TWI534543B - 正型感放射線性組成物、層間絶緣膜及其形成方法 - Google Patents
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Description
本發明關於正型感放射線性組成物、由該組成物所形成的層間絕緣膜及該層間絕緣膜之形成方法,該正型感放射線性組成物係適合作為液晶顯示元件(LCD)、有機EL顯示元件(OLED)等顯示元件的層間絕緣膜之形成材料。
於顯示元件中,一般以將層狀配置的配線之間絕緣為目的,設置層間絕緣膜。作為層間絕緣膜的形成材料,廣泛使用正型感放射線性組成物,這是因為得到必要的圖案形狀之步驟數少,而且具有充分的平坦性是較佳的。對形成如此層間絕緣膜時所使用的正型感放射線性組成物,要求良好的放射線感度和保存安定性,對所得之層間絕緣膜,要求優異的耐熱性或透明性等。
作為上述正型感放射線性組成物的成分,廣泛採用丙烯酸類樹脂,例如在特開2009-98673號公報中,提案使用一種正型感光性樹脂組成物,其含有:具有含酸解離性基的結構單元,在該酸解離性基解離時變成鹼可溶性的樹脂,具有含有能與羧基反應而生成共價鍵的官能基(環氧基等)之結構單元的樹脂,以及含有酸產生劑的正型感光性樹脂組成物。於此組成物中,在混合上述2種類的特定樹脂,使用上述組成物所形成的塗膜中,由具有含酸解離性基的結構單元之樹脂經由酸的作用而生成之羧基,與具有含環氧基等的結構單元之樹脂的交聯反應,而進行硬化反應。然而,因為交聯反應的進行不充分,所得之硬化膜的表面硬度及耐溶劑性係未達到可滿足的水準。
專利文獻1 特開2009-98673號公報
對於如此的現狀,亦考慮藉由添加當作環氧系材料之硬化劑所使用的胺化合物,而使進行交聯反應之對策。惟,於一般的胺化合物之添加中,隨著與組成物中所存在的環氧基之經時的反應,保存安定性會降低。
因此,也考慮藉由因酸脫離的保護基來保護胺化合物以使反應性降低,而確保上述組成物的保存安定性之對策。而且,若由於硬化膜的形成過程所發生的酸而使保護基脫離,則胺化合物可供與環氧基的交聯反應。然而,於此情況下,經由酸解離性基的解離而使鹼不溶性樹脂變成鹼可溶性的反應,與環氧基之胺化合物所致的交聯反應係同時地進行,上述組成物有無法發揮正型的感放射線特性之虞。
本發明係以如以上的情事為基礎而完成者,其目的在於提供正型感放射線性組成物、由該組成物所形成的層間絕緣膜以及該層間絕緣膜之形成方法,該組成物可以形成表面硬度及耐溶劑性優異,一般的要求特性之透過率及電壓保持率亦令人滿足的層間絕緣膜,而且保存安定性優異,具有充分的放射線感度。
為了解決上述問題而完成的本發明係一種正型感放射線性組成物,其含有:
[A]在同一或不同的聚合物分子中具有含下述式(1)所示之基的結構單元(以下亦稱為「結構單元(1)」)與含環氧基的結構單元之聚合物(以下亦稱為「[A]聚合物」),
[B]酸產生體,及
[C]選自由下述式(2)所示的含氮化合物(以下亦稱為含氮化合物(1)及下述式(3)所示的含氮化合物(以下亦稱為「含氮化合物(2)」)所組成之群中的至少一種(以下將合併兩者時亦稱為「[C]含氮化合物」),
(式(1)中,R1及R2各自獨立地係氫原子、烷基、環烷基或芳基,此等烷基、環烷基或芳基的氫原子之一部分或全部可被取代基所取代(惟,沒有R1及R2同時為氫原子的情況);R3係烷基、環烷基、芳烷基、芳基或-M(R3m)3所示的基(M係Si、Ge或Sn,R3m係烷基),此等氫原子的一部分或全部可被取代基所取代;R1與R3可連接而形成環狀醚)。
(式(2)中,R4及R5各自獨立地係氫原子、胺基、碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基,此烷基或芳基可含有羥基、羧基、羰基、酯基、磺酸基、醯胺基、醚基、硫醇基、硫醚基、胺基或脒基。R6係碳數1~20的烷基、碳數4~20的環烷基或碳數6~20的芳基。R4與R5可連接而形成環),
(式(3)中,R7及R8各自獨立地係與上述式(2)的R4同義。R9及R10各自獨立地係與上述式(2)的R6同義。A係碳數1~12的烷二基或碳數6~20的伸芳基)。
於該正型感放射線性組成物中,作為胺化合物,由於使用在氮原子部分導入保護基而成為胺基甲酸酯構造的特定之[C]含氮化合物,而在保存時可抑制[C]含氮化合物之反應性,可提高該組成物的保存安定性。又,由於採用特定的胺基甲酸酯構造作為[C]含氮化合物的保護形態,藉由當作酸解離性基的上述式(1)所示之基因酸所致的解離用之活化能,而提高用於脫保護的活化能。結果,[C]含氮化合物係在曝光時不因自[B]酸產生體所產生的酸被脫保護,而是藉由顯像後的後烘烤(Post Bake)時之熱與因該熱而自[B]酸產生體所產生的酸之協同作用被脫保護。因此,於該正型感放射線性組成物中,在自曝光到顯像為止的一連串步驟可發揮正型的感放射線特性,同時在後烘烤時藉由經脫保護的[C]含氮化合物,可使環氧基的交聯反應充分地進行,可形成具有優異的表面硬度及耐溶劑性之作為層間絕緣膜的硬化膜。
於該正型感放射線性組成物中,上述式(2)中的R6及上述式(3)中的R8較佳為第三丁基、第三戊基、1-甲基環己基或1-乙基環己基。藉此,[C]含氮化合物的反應性控制變容易,同時[C]含氮化合物之脫保護用的活化能成為適度,可平衡地發揮曝光時對來自酸產生體的酸之保護機能,與在後烘烤時之熱及酸的脫保護能力。
[C]含氮化合物的含量,相對於[A]聚合物100質量份而言,較佳為2質量份以上30質量份以下。藉由使[C]含氮化合物的含量成為上述範圍,可使環氧基的交聯反應充分進行,而且可為止過剩量所致的出乎預料之與環氧基的副反應,可防止該正型感放射線性組成物的放射線感度及保存安定性之降低,以及防止所得之硬化膜的透過率及電壓保持率之降低。
該正型感放射線性組成物係可適用於形成顯示元件的層間絕緣膜。
本發明的顯示元件用層間絕緣膜之形成方法含有:
(1)在基板上形成該正型感放射線性組成物的塗膜之步驟,
(2)對步驟(1)所形成的塗膜之至少一部分照射放射線之步驟,
(3)將經步驟(2)照射放射線之塗膜顯像之步驟,及
(4)將經步驟(3)顯像的塗膜加熱之步驟。
藉由使用該正型感放射線性組成物的本發明之形成方法,可形成表面硬度及耐溶劑性優異,充分滿足透過率及電壓保持率的層間絕緣膜。
本發明中較佳為含有由該正型感放射線性組成物所形成的顯示元件之層間絕緣膜。
於本說明書中,[A]成分的「聚合物」之概念亦包括在一個聚合物分子中具有結構單元(1),而且在與該一個聚合物分子不同的聚合物分子中具有含環氧基的結構單元。
如以上說明,本發明的正型感放射線性組成物係藉由含有上述[A]、[B]及[C]成分,而可以形成能平衡良好地滿足透過率及電壓保持率的一般要求特性,同時具有優異的表面硬度及耐溶劑性之層間絕緣膜。又,該正型感放射線性組成物係具有優異的保存安定性,而且展現充分的放射線感度。
本發明的正型感放射線性組成物含有[A]聚合物、[B]酸產生體及[C]含氮化合物,亦可更含有其它任意成分。
[A]聚合物係在同一或不同的聚合物分子中具有結構單元(1)與含環氧基的結構單元,視需要亦可具有其它結構單元。具有結構單元(1)及含環氧基的結構單元之[A]聚合物的態樣,係沒有特別的限定,例如可舉出:
(i)在同一聚合物分子中具有結構單元(1)及含環氧基的結構單元這兩者,在[A]聚合物中存在1種聚合物分子的情況,
(ii)在一個聚合物分子中具有結構單元(1),在與其不同的聚合物分子中具有含環氧基的結構單元,在[A]聚合物中存在2種聚合物分子的情況,
(iii)在一個聚合物分子中具有結構單元(1)及含環氧基的結構單元這兩者,在與其不同的聚合物分子中具有結構單元(1),在與此等不同的聚合物分子中具有含環氧基的結構單元,在[A]聚合物中存在3種聚合物分子的情況,
(iv)除了(i)~(iii)規定的聚合物分子,在[A]聚合物中還更含有另1種或2種以上的聚合物分子之情況等。
於任一情況中,皆可享有本發明的效果。以下,對結構單元(1)、含環氧基的結構單元及其它結構單元依順序說明。
結構單元(1)中,由於上述式(1)所示的基係以在酸存在下解離而產生極性基的基(以下亦僅稱“酸解離性基”)之形式存在,所以經由放射線的照射而由酸產生體產生的酸,酸解離性基進行解離,結果鹼不溶性的聚合物[A]變成鹼可溶性。上述酸解離性基具有對鹼比較安定的縮醛結構或縮酮結構,此等可藉由酸的作用而解離。
作為上述式(1)中R1及R2所示的烷基,較佳為碳數1~30的直鏈狀及支鏈狀烷基,於此烷基鏈中亦可具有氧原子、硫原子、氮原子。作為上述烷基的具體例,例如可舉出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二基、正十四基、正十八基等的直鏈狀烷基、異丙基、異丁基、第三丁基、新戊基、2-己基、3-己基等的支鏈狀烷基。
作為上述式(1)中R1及R2所示的環烷基,較佳為碳數3~20的環烷基,可為多環,在環內亦可具有氧原子。作為上述環烷基的具體例,例如可舉出環丙基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、冰片基、降冰片基、金剛烷基等。
作為上述式(1)中R1及R2所示的芳基,較佳為碳數6~14的芳基,可為單環,也為單環所連結的構造,亦可為縮合環。作為上述芳基的具體例,例如可舉出苯基、萘基等。
上述R1及R2的氫原子之一部分或全部亦可被取代基所取代。作為如此的取代基,例如可舉出鹵素原子、羥基、硝基、氰基、羧基、羰基、環烷基(作為此環烷基,可適合採用上述環烷基的說明)、芳基(作為此芳基,可適合採用上述芳基的說明)、烷氧基(較佳為碳數1~20的烷氧基,例如可舉出甲氧基、乙氧基、丙氧基、正丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等)、醯基(較佳為碳數2~20的醯基,例如可舉出乙醯基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基等)、醯氧基(較佳為碳數2~10的醯氧基,例如可舉出乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、第三丁醯氧基、第三戊醯氧基等)、烷氧羰基(較佳為碳數2~20的烷氧羰基,例如可舉出甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基等)、鹵烷基(上述烷基或環烷基的氫原子之一部分或全部經鹵素原子取代的基,例如可舉出全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、氟環丙基、氟環丁基等)等。對於芳基、環烷基等中的環狀構造,可舉出上述烷基當作進一步的取代基。
上述式(1)中R3所示的烷基、環烷基及芳基係可採用R1及R2的說明。作為上述式(1)中R3所示的芳烷基,較佳可舉出碳數7~20的芳烷基,例如可舉出苄基、苯乙基、萘甲基、萘乙基等。作為上述式(1)中R3的-M(R3m)3所示的基,例如可舉出三甲基矽烷基、三甲基甲鍺烷基等。作為可以取代此R3所示的芳烷基或-M(R3m)3所示的基之氫原子的一部分或全部之取代基,可適合採用上述取代基。
R1與R3可連接而形成環狀醚。作為如此的環狀醚,例如可舉出2-氧雜環丁烷基、2-四氫呋喃基、2-四氫吡喃基、2-二烷基等。此環狀醚的氫原子之一部分或全部亦可被上述取代基所取代。
結構單元(1)具有藉由結合到其它碳原子上而成為能夠具有縮醛結構或縮酮結構的官能基,藉此可以具有該縮醛結構或縮酮結構。
作為上述藉由結合到其它碳原子上而成為能夠具有縮醛結構的官能基,例如可舉出1-甲氧基乙氧基、1-乙氧基乙氧基、1-正丙氧基乙氧基、1-異丙氧基乙氧基、1-正丁氧基乙氧基、1-異丁氧基乙氧基、1-第二丁氧基乙氧基、1-第三丁氧基乙氧基、1-環戊氧基乙氧基、1-環己氧基乙氧基、1-降冰片氧基乙氧基、1-冰片氧基乙氧基、1-苯氧基乙氧基、1-(1-萘氧基)乙氧基、1-苄氧基乙氧基、1-苯乙基氧基乙氧基、(環己基)(甲氧基)甲氧基、(環己基)(乙氧基)甲氧基、(環己基)(正丙氧基)甲氧基、(環己基)(異丙氧基)甲氧基、(環己基)(環己氧基)甲氧基、(環己基)(苯氧基)甲氧基、(環己基)(苄氧基)甲氧基、(苯基)(甲氧基)甲氧基、(苯基)(乙氧基)甲氧基、(苯基)(正丙氧基)甲氧基、(苯基)(異丙氧基)甲氧基、(苯基)(環己氧基)甲氧基、(苯基)(苯氧基)甲氧基、(苯基)(苄氧基)甲氧基、(苄基)(甲氧基)甲氧基、(苄基)(乙氧基)甲氧基、(苄基)(正丙氧基)甲氧基、(苄基)(異丙氧基)甲氧基、(苄基)(環己氧基)甲氧基、(苄基)(苯氧基)甲氧基、(苄基)(苄氧基)甲氧基、2-四氫呋喃氧基、2-四氫吡喃氧基、1-三甲基矽烷基氧基乙氧基、1-三甲基甲鍺烷基氧基乙氧基等。
於此等之中,可舉出1-乙氧基乙氧基、1-環己基氧基乙氧基、2-四氫吡喃氧基、1-正丙氧基乙氧基、2-四氫吡喃氧基當作較佳者。
