TW202236012A - 樹脂組成物、硬化物、積層體、硬化物之製造方法及半導體元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種樹脂組成物、將上述樹脂組成物硬化而成之硬化物、包含上述硬化物之積層體、上述硬化物之製造方法及包含上述硬化物或上述積層體之半導體元件,該樹脂組成物包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑,上述樹脂具有包含聚合性基之側鏈,上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,上述連接基包含脲鍵。
Description
本發明係有關一種樹脂組成物、硬化物、積層體、硬化物之製造方法及半導體元件。
聚醯亞胺等環化樹脂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者保護膜的利用。又,亦可以用作撓性基板的基底膜或覆蓋膜等。
例如,在上述用途中,聚醯亞胺等環化樹脂以包含聚醯亞胺等環化樹脂及環化樹脂的前驅物中的至少一者之樹脂組成物的形態使用。
將該種樹脂組成物例如藉由塗佈等適用於基材上而形成感光膜,之後依據需要進行曝光、顯影、加熱等,從而能夠將硬化物形成於基材上。
聚醯亞胺前驅物等上述環化樹脂的前驅物例如藉由加熱而環化,並在硬化物中成為聚醯亞胺等環化樹脂。
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。除了聚醯亞胺等環化樹脂所具有之高性能以外,從該種製造上的適應性優異之觀點考慮,越來越期待上述樹脂組成物在產業上的應用開發。
例如,在專利文獻1中,記載有一種感光性聚醯亞胺前驅物組成物,其特徵為,含有(a)以特定的結構單元為主成分之聚合物(A)、(b)特定的通式所表示之化合物(B)及(c)光起始劑和/或敏化劑和/或光反應性單體。
在專利文獻2中,記載有一種包含除氧聚合物和觸媒之組成物,該除氧聚合物包含具有主鏈之主聚合物和與上述主鏈鍵結之不飽和側鏈,其中,上述側鏈包含至少1個脂肪族碳-碳雙鍵或2個以上的碳-碳雙鍵。
[專利文獻1]日本特開平6-332178號公報
[專利文獻2]日本特表2010-538123號公報
在包含聚醯亞胺等環化樹脂及環化樹脂的前驅物中的至少一者之樹脂組成物中,要求所獲得之硬化物的耐藥品性優異。
本發明的目的為,提供一種可以獲得耐藥品性優異之硬化物之樹脂組成物、將上述樹脂組成物硬化而成之硬化物、包含上述硬化物之積層體、上述硬化物之製造方法及包含上述硬化物或上述積層體之半導體元件。
將本發明的代表性實施態樣的例子示於以下。
<1>一種樹脂組成物,其係包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑,
上述樹脂具有包含聚合性基之側鏈,
上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,
上述連接基包含脲鍵。
<2>如<1>所述之樹脂組成物,其中,上述側鏈為下述式(1-1)所表示之結構。
[化學式1]
式(1-1)中,R
p1表示包含至少1個聚合性基之基團,R
N分別獨立地表示氫原子或烴基,L
1表示2價的連接基,*表示與主鏈的鍵結部位。
<3>一種樹脂組成物,其係包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑,
包含下述式(1-2)所表示之結構作為上述樹脂具有聚合性基之結構。
[化學式2]
式(1-2)中,R
p2表示包含至少1個聚合性基之基團,R
N分別獨立地表示氫原子或烴基,L
2表示2價的連接基,*表示與其他結構的鍵結部位。
<4>如<3>所述之樹脂組成物,其中,上述樹脂為選自包括包含下述式(2)所表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物、包含下述式(4)所表示之重複單元之聚醯亞胺、包含下述式(3)所表示之重複單元之聚苯并㗁唑前驅物、包含下述式(x)所表示之重複單元之聚苯并㗁唑、下述式(PAI-2)所表示之聚醯胺醯亞胺前驅物及包含式(PAI-3)所表示之重複單元之聚醯胺醯亞胺之群組中的至少1種樹脂。
[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,在選自包括R
111、R
113、R
114及R
115之群組中的至少1個中包含式(1-2)所表示之結構;
[化學式4]
式(4)中,R
131表示2價的有機基,R
132表示4價的有機基,在R
132及R
131中的至少一者中包含上述式(1-2)所表示之結構;
[化學式5]
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,在選自包括R
121、R
122、R
123及R
124之群組中的至少1個中包含上述式(1-2)所表示之結構;
[化學式6]
式(X)中,R
133表示2價的有機基,R
134表示4價的有機基,在R
134及R
133中的至少一者中包含上述式(1-2)所表示之結構;
[化學式7]
式(PAI-2)中,R
117表示3價的有機基,R
111表示2價的有機基,A
2表示氧原子或-NH-,R
113表示氫原子或1價的有機基,在選自包括R
111、R
113及R
117之群組中的至少1個中包含上述式(1-2)所表示之結構;
[化學式8]
式(PAI-2)中,R
117表示3價的有機基,R
111表示2價的有機基,在R
111及R
117中的至少一者中包含上述式(1-2)所表示之結構。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之樹脂組成物,其中,上述樹脂中之上述聚合性基為自由基聚合性基。
<6>如<1>至<5>之任一項所述之樹脂組成物,其中,上述樹脂為選自包括聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、聚苯并㗁唑、聚苯并㗁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺及聚醯胺醯亞胺前驅物之群組中的至少1種樹脂。
<7>如<1>至<6>之任一項所述之樹脂組成物,其中,上述樹脂的酸值為0mmol/g~1.2mmol/g。
<8>如<1>至<7>之任一項所述之樹脂組成物,其係進一步包含聚合性化合物。
<9>如<1>至<8>之任一項所述之樹脂組成物,其係進一步包含鹼產生劑。
<10>如<1>至<9>之任一項所述之樹脂組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
<11>一種硬化物,其係將<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物硬化而成。
<12>一種積層體,其係包括2層以上的由<11>所述之硬化物形成之層,並且在由上述硬化物形成之層之間的任一個之間包括金屬層。
<13>一種硬化物之製造方法,其係包括將<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟。
<14>如<13>所述之硬化物之製造方法,其係包括選擇性地曝光上述膜之曝光步驟及使用顯影液對上述膜進行顯影而形成圖案之顯影步驟。
<15>如<13>或<14>所述之硬化物之製造方法,其係包括在50~450℃下對上述膜進行加熱之加熱步驟。
<16>一種半導體元件,其係包含<11>所述之硬化物或<12>所述之積層體。
[發明效果]
依據本發明,提供一種可以獲得耐藥品性優異之硬化物之樹脂組成物、將上述樹脂組成物硬化而成之硬化物、包含上述硬化物之積層體、上述硬化物之製造方法及包含上述硬化物或上述積層體之半導體元件。
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的步驟。
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,除非另有特別說明,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,除非另有特別說明,則重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)為使用凝膠滲透層析(GPC)法進行測定之值,並且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),並將保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000及TSKgel Super HZ2000(以上為TOSOH CORPORATION製)串聯連接而用作管柱來求出。除非另有特別說明,則該等分子量為使用THF(四氫呋喃)作為洗提液進行測定者。其中,在溶解性低的情況等THF不適合作為洗提液的情況下,亦能夠使用NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)。又,除非另有特別說明,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,除非另有特別說明,則將對於基材逐漸堆疊層之方向稱為“上”,或者,在具有樹脂組成物層之情況下,將從基材朝向樹脂組成物層之方向稱為“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”方向亦可以與鉛直朝上不同。
在本說明書中,除非另有特別說明,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2種以上的化合物。又,除非另有特別說明,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,除非另有特別說明,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。
(樹脂組成物)
本發明的樹脂組成物的一態樣(以下,亦稱為“樹脂組成物的第1態樣”。)包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑,上述樹脂具有包含聚合性基之側鏈,上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,上述連接基包含脲鍵。
本發明的樹脂組成物的另一態樣(以下,亦稱為“樹脂組成物的第2態樣”。)包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑,並且包含下述式(1-2)所表示之結構作為上述樹脂具有聚合性基之結構。
[化學式9]
式(1-2)中,R
p2表示包含至少1個聚合性基之基團,R
N分別獨立地表示氫原子或烴基,L
2表示2價的連接基,*表示與其他結構的鍵結部位。
本發明的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。
本發明的樹脂組成物例如能夠用於形成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,用於形成再配線層用層間絕緣膜為較佳。
又,本發明的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物之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。
依據本發明的樹脂組成物,可以獲得耐藥品性優異之硬化物。
可以獲得上述效果之機制雖尚不明確,但是推測為如下。
在樹脂組成物的第1態樣中所使用之、作為環化樹脂或其前驅物之樹脂具有包含聚合性基之側鏈,上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,上述連接基包含脲鍵。
在樹脂組成物的第2態樣中所使用之、作為環化樹脂或其前驅物之樹脂包含式(1-2)所表示之結構作為具有聚合性基之結構。
本發明人等苦心探討之結果,可知藉由使用在樹脂組成物的第1態樣或第2態樣中所使用之具有特定的結構之樹脂,提高所獲得之硬化物的耐藥品性。
可以獲得上述效果之機制雖尚不明確,但是推測為如下。
認為在硬化物中,產生在脲鍵與由環化樹脂或前驅物獲得之環化樹脂之間形成氫鍵等的相互作用,並且脲鍵藉由聚合性基的聚合與環化樹脂或藉由聚合而形成之其他樹脂組合。因此,認為抑制環化樹脂或其他樹脂溶解並分散於有機溶劑等藥品中,從而提高耐藥品性。
認為由於硬化物的耐藥品性優異,因此例如在由本發明的樹脂組成物形成之硬化物上進一步適用包含溶劑之樹脂組成物並使其硬化而製作積層體之情況下等,即使硬化物與顯影液或樹脂組成物接觸,亦抑制硬化物的溶解。
認為依據本發明,可以獲得硬化物,該硬化物例如抑制二甲基亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)等極性溶劑、氫氧化四甲銨(TMAH)水溶液等鹼性水溶液或上述極性溶劑與上述鹼性水溶液的混合液中的溶解性,並且耐藥品性優異。
又,認為如上所述存在脲鍵與樹脂的相互作用,因此具有脲鍵之化合物部分(例如,脫離之側鏈)不易在硬化時的加熱等中揮發,因此亦抑制硬化物的收縮。
進而,本發明中所使用之作為環化樹脂或其前驅物之樹脂含有包含脲鍵作為連接基之側鏈或式(1-2)所表示之結構。相較於在樹脂中導入聚合性基時通常使用之甲基丙烯醯氧基乙基等結構等,該側鏈或式(1-2)所表示之結構的式量大。因此,認為樹脂的固有黏度降低。因此,推測本發明的樹脂組成物的過濾性亦優異,例如能夠縮短過濾器過濾中之過濾時間等。又,認為本發明中所使用之樹脂包含上述側鏈或式(1-2)所表示之結構,因此相較於以往具有甲基丙烯醯氧基乙基等結構之樹脂,聚合性基相對於樹脂的分子量的比例變低。因此,推測為如下:在樹脂的合成中之乾燥時等,抑制在樹脂之間或樹脂內藉由聚合性基的聚合而形成交聯結構,並抑制製備組成物時的過濾器的堵塞,從而過濾性優異。
其中,在專利文獻1及專利文獻2中,對在樹脂組成物的第1態樣中所使用之樹脂及在樹脂組成物的第2態樣中所使用之樹脂中的任一個均沒有記載。
以下,對本發明的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滿足下述(A)或(B)中的至少一者之樹脂(亦稱為“特定樹脂”。)。
(A)為作為環化樹脂及其前驅物之樹脂,上述樹脂具有包含聚合性基之側鏈,上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,上述連接基包含脲鍵。
(B)為作為環化樹脂或其前驅物之樹脂,上述樹脂包含式(1-2)所表示之結構作為具有聚合性基之結構。
滿足上述(A)之樹脂為上述樹脂組成物的第1態樣中所包含之樹脂(以下,在僅想記載滿足上述(A)之樹脂之情況下,將其亦稱為“第1特定樹脂”。)。
滿足上述(B)之樹脂為上述樹脂組成物的第2態樣中所包含之樹脂(以下,在僅想記載滿足上述(B)之樹脂之情況下,亦稱為“第2特定樹脂”。)。
本發明的樹脂組成物可以滿足上述(A)及(B)這兩者。
又,在本發明中,主鏈表示在樹脂分子中相對最長的鍵結鏈,側鏈表示樹脂分子中所包含之除了主鏈以外的鍵結鏈。
環化樹脂為在主鏈結構中包含醯亞胺環結構或㗁唑環結構之樹脂為較佳。
作為環化樹脂,可以舉出聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚醯胺醯亞胺等。
環化樹脂的前驅物是指因外部刺激產生化學結構的變化而成為環化樹脂之樹脂,藉由熱產生化學結構的變化而成為環化樹脂之樹脂為較佳,藉由熱產生閉環反應而形成環結構以成為環化樹脂之樹脂為更佳。
作為環化樹脂的前驅物,可以舉出聚醯亞胺前驅物、聚苯并㗁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺前驅物等。
亦即,本發明的樹脂組成物包含選自包括聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、聚苯并㗁唑、聚苯并㗁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺及聚醯胺醯亞胺前驅物之群組中的至少1種樹脂(特定樹脂)作為特定樹脂為較佳。
本發明的樹脂組成物包含聚醯亞胺或聚醯亞胺前驅物作為特定樹脂為較佳。
〔脲鍵〕
特定樹脂中所包含之脲鍵(若為第1特定樹脂,則為上述側鏈中所包含之脲鍵,若為第2特定樹脂,則為上述式(1-2)中所包含之脲鍵)是指-NR
N-C(=O)-NR
N-所表示之鍵。R
N分別獨立地表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
第1特定樹脂中之側鏈可以包含2個以上的脲鍵,但是上述側鏈僅包含1個脲鍵之態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
〔聚合性基〕
作為特定樹脂中所包含之聚合性基(若為第1特定樹脂,則為上述側鏈中所包含之聚合性基,若為第2特定樹脂,則為上述式(1-2)中所包含之聚合性基),可以舉出自由基聚合性基、環氧基、氧環丁烷基、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,可以舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等與芳香環直接鍵結且具有可以經取代的乙烯基之基團、(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。
在該等之中,特定樹脂包含自由基聚合性基為較佳。
在特定樹脂具有自由基聚合性基之情況下,樹脂組成物包含後述光自由基聚合起始劑作為光聚合起始劑為較佳,包含後述光自由基聚合起始劑作為光聚合起始劑且包含後述自由基交聯劑為更佳,包含後述光自由基聚合起始劑作為光聚合起始劑、包含後述自由基交聯劑且包含後述增感劑為進一步較佳。由該種樹脂組成物例如形成負型感光層。
〔脲鍵與聚合性基之間的原子數(連接鏈長度)〕
脲鍵與聚合性基之間的原子數(連接鏈長度)並無特別限定,但是30以下為較佳,2~20為更佳,2~10為進一步較佳。
在側鏈包含2個以上的脲鍵之情況、包含2個以上的聚合性基之情況或包含2個以上的脲鍵且包含2個以上的聚合性基之情況下,只要在脲鍵與聚合性基之間的原子數(連接鏈長度)中最小者在上述範圍內即可。
在本說明書中,“脲鍵與聚合性基之間的原子數(連接鏈長度)”是指在連接連接對象的2個原子或連接原子群組之間之路徑上的原子鏈中以最短(最小原子數)的方式連接該等連接對象者。例如,在下述式所表示之結構中,脲鍵與聚合性基(甲基丙烯醯氧基)之間的原子數(連接鏈長度)為2。
[化學式10]
從耐藥品性的觀點考慮,特定樹脂的酸值為0mmol/g~1.2mmol/g為較佳,0mmol/g~0.8mmol/g為更佳,0mmol/g~0.6mmol/g為進一步較佳。
關於特定樹脂的酸值,藉由以下方法進行測定。
將特定樹脂0.3g溶解於N-甲基吡咯啶酮(NMP)80mL中,並添加水5mL,從而製備特定樹脂的溶液。向上述特定樹脂的溶液中滴加0.01mmol/L(0.01N)的氫氧化鈉,並求出當量點(中和量)。能夠藉由將特定樹脂的稱量值除以中和所需要之氫氧化鈉量而獲得之值設為酸值來求出。
〔第1特定樹脂〕
第1特定樹脂具有包含聚合性基之側鏈,上述樹脂的主鏈與上述聚合性基經由連接基鍵結,上述連接基包含脲鍵。
在第1特定樹脂中,1個側鏈中所包含之聚合性基的數量並無特別限定,但是1~10個為較佳,1~4個為進一步較佳,1或2個為更佳。
第1特定樹脂中之連接基只要為包含脲鍵者即可,但是脲鍵與選自包括烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-、-NR
N-之群組中的至少2個鍵結而獲得之結構為較佳。R
N如上所述。
作為上述烴基,飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或該等組合所表示之基團為較佳。
作為上述飽和脂肪族烴基,碳數1~30的飽和脂肪族烴基為較佳,碳數1~20的飽和脂肪族烴基為更佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基為進一步較佳。
作為上述芳香族烴基,碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,從苯環結構去除2個以上的氫原子而獲得之基團為進一步較佳。
在該等之中,脲鍵的兩端與碳原子鍵結為較佳,脲鍵的兩端與烴基鍵結為更佳,在脲鍵的兩端中,其中一者與芳香族烴基鍵結而另一者與飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或該等組合所表示之基團鍵結為更佳。飽和脂肪族烴基或芳香族烴基的較佳碳數如上所述。
-式(1-1)-
第1特定樹脂中之上述側鏈為下述式(1-1)所表示之結構為較佳。
[化學式11]
式(1-1)中,R
p1表示包含至少1個聚合性基之基團,R
N分別獨立地表示氫原子或烴基,L
1表示2價的連接基,*表示與主鏈的鍵結部位。R
N的較佳態樣如上所述。
<<R
p1>>
式(1-1)中,R
p1中之聚合性基的數量為1~10個為較佳,1~4個為進一步較佳,1或2個為更佳。
R
p1中之聚合性基的較佳態樣與上述特定樹脂中之聚合性基的較佳態樣相同。
R
p1為下述式(RP-1)所表示之基團亦較佳。
[化學式12]
式(RP-1)中,L
RP1表示單鍵或m+1價的連接基,X
RP1表示聚合性基,m表示1以上的整數,*表示與式(1-1)中的脲鍵的鍵結部位。
式(RP-1)中,L
RP1為烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-、-NR
N-或該等鍵結2個以上而獲得之基團為較佳,烴基或烴基與選自包括-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-之群組中的至少1種基團鍵結而獲得之基團為更佳。R
N如上所述。
又,在L
RP1中和作為與脲鍵的鍵結部位之*相鄰之結構為烴基為較佳。
作為上述L
RP1中之烴基,飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或該等組合所表示之基團為較佳,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或該等組合所表示之基團為更佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環去除2個以上的氫原子而獲得之基團或該等鍵所表示之基團為進一步較佳。
在該等之中,在L
RP1為2價的連接基之(為m=1)情況下,L
RP1為伸烷基或伸烷氧基伸烷基、包含聚伸烷氧基之基團或包含聚酯結構之基團為較佳。上述伸烷基的碳數為2~20為較佳,2~10為更佳。上述伸烷氧基伸烷基中所包含之2個伸烷基的碳數分別為2~20為較佳,2~10為更佳。
上述聚伸烷氧基中之伸烷基為碳數2~10的伸烷基為較佳,2~4的伸烷基為更佳,伸乙基或伸丙基為更佳。又,上述聚伸烷氧基中之伸烷基分別可以相同,亦可以不同。上述聚伸烷氧基的重複數為2~30為較佳,2~10為更佳。
又,包含上述聚伸烷氧基之基團為聚伸烷氧基伸烷基為較佳。與上述聚伸烷氧基鍵結之伸烷基的較佳態樣與上述伸烷氧基伸烷基中所包含之伸烷基的較佳態樣相同。
作為上述聚伸烷基酯結構,並無特別限定,例如可以舉出聚伸烷基酯結構等。上述聚伸烷基酯結構中所包含之伸烷基的較佳態樣與上述伸烷氧基伸烷基中所包含之伸烷基的較佳態樣相同。
式(RP-1)中,X
RP1的較佳態樣與上述特定樹脂中之聚合性基的較佳態樣相同。
式(RP-1)中,m為1~10的整數為較佳,1~4的整數為更佳,1或2為進一步較佳,1為特佳。
<<L
1>>
L
1表示2價的連接基,烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-、-NR
N-或該等鍵結2個以上而獲得之基團為較佳,烴基或烴基與選自包括-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)
2-及-NR
N-之群組中的至少1種基團鍵結而獲得之基團為更佳。R
N如上所述。
作為上述L
1中之烴基,飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或該等組合所表示之基團為較佳,碳數1~30的飽和脂肪族烴基、碳數6~30的芳香族烴基或該等組合所表示之基團為更佳,碳數1~10的飽和脂肪族烴基、從苯環去除2個以上的氫原子而獲得之基團或該等鍵所表示之基團為進一步較佳。
在該等之中,從耐藥品性的觀點考慮,與L
1中之脲鍵的鍵結部位為烴基為較佳,芳香族烴基為較佳,從苯環去除2個以上的氫原子而獲得之基團為更佳。
又,從耐藥品性的觀點考慮,與L
1中之*相鄰之結構為-O-或-C(=O)-為較佳,-O-、-C(=O)O-或-C(=O)NR
N-為更佳。上述-C(=O)O-或-C(=O)NR
N-的朝向並無特別限定,但是例如為-C(=O)O-或-C(=O)NR
N-中所包含之-C(=O)-與*相鄰之結構為較佳。
-側鏈的含量-
從耐藥品性的觀點考慮,第1特定樹脂相對於樹脂1分子包含1~100個上述側鏈為較佳,包含1~50個為更佳,包含1~30個為進一步較佳。
〔第2特定樹脂〕
-式(1-2)-
第2特定樹脂包含下述式(1-2)所表示之結構作為具有聚合性基之結構。
[化學式14]
式(1-2)中,R
p2表示包含至少1個聚合性基之基團,R
N分別獨立地表示氫原子或烴基L
2表示2價的連接基,*表示與其他結構的鍵結部位。R
N的較佳態樣如上所述。
式(1-2)中,R
p2及L
2的較佳態樣分別與式(1-1)中的R
p1及L
1的較佳態樣相同。其中,在式(1-1)中的R
p1及L
1的較佳態樣中,“*表示與主鏈的鍵結部位。”的記載替換為“*表示與其他結構的鍵結部位。”。
又,式(1-2)所表示之結構的具體例與式(1-1)所表示之結構的具體例相同。其中,式(1-1)所表示之結構的具體例中之、“*表示與主鏈的鍵結部位。”的記載替換為“*表示與其他結構的鍵結部位。”。
-式(1-2)所表示之結構的含量-
從耐藥品性的觀點考慮,第2特定樹脂相對於樹脂1分子包含1~100個式(1-2)所表示之結構為較佳,包含1~50個為更佳,包含1~30個為進一步較佳。又,從耐藥品性的觀點考慮,包含3個以上的式(1-2)所表示之結構之態樣亦為本發明的較佳態樣之一。
〔聚醯亞胺前驅物〕
本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物的種類等並無特別規定,但是包含下述式(2)所表示之重複單元為較佳。
[化學式15]
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。
又,本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物在上述式(2)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳。亦即,第2特定樹脂在式(2)所表示之重複單元中,在選自包括R
111、R
113、R
114及R
115之群組中的至少1個中包含式(1-2)所表示之結構為較佳。
具體而言,滿足下述(1A)~(1C)中的至少1個為較佳,滿足(1A)及(1B)中的至少1個為更佳,至少滿足(1A)為進一步較佳。
(1A)上述式(2)中的包含R
113之結構及包含R
114之結構中的至少一者為第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構。
(1B)在R
111中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
(1C)在R
115中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
式(2)中之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)中之R
111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3~20的環狀脂肪族基、碳數3~20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。上述直鏈或支鏈的脂肪族基可以經鏈中的烴基包含雜原子之基團取代,並且上述環狀的脂肪族基及芳香族基可以經環員的烴基包含雜原子之基團取代。作為本發明的較佳的實施形態,可以例示-Ar-及-Ar-L-Ar-所表示之基團,特佳為-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-、-SO
2-或-NHCO-或上述中的2個以上的組合之基團。該等較佳範圍如上所述。
R
111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1種,亦可以使用2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3~20的環狀脂肪族基、碳數3~20的芳香族基或該等組合之基團之二胺為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之二胺為更佳。上述直鏈或支鏈的脂肪族基可以經鏈中的烴基包含雜原子之基團取代,並且上述環狀的脂肪族基及芳香族基可以經環員的烴基包含雜原子之基團取代。作為包含芳香族基之基團的例子,可以舉出下述。
[化學式16]
式中,A表示單鍵或2價的連接基,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-、-SO
