TW202212423A - 樹脂組成物及其製造方法以及圖案形成用組成物的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種樹脂組成物及其製造方法以及圖案形成用組成物的製造方法,該樹脂組成物包含樹脂、抗氧化劑及有機溶劑,該樹脂為選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之群組中之至少1種樹脂且具有聚合性基,相對於前述樹脂的含量,前述抗氧化劑的含量為0.1質量ppm~10,000質量ppm,該樹脂組成物為粉體狀、粒體狀或顆粒狀。
Description
本發明係有關一種樹脂組成物及其製造方法以及圖案形成用組成物的製造方法。
以往,在有機溶劑中合成具有聚合性基之樹脂,獲得包含具有聚合性基之樹脂之合成反應液。
上述樹脂有時以如下形態使用:藉由乾燥從上述合成反應液中去除上述有機溶劑的一部分,包含上述樹脂及上述有機溶劑之粉體狀、粒體狀或顆粒狀的樹脂組成物。
例如,在製備包含上述樹脂之圖案形成用組成物等組成物之情形下,有時進行將上述樹脂組成物重新溶解於溶劑中之方法。
例如,在專利文獻1中記載了一種發光裝置,其具備反射器和嵌入到該反射器中之引線框架,並且具備:基體,具有凹部,在上述凹部的底面暴露前述引線框架的一部分;發光元件,搭載於上述基體的前述凹部內;及密封材料,填充於上述基體的前述凹部內,密封上述發光元件,上述引線框架的表面上的與前述反射器接觸之區域具有Ra在0.5~1.5μm的範圍內的粗糙面,上述反射器為含有平均粒徑為9~25μm、粒徑為6μm以下的粒子的比例為25~40體積%的二氧化矽粉之樹脂組成物的成形體。
在專利文獻2中記載了一種感溫變色樹脂組成物,其係藉由在樹脂中含有內含可逆熱變色性色材之微膠囊、紫外線吸收劑及抗氧化劑而成。
[專利文獻1]日本特開2018-107360號公報
[專利文獻2]日本特開平7-331090號公報
在包含具有聚合性基之樹脂之粉體狀、粒體狀或顆粒狀的樹脂組成物中,要求重新溶解於溶劑中時的過濾性的提高。
又,在重新溶解上述樹脂組成物而製備之圖案形成用組成物中,要求能夠形成更細微的圖案。
在本發明中,將圖案形成用組成物能夠形成更細微的圖案之情形還稱為“圖案形成性優異”。
本發明的目的為提供一種重新溶解於溶劑中時的過濾性及藉由重新溶解製備圖案形成用組成物時的圖案形成性優異的樹脂組成物及其製造方法以及圖案形成用組成物的製造方法。
以下示出本發明的代表性實施態樣的例子。
<1>一種樹脂組成物,其係包含樹脂、抗氧化劑及有機溶劑,上述樹脂為選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之群組中之至少1種樹脂且具有聚合性基,
相對於上述樹脂的含量,上述抗氧化劑的含量為0.1質量ppm~10,000質量ppm,
上述樹脂組成物為粉體狀、粒體狀或顆粒狀。
<2>如<1>所述之樹脂組成物,其中
相對於樹脂組成物的總質量,上述有機溶劑的含量超過0且10質量%以下。
<3>如<1>或<2>所述之樹脂組成物,其中
相對於上述樹脂組成物的總質量之、上述樹脂、上述抗氧化劑及上述有機溶劑的總含量為95質量%以上。
<4>如<1>至<3>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述樹脂包含聚醯亞胺前驅物。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述樹脂包含由下述式(2)或(3)表示之重複單元。
式(2)
【化學式1】
式(3)
【化學式2】
式(2)中,A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或NH,R
111表示2價的有機基,R
115表示4價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,
式(3)中,R
121表示2價的有機基,R
122表示4價的有機基,R
123及R
124分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
<6>如<1>至<5>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述聚合性基為自由基聚合性基。
<7>如<1>至<6>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述抗氧化劑的氧化還原電位為0.91V以下。
<8>如<1>至<7>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述抗氧化劑包含選自包括酚系化合物、醇系化合物、醛系化合物、胺系化合物、亞硝基系化合物、磷系化合物、硫系化合物及酮系化合物之群組中之至少1種化合物。
<9>如<1>至<8>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述抗氧化劑係不飽和度為1以上的酚系化合物或不飽和度為1以上的醇系化合物。
<10>如<1>至<9>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述有機溶劑包含選自包括烴化合物、醇系化合物、羧酸、酮系化合物、酯系化合物、醚系化合物、腈系化合物、醯胺系化合物、胺系化合物、碸系化合物及亞碸系化合物之群組中之至少1種。
<11>一種樹脂組成物的製造方法,其係製造<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物之方法,上述樹脂組成物的製造方法係包括:
添加製程,對包含上述有機溶劑及上述樹脂之製造用組成物添加上述抗氧化劑。
<12>如<11>所述之樹脂組成物的製造方法,其係包括:
合成製程,在溶劑中使原料進行反應而獲得包含上述樹脂之反應液;及
重新沉澱重新溶解製程,使上述反應液中的上述樹脂重新沉澱,將上述重新沉澱之上述樹脂重新溶解於上述有機溶劑中而獲得樹脂溶液,
將上述樹脂溶液用作上述製造用組成物而進行上述添加製程。
<13>如<11>或<12>所述之樹脂組成物的製造方法,其包括:
重新沉澱製程,在上述添加製程之後,使上述樹脂重新沉澱。
<14>如<13>所述之樹脂組成物的製造方法,其中
在上述重新沉澱製程之後,進行去除上述有機溶劑之乾燥製程。
<15>一種圖案形成用組成物的製造方法,其係包括:
混合製程,混合<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物和溶劑。
<16>如<15>所述之圖案形成用組成物的製造方法,其中
在上述混合製程中,進一步混合光敏劑。
[發明效果]
依本發明,可提供一種重新溶解於溶劑中時的過濾性及藉由重新溶解製備圖案形成用組成物時的圖案形成性優異的樹脂組成物及其製造方法以及圖案形成用組成物的製造方法。
以下,對本發明的主要實施形態進行說明。然而,本發明並不限於明示之實施形態。
在本說明書中,使用“~”的標記表示之數值範圍係指將記載於“~”的前後之數值分別作為下限值及上限值而包含之範圍。
在本說明書中,“製程”這一用語不僅包括獨立之製程,只要能夠實現該製程的所期待的作用,則還包括無法與其他製程明確地進行區分之製程。
在本說明書中的基團(原子團)的標記中,未標有經取代及未經取代的標記包含不具有取代基之基團(原子團),並且還包含具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代的烷基),而且還包含具有取代基之烷基(經取代的烷基)。
在本說明書中,所謂“曝光”,只要無特別說明,則不僅包含使用了光之曝光,還包含使用了電子束、離子束等粒子射線之曝光。又,作為曝光中所使用之光,可舉出以水銀燈的明線光譜、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”係指“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”這兩者或任一者,“(甲基)丙烯酸”係指“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或任一者,“(甲基)丙烯醯基”係指“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或任一者。
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,總固體成分係指從組成物的所有成分中去除溶劑之成分的總質量。又,在本說明書中,固體成分濃度係指除溶劑以外的其他成分的質量相對於組成物的總質量之百分比。
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),只要無特別敘述,則按照凝膠滲透層析術(GPC測量),作為聚苯乙烯換算值來定義。在本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)例如能夠藉由使用HLC-8220GPC(TOSOH CORPORATION製造),且使用保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、TSKgel Super HZ2000(TOSOH CORPORATION製造)作為管柱來求出。關於該等的分子量,只要無特別敘述,則作為洗提液而使用THF(四氫呋喃)來進行測量。又,關於GPC測量中的檢測,只要無特別敘述,則使用UV射線(紫外線)的波長為254nm的檢測器。
在本說明書中,關於構成積層體之各層的位置關係,在記載為“上”或“下”時,只要在所關注之複數個層中作為基準之層的上側或下側具有其他層即可。亦即,可以在作為基準之層與上述其他層之間進一步插入第3層或要素,作為基準之層與上述其他層無需接觸。又,只要無特別說明,則將相對於基材堆積層之方向稱為“上”,或者在具有感光層之情形下,將從基材朝向感光層之方向稱為“上”,並將其相反方向稱為“下”。另外,在本說明書中,這樣的上下方向的設定係為了方便,在實際態樣中,本說明書中的“上”方向有時還與鉛直向上方向不同。
在本說明書中,只要無特別記載,則組成物作為組成物中所包含之各成分而可以包含對應於該成分之2種以上的化合物。又,只要無特別記載,則組成物中的各成分的含量係指對應於該成分之所有化合物的總含量。
在本說明書中,只要無特別敘述,則溫度為23°C,氣壓為101,325Pa(1個大氣壓),相對濕度為50%RH。
在本說明書中,較佳的態樣的組合為更佳的態樣。
(樹脂組成物)
本發明的樹脂組成物包含樹脂(以下,還稱為“特定樹脂”。)、抗氧化劑及有機溶劑,上述樹脂為選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之群組中之至少1種樹脂且具有聚合性基,相對於上述樹脂的含量,上述抗氧化劑的含量為0.1質量ppm~10,000質量ppm,上述樹脂組成物為粉體狀、粒體狀或顆粒狀。
本發明的樹脂組成物中,重新溶解於溶劑中時的過濾性及製備圖案形成用組成物時的圖案形成性優異。
雖然獲得上述效果之機制尚不清楚,但是推測如下。
在包含具有聚合性基之樹脂及有機溶劑之粉體狀、粒體狀或顆粒狀的組成物中,有時因上述有機溶劑中所包含之過氧化物、製造或保管粉體、粒體或顆粒時由粉體或顆粒產生之過氧化物等而進行具有聚合性基之樹脂中所包含之聚合性基的聚合。
如此,在粉體狀、粒體狀或顆粒狀的組成物中進行聚合,因此在將上述粉體狀、粒體狀或顆粒狀的組成物重新溶解於溶劑中之情形下,過濾性有時會下降。
尤其,聚醯亞胺前驅物或聚苯并噁唑前驅物(特別係聚醯亞胺前驅物)對溶劑的溶解性低,如上所述,若進行樹脂的聚合,則重新溶解後的組成物的過濾性有時會大幅下降。
因此,本發明人等進行深入研究之結果,發現了藉由在上述組成物中以相對於上述特定樹脂的含量為0.1質量ppm以上的含量含有抗氧化劑而過濾性得到提高。
推測這係因為:若抗氧化劑為0.1質量ppm以上,則可抑制上述聚合性基的聚合。
又,發現了:藉由相對於上述樹脂的含量,將上述抗氧化劑的含量設為10,000質量ppm以下,即使在將上述粉體狀、粒體狀或顆粒狀的組成物溶解於溶劑中來製備圖案形成用組成物之情形下,圖案形成性亦優異。
推測這係因為:藉由將上述抗氧化劑的含量設在上述範圍內,可防止過度抑制圖案形成用組成物中的聚合。
在此,在專利文獻1及專利文獻2中未記載或建議在粉體狀、粒體狀或顆粒狀的樹脂組成物中以特定的含量含有抗氧化劑。
在本發明中,樹脂組成物為粉體狀係指樹脂組成物為細微的固體粒子,且其長徑方向上的長度的平均值小於30μm。
又,在本發明中,樹脂組成物為粒體狀係指樹脂組成物為細微的固體粒子,且其長徑方向上的長度的平均值為30μm以上且1mm以下。
又,上述粒子狀的樹脂彼此接觸而成為集合體,可以形成更大的粒子,亦可以形成包含上述粒子狀的樹脂之塊亦即集合體。
又,樹脂組成物為顆粒狀係指樹脂組成物成形為塊狀者。顆粒的大小並無特別限定,只要依據樹脂組成物的用途來確定大小即可。
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>
本發明的樹脂組成物包含樹脂(特定樹脂),該樹脂為選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之群組中之至少1種樹脂且具有聚合性基。
上述聚醯亞胺前驅物、上述聚苯并噁唑前驅物例如藉由加熱或化學處理而環化,分別成為聚醯亞胺、聚苯并噁唑。
聚醯亞胺或聚苯并噁唑的耐熱性及絕緣性等優異,因此藉由本發明的樹脂組成物包含特定樹脂,能夠將本發明的樹脂組成物重新溶解於溶劑中而獲得之圖案形成用組成物應用於各種用途。
作為上述用途,並無特別限定,但是若以安裝用半導體器件為例,則可舉出作為絕緣膜、密封材料的材料或保護膜的用途。又,還能夠用作撓性基板的基底膜、覆蓋層等。
作為聚合性基,可舉出自由基聚合性基、環氧基、氧雜環丁基、羥甲基、烷氧基甲基等公知的聚合性基,自由基聚合性基為較佳。
作為上述自由基聚合性基,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,可舉出乙烯基、烯丙基、與乙烯基苯基等芳香環直接鍵結之、具有可以被取代之乙烯基之基團、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基等,(甲基)丙烯醯氧基為較佳。
本發明的樹脂組成物包含聚醯亞胺前驅物作為特定樹脂為更佳。
又,本發明的樹脂包含後述之由式(2)或式(3)表示之重複單元為較佳,包含由式(2)表示之重複單元為進一步較佳。
〔聚醯亞胺前驅物〕
關於本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物,其種類等並無特別限定,但是包含由下述式(2)表示之重複單元為較佳。
又,本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物具有聚合性基。
聚合性基可以包含在由下述式(2)表示之重複單元中,亦可以包含在其他重複單元中,還可以包含在聚醯亞胺前驅物的末端中。
本發明的較佳的態樣之一為在由下述式(2)表示之重複單元中包含聚合性基之態樣。具體而言,下述式(2)中的R
111、R
113或R
114中的至少1個係聚合性基之態樣為較佳,R
113或R
114中的至少1個係聚合性基之態樣為更佳,R
113及R
114係聚合性基之態樣為進一步較佳。
式(2)
【化學式3】
式(2)中,A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或NH,R
111表示2價的有機基,R
115表示4價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
式(2)中的A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或NH,氧原子為較佳。
式(2)中的R
111表示2價的有機基。作為2價的有機基,可例示包含直鏈或支鏈的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基之基團,碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數6~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或由該等的組合組成之基團為較佳,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,可例示由-Ar-L-Ar-表示之基團。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-或-NHCO-或由上述2個以上的組合組成之基團。該等的較佳的範圍如上述。
R
111衍生自二胺為較佳。作為用於聚醯亞胺前驅物的製造之二胺,可舉出直鏈或支鏈的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
具體而言,包含碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數6~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或由該等的組合組成之基團之二胺為較佳,包含由碳數6~20的芳香族基組成之基團之二胺為更佳。作為芳香族基的例子,可舉出下述。
【化學式4】
式中,A係單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-SO
2-、-NHCO-或該等的組合中之基團為較佳,單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-或-SO
2-中之基團為更佳,-CH
2-、-O-、-S-、-SO
2-、-C(CF
3)
2-或-C(CH
3)
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’-二胺基二苯碸及3,3’-二胺基二苯碸、4,4’-二胺基二苯硫醚及3,3’-二胺基二苯硫醚、4,4’-二胺基二苯基酮或3,3’-二胺基二苯基酮、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’-二胺基對三聯苯、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、二胺基苯醯苯胺、二胺基苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯碸、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1種二胺。
又,國際公開第2017/038598號的0030~0031段中所記載之二胺(DA-1)~(DA-18)亦為較佳。
又,還可較佳地使用國際公開第2017/038598號的0032~0034段中所記載之在主鏈上具有2個以上的伸烷基二醇單元之二胺。
就所獲得之有機膜的柔軟性的觀點而言,R
111由-Ar-L-Ar-表示為較佳。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-或-NHCO-或由上述2個以上的組合組成之基團。Ar係伸苯基為較佳,L係可以被氟原子取代之碳數1或2的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-或-SO
2-為較佳。此處的脂肪族烴基係伸烷基為較佳。
又,就i射線透射率的觀點而言,R
111係由下述式(51)或式(61)表示之2價的有機基為較佳。尤其,就i射線透射率、容易獲得之觀點而言,由式(61)表示之2價的有機基為更佳。
式(51)
【化學式6】
式(51)中,R
50~R
57分別獨立地為氫原子、氟原子或1價的有機基,R
50~R
57中的至少1個為氟原子、甲基或三氟甲基。
作為R
50~R
57的1價的有機基,可舉出碳數1~10(較佳為碳數1~6)的未經取代的烷基、碳數1~10(較佳為碳數1~6)的氟化烷基等。
【化學式7】
式(61)中,R
58及R
59分別獨立地為氟原子或三氟甲基。
作為賦予式(51)或(61)的結構之二胺化合物,可舉出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1種或者可以組合使用2種以上。
又,R
111可以為包含聚合性基之結構。
例如,R
111還能夠設為源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直接鍵結於芳香環結構而成之結構之化合物為更佳。
作為聚合性基,具有乙烯性不飽和鍵之基團、環狀醚基、包含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。
式(2)中的R
115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,由下述式(5)或式(6)表示之基團為更佳。
式(5)或式(6)中,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
【化學式8】
式(5)中,R
112係單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-及-NHCO-以及該等的組合中之基團為較佳,單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-CO-、-S-及-SO
2-中之基團為更佳,選自包括-CH
2-、-C(CF
3)
2-、-C(CH
3)
2-、-O-、-CO-、-S及-SO
2-之群組中之2價的基團為進一步較佳。
關於R
115,具體而言,可舉出從四羧酸二酐去除酐基之後殘留之四羧酸殘基等。四羧酸二酐可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。
【化學式9】
式(O)中,R
115表示4價的有機基。R
115的較佳的範圍與式(2)中的R
115含義相同,較佳的範圍亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可舉出均苯四酸二酐(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’-二苯碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐、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’-二苯基酮四羧酸二酐、4,4’-氧二鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐以及該等的碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基衍生物。
又,還可舉出國際公開第2017/038598號的0038段中所記載之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)作為較佳例。
R
111和R
115中的至少一者具有OH基亦為較佳。更具體而言,作為R
111,可舉出雙胺基苯酚衍生物的殘基。
R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R
113及R
