TW202208510A - 硬化性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、半導體元件及熱硬化性樹脂 - Google Patents
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Abstract
包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂及感放射線聚合起始劑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元件以及具有特定結構之熱硬化性樹脂。
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、半導體元件及熱硬化性樹脂。
自先前,進行如下步驟:將包含熱硬化性樹脂之硬化性樹脂組成物例如藉由塗佈等而適用於基材上以形成感光膜,之後,依據需要進行曝光、顯影、加熱等,從而將硬化物(例如,硬化膜)形成於基材上。
該種硬化性樹脂組成物能夠藉由公知的塗佈方法等而適用,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在適用時的形狀、大小、適用位置等設計的自由度高等。從該種製造上的適應性優異之觀點考慮,越來越期待上述硬化性樹脂組成物在產業上的應用開發。
例如,聚醯亞胺等樹脂以包含作為熱硬化性樹脂之聚醯亞胺前驅物之硬化性樹脂組成物的形態進行使用。
上述聚醯亞胺前驅物例如藉由加熱而環化,並在硬化物中成為聚醯亞胺。
其中,例如,聚醯亞胺的耐熱性及絕緣性等優異,因此適用於各種用途。作為上述用途並無特別限定,但是若舉出實際安裝用半導體元件為例,則可以舉出作為絕緣膜或密封材料的材料或保護膜的利用。又,亦可以用作撓性基板的基底膜或覆蓋膜等。
例如,在專利文獻1中,記載有一種感放射線性組成物,其特徵為,包括:(一)使(a)選自均苯四甲酸二酐及3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐中的至少一種芳香族四羧酸二酐與(b)二胺基二苯基碸、二胺基二苯醚及對苯二胺這三種的芳香族二胺的莫耳比為10~90:10~90:0~35之芳香族二胺混合物進行反應而獲得之聚異醯亞胺100重量份、(二)式RZH中所示之單體〔式中,R為具有能夠加成聚合的乙烯性不飽和基之有機基,Z為-O-、-S-或-NR1
-(其中,R1
表示氫或碳數1至4的烷基。)。〕10~500重量份、(三)感放射線聚合起始劑或感放射線敏化劑0~20重量份及(四)二疊氮化合物0.1~50重量份。
例如,在專利文獻2中,記載有一種聚醯亞胺樹脂組成物,其含有聚醯亞胺,該聚醯亞胺樹脂組成物的特徵為,含有在25℃下相對於二氯甲烷(100質量%)或1,3-二氧戊環(100質量%)之溶解度在0.01~10質量%的範圍內且具有芳香族部位之聚醯亞胺和具有NICS值在-15.0~-7.0的範圍內之部分結構且分子量在250~10000的範圍內之化合物A。
[專利文獻1]日本特開平08-048733號公報
[專利文獻2]日本特開2018-053156號公報
從在元件中所包含之各種材料的耐熱性等觀點考慮,需要在低溫下進行包含熱硬化性樹脂之硬化性樹脂組成物的硬化。
在由包含熱硬化性樹脂之硬化性樹脂組成物獲得之硬化膜中,要求提高在低溫下進行硬化時的硬化膜的機械強度。
本發明的目的為,提供一種即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜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元件。
又,本發明的目的為,提供一種新的熱硬化性樹脂。
將本發明的代表性實施態樣的例子示於以下。
<1>一種硬化性樹脂組成物,其係包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂以及感放射線聚合起始劑。
<2>如<1>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述熱硬化性樹脂為聚醯亞胺前驅物。
<3>如<1>或<2>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述熱硬化性樹脂包含聚醯胺酸結構或聚醯胺酸酯結構。
<4>如<1>至<3>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述熱硬化性樹脂中所包含之異醯亞胺結構的含量為0.001~0.3mmol/g。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述熱硬化性樹脂具有下述式(2)所表示之重複單元或式(3)所表示之重複單元;
【化學式1】
式(2)中,A1
及A2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,R111
表示2價的有機基,R115
表示4價的有機基,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基;
式(3)中,R117
表示3價的有機基,R111
表示2價的有機基,A2
表示氧原子或-NH-,R113
表示氫原子或1價的有機基。
<6>如<5>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述式(2)中之R113
及R114
中的至少一者包含聚合性基。
<7>如<5>或<6>所述之硬化性樹脂組成物,其中,上述式(2)中之R113
及R114
中的至少一者包含自由基聚合性基。
<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,其係包含2層以上的<9>所述之硬化膜,並且在上述硬化膜中的至少任一硬化膜之間包含金屬層。
<11>一種硬化膜的製造方法,其係包括將<1>至<8>之任一項所述之硬化性樹脂組成物適用於基材上以形成膜之膜形成步驟。
<12>如<11>所述之硬化膜的製造方法,其係還包括在80~450℃下對上述膜進行加熱之加熱步驟。
<13>如<11>或<12>所述之硬化膜的製造方法,其係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顯影步驟。
<14>一種半導體元件,其係包含<9>所述之硬化膜或<10>所述之積層體。
<15>一種熱硬化性樹脂,其係包含選自包括下述式(4)所表示之重複單元及式(5)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元以及選自包括下述式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元;
【化學式2】
式(4)中,A1
及A2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,R111
表示2價的有機基,R115
表示4價的有機基,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R113
及R114
中的至少一者包含下述式(III)所表示之基團;
式(5)中,R117
表示3價的有機基,R111
表示包含聚合性基之2價的有機基,A2
表示氧原子或-NH-,R113
表示氫原子或1價的有機基。
【化學式3】
式(2-1)~式(2-3)中,A1
表示氧原子或-NH-,R111
表示2價的有機基,R115
表示4價的有機基,R114
表示氫原子或1價的有機基,R117
表示3價的有機基;
【化學式4】
式(III)中,R200
表示氫原子或甲基,R201
表示烴基或由烴基與選自包括-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NRN
-之群組中的至少一個結構的鍵結所表示之基團,*表示與其他結構的鍵結部位,RN
表示氫原子或烴基。
[發明效果]
依據本發明,提供一種即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜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元件。
又,依據本發明,提供一種新的熱硬化性樹脂。
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,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),例如能夠藉由使用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,則將對於基材逐漸堆疊層之方向稱為“上”,或者,在具有感光膜之情況下,將從基材朝向感光膜之方向稱為“上”,將其相反方向稱為“下”。再者,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包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂以及感放射線聚合起始劑。
本發明的硬化性樹脂組成物用於形成供於曝光及顯影之感光膜為較佳,用於形成供於曝光及使用了包含有機溶劑之顯影液之顯影之膜為較佳。
又,本發明的硬化性樹脂組成物用於形成供於負型顯影之感光膜為較佳。
在本發明中,負型顯影是指在曝光及顯影中,藉由顯影而去除非曝光部之顯影,正型顯影是指藉由顯影而去除曝光部之顯影。
作為上述曝光的方法、上述顯影液及上述顯影的方法,例如使用在後述硬化膜的製造方法的說明中之曝光步驟中所說明之曝光方法、在顯影步驟中所說明之顯影液及顯影方法。
本發明的硬化性樹脂組成物即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
可以獲得上述效果之機制雖尚不明確,但是推測為如下。
在本發明中所使用之熱硬化性樹脂具有異醯亞胺結構。
本發明人等發現了如下:藉由使用該種熱硬化性樹脂,即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
可以獲得上述效果之原因雖尚不明確,但是推測這是因為,藉由異醯亞胺結構的鹼性來促進熱硬化性樹脂的硬化。
例如,推測為如下:在熱硬化性樹脂為包含聚醯胺酸結構或聚醯胺酸酯結構之樹脂之情況下,在相對低溫(例如,180℃)的條件下,藉由異醯亞胺結構的鹼性而促進醯胺酸結構或醯胺酸酯結構的醯亞胺化,因此即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
又,推測為如下:異醯亞胺結構本身亦在相對低溫(例如,175℃)下向機械強度高的醯亞胺結構轉移,因此即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
進而,本發明中所使用之熱硬化性樹脂具有聚合性基,並且本發明的硬化性樹脂組成物包含感放射線聚合起始劑。
因此,推測為如下:在曝光時或加熱時進行聚合,即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
又,在預先對先前使用的包含具有聚合性基之熱硬化性樹脂及感放射線聚合起始劑之硬化性樹脂組成物進行曝光和顯影之後進行熱硬化之情況下,在藉由曝光而樹脂彼此之間進行聚合或在樹脂與其他聚合性化合物之間進行聚合之狀態下進行熱硬化。
在進行該種聚合之狀態下,由於熱硬化性樹脂的移動、結構的變化受到限制等,有時難以進行熱硬化。
依據本發明,推測為如下:由於基於上述異醯亞胺結構之熱硬化的促進、異醯亞胺結構本身向醯亞胺結構的轉移等原因,在進行該種聚合之狀態下,即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
其中,在專利文獻1及專利文獻2中,沒有記載包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂以及感放射線聚合起始劑之硬化性樹脂組成物。
以下,對本發明的硬化性樹脂組成物中所包含之成分進行詳細說明。
<特定樹脂>
本發明的硬化性樹脂組成物包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂(以下,亦稱為“特定樹脂”。)。
〔聚合性基〕
作為特定樹脂中所包含之聚合性基,能夠藉由熱、自由基等的作用而進行聚合反應的基團為較佳,可以舉出自由基聚合性基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基、烷氧基甲基、烷氧基甲矽烷基、苯并噁唑基、嵌段異氰酸酯基等。
在該等之中,作為聚合性基,自由基聚合性基或環氧基為較佳,自由基聚合性基為更佳。
作為自由基聚合性基,具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,乙烯基、(甲基)烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基等為較佳,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
1g的特定樹脂中所包含之聚合性基的莫耳量為0.5~4.0mmol/g為較佳,1.0~3.0mmol/g為更佳。
特定樹脂可以僅包含一種聚合性基,亦可以包含兩種以上。在包含兩種以上之情況下,其合計量在上述範圍內為較佳。
〔異醯亞胺結構〕
作為特定樹脂中所包含之異醯亞胺結構,環狀異醯亞胺結構為較佳。
環狀異醯亞胺結構是指包含異醯亞胺結構之環結構,包含異醯亞胺結構之5員環結構為較佳。
又,特定樹脂可以在側鏈上具有異醯亞胺結構,但是在主鏈上具有異醯亞胺結構為較佳。
在本說明書中,樹脂的主鏈是指在分子中相對最長的分子鏈。
又,作為異醯亞胺結構,下述式(1-1)所表示之結構為更佳。
【化學式5】
式(1-1)中,*表示與其他結構的鍵結部位,Cy表示環結構,Cy中所包含之環員可以具有與其他結構的鍵結部位。作為Cy所表示之環結構,5員環為較佳。又,Cy所表示之環結構中所包含之除了式(1-1)中所記載之N、O、C(=O)以外的環員為碳原子為較佳。
Cy所表示之環結構可以為飽和環結構,亦可以為不飽和環結構。
在異醯亞胺結構為式(1-1)所表示之結構之情況下,*為與特定樹脂的主鏈的鍵結部位,並且Cy所表示之環結構中所包含之環員中的至少一個包含與主鏈的鍵結部位為較佳。
又,特定樹脂包含下述式(1-2)所表示之結構作為包含異醯亞胺結構之結構為較佳。
【化學式6】
式(1―2)中,Cy-2表示環結構,n表示1以上的整數,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
Cy-2可以為飽和環結構,亦可以為不飽和環結構,但是芳香族環結構為較佳。又,Cy-2可以為烴環結構,亦可以為雜環結構,但是烴環結構為更佳。作為上述雜環結構中之雜原子,可以舉出氮原子、氧原子、硫原子等。
又,Cy-2可以為單環結構,亦可以為縮合環結構、交聯環結構、螺環結構等多環結構,但是單環結構為較佳。
再者,Cy-2為單環結構是指,由作為單環結構之Cy-2和包含式(1-2)中所記載之醯亞胺結構之環結構形成縮合環結構。
上述單環結構或上述多環結構中所包含之各環結構為5員環或6員環結構為較佳。
n表示1以上的整數,1~6的整數為較佳,1或2為更佳,1為特佳。
又,特定樹脂包含下述式(1-3)所表示之結構作為包含異醯亞胺結構之結構為較佳。
【化學式7】
式(1-3)中,n表示1~4的整數,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
式(1-3)中,n為1或2為較佳,1為更佳。
特定樹脂中所包含之異醯亞胺結構的含量為0.001~0.3mmol/g為較佳,0.006~0.3mmol/g為更佳,0.024~0.3mmol/g為進一步較佳。
推測為如下:只要特定樹脂中所包含之異醯亞胺結構的含量為0.001mmol/g以上,則即使在低溫下進行硬化之情況下亦可以獲得機械強度優異之硬化膜。
又,推測為如下:只要特定樹脂中所包含之異醯亞胺結構的含量為0.3mmol/g以下,則由於在保管硬化性樹脂組成物時抑制特定樹脂硬化而硬化性樹脂組成物的保存穩定性優異,並且由於特定樹脂本身的溶解性變高而過濾性優異。
關於上述異醯亞胺結構的含量,能夠藉由核磁共振光譜法(NMR)、紅外光譜法(IR)、紫外可見吸收光譜法(UV-vis)等進行測定。
例如,能夠使用紅外光譜法,並依據1800cm-1
位置上的峰面積進行計算。
〔聚醯亞胺前驅物〕
特定樹脂只要為熱硬化性樹脂,則並無特別限定,但是聚醯亞胺前驅物為較佳。
作為聚醯亞胺前驅物,只要為藉由熱而形成醯亞胺環結構以成為聚醯亞胺之化合物即可,但是包含聚醯胺酸結構或聚醯胺酸酯結構為較佳,包含聚醯胺酸酯結構為更佳。
〔式(2)所表示之重複單元〕
在該等之中,特定樹脂具有下述式(2)所表示之重複單元或後述式(3)所表示之重複單元為較佳,具有式(2)所表示之重複單元為更佳。
【化學式8】
式(2)中,A1
及A2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,R111
表示2價的有機基,R115
表示4價的有機基,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
式(2)中之A1
及A2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,氧原子為較佳。
式(2)中之R111
表示2價的有機基。作為2價的有機基,可以例示包含直鏈或支鏈的脂肪族基、環狀脂肪族基及芳香族基之基團,包括碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數6~20的環狀脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或該等組合之基團為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之基團為更佳。作為本發明的特佳的實施形態,可以例示-Ar-L-Ar-所表示之基團。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為包括可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NHCO-或上述中的兩個以上的組合之基團。該等較佳範圍如上所述。
R111
衍生自二胺為較佳。作為聚醯亞胺前驅物的製造中所使用之二胺,可以舉出直鏈或支鏈的脂肪族、環狀脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。
具體而言,包含包括碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數6~20的環狀脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或該等組合之基團之二胺為較佳,包含包括碳數6~20的芳香族基之基團之二胺為更佳。作為芳香族基的例子,可以舉出下述。
【化學式9】
式中,A為選自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-、-SO2
-、-NHCO-或該等組合中之基團為較佳,選自單鍵、可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-或-SO2
-中之基團為更佳,-CH2
-、-O-、-S-、-SO2
-、-C(CF3
)2
-或-C(CH3
)2
-為進一步較佳。
式中,*表示與其他結構的鍵結部位。
