01 | 0.7 | SR-209 | 2.8 | F-4 | 0.02 | G-2/G-4 | 0.2/0.2 | H-2 | 0.12 | - | - | J-1 | 0.1 | 180℃ | 溶劑 | C | C | D |
2 | P-2 | 35 | NMP/EL | 60 | OXE-01 | 0.7 | SR-209 | 2.8 | F-4 | 0.02 | G-2/G-4 | 0.2/0.2 | - | - | - | - | - | - | 180℃ | 溶劑 | C | C | C | |
3 | P-3 | 35 | NMP | 60 | OXE-02 | 1.2 | ADPH | 6.0 | F-2 | 0.08 | G-2 | 0.7 | H-1 | 0.12 | I-1 | 0.5 | - | - | 200℃ | 鹼 | B | C | D |
表1中所記載之各成分的詳細內容如下。
[樹脂(特定樹脂或比較用樹脂)]
・PI-1~PI-7:在上述中合成之聚醯亞胺樹脂PI-1~PI-7
・PA-1~PA-6:在上述中合成之聚醯亞胺前驅物樹脂PA-1~PA-6
・P-1~P-3:在上述中合成之比較用聚醯亞胺P-1、比較用聚醯亞胺前驅物P-2~P-3
[溶劑]
・DMSO:二甲基亞碸
・GBL:γ-丁內酯
・EL:乳酸乙酯
・NMP:N-甲基吡咯啶酮
在表1中,DMSO/GBL的記載表示將DMSO與GBL以DMSO:GBL=20:80(質量比)的比例進行混合而使用。
在表1中,NMP/EL的記載表示將NMP與EL以NMP:EL=80:20(質量比)的比例進行混合而使用。
[光聚合起始劑]
・OXE-01:IRGACURE OXE 01(BASF公司製)
・OXE-02:IRGACURE OXE 02(BASF公司製)
[聚合性化合物]
・SR-209:SR-209(Sartomer Company,Inc製)
・SR-231:SR-231(Sartomer Company,Inc製)
・ADPH:二新戊四醇六丙烯酸酯(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.製)
[聚合抑制劑]
・F-1:1,4-苯醌
・F-2:4-甲氧基苯酚
・F-3:1,4-二羥苯
・F-4:2-亞硝基-1-萘酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)
[遷移抑制劑]
・H-1:1H-四唑
・H-2:1,2,4-三唑
・H-3:5-苯基四唑
[添加劑]
・J-1:N-苯基二乙醇胺(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)
<評價>
[耐藥品性的評價]
將各實施例及比較例中所製備之各硬化性樹脂組成物或比較用組成物,分別藉由旋塗法適用於矽晶圓上,從而形成了硬化性樹脂組成物層。
將適用了所獲得之硬化性樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上在100℃下乾燥5分鐘,從而在矽晶圓上形成了15μm的均勻厚度的硬化性樹脂組成物層。使用步進機(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整面曝光,將所曝光之硬化性樹脂組成物層(樹脂層)在氮氣環境下以10℃/分鐘的升溫速度進行升溫,並在表1的“硬化條件”一欄中所記載的溫度下加熱180分鐘,從而獲得了硬化性樹脂組成物層的硬化層(樹脂層)。
將所獲得之樹脂層在下述條件下浸漬於下述藥液中,並算出溶解速度。
藥液:二甲基亞碸(DMSO)和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:將樹脂層在75℃的藥液中浸漬15分鐘,比較浸漬前後的膜厚,並計算出溶解速度(nm/分鐘)。
按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於表1的“耐藥品性”一欄中。可以說溶解速度越小,耐藥品性越優異。
-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/分鐘以上且小於400nm/分鐘。
D:溶解速度為400nm/分鐘以上。
[顯影液溶解性(顯影性)評價]
以如下方式實施了顯影液溶解性評價。
將各實施例及比較例中所製備之各硬化性樹脂組成物或比較用組成物,分別藉由旋塗法適用於矽晶圓上,從而形成了硬化性樹脂組成物層。
將適用了所獲得之硬化性樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上在100℃下乾燥5分鐘,從而在矽晶圓上獲得了35μm的厚度均勻的硬化性樹脂組成物層。
使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),並藉由i射線以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曝光。關於上述曝光,使用形成有寬度50μm、寬度70μm或寬度100μm的1:1線與空間圖案之二元遮罩來進行。
針對上述曝光後的硬化性樹脂組成物層,在表1的“顯影方法(顯影液)”一欄中記載為“溶劑”之例子中,對曝光後的硬化性樹脂組成物層進行使用30℃的環戊酮作為顯影液之顯影,並用PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)進行了沖洗。
在表1的“顯影方法(顯影液)”一欄中記載為“鹼”之例子中,對曝光後的硬化性樹脂組成物層進行使用30℃的2.38質量%氫氧化四甲基銨水溶液作為顯影液之顯影,並用離子交換水進行了沖洗。
在曝光時,使用寬度100μm的1:1線與空間(L/S)圖案,將硬化性樹脂組成物層的厚度為35μm時的未曝光部的溶解中所需要的最少時間設為最小顯影時間,並按照下述評價基準進行了評價。可以說最小顯影時間越短,顯影液溶解性越優異。評價結果記載於表1的“顯影性”一欄中。
-評價基準-
A:上述最小顯影時間在30秒鐘以內。
B:上述最小顯影時間超過30秒鐘且在60秒鐘以內。
C:上述最小顯影時間超過60秒鐘且在120秒鐘以內。
D:在120秒鐘內沒有完全溶解。
[解析度評價]
在各實施例或比較例中,藉由與上述顯影液溶解性評價相同的方法來製作具有硬化性樹脂組成物層之覆銅積層板,並進行了使用寬度70μm或寬度100μm的1:1線與空間圖案(L/S圖案)之曝光。
將顯影時間設為上述顯影液溶解性評價中之最小顯影時間的2倍時間的顯影時間,除此以外,以與上述顯影液溶解性評價相同的方法實施顯影處理及沖洗處理之後,觀察溶解部出現銅面之部分,從而確認是否完成了解析。