114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,係能夠藉由熱、自由基等的作用進行交聯反應之基團,且自由基聚合性基為較佳。作為特定樹脂中的聚合性基的具體例,可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,可舉出乙烯基、(甲基)烯丙基、由下述式(III)表示之基團等,由下述式(III)表示之基團為較佳。
在式(III)中,R
200表示氫原子或甲基,氫原子為較佳。
在式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。
在式(III)中,R
201表示碳數2~12的伸烷基、-CH
2CH(OH)CH
2-或聚伸烷氧基。
作為R
201的較佳例,可舉出伸乙基、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、-CH
2CH(OH)CH
2-、聚伸烷氧基,伸乙基、伸丙基、三亞甲基、-CH
2CH(OH)CH
2-、聚伸烷氧基為更佳,聚伸烷氧基為進一步較佳。
在本發明中,聚伸烷氧基係指2個以上的伸烷氧基直接鍵結而成之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中的伸烷基可以分別相同,亦可以分別不同。
在聚伸烷氧基包含伸烷基不同的複數種伸烷氧基之情形下,聚伸烷氧基中的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的圖案之排列。
上述伸烷基的碳數(在伸烷基具有取代基之情形下,包含取代基的碳數)係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)係2~20個為較佳,2~10個為更佳,2~6個為進一步較佳。
作為聚伸烷氧基,就溶劑溶解性及耐溶劑性的觀點而言,聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、聚三亞甲氧基、聚四亞甲氧基或複數個乙烯氧基與複數個丙烯氧基鍵結而成之基團為較佳,聚乙烯氧基或聚丙烯氧基為更佳,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丙烯氧基鍵結而成之基團中,乙烯氧基和丙烯氧基可以無規排列,亦可以形成嵌段而排列,還可以排列成交替等的圖案狀。該等基團中的乙烯氧基等的重複數的較佳的態樣如上述。
R
113及R
114分別獨立地為氫原子或1價的有機基。作為1價的有機基,可舉出在構成芳基之1個、2個或3個碳中、較佳為1個碳中鍵結有酸性基之、芳香族基及芳烷基等。具體而言,可舉出具有酸性基之碳數6~20的芳香族基、具有酸性基之碳數7~25的芳烷基。更具體而言,可舉出具有酸性基之苯基及具有酸性基之苄基。酸性基係OH基為較佳。
R
113或R
114係氫原子、2-羥基苄基、3-羥基苄基及4-羥基苄基亦為更佳。
就對有機溶劑的溶解度的觀點而言,R
113或R
114係1價的有機基為較佳。作為1價的有機基,包含直鏈或支鏈烷基、環狀烷基、芳香族基為較佳,被芳香族基取代之烷基為更佳。
烷基的碳數係1~30為較佳。烷基可以係直鏈、支鏈、環狀中的任一種。作為直鏈或支鏈的烷基,例如,可舉出甲基、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、二級丁基、三級丁基、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、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。環狀烷基可以係單環的環狀烷基,可以係多環的環狀烷基。作為單環的環狀烷基,例如,可舉出環丙基、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,就兼具高靈敏度化之觀點而言,環己基為最佳。又,作為被芳香族基取代之烷基,被後述之芳香族基取代之直鏈烷基為較佳。
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、乙烷合萘環、菲環、蒽環、稠四苯環、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、萘啶環、喹噁啉環、喹噁唑啉(quinoxazoline)環、異喹啉環、咔唑環、啡啶環、吖啶環、啡啉(phenanthroline)環、噻嗯環、色烯(chromene)環、口山口星(xanthene)環、啡噁噻(phenoxathiine)環、啡噻𠯤(phenothiazine)環或啡𠯤(phenazine)環。苯環為最佳。
在式(2)中,在R
113為氫原子的情形或R
114為氫原子的情形下,聚醯亞胺前驅物可以形成與具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物抗衡之鹽。作為這種具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物的例子,可舉出N,N-二甲基胺基丙基甲基丙烯酸酯。
又,聚醯亞胺前驅物在結構單元中具有氟原子亦為較佳。聚醯亞胺前驅物中的氟原子含量係10質量%以上為較佳,且20質量%以下為較佳。
又,為了提高與基板的密接性,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,可舉出雙(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。
由式(2)表示之重複單元係由式(2-A)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1種係具有由式(2-A)表示之重複單元之前驅物為較佳。藉由設為這種結構,能夠進一步擴大曝光寬容度的寬度。
式(2-A)
【化學式11】
式(2-A)中,A
1及A
2表示氧原子,R
111及R
112分別獨立地表示2價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R
113及R
114中的至少一者係包含聚合性基之基團,兩者係聚合性基為較佳。
A
1、A
2、R
111、R
113及R
114分別獨立地與式(2)中的A
1、A
2、R
111、R
113及R
114含義相同,較佳的範圍亦相同。
R
112與式(5)中的R
112含義相同,較佳的範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物可以包含1種由式(2)表示之重複結構單元,但是亦可以包含2種以上。又,還可以包含由式(2)表示之重複單元的結構異構物。又,當然,聚醯亞胺前驅物除了上述式(2)的重複單元以外,還可以包含其他種類的重複結構單元。
作為本發明中的聚醯亞胺前驅物的一實施形態,可例示所有重複單元的50莫耳%以上、進而係70莫耳%以上、特別係90莫耳%以上為由式(2)表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物。
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係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,但是例如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以下為進一步較佳,3.1以下為更進一步較佳,3.0以下為更進一步較佳,2.95以下為特佳。
在本說明書中,分子量的分散度係指依據重量平均分子量/數量平均分子量計算之值。
〔聚苯并噁唑前驅物〕
關於本發明中所使用之聚苯并噁唑前驅物,對其結構等並無特別限定,但是較佳為包含由下述式(3)表示之重複單元。
又,本發明中所使用之聚苯并噁唑前驅物具有聚合性基。
聚合性基可以包含在由下述式(3)表示之重複單元中,亦可以包含在其他重複單元中,還可以包含在聚苯并噁唑前驅物的末端中。
本發明的較佳的態樣之一為在由下述式(3)表示之重複單元中包含聚合性基之態樣。具體而言,下述式(3)中的R
123或R
124中的至少1個係聚合性基之態樣為更佳,R
123及R
124係聚合性基之態樣為進一步較佳。
式(3)
【化學式12】
式(3)中,R
121表示2價的有機基,R
122表示4價的有機基,R
123及R
124分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
在式(3)中,R
123及R
124分別與式(2)中的R
113含義相同,較佳的範圍亦相同。亦即,其中至少一者係聚合性基為較佳。
在式(3)中,R
121表示2價的有機基。作為2價的有機基,包含脂肪族基及芳香族基中的至少一者之基團為較佳。作為脂肪族基,直鏈脂肪族基為較佳。R
121係二羧酸殘基為較佳。二羧酸殘基可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
作為二羧酸殘基,包含脂肪族基之二羧酸及包含芳香族基之二羧酸殘基為較佳,包含芳香族基之二羧酸殘基為更佳。
作為包含脂肪族基之二羧酸,包含直鏈或支鏈(較佳為直鏈)的脂肪族基之二羧酸為較佳,由直鏈或支鏈(較佳為直鏈)的脂肪族基和2個-COOH組成之二羧酸為更佳。直鏈或支鏈(較佳為直鏈)的脂肪族基的碳數係2~30為較佳,2~25為更佳,3~20為進一步較佳,4~15為進一步較佳,5~10為特佳。直鏈的脂肪族基係伸烷基為較佳。
作為包含直鏈的脂肪族基之二羧酸,可舉出丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、異丙基丙二酸、二-正丁基丙二酸、丁二酸、四氟丁二酸、甲基丁二酸、2,2-二甲基丁二酸、2,3-二甲基丁二酸、二甲基甲基丁二酸、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、以及由下述式表示之二羧酸等。
作為包含芳香族基之二羧酸,具有以下芳香族基之二羧酸為較佳,僅由以下芳香族基和2個-COOH組成之二羧酸為更佳。
【化學式14】
式中,A表示選自包括-CH
2-、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、-C(CF
3)
2-及-C(CH
3)
2-之群組中之2價的基團,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
作為包含芳香族基之二羧酸的具體例,可舉出4,4’-羰基二苯甲酸及4,4’-二羧基二苯醚、對苯二甲酸。
在式(3)中,R
122表示4價的有機基。作為4價的有機基,與上述式(2)中的R
115含義相同,較佳的範圍亦相同。
R
122係源自雙胺基苯酚衍生物之基團亦為較佳,作為源自雙胺基苯酚衍生物之基團,例如,可舉出3,3’-二胺基-4,4’-二羥基聯苯、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基聯苯、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯碸、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯碸、雙-(3-胺基-4-羥基苯基)甲烷、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、2,2-雙-(4-胺基-3-羥基苯基)六氟丙烷、雙-(4-胺基-3-羥基苯基)甲烷、2,2-雙-(4-胺基-3-羥基苯基)丙烷、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯基酮、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯基酮、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯醚、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯醚、1,4-二胺基-2,5-二羥基苯、1,3-二胺基-2,4-二羥基苯、1,3-二胺基-4,6-二羥基苯等。該等雙胺基苯酚可以單獨使用或混合使用。
雙胺基苯酚衍生物中具有下述芳香族基之雙胺基苯酚衍生物為較佳。
【化學式15】
式中,X
1表示-O-、-S-、-C(CF
3)
2-、-CH
2-、-SO
2-、-NHCO-,*及#分別表示與其他結構的鍵結部位。R表示氫原子或1價的取代基,氫原子或烴基為較佳,氫原子或烷基為更佳。又,R
122係由上述式表示之結構亦為較佳。在R
122係由上述式表示之結構之情形下,共計4個*及#中的任意2個係與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位並且另外2個係與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為較佳,2個*係與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位並且2個#係與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位、或者2個*係與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位並且2個#係與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為更佳,2個*係與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位並且2個#係與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位為進一步較佳。
式(A-s)中,R
1為氫原子、伸烷基、經取代的伸烷基、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、單鍵或選自下述式(A-sc)的群組中之有機基。R
2可以為氫原子、烷基、烷氧基、醯氧基、環狀的烷基中的任一個,可以相同,亦可以不同。R
3為氫原子、直鏈或支鏈的烷基、烷氧基、醯氧基、環狀的烷基中的任一個,可以相同,亦可以不同。
上述式(A-s)中,認為在酚性羥基的鄰位亦即R
3亦具有取代基使醯胺鍵的羰基碳與羥基的距離更靠近,就在低溫下硬化時成為高環化率之效果進一步得到提高之觀點而言,為特佳。
又,上述式(A-s)中,R
2為烷基,且R
3為烷基,這能夠維持相對於i射線之高透明性和在低溫下硬化時高環化率之效果,因此為較佳。
又,上述式(A-s)中,R
1係伸烷基或經取代的伸烷基為進一步較佳。作為R
1之伸烷基及經取代的伸烷基的具體例,可舉出碳數1~8的直鏈狀或支鏈狀的烷基,但是其中,就能夠獲得一邊維持對i射線的高透明性和在低溫下硬化時的高環化率的效果一邊對溶劑具有足夠的溶解性之平衡優異的聚苯并噁唑前驅物之觀點而言,-CH
2-、-CH(CH
3)-、-C(CH
3)
2-為更佳。
作為由上述式(A-s)表示之雙胺基苯酚衍生物的製造方法,例如,能夠參閱日本特開2013-256506號公報的0085~0094段及實施例1(0189~0190段),且該等內容被編入本說明書中。
作為由上述式(A-s)表示之雙胺基苯酚衍生物的結構的具體例,可舉出日本特開2013-256506號公報的0070~0080段中所記載者,且該等內容被編入本說明書中。當然,不限定於該等是不言而喻的。
聚苯并噁唑前驅物除了上述式(3)的重複單元以外,還可以包含其他種類的重複結構單元。
就能夠抑制伴隨閉環之翹曲的發生之觀點而言,包含由下述式(SL)表示之二胺殘基作為其他種類的重複結構單元為較佳。
【化學式18】
式(SL)中,Z具有a結構和b結構,R
1s為氫原子或碳數1~10的烴基,R
2s為碳數1~10的烴基,R
3s、R
4s、R
5s、R
6s中的至少1個為芳香族基,且剩餘部分為氫原子或碳數1~30的有機基,並且可以分別相同,亦可以分別不同。a結構及b結構的聚合可以係嵌段聚合,亦可以係無規聚合。Z部分的莫耳%中,a結構係5~95莫耳%,b結構係95~5莫耳%,a+b係100莫耳%。
在式(SL)中,作為較佳的Z,可舉出b結構中的R
5s及R
6s係苯基者。又,由式(SL)表示之結構的分子量係400~4,000為較佳,500~3,000為更佳。藉由將上述分子量設在上述範圍內,更有效地降低聚苯并噁唑前驅物的脫水閉環後的彈性模數,能夠兼具能夠抑制翹曲之效果和提高溶劑溶解性之效果。
在包含由式(SL)表示之二胺殘基作為其他種類的重複結構單元之情形下,還包含從四羧酸二酐去除酐基之後殘留之四羧酸殘基作為重複結構單元亦為較佳。作為這種四羧酸殘基的例子,可舉出式(2)中的R
115的例子。
例如,在用於後述之組成物之情形下,聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為18,000~30,000,更佳為20,000~29,000,進一步較佳為22,000~28,000。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。
上述聚苯并噁唑前驅物的分子量的分散度係1.4以上為較佳,1.5以上為更佳,1.6以上為進一步較佳。聚苯并噁唑前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別限定,但是例如2.6以下為較佳,2.5以下為更佳,2.4以下為進一步較佳,2.3以下為進一步較佳,2.2以下為更進一步較佳。
-封端劑-
製造聚醯亞胺前驅物等時,為了進一步提高組成物的保存穩定性,用酸酐、單羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物等封端劑密封聚醯亞胺前驅物等的末端為較佳。作為封端劑,使用單胺為更佳,作為單胺的較佳的化合物,可舉出苯胺、2-乙炔苯胺、3-乙炔苯胺、4-乙炔苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺萘、1-羥基-6-胺萘、1-羥基-5-胺萘、1-羥基-4-胺萘、2-羥基-7-胺萘、2-羥基-6-胺萘、2-羥基-5-胺萘、1-羧基-7-胺萘、1-羧基-6-胺萘、1-羧基-5-胺萘、2-羧基-7-胺萘、2-羧基-6-胺萘、2-羧基-5-胺萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、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。可以使用該等中的2種以上,亦可以藉由使複數種封端劑進行反應來導入複數個不同的末端基。
〔含量〕
相對於樹脂組成物的總固體成分,本發明的樹脂組成物中的特定樹脂的含量係80質量%以上為較佳,85質量%以上為更佳,90質量%以上為進一步較佳。又,相對於樹脂組成物的總固體成分,本發明的樹脂組成物中的樹脂的含量係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%以下為進一步較佳。
本發明的組成物可以僅包含1種特定樹脂,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,總量在上述範圍為較佳。
<抗氧化劑>
本發明的樹脂組成物包含抗氧化劑。
相對於上述樹脂的含量,抗氧化劑的含量為0.1質量ppm~10,000質量ppm,10~1,000質量ppm為較佳,50~500質量ppm為更佳。
本發明的樹脂組成物可以單獨包含1種抗氧化劑,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
又,就重新溶解於溶劑中時的過濾性的觀點而言,抗氧化劑的氧化還原電位係0.91V以下為較佳,0.65V以下為更佳,0.45V以下為進一步較佳。
又,上述氧化還原電位的下限並無特別限定,但是-2.00V以上為較佳。
上述氧化還原電位藉由後述之實施例中所記載之方法來測量。
認為:若氧化還原電位在上述範圍內,則上述過氧化物的還原性優異,重新溶解於溶劑中時的過濾性得到提高。
作為抗氧化劑,選自包括酚系化合物、醇系化合物、醛系化合物、胺系化合物、亞硝基系化合物、磷系化合物、硫系化合物及酮系化合物之群組中之至少1種化合物為較佳。
作為酚系化合物,可舉出氫醌、鄰甲氧基苯酚、對甲氧基苯酚、2,6-二-甲氧基苯酚、五倍子酚等。
作為醇系化合物,可舉出抗壞血酸、葡萄糖等。
作為醛系化合物,可舉出甲醛、乙醛、苯甲醛、對甲氧基苯甲醛等。
作為胺系化合物,可舉出2-甲氧基苯胺、4-甲氧基苯胺、4-羥基苯胺、對苯二胺等。
作為亞硝基系化合物,可舉出4-亞硝基苯甲醚、4-亞硝基二甲基苯胺等。
作為磷系化合物,可舉出三乙基膦、三苯基膦等。
作為硫系化合物,可舉出苯硫酚、4-羥基苯硫酚、半胱胺酸等。
作為酮系化合物,可舉出3-溴-β-拉帕酮等。
該等中,就重新溶解於溶劑中時的過濾性的觀點而言,不飽和度為1以上的酚系化合物或不飽和度為1以上的醇系化合物為較佳。
不飽和度係指由(2C+2-H-X+N)/2表示之數,C為碳原子數,H為氫原子數,X為鹵素原子數,N為氮原子數。
上述不飽和度係1~5為較佳,2~4為更佳。
<有機溶劑>
本發明的樹脂組成物包含有機溶劑。
有機溶劑的含量並無特別限定,但是相對於樹脂組成物的總質量,超過0且10質量%以下為較佳,0.1~8質量%以下為更佳,1~6質量%以下為進一步較佳。
認為:若有機溶劑為10質量%以下(較佳為8質量%以下,更佳為6質量%以下),則在樹脂組成物內,在存在有機溶劑的部分與不存在有機溶劑的部分之間抗氧化劑的偏在得到抑制,重新溶解後的過濾性容易進一步提高。
本發明的樹脂組成物可以單獨包含1種有機溶劑,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
有機溶劑包含選自包括烴化合物、醇系化合物、羧酸、酮系化合物、酯系化合物、醚系化合物、腈系化合物、醯胺系化合物、胺系化合物、碸系化合物及亞碸系化合物之群組中之至少1種為較佳。
作為烴化合物,可舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜類。
作為醇系化合物,可舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等。
作為羧酸,可舉出甲酸、乙酸、丙酸、乳酸等。
作為酮系化合物,可舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。
作為酯系化合物,可舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。
作為醚系化合物,可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、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、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。
作為腈系化合物,可舉出乙腈、丙腈、苯并腈等。
作為醯胺系化合物,可舉出N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺等。
作為胺系化合物,可舉出單甲醇胺、二甲醇胺、三甲醇胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基胺等。
作為碸系化合物,可舉出環丁碸等。
作為亞碸系化合物,可舉出二甲基亞碸等。