2-、-NHCO-或該等組合中之基團為較佳,選自單鍵或可以經氟原子取代的碳數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、1,4-二胺基丁烷或1,6-二胺基己烷;1,2-二胺基環戊烷或1,3-二胺基環戊烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環己烷或1,4-二胺基環己烷、1,2-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷或1,4-雙(胺基甲基)環己烷、雙-(4-胺基環己基)甲烷、雙-(3-胺基環己基)甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基環己基甲烷或異佛爾酮二胺;間苯二胺或對苯二胺、二胺基甲苯、4,4’-二胺基聯苯或3,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯醚、3,3’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷或3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸或3,3-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯硫醚及3,3’-二胺基二苯硫醚、4,4’-二胺基二苯甲酮或3,3’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、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、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷、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1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2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,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為包括可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-或-NHCO-或者上述中的2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-SO
2-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,R
111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17]
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,*分別獨立地表示與式(2)中的氮原子的鍵結部位。
作為R
50~R
57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18]
式(61)中,R
58及R
59分別獨立地為氟原子、甲基或三氟甲基,*分別獨立地表示與式(2)中的氮原子的鍵結部位。
作為提供式(51)或式(61)的結構之二胺,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1種或組合使用2種以上。
又,R
111可以為包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之結構。上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構的較佳態樣如上所述。
例如,R
111亦能夠設為源自具有上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之二胺化合物之結構。
在R
111包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之情況下,R
111包含芳香族烴基與上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構直接鍵結之結構為較佳。
作為上述芳香族烴基,並無特別限定,但是苯環結構為較佳。
又,在R
111包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之情況下,R
111為下述式(LD-1)所表示之結構為較佳。
[化學式19]
式(LD-1)中,Y
D1表示n+2價的有機基,P
D1表示上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構,n表示1以上的整數,*分別表示與式(2)中的R
111所鍵結之氮原子的鍵結部位。
-Y
D1-
式(LD-1)中,Y
D1為n+2價的有機基為較佳,包含芳香族烴基之n+2價的有機基為更佳。
Y
D1中之芳香族烴基為碳數6~30的芳香族烴基為較佳,碳數6~20的芳香族烴基為更佳,從苯環去除2個以上的氫原子而獲得之基團為進一步較佳,從苯環去除3個以上的氫原子而獲得之基團為特佳。
式(LD-1)中,Y
D1中之、和與作為式(LD-1)中所記載的2個鍵結部位之*的鍵結部位直接鍵結者均為芳香族烴基為較佳。亦即,式(LD-1)中所記載的2個*與Y
1中所包含之芳香族烴環結構直接鍵結為較佳。
又,式(LD-1)中,Y
D1中之、與P
D1的鍵結部位均為芳香族烴基為較佳。亦即,P
D1與Y
D1中所包含之芳香族烴環結構直接鍵結為較佳。
Y
D1包含選自包括下述式(A2-1)~式(A2-5)所表示之結構之群組中的至少1種結構為較佳,選自包括式(A2-1)~式(A2-5)所表示之結構之群組中的至少1種結構為更佳。
[化學式20]
式(A2-1)~(A2-5)中,R
A211~R
A214、R
A221~R
A224、R
A231~R
A238、R
A241~R
A248及R
A251~R
A258分別獨立地表示氫原子、烷基、環狀烷基、烷氧基、羥基、氰基、鹵化烷基或鹵素原子,L
A231及L
A241分別獨立地表示單鍵、羰基、磺醯基、2價飽和烴基、2價不飽和烴基、雜原子、雜環基或鹵化伸烷基,R
A211~R
A214中的至少1個、R
A221~R
A224中的至少1個、R
A231~R
A238中的至少1個、R
A241~R
A248中的至少1個及R
A251~R
A258中的至少1個可以為上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
在該等之中,從溶劑溶解性的觀點考慮,Y
1包含式(A2-1)~式(A2-4)中的任一個所表示之結構為較佳,包含式(A2-1)或式(A2-4)中的任一個所表示之結構為更佳。
R
A211~R
A214中的至少1個、R
A221~R
A224中的至少1個、R
A231~R
A238中的至少1個、R
A241~R
A248中的至少1個及R
A251~R
A258中的至少1個為與上述式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳。
式(A2-1)中,在R
A211~R
A214不是與P
D1的鍵結部位的情況下,R
A211~R
A214分別獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基、碳數3~12的環狀烷基、碳數1~6的烷氧基、羥基、氰基、碳數1~3的鹵化烷基或鹵素原子為較佳,從溶劑溶解性的觀點考慮,氫原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~3的鹵化烷基為更佳,氫原子或碳數1~6的烷基為更佳。
作為上述R
A211~R
A214中之上述鹵化烷基中之鹵素原子或上述鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氯原子或溴原子為較佳。
式(A2-2)中,R
A221~R
A224分別與式(A2-1)中之R
A211~R
A214的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(A2-3)中,R
A231~R
A238分別獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基、碳數3~12的環狀烷基、碳數1~6的烷氧基、羥基、氰基、碳數1~3的鹵化烷基或鹵素原子為較佳,從溶劑溶解性的觀點考慮,氫原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數1~3的鹵化烷基為更佳,氫原子或碳數1~6的烷基為更佳。
作為上述R
A231~R
A238中之上述鹵化烷基中之鹵素原子或上述鹵素原子,可以舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氯原子或溴原子為較佳。
式(A2-3)中,L
A231表示單鍵、碳數1~6的2價飽和烴基、碳數5~24的2價不飽和烴基、-O-、-S-、-NR
N-、雜環基或碳數1~6的鹵化伸烷基為較佳,表示單鍵、碳數1~6的飽和烴基、-O-或雜環基為較佳,表示單鍵或-O-為進一步較佳。
上述R
N表示氫原子或烴基,氫原子、烷基或芳基為更佳,氫原子或烷基為進一步較佳,氫原子為特佳。
上述2價的不飽和烴基可以為2價的脂肪族不飽和烴基,亦可以為2價的芳香族烴基,但是2價的芳香族烴基為較佳。
作為上述雜環基,例如從脂肪族或芳香族雜環去除2個氫原子而獲得之基團為較佳,從脂肪族或芳香族雜環去除2個氫原子而獲得之基團為較佳,從吡咯啶環、四氫呋喃環、四氫噻吩環、吡咯環、呋喃環、噻吩環、哌啶環、四氫吡喃環、吡啶環、嗎啉環等環結構去除2個氫原子而獲得之基團為更佳。該等雜環可以進一步與其他雜環或烴環形成縮合環。
上述雜環的環員數為5~10為較佳,5或6為更佳。
又,作為上述雜環基中之雜原子,氧原子、氮原子或硫原子為較佳。
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,氯原子或溴原子為較佳。
式(A2-4)中,R
A241~R
A248、L
A241分別與式(A2-3)中之R
A231~R
A238、L
A231的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(A2-5)中,R
A251~R
A258分別與式(A2-1)中之R
A211~R
A214的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(A2-1)中,R
A211~R
A214中的至少1個為與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳,R
A211~R
A214中的1個為與上述P
D1的鍵結部位為更佳,R
A213為與上述P
D1的鍵結部位為較佳。
式(A2-2)中,R
A221~R
A224中的至少1個為與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳,R
A221~R
A224中的1個為與上述P
D1的鍵結部位為更佳,R
A223為與上述P
D1的鍵結部位為較佳。
式(A2-3)中,R
A231~R
A238中的至少1個為與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳,R
A231~R
A238中的2個為與上述P
D1的鍵結部位為更佳,R
A231~R
A234中的1個和R
A235~R
A238中的1個共計2個為與上述P
D1的鍵結部位為進一步較佳,R
A231及R
A238這2個為與上述P
D1的鍵結部位為特佳。
式(A2-4)中,R
A241~R
A248中的至少1個為與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳,R
A241~R
A248中的2個為與上述P
D1的鍵結部位為更佳,R
A241~R
A244中的1個和R
A245~R
A248中的1個共計2個為與上述P
D1的鍵結部位為進一步較佳,R
A241及R
A248這2個為與上述P
D1的鍵結部位為特佳。
式(A2-5)中,R
A251~R
A258中的至少1個為與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位為較佳,R
A251~R
A258中的2個為與上述P
D1的鍵結部位為更佳,R
A251~R
A254中的1個和R
A255~R
A258中的1個共計2個為與上述P
D1的鍵結部位為進一步較佳,R
A253及R
A257這2個為與上述P
D1的鍵結部位為特佳。
式(A2-1)~式(A2-5)中,2個*分別為式(LD-1)中的*為較佳。亦即,式(2)中的R
111所鍵結之2個氮原子與式(A2-1)~式(A2-5)中的2個*所表示之位置直接鍵結為較佳。
在該等之中,Y
D1為下述式(Y-1)或(Y-2)所表示之基團為較佳。
[化學式21]
式(Y-1)中,R
Y11、R
Y12、R
Y13分別與式(A2-1)中之R
A211、R
A212及R
A214的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(Y-2)中,R
Y21~R
Y26分別與式(A2-4)中之R
A242~R
A247的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(Y-1)或式(Y-2)中,*分別表示與式(2)中的R
111所鍵結之2個氮原子的鍵結部位,#分別表示與式(LD-1)中的P
D1的鍵結部位。
-P
D1-
式(LD―1)中,P
D1表示上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構。上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構的較佳態樣,上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構的較佳態樣如上所述。
-n-
式(LD-1)中,n表示1以上的整數,1~10為較佳,1~4為更佳,1或2為進一步較佳,1為特佳。
-合成方法-
上述式(LD-1)所表示之結構例如作為源自下述式(LDA-1)所表示之二胺之結構而獲得。
[化學式22]
上述式(LDA-1)中,Y
D1、P
D1、n分別與上述式(LD-1)中的Y
D1、P
D1、n的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(2)中之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,下述式(5)或式(6)所表示之基團為更佳。
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23]
式(5)中,R
112為單鍵或2價的連接基,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-、-SO
2-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-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-之群組中的2價的基團為進一步較佳。
關於R
115,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。作為與R
115對應之結構,聚醯亞胺前驅物可以僅包含1種四羧酸二酐殘基,亦可以包含2種以上。
四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。
[化學式24]
式(O)中,R
115表示4價的有機基。R
115的較佳範圍與式(2)中之R
115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。
又,在R
115包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之情況下,R
115包含上述式(LD-1)所表示之結構為較佳。式(LD-1)所表示之結構的較佳態樣如上所述。
式(2)中,R
111和R
115中的至少一者亦能夠具有OH基。更具體而言,作為R
111,可以舉出雙胺基苯酚衍生物的殘基。
式(2)中之R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。作為1價的有機基,包含直鏈或支鏈的烷基、環狀烷基、芳香族基或聚伸烷氧基為較佳。又,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。R
113及R
114中的至少一者包含2個以上的聚合性基亦較佳。作為聚合性基為能夠藉由熱、自由基等的作用而進行交聯反應的基團,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、氧環丁烷基、苯并㗁唑基、嵌段異氰酸酯基、胺基。作為聚醯亞胺前驅物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、烯丙基、異烯丙基、2-甲基烯丙基、具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團(例如,乙烯基苯基等)、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、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,R
200表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。
式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(III)中,R
201表示碳數2~12的伸烷基、-CH
2CH(OH)CH
2-、伸環烷基或聚伸烷氧基。
較佳的R
201的例子可以舉出伸乙基、伸丙基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十二亞甲基等伸烷基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、-CH
2CH(OH)CH
2-、聚伸烷氧基,伸乙基、伸丙基等伸烷基、-CH
2CH(OH)CH
2-、環己基、聚伸烷氧基為更佳,伸乙基、伸丙基等伸烷基或聚伸烷氧基為進一步較佳。
在本發明中,聚伸烷氧基是指伸烷氧基直接鍵結2個以上之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中之伸烷基分別可以相同,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,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較佳態樣如上所述。
式(2)中,在R
113為氫原子之情況或在R
114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。
又,在式(2)中,包含R
113之結構及包含R
114之結構中的至少一者可以為上述側鏈中所包含之結構,包含R
113之結構及包含R
114之結構中的至少一者可以包含於上述式(1-2)所表示之結構中。
又,包含R
113之結構及包含R
114之結構中的至少一者可以包含上述式(1-2)所表示之結構。
具體而言,式(2)中的-C(=O)A
2-R
113及-C(=O)A
1-R
114中的至少一者可以為上述側鏈中所包含之結構。又,式(2)中的-C(=O)A
2-R
113及-C(=O)A
1-R
114中的至少一者可以為上述式(1-2)所表示之結構中所包含之結構。
上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構的較佳態樣如上所述。
又,聚醯亞胺前驅物在結構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,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,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中的至少1種為具有式(2-A)所表示之重複單元之前驅物為較佳。藉由使聚醯亞胺前驅物包含式(2-A)所表示之重複單元,能夠進一步加大曝光寬容度的寬度。
式(2-A)
[化學式26]
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中的至少一者為包含聚合性基之基團,兩者為包含聚合性基之基團為較佳。
A
1、A
2、R
111、R
113及R
114分別獨立地與式(2)中之A
1、A
2、R
111、R
113及R
114的含義相同,較佳範圍亦相同。
R
112與式(5)中之R
112的含義相同,較佳範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物可以包含1種式(2)所表示之重複單元,亦可以包含2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,還可以包含其他種類的重複單元,這是不言而喻的。
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)所表示之重複單元的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亦可以為式(2)所表示之重複單元。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。
上述聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0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規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
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。
又,在樹脂組成物包含複數種聚醯亞胺前驅物作為特定樹脂之情況下,至少1種聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺前驅物作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺〕
本發明中所使用之聚醯亞胺可以為鹼可溶性聚醯亞胺,亦可以為可溶於以有機溶劑為主成分之顯影液中之聚醯亞胺。
在本說明書中,鹼可溶性聚醯亞胺是指相對於100g的2.38質量%四甲基銨水溶液在23℃下溶解0.1g以上之聚醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上之聚醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上之聚醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並無特別限定,但是100g以下為較佳。
又,從所獲得之有機膜的膜強度及絕緣性的觀點考慮,聚醯亞胺為在主鏈上具有複數個醯亞胺結構之聚醯亞胺為較佳。
-氟原子-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有氟原子亦較佳。
氟原子例如包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
132或後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為氟化烷基而包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
132或後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為更佳。
氟原子的量相對於聚醯亞胺的總質量為5質量%以上為較佳,並且20質量%以下為較佳。
-矽原子-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有矽原子亦較佳。
矽原子例如包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為後述有機改質(聚)矽氧烷結構而包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為更佳。
又,上述矽原子或上述有機改質(聚)矽氧烷結構亦可以包含於聚醯亞胺的側鏈上,但是包含於聚醯亞胺的主鏈上為較佳。
矽原子的量相對於聚醯亞胺的總質量為1質量%以上為較佳,20質量%以下為更佳。
-乙烯性不飽和鍵-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
聚醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈上具有乙烯性不飽和鍵,但是在側鏈上具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。
乙烯性不飽和鍵包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
132或後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
132或後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為更佳。
在該等之中,乙烯性不飽和鍵包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為更佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等與芳香環直接鍵結且可以經取代之具有乙烯基之基團、(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、下述式(IV)所表示之基團等。
式(IV)中,R
20表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。
式(IV)中,R
21表示碳數2~12的伸烷基、-O-CH
2CH(OH)CH
2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、碳數2~30的(聚)伸烷氧基(伸烷基的碳數為2~12為較佳,2~6為更佳,2或3為特佳;重複數為1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)或將該等組合2個以上而獲得之基團。
又,作為上述碳數2~12的伸烷基,可以為直鏈狀、支鏈鎖狀、環狀或由該等組合表示之伸烷基中的任一個。
作為上述碳數2~12的伸烷基,碳數2~8的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳。
在該等之中,R
21為下述式(R1)~式(R3)中的任一個所表示之基團為較佳,式(R1)所表示之基團為更佳。
[化學式28]
式(R1)~(R3)中,L表示單鍵或碳數2~12的伸烷基、碳數2~30的(聚)伸烷氧基或將該等鍵結2個以上而獲得之基團,X表示氧原子或硫原子,*表示與其他結構的鍵結部位,●表示與式(IV)中的R
21所鍵結之氧原子的鍵結部位。
式(R1)~(R3)中,L中之碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣與上述的R
21中之碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣相同。
式(R1)中,X為氧原子為較佳。
式(R1)~(R3)中,*與式(IV)中的*的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(R1)所表示之結構例如藉由使具有酚性羥基等羥基之聚醯亞胺與具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯等)進行反應而獲得。
式(R2)所表示之結構例如藉由使具有羧基之聚醯亞胺與具有羥基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥乙酯等)進行反應而獲得。
式(R3)所表示之結構例如藉由使具有酚性羥基等羥基之聚醯亞胺與具有環氧丙基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸縮水甘油酯等)進行反應而獲得。
式(IV)中,*表示與其他結構的鍵結部位,與聚醯亞胺的主鏈的鍵結部位為較佳。
乙烯性不飽和鍵的量相對於聚醯亞胺的總質量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.0005~0.05mol/g為更佳。
-除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基-
聚醯亞胺可以具有除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基。
作為除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基,可以舉出環氧基、氧環丁烷基等環狀醚基、甲氧基甲基等烷氧基甲基、羥甲基等。
除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基例如包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳。
除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基的量相對於聚醯亞胺的總質量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.001~0.05mol/g為更佳。
-酸值-
在將聚醯亞胺供於鹼顯影之情況下,從提高顯影性之觀點考慮,聚醯亞胺的酸值為30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。