作為二胺,具體而言,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、1,4-二胺基丁烷及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’-二甲基環己基甲烷及異佛爾酮二胺;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’-二胺基二苯基甲烷及3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸及3,3-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯醚及3,3’-二胺基二苯醚、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、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基對聯三苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基碸、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基八氟聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、3,3’,4,4’-四胺基聯苯、3,3’,4,4’-四胺基二苯醚、1,4-二胺基蒽醌、1,5-二胺基蒽醌、3,3-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、9,9’-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-二甲基-3,3’-二胺基二苯基碸、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、2,4-二胺基枯烯及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、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、二胺苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟聯甲苯胺及4,4’-二胺基四聯苯中的至少一種二胺。
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。
又,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。
從所獲得之有機膜的柔軟性的觀點考慮,R111
由-Ar-L-Ar-表示為較佳。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為包括可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NHCO-或上述中的兩個以上的組合之基團。Ar為伸苯基為較佳,L為可以經氟原子取代的碳數1或2的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-或-SO2
-為較佳。此處的脂肪族烴基為伸烷基為較佳。
又,從i射線透射率的觀點考慮,R111
為下述式(51)或式(61)所表示之2價的有機基為較佳。尤其,從i射線透射率、易獲得性的觀點考慮,式(61)所表示之2價的有機基為更佳。
式(51)
【化學式11】
式(51)中,R50
~R57
分別獨立地為氫原子、氟原子或1價的有機基,R50
~R57
中的至少一個為氟原子、甲基或三氟甲基。
作為R50
~R57
的1價的有機基,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。
【化學式12】
式(61)中,R58
及R59
分別獨立地為氟原子或三氟甲基。
作為提供式(51)或式(61)的結構之二胺化合物,可以舉出2,2’-二甲基聯苯胺、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。該等可以使用一種或組合使用兩種以上。
又,R111
可以為包含聚合性基之結構。
例如,R111
亦能夠設為來自具有聚合性基之二胺化合物之結構。
具有聚合性基之二胺化合物並無特別限定,但是包含芳香環結構之化合物為較佳,具有包含胺基及聚合性基之結構與芳香環結構直接連接之結構之化合物為更佳。
作為聚合性基,包括乙烯性不飽和基、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。
又,R111
可以藉由使與上述被反應性基能夠反應的基團(環氧基、異氰酸酯基等)及具有聚合性基之化合物和來自具有羧基、羥基等被反應性基之二胺化合物之結構進行反應而形成。
式(2)中之R115
表示4價的有機基。作為4價的有機基,包含芳香環之4價的有機基為較佳,下述式(52)或式(62)所表示之基團為更佳。
式(52)或式(62)中,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
【化學式13】
式(52)中,R112
為選自單鍵或可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO2
-及-NHCO-以及該等組合中之基團為較佳,選自單鍵、可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、-O-、-CO-、-S-及-SO2
-中之基團為更佳,選自包括-CH2
-、-C(CF3
)2
-、-C(CH3
)2
-、-O-、-CO-、-S-及-SO2
-之群組中的2價的基團為進一步較佳。
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14】
式(O)中,R115
表示4價的有機基。R115
的較佳範圍與式(2)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。
R111
和R115
中的至少一者具有OH基亦較佳。更具體而言,作為R111
,可以舉出雙胺基苯酚衍生物的殘基。
R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,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。作為聚合性基為能夠藉由熱、自由基等的作用而進行聚合反應的基團,自由基聚合性基為較佳。作為聚合性基的具體例,可以舉出具有乙烯性不飽和鍵之基團、烷氧基甲基、羥甲基、醯氧基甲基、環氧基、氧雜環丁基、苯并噁唑基、嵌段異氰酸酯基、羥甲基、胺基。作為聚醯亞胺前驅物等所具有之自由基聚合性基,具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、(甲基)烯丙基、下述式(III)所表示之基團等,下述式(III)所表示之基團為較佳。
式(III)中,R200
表示氫原子或甲基,氫原子為較佳。
式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(III)中,R201
表示烴基或由烴基與選自包括-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NRN
-之群組中的至少一個結構的鍵結所表示之基團,表示碳數2~12的伸烷基、-CH2
CH(OH)CH2
-或聚伸烷氧基為較佳。
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
-、聚伸烷氧基,伸乙基、伸丙基、三亞甲基、-CH2
CH(OH)CH2
-、聚伸烷氧基為更佳,聚伸烷氧基為進一步較佳。
又,R201
為包含脲鍵、胺甲酸乙酯鍵或酯鍵之基團亦較佳。作為該種基團,例如可以舉出*-LU1
-XU1
-LU2
-#所表示之基團。
LU1
表示烴基或由烴基與選自包括-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NRN
-之群組中的至少一個結構的鍵結所表示之基團,表示碳數2~12的伸烷基、-CH2
CH(OH)CH2
-或聚伸烷氧基為較佳。
XU1
表示脲鍵、胺甲酸乙酯鍵或酯鍵。
LU2
表示烴基或由烴基與選自包括-O-、-CO-、-S-、-SO2
-或-NRN
-之群組中的至少一個結構的鍵結所表示之基團,表示碳數2~12的伸烷基、-CH2
CH(OH)CH2
-或聚伸烷氧基為較佳。
*與式(III)中的*的含義相同,#表示與式(III)中的氧原子的鍵結部位。
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量(聚伸烷氧基的重複數)為2~20為較佳,2~10為更佳,2~6為進一步較佳。
作為聚伸烷氧基,從溶劑溶解性及耐溶劑性的觀點考慮,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重複數個較佳態樣如上所述。
R113
及R114
分別獨立地為氫原子或1價的有機基。作為1價的有機基,可以舉出在構成芳基之碳中的一個、兩個或三個上,較佳為在一個上鍵結有酸基之芳香族基及芳烷基等。具體而言,可以舉出具有酸基之碳數6~20的芳香族基、具有酸基之碳數7~25的芳烷基。更具體而言,可以舉出具有酸基之苯基及具有酸基之苄基。酸基為OH基為較佳。
R113
或R114
為氫原子、2-羥基苄基、3-羥基苄基及4-羥基苄基亦更佳。
從對有機溶劑的溶解度的觀點考慮,R113
或R114
為1價的有機基為較佳。作為1價的有機基,包含直鏈或支鏈的烷基、環狀烷基、芳香族基為較佳,經芳香族基取代的烷基為更佳。
烷基的碳數為1~30為較佳。烷基可以為直鏈、支鏈、環狀中的任一個。作為直鏈或支鏈的烷基,例如可以舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十八烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-乙基戊基、2-乙基己基2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基、2-(2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基、2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基及2-(2-(2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基)乙氧基)乙氧基。環狀烷基可以為單環的環狀烷基,亦可以為多環的環狀烷基。作為單環的環狀烷基,例如可以舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基及環辛基。作為多環的環狀烷基,例如可以舉出金剛烷基、降莰基、莰基、莰烯基、十氫萘基、三環癸基、四環癸基、莰二醯基、二環己基及蒎烯基。其中,從與高靈敏度化的兼顧的觀點考慮,環己基為最佳。又,作為經芳香族基取代的烷基,經後述芳香族基取代的直鏈烷基為較佳。
作為芳香族基,具體而言為經取代或未經取代的苯環、萘環、并環戊二烯環、茚環、薁環、庚搭烯環、茚烯環、苝環、稠五苯環、苊烯環、菲環、蒽環、稠合苯環、䓛環、聯三伸苯環、茀環、聯苯環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡啶環、吡𠯤環、嘧啶環、嗒𠯤環、吲口巾環、吲哚環、苯并呋喃環、苯并噻吩環、異苯并呋喃環、喹口巾環、喹啉環、呔𠯤環、口奈啶環、喹噁啉環、喹噁唑啉環、異喹啉環、咔唑環、啡啶環、吖啶環、啡啉環、噻嗯環、色烯環、口山口星環、啡噁噻環、啡噻𠯤環或啡𠯤環。苯環為最佳。
式(2)中,在R113
為氫原子之情況或在R114
為氫原子之情況下,聚醯亞胺前驅物可以與具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物形成共軛鹼。作為該種具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物的例子,可以舉出甲基丙烯酸N,N-二甲基胺基丙酯。
R113
及R114
中的至少一者可以為酸分解性基等極性轉換基。作為酸分解性基,只要為在酸的作用下分解而產生酚性羥基、羧基等鹼可溶性基者,則並無特別限定,但是縮醛基、縮酮基、甲矽烷基、甲矽烷基醚基、三級烷基酯基等為較佳,從曝光靈敏度的觀點考慮,縮醛基為更佳。
作為酸分解性基的具體例,可以舉出第三丁氧基羰基、異丙氧基羰基、四氫吡喃基、四氫呋喃基、乙氧基乙基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、三甲基甲矽烷基、第三丁氧基羰基甲基、三甲基甲矽烷基醚基等。從曝光靈敏度的觀點考慮,乙氧基乙基或四氫呋喃基為較佳。
又,聚醯亞胺前驅物在結構單元中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺前驅物中的氟原子含量為10質量%以上為較佳,並且20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯亞胺前驅物可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺成分,可以舉出使用雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等之態樣。
式(2)所表示之重複單元為式(2-A)所表示之重複單元為較佳。亦即,本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物等中的至少一種為具有式(2-A)所表示之重複單元之前驅物為較佳。藉由設為該種結構,能夠進一步擴大曝光寬容度的寬度。
式(2-A)
【化學式16】
式(2-A)中,A1
及A2
表示氧原子,R111
及R112
分別獨立地表示2價的有機基,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R113
及R114
中的至少一者為包含聚合性基之基團,兩者為聚合性基為較佳。
A1
、A2
、R111
、R113
及R114
分別獨立地與式(2)中之A1
、A2
、R111
、R113
及R114
的含義相同,較佳範圍亦相同。
R112
與式(52)中之R112
的含義相同,較佳範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物可以包含一種式(2)所表示之重複結構單元,亦可以包含兩種以上。又,亦可以包含式(2)所表示之重複單元的結構異構物。又,聚醯亞胺前驅物除了上述式(2)的重複單元以外,亦可以包含其他種類的重複結構單元,這是不言而喻的。
聚醯亞胺前驅物包含下述式(3)所表示之重複單元亦較佳。
【化學式17】
式(3)中,R117
表示3價的有機基,R111
表示2價的有機基,A2
表示氧原子或-NH-,R113
表示氫原子或1價的有機基。
式(3)中,R117
可以例示直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基、雜芳族基團或者單鍵或藉由連接基將該等連接兩個以上而獲得之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團為較佳,碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團為更佳。
作為上述連接基,-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2
-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為較佳,-O-、-S-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為更佳。
作為上述伸烷基,碳數1~20的伸烷基為較佳,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。
作為上述鹵化伸烷基,碳數1~20的鹵化伸烷基為較佳,碳數1~10的鹵化伸烷基為更佳,碳數1~4的鹵化伸烷基為更佳。又,作為上述鹵化伸烷基中之鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。上述鹵化伸烷基可以具有氫原子,亦可以使所有氫原子經鹵素原子取代,但是所有氫原子經鹵素原子取代為較佳。作為較佳的鹵化伸烷基的例子,可以舉出(二三氟甲基)亞甲基等。
作為上述伸芳基,伸苯基或伸萘基為較佳,伸苯基為更佳,1,3-伸苯基或1,4-伸苯基為進一步較佳。
又,R117
從至少一個羧基可以被鹵化的三羧酸化合物衍生為較佳。作為上述鹵化,氯化為較佳。
在本發明中,將具有三個羧基之化合物稱為三羧酸化合物。
上述三羧酸化合物的三個羧基中的兩個羧基可以被酸酐化。
作為用於聚醯胺醯亞胺前驅物的製造中之可以被鹵化的三羧酸化合物,可以舉出支鏈狀的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族的三羧酸化合物等。
該等三羧酸化合物可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。
具體而言,作為三羧酸化合物,包含碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團之三羧酸化合物為較佳,包含碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團之三羧酸化合物為更佳。
又,作為三羧酸化合物的具體例,可以舉出藉由單鍵、-O-、-CH2
-、-C(CH3
)2
-、-C(CF3
)2
-、-SO2
-或伸苯基連接1,2,3-丙烷三羧酸、1,3,5-戊烷三羧酸、檸檬酸、偏苯三甲酸、2,3,6-萘三羧酸、鄰苯二甲酸(或者,鄰苯二甲酸酐)與苯甲酸之化合物等。
該等化合物可以為兩個羧基被酐化之化合物(例如,偏苯三甲酸酐),亦可以為至少一個羧基被鹵化之化合物(例如,偏苯三酸酐醯氯)。
式(3)中,R111
、A2
、R113
分別與上述式(2)中之R111
、A2
、R113
的含義相同,較佳態樣亦相同。
聚醯亞胺前驅物包含選自包括下述式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元作為具有異醯亞胺結構之重複單元為較佳。
【化學式18】
式(2-1)~式(2-2)中,R111
、R114
、R115
及A1
分別與上述式(2)中的R111
、R114
、R115
及A1
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-3)中,R111
及R117
分別與上述式(3)中的R111
及R117
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元的合計含量只要設為特定樹脂中之異醯亞胺結構的含量在上述範圍內之量即可。