該等中,本發明的樹脂組成物包含醯胺系化合物、醚系化合物、酮系化合物或酯系化合物為較佳,包含內醯胺系化合物、環狀醚系化合物、環狀酮系化合物或內酯系溶劑為更佳。
<其他成分>
本發明的樹脂組成物還可以包含除了特定樹脂、抗氧化劑及有機溶劑以外的其他成分。
本發明的樹脂組成物還能夠設為實質上不含其他成分之態樣。
具體而言,相對於樹脂組成物的總質量之、特定樹脂、抗氧化劑及有機溶劑的總含量係90質量%以上為較佳,95質量%以上為更佳。
作為其他成分,可舉出含氮化合物、具有聚合性基之化合物等。
〔含氮化合物〕
作為含氮化合物,可較佳地舉出包含脲結構之化合物、包含碳二亞胺結構之化合物或包含異脲結構之化合物。
具體而言,作為含氮化合物,可舉出由下述式(1-1)表示之化合物、由下述式(1-2)表示之化合物、由下述式(1-3)表示之化合物等。
【化學式19】
式(1-1)、式(1-2)或式(1-3)中,R
11及R
12分別獨立地表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基,R
21及R
22分別獨立地表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基,R
31及R
32分別獨立地表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基,R
33表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基。
式(1-1)中,R
11及R
12分別獨立地表示未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基或作為取代基而具有選自包括一級胺鹽結構、二級胺鹽結構、三級胺基、三級胺鹽結構及四級銨基之群組中之至少1種取代基之碳數1~7的脂肪族烴基為較佳,未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基為更佳。
作為R
11及R
12中的未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基,未經取代的碳數1~7的飽和脂肪族烴基為較佳,未經取代的碳數2~7的飽和脂肪族烴基為更佳,乙基、異丙基、三級丁基或環己基為更佳。
式(1-1)中,R
11及R
12可以分別獨立地為具有選自包括羥基、烷氧基、硫醇基及烷硫基之群組中之至少1種取代基之碳數2~7的脂肪族烴基。
上述碳數2~7的脂肪族烴基可以具有2個以上的上述取代基,但是僅具有1個上述取代基之態樣亦為本發明的較佳的態樣之一。
式(1-2)中,R
21及R
22分別獨立地表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基。
式(1-2)中,R
21及R
22係未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基或作為取代基而具有胺基或四級銨基之碳數1~7的脂肪族烴基為較佳,未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基為更佳。
式(1-2)中,R
21及R
22中的上述未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基或具有上述取代基之碳數1~7的脂肪族烴基的較佳的態樣分別與在R
11及R
12的說明中示出者相同。
式(1-3)中,R
31及R
32係未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基或作為取代基而具有胺基或四級銨基之碳數1~7的脂肪族烴基為較佳,未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基為更佳。
式(1-3)中,R
31及R
32中的上述未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基或具有上述取代基之碳數1~7的脂肪族烴基的較佳的態樣分別與在R
11及R
12的說明中示出者相同。
式(1-3)中,R
33表示可以具有取代基之碳數1~7的脂肪族烴基,未經取代的碳數1~7的脂肪族烴基為較佳,未經取代的碳數1~7的飽和脂肪族烴基為更佳,碳數1~4的飽和脂肪族烴基為更佳。
式(1-3)中,作為R
33,甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基或三級丁基為較佳,乙基為更佳。
〔具有聚合性基之化合物〕
本發明的樹脂組成物可以包含具有聚合性基之化合物作為其他成分。
作為聚合性基,可舉出與上述特定樹脂中的聚合性基相同的基團,較佳的態樣亦相同。
具有聚合性基之化合物有時例如作為將聚合性基導入到上述聚醯亞胺或聚苯并噁唑時的原料中的未反應的成分而包含。
作為具有聚合性基之化合物,具有聚合性基及羥基之化合物為較佳,可舉出羥甲基(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二(甲基)丙烯酸酯等。
〔含量〕
其他成分的含量並無特別限定,但是10質量%以下為較佳,5質量%以下為進一步較佳。
下限並無特別限定,可以為0質量%。
本發明的樹脂組成物可以單獨含有1種其他成分,亦可以併用2種以上。在併用2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
(樹脂組成物的製造方法)
本發明的樹脂組成物的製造方法包括添加製程:對包含上述有機溶劑及上述特定樹脂之製造用組成物添加上述抗氧化劑。
上述抗氧化劑的添加量只要係樹脂組成物中的抗氧化劑的含量在上述範圍內之量即可。
本發明的樹脂組成物的製造方法包括在溶劑中使原料進行反應而獲得包含特定樹脂之反應液之合成製程為較佳。
上述合成製程只要藉由公知的方法進行即可。
例如,在特定樹脂為聚醯亞胺前驅物或聚苯并噁唑前驅物的情形下,使二羧酸或二羧酸衍生物與二胺進行反應而獲得特定樹脂之製程為較佳。
合成條件等能夠沒有特別限定地使用公知的方法。
例如,可舉出利用鹵化劑使二羧酸或二羧酸衍生物進行鹵化之後,與二胺進行反應而獲得特定樹脂之方法。
又,不使用上述鹵化劑,而使用非鹵系觸媒進行合成亦為較佳。作為上述非鹵系觸媒,能夠沒有特別限制地使用不含鹵素原子之公知的醯胺化觸媒,但是例如可舉出環硼氧烷化合物、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。
作為在上述合成製程中使用之溶劑,能夠依據原料而適當地確定,但是可例示吡啶、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。又,可以使用上述樹脂組成物中的有機溶劑。
又,在合成製程中,藉由過濾去除在反應液中產生之析出物亦為較佳。
本發明的樹脂組成物的製造方法中,可以將上述反應液用作上述製造用組成物,但是將後述重新沉澱重新溶解製程後的特定樹脂溶液用作上述製造用組成物為較佳。
亦即,作為本發明的樹脂組成物的製造方法的較佳的態樣之一,可舉出包括合成製程及重新沉澱重新溶解製程,將藉由重新沉澱重新溶解製程獲得之特定樹脂溶液用作前述製造用組成物而進行前述添加製程之態樣。
本發明的樹脂組成物的製造方法包括使上述反應液中的特定樹脂重新沉澱,將上述重新沉澱之特定樹脂重新溶解於上述有機溶劑中而獲得特定樹脂溶液之重新沉澱重新溶解製程為較佳。
作為重新沉澱方法,具體而言,能夠藉由將包含聚醯亞胺前驅物等特定樹脂及上述溶劑之反應液供給到水、醇等不良溶劑(特定樹脂的溶解度低的溶劑)來進行重新沉澱。
重新沉澱之特定樹脂例如能夠藉由過濾等方法來獲得。
重新溶解中所使用之有機溶劑只要係對樹脂的良好溶劑(特定樹脂的溶解度高的溶劑)即可,在上述樹脂組成物中說明之有機溶劑為較佳。
重新沉澱時或重新溶解時的溫度等條件並無特別限定,只要依照公知的方法即可。
又,包括在上述添加製程之後使特定樹脂重新沉澱之重新沉澱製程為較佳。
上述重新沉澱製程能夠藉由與上述重新沉澱重新溶解製程中的重新沉澱相同的方法來進行。
在重新沉澱製程中,重新沉澱之特定樹脂例如能夠藉由過濾等方法來獲得。亦即,藉由上述重新沉澱製程,以包含少量上述有機溶劑之形態獲得特定樹脂。
又,包括在上述重新沉澱製程之後去除上述有機溶劑之乾燥製程為較佳。
乾燥條件並無特別限定,但是例如能夠在減壓下在25~45°C的條件下乾燥1小時~7天。
乾燥方式並無特別限定,例如,能夠使用公知的減壓乾燥機。
乾燥程度並無特別限定,但是只要係去除上述有機溶劑的至少一部分之乾燥即可,以相對於樹脂組成物的總質量,上述有機溶劑的含量在上述範圍內之方式進行乾燥為較佳。
(圖案形成用組成物的製造方法)
本發明的圖案形成用組成物的製造方法包括混合本發明的樹脂組成物和溶劑之混合製程為較佳。混合方法並無特別限定,能夠藉由以往公知的方法進行。
又,本發明的圖案形成用組成物的製造方法中,在上述混合製程中進一步混合光敏劑為較佳。
又,本發明的圖案形成用組成物的製造方法中,可以在上述混合製程中進一步混合其他成分。
相對於樹脂組成物的總固體成分,本發明的圖案形成用組成物中的特定樹脂的含量係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%以上為進一步較佳。又,相對於組成物的總固體成分,本發明的組成物中的樹脂的含量係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%以下為進一步較佳,95質量%以下為更進一步較佳。
本發明的圖案形成用組成物可以僅包含1種特定樹脂,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,總量在上述範圍為較佳。
又,在圖案形成用組成物包含2種以上的特定樹脂之情形下,可以使用包含2種以上的特定樹脂之樹脂組成物,亦可以併用包含其中一種特定樹脂之樹脂組成物和包含另一種特定樹脂之樹脂組成物。
又,為了去除圖案形成用組成物中的垃圾、微粒等異物,進行使用了過濾器之過濾為較佳。過濾器孔徑係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,就生產性的觀點而言,5μm以下為較佳,3μm以下為更佳,1μm以下為進一步較佳。過濾器的材質係聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。過濾器可以使用利用有機溶劑預先清洗者。在過濾器過濾製程中,可以將複數種過濾器串聯連接或並聯連接而使用。在使用複數種過濾器之情形下,可以組合孔徑或材質不同的過濾器而使用。又,可以對各種材料進行複數次過濾。在進行複數次過濾之情形下,可以係循環過濾。又,可以進行加壓並過濾。在進行加壓並過濾之情形下,進行加壓之壓力係0.05MPa以上且0.3MPa以下為較佳。另一方面,就生產性的觀點而言,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。
除了使用了過濾器之過濾之外,還可以進行使用了吸附材料之雜質的去除處理。可以將過濾器過濾和使用了吸附材料之雜質去除處理進行組合。作為吸附材料,能夠使用公知的吸附材料。例如,可舉出二氧化矽凝膠、沸石等無機系吸附材料、活性碳等有機系吸附材料。
以下,關於藉由本發明的圖案形成用組成物的製造方法獲得之圖案形成用組成物中所包含之溶劑、光敏劑及其他成分,作為圖案形成用組成物中所包含之成分進行說明。在本發明的圖案形成用組成物的製造方法中,依需要混合該等成分,藉此可獲得圖案形成用組成物。
<溶劑>
本發明的圖案形成用組成物含有溶劑為較佳。溶劑能夠任意地使用公知的溶劑。溶劑係有機溶劑為較佳。作為有機溶劑,可舉出酯類、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、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、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、左旋葡萄糖酮(Levoglucosenone)、二氫左旋葡萄糖酮等作為較佳者。
作為環狀烴類,例如,可舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜類作為較佳者。
作為亞碸類,例如,可舉出二甲基亞碸作為較佳者。
作為醯胺類,可舉出N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、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-甲醯基口末啉、N-乙醯基口末啉等作為較佳者。
作為脲類,可舉出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、三乙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、聚乙二醇單甲醚、聚丙二醇、四乙二醇、乙二醇單丁醚、乙二醇單苄醚、乙二醇單苯醚、甲基苯基甲醇、正戊醇、甲基戊醇及二丙酮醇等。
關於溶劑,就改善塗佈面性狀等的觀點而言,混合2種以上之形態亦為較佳。
在本發明中,選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽路蘇乙酸酯、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1種溶劑或由其中2種以上構成之混合溶劑為較佳。併用二甲基亞碸和γ-丁內酯為特佳。又,N-甲基-2-吡咯啶酮與乳酸乙酯、N-甲基-2-吡咯啶酮與乳酸乙酯、二丙酮醇與乳酸乙酯、環戊酮與γ-丁內酯的組合亦為較佳。
就塗佈性的觀點而言,將溶劑的含量設為圖案形成用組成物的總固體成分濃度成為5~80質量%之量為較佳,設為圖案形成用組成物的總固體成分濃度成為5~75質量%之量為更佳,設為圖案形成用組成物的總固體成分濃度成為10~70質量%之量為進一步較佳,設為圖案形成用組成物的總固體成分濃度成為40~70質量%之量為進一步較佳。溶劑含量只要依據塗膜的所期望的厚度和塗佈方法來進行調節即可。
溶劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的溶劑之情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<光敏劑>
圖案形成用組成物包含光敏劑為較佳。
作為光敏劑,光聚合起始劑為較佳。
〔光聚合起始劑〕
圖案形成用組成物包含光聚合起始劑作為光敏劑為較佳。
光聚合起始劑係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,能夠適當地選自公知的光自由基聚合起始劑中。例如,針對紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,可以係與經光激勵之敏化劑產生某種作用並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含有至少1種在約300~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內具有至少約50L•mol
-1•cm
-1的莫耳吸光係數之化合物為較佳。化合物的莫耳吸光係數能夠利用公知的方法來進行測量。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian公司製造之Cary-5分光光度計(spectrophotometer)),使用乙酸乙酯溶劑以0.01g/L的濃度進行測量為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意地使用公知的化合物。例如,可舉出鹵化烴衍生物(例如,具有三𠯤骨架之化合物、具有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。關於該等的詳細內容,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,可例示日本特開2015-087611號公報的0087段中所記載之化合物,且該內容被編入本說明書中。在市售品中,還可較佳地使用KAYACURE DETX(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)。
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號公報中所記載之胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中所記載之醯基膦氧化物系起始劑。
作為羥基苯乙酮系起始劑,能夠使用IRGACURE 184(IRGACURE為註冊商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名稱:均為BASF公司製造)。
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(商品名稱:均為BASF公司製造)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,還能夠使用吸收極大波長與365nm或405nm等的波長光源匹配之日本特開2009-191179號公報中所記載之化合物。
作為醯基膦系起始劑,可舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用作為市售品之IRGACURE-819、IRGACURE-TPO(商品名稱:均為BASF公司製造)。
作為茂金屬化合物,可例示IRGACURE-784、IRGACURE-784EG(均由BASF公司製造)等。
作為光自由基聚合起始劑,可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。關於肟化合物,由於曝光寬容度(曝光餘裕度(exposure margin))寬,且還作為光硬化促進劑發揮作用,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號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物。
作為較佳的肟化合物,例如,可舉出下述結構的化合物、3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。在圖案形成用組成物中,尤其,作為光自由基聚合起始劑,使用肟化合物(肟系光聚合起始劑)為較佳。肟系光聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連結基。
市售品中,還可較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上,BASF公司製造)、Adeka Optomer N-1919(ADEKA CORPORATION製造,日本特開2012-014052號公報中所記載之光自由基聚合起始劑2)。又,還能夠使用TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.製造)、ADEKA ARKLS NCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製造)。又,能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co., Ltd.製造)。又,還能夠使用下述結構的肟化合物。
【化學式21】
作為光聚合起始劑,還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,可舉出日本特開2014-137466號公報中所記載之化合物、日本專利06636081號中所記載之化合物。
作為光聚合起始劑,還能夠使用具有咔唑環的至少1個苯環成為萘環之骨架之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可舉出國際公開第2013/083505號中所記載之化合物。
又,還能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可舉出日本特開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、化合物36~化合物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、日本特開2009-191061號公報中所示之具有硫基芳基之肟化合物等。
就曝光靈敏度的觀點而言,光自由基聚合起始劑係選自包括三鹵甲基三𠯤(trihalo methyl triazine)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、三芳基咪唑二聚物、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯基酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯-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之化合物為較佳。
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、三芳基咪唑二聚物、鎓鹽化合物、二苯基酮化合物、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、三芳基咪唑二聚物、二苯基酮化合物之群組中之至少1種化合物為進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為更進一步較佳,肟化合物為更進一步較佳。
又,光自由基聚合起始劑還能夠使用二苯基酮、N,N’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基酮(米蚩酮)等N,N’-四烷基-4,4’-二胺基二苯基酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-口末啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-口末啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環稠合之醌類、安息香烷基醚等安息香醚化合物、安息香、烷基安息香等安息香化合物、苄基二甲基縮酮等苄基衍生物等。又,還能夠使用由下述式(I)表示之化合物。
式(I)中,R
I00為碳數1~20的烷基、被1個以上的氧原子中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、苯基、碳數1~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、鹵素原子、環戊基、環己基、碳數2~12的烯基、被1個以上的氧原子中斷之碳數2~18的烷基及被至少1個碳數1~4的烷基取代之苯基或聯苯基,R
I01為由式(II)表示之基團或者與R
I00相同的基團,R
I02~R
I04各自獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或鹵素原子。
式中,R
I05~R
I07與上述式(I)的R
I02~R
I04相同。