又,上述酸值為500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。
又,在將聚醯亞胺供於使用了以有機溶劑為主成分之顯影液之顯影(例如,後述“溶劑顯影”)之情況下,聚醯亞胺的酸值為1~35mgKOH/g為較佳,2~30mgKOH/g為更佳,5~20mgKOH/g為進一步較佳。
從耐藥品性的觀點考慮,聚醯亞胺的酸值為0mmol/g~1.2mmol/g為較佳,0mmol/g~0.8mmol/g為更佳,0mmol/g~0.6mmol/g為進一步較佳。
又,作為聚醯亞胺中所包含之酸基,從兼顧保存穩定性及顯影性之觀點考慮,pKa為0~10的酸基為較佳,3~8的酸基為更佳。
pKa為考慮到從酸中釋放氫離子之解離反應而將其平衡常數Ka用其負的常用對數pKa表示者。在本說明書中,除非另有特別說明,則pKa設為基於ACD/ChemSketch(註冊商標)之計算值。或者,可以參閱日本化學會編“修訂第5版 化學手冊 基礎版”中所揭示的值。
又,在酸基例如為磷酸等多元酸之情況下,上述pKa為第一解離常數。
作為該種酸基,聚醯亞胺包含選自包括羧基及酚性羥基之群組中的至少1種為較佳,包含酚性羥基為更佳。
-酚性羥基-
從使基於鹼顯影液之顯影速度成為適當者之觀點考慮,聚醯亞胺具有酚性羥基為較佳。
聚醯亞胺可以在主鏈末端具有酚性羥基,亦可以在側鏈上具有酚性羥基。
酚性羥基例如包含於後述式(4)所表示之重複單元中之R
132或後述式(4)所表示之重複單元中之R
131中為較佳。
酚性羥基的量相對於聚醯亞胺的總質量為0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
作為本發明中所使用之聚醯亞胺,只要為具有醯亞胺結構之高分子化合物,則並無特別限定,但是包含下述式(4)所表示之重複單元為較佳。
[化學式29]
式(4)中,R
131表示2價的有機基,R
132表示4價的有機基。
又,本發明中所使用之聚醯亞胺在上述式(4)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳,在上述式(4)中的R
132及R
131中的至少一者中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為更佳,在R
131中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為進一步較佳。
又,在具有除了第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構中所包含之聚合性基以外的聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R
131及R
132中的至少一者上,如下述式(4-1)或式(4-2)所示,亦可以位於聚醯亞胺的末端。
式(4-1)
[化學式30]
式(4-1)中,R
133為聚合性基,其他基團與式(4)的含義相同。
式(4-2)
[化學式31]
R
134及R
135中的至少一者為聚合性基,在不是聚合性基的情況下為有機基,其他基團與式(4)的含義相同。
作為聚合性基,可以舉出上述包含乙烯性不飽和鍵之基團或上述除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的交聯性基。
R
131表示2價的有機基。作為2價的有機基,可以例示與式(2)中之R
111相同者,較佳範圍亦相同。
又,作為R
131,可以舉出去除二胺的胺基之後殘存之二胺殘基。作為二胺,可以舉出脂肪族、環式脂肪族或芳香族二胺等。作為具體例,可以舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R
111的例子。
在更有效地抑制煅燒時產生翹曲之觀點上,R
131為在主鏈上具有至少2個伸烷基二醇單元之二胺殘基為較佳。更佳為在一分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺殘基,進一步較佳為上述二胺且不包含芳香環的二胺殘基。
作為在一分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺,可以舉出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上為產品名稱,HUNTSMAN公司製)、1-(2-(2-(2-胺基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-胺基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但是並不限定於該等。
R
132表示4價的有機基。作為4價的有機基,可以例示與式(2)中之R
115相同者,較佳範圍亦相同。
例如,作為R
115而例示之4價的有機基的4個鍵結子與上述式(4)中的4個-C(=O)-部分鍵結而形成縮合環。
又,R
132可以舉出從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基等。作為具體例,可以舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R
115的例子。從有機膜的強度的觀點考慮,R
132為具有1~4個芳香環之芳香族二胺殘基為較佳。
R
131和R
132中的至少一者具有OH基亦較佳。更具體而言,作為R
131,可以舉出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、上述(DA-1)~(DA-18)作為較佳例,作為R
132,可以舉出上述(DAA-1)~(DAA-5)作為更佳例。
又,聚醯亞胺在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺中的氟原子的含量為10質量%以上為較佳,並且20質量%以下為更佳。
又,為了提高與基板的密接性,聚醯亞胺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。
又,為了提高樹脂組成物的保存穩定性,藉由單胺、酸酐、單羧酸、單氯化物化合物、單活性酯化合物等封端劑密封聚醯亞胺的主鏈末端為較佳。在該等之中,使用單胺為更佳,作為單胺的較佳化合物,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、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-胺基酚、3-胺基酚、4-胺基酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。該等可以使用2種以上,藉由使複數種封端劑進行反應,可以導入複數個不同之末端基。
-醯亞胺化率(閉環率)-
從所獲得之有機膜的膜強度、絕緣性等觀點考慮,聚醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,只要為100%以下即可。
上述醯亞胺化率例如藉由下述方法來進行測定。
測定聚醯亞胺的紅外吸收光譜,求出作為源自醯亞胺結構之吸收峰值之1377cm
-1左右的峰值強度P1。接著,將該聚醯亞胺在350℃下進行1小時的熱處理之後,再次測定紅外吸收光譜,求出1377cm
-1左右的峰值強度P2。使用所獲得之峰值強度P1、P2,依據下述式能夠求出聚醯亞胺的醯亞胺化率。
醯亞胺化率(%)=(峰值強度P1/峰值強度P2)×100
聚醯亞胺可以全部都含有包含1種R
131或R
132之上述式(4)所表示之重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R
131或R
132之上述式(4)所表示之重複單元。又,聚醯亞胺除了上述式(4)所表示之重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。作為其他種類的重複單元,例如可以舉出上述式(2)所表示之重複單元等。
聚醯亞胺例如能夠利用如下方法來進行合成:在低溫下使四羧酸二酐與二胺(將一部分取代為單胺之封端劑)進行反應之方法;在低溫下使四羧酸二酐(將一部分取代為酸酐或單氯化物化合物或單活性酯化合物之封端劑)與二胺進行反應之方法;藉由四羧酸二酐和醇來獲得二酯,然後使其與二胺(將一部分取代為單胺之封端劑)在縮合劑的存在下進行反應之方法;利用藉由四羧酸二酐和醇獲得二酯,然後使其餘的二羧酸進行氯化物化,並使其與二胺(將一部分取代為單胺之封端劑)進行反應之方法等方法獲得聚醯亞胺前驅物,並且使用已知的醯亞胺化反應法使其完全醯亞胺化之方法;或者,在中途停止醯亞胺化反應,導入一部分醯亞胺結構之方法;以及藉由混合完全醯亞胺化之聚合物和該聚醯亞胺前驅物而導入一部分醯亞胺結構之方法。又,亦能夠適用其他公知的聚醯亞胺的合成方法。
聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了獲得機械特性(例如,斷裂伸長率)優異之有機膜,重量平均分子量為15,000以上為特佳。
又,聚醯亞胺的數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。
上述聚醯亞胺的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯亞胺的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
又,在樹脂組成物包含複數種聚醯亞胺作為特定樹脂之情況下,至少1種聚醯亞胺的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚苯并㗁唑前驅物〕
關於本發明中所使用之聚苯并㗁唑前驅物的結構等,並無特別規定,但是較佳為包含下述式(3)所表示之重複單元。
[化學式32]
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。
又,本發明中所使用之聚苯并㗁唑前驅物在上述式(3)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳。
亦即,第2特定樹脂在式(3)所表示之重複單元中,在選自包括R
121、R
122、R
123及R
124之群組中的至少1個中包含式(1-2)所表示之結構為較佳。具體而言,滿足下述(2A)~(2C)中的至少1個為較佳,滿足(2A)及(2B)中的至少1個為更佳,至少滿足(2A)為進一步較佳。
(2A)上述式(3)中的包含R
123之結構及包含R
124之結構中的至少一者為第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構。
(2B)在R
121中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
(2C)在R
122中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
式(3)中,R
123及R
124分別與式(2)中之R
113的含義相同,較佳範圍亦相同。其中,在式(3)中,式(3)中的-O-R
123及-O-R
124中的至少一者為第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳。
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為二羧酸殘基為較佳。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)脂肪族基之二羧酸為較佳,包括直鏈或支鏈(較佳為直鏈)脂肪族基和2個-COOH之二羧酸為更佳。直鏈或支鏈(較佳為直鏈)的脂肪族基的碳數為2~30為較佳,2~25為更佳,3~20為進一步較佳,4~15為更進一步較佳,5~10為特佳。直鏈的脂肪族基為伸烷基為較佳。
作為包含直鏈的脂肪族基之二羧酸,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、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(diglycolic acid)以及下述式所表示之二羧酸等。
作為包含芳香族基之二羧酸,以下具有芳香族基之二羧酸為較佳,以下僅包括具有芳香族基之基團和2個-COOH之二羧酸為更佳。
[化學式34]
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-之群組中的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,可以舉出4,4’-羰基二苯甲酸及4,4’-二羧基二苯醚、鄰苯二甲酸。
又,R
121可以為包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之結構。上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構的較佳態樣如上所述。
例如,R
121亦能夠設為源自具有上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之二羧酸化合物之結構。
在R
121包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之情況下,R
121包含芳香族烴基與上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構直接鍵結之結構為較佳。
又,在R
121包含上述側鏈或上述式(1-2)所表示之結構之情況下,R
121為上述式(LD-1)所表示之結構為較佳。其中,在上述式(LD-1)中,“*分別表示與式(2)中的R
11所鍵結之氮原子的鍵結部位。”的記載替換為“*分別表示與式(3)中的R
121所鍵結之羰基的鍵結部位。”。
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)中之R
115的含義相同,較佳範圍亦相同。
R
122為源自雙胺基苯酚衍生物之基團亦較佳,作為源自雙胺基苯酚衍生物之基團,例如可以舉出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’-二羥基二苯甲酮、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯甲酮、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者混合使用。
在雙胺基苯酚衍生物中,下述具有芳香族基之雙胺基苯酚衍生物為較佳。
[化學式35]
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為上述式所表示之結構亦較佳。在R
122為上述式所表示之結構之情況下,在共計4個*及#中,任意2個為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位且其他2個為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為較佳,2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位且2個#為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位,或者2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位且2個#為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為更佳,2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位且2個#為與式(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為選自氫原子、伸烷基、取代伸烷基、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、單鍵或下述式(A-sc)之群組中的有機基。R
2為氫原子、烷基、烷氧基、醯氧基、環狀烷基中的任一個,其可以相同亦可以不同。R
3為氫原子、直鏈或支鏈烷基、烷氧基、醯氧基、環狀烷基中的任一個,其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在R
3上亦具有取代基會使醯胺鍵的羰基碳與羥基的距離更靠近,在進一步提高在低溫下硬化時成為高環化率之效果之方面而言為特佳。
又,上述式(A-s)中,R
2為烷基且R
3為烷基時能夠維持對i射線的高透明性和在低溫下硬化時為高環化率之效果,因此為較佳。
又,上述式(A-s)中,R
1為伸烷基或取代伸烷基為進一步較佳。作為R
1之伸烷基及取代伸烷基的具體例,可以舉出碳數1~8的直鏈狀或支鏈狀烷基,其中,在一邊維持對i射線的高透明性和在低溫下硬化時為高環化率之效果一邊能夠獲得對溶劑具有充分的溶解性之平衡優異之聚苯并㗁唑前驅物之方面而言,-CH
2-、-CH(CH
3)-、-C(CH
3)
2-為更佳。
作為上述式(A-s)所表示之雙胺基苯酚衍生物之製造方法,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),並將該等內容編入本說明書中。
作為上述式(A-s)所表示之雙胺基苯酚衍生物的結構的具體例,可以舉出日本特開2013-256506號公報的0070~0080段中所記載者,並將該等內容編入本說明書中。當然,並不限定於該等,這是不言而喻的。
聚苯并㗁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造單元。
在能夠抑制伴隨閉環而產生翹曲之方面而言,聚苯并㗁唑前驅物包含下述式(SL)所表示之二胺殘基作為其他種類的重複單元為較佳。
[化學式38]
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,其餘為氫原子或碳數1~30的有機基,其分別可以相同亦可以不同。a結構及b結構的聚合可以為嵌段聚合,亦可以為無規聚合。關於Z部分的莫耳%,a結構為5~95莫耳%、b結構為95~5莫耳%,a+b為100莫耳%。
式(SL)中,作為較佳的Z,可以舉出b結構中的R
5s及R
6s為苯基者。又,式(SL)所示之結構的分子量為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,能夠更有效地減小聚苯并㗁唑前驅物在脫水閉環後的彈性模數,能夠兼顧能夠抑制翹曲之效果和提高溶劑溶解性之效果。
在包含式(SL)所表示之二胺殘基作為其他種類的重複單元之情況下,進一步包含從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基作為重複單元亦較佳。作為該種四羧酸殘基的例子,可以舉出式(2)中的R
115的例子。
聚苯并㗁唑前驅物的重量平均分子量(Mw)例如較佳為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。
上述聚苯并㗁唑前驅物的分子量的分散度為1.4以上為較佳,1.5以上為更佳,1.6以上為進一步較佳。聚苯并㗁唑前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別規定,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以下為更進一步較佳,2.2以下為又更進一步較佳。
又,在樹脂組成物包含複數種聚苯并㗁唑前驅物作為特定樹脂之情況下,至少1種聚苯并㗁唑前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚苯并㗁唑前驅物作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚苯并㗁唑〕
作為聚苯并㗁唑,只要為具有苯并㗁唑環之高分子化合物,則並無特別限定,但是下述式(X)所表示之化合物為較佳,由下述式(X)表示且具有聚合性基之化合物為更佳。作為上述聚合性基,自由基聚合性基為較佳。
[化學式39]
式(X)中,R
133表示2價的有機基,R
134表示4價的有機基。
在具有聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R
133及R
134中的至少一者上,如下述式(X-1)或式(X-2)所示,亦可以位於聚苯并㗁唑的末端。
式(X-1)
[化學式40]
式(X-1)中,R
135及R
136中的至少一者為聚合性基,在不是聚合性基的情況下為有機基,其他基團與式(X)的含義相同。
式(X-2)
[化學式41]
式(X-2)中,R
137為聚合性基,其他為取代基,其他基團與式(X)的含義相同。
聚合性基與在上述聚醯亞胺前驅物所具有之聚合性基中敘述之聚合性基的含義相同。
又,本發明中所使用之聚苯并㗁唑在上述式(X)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳,在上述式(X)中的R
134及R
133中的至少一者中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為更佳,在R
133中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為進一步較佳。
R
133表示2價的有機基。作為2價的有機基,可以舉出脂肪族基或芳香族基。作為具體例,可以舉出聚苯并㗁唑前驅物的式(3)中的R
121的例子。又,其較佳例與R
121相同。
R
134表示4價的有機基。作為4價的有機基,可以舉出聚苯并㗁唑前驅物的式(3)中的R
122的例子。又,其較佳例與R
122相同。
例如,作為R
122而例示之4價的有機基的4個鍵結子與上述式(X)中的氮原子、氧原子鍵結而形成縮合環。例如,在R
134為下述有機基之情況下,形成下述結構。下述結構中,*分別表示與式(X)中的氮原子或氧原子的鍵結部位。
[化學式42]
聚苯并㗁唑的㗁唑化率為85%以上為較佳,90%以上為更佳。上限並無特別限定,可以為100%。藉由㗁唑化率為85%以上,由藉由加熱而㗁唑化時所產生之閉環引起之膜收縮減少,從而能夠更有效地抑制產生翹曲。
上述㗁唑化率例如藉由下述方法來進行測定。
測定聚苯并㗁唑的紅外吸收光譜,求出作為源自前驅物的醯胺結構之吸收峰值之1650cm
-1左右的峰值強度Q1。接著,以在1490cm
-1左右發現之芳香環的吸收強度進行標準化。將該聚苯并㗁唑在350℃下進行1小時的熱處理之後,再次測定紅外吸收光譜,求出1650cm
-1左右的峰值強度Q2,並且以在1490cm
-1左右發現之芳香環的吸收強度進行標準化。使用所獲得之峰值強度Q1、Q2的標準值,依據下述式能夠求出聚苯并㗁唑的㗁唑化率。
㗁唑化率(%)=(峰值強度Q1的標準值/峰值強度Q2的標準值)×100
聚苯并㗁唑可以全部都含有包含1種R
131或R
132之上述式(X)的重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R
131或R
132之上述式(X)的重複單元。又,聚苯并㗁唑除了上述式(X)的重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。
關於聚苯并㗁唑,例如藉由使雙胺基苯酚衍生物與包含R
133之二羧酸或選自上述二羧酸的二羧酸二氯化物(dicarboxylic acid dichloride)及二羧酸衍生物等中之化合物進行反應而獲得聚苯并㗁唑前驅物,並利用已知的㗁唑化反應法使其㗁唑化而獲得。
再者,在二羧酸的情況下,為了提高反應產率等,可以使用使1-羥基-1,2,3-苯并三唑等預先反應而獲得之活性酯型二羧酸衍生物。
聚苯并㗁唑的重量平均分子量(Mw)為5,000~70,000為較佳,8,000~50,000為更佳,10,000~30,000為進一步較佳。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了獲得機械特性優異之有機膜,重量平均分子量為20,000以上為特佳。又,在含有2種以上的聚苯并㗁唑之情況下,至少1種聚苯并㗁唑的重量平均分子量在上述範圍內為較佳。
又,聚苯并㗁唑的數量平均分子量(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。
上述聚苯并㗁唑的分子量的分散度為1.4以上為較佳,1.5以上為更佳,1.6以上為進一步較佳。聚苯并㗁唑的分子量的分散度的上限值並無特別規定,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。
又,在樹脂組成物包含複數種聚苯并㗁唑作為特定樹脂之情況下,至少1種聚苯并㗁唑的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚苯并㗁唑作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯胺醯亞胺前驅物〕
聚醯胺醯亞胺前驅物包含下述式(PAI-2)所表示之重複單元為較佳。
[化學式43]
式(PAI-2)中,R
117表示3價的有機基,R
111表示2價的有機基,A
2表示氧原子或-NH-,R
113表示氫原子或1價的有機基。
又,本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺前驅物在上述式(PAI-2)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳。
亦即,第2特定樹脂在式(2)所表示之重複單元中,在選自包括R
111、R
113及R
117之群組中的至少1個中包含式(1-2)所表示之結構為較佳。
具體而言,滿足下述(3A)~(3C)中的至少1個為較佳,滿足(3A)及(3B)中的至少1個為更佳,至少滿足(3A)為進一步較佳。
(3A)上述式(PAI-2)中的包含R
113之結構為第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構。
(3B)在R
111中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
(3C)在R
117中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構
式(PAI-2)中,R
117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2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2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2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2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2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,R
117從至少1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3個羧基之化合物稱為三羧酸化合物。
上述三羧酸化合物的3個羧基中的2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1種,亦可以使用2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2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2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-、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-C(CF
3)
2-、-SO
2-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2個羧基被酐化之化合物(例如,偏苯三甲酸酐),亦可以為至少1個羧基被鹵化之化合物(例如,偏苯三酸酐醯氯)。
式(PAI-2)中,R
111、A
2、R
113分別與上述式(2)中之R
111、A
2、R
113的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(PAI-1)中,R
116表示2價的有機基,R
111表示2價的有機基。
式(PAI-1)中,R
116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2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2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2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2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2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,R
116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2個羧基之化合物稱為二羧酸化合物,且將具有2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1種,亦可以使用2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2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2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2個羧基進行鹵化而形成之結構的化合物。