作為本發明中之聚醯亞胺前驅物的一實施形態,可以舉出式(2)所表示之重複單元、式(3)所表示之重複單元及式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元的合計含量為所有重複單元的50莫耳%以上之態樣。上述合計含量為70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳,超過90莫耳%為特佳。上述合計含量的上限並無特別限定,除了末端以外的聚醯亞胺前驅物中之所有重複單元可以為式(2)所表示之重複單元、式(3)所表示之重複單元及式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元中的任一個。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為18,000~30,000,更佳為20,000~27,000,進一步較佳為22,000~25,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為7,200~14,000,更佳為8,000~12,000,進一步較佳為9,200~11,200。
上述聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度為2.5以上為較佳,2.7以上為更佳,2.8以上為進一步較佳。聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別限定,例如4.5以下為較佳,4.0以下為更佳,3.8以下為進一步較佳,3.2以下為更進一步較佳,3.1以下為又更進一步較佳,3.0以下為再更進一步較佳,2.95以下為特佳。
在本說明書中,分子量的分散度為利用重量平均分子量/數量平均分子量計算出之值。
式(PAI-1)中,R116
表示2價的有機基,R111
表示2價的有機基。
式(PAI-1)中,R116
可以例示直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基、雜芳族基團或者單鍵或藉由連接基將該等連接兩個以上而獲得之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團為較佳,碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團為更佳。
作為上述連接基,-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2
-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為較佳,-O-、-S-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為更佳。
作為上述伸烷基,碳數1~20的伸烷基為較佳,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。
作為上述鹵化伸烷基,碳數1~20的鹵化伸烷基為較佳,碳數1~10的鹵化伸烷基為更佳,碳數1~4的鹵化伸烷基為進一步較佳。又,作為上述鹵化伸烷基中之鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。上述鹵化伸烷基可以具有氫原子,亦可以使所有氫原子經鹵素原子取代,但是所有氫原子經鹵素原子取代為較佳。作為較佳的鹵化伸烷基的例子,可以舉出(二三氟甲基)亞甲基等。
作為上述伸芳基,伸苯基或伸萘基為較佳,伸苯基為更佳,1,3-伸苯基或1,4-伸苯基為進一步較佳。
又,R116
從二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物衍生為較佳。
在本發明中,將具有兩個羧基之化合物稱為二羧酸化合物,且將具有兩個被鹵化之羧基之化合物稱為二羧酸二鹵化物。
二羧酸二鹵化物中之羧基只要被鹵化即可,例如被氯化為較佳。亦即,二羧酸二鹵化物為二羧酸二氯化物化合物為較佳。
作為用於聚醯胺醯亞胺前驅物的製造中之可以被鹵化的二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物,可以舉出直鏈狀或支鏈狀的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物等。
該等二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。
具體而言,作為二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物,包含碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團之二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物為較佳,包含碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團之二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物為更佳。
又,作為二羧酸化合物的具體例,可以舉出丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、異丙基丙二酸、二正丁基丙二酸、琥珀酸、四氟琥珀酸、甲基琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基琥珀酸、二甲基甲基琥珀酸、戊二酸、六氟戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、3-乙基-3-甲基戊二酸、己二酸、八氟己二酸、3-甲基己二酸、庚二酸、2,2,6,6-四甲基庚二酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸、三十一烷二酸、三十二烷二酸、二乙醇酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、4,4’-聯苯羧酸、4,4’-聯苯羧酸、4,4’-二羧基二苯醚、二苯甲酮-4,4’-二羧酸等。
作為二羧酸二鹵化物的具體例,可以舉出將上述二羧酸化合物的具體例中之兩個羧基進行鹵化而形成之結構的化合物。
式(PAI-1)中,R111
與上述式(2)中之R111
的含義相同,較佳態樣亦相同。
〔特定樹脂的製造方法〕
特定樹脂例如能夠藉由下述途徑(Route)1或下述途徑2所示之方法來合成。
其中,本發明的特定樹脂的合成方法並不限定於此。
-途徑1-
在對四羧酸二酐加成醇而獲得了半酯之後,加成二胺而獲得包含聚醯胺酸酯結構之樹脂之步驟中,藉由調整醇的當量或後添加四羧酸量等方法使二胺以使酸酐殘存於系統中之狀態發揮作用而獲得了聚醯胺酸酯―醯胺酸共聚物之後,藉由使用適當的縮合劑以使醯胺酸部閉環,從而能夠獲得具有異醯亞胺結構之樹脂。
將上述途徑1中之合成方案的概略示於以下。
【化學式20】
上述包含聚醯胺酸酯結構之樹脂的製造在溶劑中進行為較佳。作為溶劑,可以舉出二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯、三乙二醇二甲醚、乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、環己酮、N-甲基-2-吡咯啶酮及N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、四羥基呋喃等。
上述包含聚醯胺酸酯結構之樹脂的製造中之溫度、反應時間只要依據公知的條件適當設定即可,但是例如能夠設為40~200℃且10分鐘~20小時。
在獲得上述包含聚醯胺酸酯結構之樹脂之步驟中,可以使用鹵化劑將半酯鹵化而使用。作為鹵化劑,可以舉出SOCl2
、磷醯氯等。
又,使用非鹵素系觸媒而不使用上述鹵化劑進行合成亦較佳。作為上述非鹵素系觸媒,能夠無特別限制地使用不包含鹵素原子的公知的醯胺化觸媒,例如可以舉出硼氧烴三聚物(boroxine)化合物、N-羥基化合物、三級胺、磷酸酯、胺鹽、脲化合物等、碳二亞胺化合物。作為上述碳二亞胺化合物,可以舉出N,N’-二異丙基碳二亞胺、N,N’-二環己基碳二亞胺等。
作為用於上述醯胺酸部的閉環之縮合劑,可以舉出乙酸酐-吡啶系試藥、乙酸酐-三乙胺系試藥、三氟乙酸酐、二環己基碳二亞胺等碳二亞胺系縮合劑等。
上述閉環中之溫度、反應時間只要依據公知的條件適當設定即可,但是例如能夠設為40~200℃且10分鐘~20小時。
-途徑2-
在對四羧酸二酐加成二胺並設為包含聚醯胺酸結構之樹脂,藉由使用適當的縮合劑進行閉環而獲得了聚異醯亞胺之後,使醇作用於上述聚異醯亞胺而獲得包含聚醯胺酸結構之樹脂之步驟中,藉由調整所添加之醇的當量以使異醯亞胺結構殘存,從而能夠獲得具有異醯亞胺結構之樹脂。
將上述途徑2中之合成方案的概略示於以下。
【化學式21】
上述包含聚醯胺酸結構之樹脂的製造在溶劑中進行為較佳。作為溶劑,可以舉出與上述途徑1中所舉出之溶劑相同的溶劑。
上述包含聚醯胺酸結構之樹脂的製造中之溫度、反應時間只要依據公知的條件適當設定即可,但是例如能夠設為40~200℃且10分鐘~20小時。
作為上述縮合劑,例如可以舉出作為碳二亞胺系縮合劑之、1-[3-(二甲基胺基)丙基]-3-乙基碳二亞胺、鹽酸1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺、N,N’-二環己基碳二亞胺、N,N’-二異丙基碳二亞胺;作為咪唑系縮合劑之、N,N’-羰基二咪唑、1,1’-羰基二(1,2,4-三唑);作為三𠯤系縮合劑之、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三𠯤-2-基)-4-甲基嗎啉=鹽酸鹽n水合物、三氟甲磺酸(4,6-二甲氧基-1,3,5-三𠯤-2-基)-(2-辛氧基-2-氧代乙基)二甲基銨;作為鏻系縮合劑之、1H-苯并三唑-1-基氧基三(二甲基胺基)鏻六氟磷酸鹽、1H-苯并三唑-1-基氧基三吡咯啶酮鏻六氟磷酸鹽、(7-氮雜苯并三唑-1-基氧基)三吡咯啶酮鏻六氟磷酸鹽、氯三吡咯啶酮鏻六氟磷酸鹽、溴三(二甲基胺基)鏻六氟磷酸鹽、3-(二乙氧基磷醯氧基)-1,2,3-苯并三𠯤-4(3H)-酮;作為脲系縮合劑之、O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸鹽、O-(7-氮雜苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸鹽、O-(N-琥珀醯亞胺基)-N,N,N’,N’-四甲基脲四氟硼酸鹽、O-(N-琥珀醯亞胺基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸鹽、O-(3,4-二氫-4-氧代-1,2,3-苯并三𠯤-3-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲四氟硼酸鹽、S-(1-氧化物-2-吡啶基)-N,N,N’,N’-四甲基硫脲四氟硼酸鹽、O-[2-氧代-1(2H)-吡啶基]-N,N,N’,N’-四甲基脲四氟硼酸鹽、{{[(1-氰基-2-乙氧基-2-氧代基亞乙基)胺基]氧基}-4-嗎啉代亞甲基}二甲基銨六氟磷酸鹽;作為氟烷系縮合劑之、2-氯-1,3-二甲基咪唑啉六氟磷酸鹽、1-(氯-1-吡咯啶基亞甲基)吡咯啶鎓六氟磷酸鹽、2-氟-1,3-二甲基咪唑啉六氟磷酸鹽、氟-N,N,N’,N’-四甲基甲脒六氟磷酸鹽、乙酸酐-吡啶系試藥、乙酸酐-三乙胺系試藥、三氟乙酸酐等。
又,可以與縮合劑同時使用添加劑。作為添加劑,可以舉出1-羥基苯并三唑、1-羥基-7-氮雜苯并三唑、N-羥基琥珀醯亞胺、碳酸N,N’-二琥珀醯亞胺基等。
在該等之中,可以獲得穩定且能夠單離的異醯亞胺聚合體,從而碳二亞胺系縮合劑為較佳,尤其,鹽酸1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺(1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸)為較佳。
在添加上述縮合劑之前,可以藉由末端密封成分密封包含聚醯胺酸結構之樹脂的末端。
作為末端密封成分,可以舉出單胺、單異氰酸酯、單羧酸活性體(例如,具有酸酐結構、醯氯結構或亞硫醯氯結構之化合物)等。
使用上述末端密封成分時的反應條件並無特別限定,只要依據末端密封成分的種類等適當設定即可,但是例如能夠設為10~200℃且10分鐘~20小時。
在上述途徑1、途徑2中的任一個中,特定樹脂中所包含之聚合性基能夠藉由使用具有聚合性基之醇(例如,甲基丙烯酸羥乙酯等)作為上述醇、使用具有聚合性基之二胺作為上述二胺或預先向上述具有異醯亞胺結構之樹脂導入被反應性基(例如,羧基、羥基等),並藉由使與上述被反應性基能夠反應的反應性基(例如,環氧基、異氰酸酯基等)及具有聚合性基之化合物與上述樹脂進行反應而導入。
在上述途徑1、途徑2中的任一個中,亦可以包括析出固體並再溶解之步驟。具體而言,可以舉出如下步驟:使反應液中的聚醯亞胺前驅物沉澱於水、醇等溶劑中,並使四氫呋喃等聚醯亞胺前驅物等再溶解於可溶解的溶劑中。
又,之後,亦可以包括乾燥聚醯亞胺前驅物等之步驟。藉由上述乾燥步驟,能夠獲得粉末狀的聚醯亞胺前驅物等。
〔含量〕
本發明的組成物中之特定樹脂的含量相對於組成物的總固體成分為20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的組成物中之樹脂的含量相對於組成物的總固體成分為99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳,97質量%以下為更進一步較佳,95質量%以下為又更進一步較佳。
本發明的組成物可以僅包含一種特定樹脂,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。
<感放射線聚合起始劑>
本發明的組成物包含感放射線聚合起始劑。
感放射線聚合起始劑只要為與放射線進行反應而產生聚合起始種之化合物即可,但是光聚合起始劑為較佳。
又,放射線表示電子束、紫外線、X射線、α射線、β射線、γ射線等,紫外線為較佳。
〔光聚合起始劑〕
本發明的組成物包含光聚合起始劑作為光敏劑為較佳。
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。
又,作為上述光自由基聚合起始劑,後述肟化合物為較佳。
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、具有噁二唑骨架之化合物、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,並將該內容編入本說明書中。
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,並將該內容編入本說明書中。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(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、IRGACURE-784EG(均為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。在本發明的組成物中,尤其使用肟化合物(肟系的光聚合起始劑)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23】
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中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、鹵甲基噁二唑化合物、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的苯基或聯苯基,RI01
為式(II)所表示之基團或為與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。
〔光酸產生劑〕
又,本發明的組成物包含光酸產生劑作為感放射線聚合起始劑亦較佳。
藉由組成物含有光酸產生劑和後述除了自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物,亦能夠設為如下態樣:例如利用在曝光部產生之酸來促進上述聚合性化合物的交聯反應,以使曝光部比非曝光部更不易被顯影液去除。依據該種態樣,能夠獲得負型圖案。
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及磺醯胺鍵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,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,在相同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。
光酸產生劑為包含肟磺酸鹽基之化合物(以下,亦簡稱為“肟磺酸鹽化合物”)亦較佳。
肟磺酸鹽化合物只要具有肟磺酸鹽基,則並無特別限制,但是下述式(OS-1)、後述式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)所表示之肟磺酸鹽化合物為較佳。
式(OS-1)中,X3
表示烷基、烷氧基或鹵素原子。在存在複數個X3
之情況下,分別可以相同,亦可以不同。上述X3
中之烷基及烷氧基可以具有取代基。作為上述X3
中之烷基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷基為較佳。作為上述X3
中之烷氧基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷氧基為較佳。作為上述X3
中之鹵素原子,氯原子或氟原子為較佳。
式(OS-1)中,m3表示0~3的整數,0或1為較佳。在m3為2或3時,複數個X3
可以相同亦可以不同。
式(OS-1)中,R34
表示烷基或芳基,碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基、碳數1~5的鹵化烷氧基、可以經W取代的苯基、可以經W取代的萘基或可以經W取代的蒽基為較佳。W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基或碳數1~5的鹵化烷氧基、碳數6~20的芳基、碳數6~20的鹵化芳基。
式(OS-1)中,m3為3,X3
為甲基,X3
的取代位置為鄰位,R34
為碳數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降崁基甲基或對甲苯基的化合物為特佳。
作為式(OS-1)所表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可以例示日本特開2011-209692號公報的0064~0068段、日本特開2015-194674號公報的0158~0167段中所記載之以下化合物,並將該等內容編入本說明書中。
式(OS-103)~式(OS-105)中,Rs1
表示烷基、芳基或雜芳基,有時存在複數個之Rs2
分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,有時存在複數個之Rs6
分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,Xs表示O或S,ns表示1或2,ms表示0~6的整數。
式(OS-103)~式(OS-105)中,Rs1
所表示之烷基(碳數1~30為較佳)、芳基(碳數6~30為較佳)或雜芳基(碳數4~30為較佳)可以具有取代基T。
式(OS-103)~式(OS-105)中,Rs2
為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳)或芳基(碳數6~30為較佳)為較佳,氫原子或烷基為更佳。在化合物中有時存在兩個以上之Rs2