又,光自由基聚合起始劑還能夠使用國際公開第2015/125469號的0048~0055段中所記載之化合物。
在包含光聚合起始劑之情形下,其含量相對於圖案形成用組成物的總固體成分係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%,進一步較佳為1.0~10質量%。光聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的光聚合起始劑之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
〔光酸產生劑〕
又,圖案形成用組成物包含光酸產生劑作為光敏劑亦為較佳。
藉由含有光酸產生劑,例如,在感光膜的曝光部產生酸,上述曝光部相對於顯影液(例如,鹼水溶液)之溶解性增加,能夠獲得曝光部被顯影液去除之正型圖案。
又,還能夠設為如下態樣:圖案形成用組成物含有光酸產生劑和除了後述之自由基交聯劑以外的交聯劑,藉此例如,藉由在曝光部產生之酸促進上述交聯劑的交聯反應,曝光部相較於非曝光部更難以被顯影液去除。依據這種態樣,能夠獲得負型圖案。
作為光酸產生劑,只要係藉由曝光產生酸者,則並無特別限定,但是能夠舉出醌二疊氮化合物、重氮鹽、鏻鹽、鋶鹽、錪鹽等鎓鹽化合物、醯亞胺基磺酸鹽、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,可舉出醌二疊氮的磺酸藉由酯鍵結於多羥基化合物而成者、醌二疊氮的磺酸藉由磺醯胺鍵結於聚胺基化合物而成者、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多羥基聚胺基化合物而成者等。在本發明中,例如,該等多羥基化合物、聚胺基化合物的官能基整體的50莫耳%以上被醌二疊氮取代為較佳。
在本發明中,醌二疊氮可較佳地使用5-萘醌二疊氮磺醯基、4-萘醌二疊氮磺醯基中的任一個。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,適於i射線曝光。5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物的吸收延伸到水銀燈的g射線區域,適於g射線曝光。在本發明中,依據曝光之波長來選擇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,可以含有在同一分子中具有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酸化合物的酯化反應來合成,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,解析度、靈敏度、殘膜率得到進一步提高。
作為上述萘醌二疊氮化合物,例如,可舉出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,可舉出日本特開2008-013646號公報的0064~0122段中所記載之化合物等。
光酸產生劑係包含肟磺酸鹽基之化合物(以下,還簡稱為“肟磺酸鹽化合物”)亦為較佳。
關於肟磺酸鹽化合物,只要具有肟磺酸鹽基,則並無特別限制,但是由下述式(OS-1)、後述之式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)表示之肟磺酸鹽化合物為較佳。
式(OS-1)中,X
3表示烷基、烷氧基或鹵素原子。在存在複數個X
3之情形下,可以分別相同,亦可以分別不同。上述X
3中的烷基及烷氧基可以具有取代基。作為上述X
3中的烷基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷基為較佳。作為上述X
3中的烷氧基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷氧基為較佳。作為上述X
3中的鹵素原子,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X
3可以相同,亦可以不同。
式(OS-1)中,R
34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、可以被W取代之苯基、可以被W取代之萘基或可以被W取代之苯甲醯亞胺酸基為較佳。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,X
3為甲基,X
3的取代位置為鄰位,R
34為碳數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降莰基甲基或對甲苯基之化合物為特佳。
作為由式(OS-1)表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可例示日本特開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,且該等內容被編入本說明書中。
式(OS-103)~式(OS-105)中,R
s1表示烷基、芳基或雜芳基,有時存在複數個之R
s2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R
s6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,由R
s1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,R
s2係氫原子、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。有時在化合物中存在2個以上之R
s2中的1個或2個係烷基、芳基或鹵素原子為較佳,1個係烷基、芳基或鹵素原子為更佳,1個係烷基且剩餘部分係氫原子為特佳。由R
s2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。在上述式(OS-103)~(OS-105)中,包含Xs作為環員之環係5員環或6員環。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ns表示1或2,在Xs為O的情形下,ns係1為較佳,並且在Xs為S的情形下,ns係2為較佳。
式(OS-103)~式(OS-105)中,由R
s6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,由上述式(OS-103)表示之化合物係由下述式(OS-106)、式(OS-110)或式(OS-111)表示之化合物為特佳,由上述式(OS-104)表示之化合物係由下述式(OS-107)表示之化合物為特佳,由上述式(OS-105)表示之化合物係由下述式(OS-108)或式(OS-109)表示之化合物為特佳。
【化學式26】
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t1表示烷基、芳基或雜芳基,R
t7表示氫原子或溴原子,R
t8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,R
t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,R
t2表示氫原子或甲基。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t7表示氫原子或溴原子,氫原子為較佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t8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,R
t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,氫原子為較佳。
R
t2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),可以為任一者,亦可以為混合物。
作為由上述式(OS-103)~式(OS-105)表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可例示日本特開2011-209692號公報的0088~0095段、日本特開2015-194674號公報的0168~0194段中所記載之化合物,且該等內容被編入本說明書中。
作為包含至少1個肟磺酸鹽基之肟磺酸鹽化合物的其他較佳的態樣,可舉出由下述式(OS-101)、式(OS-102)表示之化合物。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u9表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧基羰基、醯基、胺甲醯基、胺磺醯基、磺基、氰基、芳基或雜芳基。R
u9係氰基或芳基之態樣為更佳,R
u9係氰基、苯基或萘基之態樣為進一步較佳。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u2a表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Xu表示-O-、-S-、-NH-、-NR
u5-、-CH
2-、-CR
u6H-或CR
u6R
u7-,R
u5~R
u7分別獨立地表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u1~R
u4分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、烷氧基、胺基、烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、醯胺基、磺基、氰基或芳基。R
u1~R
u4中的2個可以分別相互鍵結而形成環。此時,環可以稠合而與苯環一起形成稠環。作為R
u1~R
u4,氫原子、鹵素原子或烷基為較佳,並且R
u1~R
u4中的至少2個相互鍵結而形成芳基之態樣亦為較佳。其中,R
u1~R
u4均係氫原子之態樣為較佳。上述之取代基均可以進一步具有取代基。
由上述式(OS-101)表示之化合物係由式(OS-102)表示之化合物為更佳。
又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟、苯并噻唑環的立體結構(E,Z等),分別可以為任一者,亦可以為混合物。
作為由式(OS-101)表示之化合物的具體例,可例示日本特開2011-209692號公報的0102~0106段、日本特開2015-194674號公報的0195~0207段中所記載之化合物,且該等內容被編入本說明書中。
上述化合物中,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(均由FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造)、Omnicat 250、Omnicat 270(均由IGM Resins B.V.製造)、Irgacure 250、Irgacure 270、Irgacure 290(均由BASF公司製造)、MBZ-101(Midori Kagaku Co., Ltd.製造)等。
作為光酸產生劑,還能夠應用有機鹵化化合物。作為有機鹵化化合物,具體而言,可舉出若林等“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)等中所記載之化合物,尤其,可舉出三鹵甲基取代之噁唑化合物:對稱三𠯤化合物。
可更佳地舉出至少一個單、二或三鹵素取代甲基鍵結於對稱三𠯤環而成之對稱三𠯤衍生物、具體而言,例如2,4,6-三(單氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(二氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2―正丙基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(3,4-環氧苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(p-氯苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-〔1-(對甲氧基苯基)-2,4-丁二烯〕-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯乙烯-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲氧基苯乙烯)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對異丙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(4-萘氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯硫基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苄硫基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(二溴甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(三溴甲基)-對稱三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)-對稱三𠯤、2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)-對稱三𠯤等。
作為光酸產生劑,還能夠應用有機硼酸鹽化合物。作為有機硼酸鹽化合物,例如,可舉出日本特開昭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、日本特願2000-310808號等各公報及Kunz,Martin“Rad Tech'98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago”等中所記載之有機硼酸鹽、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號公報中所記載之有機硼鋶錯合物或有機硼氧鋶錯合物、日本特開平6-175554號公報、日本特開平6-175553號公報中所記載之有機硼錪錯合物、日本特開平9-188710號公報中所記載之有機硼鏻錯合物、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號公報等的有機硼過渡金屬配位錯合物等作為具體例。
作為光酸產生劑,還能夠應用二碸化合物。作為二碸化合物,可舉出日本特開昭61-166544號、日本特願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,可舉出S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)中所記載之重氮鹽、美國專利第4,069,055號說明書、日本特開平4-365049號等中所記載之銨鹽、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之鏻鹽、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號中所記載之錪鹽、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之鋶鹽、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)中所記載之硒鹽、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)中所記載之鉮鹽、吡啶鎓鹽等鎓鹽等。
作為鎓鹽,可舉出由下述通式(RI-I)~(RI-III)表示之鎓鹽。
【化學式29】
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的硫烷基、碳數1~12的硫芳基。Z11
-表示1價的陰離子,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,就穩定性的觀點而言,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的硫烷基、碳數1~12的硫芳基。Z21
-表示1價的陰離子,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,就穩定性、反應性的觀點而言,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,較佳為就反應性、穩定性的觀點而言,芳基較為理想。作為較佳的取代基,可舉出碳數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的硫烷基、碳數1~12的硫芳基。Z31
-表示1價的陰離子,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,就穩定性、反應性的觀點而言,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形下,其含量相對於圖案形成用組成物的總固體成分係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1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的光酸產生劑之情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
〔光鹼產生劑〕
圖案形成用組成物可以包含光鹼產生劑作為光敏劑。
還能夠設為如下態樣:圖案形成用組成物含有光鹼產生劑和後述之交聯劑,藉此例如,由於藉由在曝光部產生之鹼促進特定樹脂的環化、促進交聯劑的交聯反應等的作用,曝光部相較於非曝光部更難以被顯影液去除。依據這種態樣,能夠獲得負型浮雕圖案。
作為光鹼產生劑,只要係藉由曝光產生鹼者,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)所記載,能夠舉出過渡金屬化合物錯合物、具有銨鹽等結構者、如脒部分藉由與羧酸形成鹽而潛伏者那樣鹼成分藉由形成鹽而中和之離子性化合物、胺甲酸酯衍生物、肟酯衍生物、醯基化合物等藉由胺酯鍵、肟鍵等而使鹼成分潛伏之非離子性化合物。
在本發明中,作為光鹼產生劑,可舉出胺甲酸酯衍生物、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的例子。
作為由光鹼產生劑產生之鹼性物質,並無特別限定,但是可舉出具有胺基之化合物、特別係單胺、二胺等多胺及脒等。
就醯亞胺化率的觀點而言,上述鹼性物質係共軛酸的DMSO(二甲基亞碸)中的pKa大者為較佳。上述pKa係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。
在此,上述pKa表示酸的第一解離常數的倒數的對數,能夠參閱Determination of Organic Structures by Physical Methods(著者:Brown, H. C.,McDaniel,D.H.,Hafliger,O.,Nachod,F.C.;編輯:Braude,E.A.,Nachod,F.C.;Academic Press,New York,1955)、Data for Biochemical Research(著者:Dawson,R.M.C.et al;Oxford,Clarendon Press,1959)中所記載之值。關於該等文獻中未記載之化合物,使用利用ACD/pKa(ACD/Labs製造)的軟體依據結構式計算出之值作為pKa。
就圖案形成用組成物的保存穩定性的觀點而言,作為光鹼產生劑,在結構中不含鹽之光鹼產生劑為較佳,在光鹼產生劑中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,所產生之鹼使用共價鍵而潛伏為較佳,鹼的產生機構係所產生之鹼部分的氮原子與相鄰之原子之間的共價鍵斷裂而產生鹼者為較佳。若為在結構中不含鹽之光鹼產生劑,則能夠將光鹼產生劑設為中性,因此溶劑溶解性更良好,適用期得到提高。就這樣的理由而言,由本發明中所使用之光鹼產生劑產生之胺係一級胺或二級胺為較佳。
又,就圖案的耐藥品性的觀點而言,作為光鹼產生劑,在結構中包含鹽之光鹼產生劑為較佳。
又,就如上述之理由而言,作為光鹼產生劑,如上所述,所產生之鹼使用共價鍵而潛伏為較佳,所產生之鹼使用醯胺鍵、胺甲酸酯鍵、肟鍵而潛伏為較佳。
作為本發明之光鹼產生劑,例如,可舉出如日本特開2009-080452號公報及國際公開第2009/123122號中揭示那樣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號公報中揭示那樣具有胺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號公報中揭示那樣具有肟結構、胺基甲醯肟結構之光鹼產生劑等,但並不限定於該等,除此以外還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段中所記載之化合物、日本特開2013-194205號公報的0022~0069段中所記載之化合物、日本特開2013-204019號公報的0026~0074段中所記載之化合物及國際公開第2010/064631號的0052段中所記載之化合物作為例子。
除此以外,作為光鹼產生劑,可以使用市售品。作為市售品,可舉出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(均由FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造)、A2502、B5085、N0528、N1052、O0396、O0447、O0448(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.製造)等。
在包含光鹼產生劑之情形下,其含量相對於圖案形成用組成物的總固體成分係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1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的光鹼產生劑之情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<熱聚合起始劑>
圖案形成用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能而產生自由基且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,還能夠在用於獲得硬化物之加熱製程中,進行樹脂及交聯劑的聚合反應,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形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,其含量係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1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的熱聚合起始劑之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