作為上述藉由結合到其它碳原子上而能夠成為具有縮酮結構的官能基,例如可舉出1-甲基-1-甲氧基乙氧基、1-甲基-1-乙氧基乙氧基、1-甲基-1-正丙氧基乙氧基、1-甲基-1-異丙氧基乙氧基、1-甲基-1-正丁氧基乙氧基、1-甲基-1-異丁氧基乙氧基、1-甲基-1-第二丁氧基乙氧基、1-甲基-1-第三丁氧基乙氧基、1-甲基-1-環戊氧基乙氧基、1-甲基-1-環己氧基乙氧基、1-甲基-1-降冰片氧基乙氧基、1-甲基-1-冰片氧基乙氧基、1-甲基-1-苯氧基乙氧基、1-甲基-1-(1-萘氧基)乙氧基、1-甲基-1-苄氧基乙氧基、1-甲基-1-苯乙基氧基乙氧基、1-環己基-1-甲氧基乙氧基、1-環己基-1-乙氧基乙氧基、1-環己基-1-正丙氧基乙氧基、1-環己基-1-異丙氧基乙氧基、1-環己基-1-環己氧基乙氧基、1-環己基-1-苯氧基乙氧基、1-環己基-1-苄氧基乙氧基、1-苯基-1-甲氧基乙氧基、1-苯基-1-乙氧基乙氧基、1-苯基-1-正丙氧基乙氧基、1-苯基-1-異丙氧基乙氧基、1-苯基-1-環己氧基乙氧基、1-苯基-1-苯氧基乙氧基、1-苯基-1-苄氧基乙氧基、1-苄基-1-甲氧基乙氧基、1-苄基-1-乙氧基乙氧基、1-苄基-1-正丙氧基乙氧基、1-苄基-1-異丙氧基乙氧基、1-苄基-1-環己氧基乙氧基、1-苄基-1-苯氧基乙氧基、1-苄基-1-苄氧基乙氧基、2-(2-甲基-四氫呋喃基)氧基、2-(2-甲基-四氫吡喃基)氧基、1-甲氧基-環戊氧基、1-甲氧基-環己氧基等。
於此等之中,可舉出1-甲基-1-甲氧基乙氧基、1-甲基-1-環己氧基乙氧基當作較佳者。
作為上述具有縮醛構造或縮酮構造的結構單元(1)之具體例,例如可舉出下述式(1-1)~(1-3)所示的結構單元。
(式(1-1)及(1-3)中,R’係氫原子或甲基。R1、R2及R3係與上述式(1)的說明同義)。
作為給予上述式(1-1)~(1-3)所示的結構單元(1)之具有自由基聚合性的單體(以下亦僅稱「含縮醛構造的單體」),例如可舉出:(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯、(甲基)丙烯酸酯1-(環烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸1-(鹵烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸1-(芳烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸四氫吡喃酯等之(甲基)丙烯酸酯系含縮醛構造的單體;2,3-二(1-(三烷基矽烷基氧基)烷氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(三烷基甲鍺烷基氧基)烷氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-烷氧基烷氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(環烷氧基)烷氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(芳烷氧基)烷氧羰基)-5-降冰片烯等之降冰片烯系含縮醛構造的單體;1-烷氧基烷氧基苯乙烯、1-(鹵烷氧基)烷氧基苯乙烯、1-(芳烷氧基)烷氧基苯乙烯、四氫吡喃氧基苯乙烯等之苯乙烯系含縮醛構造的單體。
於此等之中,較佳為(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯、(甲基)丙烯酸四氫吡喃酯、1-烷氧基烷氧基苯乙烯、四氫吡喃氧基苯乙烯,更佳為(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯。
作為給予上述結構單元(1)之含縮醛構造的單體的具體例,例如可舉出:甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-異丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-第三丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-正丙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-環己氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-環己基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氫吡喃酯等之甲基丙烯酸酯系含縮醛構造的單體;丙烯酸1-乙氧基乙酯、丙烯酸1-甲氧基乙酯、丙烯酸1-正丁氧基乙酯、丙烯酸1-異丁氧基乙酯、丙烯酸1-第三丁氧基乙酯、丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、丙烯酸1-正丙氧基乙酯、丙烯酸1-環己氧基乙酯、丙烯酸1-(2-環己基乙氧基)乙酯、丙烯酸1-苄氧基乙酯、丙烯酸2-四氫吡喃酯等之丙烯酸酯系含縮醛構造的單體;2,3-二(1-(三甲基矽烷基氧基)乙氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(三甲基甲鍺烷基氧基)乙氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-甲氧基乙氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(環己氧基)乙氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(苄氧基)乙氧羰基)-5-降冰片烯等之降冰片烯系含縮醛構造的單體;對或間-1-乙氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-甲氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-正丁氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-異丁氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-(1,1-二甲基乙氧基)乙氧基苯乙烯、對或間-1-(2-氯乙氧基)乙氧基苯乙烯、對或間-1-(2-乙基己氧基)乙氧基苯乙烯、對或間-1-正丙氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-環己氧基乙氧基苯乙烯、對或間-1-(2-環己基乙氧基)乙氧基苯乙烯、對或間-1-苄氧基乙氧基苯乙烯等之苯乙烯系含縮醛構造的單體等。上述結構單元(1)可為1種或組合2種以上使用。
於給予上述結構單元(1)之含縮醛構造的單體之中,較佳為甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氫吡喃酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯。
給予結構單元(1)之含縮醛構造的單體,係可使用市售者,也可使用以眾所周知的方法所合成者。例如,給予上述式(1-1)所示的結構單元(1)之含縮醛構造的單體,係可如下述所示,使(甲基)丙烯酸在酸觸媒的存在下與乙烯醚反應而合成。
(式中,R’、R1及R3各自對應於上述式(1-1)中的R’、R1及R3,R21及R22係作為-CH(R21)(R22)而對應於上述式(1-1)中的R2)。
[A]聚合物中的結構單元(1)之含量,只要[A]聚合物經由酸而顯示鹼可溶性,發揮硬化膜所欲的耐熱性,則沒有特別的限定,在一個聚合物分子中含有結構單元(1)與含環氧基的結構單元這兩者時,相對於[A]聚合物中所含有的全部結構單元而言,以單體加入比計,較佳為5質量%以上70質量%以下,更佳為10質量%以上60質量%以下,特佳為20質量%以上50質量%以下。
另一方面,在一個聚合物分子中具有結構單元(1),而且在與此不同的聚合物分子中具有含環氧基的結構單元時,具有結構單元(1)的該一個聚合物分子中之結構單元(1)的含量,相對於該聚合物分子中所含有的全部結構單元而言,以單體加入比計,較佳為40質量%以上99質量%以下,更佳為50質量%以上98質量%以下,特佳為55質量%以上95質量%以下。
[A]聚合物具有上述結構單元(1)連同含環氧基的結構單元。含環氧基的結構單元係來自具有自由基聚合性之含環氧基的單體之結構單元。作為此環氧基,可舉出環氧乙烷基(1,2-環氧構造)、氧雜環丁烷基(1,3-環氧構造)。[A]聚合物由於在分子中具有含環氧乙烷基或氧雜環丁烷基等的結構單元,而可更提高由該正型感放射線性組成物所得之硬化膜的表面硬度及耐溶劑性。
作為給予上述含環氧基的結構單元之含環氧基的單體之具體例,例如可舉出:丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸-2-甲基環氧丙酯、丙烯酸-3,4-環氧基丁酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基丁酯、丙烯酸-3-甲基-3,4-環氧基丁酯、甲基丙烯酸-3-乙基-3,4-環氧基丁酯、丙烯酸-5,6-環氧基己酯、甲基丙烯酸-5,6-環氧基己酯、甲基丙烯酸-5-甲基-5,6-環氧基己酯、甲基丙烯酸-5-乙基-5,6-環氧基己酯、丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、甲基丙烯酸-6,7-環氧基庚酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基環己酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基環己基甲酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基乙酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基丙酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基丁酯、甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基己酯、丙烯酸3,4-環氧基環己酯、丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、丙烯酸3,4-環氧基環己基乙酯、丙烯酸3,4-環氧基環己基丙酯、丙烯酸3,4-環氧基環己基丁酯、丙烯酸3,4-環氧基環己基己酯等之含環氧乙烷基的(甲基)丙烯酸系化合物;鄰乙烯基苄基環氧丙基醚、間乙烯基苄基環氧丙基醚、對乙烯基苄基環氧丙基醚、α-甲基-鄰乙烯基苄基環氧丙基醚、α-甲基-間乙烯基苄基環氧丙基醚、α-甲基-對乙烯基苄基環氧丙基醚等之乙烯基苄基環氧丙基醚類;鄰乙烯基苯基環氧丙基醚、間乙烯基苯基環氧丙基醚、對乙烯基苯基環氧丙基醚等之乙烯基苯基環氧丙基醚類;3-(丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、3-(丙烯醯氧基甲基)-3-甲基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(丙烯醯氧基甲基)-3-苯基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯氧基乙基)氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-丙烯醯氧基乙基)-3-苯基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-甲基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-苯基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-3-乙基氧雜環丁烷、3-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-3-苯基氧雜環丁烷、2-(丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、2-(丙烯醯氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、2-(丙烯醯氧基甲基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(丙烯醯氧基甲基)-2-苯基氧雜環丁烷、2-(2-丙烯醯氧基乙基)氧雜環丁烷、2-(2-丙烯醯氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(2-丙烯醯氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(2-丙烯醯氧基乙基)-2-苯基氧雜環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)氧雜環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-甲基氧雜環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(甲基丙烯醯氧基甲基)-2-苯基氧雜環丁烷、2-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)氧雜環丁烷、2-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-2-乙基氧雜環丁烷、2-(2-甲基丙烯醯氧基乙基)-2-苯基氧雜環丁烷等之含氧雜環丁烷基的(甲基)丙烯酸系化合物等。上述含環氧基的結構單元係可為單獨或組合2種類以上使用。