中,一個或兩個為烷基、芳基或鹵素原子為較佳,一個為烷基、芳基或鹵素原子為更佳,一個為烷基且其餘為氫原子為特佳。Rs2
所表示之烷基或芳基可以具有取代基T。
式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)中,Xs表示O或S,O為較佳。上述式(OS-103)~(OS-105)中,包含Xs作為環員之環為5員環或6員環。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ns表示1或2,在Xs為O之情況下,ns為1為較佳,並且在Xs為S之情況下,ns為2為較佳。
式(OS-103)~式(OS-105)中,Rs6
所表示之烷基(碳數1~30為較佳)及烷氧基(碳數1~30為較佳)可以具有取代基。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ms表示0~6的整數,0~2的整數為較佳,0或1為更佳,0為特佳。
又,上述式(OS-103)所表示之化合物為下述式(OS-106)、式(OS-110)或式(OS-111)所表示之化合物為特佳,上述式(OS-104)所表示之化合物為下述式(OS-107)所表示之化合物為特佳,上述式(OS-105)所表示之化合物為下述式(OS-108)或式(OS-109)所表示之化合物為特佳。
【化學式28】
式(OS-106)~式(OS-111)中,Rt1
表示烷基、芳基或雜芳基,Rt7
表示氫原子或溴原子,Rt8
表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,Rt9
表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,Rt2
表示氫原子或甲基。
式(OS-106)~式(OS-111)中,Rt7
表示氫原子或溴原子,氫原子為較佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,Rt8
表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,碳數1~8的烷基、鹵素原子或苯基為較佳,碳數1~8的烷基為更佳,碳數1~6的烷基為進一步較佳,甲基為特佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,Rt9
表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,氫原子為較佳。
Rt2
表示氫原子或甲基,氫原子為較佳。
又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟的立體結構(E,Z),可以為其中任一者,亦可以為混合物。
作為上述式(OS-103)~式(OS-105)所表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可以例示日本特開2011-209692號公報的0088~0095段、日本特開2015-194674號公報的0168~0194段中所記載的化合物,並將該等內容編入本說明書中。
作為包含至少一個肟磺酸鹽基之肟磺酸鹽化合物的較佳的其他態樣,可以舉出下述式(OS-101)、式(OS-102)所表示之化合物。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Ru9
表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧羰基、醯基、胺甲醯基、胺磺醯基、磺基、氰基、芳基或雜芳基。Ru9
為氰基或芳基之態樣為更佳,Ru9
為氰基、苯基或萘基之態樣為進一步較佳。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Ru2a
表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Xu表示-O-、-S-、-NH-、-NRu5
-、-CH2
-、-CRu6
H-或CRu6
Ru7
-,Ru5
~Ru7
分別獨立地表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Ru1
~Ru4
分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、烷氧基、胺基、烷氧羰基、烷基羰基、芳基羰基、醯胺基、磺基、氰基或芳基。Ru1
~Ru4
中的兩個分別可以相互鍵結而形成環。此時,環可以進行縮環而與苯環一同形成縮合環。作為Ru1
~Ru4
,氫原子、鹵素原子或烷基為較佳,並且Ru1
~Ru4
中的至少兩個相互鍵結而形成芳基之態樣亦較佳。其中,Ru1
~Ru4
均為氫原子之態樣為較佳。上述取代基均還可以具有取代基。
上述式(OS-101)所表示之化合物為式(OS-102)所表示之化合物為更佳。
又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟或苯并噻唑環的立體結構(E,Z等),分別可以為其中任一者,亦可以為混合物。
作為式(OS-101)所表示之化合物的具體例,可以例示日本特開2011-209692號公報的0102~0106段、日本特開2015-194674號公報的0195~0207段中所記載的化合物,並將該等內容編入本說明書中。
在上述化合物之中,b-9、b-16、b-31、b-33為較佳。
除此以外,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-443、WPAG-469、WPAG-638、WPAG-699(均為FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)、Omnicat 250、Omnicat 270(均為IGM Resins B.V.公司製)、Irgacure 250、Irgacure 270、Irgacure 290(均為BASF公司製)、MBZ-101(Midori Kagaku Co.,Ltd.製)等。
作為光酸產生劑,亦能夠適用有機鹵化化合物。作為有機鹵化化合物,具體而言,可以舉出若林等“Bull Chem.Soc Japan”42、2924(1969)、美國專利第3,905,815號說明書、日本特公昭46-4605號、日本特開昭48-36281號、日本特開昭55-32070號、日本特開昭60-239736號、日本特開昭61-169835號、日本特開昭61-169837號、日本特開昭62-58241號、日本特開昭62-212401號、日本特開昭63-70243號、日本特開昭63-298339號、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)等中所記載的化合物,尤其可以舉出經三鹵甲基取代的噁唑化合物:S-三𠯤化合物。
更佳地,可以舉出至少一個單、二或三鹵素取代甲基與s-三𠯤環鍵結而成之s-三𠯤衍生物,具體而言,例如可以舉出2,4,6-三(單氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(二氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(三氯甲基)-s-三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-正丙基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(3,4-環氧苯基)-4、6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對氯苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-〔1-(對甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯乙烯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對異丙氧基苯乙烯基)-4、6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(4-萘氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯硫基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苄硫基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(二溴甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(三溴甲基)-s-三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)-s-三𠯤、2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)-s-三𠯤等。
作為光酸產生劑,亦能夠適用有機硼酸鹽化合物。作為有機硼酸鹽化合物,作為具體例例如可以舉出日本特開昭62-143044號、日本特開昭62-150242號、日本特開平9-188685號、日本特開平9-188686號、日本特開平9-188710號、日本特開2000-131837、日本特開2002-107916、日本專利第2764769號、日本專利申請2000-310808號等各公報及Kunz,Martin“Rad Tech'98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago”等中所記載的有機硼酸鹽、日本特開平6-157623號公報、日本特開平6-175564號公報、日本特開平6-175561號公報中所記載的有機硼鋶錯合物或有機硼氧代鋶錯合物、日本特開平6-175554號公報、日本特開平6-175553號公報中所記載的有機硼錪錯合物、日本特開平9-188710號公報中所記載的有機硼鏻錯合物、日本特開平6-348011號公報、日本特開平7-128785號公報、日本特開平7-140589號公報、日本特開平7-306527號公報、日本特開平7-292014號公報等有機硼過渡金屬配位錯合物等。
作為光酸產生劑,亦能夠適用二碸化合物。作為二碸化合物,可以舉出日本特開昭61-166544號、日本專利申請2001-132318公報等中所記載之化合物及重氮二碸化合物。
作為上述鎓鹽化合物,例如可以舉出S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)中所記載的重氮鹽、美國專利第4,069,055號說明書、日本特開平4-365049號等中所記載的銨鹽、美國專利第4,069,055號、美國專利第4,069,056號的各說明書中所記載的鏻鹽、歐洲專利第104,143號、美國專利第339,049號、美國專利第410,201號的各說明書、日本特開平2-150848號、日本特開平2-296514號中所記載的錪鹽、歐洲專利第370,693號、歐洲專利第390,214號、歐洲專利第233,567號、歐洲專利第297,443號、歐洲專利第297,442號、美國專利第4,933,377號、美國專利第161,811號、美國專利第410,201號、美國專利第339,049號、美國專利第4,760,013號、美國專利第4,734,444號、美國專利第2,833,827號、德國專利第2,904,626號、德國專利第3,604,580號、德國專利第3,604,581號的各說明書中所記載的鋶鹽、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)中所記載的硒鹽、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)中所記載的砷鹽、吡啶鎓鹽等鎓鹽等。
作為鎓鹽,可以舉出下述通式(RI-I)~(RI-III)所表示之鎓鹽。
【化學式31】
式(RI-I)中,Ar11
表示可以具有1~6個取代基之碳數20以下的芳基,作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數1~12的烯基、碳數1~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的烷基胺基、碳數1~12的二烷基胺基、碳數1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z11 -
表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子為較佳。式(RI-II)中,Ar21
、Ar22
各自獨立地表示可以具有1~6個取代基之碳數20以下的芳基,作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數1~12的烯基、碳數1~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的烷基胺基、碳數1~12的二烷基胺基、碳數1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z21 -
表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。式(RI-III)中,R31
、R32
、R33
各自獨立地表示可以具有1~6個取代基之碳數20以下的芳基或烷基、烯基、炔基,較佳地,從反應性、穩定性的方面考慮,芳基為較佳。作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數1~12的烯基、碳數1~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的烷基胺基、碳數1~12的二烷基胺基、碳數1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z31 -
表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。
在包含光酸產生劑之情況下,其含量相對於本發明的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。
<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、環式烴類、亞碸類、醯胺類、脲類、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。
作為環狀烴類,例如可以舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類作為較佳者。
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、二乙二醇單二乙二醇單己醚、三乙二醇單甲基醚、丙二醇單丙二醇單乙醚、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、乙二醇單乙二醇單芐醚、乙二醇單乙二醇單苯基醚、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,其合計在上述範圍內為較佳。
<鎓鹽>
本發明的硬化性樹脂組成物還可以包含鎓鹽。
尤其,在本發明的硬化性樹脂組成物包含聚醯亞胺前驅物或聚苯并噁唑前驅物作為特定樹脂之情況下,包含鎓鹽為較佳。
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。
在該等之中,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,鎓鹽可以為在相同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後述熱鹼產生劑。
熱鹼產生劑是指藉由加熱而產生鹼之化合物,例如可以舉出若加熱至40℃以上則產生鹼之化合物等。
作為鎓鹽,例如可以舉出國際公開第2018/043262號的0122~0138段中所記載的鎓鹽等。又,除此以外,能夠無特別限制地使用聚醯亞胺前驅物的領域中所使用之鎓鹽。
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還可以包含熱鹼產生劑。
尤其,在本發明的硬化性樹脂組成物包含聚醯亞胺前驅物或聚苯并噁唑前驅物作為特定樹脂之情況下,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。
作為除了上述鎓鹽以外的熱鹼產生劑,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36】
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、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。再者,在本說明書中,三級胺結構是指3價的氮原子的三個鍵結鍵均與烴系碳原子進行共價鍵之結構。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
的含義相同。
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。
作為在上述鎓鹽中作為熱鹼產生劑之化合物的具體例或除了上述鎓鹽以外的熱鹼產生劑的具體例,可以舉出以下化合物。
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。
<其他樹脂>
本發明的組成物可以包含上述特定樹脂和與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,可以舉出聚醯胺醯亞胺、聚醯胺醯亞胺前驅物、酚醛樹脂、聚醯胺、環氧樹脂、聚矽氧烷、包含矽氧烷結構之樹脂、丙烯酸樹脂等。
例如,藉由進一步加入丙烯酸樹脂,可以獲得塗佈性優異之組成物,並且可以獲得耐溶劑性優異之有機膜。
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、有機膜的耐溶劑性等。
在本發明的組成物包含其他樹脂之情況下,其他樹脂的含量相對於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,本發明的組成物中之其他樹脂的含量相對於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,作為本發明的組成物的較佳的一態樣,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。
〔光鹼產生劑〕
本發明的硬化性樹脂組成物可以包含光鹼產生劑作為光敏劑。
藉由硬化性樹脂組成物含有光鹼產生劑,亦能夠設為如下態樣:例如藉由利用在曝光部產生之鹼來促進特定樹脂的環化等的作用,以使曝光部比非曝光部更不易被顯影液去除。依據該種態樣,能夠獲得負型浮雕圖案。
又,亦能夠藉由光來促進顯影後的特定樹脂的硬化。
作為光鹼產生劑,只要為藉由曝光而產生鹼者,則並無特別限定,能夠使用公知者。