<熱酸產生劑>
圖案形成用組成物可以包含熱酸產生劑。
熱酸產生劑藉由加熱產生酸,且具有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之至少1種化合物的交聯反應之效果。
熱酸產生劑的熱解開始溫度係50°C~270°C為較佳,50°C~250°C為更佳。又,若選擇在將圖案形成用組成物塗佈於基板上之後的乾燥(預烘烤:約70~140°C)時不產生酸而在之後的曝光、顯影中進行圖案化之後的最終加熱(硬化:約100~400°C)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。
關於熱解開始溫度,在將熱酸產生劑在耐壓膠囊中以5°C/分鐘加熱至500°C之情形下,作為最低溫度的發熱峰的峰溫度而求出。
作為測量熱解開始溫度時使用之設備,可舉出Q2000(TA Instruments Japan Inc.製造)等。
由熱酸產生劑產生之酸係強酸為較佳,例如,對甲苯磺酸、苯磺酸等芳基磺酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丁烷磺酸等烷基磺酸、或三氟甲烷磺酸等鹵烷基磺酸等為較佳。作為這種熱酸產生劑的例子,可舉出日本特開2013-072935號公報的0055段中所記載者。
其中,就有機膜中的殘留物少且不易使有機膜物性下降之觀點而言,產生碳數1~4的烷基磺酸、碳數1~4的鹵烷基磺酸者為更佳,甲烷磺酸(4-羥基苯基)二甲基鋶、甲烷磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶、甲烷磺酸苄基(4-羥基苯基)甲基鋶、甲烷磺酸苄基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶、甲烷磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶、三氟甲烷磺酸(4-羥基苯基)二甲基鋶、三氟甲烷磺酸(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)二甲基鋶、三氟甲烷磺酸苄基(4-羥基苯基)甲基鋶、三氟甲烷磺酸苄基(4-((甲氧基羰基)氧基)苯基)甲基鋶、三氟甲烷磺酸(4-羥基苯基)甲基((2-甲基苯基)甲基)鋶、3-(5-(((丙基磺醯基)氧基)亞胺基)噻吩-2(5H)-亞基)-2-(鄰甲苯基)丙腈、2,2-雙(3-(甲磺醯基胺基)-4-羥基苯基)六氟丙烷作為熱酸產生劑而較佳。
又,日本特開2013-167742號公報的0059段中所記載之化合物亦作為熱酸產生劑而較佳。
相對於特定樹脂100質量份,熱酸產生劑的含量係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,可促進交聯反應,因此能夠進一步提高有機膜的機械特性及耐溶劑性。又,就有機膜的電絕緣性的觀點而言,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。
<鎓鹽>
圖案形成用組成物還可以包含鎓鹽。
尤其,在圖案形成用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形下,包含鎓鹽為較佳。
鎓鹽的種類等並無特別限定,但是可較佳地舉出銨鹽、亞胺鹽、鋶鹽、錪鎓鹽或鏻鹽。
該等中,就熱穩定性高的觀點而言,銨鹽或亞胺鹽為較佳,就與聚合物的相容性的觀點而言,鋶鹽、錪鎓鹽或鏻鹽為較佳。
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,亦可以為分別為不同分子之陽離子分子與陰離子分子離子鍵之分子間鹽,但是分子間鹽為較佳。又,在圖案形成用組成物中,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。
作為鎓鹽中的陽離子,銨陽離子、吡啶鎓陽離子、鋶陽離子、錪鎓陽離子或鏻陽離子為較佳,選自包括四烷基銨陽離子、鋶陽離子及錪鎓陽離子之群組中之至少1種陽離子為更佳。
本發明中所使用之鎓鹽可以為後述之熱鹼產生劑。
熱鹼產生劑係指藉由加熱產生鹼之化合物,例如,可舉出若加熱至40°C以上則產生鹼之化合物等。
作為鎓鹽,例如,可舉出國際公開第2018/043262號的0122~0138段中所記載之鎓鹽等。又,除此以外,能夠沒有特別限制地使用在聚醯亞胺前驅物的領域中使用之鎓鹽。
在圖案形成用組成物包含鎓鹽之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,鎓鹽的含量係0.1~50質量%為較佳。下限係0.5質量%以上為更佳,0.85質量%以上為進一步較佳,1質量%以上為進一步較佳。上限係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1種或2種以上。在使用2種以上之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
<熱鹼產生劑>
圖案形成用組成物還可以包含熱鹼產生劑。
尤其,在圖案形成用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形下,包含熱鹼產生劑為較佳。
其他熱鹼產生劑可以為對應於上述鎓鹽之化合物,亦可以為除了上述鎓鹽以外的熱鹼產生劑。
作為除了上述鎓鹽以外的熱鹼產生劑,可舉出非離子系熱鹼產生劑。
作為非離子系熱鹼產生劑,可舉出由式(B1)或式(B2)表示之化合物。
【化學式34】
式(B1)及式(B2)中,Rb
1、Rb
2及Rb
3分別獨立地為不具有三級胺結構之有機基、鹵素原子或氫原子。但是,Rb
1及Rb
2不會同時成為氫原子。又,Rb
1、Rb
2及Rb
3均不具有羧基。另外,在本說明書中,三級胺結構係指3價的氮原子的3個鍵結鍵均與烴系碳原子共價鍵結之結構。因此,在鍵結之碳原子係形成羰基之碳原子的情形、亦即與氮原子一起形成醯胺基之情形下,不限於此。
式(B1)、(B2)中,Rb
1、Rb
2及Rb
3中的至少1個包含環狀結構為較佳,至少2個包含環狀結構為更佳。作為環狀結構,可以為單環及稠環中的任一種,單環或2個單環縮合而成之稠環為較佳。單環係5員環或6員環為較佳,6員環為更佳。單環係環己烷環及苯環為較佳,環己烷環為更佳。
更具體而言,Rb
1及Rb
2係氫原子、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。Rb
1與Rb
2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。Rb
1及Rb
2特別係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Rb
3,可舉出烷基(碳數係1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數係6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、烯基(碳數係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。Rb
3還可以在發揮本發明的效果之範圍內具有取代基。
式中,Rb
11及Rb
12、以及Rb
31及Rb
32分別與式(B1)中的Rb
1及Rb
2相同。
Rb
13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),可以在發揮本發明的效果之範圍內具有取代基。其中,Rb
13係芳烷基為較佳。
Rb
33及Rb
34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。
Rb
35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。
Rb
11及Rb
12與式(B1-1)中的Rb
11及Rb
12含義相同。
Rb
15及Rb
16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。
Rb
17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係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,能夠舉出以下化合物。
相對於圖案形成用組成物的總固體成分,其他熱鹼產生劑的含量係0.1~50質量%為較佳。下限係0.5質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳。上限係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1種或2種以上。在使用2種以上之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
<交聯劑>
圖案形成用組成物包含交聯劑為較佳。
作為交聯劑,可舉出自由基交聯劑或其他交聯劑。
<自由基交聯劑>
圖案形成用組成物還包含自由基交聯劑為較佳。
自由基交聯劑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。作為包含上述乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基等具有乙烯性不飽和鍵之基團。
該等中,作為包含上述乙烯性不飽和鍵之基團,(甲基)丙烯醯基為較佳,就反應性的觀點而言,(甲基)丙烯醯氧基為更佳。
關於自由基交聯劑,只要係具有1個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物即可,但是具有2個以上之化合物為更佳。
具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物係具有2個包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳。
又,就所獲得之圖案的膜強度的觀點而言,圖案形成用組成物包含具有3個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物作為自由基交聯劑為較佳。作為具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物,具有3~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有3~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有3~6個乙烯性不飽和鍵之化合物為進一步較佳。
又,具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物係具有3個以上的包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為較佳,具有3~15個包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為更佳,具有3~10個包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為進一步較佳,具有3~6個包含上述乙烯性不飽和鍵之基團之化合物為特佳。
又,就所獲得之圖案的膜強度的觀點而言,圖案形成用組成物包含具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物和具有3個以上的上述乙烯性不飽和鍵之化合物亦為較佳。
自由基交聯劑的分子量係2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基交聯劑的分子量的下限係100以上為較佳。
作為自由基交聯劑的具體例,可舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)、其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯、及不飽和羧酸與多元胺化合物的醯胺類。又,還可較佳地使用具有羥基、胺基、氫硫基(Sulfanyl group)等親核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、與單官能或多官能的羧酸的脫水縮合反應物等。又,具有異氰酸酯基、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的醇類、胺類、硫醇類的加成反應物、以及具有鹵代基、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的醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦為較佳。又,作為另一例,還能夠使用取代為不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯基醚、烯丙基醚等之化合物群組,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,自由基交聯劑係在常壓下具有100°C以上的沸點之化合物亦為較佳。作為其例子,能夠舉出聚乙二醇二(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)異氰脲酸酯、將環氧乙烷、環氧丙烷加成到丙三醇、三羥甲基乙烷等多官能醇之後進行(甲基)丙烯酸酯化而得之化合物、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胺酯(甲基)丙烯酸酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中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、甲基丙烯酸酯及該等的混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載之化合物亦為較佳。又,還能夠舉出使(甲基)丙烯酸環氧丙酯等具有環狀醚基和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,作為除上述以外的較佳的自由基交聯劑,還能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之、具有2個以上的具有茀環且具有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物、卡多樹脂。
進而,作為其他例,還能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中所記載之特定的不飽和化合物、日本特開平02-025493號公報中所記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,還能夠使用日本特開昭61-022048號公報中所記載之包含全氟烷基之化合物。進而,還能夠使用在日本接著協會誌(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低聚物而介紹者。
除了上述以外,還能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中所記載之化合物,且該等內容被編入本說明書中。
又,還能夠使用在日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及式(2)而與其具體例一同記載之、將環氧乙烷、環氧丙烷加成到多官能醇之後進行(甲基)丙烯酸酯化而得之化合物,來作為自由基交聯劑。
進而,還能夠使用日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載之化合物作為自由基交聯劑,且該等內容被編入本說明書中。
作為自由基交聯劑,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造,A-TMMT:Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製造)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造,A-DPH;Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製造)、及經由乙二醇殘基或丙二醇殘基而鍵結有該等的(甲基)丙烯醯基之結構為較佳。還能夠使用該等低聚物型。
作為自由基交聯劑的市售品,例如可舉出Sartomer Company, Inc製造的具有4個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯亦即SR-494、具有4個伸乙氧基鏈之2官能甲基丙烯酸酯亦即Sartomer Company, Inc製造的SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造的具有6個戊烯氧基鏈之6官能丙烯酸酯亦即DPCA-60、具有3個異丁烯氧基鏈之3官能丙烯酸酯亦即TPA-330、胺酯低聚物UAS-10、UAB-140(NIPPON PAPER INDUSTRIES CO., LTD.製造)、NK酯M-40G、NK酯4G、NK酯M-9300、NK酯A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製造)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製造)、BLENMER PME400(NOF CORPORATION.製造)等。
作為自由基交聯劑,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之丙烯酸胺酯類、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號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺酯化合物類亦為較佳。進而,作為自由基交聯劑,還能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中所記載之、在分子內具有胺基結構、硫醚結構之化合物。
自由基交聯劑可以係具有羧基、磷酸基等酸基之自由基交聯劑。具有酸基之自由基交聯劑係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交聯劑為更佳。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交聯劑中脂肪族多羥基化合物係新戊四醇或二新戊四醇之化合物。作為市售品,例如,可舉出作為TOAGOSEI CO.,LTD.製造的多元酸改質丙烯酸低聚物之M-510、M-520等。
作為具有酸基之自由基交聯劑的較佳的酸值,係0.1~40mgKOH/g,特佳為5~30mgKOH/g。若自由基交聯劑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,就鹼性顯影時的顯影速度的觀點而言,具有酸基之自由基交聯劑的較佳的酸值為0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。上述酸值依照JIS K 0070:1992的記載進行測量。
就圖案的解析度和膜的伸縮性的觀點而言,圖案形成用組成物使用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、其他具有胺酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺酯鍵之2官能甲基丙烯酸酯。依需要,該等能夠混合使用2種以上。
又,就抑制伴隨控制圖案的彈性模數之翹曲之觀點而言,作為自由基交聯劑,能夠較佳地使用單官能自由基交聯劑。作為單官能自由基交聯劑,可較佳地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、N-羥甲基(甲基)丙烯酸醯胺、(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。作為單官能自由基交聯劑,為了抑制曝光前的揮發,在常壓下具有100°C以上的沸點之化合物亦為較佳。
在含有自由基交聯劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,其含量超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限係5質量%以上為更佳。上限係50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
自由基交聯劑可以單獨使用1種,但是亦可以混合2種以上來使用。在併用2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
<其他交聯劑>
圖案形成用組成物包含與上述之自由基交聯劑不同的其他交聯劑為較佳。
在本發明中,其他交聯劑係指除了上述之自由基交聯劑以外的交聯劑,在分子內具有複數個藉由上述光敏劑的感光促進在與圖案形成用組成物中的其他化合物或其反應生成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促進在與圖案形成用組成物中的其他化合物或其反應生成物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳。
上述酸或鹼係在曝光製程中由作為光敏劑的光酸產生劑或光鹼產生劑產生之酸或鹼為較佳。
作為其他交聯劑,具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少1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之至少1種基團直接鍵結於氮原子而成之結構之化合物為更佳。
作為其他交聯劑,例如,可舉出具有如下結構之化合物,亦即,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,用羥甲基或烷氧基甲基取代上述胺基的氫原子而成之結構。該等化合物的製造方法並無特別限定,只要係具有與藉由上述方法製造之化合物相同的結構之化合物即可。又,可以為該等化合物的羥甲基彼此自縮合而成之低聚物。
將作為上述含有胺基之化合物而使用了三聚氰胺之交聯劑稱為三聚氰胺系交聯劑,將使用了甘脲、脲或伸烷基脲之交聯劑稱為脲系交聯劑,將使用了伸烷基脲之交聯劑稱為伸烷基脲系交聯劑,將使用了苯并胍胺之交聯劑稱為苯并胍胺系交聯劑。
該等中,圖案形成用組成物包含選自包括脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中之至少1種化合物為較佳,包含選自包括後述之甘脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中之至少1種化合物為更佳。