於上述含環氧基的單體中,從與其它自由基聚合性單體的共聚合反應性及正型感放射線性組成物的顯像性之觀點來看,較佳為甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸-2-甲基環氧丙酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基環己酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基環己基甲酯、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-甲基氧雜環丁烷、3-(甲基丙烯醯氧基甲基)-3-乙基氧雜環丁烷。
[A]聚合物中之含環氧基的結構單元之含量,只要能發揮層間絕緣膜之所欲的耐熱性,則沒有特別的限定,在一個聚合物分子中含有結構單元(1)與含環氧基的結構單元時,相對於[A]聚合物中所含有的全部結構單元而言,以單體加入比計,較佳為10質量%以上60質量%以下,更佳為15質量%以上55質量%以下,特佳為20質量%以上50質量%以下。
另一方面,在一個聚合物分子中具有結構單元(1),而且在其它聚合物分子中具有含環氧基的結構單元時,相對於具有含環氧基的結構單元之其它聚合物分子中所含有的全部結構單元而言,含環氧基的結構單元之含量,以單體加入比計,較佳為20質量%以上80質量%以下,更佳為30質量%以上70質量%以下,特佳為35質量%以上65質量%以下。
作為給予其它結構單元的自由基聚合性單體,可舉出具有羧基或其衍生物、羥基的自由基聚合性單體等。
作為上述具有羧基或其衍生物的自由基聚合物單體,可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-丙烯醯氧基乙基六氫苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫苯二甲酸等之單羧酸;馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、伊康酸等之二羧酸;上述二羧酸的酸酐等。
作為上述具有羥基的自由基聚合性單體之例,可舉出:丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-3-羥丙酯、丙烯酸-4-羥丁酯、丙烯酸-4-羥甲基環己基甲酯等之丙烯酸羥烷酯;甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-3-羥丙酯、甲基丙烯酸-4-羥丁酯、甲基丙烯酸-5-羥戊酯、甲基丙烯酸-6-羥己酯、甲基丙烯酸-4-羥甲基-環己基甲酯等之甲基丙烯酸羥烷酯等。
於此等具有羥基的自由基聚合性單體中,從與其它自由基聚合性單體的共聚合反應性及所得之層間絕緣膜的耐熱性之觀點來看,較佳為丙烯酸-2-羥乙酯、丙烯酸-3-羥丙酯、丙烯酸-4-羥丁酯、甲基丙烯酸-2-羥乙酯、甲基丙烯酸-4-羥丁酯、丙烯酸-4-羥甲基-環己基甲酯、甲基丙烯酸-4-羥甲基-環己基甲酯。
作為其它自由基聚合性單體之例,可舉出:丙烯酸甲酯、丙烯酸異丙酯等的丙烯酸烷酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯等的甲基丙烯酸烷酯;丙烯酸環己酯、丙烯酸-2-甲基環己酯、丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸-2-(三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基)乙酯、丙烯酸異冰片酯等的丙烯酸脂環式烷酯;甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸-2-甲基環己酯、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸-2-(三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基)乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯等的甲基丙烯酸脂環式烷酯;丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等之丙烯酸的芳酯及丙烯酸的芳烷酯;甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯等之甲基丙烯酸的芳酯及甲基丙烯酸的芳烷酯;馬來酸二乙酯、富馬酸二乙酯、伊康酸二乙酯等的二羧酸二烷酯;甲基丙烯酸四氫糠酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、甲基丙烯酸四氫吡喃-2-甲酯等之含有1個氧原子的不飽和雜五員環甲基丙烯酸酯及不飽和雜六員環甲基丙烯酸酯;4-甲基丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-甲基丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-異丁基-1,3-二氧戊環、4-甲基丙烯醯氧基甲基-2-環己基-1,3-二氧戊環、4-甲基丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-甲基丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-異丁基-1,3-二氧戊環等之含有2個氧原子的不飽和雜五員環甲基丙烯酸酯;4-丙烯醯氧基甲基-2,2-二甲基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基甲基-2,2-二乙基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-異丁基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基甲基-2-環戊基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基甲基-2-環己基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基乙基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基丙基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-丙烯醯氧基丁基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環等之含有2個氧原子的不飽和雜五員環丙烯酸酯;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、4-異丙烯基苯酚等的乙烯基芳香族化合物;N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-琥珀醯亞胺基-3-馬來醯亞胺苯甲酸酯、N-琥珀醯亞胺基-4-馬來醯亞胺丁酸酯、N-琥珀醯亞胺基-6-馬來醯亞胺己酸酯、N-琥珀醯亞胺基-3-馬來醯亞胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)馬來醯亞胺等的N位取代馬來醯亞胺;1,3-丁二烯、異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等的共軛二烯系化合物;丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、氯乙烯、偏二氯乙烯、醋酸乙烯酯等其它的不飽和化合物。
於此等其它自由基聚合性單體中,從與上述具有反應官能基的自由基聚合性單體之共聚合反應性及該正型感放射線性組成物的顯像性之點來看,較佳為苯乙烯、4-異丙烯基苯酚、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸四氫糠酯、1,3-丁二烯、4-丙烯醯氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、N-環己基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、甲基丙烯酸苄酯。
[A]聚合物之由GPC(凝膠滲透層析術)所測定的聚苯乙烯換算重量平均分子量(以下稱為「Mw」)較佳為2.0×103~1.0×105,更佳為5.0×103~5.0×104。藉由使[A]聚合物的Mw成為上述範圍,可提高該正型感放射線性組成物的放射線感度及鹼顯像性。
又,[A]聚合物之由GPC(凝膠滲透層析術)所測定的聚苯乙烯換算數量平均分子量(以下稱為「Mn」)較佳為2.0×103~1.0×105,更佳為5.0×103~5.0×104。藉由使共聚物的Mn成為上述範圍,可提高該正型感放射線性組成物之塗膜的硬化時之硬化反應性。
再者,[A]聚合物的分子量分布「Mw/Mn」較佳為3.0以下,更佳為2.6以下。藉由使[A]聚合物的Mw/Mn成為3.0以下,可提高所得之層間絕緣膜的顯像性。含有[A]聚合物的該正型感放射線性組成物,係在顯像時不發生顯像殘渣,可容易地形成所欲的圖案形狀。
[A]聚合物係可藉由含縮醛構造的單體、含環氧基的單體、給予其它結構單元的單體之自由基共聚合而製造。當製造在一個聚合物分子中含有結構單元(1)及含環氧基的結構單元這兩者的[A]聚合物時,只要使用至少含有含縮醛構造的單體與含環氧基的單體之混合物進行共聚合即可。另一方面,當製造在一個聚合物分子中具有結構單元(1),而且在與其不同的聚合物分子中具有含環氧基的結構單元之聚合物[A]時,只要使至少含有含縮醛結構的單體之聚合性溶液進行自由基聚合,而得到具有結構單元(1)的聚合物,另外使至少含有含環氧基單體的聚合性溶液進行自由基聚合,而得到具有含環氧基的結構單元之聚合物,最後將兩者混合形成聚合物[A]即可。
作為在製造[A]聚合物的聚合反應中所使用的溶劑,例如可舉出醇類、醚類、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇烷基醚、丙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚丙酸酯、芳香族烴類、酮類、其它酯類等。
作為此等溶劑,可分別舉出:作為醇類,例如是甲醇、乙醇、苯甲醇、2-苯基乙基醇、3-苯基-1-丙醇等;作為醚類,例如是四氫呋喃等;作為二醇醚,例如是乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚等;作為乙二醇烷基醚乙酸酯,例如是甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯等;作為二乙二醇烷基醚,例如是二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚等;作為丙二醇單烷基醚,例如是丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚等;作為丙二醇單烷基醚乙酸酯,例如是丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、丙二醇單丁基醚乙酸酯等;作為丙二醇單烷基醚丙酸酯,例如是丙二醇單甲基醚丙酸酯、丙二醇單乙基醚丙酸酯、丙二醇單丙基醚丙酸酯、丙二醇單丁基醚丙酸酯等;作為芳香族烴類,例如是甲苯、二甲苯等;作為酮類,例如是甲基乙基酮、環己酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮等;作為其它酯類,例如是乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、羥基乙酸甲酯、羥基乙酸乙酯、羥基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、3-羥基丙酸甲酯、3-羥基丙酸乙酯、3-羥基丙酸丙酯、3-羥基丙酸丁酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸丙酯、乙氧基乙酸丁酯、丙氧基乙酸甲酯、丙氧基乙酸乙酯、丙氧基乙酸丙酯、丙氧基乙酸丁酯、丁氧基乙酸甲酯、丁氧基乙酸乙酯、丁氧基乙酸丙酯、丁氧基乙酸丁酯、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-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸丁酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸乙酯、2-丁氧基丙酸丙酯、2-丁氧基丙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸丙酯、3-乙氧基丙酸丁酯、3-丙氧基丙酸甲酯、3-丙氧基丙酸乙酯、3-丙氧基丙酸丙酯、3-丙氧基丙酸丁酯、3-丁氧基丙酸甲酯、3-丁氧基丙酸乙酯、3-丁氧基丙酸丙酯、3-丁氧基丙酸丁酯等的酯類。