例如,如M.Shirai,and M.Tsunooka,Prog.Polym.Sci.,21,1(1996);角岡正弘,高分子加工,46,2(1997);C.Kutal,Coord.Chem.Rev.,211,353(2001);Y.Kaneko,A.Sarker,and D.Neckers,Chem.Mater.,11,170(1999);H.Tachi,M.Shirai,and M.Tsunooka,J.Photopolym.Sci.Technol.,13,153(2000);M.Winkle,and K.Graziano,J.Photopolym.Sci.Technol.,3,419(1990);M.Tsunooka,H.Tachi,and S.Yoshitaka,J.Photopolym.Sci.Technol.,9,13(1996);K.Suyama,H.Araki,M.Shirai,J.Photopolym.Sci.Technol.,19,81(2006)中所記載,可以舉出如過渡金屬化合物錯合物、具有銨鹽等結構者、藉由脒部分與羧酸形成鹽而潛在化者那樣藉由鹼成分形成鹽而被中和之離子性的化合物、或胺基甲酸酯衍生物、肟酯衍生物、醯化合物等藉由胺甲酸乙酯鍵或肟鍵等而使鹼成分潛在化之非離子性的化合物。
在本發明中,作為光鹼產生劑,可以舉出胺基甲酸酯衍生物、醯胺衍生物、醯亞胺衍生物、α鈷錯合物類、咪唑衍生物、肉桂酸醯胺衍生物、肟衍生物等作為更佳例。
作為從光鹼產生劑產生之鹼性物質,並無特別限定,但是可以舉出具有胺基之化合物,尤其可以舉出單胺或二胺等聚胺及脒等。
從醯亞胺化率的觀點考慮,上述鹼性物質為共軛酸的DMSO(二甲基亞碸)中的pKa大者為較佳。上述pKa為1以上為較佳,3以上為更佳。上述pKa的上限並無特別限定,但是20以下為較佳。
其中,上述pKa表示酸的第一解離常數的倒數的對數,並且能夠參閱Determination of Organic Structures by Physical Methods(作者:Brown,H.C.,McDaniel,D.H.,Hafliger,O.,Nachod,F.C.;編纂:Braude,E.A.,Nachod,F.C.;Academic Press, New York,1955)或Data for Biochemical Research(作者: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,將使用ACD/pKa(ACD/Labs製)的軟體並藉由結構式計算出之值用作pKa。
從硬化性樹脂組成物的保存穩定性的觀點考慮,作為光鹼產生劑,在結構中不包含鹽的光鹼產生劑為較佳,在光鹼產生劑中所產生之鹼部分的氮原子上沒有電荷為較佳。作為光鹼產生劑,使用共價鍵使所產生之鹼潛在化為較佳,鹼的產生機構為所產生之鹼部分的氮原子與相鄰之原子之間的共價鍵被斷裂而產生鹼者為較佳。若為在結構中不包含鹽的光鹼產生劑,則能夠使光鹼產生劑成為中性,因此溶劑溶解性更良好,從而提高使用期限。依據該種原因,從在本發明中所使用之光鹼產生劑產生之胺為一級胺或二級胺為較佳。
又,從圖案的耐藥品性的觀點考慮,作為光鹼產生劑,在結構中包含鹽之光鹼產生劑為較佳。
又,依據如上述原因,作為光鹼產生劑,如上所述,使用共價鍵使所產生之鹼潛在化為較佳,使用醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵、肟鍵使所產生之鹼潛在化為較佳。
作為本發明之光鹼產生劑,例如可以舉出如日本特開2009-080452號公報及國際公開第2009/123122號中所揭示的具有肉桂酸醯胺結構之光鹼產生劑、如日本特開2006-189591號公報及日本特開2008-247747號公報中所揭示的具有胺基甲酸酯結構之光鹼產生劑、如日本特開2007-249013號公報及日本特開2008-003581號公報中所揭示的具有肟結構、胺甲醯基肟結構之光鹼產生劑等,但是並不限定於該等,除此以外,亦能夠使用公知的光鹼產生劑的結構。
除此以外,作為光鹼產生劑,可以舉出日本特開2012-093746號公報的0185~0188段、0199~0200段及0202段中所記載的化合物、日本特開2013-194205號公報的0022~0069段中所記載的化合物、日本特開2013-204019號公報的0026~0074段中所記載的化合物及國際公開第2010/064631號的0052段中所記載的化合物作為例。
除此以外,作為光鹼產生劑,可以使用市售品。作為市售品,可以舉出WPBG-266、WPBG-300、WPGB-345、WPGB-140、WPBG-165、WPBG-027、WPBG-018、WPGB-015、WPBG-041、WPGB-172、WPGB-174、WPBG-166、WPGB-158、WPGB-025、WPGB-168、WPGB-167、WPBG-082(均為FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)、A2502、B5085、N0528、N1052、O0396、O0447、O0448(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)等。
在包含光鹼產生劑之情況下,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。光鹼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鹼產生劑之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<熱聚合起始劑>
本發明的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,亦能夠進行樹脂及聚合性化合物的聚合反應,因此能夠進一步提高耐溶劑性。
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。
<熱酸產生劑>
本發明的組成物可以包含熱酸產生劑。
熱酸產生劑具有如下效果:藉由加熱而產生酸來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、氧環丁烷化合物及苯并噁𠯤化合物中的至少一種化合物的交聯反應。
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,若選擇一種在將組成物塗佈於基板上之後進行乾燥(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,從在有機膜中殘留得少且不易降低有機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質量份以上來促進交聯反應,因此能夠進一步提高有機膜的機械特性及耐溶劑性。又,從有機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。
作為聚合性化合物,可以舉出自由基聚合性化合物或其他聚合性化合物。
在該等之中,本發明的硬化性樹脂組成物包含光自由基聚合起始劑作為感放射線聚合起始劑且包含自由基聚合性化合物作為聚合性化合物為較佳,包含自由基聚合性基作為特定樹脂中之聚合性基、包含光自由基聚合起始劑作為感放射線聚合起始劑且包含自由基聚合性化合物作為聚合性化合物為更佳。
<自由基聚合性化合物>
本發明的硬化性樹脂組成物還包含自由基聚合性化合物為較佳。
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,包含乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,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。
在該等之中,作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,(甲基)丙烯醯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
自由基聚合性化合物只要為具有一個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物即可,具有兩個以上之化合物為更佳。
具有兩個乙烯性不飽和鍵之化合物為具有兩個上述包含乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳。
又,從所獲得之圖案的膜強度的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物包含具有三個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物作為自由基聚合性化合物為較佳。作為上述具有三個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物,具有3~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有3~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有3~6個之化合物為進一步較佳。
又,上述具有三個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物為具有三個以上的上述包含乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳,具有3~15個之化合物為更佳,具有3~10個之化合物為進一步較佳,具有3~6個之化合物為特佳。
又,從所獲得之圖案的膜強度的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物包含具有兩個乙烯性不飽和鍵之化合物和上述具有三個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物亦較佳。
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。
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,並將該等內容編入本說明書中。
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,並將該等內容編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中,作為式(1)及式(2)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自由基聚合性化合物,並將該等內容編入本說明書中。
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.製的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。另一方面,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。
從圖案的解像性和膜的伸縮性的觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物使用2官能的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯為較佳。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。
又,從伴隨圖案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,可以較佳地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、芐基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯基環氧丙醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯基化合物類等。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。
在含有自由基聚合性化合物之情況下,其含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總固體成分超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
自由基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,其合計量在上述範圍內為較佳。
<其他聚合性化合物>
本發明的硬化性樹脂組成物包含與上述自由基聚合性化合物不同之其他聚合性化合物為較佳。
在本發明中,其他聚合性化合物是指除了上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物,在分子內具有複數個藉由上述光敏劑的感光而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳,在分子內具有複數個藉由酸或鹼的作用而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳。
上述酸或鹼為在曝光步驟中從作為光敏劑之光酸產生劑或光鹼產生劑產生之酸或鹼為較佳。
作為其他聚合性化合物,具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物為較佳,具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團與氮原子直接鍵結之結構之化合物為更佳。
作為其他聚合性化合物,例如可以舉出具有使甲醛或甲醛和醇與三聚氰胺、甘脲、脲、伸烷基脲、苯并胍胺等含有胺基之化合物進行反應而經羥甲基或烷氧基甲基取代上述胺基的氫原子之結構之化合物。該等化合物的製造方法並無特別限定,只要為具有與藉由上述方法製造的化合物相同之結構之化合物即可。又,亦可以為該等化合物的羥甲基彼此自縮合而成之寡聚物。
作為上述含有胺基之化合物,將使用了三聚氰胺之聚合性化合物稱為三聚氰胺系聚合性化合物,將使用了甘脲、脲或伸烷基脲之聚合性化合物稱為脲系聚合性化合物,將使用了伸烷基脲之聚合性化合物稱為伸烷基脲系聚合性化合物,將使用了苯并胍胺之聚合性化合物稱為苯并胍胺系聚合性化合物。
在該等之中,本發明的硬化性樹脂組成物包含選自包括脲系聚合性化合物及三聚氰胺系聚合性化合物之群組中的至少一種化合物為較佳,包含選自包括後述甘脲系聚合性化合物及三聚氰胺系聚合性化合物之群組中的至少一種化合物為更佳。
作為三聚氰胺系聚合性化合物的具體例,可以舉出六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等。
作為脲系聚合性化合物的具體例,例如可以舉出單羥甲基化甘脲、二羥甲基化甘脲、三羥甲基化甘脲、四羥甲基化甘脲、單甲氧基甲基化甘脲,二甲氧基甲基化甘脲、三甲氧基甲基化甘脲、四甲氧基甲基化甘脲、單甲氧基甲基化甘脲、二甲氧基甲基化甘脲、三甲氧基甲基化甘脲、四乙氧基甲基化甘脲、單丙氧基甲基化甘脲、二丙氧基甲基化甘脲、三丙氧基甲基化甘脲、四丙氧基甲基化甘脲、單丁氧基甲基化甘脲、二丁氧基甲基化甘脲、三丁氧基甲基化甘脲或四丁氧基甲基化甘脲等甘脲系聚合性化合物;
雙甲氧基甲基脲、雙乙氧基甲基脲、雙丙氧基甲基脲、雙丁氧基甲基脲等脲系聚合性化合物、
單羥甲基化伸乙脲或二羥甲基化伸乙脲、單甲氧基甲基化伸乙脲、二甲氧基甲基化伸乙脲、單乙氧基甲基化伸乙脲、二乙氧基甲基化伸乙脲、單丙氧基甲基化伸乙脲、二丙氧基甲基化伸乙脲、單丁氧基甲基化伸乙脲或二丁氧基甲基化伸乙脲等伸乙脲系聚合性化合物;
單羥甲基化伸丙脲、二羥甲基化伸丙脲、單甲氧基甲基化伸丙脲、二甲氧基甲基化伸丙脲、單乙氧基甲基化伸丙脲、二乙氧基甲基化伸丙脲、單丙氧基甲基化伸丙脲、二丙氧基甲基化伸丙脲、單丁氧基甲基化伸丙脲或二丁氧基甲基化伸丙脲等伸丙脲系聚合性化合物;
1,3-二(甲氧基甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啶酮、1,3-二(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啶酮等。
作為苯并胍胺系聚合性化合物的具體例,例如可以舉出單羥甲基化苯并胍胺、二羥甲基化苯并胍胺、三羥甲基化苯并胍胺、四羥甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四甲氧基甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四乙氧基甲基化苯并胍胺、單丙氧基甲基化苯并胍胺、二丙氧基甲基化苯并胍胺、三丙氧基甲基化苯并胍胺、四丙氧基甲基化苯并胍胺、單丁氧基甲基化苯并胍胺、二丁氧基甲基化苯并胍胺、三丁氧基甲基化苯并胍胺、四丁氧基甲基化苯并胍胺等。
除此以外,作為具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物,亦可以較佳地使用在芳香環(較佳為苯環)上直接鍵結有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物。
作為該種化合物的具體例,可以舉出苯二甲醇、雙(羥甲基)甲酚、雙(羥甲基)二甲氧基苯、雙(羥甲基)二苯醚、雙(羥甲基)二苯甲酮、羥甲基苯甲酸羥甲基苯酯、雙(羥甲基)聯苯、二甲基雙(羥甲基)聯苯、雙(甲氧基甲基)苯、雙(甲氧基甲基)甲酚、雙(甲氧基甲基)二甲氧基苯、雙(甲氧基甲基)二苯醚、雙(甲氧基甲基)二苯甲酮、甲氧基甲基苯甲酸甲氧基甲基苯酯、雙(甲氧基甲基)聯苯、二甲基雙(甲氧基甲基)聯苯、4,4’,4’’-亞乙基三[2,6-雙(甲氧基甲基)苯酚]、5,5’-[2,2,2‐三氟‐1‐(三氟甲基)亞乙基]雙[2‐羥基‐1,3‐苯二甲醇]、3,3’,5,5’-四(甲氧基甲基)-1,1’-聯苯-4,4’-二醇等。
作為其他聚合性化合物,亦可以使用市售品,作為較佳的市售品,可以舉出46DMOC、46DMOEP(以上為ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上為Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、NIKARAC(註冊商標,以下相同)MX-290、NIKARAC MX-280、NIKARAC MX-270、NIKARAC MX-279、NIKARAC MW-100LM、NIKARAC MX-750LM(以上為Sanwa Chemical Co.,Ltd.製)等。
又,本發明的硬化性樹脂組成物包含選自包括環氧化合物、氧環丁烷化合物及苯并噁𠯤化合物之群組中的至少一種化合物作為其他聚合性化合物亦較佳。
〔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;丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、六亞甲基二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二縮水甘油醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(縮水甘油氧基丙基)矽氧烷等環氧環氧基之矽酮等,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、Rika Resin(註冊商標)BEO-20E(以上為產品名稱,DIC CORPORATION製)、Rika Resin(註冊商標)BEO-60E、Rika Resin(註冊商標)HBE-100、Rika Resin(註冊商標)DME-100、Rika Resin(註冊商標)L-200(產品名稱,New Japan Chemical Co.,Ltd.製)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為產品名稱,ADEKA CORPORATION製)、CELLOXIDE(註冊商標)2021P、2081、2000、3000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT400、CELVENUS(註冊商標)B0134、B0177(以上為產品名稱,Daicel Corporation製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為產品名稱,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)等。