式(PAI-1)中,R
111與上述式(2)中之R
111的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,聚醯胺醯亞胺前驅物在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯胺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,為了提高與基板的密接性,聚醯胺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。
作為本發明中之聚醯胺醯亞胺前驅物的一實施形態,可以舉出式(PAI-2)所表示之重複單元、式(PAI-1)所表示之重複單元及式(2)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胺醯亞胺前驅物中之所有重複單元可以為式(PAI-2)所表示之重複單元、式(PAI-1)所表示之重複單元及式(2)所表示之重複單元中的任一個。
又,作為本發明中之聚醯胺醯亞胺前驅物的另一實施形態,可以舉出式(PAI-2)所表示之重複單元及式(PAI-1)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胺醯亞胺前驅物中之所有重複單元可以為式(PAI-2)所表示之重複單元或式(PAI-1)所表示之重複單元中的任一個。
聚醯胺醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~100,000,進一步較佳為10,000~50,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
聚醯胺醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯胺醯亞胺前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。又,在樹脂組成物包含複數種聚醯胺醯亞胺前驅物作為特定樹脂之情況下,至少1種聚醯胺醯亞胺前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯胺醯亞胺前驅物作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯胺醯亞胺〕
本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺可以為鹼可溶性聚醯胺醯亞胺,亦可以為可溶於以有機溶劑為主成分之顯影液中之聚醯胺醯亞胺。
在本說明書中,鹼可溶性聚醯胺醯亞胺是指相對於100g的2.38質量%四甲基銨水溶液在23℃下溶解0.1g以上之聚醯胺醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上之聚醯胺醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上之聚醯胺醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並無特別限定,但是100g以下為較佳。
又,從所獲得之有機膜的膜強度及絕緣性的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺為在主鏈上具有複數個醯胺鍵及複數個醯亞胺結構之聚醯胺醯亞胺為較佳。
-氟原子-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺具有氟原子為較佳。
氟原子例如包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
117或R
111中為較佳,作為氟化烷基包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
117或R
111中為更佳。
氟原子的量相對於聚醯胺醯亞胺的總質量為5質量%以上為較佳,並且20質量%以下為較佳。
-乙烯性不飽和鍵-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺可以具有乙烯性不飽和鍵。
聚醯胺醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈上具有乙烯性不飽和鍵,但是在側鏈上具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。
乙烯性不飽和鍵包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
117或R
111中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
117或R
111中為更佳。
具有乙烯性不飽和鍵之基團的較佳態樣與上述聚醯亞胺中之具有乙烯性不飽和鍵之基團的較佳態樣相同。
乙烯性不飽和鍵的量相對於聚醯胺醯亞胺的總質量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.001~0.05mol/g為更佳。
-除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基-
聚醯胺醯亞胺可以具有除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基。
作為聚醯胺醯亞胺中之除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基,可以舉出與上述聚醯亞胺中之除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基相同的基團。
除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基例如包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
111中為較佳。
除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基的量相對於聚醯胺醯亞胺的總質量為0.05~10mol/g為較佳,0.1~5mol/g為更佳。
-酸值-
在將聚醯胺醯亞胺供於鹼顯影之情況下,從提高顯影性之觀點考慮,聚醯胺醯亞胺的酸值為30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。
又,上述酸值為500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。
又,在將聚醯胺醯亞胺供於使用了以有機溶劑為主成分之顯影液之顯影(例如,後述“溶劑顯影”)之情況下,聚醯胺醯亞胺的酸值為2~35mgKOH/g為較佳,3~30mgKOH/g為更佳,5~20mgKOH/g為進一步較佳。
從耐藥品性的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺的酸值為0mmol/g~1.2mmol/g為較佳,0mmol/g~0.8mmol/g為更佳,0mmol/g~0.6mmol/g為進一步較佳。
上述酸值藉由公知的方法進行測定,例如藉由JIS K 0070:1992中所記載的方法進行測定。
又,作為聚醯胺醯亞胺中所包含之酸基,可以舉出與上述聚醯亞胺中之酸基相同的基團,較佳態樣亦相同。
-酚性羥基-
從使基於鹼顯影液之顯影速度成為適當者之觀點考慮,聚醯胺醯亞胺具有酚性羥基為較佳。
聚醯胺醯亞胺可以在主鏈末端具有酚性羥基,亦可以在側鏈上具有酚性羥基。
酚性羥基例如包含於後述式(PAI-3)所表示之重複單元中之R
117或R
111中為較佳。
酚性羥基的量相對於聚醯胺醯亞胺的總質量為0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
作為本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺,只要為具有醯亞胺結構及醯胺鍵之高分子化合物,則並無特別限定,但是包含下述式(PAI-3)所表示之重複單元為較佳。
[化學式45]
式(PAI-3)中,R
111及R
117分別與式(PAI-2)中的R
111及R
117的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺在上述式(PAI-3)所表示之重複單元中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為較佳,在上述式(PAI-3)中的R
111及R
117中的至少一者中包含第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構為更佳。
又,在具有除了第1特定樹脂中之側鏈或第2特定樹脂中之式(1-2)所表示之結構中所包含之聚合性基以外的聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R
111及R
117中的至少一者上,亦可以位於聚醯胺醯亞胺的末端。
又,為了提高樹脂組成物的保存穩定性,用單胺、酸酐、單羧酸、單氯化物化合物、單活性酯化合物等封端劑密封聚醯胺醯亞胺的主鏈末端為較佳。封端劑的較佳態樣與上述聚醯亞胺中之封端劑的較佳態樣相同。
-醯亞胺化率(閉環率)-
從所獲得之有機膜的膜強度、絕緣性等觀點考慮,聚醯胺醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,只要為100%以下即可。
上述醯亞胺化率藉由與上述聚醯亞胺的閉環率相同的方法進行測定。
聚醯胺醯亞胺可以全部都含有包含1種R
111或R
117之上述式(PAI-3)所表示之重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R131或R132之上述式(PAI-3)所表示之重複單元。又,聚醯胺醯亞胺除了上述式(PAI-3)所表示之重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。作為其他種類的重複單元,可以舉出上述式(PAI-1)或式(PAI-2)所表示之重複單元等。
聚醯胺醯亞胺例如能夠利用如下方法來進行合成:藉由公知的方法而獲得聚醯胺醯亞胺前驅物,並且使用已知的醯亞胺化反應法使其完全醯亞胺化之方法;或者,在中途停止醯亞胺化反應,導入一部分醯亞胺結構之方法;以及藉由混合完全醯亞胺化之聚合物和該聚醯胺醯亞胺前驅物而導入一部分醯亞胺結構之方法。
聚醯胺醯亞胺的重量平均分子量(Mw)為5,000~70,000為較佳,8,000~50,000為更佳,10,000~30,000為進一步較佳。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了獲得機械特性優異之有機膜,重量平均分子量為20,000以上為特佳。
又,聚醯胺醯亞胺的數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
聚醯胺醯亞胺的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯胺醯亞胺的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
又,在樹脂組成物包含複數種聚醯胺醯亞胺作為特定樹脂之情況下,至少1種聚醯胺醯亞胺的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯胺醯亞胺作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺前驅物等之製造方法〕
聚醯亞胺前驅物等例如能夠利用如下方法而獲得:在低溫下使四羧酸二酐和二胺進行反應之方法、在低溫下使四羧酸二酐和二胺進行反應而獲得聚醯胺酸並使用縮合劑或烷化劑使其酯化之方法、藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,之後在二胺和縮合劑的存在下使其進行反應之方法、藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,之後使用鹵化劑使其餘的二羧酸鹵化,並使其與二胺進行反應之方法等。在上述製造方法中,藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,之後使用鹵化劑使其餘的二羧酸鹵化,並使其與二胺進行反應之方法為更佳。
作為上述縮合劑,例如可以舉出二環己基碳二亞胺、二異丙基碳二亞胺、1-乙氧基羰基-2-乙氧基-1,2-二氫喹啉、1,1-羰基二氧基-二-1,2,3-苯并三唑、N,N’-二琥珀醯亞胺基碳酸酯(Disuccinimidyl carbonate)、三氟乙酸酐等。
作為上述烷化劑,可以舉出N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二烷基甲醯胺二烷基縮醛、原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯等。
作為上述鹵化劑,可以舉出硫醯氯、草醯氯、氧氯化磷等。
在聚醯亞胺前驅物等之製造方法中,在進行反應時,使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以為1種,亦可以為2種以上。
作為有機溶劑,能夠依據原料適當設定,但是可以例示吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、丙酸乙酯、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、γ-丁內酯等。
在聚醯亞胺前驅物等之製造方法中,在進行反應時,添加鹼性化合物為較佳。鹼性化合物可以為1種,亦可以為2種以上。
鹼性化合物能夠依據原料適當設定,但是可以例示三乙胺、二異丙基乙胺、吡啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳-7-烯、N,N-二甲基-4-胺基吡啶等。
-封端劑-
在聚醯亞胺前驅物等之製造方法中,為了進一步提高保存穩定性,密封殘存於聚醯亞胺前驅物等樹脂末端之羧酸酐、酸酐衍生物或胺基為較佳。在密封殘存於樹脂末端之羧酸酐及酸酐衍生物時,作為封端劑,可以舉出一元醇、酚、硫醇、苯硫酚、單胺等,從反應性、膜的穩定性的觀點考慮,使用一元醇、酚類或單胺為更佳。作為一元醇的較佳化合物,可以舉出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、十二醇、苯甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-氯甲醇、糠醇等一級醇、異丙醇、2-丁醇、環己醇、環戊醇、1-甲氧基-2-丙醇等二級醇、第三丁醇、金剛烷醇等三級醇。作為酚類的較佳化合物,可以舉出酚、甲氧基苯酚、甲基酚、萘-1-醇、萘-2-醇、羥基苯乙烯等酚類等。又,作為單胺的較佳化合物,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、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-胺基酚、3-胺基酚、4-胺基酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。該等可以使用2種以上,藉由使複數種封端劑進行反應,可以導入複數個不同之末端基。
又,在密封樹脂末端的胺基時,能夠用具有能夠與胺基進行反應的官能基之化合物進行密封。對胺基之較佳的密封劑為羧酸酐、羧酸氯化物、羧酸溴化物、磺酸氯化物、磺酸酐、磺酸羧酸酐等為較佳,羧酸酐、羧酸氯化物為更佳。作為羧酸酐的較佳化合物,可以舉出乙酸酐、丙酸酐、草酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、苯甲酸酐、5-降莰烯-2,3-二羧酸酐等。又,作為羧酸氯化物的較佳化合物,可以舉出乙醯氯、丙烯醯氯、丙醯氯、甲基丙烯醯氯、三甲基乙醯氯、環己烷甲醯氯、2-乙基己醯氯、桂皮醯氯、1-金剛烷甲醯氯、七氟丁醯氯、硬脂酸醯氯、苯甲醯氯等。
-固體析出-
在製造聚醯亞胺前驅物等時,可以包括使固體析出之步驟。具體而言,依據需要過濾出在反應液中共存之脫水縮合劑的吸水副產物之後,向水、脂肪族低級醇或其混合液等的不良溶劑投入所獲得之聚合物成分,使聚合物成分析出以作為固體析出並使其乾燥,從而能夠獲得聚醯亞胺前驅物等。為了提高純化度,可以重複將聚醯亞胺前驅物等再溶解、再沉澱、乾燥等的操作。進而,可以包括使用離子交換樹脂來去除離子性雜質之步驟。
〔含量〕
本發明的樹脂組成物中之特定樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的樹脂組成物中之樹脂的含量相對於樹脂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。
本發明的樹脂組成物可以僅包含1種特定樹脂,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
作為特定樹脂的具體例,可以舉出後述實施例中之SA-1~SA-12、PI-1等,但是並不限定於此。
又,本發明的樹脂組成物包含至少2種樹脂亦較佳。
具體而言,本發明的樹脂組成物可以合計包含2種以上的特定樹脂和後述其他樹脂,亦可以包含2種以上的特定樹脂,但是包含2種以上的特定樹脂為較佳。
在本發明的樹脂組成物包含2種以上的特定樹脂之情況下,例如包含為聚醯亞胺前驅物且源自二酐的結構(上述式(2)中所述之R
115)不同之2種以上的聚醯亞胺前驅物為較佳。
<其他樹脂>
本發明的樹脂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,可以舉出不對應於特定樹脂之聚醯亞胺前驅物、不對應於特定樹脂之聚醯亞胺、不對應於特定樹脂之聚苯并㗁唑前驅物、不對應於特定樹脂之聚苯并㗁唑、不對應於特定樹脂之聚醯胺醯亞胺前驅物、不對應於特定樹脂之聚醯胺醯亞胺、酚樹脂、聚醯胺、環氧樹脂、包含聚矽氧烷、矽氧烷結構之樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯酸醯胺樹脂、胺酯樹脂、丁醛樹脂、苯乙烯樹脂、聚醚樹脂、聚酯樹脂等。
例如,藉由進一步加入(甲基)丙烯酸樹脂,可以獲得塗佈性優異之樹脂組成物,並且可以獲得耐溶劑性優異之圖案(硬化物)。
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(例如,樹脂1g中之聚合性基的含有莫耳量為1×10
-3莫耳/g以上)(甲基)丙烯酸樹脂添加至樹脂組成物中,從而能夠提高樹脂組成物的塗佈性、圖案(硬化物)的耐溶劑性等。
在本發明的樹脂組成物包含其他樹脂之情況下,其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為0.01質量%以上為較佳,0.05質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳,2質量%以上為更進一步較佳,5質量%以上為又更進一步較佳,10質量%以上為再更進一步較佳。
又,本發明的樹脂組成物中之其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳,70質量%以下為進一步較佳,60質量%以下為更進一步較佳,50質量%以下為又更進一步較佳。
又,作為本發明的樹脂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樹脂組成物的總固體成分為20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳,10質量%以下為進一步較佳,5量%以下為更進一步較佳,1質量%以下為又更進一步較佳。上述含量的下限並無特別限定,只要為0質量%以上即可。
本發明的樹脂組成物可以僅包含1種其他樹脂,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<聚合性化合物>
本發明的樹脂組成物包含聚合性化合物為較佳。
作為聚合性化合物,可以舉出自由基交聯劑或其他交聯劑。
〔自由基交聯劑〕
本發明的樹脂組成物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、順丁烯二醯亞胺基、(甲基)丙烯醯胺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、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基苯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯基為更佳。
自由基交聯劑為具有1個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,但是具有2個以上之化合物為更佳。自由基交聯劑可以具有3個以上的乙烯性不飽和鍵。
作為上述具有2個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物,具有2~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有2~6個之化合物為進一步較佳。
又,從所獲得之圖案(硬化物)的膜強度的觀點考慮,本發明的樹脂組成物包含具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物和上述具有3個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物亦較佳。
自由基交聯劑的分子量為2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基交聯劑的分子量的下限為100以上為較佳。
作為自由基交聯劑的具體例,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,自由基交聯劑為在常壓下具有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、己二醇二(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、丙三醇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交聯劑物,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2個以上的含有乙烯性不飽和鍵之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交聯劑,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交聯劑,並將該等內容編入本說明書中。
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。
作為自由基交聯劑的市售品,例如可以舉出Sartomer Company, Inc製的作為具有4個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有4個乙烯氧基鏈之2官能丙烯酸甲酯之Sartomer Company, Inc製SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有6個伸戊氧基鏈之6官能丙烯酸酯之DPCA-60、作為具有3個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯之TPA-330、胺酯寡聚物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號公報中所記載之胺酯丙烯酸酯類、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酯化合物類亦較佳。進而,作為自由基交聯劑,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。
自由基交聯劑可以為具有羧基、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。
具有酸基之自由基交聯劑的較佳酸值為0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。只要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。關於上述酸值,依據JIS K 0070:1992的記載來測定。
從圖案的解析性和膜的伸縮性的觀點考慮,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、PEG(聚乙二醇)200二丙烯酸酯、PEG200二甲基丙烯酸酯、PEG600二丙烯酸酯、PEG600二甲基丙烯酸酯、聚四乙二醇二丙烯酸酯、聚四乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二甲基丙烯酸酯、雙酚A的PO(環氧丙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的PO加成物二甲基丙烯酸酯、2羥基-3-丙烯醯氧基丙基甲基丙烯酸酯、異三聚氰酸EO改質二丙烯酸酯、異三聚氰酸改質二甲基丙烯酸酯、具有其他胺酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺酯鍵之2官能甲基丙烯酸酯。該等依據需要能夠混合使用2種以上。
再者,例如PEG200二丙烯酸酯是指為聚乙二醇二丙烯酸酯且聚乙二醇鏈的式量為200左右者。
關於本發明的樹脂組成物,從伴隨圖案(硬化物)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交聯劑作為自由基交聯劑。作為單官能自由基交聯劑,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℃以上的沸點之化合物亦較佳。
除此以外,作為2官能以上的自由基交聯劑,可以舉出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。
又,作為自由基交聯劑,可以使用包含脲鍵之自由基交聯劑。
作為包含脲鍵之自由基交聯劑,從顯影性、斷裂伸長率或耐藥品性的觀點考慮,不具有對稱軸之化合物為較佳,不具有對稱軸且滿足下述條件1或條件2中的至少一者之化合物為較佳。
條件1:化合物具有2個以上的自由基聚合性基;
條件2:化合物具有羥基及伸烷氧基中的至少一者。
作為該種化合物,例如可以舉出下述化合物,但是並不限定於此。
[化學式46]
[化學式47]
在含有自由基交聯劑之情況下,其含量相對於本發明的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。
自由基交聯劑可以單獨使用1種,亦可以混合使用2種以上。在同時使用2種以上之情況下,其合計量在上述範圍內為較佳。
〔其他交聯劑〕
本發明的樹脂組成物包含與上述自由基交聯劑不同之其他交聯劑亦較佳。
在本發明中,其他交聯劑是指除了上述自由基交聯劑以外的交聯劑,在分子內具有複數個藉由光鹼產生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光鹼產生劑產生之鹼為較佳。
作為其他交聯劑,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少1種基團之化合物為較佳,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少1種基團與氮原子直接鍵結之結構之化合物為更佳。
作為其他交聯劑,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醯氧基甲基、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。該等化合物之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。
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。
在該等之中,本發明的樹脂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的至少1種化合物為較佳,包含選自包括後述甘脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中的至少1種化合物為更佳。
作為含有本發明中之烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少1個之化合物,可以舉出烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香族基或下述脲結構的氮原子上或三𠯤上取代之化合物作為結構例。
上述化合物所具有之烷氧基甲基或醯氧基甲基為碳數2~5為較佳,碳數2或3為較佳,碳數2為更佳。
上述化合物所具有之烷氧基甲基及醯氧基甲基的總數為1~10為較佳,更佳為2~8,特佳為3~6。
上述化合物的分子量較佳為1500以下,180~1200為較佳。
R
100表示烷基或醯基。
R
101及R
102分別獨立地表示1價的有機基,並且可以相互鍵結而形成環。
作為烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香族基上取代之化合物,例如可以舉出下述通式的各種化合物。
式中,X表示單鍵或2價的有機基,每個R
104分別獨立地表示烷基或醯基,R
103表示氫原子、烷基、烯基、芳基、芳烷基或藉由酸的作用進行分解而產生鹼可溶性基之基團(例如,藉由酸的作用進行脫離之基團、-C(R