於此等溶劑中,較佳為乙二醇烷基醚乙酸酯類、二乙二醇烷基醚類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、甲氧基乙酸丁酯,特佳為二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、甲氧基乙酸丁酯。
作為製造[A]聚合物的聚合反應中所使用的聚合引發劑,可以使用一般作為自由基聚合引發劑已知者。作為自由基聚合引發劑,例如可舉出:2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙-(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮雙-(2-甲基丙酸甲酯)等的偶氮化合物,過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、第三丁基過氧化物、1,1’-雙-(第三丁基過氧)環己烷等的有機過氧化物,及過氧化氫。
使用自由基聚合引發劑作為過氧化物時,可將過氧化物和還原劑一起使用作為氧化還原型引發劑。
在用於製造[A]聚合物的聚合反應中,為了調整分子量,可使用分子量調整劑。作為分子量調整劑的具體例,可舉出:氯仿、四溴化碳等的鹵化烴類;正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二基硫醇、三級十二基硫醇、巰基乙酸等的硫醇類;硫化二甲基黃原酸酯、二硫化二異丙基黃原酸酯等黃原酸酯類;萜品油烯、α-甲基苯乙烯二聚物等。
[B]酸產生體係經由放射線的照射或熱的賦予而產生酸之化合物。此處,作為放射線,例如可使用可見光線、紫外線、遠紫外線、電子射線、X射線等。該正型感放射線性組成物係藉由含有具酸解離性基的[A]聚合物與[B]酸產生體,而可發揮正型的感放射線特性。[B]酸產生體只要是藉由放射線的照射或熱的賦予而產生酸(例如羧酸、磺酸等)之化合物,則沒有特別的限定。作為[B]酸產生體在該正型感放射線性組成物中的含有形態,可為如後述之化合物的酸產生劑(以下亦僅稱「[B]酸產生劑」)之形態,也可為當作[A]聚合物或其它聚合物之一部分併入的酸產生基之形態,還可為此等兩種的形態。再者,藉由放射線的照射或熱的賦予中任一者而自酸產生體產生酸者,係可藉由調整曝光前的預烘烤時之溫度、照射線的照射量、後烘烤時的溫度等來決定,作為[B]酸產生體,較佳為藉由曝光時的放射線之照射而產生酸,而且藉由後烘烤時的熱而產生酸者。由於使用如此的[B]酸產生體,該正型感放射線性組成物可發揮正型的感放射線特性,同時在後烘烤時可將[C]含氮化合物脫保護,使環氧基的交聯反應充分進行。
作為[B]酸產生劑,代表地舉出肟磺酸酯化合物,可列舉二苯基碘鎓鹽、三苯基鋶鹽、鋶鹽、苯并噻唑鎓鹽、銨鹽、鏻鹽及四氫噻吩鎓鹽等的鎓鹽,或磺醯亞胺化合物以及醌二疊氮化合物。
作為上述肟磺酸酯化合物,較佳為含有下述式(4)所示的肟磺酸酯基之化合物。
上述式(4)中,RB1係可經取代的直鏈狀、支鏈狀、環狀烷基或可經取代的芳基。作為RB1的烷基,較佳為碳數1~10的直鏈狀或支鏈狀烷基。RB1的烷基亦可經碳數1~10的烷氧基或脂環式基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等之有橋式脂環基,較佳為雙環烷基等)所取代。作為RB1的芳基,較佳為碳數6~11的芳基,、更佳為苯基或萘基。RB1的芳基亦可經碳數1~5的烷基、烷氧基或鹵素原子所取代。
含有上述式(4)所示的肟磺酸酯基之上述化合物,更佳為下述式(5)所示的肟磺酸酯化合物。
上述式(5)中,RB1係與上述式(3)中的RB1之說明同義。X係烷基、烷氧基或鹵素原子。m為0~3的整數。當m為2或3時,複數的X可相同或不同。作為X的烷基,較佳為碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷基。
作為X的烷氧基,較佳為碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷氧基。作為X的鹵素原子,較佳為氯原子或氟原子。m較佳為0或1。特別地,於上述式(5)中,m為1、X為甲基、X的取代位置為鄰位的化合物係較佳。
作為肟磺酸酯化合物的具體例,例如可舉出下述式(5-i)~(5-v)所各自表示的化合物(5-i)、化合物(5-ii)、化合物(5-iii)、化合物(5-iv)及化合物(5-v)等。
此等可為單獨或組合2種類以上使用,也可與作為[B]成分的其它光酸產生劑組合使用。上述化合物(5-i)~(5-v)可以由市售品取得。
於上述鎓鹽化合物中,作為二苯基碘鎓鹽化合物之例,可舉出二苯基碘鎓四氟硼酸鹽、二苯基碘鎓六氟磷酸鹽、二苯基碘鎓六氟砷酸鹽、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸鹽、二苯基碘鎓三氟乙酸酯、二苯基碘鎓-對甲苯磺酸鹽、二苯基碘鎓丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸鹽、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓四氟硼酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓六氟砷酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓三氟乙酸酯、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓-對甲苯磺酸鹽、雙(4-第三丁基苯基)碘鎓樟腦磺酸等。
作為三苯基鋶鹽化合物之例,可舉出三苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、三苯基鋶樟腦磺酸、三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸酯、三苯基鋶-對甲苯磺酸鹽、三苯基鋶丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸鹽等。
作為鋶鹽之例,可舉出烷基鋶鹽、苄基鋶鹽、二苄基鋶鹽、取代的苄基鋶鹽等。
作為此等鋶鹽,可分別舉出:作為烷基鋶鹽,例如是4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟砷酸鹽、二甲基-4-(苄氧基羰基氧基)苯基鋶六氟銻酸鹽、二甲基-4-(苯甲醯氧基)苯基鋶六氟銻酸鹽、二甲基-4-(苯甲醯氧基)苯基鋶六氟砷酸鹽、二甲基-3-氯-4-乙醯氧基苯基鋶六氟銻酸鹽等;作為苄基鋶鹽,例如是苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽、4-乙醯氧基苯基苄基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-4-甲氧基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-2-甲基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-3-氯-4-羥基苯基甲基鋶六氟砷酸鹽、4-甲氧基苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽等;作為二苄基鋶鹽,例如是二苄基-4-羥基苯基鋶六氟銻酸鹽、二苄基-4-羥基苯基鋶六氟磷酸鹽、4-乙醯氧基苯基二苄基鋶六氟銻酸鹽、二苄基-4-甲氧基苯基鋶六氟銻酸鹽、二苄基-3-氯-4-羥基苯基鋶六氟砷酸鹽、二苄基-3-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基鋶六氟銻酸鹽、苄基-4-甲氧基苄基-4-羥基苯基鋶六氟磷酸鹽等;作為取代的苄基鋶鹽,例如是對氯苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、對硝基苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、對氯苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽、對硝基苄基-3-甲基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、3,5-二氯苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、鄰氯苄基-3-氯-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽等。
作為苯并噻唑鎓鹽之例,可舉出3-苄基苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基苯并噻唑鎓六氟磷酸鹽、3-苄基苯并噻唑鎓四氟硼酸鹽、3-(對甲氧基苄基)苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基-2-甲硫基苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基-5-氯苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽等。
作為四氫噻吩鎓鹽之例,可舉出1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓九氟正丁磺酸鹽、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓-1,1,2,2-四氟-2-(降冰片烷-2-基)乙磺酸鹽、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓-2-(5-三級丁氧基羰基氧基二環[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸鹽、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓-2-(6-三級丁氧基羰基氧基二環[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸鹽、1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽等。
於此等鎓鹽之中,從提高該正型感放射線性組成物的放射線感度及熱賦予所致的酸產生效率之點來看,適合使用三苯基鋶鹽、鋶鹽、苯并噻唑鎓鹽、四氫噻唑鎓鹽、磺醯亞胺化合物。其中,特佳為使用三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶樟腦磺酸鹽、4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟砷酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基苄基甲基鋶六氟銻酸鹽、二苄基-4-羥基苯基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基苄基甲基鋶六氟銻酸鹽、3-苄基苯并噻唑鎓六氟銻酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽、1-(4,7-二丁氧基-1-萘基)四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽。