作為三聚氰胺系交聯劑的具體例,可舉出六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等。
作為脲系交聯劑的具體例,例如可舉出:單羥甲基化甘脲、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交聯劑;
雙甲氧基甲基脲、雙乙氧基甲基脲、雙丙氧基甲基脲、雙丁氧基甲基脲等脲系交聯劑;
單羥甲基化乙烯脲或二羥甲基化乙烯脲、單甲氧基甲基化乙烯脲、二甲氧基甲基化乙烯脲、單乙氧基甲基化乙烯脲、二乙氧基甲基化乙烯脲、單丙氧基甲基化乙烯脲、二丙氧基甲基化乙烯脲、單丁氧基甲基化乙烯脲或二丁氧基甲基化乙烯脲等乙烯脲系交聯劑;
單羥甲基化丙烯脲、二羥甲基化丙烯脲、單甲氧基甲基化丙烯脲、二甲氧基甲基化丙烯脲、單乙氧基甲基化丙烯脲、二乙氧基甲基化丙烯脲、單丙氧基甲基化丙烯脲、二丙氧基甲基化丙烯脲、單丁氧基甲基化丙烯脲或二丁氧基甲基化丙烯脲等丙烯脲系交聯劑;
1,3-二(甲氧基甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啶酮、1,3-二(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啶酮等。
作為苯并胍胺系交聯劑的具體例,例如可舉出單羥甲基化苯并胍胺、二羥甲基化苯并胍胺、三羥甲基化苯并胍胺、四羥甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四甲氧基甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四乙氧基甲基化苯并胍胺、單丙氧基甲基化苯并胍胺、二丙氧基甲基化苯并胍胺、三丙氧基甲基化苯并胍胺、四丙氧基甲基化苯并胍胺、單丁氧基甲基化苯并胍胺、二丁氧基甲基化苯并胍胺、三丁氧基甲基化苯并胍胺、四丁氧基甲基化苯并胍胺等。
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之至少1種基團之化合物,還可較佳地使用選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少1種基團直接鍵結於芳香環(較佳為苯環)而得之化合物。
作為這樣的化合物的具體例,可舉出苯二甲醇、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)二苯基酮、羥甲基苯甲酸羥甲基苯基、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)二苯基酮、甲氧基甲基苯甲酸甲氧基甲基苯基、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。
作為其他交聯劑,可以使用市售品,作為較佳的市售品,可舉出46DMOC、46DMOEP(以上由ASAHI YUKIZAI CORPORATION.製造)、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(以上由Honshu Chemical Industry Co., Ltd.製造)、NIKALAC(註冊商標,以下相同)MX-290、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MX-279、NIKALAC MW-100LM、NIKALAC MX-750LM(以上由Sanwa Chemical co., LTD.製造)等。
又,圖案形成用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之至少1種化合物作為其他交聯劑亦為較佳。
〔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2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200°C以下的條件下進行交聯反應,且不產生源自交聯之脫水反應,因此難以引起膜收縮。因此,含有環氧化合物對於圖案形成用組成物的低溫硬化及抑制翹曲係有效的。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,能夠進一步降低彈性模數,且能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基係指環氧乙烷的重複單元數為2以上者,且重複單元數係2~15為較佳。
作為環氧化合物的例子,能夠舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二環氧丙基醚、新戊二醇二環氧丙基醚、乙二醇二環氧丙基醚、丁二醇二環氧丙基醚、六亞甲基二醇二環氧丙基醚、三羥甲基丙烷三環氧丙基醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二環氧丙基醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(環氧丙氧基丙基)矽氧烷等含有環氧基之聚矽氧等,但是並不限定於該等。具體而言,可舉出EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)EXA-4710、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-859CRP、EPICLON(註冊商標)EXA-1514、EPICLON(註冊商標)EXA-4880、EPICLON(註冊商標)EXA-4850-150、EPICLON(註冊商標)EXA-4850-1000、EPICLON(註冊商標)EXA-4816、EPICLON(註冊商標)EXA-4822、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(以上為商品名稱,DIC Corporation製造)、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(商品名稱,New Japan Chemical Co.,Ltd.製造)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為商品名稱,ADEKA CORPORATION製造)、CELLOXIDE(註冊商標)2021P、2081、2000、3000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT400、CELVENUS(註冊商標)B0134、B0177(以上為商品名稱,Daicel Corporation製造)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為商品名稱,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)等。
〔氧環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)〕
作為氧環丁烷化合物,能夠舉出在一分子中具有2個以上的氧環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲基氧環丁烷、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)氧環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]酯等。作為具體例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製造的ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223),該等可以單獨使用,或者亦可以混合2種以上來使用。
〔苯并噁𠯤化合物(具有苯并噁唑基之化合物)〕
關於苯并噁𠯤化合物,因源自開環加成反應之交聯反應,在硬化時未發生除氣,進而減小熱收縮以抑制翹曲的發生,藉此為較佳。
作為苯并噁𠯤化合物的較佳例,可舉出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(以上為商品名稱,SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION製造)、多羥基苯乙烯樹脂的苯并噁𠯤加成物、苯酚酚醛清漆型二氫苯并噁𠯤化合物。該等可以單獨使用,或者可以混合2種以上。
相對於圖案形成用組成物的總固體成分,其他交聯劑的含量係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。其他交聯劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的其他交聯劑之情形下,其總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>
就提高所獲得之圖案與基材的密接性之觀點而言,圖案形成用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之至少1種化合物為較佳。
〔具有磺醯胺結構之化合物〕
磺醯胺結構係指由下述式(S-1)表示之結構。
【化學式40】
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係與下述式(S-2)中的R
2相同的基團為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物可以為具有2個以上的磺醯胺結構之化合物,但是具有1個磺醯胺結構之化合物為較佳。
具有磺醯胺結構之化合物係由下述式(S-2)表示之化合物為較佳。
【化學式41】
式(S-2)中,R
1、R
2及R
3分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R
1、R
2及R
3中的2個以上可以相互鍵結而形成環結構。
R
1、R
2及R
3分別獨立地係1價的有機基為較佳。
作為R
1、R
2及R
3的例子,可舉出氫原子或烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基矽基、烷氧基矽基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基或將該等組合2種以上而成之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如,可舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基矽基,碳數1~10的烷氧基矽基為較佳,碳數1~4的烷氧基矽基為更佳。作為上述烷氧基矽基,可舉出甲氧基矽基、乙氧基矽基、丙氧基矽基及丁氧基矽基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可以具有烷基等取代基。作為上述芳基,可舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可舉出三唑環、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、口末啉環、二氫哌喃環、四氫哌喃環、三𠯤環等從雜環結構中去除1個氫原子而成之基團等。
該等中,R
1係芳基,且R
2及R
3分別獨立地係氫原子或烷基之化合物為較佳。
作為具有磺醯胺結構之化合物的例子,可舉出苯磺醯胺、二甲基苯磺醯胺、N-丁基苯磺醯胺、磺胺、鄰甲苯磺醯胺、對甲苯磺醯胺、羥基萘磺醯胺、萘-1-磺醯胺、萘-2-磺醯胺、間硝基苯磺醯胺、對氯苯磺醯胺、甲烷磺醯胺、N,N-二甲基甲烷磺醯胺、N,N-二甲基乙烷磺醯胺、N,N-二乙基甲烷磺醯胺、N-甲氧基甲烷磺醯胺、N-十二基甲烷磺醯胺、N-環己基-1-丁烷磺醯胺、2-胺基乙烷磺醯胺等。
〔具有硫脲結構之化合物〕
硫脲結構係指由下述式(T-1)表示之結構。
【化學式42】
式(T-1)中,R
4及R
5分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R
4及R
5可以鍵結而形成環結構,R
4可以與*所鍵結之其他結構鍵結而形成環結構,R
5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。
R
4及R
5分別獨立地係氫原子為較佳。
作為R
4及R
5的例子,可舉出氫原子或烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基矽基、烷氧基矽基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基或將該等組合2種以上而成之基團等。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~6的烷基為更佳。作為上述烷基,例如,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、2-乙基己基等。
作為上述環烷基,碳數5~10的環烷基為較佳,碳數6~10的環烷基為更佳。作為上述環烷基,例如,可舉出環丙基、環丁基、環戊基及環己基等。
作為上述烷氧基,碳數1~10的烷氧基為較佳,碳數1~5的烷氧基為更佳。作為上述烷氧基,可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及戊氧基等。
作為上述烷氧基矽基,碳數1~10的烷氧基矽基為較佳,碳數1~4的烷氧基矽基為更佳。作為上述烷氧基矽基,可舉出甲氧基矽基、乙氧基矽基、丙氧基矽基及丁氧基矽基等。
作為上述芳基,碳數6~20的芳基為較佳,碳數6~12的芳基為更佳。上述芳基可以具有烷基等取代基。作為上述芳基,可舉出苯基、甲苯基、二甲苯基及萘基等。
作為上述雜環基,可舉出三唑環、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、口末啉環、二氫哌喃環、四氫哌喃環、三𠯤環等從雜環結構中去除1個氫原子而成之基團等。
具有硫脲結構之化合物可以為具有2個以上的硫脲結構之化合物,但是具有1個硫脲結構之化合物為較佳。
式(T-2)中,R
4及R
5與式(T-1)中的R
4及R
5含義相同,較佳的態樣亦相同。
式(T-2)中,R
6及R
7分別獨立地係1價的有機基為較佳。
式(T-2)中,R
6及R
7中的1價的有機基的較佳的態樣與式(T-1)中的R
4及R
5中的1價的有機基的較佳的態樣相同。
作為具有硫脲結構之化合物的例子,可舉出N-乙醯硫脲、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-(三甲氧基矽基)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)、卡比馬唑(carbimazole)、1,3-二甲基-2-硫乙內醯脲等。
〔含量〕
相對於圖案形成用組成物的總質量之、具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲結構之化合物的總含量係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。
圖案形成用組成物可以僅包含1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之化合物,亦可以包含2種以上。在僅包含1種之情形下,該化合物的含量在上述範圍內為較佳,在包含2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑>
圖案形成用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)之金屬離子遷移到感光膜內。
作為遷移抑制劑,並無特別限制,但是可舉出具有雜環(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、口末啉環、2H-哌喃環及6H-哌喃環、三𠯤環)之化合物、硫脲類及具有硫基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑等四唑系化合物。
或者,還能夠使用捕獲鹵素離子等陰離子之離子捕獲劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中所記載之防鏽劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中所記載之化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中所記載之化合物、日本特開2012-194520號公報的0114段、0116段及0118段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0166段中所記載之化合物等。
作為遷移抑制劑的具體例,能夠舉出下述化合物。
在圖案形成用組成物具有遷移抑制劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,遷移抑制劑的含量係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。
遷移抑制劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。在遷移抑制劑為2種以上的情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<聚合抑制劑>
圖案形成用組成物包含聚合抑制劑為較佳。
作為聚合抑制劑,例如,可較佳地使用氫醌、鄰甲氧基苯酚、甲氧基氫醌、對甲氧基苯酚、二-三級丁基-對甲酚、五倍子酚、對三級丁基兒茶酚(三級丁基兒茶酚)、1,4-苯醌、二苯基-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、啡噻𠯤、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘基胺、乙二胺四乙酸、1,2-環己烷二胺四乙酸、二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、5-亞硝基-8-羥喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺丙基胺基)苯酚、N-亞硝基苯基羥基胺第一鈰鹽、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥基胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-三級丁基)苯基甲烷、N,N’-二苯基-對苯二胺、2,4-二-三級丁基苯酚、二-三級丁基羥基甲苯、1,4-萘醌、1,3,5-三(4-三級丁基-3-羥基-2,6-二甲基苄基)-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-氧自由基、1,1-二苯基-2-苦基肼(1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl)、二丁基二硫碳酸銅(II)、硝基苯、N-亞硝基-N-苯基羥胺鋁鹽、N-亞硝基-N-苯基羥胺銨鹽等。又,還能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中所記載之聚合抑制劑、及國際公開第2015/125469號的0031~0046段中所記載之化合物。
又,能夠使用下述化合物。
在圖案形成用組成物具有聚合抑制劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,聚合抑制劑的含量可舉出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。
聚合抑制劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。在聚合抑制劑為2種以上的情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<金屬接著性改良劑>
圖案形成用組成物包含用於提高與電極、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結構之化合物、磷酸衍生物化合物、β酮酯化合物、胺基化合物等。
作為矽烷偶合劑的例子,可舉出國際公開第2015/199219號的0167段中所記載之化合物、日本特開2014-191002號公報的0062~0073段中所記載之化合物、國際公開第2011/080992號的0063~0071段中所記載之化合物、日本特開2014-191252號公報的0060~0061段中所記載之化合物、日本特開2014-041264號公報的0045~0052段中所記載之化合物、國際公開第2014/097594號的0055段中所記載之化合物。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載那樣使用不同的2種以上的矽烷偶合劑亦為較佳。又,矽烷偶合劑使用下述化合物亦為較佳。以下式中,Et表示乙基。
【化學式46】
作為其他矽烷偶合劑,例如,可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、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、三-(三甲氧基矽基丙基)異氰脲酸酯、3-脲丙基三烷氧基矽烷、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、3-三甲氧基矽基丙基琥珀酸酐。該等能夠單獨使用1種或組合使用2種以上。
〔鋁系接著助劑〕
作為鋁系接著助劑,例如,能夠舉出三(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,還能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載之化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載之硫醚系化合物。
相對於特定樹脂100質量份,金屬接著性改良劑的含量較佳為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,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係僅1種,亦可以係2種以上。在使用2種以上之情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<金屬接著性改良劑>
圖案形成用組成物包含用於提高與電極、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,還能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載之化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載之硫醚系化合物。