〔氧雜環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)〕
作為氧雜環丁烷化合物,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.製的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使用兩種以上。
〔苯并噁𠯤化合物(具有苯并噁唑基之化合物)〕
由於由開環加成反應引起交聯反應,苯并噁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。
作為苯并噁𠯤化合物的較佳例,可以舉出B-a型苯并噁𠯤、B-m型苯并噁𠯤、P-d型苯并噁𠯤、F-a型苯并噁𠯤、(以上為產品名稱,Shikoku Chemicals Corporation製)、聚羥基苯乙烯樹脂的苯并噁𠯤加成物、酚醛清漆型二氫苯并噁𠯤化合物。該等可以單獨使用或者混合使用兩種以上。
其他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為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。其他聚合性化合物可以僅含有一種,亦可以含有兩種以上。在含有兩種以上的其他聚合性化合物之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<具有磺醯胺結構之化合物、具有硫脲結構之化合物>
從提高所獲得之圖案對基材的密接性之觀點考慮,本發明的硬化性樹脂組成物還包含選自包括具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲結構之化合物之群組中的至少一種化合物為較佳。
〔具有磺醯胺結構之化合物〕
磺醯胺結構為下述式(S-1)所表示之結構。
【化學式42】
式(S-1)中,R表示氫原子或有機基,R可以與其他結構鍵結而形成環結構,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
上述R為與下述式(S-2)中之R2
相同的基團為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物可以為具有兩個以上的磺醯胺結構之化合物,但是具有一個磺醯胺結構之化合物為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物為下述式(S-2)所表示之化合物為較佳。
【化學式43】
式(S-2)中,R1
、R2
及R3
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R1
、R2
及R3
中的兩個以上可以相互鍵結而形成環結構。
R1
、R2
及R3
分別獨立地為1價的有機基為較佳。
作為R1
、R2
及R3
的例子,可以舉出氫原子或烷基、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、雜環基或該等組合兩個以上而獲得之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如可以舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如可以舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可以舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基甲矽烷基,碳數1~10的烷氧基甲矽烷基為較佳,碳數1~4的烷氧基甲矽烷基為更佳。作為上述烷氧基甲矽烷基,可以舉出甲氧基甲矽烷基、乙氧基甲矽烷基、丙氧基甲矽烷基及丁氧基甲矽烷基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可以具有烷基等取代基。作為上述芳基,可以舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可以舉出從三唑環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、異噁唑環、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、二氫哌喃環、四氫吡喃基、三𠯤環等雜環結構去除一個氫原子而獲得之基團等。
在該等之中,R1
為芳基且R2
及R3
分別獨立地為氫原子或烷基之化合物為較佳。
作為具有磺醯胺結構之化合物的例子,可以舉出苯磺醯胺、二甲基苯磺醯胺、N-丁基苯磺醯胺、磺胺、鄰甲苯磺醯胺、對甲苯磺醯胺、羥基萘磺醯胺、萘-1-磺醯胺、萘-2-磺醯胺、間硝基苯磺醯胺、對氯苯磺醯胺、甲磺醯胺、N,N-二甲基甲磺醯胺、N,N-二甲基乙磺醯胺、N,N-二乙基甲磺醯胺、N-甲氧基甲磺醯胺、N-十二基甲磺醯胺、N-環己基-1-丁烷磺醯胺、2-胺基乙磺醯胺等。
〔具有硫脲結構之化合物〕
硫脲結構為下述式(T-1)所表示之結構。
【化學式44】
式(T-1)中,R4
及R5
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R4
及R5
可以鍵結而形成環結構,R4
可以與*所鍵結之其他結構鍵結而形成環結構,R5
可以與*所鍵結之其他結構鍵結而形成環結構,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
R4
及R5
分別獨立地為氫原子為較佳。
作為R4
及R5
的例子,可以舉出氫原子或烷基、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、雜環基或該等組合兩個以上而獲得之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如可以舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如可以舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可以舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基甲矽烷基,碳數1~10的烷氧基甲矽烷基為較佳,碳數1~4的烷氧基甲矽烷基為更佳。作為上述烷氧基甲矽烷基,可以舉出甲氧基甲矽烷基、乙氧基甲矽烷基、丙氧基甲矽烷基及丁氧基甲矽烷基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可以具有烷基等取代基。作為上述芳基,可以舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可以舉出從三唑環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、異噁唑環、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、二氫哌喃環、四氫吡喃基、三𠯤環等雜環結構去除一個氫原子而獲得之基團等。
具有硫脲結構之化合物可以為具有兩個以上的硫脲結構之化合物,但是具有一個硫脲結構之化合物為較佳。
式(T-2)中,R4
及R5
與式(T-1)中的R4
及R5
的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(T-2)中,R6
及R7
分別獨立地為1價的有機基為較佳。
式(T-2)中,R6
及R7
中之1價的有機基的較佳態樣與式(T-1)中的R4
及R5
中之1價的有機基的較佳態樣相同。
作為具有硫脲結構之化合物的例子,可以舉出N-乙醯基硫脲、N-烯丙基硫脲、N-烯丙基-N’-(2-羥乙基)硫脲、1-金剛烷基硫脲、N-苯甲醯基硫脲、N,N’-二苯基硫脲、1-苄基-苯基硫脲、1,3-二丁基硫脲、1,3-二異丙基硫脲、1,3-二環己基硫脲、1-(3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基)-3-甲基硫脲、三甲基硫脲、四甲基硫脲、N,N-二苯基硫脲、乙烯硫脲(2-咪唑啉硫酮)、卡比嗎唑(Carbimazole)、1,3-二甲基-2-硫乙內醯脲等。
〔含量〕
具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲結構之化合物的合計含量相對於本發明的硬化性樹脂組成物的總質量為0.05~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.2~3質量%為進一步較佳。
本發明的硬化性樹脂組成物可以僅包含一種選自包括具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲結構之化合物之群組中的化合物,亦可以包含兩種以上。在僅包含一種之情況下,該化合物的含量在上述範圍內,並且在包含兩種以上之情況下,其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)的金屬離子轉移至感光膜內。
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、三唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、異噁唑環、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,可以較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑等四唑系化合物。
或者,亦能夠使用捕捉鹵素離子等陰離子之離子捕捉劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中所記載的防鏽劑、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,其合計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、鄰甲氧基酚、甲氧對苯二酚、對甲氧基酚、二-第三丁基-對甲酚、五倍子酚、對-第三丁基鄰苯二酚(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-第三丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、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)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、N,N’-二苯基-對苯二胺、2,4-二-第三丁基酚、二-第三丁基羥基甲苯、1,4-萘醌、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、吩噻𠯤、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。
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,其合計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。
【化學式48】
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。
〔鋁系接著助劑〕
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。
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。
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,更佳為在0.5~15質量份的範圍內,進一步較佳為在0.5~5質量份的範圍內。藉由設為上述下限值以上,圖案與金屬層的接著性變得良好,藉由設為上述上限值以下,圖案的耐熱性、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,其合計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,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。
金屬接著性改良劑的含量相對於含有雜環之聚合物前驅物100質量份,較佳為0.1~30質量份,更佳為在0.5~15質量份的範圍內,進一步較佳為在0.5~5質量份的範圍內。藉由設為上述下限值以上,加熱步驟後的圖案與金屬層的接著性變得良好,藉由設為上述上限值以下,加熱步驟後的硬化物的耐熱性、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,其合計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在可以獲得本發明的效果之範圍內依據需要能夠配合各種添加物,例如敏化劑、鏈轉移劑、界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、無機粒子、硬化劑、硬化觸媒、填充劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗凝聚劑等。在配合該等添加劑之情況下,將其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,例如可以舉出米其勒酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,5-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環戊烷、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環己酮、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)-4-甲基環己酮、4,4’-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4’-雙(二乙胺基)查耳酮、對二甲基胺基苯亞烯丙基二氫茚酮、對二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(對二甲基胺基苯基亞聯苯基)-苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4’-二甲基胺基亞苄基)丙酮、1,3-雙(4’-二乙胺基亞苄基)丙酮、3,3’-羰基-雙(7-二乙胺基香豆素)、3-乙醯基-7-二甲基胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-苄氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-甲氧基羰基-7-二乙胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二乙胺基香豆素、N-苯基-N’-乙基乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、N-對甲苯基二乙醇胺、N-苯基乙醇胺、4-嗎啉基二苯甲酮、二甲基胺基苯甲酸異戊酯、二乙胺基苯甲酸異戊酯、2-巰基苯并咪唑、1-苯基-5-巰基四唑、2-巰基苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并噁唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)萘并(1,2-d)噻唑、2-(對二甲基胺基苯甲醯基)苯乙烯、二苯基乙醯胺、苯甲醯苯胺、N-甲基乙醯苯胺、3’,4’-二甲基乙醯苯胺等。
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,並將該內容編入本說明書中。
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,其合計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界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。又,下述界面活性劑亦較佳。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49】
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。
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係有效的,在組成物中之溶解性亦良好。
作為矽酮系界面活性劑,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 (註冊商標)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(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation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。
本發明的硬化性樹脂組成物具有界面活性劑時,界面活性劑的含量相對於本發明的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,其合計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不均勻地存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,其合計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。
藉由含有上述平均粒徑的無機粒子,能夠兼顧硬化膜的機械特性和曝光光的散射抑制。
〔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]-1,3,5-三𠯤等三(羥基苯基)三𠯤化合物等。