作為磺醯亞胺化合物之例,可舉出N-(三氟甲基磺醯氧基)琥珀醯亞胺(商品名「SI-105」MIDORI化學(股)製)、N-(樟腦磺醯氧基)琥珀醯亞胺(商品名「SI-106」MIDORI化學(股)製)、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)琥珀醯亞胺(商品名「SI-101」MIDORI化學(股)製)、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)苯二甲醯亞胺、N-(樟腦磺醯氧基)苯二甲醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)苯二甲醯亞胺、N-(2-氟苯基磺醯氧基)苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺(商品名「PI-105」MIDORI化學(股)製)、N-(樟腦磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、4-甲基苯基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺(商品名「NDI-100」MIDORI亻匕學(股)製)、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺(商品名「NDI-101」MIDORI化學(股)製)、N-(三氟甲烷磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺(商品名「NDI-105」MIDORI化學(股)製)、N-(九氟丁烷磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺(商品名「NDI-109」MIDORI化學(股)製)、N-(樟腦磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺(商品名「NDI-106」MIDORI化學(股)製)、N-(樟腦磺醯氧基)-7-氧雜雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)-7-氧雜雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)-7-氧雜雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)-7-氧雜雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)-7-氧雜雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧醯亞胺、N-(樟腦磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-105」MIDORI化學(股)製)、N-(樟腦磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-106」MIDORI化學(股)製)、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-101」MIDORI化學(股)製)、N-(苯基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-100」MIDORI化學(股)製)、N-(2-三氟甲基苯基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(五氟乙基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(七氟丙基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(九氟丁基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-109」MIDORI化學(股)製)、N-(乙基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(丙基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(丁基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺(商品名「NAI-1004」MIDORI化學(股)製)、N-(戊基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(己基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(庚基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(辛基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺、N-(壬基磺醯氧基)萘基二羧醯亞胺等。
醌二疊氮化合物係經由放射線的照射或熱的賦予而產生羧酸之化合物。作為醌二疊氮化合物,可使用酚性化合物或醇性化合物(以下稱為「母核」)與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合物。
作為上述母核,例如可舉出三羥基二苯基酮、四羥基二苯基酮、五羥基二苯基酮、六羥基二苯基酮、(多羥基苯基)烷、其它母核。
作為此等母核,可舉出:作為三羥基二苯基酮,例如是2,3,4-三羥基二苯基酮、2,4,6-三羥基二苯基酮等;作為四羥基二苯基酮,例如2,2’,4,4’-四羥基二苯基酮、2,3,4,3’-四羥基二苯基酮、2,3,4,4’-四羥基二苯基酮、2,3,4,2’-四羥基-4’-甲基二苯基酮、2,3,4,4’-四羥基-3’-甲氧基二苯基酮等;作為五羥基二苯基酮,例如是2,3,4,2’,6’-五羥基二苯基酮等;作為六羥基二苯基酮,例如是2,4,6,3’,4’,5’-六羥基二苯基酮、3,4,5,3’,4’,5’-六羥基二苯基酮等;作為(多羥基苯基)烷,例如是雙(2,4-二羥基苯基)甲烷、雙(對羥基苯基)甲烷、三(對羥基苯基)甲烷、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷、雙(2,3,4-三羥基苯基)甲烷、2,2-雙(2,3,4-三羥基苯基)丙烷、1,1,3-三(2,5-二甲基-4-羥基苯基)-3-苯基丙烷、4,4’-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚、雙(2,5-二甲基-4-羥基苯基)-2-羥基苯基甲烷、3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺二茚-5,6,7,5’,6’,7’-己醇、2,2,4-三甲基-7,2’,4’-三羥基黃烷等;作為其它母核,例如是2-甲基-2-(2,4-二羥基苯基)-4-(4-羥基苯基)-7-羥基色滿、1-[1-(3-{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羥基苯基)-1-甲基乙基]-3-(1-(3-{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羥基苯基)-1-甲基乙基)苯、4,6-雙{1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基}-1,3-二羥基苯。
於此等母核中,較佳為2,3,4,4’-四羥基二苯基酮、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷、4,4’-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚。
又,作為1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵,較佳為1,2-萘醌二疊氮磺醯氯。作為1,2-萘醌二疊氮磺醯氯的具體例,可舉出1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯氯及1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯。其中,特佳為使用1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯。
作為酚性化合物或醇性化合物與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合物之合適例,可舉出1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷與1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯之縮合物、4,4’-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚與1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯之縮合物。
於酚性化合物或醇性化合物(母核)與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合反應中,相對於酚性化合物或醇性化合物中的OH基數,可使用相當於較佳為30~85莫耳%、更佳為50~70莫耳%的1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵。縮合反應係可藉由眾所周知的方法來實施。
又,作為醌二疊氮化合物,亦適合使用已將上述例示的母核的酯鍵改變為醯胺鍵的1,2-萘醌二疊氮磺醯胺類,例如2,3,4-三胺基二苯基酮-1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯胺等。此等[B]成分係可為單獨或組合2種類以上使用。
該正型感放射線性組成物中的[B]酸產生劑之含量,相對於[A]聚合物100質量份而言,較佳為1~20質量份,更佳為1~10質量份。若[B]成分的含量成在上述範圍,則放射線的照射部分與未照射的部分在顯影液的鹼水溶液中之溶解度的差異大,圖案化性能良好,而且所得之層間絕緣膜的耐溶劑性亦良好。
[C]含氮化合物係在曝光時不因自酸產生體所產生的酸被脫保護,而是藉由後烘烤時之熱與因該熱而自酸產生體所產生的酸之協同作用被脫保護。藉由此[C]含氮化合物之後烘烤時的脫保護,可發揮作為胺化合物的反應性,使環氧基的交聯反應充分地進行,結果可形成表面硬度及耐溶劑性優異之層間絕緣膜。
含氮化合物(1)例如是具有上述式(2)所示的胺基甲酸酯構造之化合物。於上述式(2)中,作為R4、R5及R6所示的碳數1~20的烷基,例如可舉出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二基、正十四基、正十八基等的直鏈狀烷基、異丙基、異丁基、第三丁基、第三戊基、新戊基、2-己基、3-己基等的支鏈狀烷基。上述式(2)中,作為R4、R5及R6所示的碳數4~20的環烷基,例如可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、1-甲基環戊基、1-乙基環戊基、1-甲基環己基、1-乙基環己基、2-甲基-2-降冰片基、2-乙基-2-降冰片基等。又,上述式(2)中,作為R4、R5及R6所示的碳數6~20的芳基,例如可為單環,也為單環所連結的構造,亦可為縮合環。作為上述芳基的具體例,例如可舉出苯基、萘基等。作為R6,從[C]含氮化合物的反應性控制能力、對酸的保護機能及脫保護能力之點來看,較佳為第三丁基、第三戊基、1-甲基環己基、1-乙基環己基。
作為含氮化合物(1)的具體例,例如可舉出N-(第三丁氧羰基)-L-丙胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-丙胺酸-甲酯、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-環己基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-甲基-1-丁醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-1-丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-2-丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-2-丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-1-丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-1-丙醇、N-(第三丁氧羰基)-L-天冬胺酸-4-苄酯、N-(第三丁氧羰基)-O-苄基-L-蘇胺酸、(R)-(+)-1-(第三丁氧羰基)-2-第三丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、(S)-(-)-1-(第三丁氧羰基)-2-第三丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、N-(第三丁氧羰基)-3-環己基-L-丙胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-半胱胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)乙醇胺、N-(第三戊氧羰基)乙醇胺、N-(1-甲基環己基羰基)乙醇胺、N-(1-乙基環己基羰基)乙醇胺、N-(第三丁氧