4)
2COOR
5所表示之基團(R
4分別獨立地表示氫原子或碳數1~4的烷基,R
5表示藉由酸的作用進行脫離之基團。))。
R
105各自獨立地表示烷基或烯基,a、b及c各自獨立地為1~3,d為0~4,e為0~3,f為0~3,a+d為5以下,b+e為4以下,c+f為4以下。
關於藉由酸的作用進行分解而產生鹼可溶性基之基團、藉由酸的作用進行脫離之基團、-C(R
4)
2COOR
5所表示之基團中之R
5,例如可以舉出-C(R
36)(R
37)(R
38)、-C(R
36)(R
37)(OR
39)、-C(R
01)(R
02)(OR
39)等。
式中,R
36~R
39分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R
36與R
37可以相互鍵結而形成環。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~5的烷基為更佳。
上述烷基可以為直鏈狀、支鏈狀中的任一個。
作為上述環烷基,碳數3~12的環烷基為較佳,碳數3~8的環烷基為更佳。
上述環烷基可以為單環結構,亦可以為縮合環等多環結構。
上述芳基為碳數6~30的芳香族烴基為較佳,苯基為更佳。
作為上述芳烷基,碳數7~20的芳烷基為較佳,碳數7~16的芳烷基為更佳。
上述芳烷基是指經烷基取代之芳基,該等烷基及芳基的較佳態樣與上述烷基及芳基的較佳態樣相同。
上述烯基為碳數3~20的烯基為較佳,碳數3~16的烯基為更佳。
又,該等基團在可以獲得本發明的效果之範圍內還可以具有公知的取代基。
R
01及R
02分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為藉由酸的作用進行分解而產生鹼可溶性基之基團或藉由酸的作用進行脫離之基團,較佳為三級烷基酯基、縮醛基、枯基酯基、烯醇酯基等。進一步較佳為三級烷基酯基、縮醛基。
作為具有烷氧基甲基之化合物,具體而言,可以舉出以下結構。關於具有醯氧基甲基之化合物,可以舉出將下述化合物的烷氧基甲基變更為醯氧基甲基之化合物。作為在分子內具有烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物,可以舉出以下各種化合物,但是並不限定於該等。
關於含有烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少1個之化合物,可以使用市售者,亦可以使用藉由公知的方法合成者。
從耐熱性的觀點考慮,烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香環或三𠯤環上取代之化合物為較佳。
作為三聚氰胺系交聯劑的具體例,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。
作為脲系交聯劑的具體例,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、單乙氧基甲基化甘脲、二乙氧基甲基化甘脲、三乙氧基甲基化甘脲、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交聯劑、
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、單乙氧基甲基化苯并胍胺、二乙氧基甲基化苯并胍胺、三乙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1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1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。
作為其他交聯劑,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㗁𠯤化合物之群組中的至少1種化合物作為其他交聯劑亦較佳。
-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2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下的溫度下進行交聯反應,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本發明的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)HP-4770、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(以上為產品名稱,DIC CORPORATION製)、Rika Resin(註冊商標)BEO-20E、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、CELLOXIDE(註冊商標)2081、CELLOXIDE(註冊商標)2000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT401、EPOLEAD(註冊商標)PB4700、EPOLEAD(註冊商標)PB3600(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。又,亦可以較佳地使用以下化合物。
式中,n為1~5的整數、m為1~20的整數。
在上述結構之中,從兼顧耐熱性和伸長率的提高之觀點考慮,n為1~2、m為3~7為較佳。
-氧雜環丁烷化合物(具有氧環丁烷基之化合物)-
作為氧雜環丁烷化合物,可以舉出在一分子中具有2個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧環丁烷基)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-氧環丁烷基)甲基]酯等。作為具體例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製的ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221),該等可以單獨使用或混合使用2種以上。
-苯并㗁𠯤化合物(具有苯并㗁唑基之化合物)-
由於由開環加成反應引起交聯反應,苯并㗁𠯤化合物在硬化時不產生脫氣,從而進一步減少熱收縮以抑制產生翹曲,因此為較佳。
作為苯并㗁𠯤化合物的較佳例,可以舉出P-d型苯并㗁𠯤、F-a型苯并㗁𠯤、(以上為產品名稱,Shikoku Chemicals Corporation製)、聚羥基苯乙烯樹脂的苯并㗁𠯤加成物、酚醛清漆型二氫苯并㗁𠯤化合物。該等可以單獨使用或者混合使用2種以上。
其他交聯劑的含量相對於本發明的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況下,其合計在上述範圍內為較佳。
〔聚合起始劑〕
本發明的樹脂組成物包含能夠藉由光和/或熱而開始聚合之聚合起始劑。尤其,包含光聚合起始劑為較佳。
光聚合起始劑為光自由基聚合起始劑為較佳。作為光自由基聚合起始劑,並無特別限制,能夠從公知的光自由基聚合起始劑中適當選擇。例如,對紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,亦可以為與光激勵之敏化劑產生某些作用而生成活性自由基之活性劑。
光自由基聚合起始劑至少含有1種在波長約240~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內至少具有約50L/mol
-1/cm
-1莫耳吸光係數之化合物為較佳。關於化合物的莫耳吸光係數,能夠使用公知的方法來測定。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian Medical Systems, Inc.製Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑在0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意使用公知的化合物。例如,可以舉出鹵化烴衍生物(例如具有三𠯤骨架之化合物、具有㗁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮等α-胺基酮化合物、羥基苯乙酮等α-羥基酮化合物、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。又,可以舉出日本特開2014-130173號公報的0065~0111段、日本專利第6301489號公報中所記載之化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019中所記載之過氧化物系光聚合起始劑、國際公開第2018/221177號中所記載的光聚合起始劑、國際公開第2018/110179號中所記載的光聚合起始劑、日本特開2019-043864號公報中所記載的光聚合起始劑、日本特開2019-044030號公報中所記載的光聚合起始劑、日本特開2019-167313號公報中所記載的過酸化物系起始劑,並將該等內容亦編入本說明書中。
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。在市售品中,亦可以較佳地使用KAYACURE DETX-S(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,並將該內容編入本說明書中。
作為α-羥基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上為IGM Resins B.V.公司製)、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α-胺基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上為IGM Resins B.V.公司製)、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,亦能夠使用極大吸收波長與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,並將該內容編入本說明書中。
作為醯基氧化膦系起始劑,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Omnirad 819、Omnirad TPO(以上為IGM Resins B.V.公司製)、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)、Keycure VIS 813(King Brother Chem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,可以舉出日本特開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、J.C.S.Perkin II(1979年,pp.1653-1660)中所記載的化合物、J.C.S.Perkin II(1979年,pp.156-162)中所記載的化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年,pp.202-232)中所記載的化合物、日本特開2000-066385號公報中所記載的化合物、日本特表2004-534797號公報中所記載的化合物、日本特開2017-019766號公報中所記載的化合物、日本專利第6065596號公報中所記載的化合物、國際公開第2015/152153號中所記載的化合物、國際公開第2017/051680號中所記載的化合物、日本特開2017-198865號公報中所記載的化合物、國際公開第2017/164127號的0025~0038段中所記載的化合物、國際公開第2013/167515號中所記載的化合物等,並將該內容編入本說明書中。
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。在本發明的樹脂組成物中,尤其使用肟化合物(肟系的光自由基聚合起始劑)作為光自由基聚合起始劑為較佳。肟系光自由基聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連接基。
在市售品中,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、TR-PBG-305(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO., LTD.製)、ADEKA ARKLS NCI-730、NCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製)。又,能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co.,Ltd.製)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製)。又,亦能夠使用下述結構的肟化合物。
[化學式54]
作為光自由基聚合起始劑,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,並將該內容編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有咔唑環中的至少1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,並將該內容編入本說明書中。
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,並將該內容編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,能夠使用具有硝基之肟化合物。具有硝基之肟化合物設為二聚體亦較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2013-114249號公報的0031~0047段、日本特開2014-137466號公報的0008~0012段、0070~0079段中所記載之化合物、日本專利4223071號公報的0007~0025段中所記載之化合物,並將該內容編入本說明書中。又,作為具有硝基之肟化合物,亦可以舉出ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION製)。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物。作為具體例,可以舉出國際公開第2015/036910號中所記載之OE-01~OE-75。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用在咔唑骨架上鍵結有具有羥基之取代基之肟化合物。作為該種光聚合起始劑,可以舉出國際公開第2019/088055號中所記載之化合物等,並將該內容編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有在芳香族環上導入有拉電子基團之芳香族環基Ar
OX1之肟化合物(以下,亦稱為肟化合物OX)。作為上述芳香族環基Ar
OX1所具有之拉電子基團,可以舉出醯基、硝基、三氟甲基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、氰基,醯基及硝基為較佳,從容易形成耐光性優異之膜等理由考慮,醯基為更佳,苯甲醯基為進一步較佳。苯甲醯基可以具有取代基。作為取代基,鹵素原子、氰基、硝基、羥基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烯基、烷基硫基、芳基硫基、醯基或胺基為較佳,烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基或胺基為更佳,烷氧基、烷基硫基或胺基為進一步較佳。
肟化合物OX為選自式(OX1)所表示之化合物及式(OX2)所表示之化合物中的至少1種為較佳,式(OX2)所表示之化合物為更佳。
[化學式55]
式中,R
X1表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯基、醯氧基、胺基、亞膦醯基、胺甲醯基或胺磺醯基,
R
X2表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯氧基或胺基,
R
X3~R
X14分別獨立地表示氫原子或取代基。
其中,R
X10~R
X14中的至少1個為拉電子基團。
在上述式中,R
X12為拉電子基團,R
X10、R
X11、R
X13、R
X14為氫原子為較佳。
作為肟化合物OX的具體例,可以舉出日本專利第4600600號公報的0083~0105段中所記載的化合物,並將該內容編入本說明書中。
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,並將該內容編入本說明書中。
從曝光靈敏度的觀點考慮,光自由基聚合起始劑為選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯基-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基㗁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物之群組中的化合物為較佳。
進一步較佳的光自由基聚合起始劑為三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、茂金屬化合物、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1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。
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,R
I00為碳數1~20的烷基、藉由1個以上的氧原子而中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基或苯基或碳數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1個以上的氧原子而中斷之碳數2~18的烷基及碳數1~4的烷基中的至少1個取代的苯基或聯苯基,R
I01為式(II)所表示之基團或為與R
I00相同的基團,R
I02~R
I04分別獨立地為碳數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,並將該內容編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,可以使用2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑。藉由使用該種光自由基聚合起始劑,從光自由基聚合起始劑的1分子產生2個以上的自由基,因此可以獲得良好的靈敏度。又,在使用非對稱結構的化合物之情況下,結晶性降低而在溶劑等中的溶解性提高,變得難以經時析出,從而能夠提高樹脂組成物的經時穩定性。作為2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑的具體例,可以舉出日本特表2010-527339號公報、日本特表2011-524436號公報、國際公開第2015/004565號、日本特表2016-532675號公報的0407~0412段、國際公開第2017/033680號的0039~0055段中所記載之肟化合物的二聚體、日本特表2013-522445號公報中所記載之化合物(E)及化合物(G)、國際公開第2016/034963號中所記載之Cmpd1~7、日本特表2017-523465號公報的0007段中所記載之肟酯類光起始劑、日本特開2017-167399號公報的0020~0033段中所記載之光起始劑、日本特開2017-151342號公報的0017~0026段中所記載之光聚合起始劑(A)、日本專利第6469669號公報中所記載之肟酯光起始劑等,並將該內容編入本說明書中。
在包含光聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,更進一步較佳為1.0~10質量%。光聚合起始劑可以僅含有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況下,合計量在上述範圍內為較佳。
再者,光聚合起始劑有時亦作為熱聚合起始劑而發揮功能,因此有時藉由烘箱或加熱板等的加熱而進一步進行基於光聚合起始劑之交聯。
〔敏化劑〕
樹脂組成物可以包括敏化劑。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。
作為能夠使用的敏化劑,能夠使用二苯甲酮系、米其勒酮系、香豆素系、吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽系、蒽吡啶酮系、亞苄基系、氧雜菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻𠯤系、吡咯并吡唑偶氮次甲基系、口山口星系、酞菁系、苯并吡喃系、靛藍系等化合物。
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(7-(二乙胺基)香豆素-3-羧酸乙酯)、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)苯并㗁唑、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。
又,可以使用其他敏化色素。
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。
在樹脂組成物包含敏化劑之情況下,敏化劑的含量相對於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1種,亦可以同時使用2種以上。
〔鏈轉移劑〕
本發明的樹脂組成物可以含有鏈轉移劑。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,例如可以使用在分子內具有-S-S-、-SO
2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH及GeH之化合物群組、具有用於RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer:可逆加成鏈轉移聚合)聚合之硫羰硫基之二硫代苯甲酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代胺基甲酸酯、黃原酸酯(Xanthate)化合物等。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,並將該內容編入本說明書中。
在本發明的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,0.1~10質量份為更佳,0.5~5質量份為進一步較佳。鏈轉移劑可以為僅1種,亦可以為2種以上。在鏈轉移劑為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<鹼產生劑>
本發明的樹脂組成物進一步包含鹼產生劑為較佳。其中,鹼產生劑為能夠藉由物理或化學作用而產生鹼之化合物。作為對本發明的樹脂組成物來說較佳的鹼產生劑,可以舉出熱鹼產生劑及光鹼產生劑。
尤其,在樹脂組成物包含環化樹脂的前驅物之情況下,樹脂組成物包含鹼產生劑為較佳。藉由使樹脂組成物含有熱鹼產生劑,例如藉由加熱而能夠促進前驅物的環化反應,成為硬化物的機械特性或耐藥品性良好者,例如作為半導體封裝中所包含之再配線層用層間絕緣膜的性能變得良好。
作為鹼產生劑,可以為離子型鹼產生劑,亦可以為非離子型鹼產生劑。作為從鹼產生劑產生之鹼,例如可以舉出二級胺、三級胺。
對本發明之鹼產生劑並無特別限制,能夠使用公知的鹼產生劑。作為公知的鹼產生劑,例如能夠使用胺甲醯基肟化合物、胺甲醯基羥胺化合物、胺甲酸化合物、甲醯胺化合物、乙醯胺化合物、胺基甲酸酯化合物、苄胺基甲酸酯化合物、硝基苄胺基甲酸酯化合物、磺酸醯胺化合物、咪唑衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、吡啶衍生物化合物、α-胺基苯乙酮衍生物化合物、四級銨鹽衍生物化合物、吡啶鎓鹽、α-內酯環衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、鄰苯二甲醯亞胺衍生物化合物、醯氧基亞胺基化合物等。
作為非離子型鹼產生劑的具體的化合物,可以舉出式(B1)、式(B2)或式(B3)所表示之化合物。
[化學式58]
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的有機基、鹵素原子或氫原子。其中,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。再者,在本說明書中,三級胺結構是指3價的氮原子的3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,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,可以為單環及縮合環中的任一個,單環或2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員環為更佳。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,Rb
1及Rb
2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。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。尤其,Rb
1及Rb
2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Rb
3,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。Rb
3在發揮本發明的效果之範圍內還可以具有取代基。
式中,Rb
11及Rb
12和Rb
31及Rb
32分別與式(B1)中之Rb
1及Rb
2的含義相同。
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),在發揮本發明的效果之範圍內可以具有取代基。其中,Rb
13為芳烷基為較佳。
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)中之Rb
11及Rb
12的含義相同。
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。
在式(B3)中,L表示烴基,該烴基為在連接相鄰之氧原子和碳原子之連接鏈的路徑上具有飽和烴基之2價的烴基,並且連接鏈的路徑上的原子數為3個以上。又,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基。
在本說明書中,“連接鏈”是指在連接連接對象的2個原子或連接原子群組之間之路徑上的原子鏈中以最短(最小原子數)的方式連接該等連接對象者。例如,在下述式所表示之化合物中,L由伸苯基伸乙基構成,並且具有伸乙基作為飽和烴基,連接鏈由4個碳原子構成,連接鏈的路徑上的原子數(亦即,為構成連接鏈之原子的數量,以下,亦稱為“連接鏈長度”或“連接鏈的長度”。)為4個。
[化學式62]
式(B3)之L中的碳數(亦包含除了連接鏈中的碳原子以外的碳原子)為3~24為較佳。上限為12以下為更佳,10以下為進一步較佳,8以下為特佳。下限為4以上為更佳。從快速進行上述分子內環化反應之觀點考慮,L的連接鏈長度的上限為12以下為較佳,8以下為更佳,6以下為進一步較佳,5以下為特佳。尤其,L的連接鏈長度為4或5為較佳,4為最佳。作為鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可以舉出國際公開第2020/066416號的0102~0168段中所記載的化合物、國際公開第2018/038002號的0143~0177段中所記載的化合物。
式(N1)中,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基,R
C1表示氫原子或保護基,L表示2價的連接基。
L為2價的連接基,2價的有機基為較佳。連接基的連接鏈長度為1以上為較佳,2以上為更佳。作為上限,12以下為較佳,8以下為更佳,5以下為進一步較佳。連接鏈長度為在式中的2個羰基之間成為最短路程之原子排列中存在之原子的數量。
式(N1)中,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳),烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)為較佳,具體而言,可以舉出脂肪族烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)或芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳),脂肪族烴基為較佳。若作為R
N1及R
N2使用脂肪族烴基,則所產生之鹼的鹼性高,因此為較佳。再者,脂肪族烴基及芳香族烴基可以具有取代基,並且脂肪族烴基及芳香族烴基可以在脂肪族烴鏈中或芳香環中,取代基中具有氧原子。尤其,可以例示脂肪族烴基在烴鏈中具有氧原子之態樣。
作為構成R
N1及R