在本發明中,前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,因此即使在低溫下進行硬化之情況下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,從而具有兩個以上的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,可以舉出酚化合物、亞磷酸酯化合物及硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑已知之任意的酚化合物。作為較佳的酚化合物,可以舉出受阻酚化合物。在與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,抗氧化劑為在相同分子內具有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需要可以含有潛在的抗氧化劑。作為潛在的抗氧化劑,可以舉出發揮抗氧化劑作用之部位被保護基保護之化合物,且為藉由在100~250℃下進行加熱或在酸/鹼觸媒存在下在80~200℃下進行加熱以使保護基脫離而發揮抗氧化劑作用之化合物。作為潛在的抗氧化劑,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。作為潛在的抗氧化劑的市售品,可以舉出ADEKA ARKLSGPA-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-第三丁基酚)、2,6-二-第三丁基酚及通式(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
表示碳數2以上的伸烷基、包含O原子及N原子中的至少任一個之1~4價的有機基。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,不易獲得提高可靠度測試後的膜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,該等合計量在上述範圍內為較佳。
<關於其他含有物質的限制>
從塗佈面性狀的觀點考慮,本發明的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,除此以外,亦能夠用於形成半導體元件的絕緣膜或形成應力緩衝膜等。
<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。
(硬化膜、積層體、半導體元件及該等製造方法)
接著,對硬化膜、積層體、半導體元件及該等製造方法進行說明。
本發明的硬化膜為將本發明的樹脂組成物硬化而成之硬化膜。硬化膜為圖案狀的硬化膜為較佳。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2層以上、進一步積層3~7層來作為積層體。本發明的積層體包含2層以上的硬化膜,在任意上述硬化膜彼此之間包含金屬層之態樣為較佳。例如,可以舉出至少包括依次積層有第一硬化膜、金屬層、第二硬化膜這三個層之層結構之積層體作為較佳者。上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為本發明的硬化膜,例如可以舉出上述第一硬化膜及上述第二硬化膜均為將本發明的樹脂組成物硬化而成之膜之態樣作為較佳者。用於形成上述第一硬化膜之本發明的樹脂組成物和用於形成上述第二硬化膜之本發明的樹脂組成物可以為組成相同的組成物,亦可以為組成不同之組成物。本發明的積層體中之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,可以舉出半導體元件的絕緣膜、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”。)包括將本發明的樹脂組成物適用於基材上而形成膜(樹脂膜)之膜形成步驟為較佳。
本發明的硬化膜的製造方法包括上述膜形成步驟及在80~450℃下對上述膜進行加熱之加熱步驟為較佳。
本發明的硬化膜的製造方法包括上述膜形成步驟以及對上述膜進行曝光之曝光步驟及對上述膜進行顯影之顯影步驟為較佳。藉由上述曝光步驟及顯影步驟,可以獲得硬化膜的圖案。
又,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,並且包括在80~450℃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)將樹脂組成物適用於基材上而形成膜(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之顯影步驟
(d)在80~450℃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,能夠使藉由曝光而硬化之樹脂層進一步硬化。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。再者,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樹脂組成物適用於基材上而形成膜(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,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。
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。
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,在樹脂層的表面上或金屬層的表面上形成樹脂組成物層之情況下,樹脂層或金屬層成為基材。
作為將樹脂組成物適用於基材上之方法,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。在為旋塗法的情況下,例如能夠以500~2,000rpm的轉速適用10秒鐘~1分鐘左右。
又,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使用日本特開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多餘的膜的步驟。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。
又,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>
本發明的製造方法可以包括在膜形成步驟(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>
本發明的製造方法可以包括對上述膜(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。
又,曝光光包含波長為365nm或波長為405nm的光為較佳,包含波長為405nm的光為更佳。
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射線的三個波長)、(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且第三諧波355nm等。關於本發明的樹脂組成物,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。
又,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。
又,曝光的方式並無特別限定,只要為曝光包括硬化性樹脂組成物之膜(感光膜)的至少一部分之方式即可,但是可以舉出使用了光罩之曝光、基於雷射直接成像法之曝光等。
在本發明中,曝光步驟中之曝光為基於雷射直接成像法之曝光之態樣亦為較佳態樣之一。
<顯影步驟>
本發明的製造方法可以包括對經曝光之膜(樹脂組成物層)進行顯影(對上述膜進行顯影)之顯影步驟。藉由進行顯影來去除未被曝光之部分(非曝光部)。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。顯影液只要能夠去除未被曝光之部分(非曝光部),則能夠無特別限制地使用。
作為顯影液,能夠使用包含有機溶劑之顯影液或鹼水溶液。
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。
在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,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,以及作為環式烴類,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,並且亦可以較佳地舉出該等有機溶劑的混合物。
在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,在本發明中,尤其為環戊酮、γ-丁內酯為較佳,環戊酮為更佳。又,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。
在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,在顯影液中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。
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。
在顯影液為鹼水溶液之情況下,作為鹼水溶液能夠包含之鹼性化合物,可以舉出TMAH(氫氧化四甲基銨)、KOH(氫氧化鉀)、碳酸鈉等,較佳為TMAH。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。
〔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、使用噴嘴向在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。
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。沖洗在與顯影液不同之溶劑中進行為較佳。例如,能夠使用樹脂組成物中所包含之溶劑進行沖洗。
在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,作為沖洗液,可以舉出PGMEA(丙二醇單乙醚乙酸酯)、IPA(異丙醇)等,較佳為PGMEA。又,作為對於使用包含鹼水溶液之顯影液進行顯影之沖洗液,水為較佳。
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、藉由液盤將沖洗液供給至基材之方法、以噴淋形式將沖洗液供給至基材之方法、藉由直式噴嘴等機構將沖洗液連續供給至基材之方法。
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80~450℃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。在加熱步驟中,例如藉由上述熱鹼產生劑分解而產生鹼來進行作為特定樹脂之前驅物的環化反應。又,本發明的樹脂組成物可以包含除了作為特定樹脂之前驅物以外的自由基聚合性化合物,但是亦能夠在該步驟中進行除了作為未反應的特定樹脂之前驅物以外的自由基聚合性化合物的硬化等。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℃以上為更進一步較佳,160℃以上為又更進一步較佳,170℃以上為再更進一步較佳。作為上限,500℃以下為較佳,450℃以下為更佳,350℃以下為進一步較佳,250℃以下為更進一步較佳,220℃以下為又更進一步較佳。
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,能夠確保生產率,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。其原因雖尚不明確,但是認為其原因在於藉由設為該溫度而層間的特定樹脂的乙炔基彼此進行交聯反應。
加熱可以階段性地進行。作為例子,可以進行如下預處理步驟: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,如美國專利第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。藉由該種預處理步驟,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,但是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後的膜(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、金及鎢,銅、鋁及包含該等金屬之合金為更佳,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,在最厚壁部,0.01~100μm為較佳,0.1~50μm為更佳,1~10μm為進一步較佳。
<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: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2~20次為較佳,進行2~5次為更佳,進行3~5次為進一步較佳。
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,如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層的樹脂層為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。
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,能夠交替積層樹脂組成物層(樹脂層)和金屬層。
(表面活性化處理步驟)
本發明的積層體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。
在本發明中亦揭示包含本發明的硬化膜或積層體之半導體元件。作為將本發明的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元件的具體例,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,並將該等內容編入本說明書中。
(熱硬化性樹脂)
本發明的熱硬化性樹脂包含選自包括下述式(4)所表示之重複單元及式(5)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元以及選自包括上述式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元。
本發明的熱硬化性樹脂包含異醯亞胺結構及聚合性基。因此,認為即使在低溫下進行硬化之情況下亦容易硬化。
【化學式55】
式(4)中,A1
及A2
分別獨立地表示氧原子或-NH-,R111
表示2價的有機基,R115
表示4價的有機基,R113
及R114
分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R113
及R114
中的至少一者包含上述式(III)所表示之基團;
式(5)中,R117
表示3價的有機基,R111
表示包含聚合性基之2價的有機基,A2
表示氧原子或-NH-,R113
表示氫原子或1價的有機基;
式(4)所表示之重複單元除了R113
及R114
中的至少一者包含上述式(III)所表示之基團以外,與式(2)所表示之重複單元的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(5)所表示之重複單元除了R111
包含聚合性基以外,與式(3)所表示之重複單元的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,除此以外,本發明的熱硬化性樹脂的較佳態樣與上述本發明的硬化性樹脂組成物中所包含之熱硬化性樹脂的較佳態樣相同。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行更具體的說明。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。除非另有說明,則“份”、“%”為質量基準。
(合成例1:聚合物P-1的合成)
使15.00g(51.0毫莫耳)的4,4’-聯苯四甲酸二酐(在140℃下乾燥12小時)溶解於150mL的N-甲基吡咯啶酮中之後,一邊進行冰冷卻一邊添加10.11g(51.0毫莫耳)的4,4’-二胺基二苯醚,並在冰冷卻的狀態下攪拌30分鐘,之後在50℃下進一步攪拌了3小時。接著,添加苯基異氰酸酯1.21g(10.2毫莫耳)作為末端密封成分,並在50℃下攪拌了3小時。接著,在50℃的狀態下添加EDC・HCl(1-(3-二甲基胺基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)21.50g(112.2毫莫耳),並一邊保持50℃一邊攪拌了4小時。進而,向該反應液中加入甲基丙烯酸羥乙酯13.27g(102.0毫莫耳),並進一步攪拌了4小時。將所獲得之聚合物溶液滴加到水/甲醇=3/1(體積比)的混合溶液4升中,並進行了再沉澱。之後,過濾收集聚合物,並在45℃下乾燥了3天。該聚醯亞胺前驅物(A-1)的重量平均分子量為12,500,藉由13
C-NMR測定而獲得之異醯亞胺結構的含量為0.004mmol/g。
具體而言,使用13
C-NMR(反向閘去耦合法),將聚合物0.1g溶解於重DMSO(二甲基亞碸)0.9g中並進行測定,依據異醯亞胺結構的氮原子所鍵結之碳原子的比率來求出。
(合成例2~合成例8:聚合物P-2~P-8的合成)
適當變更了所使用之原料及末端密封成分的添加前的反應時間,除此以外,藉由與聚合物P-1的合成相同的方法,合成了聚合物P-2~P-8。
末端密封成分與聚合物P-1相同地使用了苯基異氰酸酯。
聚合物P-2~P-8的聚合物母核的結構、重量平均分子量(Mw)及異醯亞胺結構的含量(mmol/g)分別記載於後述表中。
(合成例9:聚合物P-9的合成)
使15.00g(48.4毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐、12.58g(96.7毫莫耳)的甲基丙烯酸羥乙酯、14.91g(212.8毫莫耳)的吡啶懸浮於100mL的N-甲基吡咯啶酮中,並用分子篩使其乾燥。之後,將懸浮液在60℃下加熱了3小時。將反應混合物冷卻至室溫,接著,加入了90mL的N-甲基吡咯啶酮。接著,將反應混合物冷卻至-10℃,一邊將溫度保持在-10±4℃一邊經30分鐘加入了11.50g(96.7毫莫耳)的SOCl2
。在用50mL的N-甲基吡咯啶酮稀釋之後,將反應混合物在室溫下攪拌2小時,並加入了15.00g(48.4毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐0.45g(1.29毫莫耳)。接著,將使10.16g(50.8毫莫耳)的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100mL的N-甲基吡咯啶酮中而獲得之溶液一邊將溫度保持在-5~0℃一邊經20分鐘滴加到反應混合物中。接著,在使反應混合物在0℃下反應1小時之後,加入乙酸酐2.03g(9.6毫莫耳),並在70℃下攪拌了3小時。之後,冷卻至室溫,加入70g的乙醇,並攪拌過夜。接著,使聚醯亞胺前驅物在5升的水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物混合物以5,000rpm的速度攪拌了15分鐘。過濾去除聚醯亞胺前驅物,在4升的水中再次攪拌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在45℃下乾燥了3天。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為14,100,藉由與合成例1相同的方法進行測定之異醯亞胺結構的含量為0.027mmol/g。