羰基乙二胺)、N-(第三丁氧羰基)-D-葡萄糖胺、N-α-(第三丁氧羰基)-L-麩胺醯胺、1-(第三丁氧羰基)咪唑、N-(第三丁氧羰基)-L-異亮胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-異亮胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-含羞草胺酸、N-α-(第三丁氧羰基)-L-離胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-蛋胺酸、N-(第三丁氧羰基)-3-(2-萘基)-L-丙胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-苯基丙胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-苯基丙胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)-D-脯胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-脯胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-脯胺酸-N’-甲氧基-N’-甲基醯胺、N-(第三丁氧羰基)-1H-吡唑-1-羧基脒、(S)-(-)-1-(第三丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(第三戊氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(1-甲基環己基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(1-乙基環己基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(R)-(+)-1-(第三丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、1-(第三丁氧羰基)3-[4-(1-吡咯基)苯基]-L-丙胺酸、N-(tert丁氧基羰基)-L-絲胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-絲胺酸-甲基酯、N-(第三丁氧羰基)-L-蘇胺酸、N-(第三丁氧羰基)-對甲苯磺醯胺、N-(第三丁氧羰基)-S-三苯甲基-L-半胱胺酸、N-α-(第三丁氧羰基)-L-色胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-酪胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-酪胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-纈胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-纈胺酸-甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-纈胺醇、胺基甲酸第三丁酯、肼基甲酸第三丁酯、第三丁基 N-(3-羥基丙基)胺基甲酸酯、第三丁基N-(6-胺基己基)胺基甲酸酯、第三丁基N-(苄氧基)胺基甲酸酯、第三丁基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、第三戊基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、1-甲基環己基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、1-乙基環己基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、第三丁基(1S,4S)-(-)-2,5-二氮雜雙環[2.2.1]庚烷-2-羧酸酯、第三丁基4-苄基-1-哌羧酸酯、第三丁基N-(2,3-二羥基丙基)胺基甲酸酯第三丁基(S)-(-)-4-甲醯基-2,2-二甲基-3-唑啶羧酸酯、第三丁基[R-(R*,S*)]-N-[2-羥基-2-(3-羥基苯基)-1-甲基乙基]胺基甲酸酯、第三丁基4-氧代-1-哌啶羧酸酯、第三丁基1-吡咯羧酸酯、第三丁基1-吡咯啶羧酸酯、第三丁基N-(四氫-2-氧代-3-呋喃基)胺基甲酸酯等。
於含氮化合物(1)之中,較佳為N-(第三丁氧羰基)-L-丙胺酸甲基酯、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-環己基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-甲基-1-丁醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-1-丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-3-苯基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(第三丁氧羰基胺基)-1-丙醇、(S)-(-)-2-(第三丁氧羰基胺基)-1-丙醇、(R)-(+)-1-(第三丁氧羰基)-2-第三丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、(S)-(-)-1-(第三丁氧羰基)-2-第三丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、N-(第三丁氧羰基)-3-環己基-L-丙胺酸甲基酯、N-(第三丁氧羰基)-L-半胱胺酸甲基酯、N-(第三丁氧羰基)乙醇胺、N-(第三戊氧羰基)乙醇胺、N-(1-甲基環己基羰基)乙醇胺、N-(1-乙基環己基羰基)乙醇胺、1-(第三丁氧羰基)咪唑、N-(第三丁氧羰基)-L-異亮胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-異亮胺酸甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-含羞草胺酸、N-(第三丁氧羰基)-D-脯胺醇、N-(第三丁氧羰基)-L-脯胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-脯胺酸N’-甲氧基-N’-甲基醯胺、N-(第三丁氧羰基)-1H-吡唑-1-羧基脒、(S)-(-)-1-(第三丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(第三戊基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(R)-(+)-1-(第三丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、N-(第三丁氧羰基)-S-三苯甲基-L-半胱胺酸、N-α-(第三丁氧羰基)-L-色胺酸、N-(第三丁氧羰基)-L-纈胺酸甲酯、N-(第三丁氧羰基)-L-纈胺醇、第三丁基N-(3-羥基丙基)胺基甲酸酯、第三丁基N-(6-胺基己基)胺基甲酸酯、胺基甲酸第三丁酯、肼基甲酸第三丁酯、第三丁基N-(苄氧基)胺基甲酸酯、第三丁基(1S,4S)-(-)-2,5-二氮雜雙環[2.2.1]庚烷-2-羧酸酯、第三丁基N-(2,3-二羥基丙基)胺基甲酸酯、第三丁基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、第三戊基2-氧代-2,3-二氫唑啉羧酸酯、第三丁基(S)-(-)-4-甲醯基-2,2-二甲基-3-唑啶羧酸酯、第三丁基[R-(R*,S*)]-N-[2-羥基-2-(3-羥基苯基)-1-甲基乙基]胺基甲酸酯、第三丁基4-氧代-1-哌啶羧酸酯、第三丁基1-吡咯羧酸酯、第三丁基1-吡咯啶羧酸酯、第三丁基N-(四氫-2-氧代-3-呋喃基)胺基甲酸酯。其中,從在該正型感放射線性組成物的保存時控制反應性,在後烘烤時容易脫保護而使環氧基的交聯反應充分地進行整觀點來看,更佳為下述式(2-1)~(2-7)所示的含氮化合物。
此等鹼係可單獨使用,也可混合2種以上使用。又,可與後述的鹼性化合物組合使用,也可藉由改變組合的添加比率而控制交聯的程度。
含氮化合物(1)的含量,相對於作為基礎樹脂的[A]聚合物全量100質量份而言,較佳為2~30質量份,更佳為3~20質量份。藉由使含氮化合物(1)的含量成為上述範圍,可一邊使環氧基的交聯反應充分地進行,而且一邊防止過剩量所致的不宜之與環氧基的副反應,可防止該正型感放射線性組成物的放射線感度及保存安定性之降低,以及所得之硬化膜的透過率及電壓保持率之降低。
含氮化合物(2)係如上述式(3)所示,在分子內具有2個胺基甲酸酯構造。上述式(3)中,R7及R8各自獨立地係與上述式(2)的R4同義。又,R9及R10各自獨立地係與上述式(2)的R6同義。上述式(3)中,作為A所示的碳數1~12的烷二基,例如甲烷二基、乙烷二基、丙烷二基、丁烷二基、戊烷二基、己烷二基等。上述式(3)中,作為A所示的碳數6~20的伸芳基,可適合地採用由上述式(2)中R4、R5及R6所示的碳數6~20的芳基去掉2個氫原子後的2價基,具體地可舉出伸苯基、伸萘基等。作為R9及R10,從[C]含氮化合物的反應性控制能力、對酸的保護機能及脫保護能力之點來看,較佳為第三丁基、第三戊基、1-甲基環己基、1-乙基環己基
作為含氮化合物(2)的具體例,可舉出下述式(3-1-1)~(3-1-9)及(3-2-1)~(3-2-4)等。
於上述含氮化合物(2)之中,從在該正型感放射線性組成物的保存時控制反應性,在後烘烤時容易脫保護而使環氧基的交聯反應充分地進行之觀點來看,較佳為上述式(3-1-3)、(3-1-4)、(3-1-5)、(3-1-6)及(3-2-1)所示之含氮化合物(2)。
含氮化合物(2)的含量,相對於作為基礎樹脂的[A]聚合物全量100質量份而言,較佳為2~30質量份,更佳為3~20質量份。藉由使含氮化合物(2)的含量成為上述範圍,可一邊使環氧基的交聯反應充分地進行,而且一邊防止過剩量所致的不宜之與環氧基的副反應,可防止該正型感放射線性組成物的放射線感度及保存安定性之降低,以及所得之硬化膜的透過率及電壓保持率之降低。
再者,併用含氮化合物(1)及(2)時,相對於[A]聚合物全量100質量份而言,兩者的合計較佳為2~30質量份。
本發明的正型感放射線性組成物,除了含有上述[A]~[C]成分,在不損害所期望的效果之範圍內,視需要還可含有[D]界面活性劑、[E]密合助劑、[F]鹼性化合物等的其它任意成分。
於該正型感放射線性組成物中,為了進一步提高塗膜形成時的塗布性,可使用[D]界面活性劑。作為可適用的界面活性劑,可舉出氟系界面活性劑、聚矽氧系界面活性劑及非離子系界面活性劑。
作為氟系界面活性劑之例,可舉出1,1,2,2-四氟辛基(1,1,2,2-四氟丙基)醚、1,1,2,2-四氟辛基己基醚、八乙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、八丙二醇二(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚等的氟醚類;全氟十二基磺酸鈉;1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟十二烷、1,1,2,2,3,3-六氟癸烷等的氟烷類;氟烷基苯磺酸鈉類;氟烷氧基乙烯醚類;氟烷基銨碘化物類;氟烷基聚氧化乙烯醚類;全氟烷基聚氧乙醇類;全氟烷基烷氧化物類;氟系烷基酯類等。
作為此等氟系界面活性劑的市售品,可舉出BM-1000、BM-1100(以上為BM Chemie公司製)、Megafac F142D、同F172、同F173、同F183、同F178、同F191、同F471(以上為大日本油墨化學工業(股)製)、Florad FC-170C、FC-171、FC-430、FC-431(以上為住友3M(股)製)、Surflon S-112、同S-113、同S-131、同S-141、同S-145、同S-382、同SC-101、同SC-102、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC-106(旭硝子(股)製)、Eftop EF301、同303、同352(新秋田化成(股)製)、Ftergent FTX-218((股)NEOS公司製)。
作為聚矽氧系界面活性劑的具體例,在市售的商品名,可舉出DC3PA、DC7PA、FS-1265、SF-8428、SH11PA、SH21PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、SH-190、SH-193、SH 8400 FLUID、SZ-6032(以上為東麗‧道康寧‧聚矽氧(股)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452(以上為GE東芝聚矽氧(股)製)等。