相對於含有雜環的聚合物前驅物100質量份,金屬接著性改良劑的含量較佳為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,加熱製程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,加熱製程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係僅1種,亦可以係2種以上。在使用2種以上之情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
<其他添加劑>
在可獲得本發明的效果之範圍內,圖案形成用組成物能夠依需要摻合各種添加物、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。在摻合該等添加劑之情形下,將其總摻合量設為圖案形成用組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
〔敏化劑〕
圖案形成用組成物可以包含敏化劑。敏化劑吸收特定的活性放射線而成為電子激勵狀態。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,而產生電子過渡、能量過渡、發熱等的作用。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並進行分解,而生成自由基、酸或鹼。
作為敏化劑,例如,可舉出米氏酮(Michler's ketone)、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯基酮、2,5-雙(4’-二乙基胺基苯亞甲基)環戊烷、2,6-雙(4’-二乙基胺基苯亞甲基)環己酮、2,6-雙(4’-二乙基胺基苯亞甲基)-4-甲基環己酮、4,4’-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4’-雙(二乙基胺基)查耳酮、對二甲基胺基亞肉桂基二氫茚酮、對二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(對二甲基胺基苯基聯伸苯基)-苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基伸乙烯)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基伸乙烯)異萘并噻唑、1,3-雙(4’-二甲基胺基苯亞甲基)丙酮、1,3-雙(4’-二乙基胺基苯亞甲基)丙酮、3,3’-羰基-雙(7-二乙基胺基香豆素)、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-7-二乙基胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二乙基胺基香豆素、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-口末啉二苯基酮、二甲基胺基苯甲酸異戊酯、二乙基胺基苯甲酸異戊酯、2-巰基苯并噻唑、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)苯并噁唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯)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,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。
在圖案形成用組成物包含敏化劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,敏化劑的含量係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1種,亦可以併用2種以上。
〔鏈轉移劑〕
圖案形成用組成物可以含有鏈轉移劑。鏈轉移劑例如在高分子詞典(Kobunshi Jiten)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。該等化合物群組對低活性自由基供給氫而生成自由基、或者藉由在氧化之後進行去質子而能夠生成自由基。尤其,能夠較佳地使用硫醇化合物。
又,鏈轉移劑還能夠使用國際公開第2015/199219號的0152~0153段中所記載之化合物。
在圖案形成用組成物具有鏈轉移劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分100質量份,鏈轉移劑的含量係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。鏈轉移劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。在鏈轉移劑為2種以上的情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
〔界面活性劑〕
就進一步提高塗佈性之觀點而言,可以在圖案形成用組成物中添加界面活性劑。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、聚矽氧系界面活性劑等各種界面活性劑。又,下述界面活性劑亦為較佳。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47】
又,界面活性劑還能夠使用國際公開第2015/199219號的0159~0165段中所記載之化合物。
氟系界面活性劑中,還能夠將在側鏈上具有乙烯性不飽和基團之含氟聚合物用作氟系界面活性劑。作為具體例,可舉出日本特開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製造的MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K等。
氟系界面活性劑中的氟含有率係3~40質量%為較佳,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。氟含有率在該範圍內之氟系界面活性劑在塗佈膜的厚度均勻性和省液性的觀點上有效果,在組成物中的溶解性亦良好。
作為聚矽氧系界面活性劑,例如,可舉出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.製造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上為Momentive Performance Materials Inc.製造)、KP341、KF6001、KF6002(以上為Shin-Etsu Chemical Co.,LTD.製造)、BYK307、BYK323、BYK330(以上為BYK Chemie GmbH製造)等。
作為烴系界面活性劑,例如,可舉出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(以上由akemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製造)等。
作為非離子型界面活性劑,可舉出丙三醇(glycerol)、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷及該等的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,丙三醇丙氧基化物、丙三醇乙氧基化物等)、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公司製造)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製造)、Solsperse 20000(Japan Lubrizol Corporation製造)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製造)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.製造)等。
作為陽離子型界面活性劑,具體而言,可舉出有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物POLYFLOW No.75、No.77、No.90、No.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.製造)、W001(Yusho Co Ltd製造)等。
作為陰離子型界面活性劑,具體而言,可舉出W004、W005、W017(Yusho Co Ltd製造)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.製造)等。
在圖案形成用組成物具有界面活性劑之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,界面活性劑的含量係0.001~2.0質量%為較佳,更佳為0.005~1.0質量%。界面活性劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。在界面活性劑為2種以上的情形下,其總計在上述範圍內為較佳。
〔高級脂肪酸衍生物〕
關於圖案形成用組成物,為了防止由氧引起之聚合抑制,可以添加如二十二酸、二十二酸醯胺之高級脂肪酸衍生物,在塗佈後的乾燥過程中偏在於圖案形成用組成物的表面。
又,高級脂肪酸衍生物還能夠使用國際公開第2015/199219號的0155段中所記載之化合物。
在圖案形成用組成物具有高級脂肪酸衍生物之情形下,相對於圖案形成用組成物的總固體成分,高級脂肪酸衍生物的含量係0.1~10質量%為較佳。高級脂肪酸衍生物可以係僅1種,亦可以係2種以上。在高級脂肪酸衍生物為2種以上的情形下,其總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,能夠兼具硬化膜的機械特性和曝光光散射的抑制。
〔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、二苯基酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系、三𠯤系等的紫外線吸收劑。
作為水楊酸酯系紫外線吸收劑的例子,可舉出水楊酸苯酯、對辛基苯基水楊酸酯、對三級丁基苯基水楊酸酯等,作為二苯基酮系紫外線吸收劑的例子,可舉出2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯基酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯基酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯基酮、2-羥基-4-甲氧基二苯基酮、2,4-二羥基二苯基酮、2-羥基-4-辛氧基二苯基酮等。又,作為苯并三唑系紫外線吸收劑的例子,可舉出2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-三級戊基-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’-二-三級丁基苯基)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,可舉出2-[4-[(2-羥基-3-十二氧基丙基)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,亦可以不含紫外線吸收劑,但是在包含紫外線吸收劑之情形下,相對於本發明的組成物的總固體成分質量,紫外線吸收劑的含量係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。藉由樹脂組成物含有有機鈦化合物,即使在低溫下硬化之情形下,亦能夠形成耐藥品性優異的樹脂層。
作為能夠使用之有機鈦化合物,可舉出有機基經由共價鍵或離子鍵鍵結於鈦原子者。
將有機鈦化合物的具體例示於以下I)~VII):
I)鈦螯合化合物:其中,就負型感光性樹脂組成物的保存穩定性良好,可獲得良好的硬化圖案之觀點而言,具有2個以上的烷氧基之鈦螯合化合物為更佳。具體例為雙(三乙醇胺)二異丙醇鈦、雙(2,4-戊二酮)二(正丁醇)鈦、雙(2,4-戊二酮)二異丙醇鈦、雙(四甲基庚二酮)二異丙醇鈦、雙(乙醯乙酸乙酯)二異丙醇鈦等。
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、四甲基苯酚鈦、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)異丙醇鈦、三(十二基苯磺酸鹽)異丙醇鈦等。
V)氧化鈦化合物:例如為雙(戊二酮)氧化鈦、雙(四甲基庚二酮)氧化鈦、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:例如為三(十二基苯磺醯基)鈦酸異丙酯等。
其中,作為有機鈦化合物,就發揮更良好的耐藥品性之觀點而言,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之至少1種化合物為較佳。尤其,二異丙醇鈦雙(乙醯乙酸乙酯)、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。
在摻合有機鈦化合物之情形下,相對於環化樹脂的前驅物100質量份,其摻合量係0.05~10質量份為較佳,更佳為0.1~2質量份。在摻合量為0.05質量份以上的情形下,在所獲得之硬化圖案顯現良好的耐熱性及耐藥品性,另一方面,在摻合量為10質量份以下的情形下,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。作為添加劑而含有抗氧化劑,藉此能夠提高硬化後的膜的伸長特性、與金屬材料的密接性。作為抗氧化劑,可舉出酚化合物、亞磷酸酯化合物、硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑而已知之任意的酚化合物。作為較佳的酚化合物,可舉出受阻酚化合物。在與酚性羥基相鄰之部位(鄰位)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,抗氧化劑係在同一分子內具有酚基和亞磷酸酯基之化合物亦為較佳。又,抗氧化劑還能夠較佳地使用磷系抗氧化劑。作為磷系抗氧化劑,可舉出三[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-[(4,6,9,11-四-三級丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-2-基)氧基]乙基]胺、亞磷酸乙基雙(2,4-二-三級丁基-6-甲基苯基)等。作為抗氧化劑的市售品,例如,可舉出Adekastab AO-20、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-50F、Adekastab AO-60、Adekastab AO-60G、Adekastab AO-80、Adekastab AO-330(以上為ADEKA CORPORATION製造)等。又,抗氧化劑還能夠使用日本專利第6268967號公報的段落號0023~0048中所記載之化合物。又,依據需要,本發明的組成物還可以含有潛伏抗氧化劑。作為潛伏抗氧化劑,可舉出作為抗氧化劑發揮功能之部位被保護基保護之化合物,且保護基藉由在100~250°C下進行加熱或在酸/鹼觸媒存在下在80~200°C下進行加熱而脫離並作為抗氧化劑發揮功能之化合物。作為潛伏抗氧化劑,可舉出國際公開第2014/021023號、國際公開第2017/030005號、日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物。作為潛伏抗氧化劑的市售品,可舉出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION製造)等。作為較佳的抗氧化劑的例子,可舉出2,2-硫代雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,6-二-三級丁基苯酚及由通式(3)表示之化合物。
通式(3)中,R
5表示氫原子或碳數2以上的烷基,R
6表示碳數2以上的伸烷基。R
7表示包含碳數2以上的伸烷基、氧原子及氮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。
由通式(3)表示之化合物抑制樹脂的脂肪族基、酚性羥基的氧化劣化。又,藉由對金屬材料的防鏽作用,能夠抑制金屬氧化。
能夠同時作用於樹脂和金屬材料,因此k係2~4的整數為更佳。作為R
7,可舉出烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基矽基、烷氧基矽基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基、-O-、-NH-、-NHNH-、將該等組合而得者等,還可以具有取代基。其中,就在顯影液中的溶解性、金屬密接性的觀點而言,具有烷基醚、-NH-為較佳,就與樹脂的相互作用和基於形成金屬錯合物的金屬密接性的觀點而言,-NH-為更佳。
關於由下述通式(3)表示之化合物,可舉出以下者作為例子,但是並不限於下述結構。
相對於樹脂,抗氧化劑的添加量係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質量份的情形下,難以獲得硬化後的伸長特性、對金屬材料的密接性提高效果,並且在添加量多於10質量份的情形下,因與光敏劑的相互作用而有可能會導致樹脂組成物的靈敏度下降。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情形下,該等的總量在上述範圍內為較佳。
<對其他含有物質的限制>
就塗佈面性狀的觀點而言,圖案形成用組成物的水分含量小於5質量%為較佳,小於1質量%為更佳,小於0.6質量%為進一步較佳。作為維持水分的含量之方法,可舉出調節保管條件下的濕度、減少收容容器的孔隙率等。
就絕緣性的觀點而言,圖案形成用組成物的金屬含量小於5質量ppm(parts per million(百萬分之一))為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、鉻、鎳等。在包含複數種金屬之情形下,該等金屬的總計在上述範圍內為較佳。
又,作為降低在圖案形成用組成物中無意間包含之金屬雜質之方法,能夠舉出:選擇金屬含量少的原料作為構成圖案形成用組成物之原料;利用過濾器對構成圖案形成用組成物之原料進行過濾;利用聚四氟乙烯等襯覆裝置內部並在盡可能抑制污染之條件下進行蒸餾等的方法。
關於圖案形成用組成物,若考慮作為半導體材料的用途,則就配線腐蝕性的觀點而言,鹵素原子的含量小於500質量ppm為較佳,小於300質量ppm為更佳,小於200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者小於5質量ppm為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為鹵素原子,可舉出氯原子及溴原子。氯原子及溴原子、或氯離子及溴離子的總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,可較佳地舉出離子交換處理等。
作為圖案形成用組成物的收容容器,能夠使用以往公知的收容容器。又,作為收容容器,為了抑制雜質混入原材料、圖案形成用組成物中,使用由6種6層的樹脂構成容器內壁之多層瓶子或將6種樹脂製成7層結構之瓶子亦為較佳。作為這種容器,例如可舉出日本特開2015-123351號公報中所記載的容器。
<圖案形成用組成物的用途>
圖案形成用組成物用於再配線層用層間絕緣膜的形成為較佳。
又,除此以外,還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。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行進一步具體的說明。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主旨,則能夠適當變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。只要無特別敘述,則“份”、“%”為質量基準。
(樹脂組成物的製造)
在各實施例或比較例中,按照以下製造方法製造了樹脂組成物或比較用組成物。
所獲得之樹脂組成物或比較用組成物中所包含之特定樹脂、抗氧化劑、其他含有物(其他成分)的種類及含量、以及抗氧化劑的氧化還原電位記載於後述表中。
抗氧化劑的氧化還原電位藉由以下方法來測量。
使用WaveNano恆電位器(Pine Research Instrumentation)進行了循環伏安法(cyclic voltammetry)測量。作為參比電極、反電極及作用電極,使用了以下材料。
•參比電極:銀/硝酸銀(包括作為電解質而使用0.1mol/L四烷基銨四氟硼酸鹽之乙腈溶液之無水乙腈中的5mmol/L硝酸銀浸漬於新製備之溶液中之銀線)、
•反電極:鉑線
•作用電極:鉑盤(直徑為1.6mm)
關於各抗氧化劑的氧化電位,使用各抗氧化劑的四氫呋喃(THF)溶液(5mmol/L)進行了測量。作為支撐電解質,使用了1mol/L四丁基過氯酸銨(TBAP)。
關於還原掃描,相對於各抗氧化劑的THF溶液(5mmol/L),藉由0.1mol/L的TBAP的乙腈溶液進行了測量。
典型而言,以20mV/秒的掃描速度實施了3個循環(6段)。關於能階,藉由4.7V的偏移進行了修正,以轉換成真空能階。
藉由以上方法,對各抗氧化劑的四氫呋喃(THF)溶液(5mmol/L)測量伏安,藉此求出了氧化還原電位作為所獲得之半波電位。
又,表中,“-”這一記載係指不含該成分。
<實施例1>
將21.2g的4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了ODPA與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將12.6g的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml的N-甲基吡咯啶酮中,混合了氫醌0.05g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-1的重量平均分子量為26,000。所獲得之聚合物A-1的結構推測為由下述式(A-1)表示之結構。
【化學式53】
<實施例2>
在2升容量的可拆式燒瓶中放入4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)155.1g,並加入了甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)134.0g及γ-丁內酯400ml。一邊在室溫下進行攪拌,一邊加入吡啶79.1g,藉此獲得了反應混合物。由反應引起的發熱結束之後,自然冷卻至室溫,進一步靜置了16小時。接著,在冰冷下,在反應混合物中,一邊進行攪拌一邊經40分鐘加入了將二環己基碳二亞胺(DCC)206.3g溶解於γ-丁內酯180ml中而得之溶液。接著,一邊進行攪拌一邊經60分鐘加入了使2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺148.7g懸浮於γ-丁內酯350ml中而得之懸浮液。進而,在室溫下攪拌了2小時之後,加入乙醇30ml並攪拌了1小時。其後,加入了γ-丁內酯400ml。藉由過濾去除反應混合物中產生之沉澱物,從而獲得了反應液。在3升乙醇中加入所獲得之反應液,生成了粗聚合物。過濾收集粗聚合物,並溶解於四氫呋喃1.5升中之後,混合對甲氧基苯酚0.3g而獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到28升水中而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-2的重量平均分子量(Mw)為20,000。所獲得之聚合物A-2的結構推測為由下述式(A-2)表示之結構。