N2之脂肪族烴基,可以舉出直鏈或支鏈的鏈狀烷基、環狀烷基、與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團、在鏈中具有氧原子之烷基。直鏈或支鏈的鏈狀烷基為碳數1~24者為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳。關於直鏈或支鏈的鏈狀烷基,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、十一基、十二烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、異戊基、新戊基、第三戊基、異己基等。
環狀烷基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。關於環狀烷基,例如可以舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基等。
與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團為碳數4~24者為較佳,4~18為更佳,4~12為進一步較佳。關於與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團,例如可以舉出環己基甲基、環己基乙基、環己基丙基、甲基環己基甲基、乙基環己基乙基等。
在鏈中具有氧原子之烷基為碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。在鏈中具有氧原子之烷基可以為鏈狀,亦可以為環狀,並且可以為直鏈,亦可以為支鏈。
其中,從提高後述分解生成鹼的沸點之觀點考慮,R
N1及R
N2為碳數5~12的烷基為較佳。其中,在重視與金屬(例如銅)的層積層時的密接性之配方中,具有環狀的烷基之基團或碳數1~8的烷基為較佳。
R
N1及R
N2可以相互連接而形成環狀結構。在形成環狀結構時,可以在鏈中具有氧原子等。又,R
N1及R
N2所形成之環狀結構可以為單環,亦可以為縮合環,但是單環為較佳。作為所形成之環狀結構,式(N1)中的含有氮原子之5員環或6員環為較佳,例如可以舉出吡咯環、咪唑環、吡唑環、吡咯啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環等,可以較佳地舉出吡咯啉環、吡咯啶環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環。
R
C1表示氫原子或保護基,氫原子為較佳。
作為保護基,藉由酸或鹼的作用進行分解之保護基為較佳,可以較佳地舉出用酸進行分解之保護基。
作為保護基的具體例,可以舉出鏈狀或環狀的烷基或者在鏈中具有氧原子之鏈狀或環狀的烷基。作為鏈狀或環狀的烷基,可以舉出甲基、乙基、異丙基、第三丁基、環己基等。作為在鏈中具有氧原子之鏈狀的烷基,具體而言,可以舉出烷基氧基烷基,更具體而言,可以舉出甲氧基甲(MOM)基、乙氧基乙(EE)基等。作為在鏈中具有氧原子之環狀的烷基,可以舉出環氧基、環氧丙基、氧環丁烷基、四氫呋喃基、四氫吡喃(THP)基等。
作為構成L之2價的連接基,並無特別規定,但是烴基為較佳,脂肪族烴基為更佳。烴基可以具有取代基,並且亦可以在烴鏈中具有除了碳原子以外的種類的原子。更具體而言,可以在鏈中具有氧原子的2價的烴連接基為較佳,可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基、2價的芳香族烴基或與可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基和2價的芳香族烴基的組合有關之基團為更佳,可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基為進一步較佳。該等基團不具有氧原子為較佳。
2價的烴連接基為碳數1~24者為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳。2價的脂肪族烴基為碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。2價的芳香族烴基為碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。與2價的脂肪族烴基和2價的芳香族烴基的組合有關之基團(例如,伸芳基烷基)為碳數7~22者為較佳,7~18為更佳,7~10為進一步較佳。
作為連接基L,具體而言,直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、與鏈狀伸烷基和環狀伸烷基的組合有關之基團、在鏈中具有氧原子之伸烷基、直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基、環狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基伸烷基為較佳。
直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基為碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。
環狀伸烷基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。
與鏈狀伸烷基和環狀伸烷基的組合有關之基團為碳數4~24者為較佳,4~12為更佳,4~6為進一步較佳。
在鏈中具有氧原子之伸烷基可以為鏈狀,亦可以為環狀,並且可以為直鏈,亦可以為支鏈。在鏈中具有氧原子之伸烷基為碳數1~12者為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳。
直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基為碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳。直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基的C=C鍵的數量為1~10個者為較佳,1~6個為更佳,1~3個為進一步較佳。
環狀的伸烯基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。環狀的伸烯基的C=C鍵的數量為1~6個為較佳,1~4個為更佳,1~2個為進一步較佳。
伸芳基為碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。
伸芳基伸烷基為碳數7~23者為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳。
其中,鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、在鏈中具有氧原子之伸烷基、鏈狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基、伸烷基為較佳,1,2-伸乙基、丙烷二基(尤其1,3-丙烷二基)、環己烷二基(尤其1,2-環己烷二基)、伸乙烯基(尤其順式伸乙烯基)、伸苯基(1,2-伸苯基)、伸苯基亞甲基(尤其1,2-伸苯基亞甲基)、氧伸乙基(尤其1,2-乙烯氧基-1,2-伸乙基)為更佳。
作為鹼產生劑,可以舉出下述例,但是本發明並不僅由此做限定性解釋。
非離子型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。
作為離子型鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可以舉出國際公開第2018/038002號的0148~0163段中所記載的化合物。
在本發明的樹脂組成物包含鹼產生劑之情況下,鹼產生劑的含量相對於本發明的樹脂組成物中的樹脂100質量份為0.1~50質量份為較佳。下限為0.3質量份以上為更佳,0.5質量份以上為進一步較佳。上限為30質量份以下為更佳,20質量份以下為進一步較佳,10質量份以下為更進一步較佳,可以為5質量份以下,亦可以為4質量份以下。
鹼產生劑能夠使用1種或2種以上。在使用2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<溶劑>
本發明的樹脂組成物包含溶劑為較佳。
溶劑能夠任意使用公知的溶劑。溶劑較佳為有機溶劑。作為有機溶劑,可以舉出酯類、醚類、酮類、環狀烴類、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,例如可以舉出乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇丁基甲基醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、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、丙二醇二甲醚、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、二丙二醇二甲醚等作為較佳者。
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-環己酯-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2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、左旋葡聚糖酮、二氫葡聚糖酮中之1種溶劑或由2種以上構成之混合溶劑為較佳。同時使用二甲基亞碸和γ-丁內酯或同時使用N-甲基-2-吡咯啶酮和乳酸乙酯為特佳。
從塗佈性的觀點考慮,將溶劑的含量設為本發明的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20~70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。
本發明的樹脂組成物可以僅含有1種溶劑,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的溶劑之情況下,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,可以舉出具有烷氧基甲矽烷基之矽烷偶合劑、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。
〔矽烷偶合劑〕
作為矽烷偶合劑,例如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、日本特開2018-173573的0067~0078段中所記載的化合物,並將該等內容編入本說明書中。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載,使用不同的2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,Me表示甲基,Et表示乙基。
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,作為其他金屬接著性改良劑,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,並將該等內容編入本說明書中。
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0.01~30質量份,更佳為在0.01~10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1種,亦可以為2種以上。在使用2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑>
本發明的樹脂組成物進一步包含遷移抑制劑為較佳。
藉由包含遷移抑制劑,能夠有效地抑制源自金屬層(金屬配線)的金屬離子轉移至膜內。
作為遷移抑制劑,並無特別限制,但是可以舉出具有雜環(吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡唑環、異㗁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環、2H-吡喃環及6H-吡喃環、三𠯤環)之化合物、具有硫脲類及氫硫基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑、5-胺基-1H-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,並將該等內容編入本說明書中。
作為遷移抑制劑的具體例,可以舉出下述化合物。
在本發明的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本發明的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1種,亦可以為2種以上。在遷移抑制劑為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<聚合抑制劑>
本發明的樹脂組成物包含聚合抑制劑為較佳。作為聚合抑制劑,可以舉出酚系化合物、醌系化合物、胺基系化合物、N-氧自由基化合物系化合物、硝基系化合物、亞硝基系化合物、雜芳香環系化合物、金屬化合物等。
作為聚合抑制劑的具體的化合物,例如較佳地使用對氫醌、鄰氫醌、鄰甲氧基苯酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、五倍子酚、對-第三丁基兒茶酚、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-亞硝基苯基羥基胺第一鈰鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、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-N-(1-萘基)羥胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-第三丁基)苯基甲烷、1,3,5-三(4-第三丁基-3-羥基)-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧自由基、吩噻𠯤、啡㗁𠯤、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,並將該內容編入本說明書中。
在本發明的樹脂組成物包含聚合抑制劑之情況下,聚合抑制劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.01~20質量%為較佳0.02~15質量%為更佳,0.05~10質量%為進一步較佳。
聚合抑制劑可以為僅1種,亦可以為2種以上。在聚合抑制劑為2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的添加物、例如界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、熱聚合起始劑、無機粒子、紫外線吸收劑、有機鈦化合物、抗氧化劑、抗凝聚劑、酚系化合物、其他高分子化合物、可塑劑及其他助劑類(例如,消泡劑、阻燃劑等)等。藉由適當含有該等成分,能夠調整膜物理性質等性質。關於該等成分,例如能夠參閱日本特開2012-003225號公報的0183段以後(所對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的0237段)的記載及日本特開2008-250074號公報的0101~0104段、0107~0109段等的記載,並將該等內容編入本說明書中。在配合該等添加劑之情況下,將其合計配合量設為本發明的樹脂組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
〔界面活性劑〕
作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑、烴系界面活性劑等各種界面活性劑。界面活性劑可以為非離子型界面活性劑,亦可以為陽離子型界面活性劑,亦可以為陰離子型界面活性劑。
藉由在本發明的樹脂組成物中含有界面活性劑,進一步提高作為塗佈液進行製備時的液體特性(尤其,流動性),從而能夠進一步改善塗佈厚的均勻性或省液性。亦即,在使用適用了含有界面活性劑之組成物之塗佈液而形成膜之情況下,被塗佈面與塗佈液的界面張力降低而改善對被塗佈面的潤濕性,從而提高對被塗佈面的塗佈性。因此,能夠更佳地進行厚度不均勻小的均勻厚度的膜形成。
作為氟系界面活性劑,例如可以舉出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACE F176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437、MEGAFACE F475、MEGAFACE F479、MEGAFACE F482、MEGAFACE F554、MEGAFACE F780、RS-72-K(以上為DIC CORPORATION製)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171、Novell FC4430、Novell FC4432(以上為3M Japan Limited製)、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393、Surflon KH-40(以上為ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製)等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的0015~0158段中所記載的化合物、日本特開2011-132503號公報的0117~0132段中所記載的化合物,並將該等內容編入本說明書中。亦能夠使用嵌段聚合物作為氟系界面活性劑,作為具體例,例如可以舉出日本特開2011-89090號公報中所記載之化合物,並將該等內容編入本說明書中。
氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用含氟高分子化合物,該含氟高分子化合物包含源自具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元和源自具有2個以上(較佳為5個以上)的伸烷氧基(較佳為乙烯氧基、丙烯氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元,亦可以例示下述化合物作為本發明中所使用之氟系界面活性劑。
[化學式69]
上述化合物的重量平均分子量較佳為3,000~50,000,5,000~30,000為更佳。
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,並將該內容編入本說明書中。又,作為市售品,例如可以舉出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)、KP-341、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,可以例示甘油、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、山梨糖醇酐脂肪酸酯等。作為市售品,可以舉出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 Ltd.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)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical co.,ltd.製)等。
作為陽離子型界面活性劑,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。
界面活性劑可以僅使用1種,亦可以組合使用2種以上。
界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分為0.001~2.0質量%為較佳,0.005~1.0質量%為更佳。
〔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本發明的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,並將該內容編入本說明書中。
在本發明的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1種,亦可以為2種以上。在高級脂肪酸衍生物為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
〔熱聚合起始劑〕
本發明的樹脂組成物可以包含熱聚合起始劑,尤其可以包含熱自由基聚合起始劑。熱自由基聚合起始劑為藉由熱的能量而產生自由基並開始或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。藉由添加熱自由基聚合起始劑,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。又,有時上述光聚合起始劑亦具有藉由熱而開始聚合之功能,有時能夠作為熱聚合起始劑而添加。
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,並將該內容編入本說明書中。
在包含熱聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%。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況下,合計量在上述範圍內為較佳。
〔無機粒子〕
本發明的樹脂組成物可以包含無機粒子。作為無機粒子,具體而言,能夠包含碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化矽、高嶺土、滑石、二氧化鈦、氧化鋁、硫酸鋇、氟化鈣、氟化鋰、沸石、硫化鉬、玻璃等。
作為上述無機粒子的平均粒徑,0.01~2.0μm為較佳,0.02~1.5μm為更佳,0.03~1.0μm為進一步較佳,0.04~0.5μm為特佳。
微粒的上述平均粒徑為一次粒徑,並且為體積平均粒徑。關於體積平均粒徑,能夠藉由基於Nanotrac WAVE II EX-150(Nikkiso Co., Ltd.製)之動態光散射法進行測定。
在難以進行上述測定之情況下,亦能夠藉由離心沉降透光法、X射線透射法、雷射繞射/散射法進行測定。
〔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,上述各種紫外線吸收劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2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,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2個以上的烷氧基之鈦螯合化合物為更佳。具體例為二異丙醇雙(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1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,其配合量相對於特定樹脂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,所獲得之硬化圖案更有效地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更優異。
〔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。作為上述取代基,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,並將該內容編入本說明書中。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,並將該內容編入本說明書中。作為潛在的抗氧化劑的市售品,可以舉出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION製)等。
作為較佳的抗氧化劑的例子,可以舉出2,2-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基酚)、2,6-二-第三丁基酚及式(3)所表示之化合物。
通式(3)中,R
5表示氫原子或碳數2以上(較佳為碳數2~10)的烷基,R
6表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基。R
7表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基、包含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。
式(3)所表示之化合物抑制樹脂所具有之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,具有烷基醚基、-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。藉由將添加量設為0.1質量份以上,即使在高溫高濕環境下,亦容易獲得提高伸長特性或對金屬材料之密接性的效果,並且藉由將添加量設為10質量份以下,例如藉由與光敏劑的相互作用來提高樹脂組成物的靈敏度。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
〔抗凝聚劑〕
本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有抗凝聚劑。作為抗凝聚劑,可以舉出聚丙烯酸鈉等。
在本發明中,抗凝聚劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含抗凝聚劑,亦可以不包含抗凝聚劑,但是在包含之情況下,抗凝聚劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且10質量%以下為較佳,0.02質量%以上且5質量%以下為更佳。
〔酚系化合物〕
本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有酚系化合物。作為酚系化合物,可以舉出Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亞甲基三-FR-CR、BisRS-26X(以上為產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F(以上為產品名稱,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)等。
在本發明中,酚系化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含酚系化合物,亦可以不包含酚系化合物,但是在包含之情況下,酚系化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
〔其他高分子化合物〕
作為其他高分子化合物,可以舉出矽氧烷樹脂、將(甲基)丙烯酸進行共聚而獲得之(甲基)丙烯酸聚合物、酚醛清漆樹脂、甲酚樹脂、聚羥基苯乙烯樹脂及該等共聚物等。其他高分子化合物可以為導入有羥甲基、烷氧基甲基、環氧基等交聯基之改質體。
在本發明中,其他高分子化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含其他高分子化合物,亦可以不包含其他高分子化合物,但是在包含之情況下,其他高分子化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
<樹脂組成物的特性>
關於本發明的樹脂組成物的黏度,能夠藉由樹脂組成物的固體成分濃度來調整。從塗佈膜厚的觀點考慮,1,000mm
2/s~12,000mm
2/s為較佳,2,000mm
2/s~10,000mm
2/s為更佳,2,500mm
2/s~8,000mm
2/s為進一步較佳。只要在上述範圍內,則容易獲得均勻性高的塗佈膜。若為1,000mm
2/s以上,則例如容易以作為再配線用絕緣膜所需要之膜厚進行塗佈,若為12,000mm
2/s以下,則可以獲得塗佈表面形態優異之塗膜。
<關於樹脂組成物的含有物質的限制>
本發明的樹脂組成物的含水率未達2.0質量%為較佳,未達1.5質量%為更佳,未達1.0質量%為進一步較佳。只要未達2.0%,則提高樹脂組成物的保存穩定性。
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保管時的收容容器的孔隙率等。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的樹脂組成物的金屬含量未達5質量ppm(parts per million(百萬分率))為較佳,未達1質量ppm為更佳,未達0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可以舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、銅、鉻、鎳等,但是作為有機化合物與金屬的錯合物而包含之金屬除外。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樹脂組成物之原料;對構成本發明的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,鹵素原子的含量未達500質量ppm為較佳,未達300質量ppm為更佳,未達200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者未達5質量ppm為較佳,未達1質量ppm為更佳,未達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。