作為非離子系界面活性劑,例如可舉出聚氧化乙烯月桂基醚、聚氧化乙烯硬脂基醚、聚氧化乙烯油基醚等的聚氧化乙烯烷基醚類,聚氧化乙烯辛基苯基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚等的聚氧化乙烯芳基醚類,聚氧化乙烯二月桂酸酯、聚氧化乙烯二硬脂酸酯等的聚氧化乙烯二烷基酯類,(甲基)丙烯酸系共聚物類等。作為非離子系界面活性劑的代表性市售品,可舉出Polyflow No.57、95(共榮社化學(股)製)。此等界面活性劑係可為單獨或組合2種以上使用。
於該正型感放射線性組成物中,相對於[A]聚合物100質量份而言,[D]界面活性劑較佳為以0.05質量份以上5質量份以下,更佳為以0.1質量份以上2質量份以下使用。藉由使[D]界面活性劑的使用量成為上述範圍,可在基板上形成塗膜之際,抑制膜龜裂。
於該正型感放射線性組成物中,為了提高作為基板的無機物,例如矽、氧化矽、氮化矽等的矽化合物、金、銅、鋁等的金屬與絕緣膜之黏合性,可使用[E]成分的密合助劑。作為如此的密合助劑,較宜使用官能性矽烷偶合劑。作為官能性矽烷偶合劑之例,可舉出具有羧基、甲基丙烯醯基、異氰酸酯基、環氧基(較佳為環氧乙烷基)、硫醇基等的反應性取代基之矽烷偶合劑等。
作為官能性矽烷偶合劑的具體例,可舉出三甲氧基矽烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、γ-氯丙基三烷氧基矽烷、γ-巰基丙基三烷氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷等。於此等之中,較佳為γ-環氧丙氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
於該正型感放射線性組成物中,相對於100質量份聚合物[A]而言,如此的密合助劑較佳為以0.5質量份以上20質量份以下,更佳為以1質量份以上10質量份以下的量使用。藉由使密合助劑的量成為上述範圍,可改善所形成的層間絕緣膜與基板之密合性。
該正型感放射線性組成物,在不損害本發明的效果之範圍內,亦可含有鹼性化合物。作為鹼性化合物,例如可舉出脂肪族胺、芳香族胺、雜環式胺、氫氧化四級銨、羧酸四級銨鹽等。藉由在該正型感放射線性組成物中含有鹼性化合物,可適度地控制因曝光而自酸產生體產生的酸之擴散長度,可使圖案顯像性成為良好者。
作為一級的脂肪族胺類,可例示氨、甲胺、乙胺、正丙胺、異丙胺、正丁胺、異丁胺、第二丁胺、第三丁胺、戊胺、第三戊胺、環戊胺、己胺、環己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、鯨蠟胺、甲二胺、乙二胺、四伸乙五胺等。
作為二級的脂肪族胺類,可例示二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二異丙胺、二正丁胺、二異丁胺、二第二丁胺、二戊胺、二環戊胺、二己胺、二環己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、貳十二基胺、二鯨蠟胺、N,N-二甲基亞甲二胺、N,N-二甲基亞甲二胺、N,N-二甲基四伸乙五胺等。
作為三級的脂肪族胺類,可例示三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三異丙胺、三正丁胺、三異丁胺、三第二丁胺、三戊胺、三環戊胺、三己胺、三環己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、参十二基胺、三鯨蠟胺、N,N,N’,N’-四甲基亞甲二胺、N,N,N’,N’-四甲基亞甲二胺、N,N,N’,N’-四甲基四伸乙五胺等。
又,作為混成胺類,可例示二甲基乙基胺、甲基乙基丙基胺、苄胺、苯乙胺、苄基二甲基胺、二環己基甲基胺等。
作為芳香族胺類及雜環胺類,可例示苯胺衍生物(例如苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺等)、二苯基胺、二苯基(對甲苯基)胺、甲基二苯基胺、三苯基胺、苯二胺、萘胺、二胺基萘、吡咯衍生物(例如吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、N-甲基吡咯等)、唑衍生物(例如唑、異唑等)、噻唑衍生物(例如噻唑、異噻唑等)、咪唑衍生物(例如咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、三苯基咪唑等)、吡唑衍生物、呋咱衍生物、吡咯啉衍生物(例如吡咯啉、2-甲基-1-吡咯啉等)、吡咯啶衍生物(例如吡咯啶、N-甲基吡咯啶、吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮等)、咪唑啉衍生物、咪唑啶衍生物、吡啶衍生物(例如吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、3-甲基-4-苯基吡啶、4-第三丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯啶基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、胺基吡啶、二甲基胺基吡啶、菸鹼等)、嗒衍生物、嘧啶衍生物、吡衍生物、吡唑衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啶衍生物、哌啶衍生物、哌衍生物、嗎啉衍生物(例如嗎啉、4-甲基嗎啉等)、吲哚衍生物、異吲哚衍生物、1H-吲唑衍生物、吲哚啉衍生物、喹啉衍生物(例如喹啉、3-喹啉甲腈、8-羥基喹啉等)、異喹啉衍生物、噌啉衍生物、喹唑啉衍生物、喹啉衍生物、酞衍生物、嘌呤衍生物、蝶啶衍生物、咔唑衍生物、菲啶衍生物、吖啶衍生物、啡衍生物、1,10-菲繞啉衍生物、腺嘌呤衍生物、腺苷衍生物、鳥嘌呤衍生物、鳥苷衍生物、尿嘧啶衍生物、尿苷衍生物、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]-5-壬烯、1,8-二氮雜雙環[5.3.0]-7-十一烯等的多環式胺等。
又,作為具有羧基的含氮化合物,可例示胺基苯甲酸、吲哚羧酸、胺基酸衍生物(例如菸鹼酸、丙胺酸、精胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、甘胺酸、組胺酸、異亮胺酸、甘胺醯亮胺酸、亮胺酸、蛋胺酸、苯基丙胺酸、蘇胺酸、離胺酸、3-胺基吡-2-羧酸、甲氧基丙胺酸)等。
作為含有磺醯基的含氮化合物,可例示3-吡啶磺酸、對甲苯磺酸吡啶鎓等。
作為具有羥基的含氮化合物、具有羥基苯基的含氮化合物及醇性含氮化合物,例如可例示2-羥基吡啶、胺基甲酚、2,4-喹啉二醇、3-吲哚甲醇水合物、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、三異丙醇胺、2,2’-亞胺基二乙醇、2-胺基乙醇、3-胺基-1-丙醇、4-胺基-1-丁醇、4-(2-羥基乙基)嗎啉、2-(2-羥基乙基)吡啶、1-(2-羥基乙基)哌、1-[2-(2-羥基乙氧基)乙基]哌、哌啶乙醇、1-(2-羥基乙基)吡咯啶、1-(2-羥基乙基)-2-吡咯啶酮、3-哌啶基-1,2-丙烷二醇、3-吡咯啶基-1,2-丙烷二醇、8-羥基久若尼定、3-喹啉甘胺醇、3-托品醇、1-甲基-2-吡咯啶乙醇、1-氮丙啶乙醇、N-(2-羥基乙基)苯二甲醯亞胺、N-(2-羥基乙基)異菸鹼醯胺等。
作為醯胺衍生物,可例示甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、丙醯胺、苯甲醯胺、菸鹼醯胺等。
作為醯亞胺衍生物,可例示苯二甲醯亞胺、琥珀醯亞胺、馬來醯亞胺等。
作為四級銨氫氧化物,例如可舉出氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化四正丁銨、氫氧化四正己鍍等。
作為羧酸四級銨鹽,例如可舉出四甲基乙酸銨、四甲基苯甲酸銨、四正丁基乙酸銨、四正丁基苯甲酸銨等。
再者,亦可配合下述式(6)及(7)所示的鹼性化合物。
(式(6)及(7)中,R41、R42、R43、R47、R48各自獨立地係直鏈狀、支鏈鏈狀或環狀的碳數1~20的伸烷基。R44、R45、R46、R49、R50係氫原子或碳數1~20的烷基,此烷基的氫原子之一部分或全部可被胺基所取代。R44與R45、R45與R46、R44與R46、R44與R45和R46、R49與R50各自可鍵結而形成環。S、T、U各自為0~20的整數。惟,當S、T、U皆同時為0時,R44、R45、R46、R49、R50不皆為氫原子)
上述式(6)及(7)中,作為R41、R42、R43、R47、R48的伸烷基,是碳數1~20,較佳為1~10,更佳為1~8者。具體地,可舉出亞甲基、伸乙基、伸正丙基、伸異丙基、伸正丁基、伸異丁基、伸正戊基、伸異戊基、伸己基、伸壬基、伸癸基、伸環戊基、伸環己基等。
又,作為R44、R45、R46、R49、R50的烷基,是碳數1~20,較佳為1~8,更佳為1~6者,此等可為直鏈狀、支鏈狀或環狀中的任一種。具體地,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、己基、壬基、癸基、十二基、十三基、環戊基、環己基等。
再者,於R44與R45、R45與R46、R44與R46、R44與R45和R46、R49與R50形成環時,該環的碳數代表地為1~20,更佳為1~8,尤佳為1~6,而且此等環可為碳數1~6,尤其1~4的烷基可為支鏈。S、T、U各自為0~20的整數,更佳為1~10,尤佳為1~8的整數。
作為上述式(6)及(7)的化合物,具體地可舉出三{2-(甲氧基甲氧基)乙基}胺、三{2-(甲氧基乙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-甲氧基乙氧基)甲氧基}乙基]胺、三{(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)胺、三{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-羥基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、4,7,13,16,21,24-六氧雜-1,10-二氮雜雙環[8.8.8]二十六烷、4,7,13,18-四氧雜-1,10-二氮雜雙環[8.5.5]二十烷、1,4,10,13-四氧雜-7,16-二氮雜雙環十八烷、1-氮雜-12-王冠-4、1-氮雜-15-王冠-5、1-氮雜-18-王冠-6等。
特別地,作為[F]鹼性化合物,較佳為三級胺、苯胺衍生物、吡咯啶衍生物、吡啶衍生物、喹啉衍生物、胺基酸衍生物、具有羥基的含氮化合物、具有羥基苯基的含氮化合物、醇性含氮化合物、醯胺衍生物、醯亞胺衍生物、三{2-(甲氧基甲氧基)乙基}胺、三{(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-甲氧基乙氧基)甲基}乙基]胺、1-氮雜-15-王冠-5等。
該正型感放射線性組成物中的鹼性化合物之含量,相對於[A]聚合物100質量份而言,較佳為0.001~1質量份,更佳為0.005~0.2質量份。藉由使鹼性化合物的含量成為上述範圍,圖案顯像性良好。
本發明的正型感放射線性組成物係藉由將上述[A]聚合物、[B]酸產生體及[C]含氮化合物以及視需要的任意成分混合而調製。通常,正型感放射線性組成物較佳為以溶解或分散於適當的[G]溶劑中之狀態下調製、使用。例如在溶劑中,藉由以指定的比例混合[A]、[B]及[C]成分以及任意成分,可調製正型感放射線性組成物。
作為該正型感放射線性組成物之調製中可使用的[G]溶劑,可合適地使用能將各成分均勻地溶解或分散,而不與各成分反應者。作為如此的溶劑,例如可舉出醇類、醚類、二乙二醇烷基醚類、乙二醇烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚丙酸酯類、芳香族烴類、酮類、酯類等。