【化學式54】
<實施例3>
將14.9g均苯四酸酐、18.0g的甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,並在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了均苯四酸酐與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將20.2g的2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml環己酮中,混合了4-甲氧基苯胺0.1g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-3的重量平均分子量為21,000。所獲得之聚合物A-3的結構推測為由下述式(A-3)表示之結構。
【化學式55】
<實施例4>
在2升容量的可拆式燒瓶中放入2,2’-二鄰苯二甲酸酐147.1g,並加入了甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)134.0g及γ-丁內酯400ml。一邊在室溫下進行攪拌,一邊加入吡啶79.1g,藉此獲得了反應混合物。由反應引起的發熱結束之後,自然冷卻至室溫,進一步靜置了16小時。接著,在冰冷下,在反應混合物中,一邊進行攪拌一邊經40分鐘加入了將二環己基碳二亞胺(DCC)206.3g溶解於γ-丁內酯180ml中而得之溶液。接著,一邊進行攪拌一邊經60分鐘加入了使4,4’-二胺基二苯醚93.0g懸浮於γ-丁內酯350ml中而得之懸浮液。進而,在室溫下攪拌了2小時之後,加入乙醇30ml並攪拌了1小時。其後,加入了γ-丁內酯400ml。藉由過濾去除反應混合物中產生之沉澱物,從而獲得了反應液。在3升乙醇中加入所獲得之反應液,生成了粗聚合物。過濾收集粗聚合物,並溶解於四氫呋喃1.5升中之後,混合對甲氧基苯酚0.3g而獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到28升水中而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-4的重量平均分子量(Mw)為20,500。所獲得之聚合物A-4的結構推測為由下述式(A-4)表示之結構。
【化學式56】
<實施例5>
將22.0g的3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了3,3’,4,4’-二苯基酮四羧酸二酐與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將12.6g的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml二甲基乙醯胺中,混合了三苯基膦0.05g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-5的重量平均分子量為22,000。所獲得之聚合物A-5的結構推測為由下述式(A-5)表示之結構。
【化學式57】
<實施例6>
將21.2g的4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了ODPA與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將6.8g的1,4-苯二胺溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml四氫呋喃中,混合了半胱胺酸0.3g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,將所獲得之粉體投入到乾式顆粒成形機中並藉由壓碎擠出方式成形為顆粒狀,從而獲得了顆粒狀的樹脂組成物。該聚合物A-6的重量平均分子量為20,000。所獲得之聚合物A-6的結構推測為由下述式(A-6)表示之結構。
【化學式58】
<實施例7>
將30.4g的4,4’-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了4,4’-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將12.6g的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml的γ-丁內酯中,混合了4-亞硝基苯甲醚0.05g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,將所獲得之粉體投入到乾式顆粒成形機中並藉由壓碎擠出方式成形為顆粒狀,從而獲得了顆粒狀的樹脂組成物。該聚合物A-7的重量平均分子量為20,000。所獲得之聚合物A-7的結構推測為由下述式(A-7)表示之結構。
【化學式59】
<實施例8>
將21.2g的4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了ODPA與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將15.6g的4,4’-二胺基二苯碸溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml的N-甲基吡咯啶酮中,混合了3-溴-β-拉帕酮1.0g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-8的重量平均分子量為25,000。所獲得之聚合物A-8的結構推測為由下述式(A-8)表示之結構。
【化學式60】
<實施例9>
將21.2g的4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、18.0g甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了ODPA與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將21.0g的2,2’-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml環己酮中,混合了抗壞血酸0.5g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,將所獲得之粉體投入到乾式顆粒成形機中並藉由壓碎擠出方式成形為顆粒狀,從而獲得了顆粒狀的樹脂組成物。該聚合物A-9的重量平均分子量為20,000。所獲得之聚合物A-9的結構推測為由下述式(A-9)表示之結構。
【化學式61】
<實施例10>
將14.9g均苯四酸酐、18.0g的甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)、23.9g吡啶、0.10g水及250ml二甘二甲醚進行混合,並在60°C的溫度下攪拌4小時,從而製造了均苯四酸酐與HEMA的二酯。接著,將反應混合物冷卻至-10°C,一邊將溫度保持為-10±5°C一邊經60分鐘添加了17.0g的SOCl
2。在-10±5°C的條件下經60分鐘將利用50ml的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後將12.6g的4,4’-二胺基二苯醚溶解於100ml的N-甲基吡咯啶酮中而得之溶液滴加到反應混合物中,並將混合物攪拌了2小時。接著,使粗聚合物在3升水中沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。濾出固體的粗聚合物並溶解於380ml環戊酮中,混合了對甲氧基苯甲醛0.03g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粒體狀的樹脂組成物。該聚合物A-10的重量平均分子量為22,000。所獲得之聚合物A-10的結構推測為由下述式(A-10)表示之結構。
【化學式62】
<實施例11>
將在實施例2及實施例4中合成之粉體狀的樹脂組成物以相同量進行混合,從而獲得了包含2種樹脂、抗氧化劑及溶劑之粉體狀的樹脂組成物。
<實施例12>
藉由與實施例8相同的操作獲得了粗聚合物。將粗聚合物溶解於380ml的N-甲基吡咯啶酮中,並將對甲氧基苯酚0.5g與抗壞血酸0.5g進行了混合。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-8的重量平均分子量為25,000。所獲得之聚合物A-8的結構推測為由上述式(A-8)表示之結構。
<實施例13>
藉由與實施例2相同的操作獲得了粗聚合物。將粗聚合物溶解於四氫呋喃1.5升中之後,將對甲氧基苯酚0.3g與二乙醇胺7.5g進行混合而獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到28升水中而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。該聚合物A-2的重量平均分子量(Mw)為20,000。所獲得之聚合物A-2的結構推測為由上述式(A-2)表示之結構。
<實施例14>
藉由與實施例1相同的步驟合成了粗聚合物。將粗聚合物溶解於380ml四氫呋喃中,並混合了2,6-二-三級丁基-對甲酚0.1g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的樹脂組成物。
<實施例15>
藉由與實施例1相同的步驟合成了粗聚合物。將粗聚合物溶解於500ml的N-甲基吡咯啶酮中,並混合了對甲氧基苯酚0.05g。在2升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的比較用組成物。
<比較例1>
藉由與實施例1相同的步驟合成了粗聚合物。將粗聚合物溶解於380ml四氫呋喃中。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的比較用組成物。
<比較例2>
藉由與實施例1相同的步驟合成了粗聚合物。將粗聚合物溶解於380ml四氫呋喃中,並混合了氫醌5.0g。在3升水中加入所獲得之溶液而使聚合物沉澱,並以5000rpm的速度將水-聚合物混合物攪拌了15分鐘。再度濾出聚合物,在減壓下,在45°C的條件下乾燥3天,從而獲得了粉體狀的比較用組成物。
(評價方法)
<感光性樹脂組成物的製備>
在各實施例或比較例中,混合下述記載的成分,作為均勻的溶液,製備了感光性樹脂組成物(塗佈液)。
〔感光性樹脂組成物的組成〕
在各實施例或比較例中製備之樹脂組成物或比較用組成物32質量份
光自由基聚合起始劑:IRGACURE OXE 01(BASF公司製造)1.2質量份
自由基聚合性化合物:下述化合物(括號下標表示重複數)5.6質量份
【化學式63】
聚合抑制劑:對苯醌(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.製造)0.08質量份
遷移抑制劑:下述化合物0.12質量份
【化學式64】
金屬接著性改良劑:下述化合物(Et表示乙基)0.6質量份
【化學式65】
鹼產生劑:下述化合物(Et表示乙基)0.4質量份
【化學式66】
溶劑:γ-丁內酯(SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION製造)45質量份和二甲基亞碸(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造)15質量份
<過濾性的評價>
使各感光性樹脂組成物通過細孔的寬度為0.8μm的聚四氟乙烯製過濾器並以0.3MPa的壓力進行了90分鐘的加壓過濾。依據過濾結束時的組成物質量和測量時間來求出過濾速度(min/g),並依據下述評價標準進行了評價。評價結果記載於表的“過濾性”一欄中。可以說係數值越小則過濾性越較佳的結果。
〔評價標準〕
A:4.0min/g以上且小於5.0min/g。
B:5.0min/g以上且小於6.0min/g。
C:6.0min/g以上且小於7.0min/g。
D:7.0min/g以上且小於8.0min/g。
E:8.0min/g以上。
<圖案形成性的評價>
使各感光性樹脂組成物通過細孔的寬度為0.8μm的過濾器並以0.3MPa的壓力進行加壓過濾之後,藉由旋塗法塗佈於矽晶圓上。將塗佈有感光性樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上在100°C的條件下乾燥5分鐘,在矽晶圓上形成了10μm的均勻膜厚的感光性樹脂組成物層。使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C)來對矽晶圓上的感光性樹脂組成物層進行了曝光。曝光使用i射線來進行,在波長365nm下,以200、300、400、500、600、700、800mJ/cm
2的各曝光能量,使用從5μm到25μm形成有以1μm為單位的1:1線與空間圖案之光罩,進行曝光而獲得了樹脂層。
使用環戊酮對上述獲得之樹脂層進行60秒鐘的負型顯影,並使用丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)進行了沖洗。在上述7種各曝光能量下,使用掃描式電子顯微鏡測量了上述圖案狀的樹脂層的形成1:1線與空間圖案之最小線寬。將上述7個最小線寬中的最小的線寬作為指標值。
使用上述指標值,依據下述評價標準來進行評價,並將評價結果記載於表的“圖案形成性”一欄中。
所獲得之樹脂層(圖案)的線寬越小則表示光照射部與光非照射部對顯影液的溶解性之差越大,成為較佳的結果。測量極限為5μm。
〔評價標準〕
A:上述指標值為5μm以上且小於6μm。
B:上述指標值為6μm以上且小於7.5μm。
C:上述指標值為7.5μm以上且小於10μm。
D:上述指標值超過10μm。
【表1】
特定樹脂 | 抗氧化劑 | 有機溶劑 | 其他含有物 | 樹脂組成物的形狀 | 過濾性 | 圖案 形成性 | ||||||
編號 | 化合物 | 氧化還原電位 (V) | 質量ppm (相對於特定樹脂的含量之含量) | 化合物 | 質量% (相對於組成物的總質量之含量) | 化合物 | 質量% (相對於組成物的總質量之含量) | |||||
實施例 | 1 | A-1 | 氫醌 | 0.643 | 217 | N-甲基吡咯啶酮 | 0.9 | HEMA | 3.1 | 粉體狀 | B | A |
2 | A-2 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 238 | 四氫呋喃 | 2.4 | 二環己基脲 | 1.8 | 粉體狀 | B | A | |
HEMA | 3.0 | |||||||||||
3 | A-3 | 4-甲氧基苯胺 | 0.634 | 492 | 環己酮 | 0.7 | HEMA | 4.2 | 粉體狀 | B | A | |
4 | A-4 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 723 | 四氫呋喃 | 5.6 | 二環己基脲 | 1.5 | 粉體狀 | A | B | |
HEMA | 2.8 | |||||||||||
5 | A-5 | 三苯基膦 | 0.910 | 238 | 二甲基乙醯胺 | 0.2 | HEMA | 1.2 | 粉體狀 | C | A | |
6 | A-6 | 半胱胺酸 | -1.00 | 1893 | 四氫呋喃 | 1.4 | HEMA | 2.7 | 顆粒狀 | A | C | |
7 | A-7 | 4-亞硝基苯甲醚 | 0.554 | 167 | γ-丁內酯 | 0.9 | HEMA | 4.6 | 顆粒狀 | B | A | |
8 | A-8 | 3-溴-β-拉帕酮 | 0.427 | 381 | N-甲基吡咯啶酮 | 2.3 | HEMA | 0.1 | 粉體狀 | A | A | |
9 | A-9 | 抗壞血酸 | 0.190 | 3610 | 環己酮 | 4.7 | HEMA | 2.6 | 顆粒狀 | A | C | |
10 | A-10 | 對甲氧基苯甲醛 | -1.400 | 50 | 環戊酮 | 7.4 | HEMA | 3.3 | 粒體狀 | B | A | |
11 | A-2 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 238 | 四氫呋喃 | 2.4 | 二環己基脲 | 1.7 | 粉體狀 | B | B | |
A-4 | 723 | HEMA | 2.9 | |||||||||
12 | A-8 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 52 | N-甲基吡咯啶酮 | 2.4 | HEMA | 3.2 | 粉體狀 | A | A | |
抗壞血酸 | 0.190 | 74 | ||||||||||
13 | A-2 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 205 | 四氫呋喃 | 2.1 | 二環己基脲 | 1.6 | 粉體狀 | B | A | |
HEMA | 3.1 | |||||||||||
二乙醇胺 | 5.0 | |||||||||||
14 | A-1 | 2,6-二-三級丁基-對甲酚 | 1.280 | 2941 | 四氫呋喃 | 2.5 | HEMA | 1.5 | 粉體狀 | D | C | |
15 | A-1 | 對甲氧基苯酚 | 0.647 | 402 | N-甲基吡咯啶酮 | 14.1 | HEMA | 0.4 | 粉體狀 | D | A | |
比較例 | 1 | A-1 | - | - | - | 四氫呋喃 | 7.8 | HEMA | 4.1 | 粉體狀 | E | A |
2 | A-1 | 氫醌 | 0.643 | 10562 | 四氫呋喃 | 1.4 | HEMA | 3.2 | 粉體狀 | A | D |
依據以上結果可知,本發明的樹脂組成物中,重新溶解於溶劑中時的過濾性及藉由重新溶解製備圖案形成用組成物時的圖案形成性優異。
比較例1之比較用組成物不含抗氧化劑。可知,在這樣的組成物中,溶解於溶劑中之後過濾性下降。
比較例2之比較用組成物中,相對於特定樹脂的含量,以超過10,000質量ppm之量包含抗氧化劑。可知,在使用這樣的組成物製備圖案形成用組成物(感光性樹脂組成物)之情形下,圖案形成性下降。
<實施例101>
藉由旋塗法,將在實施例1中使用之感光性樹脂組成物以層狀應用於表面形成有銅薄層之樹脂基材的銅薄層的表面,在100°C的條件下乾燥4分鐘,形成膜厚為20μm的硬化性樹脂組成物層之後,使用步進機(Nikon Corporation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。曝光之後,在100°C的條件下加熱了4分鐘。上述加熱之後,使用環己酮進行2分鐘的顯影,使用PGMEA進行30秒鐘的沖洗,從而獲得了層的圖案。
接著,在氮環境下,以10°C/分鐘的升溫速度進行升溫,達到230°C之後,在230°C的條件下維持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半導體器件之結果,確認到沒有問題地進行動作。
無。
Claims (16)
- 一種樹脂組成物,其係包含樹脂、抗氧化劑及有機溶劑,前述樹脂為選自包括聚醯亞胺前驅物及聚苯并噁唑前驅物之群組中之至少1種樹脂且具有聚合性基, 相對於前述樹脂的含量,前述抗氧化劑的含量為0.1質量ppm~10,000質量ppm, 前述樹脂組成物為粉體狀、粒體狀或顆粒狀。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中 相對於樹脂組成物的總質量,前述有機溶劑的含量超過0且10質量%以下。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 相對於前述樹脂組成物的總質量之、前述樹脂、前述抗氧化劑及前述有機溶劑的總含量為95質量%以上。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述樹脂包含聚醯亞胺前驅物。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述聚合性基為自由基聚合性基。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述抗氧化劑的氧化還原電位為0.91V以下。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述抗氧化劑包含選自包括酚系化合物、醇系化合物、醛系化合物、胺系化合物、亞硝基系化合物、磷系化合物、硫系化合物及酮系化合物之群組中之至少1種化合物。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述抗氧化劑係不飽和度為1以上的酚系化合物或不飽和度為1以上的醇系化合物。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述有機溶劑包含選自包括烴化合物、醇系化合物、羧酸、酮系化合物、酯系化合物、醚系化合物、腈系化合物、醯胺系化合物、胺系化合物、碸系化合物及亞碸系化合物之群組中之至少1種。
- 一種樹脂組成物的製造方法,其係製造請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物之方法,前述樹脂組成物的製造方法係包括: 添加製程,對包含前述有機溶劑及前述樹脂之製造用組成物添加前述抗氧化劑。
- 如請求項11所述之樹脂組成物的製造方法,其係包括: 合成製程,在溶劑中使原料進行反應而獲得包含前述樹脂之反應液;及 重新沉澱重新溶解製程,使前述反應液中的前述樹脂重新沉澱,將前述重新沉澱之前述樹脂重新溶解於前述有機溶劑中而獲得樹脂溶液, 將前述樹脂溶液用作前述製造用組成物而進行前述添加製程。
- 如請求項11所述之樹脂組成物的製造方法,其包括: 重新沉澱製程,在前述添加製程之後,使前述樹脂重新沉澱。
- 如請求項13所述之樹脂組成物的製造方法,其中 在前述重新沉澱製程之後,進行去除前述有機溶劑之乾燥製程。
- 一種圖案形成用組成物的製造方法,其係包括: 混合製程,混合請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物和溶劑。
- 如請求項15所述之圖案形成用組成物的製造方法,其中 在前述混合製程中,進一步混合光敏劑。
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