(合成例10~合成例12:聚合物P-10~P-12的合成)
適當變更了所使用之原料,除此以外,藉由與聚合物P-9的合成相同的方法,合成了聚合物P-10~P-12。
聚合物P-10~P-12的聚合物母核的結構、重量平均分子量(Mw)及異醯亞胺結構的含量(mmol/g)分別記載於後述表中。
(合成例13:聚合物P-13的合成)
使15.00g(51.0毫莫耳)的4,4’-聯苯四甲酸二酐(在140℃下乾燥12小時)、14.60g(112.2毫莫耳)的甲基丙烯酸羥乙酯、17.74g(224.3毫莫耳)的吡啶懸浮於100mL的N-甲基吡咯啶酮中,並用分子篩使其乾燥之後,將懸浮液在60℃下加熱了3小時。接著,將反應混合物冷卻至-10℃,一邊將溫度保持在-10±4℃一邊經30分鐘加入了12.74g(107.1毫莫耳)的SOCl2
。接著,將使10.21g(51.0毫莫耳)的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100mL的N-甲基吡咯啶酮中而獲得之溶液一邊將溫度保持在-5~0℃一邊經40分鐘滴加到反應混合物中。接著,在使反應混合物在0℃下反應1小時之後,加入70g的乙醇,並在室溫下攪拌過夜。接著,使聚醯亞胺前驅物在5升的水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物混合物以5,000rpm的速度攪拌了15分鐘。過濾去除聚醯亞胺前驅物,在4升的水中再次攪拌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在45℃下乾燥了3天。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為12,200,藉由與合成例1相同的方法進行測定之結果,沒有檢測到來自異醯亞胺結構的峰值。
(合成例14、合成例15:聚合物P-14~15的合成)
適當變更了所使用之原料及末端密封成分的添加前的反應時間,除此以外,藉由與聚合物P-1的合成相同的方法,合成了聚合物P-14~P-15。
末端密封成分與聚合物P-1相同地使用了苯基異氰酸酯。
聚合物P-14~P-15的聚合物母核的結構、重量平均分子量(Mw)及異醯亞胺結構的含量(mmol/g)分別記載於後述表中。
(合成例16:聚合物P-16的合成)
變更了原料,除此以外,與聚合物P-13的合成方法相同地進行合成,從而獲得了P-16。
[表1]
聚合物 | 聚合物母核 | 合成方法 | Mw | 異醯亞胺結構 的含量 (mmol/g) |
P-1 | A-1 | 途徑2 | 12500 | 0.004 |
P-2 | A-1 | 途徑2 | 13000 | 0.007 |
P-3 | A-1 | 途徑2 | 12700 | 0.056 |
P-4 | A-1 | 途徑2 | 12400 | 0.111 |
P-5 | A-1 | 途徑2 | 12400 | 0.209 |
P-6 | A-2 | 途徑2 | 13200 | 0.170 |
P-7 | A-2 | 途徑2 | 13600 | 0.250 |
P-8 | A-3 | 途徑2 | 13000 | 0.138 |
P-9 | A-4 | 途徑1 | 14100 | 0.027 |
P-10 | A-5 | 途徑1 | 14900 | 0.182 |
p-11 | A-6 | 途徑1 | 14600 | 0.060 |
P-12 | A-7 | 途徑1 | 14000 | 0.813 |
P-13 | A-1 | - | 12200 | 沒有檢測到 |
P-14 | A-1 | 途徑2 | 12800 | 0.001 |
P-15 | A-1 | 途徑2 | 12500 | 0.402 |
P-16 | A-4 | - | 14000 | 沒有檢測到 |
在上述表中,聚合物母核一欄中所記載的A-1~A-7的記載分別表示下述式(A-1)~式(A-7)所表示之結構。
再者,該等結構中所包含之醯胺酸結構中,表中的“異醯亞胺結構的含量(mmol/g)”中所記載的量成為異醯亞胺結構。
在表中,“合成方法”一欄的記載表示藉由上述途徑1及途徑2中的哪一個合成方法進行了合成。
【化學式56】
【化學式57】
<實施例及比較例>
在各實施例中,分別混合下述表中所記載的成分,從而獲得了各硬化性樹脂組成物。又,在各比較例中,分別混合下述表中所記載的成分,從而獲得了各比較用組成物。
具體而言,表中所記載的各成分的含量設為表的各“質量份”一欄中所記載的量。
又,在表中,“無”的記載表示不含有對應之成分。
[表2]
樹脂 | 聚合性 化合物 | 感放射線 聚合起始劑 | 鹼 產生劑 | 聚合抑制劑 | 遷移抑制劑 | 金屬接著性 改良劑 | 溶劑 | |||||||||||
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 | |
硬化性樹脂組成物1 | P-1 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物2 | P-2 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物3 | P-3 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物4 | P-4 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物5 | P-5 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物6 | P-6 | 33.6 | C-2 | 5.88 | D-2 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-2 | 0.126 | H-2 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物7 | P-7 | 33.6 | C-2 | 5.88 | D-2 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-2 | 0.126 | H-2 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物8 | P-8 | 33.6 | C-3 | 5.88 | D-2 | 1.26 | E-1 | 2.26 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 |
硬化性樹脂組成物9 | P-9 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-2 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-3 | 0.126 | H-2 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物10 | P-10 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | E-2 | 2.26 | F-2 | 0.084 | G-2 | 0.126 | 無 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物11 | p-11 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-2 | 0.084 | G-1 | 0.126 | 無 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | ||
硬化性樹脂組成物12 | P-12 | 33.6 | C-2 | 5.88 | D-1 | 1.26 | E-1 | 2.26 | F-2 | 0.084 | G-1 | 0.126 | 無 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物13 | P-3 /P-9 | 22.4 /11.2 | C-3 | 5.88 | D-2 | 1.26 | 無 | F-2 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-2 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物14 | P-14 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物15 | P-15 | 33.6 | C-1 | 5.88 | D-1 | 1.26 | 無 | F-1 | 0.084 | G-1 | 0.126 | H-1 | 0.63 | I-1 | 45 | I-2 | 15 | |
硬化性樹脂組成物16 | P-5 /P-9 | 16.8 /16.8 | C-1 | 5.88 | D-3 | 1.26 | 無 | F-3 | 0.084 | 無 | H-1 /H-3 | 0.315 /0.315 | I-3 | 45 | I-4 | 15 | ||
比較用組成物1 | P-13 /P-16 | 16.8 /16.8 | C-1 | 5.88 | D-3 | 1.26 | 無 | F-3 | 0.084 | 無 | H-1 /H-3 | 0.315 /0.315 | I-3 | 45 | I-4 | 15 |
表中所記載之各成分的詳細內容如下。
〔樹脂〕
・P-1~P-16:藉由上述合成例而獲得之聚合物P-1~P-16
〔遷移抑制劑〕
・G-1~G-3:下述結構的化合物。
【化學式62】
〔金屬接著性改良劑〕
・H-1~H-3:下述結構的化合物(Et表示乙基。)
【化學式63】
〔溶劑〕
・I-1:γ-丁內酯(SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION製)
・I-2:二甲基亞碸(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)
・I-3:N-甲基吡咯啶酮
・I-4:乳酸乙酯
<硬化膜的製造>
在各實施例及比較例中,分別使用細孔的寬度為0.8μm的聚四氟乙烯製過濾器對表中所記載之硬化性樹脂組成物或比較用組成物進行加壓過濾之後,藉由旋塗法將其適用於矽晶圓上,從而形成了樹脂層。將形成有上述樹脂層之矽晶圓在加熱板上以100℃乾燥4分鐘,從而在矽晶圓上形成了20μm的均勻厚度的樹脂組成物層。
使用寬頻帶曝光機(Ushio Inc.製:UX-1000SN-EH01)以400mJ/cm2
的曝光能量對矽晶圓上的樹脂組成物層進行曝光,並將經曝光之樹脂組成物層在氮氣環境下以5℃/分鐘的升溫速度進行升溫,在達到180℃之後,在該溫度下加熱了2小時。將上述加熱後的樹脂組成物層及矽晶圓浸漬於3質量%的氫氟酸溶液中,並將加熱後的樹脂組成物層從矽晶圓剝離。將上述剝離之加熱後的樹脂組成物層設為硬化膜。
<斷裂伸長率的評價>
在各實施例及比較例中,分別使用所獲得之上述硬化膜進行了斷裂伸長率的評價。
測定了所獲得之硬化膜的斷裂伸長率。關於硬化膜的斷裂伸長率,使用拉伸試驗機(Tensilon)以十字頭速度300mm/分鐘、試樣寬度10mm、試樣長度50mm的條件,針對薄膜的長度方向及寬度方向,在25℃且65%RH(相對濕度)的環境下,依據JIS K 6251:2017(日本工業標準)進行了測定。關於斷裂伸長率,藉由Eb(%)=(Lb-L0)/L0(Eb:斷裂伸長率、L0:試驗前的試驗片的長度、Lb:切割試驗片時的試驗片的長度)進行了計算。關於評價,將斷裂伸長率各測定10次,並使用了平均值(基於長度方向10次、寬度方向10次合計20次的測定之、合計20個的測定值的算術平均值)。
按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於下述表的“斷裂伸長率”一欄中。可以說斷裂伸長率的值越大,硬化膜的斷裂伸長率越優異,亦可以說機械強度越優異。
-評價基準-
A:斷裂伸長率為60%以上。
B:斷裂伸長率為50%以上且小於60%。
C:斷裂伸長率為40%以上且小於50%。
D:斷裂伸長率小於40%。
<保存穩定性的評價>
在各實施例或比較例中,在使用細孔的寬度為0.8μm的聚四氟乙烯製過濾器對表中所記載之組成物10g進行加壓過濾之後,密封在容器(容器的材質:遮光玻璃、容量:100mL)中,並在25℃、遮光、相對濕度65%的環境下靜置了一周。關於上述靜置前後的每個組成物,使用RE-85L(TOKI SANGYO CO.,LTD製)在25℃下進行黏度測量,並計算出黏度的變化率的絕對值。黏度的變化率的絕對值作為(E1―E0)/E0×100的絕對值而計算出。E1表示靜置後的黏度,E0表示靜置前的黏度。變化率越少,感光性樹脂組成物的穩定性越高,並成為較佳結果。按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於下述表的“保存穩定性”一欄中。
-評價基準-
A:黏度的變化率的絕對值為0%以上且小於5%
B:黏度的變化率的絕對值為5%以上且小於8%
C:黏度的變化率的絕對值為8%以上且小於10%
D:黏度的變化率的絕對值為10%以上
<過濾性的評價>
在各實施例或比較例中,使用孔徑為0.45μm之PTFE(聚四氟乙烯)過濾器(直徑47mm、Merck Millipore公司製的Cat.FHLP04700)以壓力0.15MPa對下述表中所記載之組成物進行了60分鐘的過濾。藉由上述60分鐘的過濾進行過濾之組成物的質量為15g以上時評價為A,小於15g且10g以上時評價為B,小於10g時評價為C。評價結果記載於下述表的“過濾性”一欄中。
[表3]
組成物 | 斷裂伸長率 | 保存穩定性 | 過濾性 | |
實施例1 | 硬化性樹脂組成物1 | C | A | A |
實施例2 | 硬化性樹脂組成物2 | B | A | A |
實施例3 | 硬化性樹脂組成物3 | A | A | A |
實施例4 | 硬化性樹脂組成物4 | A | B | A |
實施例5 | 硬化性樹脂組成物5 | A | B | A |
實施例6 | 硬化性樹脂組成物6 | A | B | B |
實施例7 | 硬化性樹脂組成物7 | A | C | A |
實施例8 | 硬化性樹脂組成物8 | A | B | A |
實施例9 | 硬化性樹脂組成物9 | A | A | A |
實施例10 | 硬化性樹脂組成物10 | A | B | A |
實施例11 | 硬化性樹脂組成物11 | A | A | A |
實施例12 | 硬化性樹脂組成物12 | A | A | A |
實施例13 | 硬化性樹脂組成物13 | A | A | A |
實施例14 | 硬化性樹脂組成物14 | C | A | A |
實施例15 | 硬化性樹脂組成物15 | A | D | A |
實施例16 | 硬化性樹脂組成物16 | A | A | A |
比較例1 | 比較例用組成物1 | D | C | B |
從以上結果可知,本發明的硬化性樹脂組成物在低溫硬化時的機械強度優異。
<實施例101>
藉由旋塗法將在實施例1中所使用之硬化性樹脂組成物以層狀適用於表面上形成有銅薄層之樹脂基材的銅薄層的表面上,並在100℃下乾燥4分鐘而形成膜厚20μm的感光膜之後,使用步進機(Nikon Co.,Ltd.製造,NSR1505 i6)進行了曝光。關於曝光,經由遮罩(圖案為1:1線與空間、線寬為10μm的二元遮罩)在波長365nm下進行。曝光後,在100℃下加熱了4分鐘。上述加熱後,用環己酮顯影2分鐘,並用PGMEA沖洗30秒鐘,從而獲得了層的圖案。
接著,在氮氣環境下,以10℃/分鐘的升溫速度進行升溫,在達到180℃之後,在180℃下維持2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元件,其結果,確認到正常動作。
Claims (15)
- 一種硬化性樹脂組成物,其係包含具有聚合性基和異醯亞胺結構之熱硬化性樹脂以及感放射線聚合起始劑。
- 如請求項1所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述熱硬化性樹脂為聚醯亞胺前驅物。
- 如請求項1或請求項2所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述熱硬化性樹脂包含聚醯胺酸結構或聚醯胺酸酯結構。
- 如請求項1或請求項2所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述熱硬化性樹脂中所包含之異醯亞胺結構的含量為0.001~0.3mmol/g。
- 如請求項5所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述式(2)中之R113 及R114 中的至少一者包含聚合性基。
- 如請求項5所述之硬化性樹脂組成物,其中 前述式(2)中之R113 及R114 中的至少一者包含自由基聚合性基。
- 如請求項1或請求項2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,其係包含2層以上的請求項9所述之硬化膜,並且在前述硬化膜中的至少任一硬化膜之間包含金屬層。
- 一種硬化膜的製造方法,其係包括將請求項1至請求項8之任一項所述之硬化性樹脂組成物適用於基材上以形成膜之膜形成步驟。
- 如請求項11所述之硬化膜的製造方法,其係還包括在80~450℃下對前述膜進行加熱之加熱步驟。
- 如請求項11所述之硬化膜的製造方法,其係還包括對前述膜進行曝光之曝光步驟及對前述膜進行顯影之顯影步驟。
- 一種半導體元件,其係包含請求項9所述之硬化膜。
- 一種熱硬化性樹脂,其係包含選自包括下述式(4)所表示之重複單元及式(5)所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元以及選自包括下述式(2-1)~式(2-3)中的任一個所表示之重複單元之群組中的至少一種重複單元; [化學式2] 式(4)中,A1 及A2 分別獨立地表示氧原子或-NH-,R111 表示2價的有機基,R115 表示4價的有機基,R113 及R114 分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R113 及R114 中的至少一者包含下述式(III)所表示之基團; 式(5)中,R117 表示3價的有機基,R111 表示包含聚合性基之2價的有機基,A2 表示氧原子或-NH-,R113 表示氫原子或1價的有機基; [化學式3] 式(2-1)~式(2-3)中,A1 表示氧原子或-NH-,R111 表示2價的有機基,R115 表示4價的有機基,R114 表示氫原子或1價的有機基,R117 表示3價的有機基; [化學式4] 式(III)中,R200 表示氫原子或甲基,R201 表示烴基或由烴基與選自包括-O-、-CO-、-S-、-SO2 -或-NRN -之群組中的至少一個結構的鍵結所表示之基團,*表示與其他結構的鍵結部位,RN 表示氫原子或烴基。
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