作為本發明的樹脂組成物的收容容器,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或本發明的樹脂組成物中,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。
<樹脂組成物的硬化物>
藉由將本發明的樹脂組成物進行硬化,能夠獲得該樹脂組成物的硬化物。
本發明的硬化物為將本發明的樹脂組成物硬化而成之硬化物。
樹脂組成物的硬化藉由加熱進行為較佳,加熱溫度在120℃~400℃的範圍內為更佳,在140℃~380℃的範圍內為進一步較佳,在170℃~350℃的範圍內為特佳。樹脂組成物的硬化物的形態並無特別限定,能夠依據用途選擇薄膜狀、棒狀、球狀、顆粒狀等。在本發明中,該硬化物為薄膜狀為較佳。又,藉由樹脂組成物的圖案加工,亦能夠依據在壁面上形成保護膜,形成用於導通的穴(Beer hall)、調整阻抗或靜電容量或者內部應力、賦予放熱功能等用途選擇該硬化物的形狀。該硬化物(由硬化物形成之膜)的膜厚為0.5μm以上且150μm以下為較佳。
將本發明的樹脂組成物進行硬化時的收縮率為50%以下為較佳,45%以下為更佳,40%以下為進一步較佳。其中,收縮率是指樹脂組成物的硬化前後的體積變化的百分率,並且能夠藉由下述的式來進行計算。
收縮率[%]=100-(硬化後的體積÷硬化前的體積)×100
<樹脂組成物的硬化物的特性>
本發明的樹脂組成物的硬化物的醯亞胺化反應率為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。只要為70%以上,則有時成為機械特性優異之硬化物。
本發明的樹脂組成物的硬化物的斷裂伸長率為30%以上為較佳,40%以上為更佳,50%以上為進一步較佳。
本發明的樹脂組成物的硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)為180℃以上為較佳,210℃以上為更佳,230℃以上為進一步較佳。
<樹脂組成物的製備>
本發明的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,能夠藉由以往公知的方法來進行。
混合能夠採用基於攪拌葉片之混合、基於球磨機之混合、使罐自身旋轉之混合等。
混合中的溫度為10~30℃為較佳,15~25℃為更佳。
又,為了去除本發明的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。關於過濾器孔徑,例如可以舉出5μm以下之態樣,1μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.1μm以下為進一步較佳。過濾器的材質為聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。在過濾器的材質為聚乙烯之情況下,HDPE(高密度聚乙烯)為更佳。過濾器可以使用用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。作為連接態樣,例如可以舉出將孔徑1μm的HDPE過濾器作為第1級且將孔徑0.2μm的HDPE過濾器作為第2級進行串聯連接之態樣。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。在加壓並進行過濾之情況下,進行加壓之壓力例如可以舉出0.01MPa以上且1.0MPa以下之態樣,0.03MPa以上且0.9MPa以下為較佳,0.05MPa以上且0.7MPa以下為更佳,0.05MPa以上且0.5MPa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。
進而,在使用過濾器之過濾之後,還可以實施在減壓狀態下放置填充於瓶中之樹脂組成物並進行脫氣之步驟。
(硬化物之製造方法)
本發明的硬化物之製造方法包括將樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟為較佳。
又,本發明的硬化物之製造方法包括上述膜形成步驟、選擇性地曝光藉由膜形成步驟而形成之膜之曝光步驟及使用顯影液對藉由曝光步驟進行曝光之膜進行顯影而形成圖案之顯影步驟為更佳。
本發明的硬化物之製造方法包括上述膜形成步驟、上述曝光步驟、上述顯影步驟、以及對藉由顯影步驟而獲得之圖案進行加熱之加熱步驟及對藉由顯影步驟而獲得之圖案進行曝光之顯影後曝光步驟中的至少一者為特佳。
又,本發明之製造方法包括上述膜形成步驟及對上述膜進行加熱之步驟亦較佳。
以下,對各步驟的詳細內容進行說明。
<膜形成步驟>
本發明的樹脂組成物能夠用於適用於基材上而形成膜之膜形成步驟中。
本發明的硬化物之製造方法包括將樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟為較佳。
〔基材〕
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(例如,可以為由金屬形成之基材及例如藉由電鍍或蒸鍍等而形成金屬層之基材中的任一個)、紙、SOG(Spin On Glass:旋塗式玻璃)、TFT(薄膜晶體管)陣列基材、模具基材、電漿顯示面板(PDP)的電極板等。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,基材的形狀並無特別限定,可以為圓形,亦可以為矩形。
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,作為基材,例如可以使用板狀、較佳為面板狀的基材(基板)。
又,在樹脂層(例如,由硬化物形成之層)的表面或金屬層的表面上適用樹脂組成物而形成膜之情況下,樹脂層或金屬層成為基材。
作為將本發明的樹脂組成物適用於基材上之方法,塗佈為較佳。
作為所適用之方法,具體而言,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、噴墨法等。從膜的厚度的均勻性的觀點考慮,更佳為旋塗法、狹縫塗佈法、噴塗法或噴墨法,從膜的厚度的均勻性的觀點及生產率的觀點考慮,旋塗法及狹縫塗佈法為較佳。依據方法調整樹脂組成物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膜。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、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500~3,500rpm的轉速適用10秒鐘~3分鐘左右。
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)、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>
上述膜在膜形成步驟(層形成步驟)之後,為了去除溶劑,可以供於乾燥所形成之膜(層)之步驟(乾燥步驟)中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括乾燥步驟,該乾燥步驟乾燥藉由膜形成步驟而形成之膜。
又,上述乾燥步驟在膜形成步驟之後且在曝光步驟之前進行為較佳。
乾燥步驟中之膜的乾燥溫度為50~150℃為較佳,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。又,亦可以藉由減壓來進行乾燥。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,2分鐘~7分鐘為更佳。
<曝光步驟>
上述膜可以供於選擇性地曝光膜之曝光步驟中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括曝光步驟,該曝光步驟選擇性地曝光藉由膜形成步驟而形成之膜。
選擇性地曝光表示對膜的一部分進行曝光。又,藉由選擇性地曝光,在膜上形成經曝光之區域(曝光部)和未經曝光的區域(非曝光部)。
關於曝光量,只要能夠將本發明的樹脂組成物硬化,則並無特別規定,例如以在波長365nm下的曝光能量換算為50~10,000mJ/cm
2為較佳,200~8,000mJ/cm
2為更佳。
曝光波長能夠在190~1,000nm的範圍內適當設定,240~550nm為較佳。
關於曝光波長,若以與光源的關係進行說明,則可以舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm etc.)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、i射線(波長365nm)、寬(g、h、i射線的3波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F
2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,曝光的方式並無特別限定,只要為曝光由本發明的樹脂組成物形成之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。
<曝光後加熱步驟>
上述膜可以供於在曝光後進行加熱之步驟(曝光後加熱步驟)中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括曝光後加熱步驟,該曝光後加熱步驟加熱藉由曝光步驟進行曝光之膜。
曝光後加熱步驟能夠在曝光步驟之後且在顯影步驟之前進行。
曝光後加熱步驟中之加熱溫度為50℃~140℃為較佳,60℃~120℃為更佳。
曝光後加熱步驟中之加熱時間為30秒鐘~300分鐘為較佳,1分鐘~10分鐘為更佳。
關於曝光後加熱步驟中之升溫速度,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為1~12℃/分鐘為較佳,2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。
又,升溫速度可以在加熱過程中適當變更。
作為曝光後加熱步驟中之加熱機構,並無特別限定,能夠使用公知的加熱板、烘箱、紅外線加熱器等。
又,藉由在加熱時使氮氣、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亦較佳。
<顯影步驟>
曝光後的上述膜可以供於使用顯影液進行顯影而形成圖案之顯影步驟中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括顯影步驟,該顯影步驟使用顯影液對藉由曝光步驟進行曝光之膜進行顯影而形成圖案。藉由進行顯影來去除膜的曝光部及非曝光部中的一者,並形成圖案。
其中,將藉由顯影步驟去除膜的非曝光部之顯影稱為負型顯影,將藉由顯影步驟去除膜的曝光部之顯影稱為正型顯影。
〔顯影液〕
作為在顯影步驟中所使用之顯影液,可以舉出鹼性水溶液或包含有機溶劑之顯影液。
在顯影液為鹼性水溶液之情況下,作為鹼性水溶液能夠包含之鹼性化合物,可以舉出無機鹼類、一級胺類、二級胺類、三級胺類、四級銨鹽,TMAH(氫氧化四甲銨)、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二正丁胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙銨(Tetrapropylammonium Hydroxide)、氫氧化四丁基銨、氫氧化四戊基銨、氫氧化四己基銨、氫氧化四辛基銨、氫氧化乙基三甲基銨、氫氧化丁基三甲基銨、氫氧化甲基三戊基銨、氫氧化二丁基二戊基銨、氫氧化二甲基雙(2-羥乙基)銨、氫氧化三甲基苯基銨、氫氧化三甲基苄基銨、氫氧化三乙基苄基銨、吡咯、哌啶為較佳,更佳為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。
在顯影液包含有機溶劑之情況下,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(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,以及作為環狀烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、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。
在顯影液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑能夠使用1種或混合使用2種以上。在本發明中,尤其包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮及環己酮之群組中的至少1種之顯影液為較佳,包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯及二甲基亞碸之群組中的至少1種之顯影液為更佳,包含環戊酮之顯影液為最佳。
在顯影液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑的含量相對於顯影液的總質量為50質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳,90質量%以上為特佳。又,上述含量可以為100質量%。
顯影液可以進一步包含其他成分。
作為其他成分,例如可以舉出公知的界面活性劑和公知的消泡劑等。
〔顯影液的供給方法〕
關於顯影液的供給方法,只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,存在將形成有膜之基材浸漬於顯影液中之方法、使用噴嘴向形成於基材上之膜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,10秒鐘~10分鐘為較佳,20秒鐘~5分鐘為更佳。顯影時的顯影液的溫度並無特別規定,能夠較佳為在10~45℃下進行,更較佳為在18℃~30℃下進行。
在顯影步驟中,在使用了顯影液之處理之後,可以進一步進行使用沖洗液之圖案的清洗(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。
〔沖洗液〕
在顯影液為鹼性水溶液之情況下,作為沖洗液,例如能夠使用水。在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,作為沖洗液,例如能夠使用與顯影液中所包含之溶劑不同之溶劑(例如,水、與顯影液中所包含之有機溶劑不同之有機溶劑)。
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,以及作為環狀烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、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1種或混合使用2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。
沖洗液可以進一步包含其他成分。
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。
作為沖洗時間,10秒鐘~10分鐘為較佳,20秒鐘~5分鐘為更佳。沖洗時的沖洗液的溫度並無特別規定,能夠較佳為在10~45℃下進行,更較佳為在18℃~30℃下進行。
<加熱步驟>
藉由顯影步驟而獲得之圖案(在進行沖洗步驟之情況下為沖洗後的圖案)可以供於對藉由上述顯影而獲得之圖案進行加熱之加熱步驟中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括加熱步驟,該加熱步驟對藉由顯影步驟而獲得之圖案進行加熱。
又,本發明的硬化物之製造方法可以包括加熱步驟,該加熱步驟對在不進行顯影步驟的狀態下藉由其他方法而獲得之圖案或藉由膜形成步驟而獲得之膜進行加熱。
在加熱步驟中,使聚醯亞胺前驅物等樹脂環化而成為聚醯亞胺等樹脂。
又,亦進行特定樹脂或除了特定樹脂以外的交聯劑中之未反應的交聯性基的交聯等。
作為加熱步驟中之加熱溫度(最高加熱溫度),50~450℃為較佳,150~350℃為更佳,150~250℃為進一步較佳,160~250℃為更進一步較佳,160~230℃為特佳。
加熱步驟為藉由加熱並利用從上述鹼產生劑產生之鹼等的作用而在上述圖案內促進上述聚醯亞胺前驅物的環化反應之步驟為較佳。
關於加熱步驟中之加熱,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。上述升溫速度為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,能夠確保生產率的同時,防止酸或溶劑的過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘以下,能夠緩和硬化物的殘存應力。
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,在將本發明的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,例如從比本發明的樹脂組成物中所包含之溶劑的沸點低30~200℃的溫度開始升溫為較佳。
加熱時間(在最高加熱溫度下的加熱時間)為5~360分鐘為較佳,10~300分鐘為更佳,15~240分鐘為進一步較佳。
尤其,在形成多層積層體之情況下,從層間的密接性的觀點考慮,加熱溫度為30℃以上為較佳,80℃以上為更佳,100℃以上為進一步較佳,120℃以上為特佳。
上述加熱溫度的上限為350℃以下為較佳,250℃以下為更佳,240℃以下為進一步較佳。
加熱可以階段性地進行。作為例子,可以進行如下步驟:從25℃以3℃/分鐘升溫至120℃且在120℃下保持60分鐘,並且從120℃以2℃/分鐘升溫至180℃且在180℃下保持120分鐘。又,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2個階段以上的步驟,例如可以在100~150℃的範圍內進行第1階段的預處理步驟,之後在150~200℃的範圍內進行第2階段的預處理步驟。
進而,可以在加熱後進行冷卻,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且在減壓狀態下進行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。
作為加熱步驟中之加熱機構,並無特別限定,例如可以舉出加熱板、紅外線爐、電烘箱、熱風式烘箱、紅外線烘箱等。
<顯影後曝光步驟>
代替上述加熱步驟或除了上述加熱步驟以外,藉由顯影步驟而獲得(在進行沖洗步驟之情況下為沖洗後的圖案)亦可以供於曝光顯影步驟之後的圖案之顯影後曝光步驟中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法可以包括顯影後曝光步驟,該顯影後曝光步驟對藉由顯影步驟而獲得之圖案進行曝光。本發明的硬化物之製造方法可以包括加熱步驟及顯影後曝光步驟,亦可以僅包括加熱步驟及顯影後曝光步驟中的一者。
在顯影後曝光步驟中,例如能夠促進藉由光鹼產生劑的感光而進行聚醯亞胺前驅物等的環化之反應等。
在顯影後曝光步驟中,只要曝光在顯影步驟中所獲得之圖案的至少一部分即可,但是曝光上述圖案的全部為較佳。
顯影後曝光步驟中之曝光量以在感光性化合物具有靈敏度之波長下之曝光能量換算為50~20,000mJ/cm
2為較佳,100~15,000mJ/cm
2為更佳。
顯影後曝光步驟例如能夠使用上述曝光步驟中之光源來進行,使用寬頻帶光為較佳。
<金屬層形成步驟>
藉由顯影步驟而獲得之圖案(供於加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之圖案為較佳)可以供於在圖案上形成金屬層之金屬層形成步驟中。
亦即,本發明的硬化物之製造方法包括金屬層形成步驟為較佳,該金屬層形成步驟在藉由顯影步驟而獲得之圖案(供於加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之圖案為較佳)上形成金屬層。
作為金屬層,並無特別限定,能夠使用現有的金屬種類,可以例示銅、鋁、鎳、釩、鈦、鉻、鈷、金、鎢、錫、銀及包含該等金屬之合金,銅及鋁為更佳,銅為進一步較佳。
金屬層的形成方法並無特別限定,能夠適用現有的方法。例如,能夠使用日本特開2007-157879號公報、日本特表2001-521288號公報、日本特開2004-214501號公報、日本特開2004-101850號公報、美國專利第7888181B2、美國專利第9177926B2中所記載之方法。例如,可以考慮光微影、PVD(物理蒸鍍法)、CVD(化學氣相沉積法)、剝離、電解電鍍、無電解電鍍、蝕刻、印刷及組合了該等之方法等。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。作為電鍍的較佳態樣,可以舉出使用了硫酸銅或氰化銅電鍍液之電解電鍍。
作為金屬層的厚度,最厚的壁厚的部分為0.01~50μm為較佳,1~10μm為更佳。
<用途>
作為能夠適用本發明的硬化物之製造方法或本發明的硬化物的領域,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,本發明的硬化物之製造方法或本發明的硬化物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。
(積層體及積層體之製造方法)
本發明的積層體是指具有複數層由本發明的硬化物形成之層之結構體。
本發明的積層體為包括2層以上的由硬化物形成之層之積層體,並且亦可以設為積層3層以上而成之積層體。
上述積層體中所包括之2層以上的由上述硬化物形成之層中的至少1個為由本發明的硬化物形成之層,從抑制硬化物的收縮或上述收縮所伴隨之硬化物的變形等之觀點考慮,上述積層體中所包括之所有由硬化物形成之層為由本發明的硬化物形成之層亦較佳。
亦即,本發明的積層體之製造方法包括本發明的硬化物之製造方法為較佳,包括重複複數次本發明的硬化物之製造方法之步驟為更佳。
本發明的積層體包括2層以上的由硬化物形成之層,在由上述硬化物形成之層之間的任一個之間包括金屬層之態樣為較佳。關於上述金屬層,藉由上述金屬層形成步驟而形成為較佳。
亦即,本發明的積層體之製造方法在複數次進行之硬化物之製造方法之間,進一步包括在由硬化物形成之層上形成金屬層之金屬層形成步驟為較佳。金屬層形成步驟的較佳態樣如上所述。
作為上述積層體,例如可以舉出至少包含依次積層有第一個由硬化物形成之層、金屬層、第二個由硬化物形成之層這3個層之層結構之積層體作為較佳者。
上述第一個由硬化物形成之層及上述第二個由硬化物形成之層均為由本發明的硬化物形成之層為較佳。用於形成上述第一個由硬化物形成之層之本發明的樹脂組成物和用於形成上述第二個由硬化物形成之層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。
<積層步驟>
本發明的積層體之製造方法包括積層步驟為較佳。
積層步驟為包括在圖案(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)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之一系列步驟。其中,亦可以為重複(a)的膜形成步驟及(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之態樣。又,在(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之後,還可以包括(e)金屬層形成步驟。在積層步驟中可以進一步適當包括上述乾燥步驟等,這是不言而喻的。
在積層步驟之後進一步進行積層步驟之情況下,可以在上述曝光步驟之後,上述加熱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。對表面活性化處理的詳細內容將進行後述。
上述積層步驟進行2~20次為較佳,進行2~9次為更佳。
例如,如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層,將樹脂層設為2層以上且20層以下之構成為較佳,並且設為2層以上且9層以下之構成為進一步較佳。
上述各層的組成、形狀及膜厚等分別可以相同,亦可以不同。
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本發明的樹脂組成物的硬化物(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、(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者、(e)金屬層形成步驟之態樣或依序重複(a)膜形成步驟、(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者、(e)金屬層形成步驟之態樣。藉由交替進行積層本發明的樹脂組成物層(樹脂層)之積層步驟和金屬層形成步驟,能夠交替積層本發明的樹脂組成物層(樹脂層)和金屬層。
(表面活性化處理步驟)
本發明的積層體之製造方法包括對上述金屬層及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為較佳。
表面活性化處理步驟通常在金屬層形成步驟之後進行,但是亦可以在上述顯影步驟之後(較佳為,在加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之後),對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組成物層(膜)的密接性。
又,對曝光後的樹脂組成物層(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。尤其,在進行負型顯影之情況等使樹脂組成物層硬化之情況下,不易受到表面處理之損壞,從而容易提高密接性。
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CF
4/O
2、NF
3/O
2、SF
6、NF
3、NF
3/O
2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1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/m
2為較佳,1000~100,000J/m
2為更佳,10,000~50,000J/m
2為最佳。
(半導體元件及其製造方法)
本發明還揭示包含本發明的硬化物或本發明的積層體之半導體元件。
又,本發明還揭示包括本發明的硬化物之製造方法或本發明的積層體之製造方法之半導體元件之製造方法。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。
[實施例]
以下舉出實施例對本發明進行更具體地說明。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。除非另有特別說明,則“份”、“%”為質量基準。
<環化樹脂或其前驅物的合成>
〔M-1的合成〕
在安裝有攪拌機、電容器之燒瓶內,將2-(4-胺基苯基)乙醇(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)27.44g(200毫莫耳)、對甲氧基苯酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.03g溶解於四氫呋喃250mL中,並將其冷卻至0℃。接著,經1小時滴加Karenz MOI(SHOWA DENKO K.K.製)29.48g(190毫莫耳),在0℃~10℃下攪拌1小時之後,升溫至25℃,並攪拌了2小時。接著,將其結晶至乙酸乙酯800mL/己烷200mL的溶液中,並進行了過濾。接著,將過濾物用乙酸乙酯500mL攪拌1小時,並進行了過濾。將其在45℃下乾燥24小時,從而獲得了45g的M-1。從
1H-NMR光譜確認為M-1之情況。將所獲得之M-1的結構示於下述式(M-1)中。
[化學式75]
〔M-6的合成〕
在安裝有攪拌機、電容器之燒瓶內,將4-胺基安息香酸(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)27.4g(200毫莫耳)、對甲氧基苯酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.03g溶解於四氫呋喃250mL中,並將其冷卻至0℃。接著,經1小時滴加Karenz MOI(SHOWA DENKO K.K.製)29.48g(190毫莫耳),在0℃~10℃下攪拌1小時之後,升溫至25℃,並攪拌了2小時。接著,將其結晶至乙酸乙酯800mL/己烷200mL的溶液中,並進行了過濾。接著,將過濾物用乙酸乙酯500mL攪拌1小時,並進行了過濾。將其轉移至安裝有攪拌機、電容器之燒瓶中,添加2-(4-胺基苯基)乙醇(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)23.3g(170毫莫耳)並溶解於四氫呋喃250mL中,並將其冷卻至0℃。接著,添加1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)34.5g(180毫莫耳),在0℃~10℃下攪拌2小時,並在25℃下攪拌了2小時。將其結晶至1L的水中,並進行過濾,用乙酸乙酯500mL再漿料化,並進行了過濾。將其在45℃下乾燥24小時,從而獲得了61g的M-6。從
1H-NMR光譜確認為M-6之情況。將所獲得之M-6的結構示於下述式(M-6)中。
[化學式77]
〔聚醯亞胺前驅物SA-1的合成〕