對顯影後的硬化膜的圖案中之溶解部測定27點,並按照下述評價基準進行了評價。評價結果記載於表1的“解析度”一欄中。
-評價基準-
A:所有50μm的L/S圖案均完成了解析。
B:50μm中一個以上沒有解析,所有70μm的L/S圖案均完成了解析。
C:70μm的L/S圖案的一個以上完全沒有解析,所有100μm的L/S圖案均完成了解析。
D:100μm的L/S圖案的一個以上因顯影殘渣等而沒有完全解析。
從以上結果可知,本發明之包含特定樹脂之硬化性樹脂組成物的耐藥品性優異。
比較例1~比較例3之比較用組成物不含有特定樹脂。可知該比較例1~比較例3之比較用組成物的耐藥品性差。
<實施例101>
將實施例1中所記載的硬化性樹脂組成物旋轉塗佈於在表面形成有銅薄層之樹脂基材中之銅薄層的表面上,以使膜厚成為20μm。將塗佈於樹脂基材上之硬化性樹脂組成物在100℃下乾燥2分鐘之後,使用步進機(Nikon Corporation製、NSR1505 i6)進行了曝光。關於曝光,隔著正方形圖案(長寬各100μm的正方形圖案,重複數10)的遮罩,在波長365nm下以400mJ/cm2
的曝光量進行曝光,從而製作了殘留有正方形之圖案。曝光之後,用環戊酮顯影30秒鐘,用PGMEA沖洗20秒鐘,從而獲得了圖案。
接著,使其在氮氣環境下以10℃/分鐘的升溫速度進行升溫,達到表1的實施例1的“硬化條件”一欄中所記載的溫度之後,在該溫度下加熱3小時,從而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出半導體器件,其結果,確認到正常動作。
無。
無。
Claims (14)
- 如請求項1所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述樹脂具有下述式(2-1)所表示之重複單元作為前述式(1-1)所表示之重複單元或者具有下述式(2-2)所表示之重複單元作為前述式(1-2)所表示之重複單元; 式(2-1)中,X1 及X2 分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y1 表示碳數1~30的有機基團,Q1 表示碳數1~30的有機基團,A1 表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A2 表示包含聚合性基之基團,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,n1及n2分別獨立地表示1以上的整數; 式(2-2)中,X3 及X4 分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y2 表示碳數1~30的有機基團,Q2 表示碳數1~30的有機基團,A3 表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A4 表示包含聚合性基之基團,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,G1 及G2 分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,n3及n4分別獨立地表示1以上的整數。
- 如請求項2所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述式(2-1)中的X1 及X2 分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基,前述式(2-2)中的X3 及X4 分別獨立地為碳數6~30的芳香族烴基。
- 如請求項2或請求項3所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述式(2-1)中的Y1 為包含芳香族烴基之基團,前述式(2-2)中的Y2 為包含芳香族烴基之基團。
- 如請求項2或請求項3所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述式(2-1)中的Q1 為包含芳香族烴基之基團,前述式(2-2)中的Q2 為包含芳香族烴基之基團。
- 如請求項1至請求項3之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其係還包含聚合性化合物。
- 如請求項6所述之硬化性樹脂組成物,其係還包含多官能聚合性化合物作為前述聚合性化合物。
- 如請求項1至請求項3之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
- 一種硬化膜,其係將請求項1至請求項8之任一項所述之硬化性樹脂組成物硬化而成。
- 一種積層體,其係具有兩層以上的請求項9所述之硬化膜,並且在任意前述硬化膜彼此之間具有金屬層。
- 一種硬化膜的製造方法,其係包括: 膜形成步驟,係將請求項1至請求項8之任一項所述之硬化性樹脂組成物適用於基板上來形成膜。
- 如請求項11所述之硬化膜的製造方法,其係包括在50~450℃下對前述膜進行加熱之步驟。
- 一種半導體器件,其係具有請求項9所述之硬化膜或請求項10所述之積層體。
- 一種樹脂,其係包含選自包括式(2-1)所表示之重複單元及式(2-2)所表示之重複單元之群組中的至少一者, 式(2-1)中,X1 及X2 分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y1 表示碳數1~30的有機基團,Q1 表示碳數1~30的有機基團,A1 表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A2 表示包含聚合性基之基團,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,n1及n2分別獨立地表示1以上的整數; 式(2-2)中,X3 及X4 分別獨立地表示碳數6~30的芳香族烴基、碳數2~30的環狀、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基,Y2 表示碳數1~30的有機基團,Q2 表示碳數1~30的有機基團,A3 表示包含選自包括聚合性基、脂肪族烴基及聚伸烷氧基之群組中的至少一種基之基團,A4 表示包含聚合性基之基團,R3 及R4 分別獨立地表示氫原子或1價有機基團,G1 及G2 分別獨立地表示碳數1~30的有機基團,n3及n4分別獨立地表示1以上的整數。
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