在安裝有攪拌機、電容器之燒瓶內,混合4,4’-(4,4’-異亞丙基二苯氧基)二鄰苯二甲酸酐(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)19.19g(36.7毫莫耳)、4-甲氧基苯酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.01g、M-1(上述合成品)21.98g(75毫莫耳)、吡啶12.92g(163毫莫耳)、二乙二醇二甲醚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)40.0g,並在60℃的溫度下攪拌了6小時。接著,將混合物冷卻至-20℃之後,經90分鐘滴加硫醯氯9.19g(76.3毫莫耳),並攪拌了2小時。接著,添加N-甲基吡咯啶酮(NMP)25mL,並經2小時的滴加來添加了4,4’-二胺基二苯醚6.11g(30.5毫莫耳)溶解於NMP 100mL中而獲得者。接著,添加乙醇16.9g(367毫莫耳),並將混合物攪拌了2小時。接著,使聚醯亞胺前驅物樹脂在4升的水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物樹脂混合物以500rpm(revolutions per minutes:每分鐘轉數)的速度攪拌了15分鐘。藉由過濾而獲取聚醯亞胺前驅物樹脂,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樹脂在45℃下乾燥2天,從而獲得了聚醯亞胺前驅物(SA-1)。所獲得之聚醯亞胺前驅物SA-1的重量平均分子量(Mw)為21,100,數量平均分子量(Mn)為9,800。推測聚醯亞胺前驅物SA-1為包含下述式(SA-1)所表示之重複單元之樹脂。
[化學式79]
〔聚醯亞胺前驅物SA-2~SA-9的合成〕
將所使用之酸酐及二胺分別變更為下述表中所記載的化合物,將M-1分別變更為下述表的“酯化單體”一欄中所記載的化合物,除此以外,藉由與SA-1的合成相同的方法合成了聚醯亞胺前驅物SA-2~SA-9。推測聚醯亞胺前驅物SA-2~SA-9為包含下述式(SA-2)~(SA-9)所表示之重複單元之樹脂。
[表1]
酐 | 二胺 | 側鏈 | 重量平均分子量 | 數量平均 分子量 | 酸值 | |
SA-2 | ODPA | ODA | M-2 | 23600 | 10500 | 0.253mmol/g |
SA-3 | BPA | ODA | M-3 | 26800 | 11600 | 0.212mmol/g |
SA-4 | ODPA | ODA | M-4 | 32800 | 14800 | 0.32mmol/g |
SA-5 | ODPA | ODA | M-5 | 40500 | 17800 | 0.358mmol/*g |
SA-6 | IPDPA | BTFD | M-6 | 20100 | 8900 | 0.182mmol/g |
SA-7 | ODPA | ODA | M-7 | 32500 | 15400 | 0.216mmol/g |
SA-8 | ODPA | ODA | M-8 | 22800 | 9800 | 0.289mmol/g |
SA-9 | IPDPA | ODA | M-9 | 38500 | 16200 | 0.432mmol/g |
SA-10 | ODAPA | AA-1 | M-2 | 29800 | 13200 | 0.219mmol/g |
SA-11 | AH-2 | ODA | M-1/HEMA | 35600 | 13900 | 0.243mmol/g |
表中的縮寫的詳細內容如下所述。
-酐-
IPDPA:4,4’-(4,4’-異亞丙基二苯氧基)二鄰苯二甲酸酐
BPA:4,4’-聯苯四甲酸二酐
ODPA:4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐
-二胺-
ODA:4,4’-二胺基苯醚
BTFD:4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯
-酯化單體-
M-2~M-9:上述合成品
[化學式80]
[化學式81]
〔聚醯亞胺前驅物SA-10的合成〕
-二胺AA-1的合成-
在燒瓶中稱重M-1(上述合成品)14.6g(50毫莫耳)、吡啶4.75g(60毫莫耳)、四氫呋喃100g,並在0℃以下的溫度下進行了攪拌。接著,將3,5-二硝基苯甲醯基氯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)12.7g(55毫莫耳)溶解於四氫呋喃30g中,並將其滴加了1小時。滴加之後,在25℃下攪拌3小時,添加500mL的乙酸乙酯,並轉移至分液漏斗中。將該溶液依序用水、飽和碳酸氫鈉、稀鹽酸、飽和食鹽水進行清洗,並用蒸餾器去除溶劑,從而獲得了21g的中間體(PA-1)。
向燒瓶中添加19.6g(40毫莫耳)的PA-1、乙酸2.43g(40毫莫耳)、乙酸銨4.71g(88毫莫耳)、異丙醇120mL、水30mL、還原鐵22.3g(400毫莫耳),一邊水冷卻一邊攪拌了1小時。接著,將浴溫升溫至85℃,攪拌3小時,並使用CELITE進行了過濾。用1L的乙酸乙酯稀釋濾液,依序用水、飽和碳酸氫鈉、飽和食鹽水進行清洗,並用蒸餾器去除溶劑,從而獲得了16g的AA-1。
[化學式82]
-聚醯亞胺前驅物SA-10的合成-
適當變更原料,除此以外,藉由與SA-1的合成相同的方法合成了SA-10。SA-10的Mw為23,500,Mn為10,600。
推測聚醯亞胺前驅物SA-10為包含下述式(SA-10)所表示之重複單元之樹脂。
[化學式83]
〔聚醯胺醯亞胺前驅物SA-11的合成〕
在安裝有電容器及攪拌機之燒瓶中,將偏苯三甲酸酐氯化物(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)21.0g(0.1莫耳)溶解於乙酸乙酯180g中,並將其冷卻至-10℃以下。接著,將二胺(AA-1)19.2g(45毫莫耳)、吡啶7.9g(100毫莫耳)溶解於乙酸乙酯80g中,並將其滴加了1小時。滴加之後,在-10℃以下的溫度下攪拌了1小時,並在25℃下攪拌了1小時。接著,添加乙酸乙酯800mL、水300mL並攪拌10分鐘之後,將其轉移至分液漏斗中,用300mL的水進行清洗,用200mL的飽和碳酸氫鈉水溶液清洗2次,並用200mL的稀鹽酸水溶液、飽和食鹽水進行了清洗。將其用硫酸鎂進行乾燥,用蒸餾器進行濃縮之後,將乙酸乙酯溶液結晶至己烷中。將其進行過濾並真空乾燥,從而獲得了酐(AH-1)31g。
[化學式84]
〔聚醯胺醯亞胺前驅物SA-11的合成〕
適當變更原料,除此以外,藉由與SA-1的合成相同的方法合成了SA-11。SA-10的Mw為28,400,Mn為12,300。
推測聚醯亞胺前驅物SA-11為包含下述式(SA-11)所表示之重複單元之樹脂。
[化學式85]
〔聚醯亞胺前驅物SA-12的合成〕
在SA-1的合成中,將M-1(上述合成品)21.98g(75毫莫耳)變更為M-1(上述合成品)48.75毫莫耳及甲基丙烯酸羥基丙酯26.25毫莫耳,除此以外,藉由與SA-1的合成方法相同的方法獲得了SA-12。
[化學式86]
〔聚醯亞胺PI-1的合成〕
在燒瓶中稱重4,4’-(六氟亞異丙)二鄰苯二甲酸酐22.2g(50毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮70g,並在10℃~20℃下進行攪拌以使其溶解。接著,將18.8g(44毫莫耳)的AA-1(上述合成品)溶解於N-甲基吡咯啶酮30g中,並將其滴加了1小時。
將其在25℃下攪拌2小時之後,添加乙酸酐20.4g(200毫莫耳)、吡啶9.98g(125毫莫耳)、N-甲基吡咯啶酮30g,升溫至80℃,並攪拌了3小時。將該反應液加入甲醇1L中,過濾所析出之樹脂,用甲醇1L攪拌清洗過濾收集之樹脂,進行過濾並乾燥。
PI-1的Mw為22,500,Mn為9,900。
推測聚醯亞胺PI-1為包含下述式(PI-1)所表示之重複單元之樹脂。
[化學式87]
<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欄的“添加量”一欄中所記載的量(質量份)。
使用細孔的寬度為0.5μm的聚四氟乙烯製過濾器對所獲得之樹脂組成物及比較用組成物進行了加壓過濾。
又,在表中,“-”的記載表示組成物不含有對應之成分。
[表2]
樹脂 | 聚合起始劑 | 聚合性化合物 | 鹼產生劑 | 遷移抑制劑 | 金屬接著性 改良劑 | 聚合抑制劑 | 其他 添加劑 | 溶劑 | 硬化 條件 | 顯影方法 (顯影液) | 耐藥品性 | 硬化收縮性 | 過濾性 | |||||||||||
種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 種類 | 添加量 | 溫度 | ||||||
實施例 | 1 | SA-1 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | A |
2 | SA-2 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-2 | 0.3 | F-2 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | A | A | |
3 | SA-3 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-2 | 1.8 | E-3 | 0.3 | F-3 | 1.6 | G-4 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | A | A | |
4 | SA-4 | 30 | OXE-02 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-4 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-1 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | B | B | |
5 | SA-5 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-231 | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-5 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | B | B | |
6 | SA-6 | 29.5 | OXE-02 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-3 | 1.8 | E-6 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-3 | 0.1 | H-1 | 0.5 | NMP | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | A | B | |
7 | SA-7 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-2 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | A | A | |
8 | SA-8 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-3 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | B | A | |
9 | SA-9 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | A | |
10 | SA-10 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | A | A | |
11 | SA-11 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | A | |
12 | SA-12 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | B | A | |
13 | SA-1 | 27 | OXE-01 | 0.8 | SR209 /CS-1 | 4.5/4.0 | D-1 | 1.0 | E-1 | 0.5 | F-1 | 2.0 | G-2 | 0.2 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | A | A | |
14 | SA-1 | 32 | OXE-01 | 2.0 | ADPH | 3.0 | D-1 | 0.95 | E-1 | 1.0 | F-1 | 1.0 | G-2 | 0.05 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | A | |
15 | SA-1 | 30 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 6.1 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.9 | - | 0 | - | 0 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | A | |
16 | SA-1/A-1 | 20/10 | OXE-01 | 1.2 | ADPH | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-1 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | B | B | |
17 | SA-2 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.0 | D-1 | 1.8 | E-2 | 0.3 | F-2 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 200℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | A | A | |
18 | SA-2 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 /CS-1 | 2.0/3.0 | D-1 | 1.8 | E-2 | 0.3 | F-2 | 1.6 | G-2 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | A | A | A | |
19 | PI-1 | 27.5 | OXE-02 | 1.5 | SR-209 | 7.0 | - | 0 | E-6 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-3 | 0.1 | H-1 | 0.5 | NMP | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | B | A | B | |
比較例 | 1 | A1/A-2 | 15/15 | OXE-01 | 1.2 | SR-209 | 5.5 | D-1 | 2.0 | E-1 | 0.3 | F-2 | 1.6 | G-1 | 0.1 | - | - | DMSO/GBL | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | C | D | C |
2 | A-2 | 30 | OXE-01 | 1.2 | SR-231 | 5.5 | D-3 | 2.0 | E-1 | 0.3 | F-3 | 1.6 | G-4 | 0.1 | H-1 | 0.5 | NMP | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | D | D | C | |
3 | P-1 | 27.5 | OXE-02 | 1.2 | SR-209 | 7.0 | D-3 | 1.8 | E-6 | 0.3 | F-1 | 1.6 | G-4 | 0.1 | H-1 | 0.5 | NMP | 60 | 230℃ | 溶劑 (環戊酮) | D | B | C |
表中所記載之各成分的詳細內容如下。
〔樹脂(環化樹脂或其前驅物)〕
·SA-1~SA-11、PI-1:藉由上述合成例而獲得之SA-1~SA-11、PI-1
·A-1:包含下述式(A-1)所表示之結構的重複單元之樹脂、下述合成品
·A-2:包含下述式(A-2)所表示之結構的重複單元之樹脂、下述合成品
·P-1:包含下述式(P-1)所表示之結構的重複單元之樹脂、下述合成品
[化學式88]
〔A-1的合成〕
將4,4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)46.96g加入可分離式燒瓶中,並加入甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)39.69g和四氫呋喃136.83g,在室溫(25℃)下進行攪拌,一邊攪拌一邊加入吡啶24.66g,從而獲得了反應混合物。基於反應之發熱結束之後,冷卻至室溫,並放置了16小時。
接著,在冰冷卻下,一邊攪拌將二環己基碳二亞胺(DCC)62.46g溶解於四氫呋喃61.57g中而獲得之溶液一邊經40分鐘加入反應混合物中,接著一邊攪拌將4,4’-二胺基二苯醚(DADPE)27.42g懸浮於四氫呋喃119.73g中者一邊經60分鐘加入。進而,在室溫下攪拌2小時之後,加入乙醇7.17g,並攪拌1小時,接著加入了四氫呋喃136.83g。藉由過濾而去除在反應混合物中產生之沉澱物,從而獲得了反應液。
將所獲得之反應液加入716.21g的乙醇中,從而生成了由粗聚合物形成之沉澱物。過濾出所生成之粗聚合物並將其溶解於四氫呋喃403.49g中,從而獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到8470.26g的水中以使聚合物沉澱,並過濾出所獲得之沉澱物之後進行真空乾燥,從而獲得了粉末狀的樹脂A-1。藉由凝膠滲透層析法(標準聚苯乙烯換算)測定樹脂A-1的分子量,其結果,A-1的重量平均分子量為20,500,數量平均分子量為9,100。
〔A-2的合成〕
在A-1的合成中,將4,4’-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)變更為等莫耳量的4,4’-(4,4’-異亞丙基二苯氧基)二鄰苯二甲酸酐(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製),除此以外,藉由與A-1的合成相同的方法獲得了A-2。A-2的重量平均分子量為28,000,數量平均分子量為12,600。
〔P-1的合成〕
在上述聚醯亞胺PI-1的合成中,將AA-1變更為等莫耳量的1,3-苯二胺,除此以外,藉由與PI-1的合成相同的方法獲得了P-1。P-1的分子量為Mw=24,000,Mn=10,400。
〔聚合性化合物〕
・SR-209:SR-209(Sartomer Company, Inc製)
·SR-231:SR-231(Sartomer Company, Inc製)
·ADPH:二新戊四醇六丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)
·CS-1:下述結構的化合物
[化學式89]
〔CS-1的合成〕
在安裝有攪拌機、電容器之燒瓶中,將14.6g(50毫莫耳)的在上述中所合成之CS-1、對甲氧基苯酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)0.005g、吡啶(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)4.75g溶解於四氫呋喃(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)80mL中,並將其冷卻至0℃。接著,經1小時滴加甲基丙烯醯氯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)5.75g(55毫莫耳),在0℃~10℃下攪拌1小時之後,升溫至25℃,並攪拌了2小時。接著,將其溶解於乙酸乙酯800mL中,並轉移至分液漏斗中。將其用水300mL、稀鹽酸300mL、飽和碳酸氫鈉300mL、飽和食鹽水進行清洗,用硫酸鎂進行乾燥,並進行過濾之後,用蒸餾器去除溶劑,在45℃下乾燥24小時,從而獲得了15g的CS-1。從
1H-NMR光譜確認為CS-1之情況。
〔聚合起始劑(均為產品名稱)〕
·OXE-01:IRGACURE OXE 01(BASF公司製)
·OXE-02:IRGACURE OXE 02(BASF公司製)
〔其他添加劑〕
·H-1:N-苯基二乙醇胺(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)
〔溶劑〕
·DMSO:二甲基亞碸
·GBL:γ-丁內酯
·NMP:N-甲基吡咯啶酮
在表中,“DMSO/GBL”的記載表示使用了以DMSO:GBL=80:20的混合比(質量比)混合DMSO和GBL而獲得者。
<評價>
[耐藥品性的評價]
藉由旋塗法分別將在各實施例及比較例中所製備之各樹脂組成物或比較用組成物適用於矽晶圓上,從而形成了樹脂組成物層。將適用了所獲得之樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上以100℃乾燥5分鐘,從而在矽晶圓上形成了15μm的均勻厚度的樹脂組成物層。使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),以500mJ/cm
2的曝光能量對矽晶圓上的樹脂組成物層進行整面曝光,並在氮氣環境下,以10℃/分鐘的升溫速度對所曝光之樹脂組成物層(樹脂層)進行升溫,在表的“硬化條件”的“溫度”一欄中所記載的溫度下加熱180分鐘,從而獲得了樹脂組成物層的硬化層(樹脂層)。
將所獲得之樹脂層在下述條件下浸漬於下述藥液中,並算出溶解速度。
藥液:二甲基亞碸(DMSO)與25質量%的氫氧化四甲銨(TMAH)水溶液的90:10(質量比)的混合物
評價條件:將樹脂層在75℃的藥液中浸漬15分鐘,比較浸漬前後的膜厚,並計算出溶解速度(nm/分鐘)。關於膜厚,使用橢圓偏光計(Foothill公司製KT-22)在塗佈面上的10個點處實施膜厚測定,並作為其算術平均值而求出。
按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於表的“耐藥品性”一欄中。可以說溶解速度越小,耐藥品性越優異。
-評價基準-
A:溶解速度未達200nm/分鐘。
B:溶解速度為200nm/分鐘以上且未達300nm/分鐘。
C:溶解速度為300nm/分鐘以上且未達400nm/分鐘。
D:溶解速度為400nm/分鐘以上。
〔硬化收縮的評價〕
在各實施例及比較例中,將樹脂組成物或比較用組成物分別藉由旋塗法適用於矽晶圓上,從而形成了樹脂組成物層。將適用了所獲得之樹脂組成物層之矽晶圓在加熱板上以100℃乾燥5分鐘,從而在矽晶圓上獲得了約15μm的厚度均勻的硬化性樹脂組成物層。使用反射光譜膜厚計(FE-3000 OTSUKA ELECTRONICS CO.,LTD製)測定上述硬化性樹脂組成物層的膜厚,並將該值設為“膜厚A”。
接著,使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C),並以500mJ/cm
2的曝光能量對所獲得之硬化性樹脂組成物層的整面進行了i射線曝光。
在氮氣環境下,以10℃/分鐘的升溫速度對上述曝光後的硬化性樹脂組成物層(樹脂層)進行升溫,在達到表的“硬化溫度(℃)”一欄中所記載的溫度之後,加熱3小時,並冷卻至25℃。
使用反射光譜膜厚計(FE-3000 OTSUKA ELECTRONICS CO.,LTD製)測定上述組成物層的膜厚,並將該值設為“膜厚B”。
依據下述計算式,計算出膜的收縮率。
計算式:收縮率(%)=100-(膜厚B÷膜厚A×100)
按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於表的“硬化收縮性”一欄中。可以說上述收縮率的值越小,所獲得之硬化收縮性越優異。
(評價基準)
A:膜的收縮率未達20%。
B:膜的收縮率為20%以上且未達25%。
C:膜的收縮率為25%以上且未達30%。
D:膜的收縮率為30%以上。
〔過濾性的評價〕
在各實施例及比較例子中,分別在硬化性樹脂組成物5.0g或比較用組成物5.0g中添加2.5g的DMSO(二甲基亞碸)/γ-BL(γ-丁內酯)=50/50(質量%)溶液並使其溶解,從而獲得了阻劑溶液。
關於在上述中所獲得之阻劑溶液,測定了在下述條件下進行過濾時的壓力。
測定設備:數位測力計(IMADA Co.,Ltd.製)、測定台(IMADA Co.,Ltd.製)
在安裝有0.5μm的過濾器之注射器中測取3mL的阻劑溶液,並將其安裝於上述測定台上。
將其用數位測力計以3mL/1分鐘的速度推入注射器中,並測定了此時推入時所需要之力。
按照下述評價基準進行評價,評價結果記載於表的“過濾性”一欄中。可以說推入時所需要之力(N)越小,過濾性越優異。
-評價基準-
A:推入時所需要之力未達0~50N(牛頓)。
B:推入時所需要之力為50N以上~未達100N。
C:推入時所需要之力為100N以上。
依據以上結果,可知由本發明之樹脂組成物形成之硬化物的耐藥品性優異。
比較例1~比較例3之比較用組成物中所使用之樹脂不包含樹脂的主鏈與聚合性基藉由包含脲鍵之連接基鍵結之結構。
又,比較例1~比較例3之比較用組成物中所使用之樹脂不包含具有脲鍵及聚合性基之分子鏈。
可知由該種比較用組成物形成之硬化物的耐藥品性差。
<實施例101>
藉由旋塗法將在實施例1中所使用之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的樹脂組成物層之後,使用步進機(Nikon Co.,Ltd.製,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230℃之後,在230℃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出半導體元件,其結果,確認到正常動作。
無。
Claims (16)
- 一種樹脂組成物,其係包含作為環化樹脂或其前驅物之樹脂及聚合起始劑, 前述樹脂具有包含聚合性基之側鏈, 前述樹脂的主鏈與前述聚合性基經由連接基鍵結, 前述連接基包含脲鍵。
- 如請求項3所述之樹脂組成物,其中 前述樹脂為選自包括包含下述式(2)所表示之重複單元之聚醯亞胺前驅物、包含下述式(4)所表示之重複單元之聚醯亞胺、包含下述式(3)所表示之重複單元之聚苯并㗁唑前驅物、包含下述式(x)所表示之重複單元之聚苯并㗁唑、下述式(PAI-2)所表示之聚醯胺醯亞胺前驅物及包含式(PAI-3)所表示之重複單元之聚醯胺醯亞胺之群組中的至少1種樹脂, [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,在選自包括R 111、R 113、R 114及R 115之群組中的至少1個中包含式(1-2)所表示之結構; [化學式4] 式(4)中,R 131表示2價的有機基,R 132表示4價的有機基,在R 132及R 131中的至少一者中包含前述式(1-2)所表示之結構; [化學式5] 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,在選自包括R 121、R 122、R 123及R 124之群組中的至少1個中包含前述式(1-2)所表示之結構; [化學式6] 式(X)中,R 133表示2價的有機基,R 134表示4價的有機基,在R 134及R 133中的至少一者中包含前述式(1-2)所表示之結構; [化學式7] 式(PAI-2)中,R 117表示3價的有機基,R 111表示2價的有機基,A 2表示氧原子或-NH-,R 113表示氫原子或1價的有機基,在選自包括R 111、R 113及R 117之群組中的至少1個中包含前述式(1-2)所表示之結構; [化學式8] 式(PAI-2)中,R 117表示3價的有機基,R 111表示2價的有機基,在R 111及R 117中的至少一者中包含前述式(1-2)所表示之結構。
- 如請求項1至請求項4之任一項所示之樹脂組成物,其中 前述樹脂中之前述聚合性基為自由基聚合性基。
- 如請求項1至請求項4之任一項所示之樹脂組成物,其中 前述樹脂為選自包括聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、聚苯并㗁唑、聚苯并㗁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺及聚醯胺醯亞胺前驅物之群組中的至少1種樹脂。
- 如請求項1至請求項4之任一項所示之樹脂組成物,其中 前述樹脂的酸值為0mmol/g~1.2mmol/g。
- 如請求項1至請求項4之任一項所述之樹脂組成物,其係進一步包含聚合性化合物。
- 如請求項1至請求項4之任一項所述之樹脂組成物,其係進一步包含鹼產生劑。
- 如請求項1至請求項4之任一項所述之樹脂組成物,其係用於形成再配線層用層間絕緣膜。
- 一種硬化物,其係將請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物硬化而成。
- 一種積層體,其係包括2層以上的由請求項11所述之硬化物形成之層,並且在由前述硬化物形成之層之間的任一個之間包括金屬層。
- 一種硬化物之製造方法,其係包括將請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟。
- 如請求項13所述之硬化物之製造方法,其係包括選擇性地曝光前述膜之曝光步驟及使用顯影液對前述膜進行顯影而形成圖案之顯影步驟。
- 如請求項13所述之硬化物之製造方法,其係包括在50~450℃下對前述膜進行加熱之加熱步驟。
- 一種半導體元件,其係包含請求項11所述之硬化物。
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