作為此等的溶劑,可分別舉出:作為醇類,例如是苯甲醇、二丙酮醇等;作為醚類,例如是四氫呋喃,或二異丙基醚、二正丁基醚、二正戊基醚、二異戊基醚、二正己基醚等的二烷基醚等;作為二乙二醇烷基醚類,例如是二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚等;作為乙二醇烷基醚乙酸酯類,例如是甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯等;作為丙二醇單烷基醚類,例如是丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚等;作為丙二醇單烷基醚乙酸酯類,例如是丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、丙二醇單丁基醚乙酸酯等;作為丙二醇單烷基醚丙酸酯類,例如是丙二醇單甲基醚丙酸酯、丙二醇單乙基醚丙酸酯、丙二醇單丙基醚丙酸酯、丙二醇單丁基醚丙酸酯等;作為芳香族烴類,例如是甲苯、二甲苯等;作為酮類,例如是甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、2-庚酮、4-羥基-4-甲基-2-戊酮等;作為酯類,例如是乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、羥基乙酸甲酯、羥基乙酸乙酯、羥基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、3-羥基丙酸甲酯、3-羥基丙酸乙酯、3-羥基丙酸丙酯、3-羥基丙酸丁酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸丙酯、乙氧基乙酸丁酯、丙氧基乙酸甲酯、丙氧基乙酸乙酯、丙氧基乙酸丙酯、丙氧基乙酸丁酯、丁氧基乙酸甲酯、丁氧基乙酸乙酯、丁氧基乙酸丙酯、丁氧基乙酸丁酯、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-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯等。
於此等溶劑之中,從溶解性或分散性優異,與各成分的非反應性,及塗膜形成的容易性之觀點來看,較佳為二烷基醚等的醚類、二乙二醇烷基醚類、乙二醇烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、酮類及酯類,特佳為二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、環己酮、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、甲氧基乙酸丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯。此等溶劑可為單獨或混合使用。
又,於此等溶劑之中,較佳為二異丙基醚、二正丁基醚、二正戊基醚、二異戊基醚、二正己基醚等的二烷基醚等醚類,最佳為二異戊基醚。藉由使用如此的溶劑,用狹縫塗布法在大型玻璃基板上塗布感放射線性組成物時,可以縮短乾燥步驟時間,同時可以更進一步提高塗布性(抑制塗布不均)。
除了上述溶劑,視需要還可更併用苄基乙基醚、二己基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、丙酮基丙酮、異佛爾酮、己酸、癸酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、馬來酸二乙酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、苯基溶纖劑乙酸酯、卡必醇乙酸酯等的高沸點溶劑。
將正型感放射線性組成物調製成溶液或分散液狀態時,溶液中的[G]溶劑以外的成分(即[A]、[B]和[C]成分以及其它任意成分的合計量)所佔有的比例,係可按照使用目的或所欲的膜厚等而任意設定,較佳為5~50質量%,更佳為10~40質量%、尤佳為15~35質量%。
其次,說明使用上述正型感放射線性組成物,在基板上形成層間絕緣膜的硬化膜之方法。該方法包含下述記載順序的以下步驟。
(1)在基板上形成該正型感放射線性組成物的塗膜之步驟,
(2)對步驟(1)所形成的塗膜之至少一部分照射放射線之步驟,
(3)將經步驟(2)照射放射線之塗膜顯像之步驟,及
(4)將經步驟(3)顯像的塗膜加熱之步驟。
於上述(1)的步驟中,將該正型感放射線性組成物的溶液或分散液塗布在基板上後,較佳為藉由加熱(預烘烤)塗布面而去除溶劑,形成塗膜。作為可使用的基板之例,除了[E]密合助劑中所例示的基板,還可舉出玻璃基板、石英基板、樹脂基板等。作為樹脂基板的具體例,可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚醚碸、聚碳酸酯、聚醯亞胺、環狀烯烴的開環聚合物及其氫化物等所各自形成的基板等。
組成物溶液或分散液的塗布方法係沒有特別的限定,例如可採用噴霧法、輥塗法、旋轉塗布法(旋塗法)、狹縫式模塗布法、棒塗布法等適宜的方法。於此等塗布方法之中,較佳為旋塗法或狹縫式模塗布法,特佳為狹縫式模塗布法。預烘烤的條件亦隨著各成分的種類、配合比例等而不同,較佳可在70~120℃進行1~10分鐘左右。
於上述(2)的步驟中,對所形成的塗膜之至少一部分進行曝光。於此情況下,對塗膜的一部分進行曝光時,通常經由具有指定圖案的光罩進行曝光。作為曝光時使用的放射線,合適的是對酸產生體使用的放射線。於此等放射線之中,較佳為波長在190~450nm的範圍之放射線,特佳為含有365nm的紫外線之放射線。
該步驟中的曝光量是藉由照度計(OAI model 356,OAI Optical Associates Inc.製造)測定放射線在波長365nm下的強度而得之值,較佳為300~5,000J/m2,更佳為400~1,500J/m2。
於上述(3)的步驟中,藉由將曝光後的塗膜顯像,去除不需要的部分(放射線的照射部分),形成指定的圖案。作為顯像步驟中使用的顯像液,較佳為鹼性水溶液。作為鹼之例,可舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨等的無機鹼,氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨等的四級銨鹽等。
另外,於如此的鹼水溶液中,亦可以添加適量的甲醇、乙醇等之水溶性有機溶劑或界面活性劑。從得到適當的顯像性之觀點來看,鹼水溶液中的鹼之濃度較佳可為0.1質量%以上5質量%以下。作為顯像方法,可以利用盛液法、浸漬法、搖動浸漬法、噴淋法等適宜的方法。顯像時間係隨著正型感放射線性組成物的組成而不同,較佳為10~180秒左右。如此的顯像處理之後,接著例如進行30~90秒的流水洗淨後,例如藉由壓縮空氣或壓縮氮氣風乾,可形成所欲的圖案。
於上述(4)的步驟中,使用熱板、烘箱等加熱裝置,對已圖案化的薄膜加熱,以促進上述[A]成分和[C]成分的硬化反應,可得到硬化物。本步驟中的加熱溫度例如是120~250℃。加熱時間係隨著加熱機器的種類而不同,例如在熱板上進行加熱步驟時可為5~30分鐘,在烘箱中進行加熱步驟時可為30~90分鐘。還可以使用進行兩次以上的加熱步驟之階段性烘烤法等。如此地,可以在基板的表面上形成對應於目的之層間絕緣膜的圖案狀薄膜。
如此所形成的層間絕緣膜之膜厚,較佳為0.1~8μm,更佳為0.1~6μm,尤佳為0.1~4μm。
由本發明的正型感放射線性組成物所形成的層間絕緣膜,如由下述的實施例亦可明知,可平衡良好地滿足透過率及電壓保持率的一般要求特性,同時具有優異的表面硬度及耐溶劑性。因此,該層間絕緣膜係適用於顯示元件。
以下顯示合成例、實施例來更具體說明本發明,惟本發明不受到以下的實施例所限定。
於以下中,聚合物的質量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)係藉由下述條件的凝膠滲透層析術(GPC)來測定。
裝置:GPC-101(昭和電工(股)製)
管柱:結合GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804
移動相:四氫呋喃
管柱溫度:40℃
流速:1.0mL/分鐘
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
檢測器:差示折射計
標準物質:單分散聚苯乙烯
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、200質量份的二乙二醇乙基甲基醚。接著,加入5質量份的甲基丙烯酸、40質量份的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、5質量份的苯乙烯、40質量份的甲基丙烯酸環氧丙酯、10質量份的甲基丙烯酸2-羥乙酯及3質量份的α-甲基苯乙烯二聚物,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到70℃,在該溫度保持5小時而得到含有聚合物(A-1)的聚合物溶液。聚合物(A-1)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為9,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為32.1質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、200質量份的二乙二醇乙基甲基醚。接著,加入5質量份的甲基丙烯酸、40質量份的甲基丙烯酸四氫-2H-吡喃-2-基酯、5質量份的苯乙烯、40質量份的甲基丙烯酸環氧丙酯、10質量份的甲基丙烯酸2-羥乙酯及3質量份的α-甲基苯乙烯二聚物,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到70℃,在該溫度保持5小時而得到含有聚合物(A-2)的聚合物溶液。聚合物(A-2)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為9,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為31.3質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸甲酯)、200質量份丙二醇單甲基醚乙酸酯。接著,加入67質量份的甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、23質量份的甲基丙烯酸苄酯、10質量份的甲基丙烯酸,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到含有聚合物(a-1)的聚合物溶液。聚合物(a-1)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為9,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為30.3質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸甲酯)、200質量份的丙二醇單甲基醚乙酸酯。接著,加入90質量份的甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、6質量份的甲基丙烯酸2-羥乙酯、4質量份的甲基丙烯酸,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到含有聚合物(a-2)的聚合物溶液。聚合物(a-2)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為9,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為31.2質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸甲酯)、200質量份的丙二醇單甲基醚乙酸酯。接著,加入85質量份的甲基丙烯酸四氫-2H-吡喃-2-基酯、7質量份的甲基丙烯酸2-羥乙酯、8質量份的甲基丙烯酸,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到含有聚合物(a-3)的聚合物溶液。聚合物(a-3)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為10,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為29.2質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、200質量份的二乙二醇乙基甲基醚。接著,加入52質量份的甲基丙烯酸環氧丙酯、48質量份的甲基丙烯酸苄酯,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到含有聚合物(aa-1)的聚合物溶液。聚合物(aa-1)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為10,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為32.3質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、200質量份的二乙二醇乙基甲基醚。接著,加入45質量份的甲基丙烯酸3,4-環氧環己基甲酯、45質量份的甲基丙烯酸苄酯、10質量份的甲基丙烯酸,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到含有聚合物(aa-2)的聚合物溶液。聚合物(aa-2)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為10,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為33.2質量%。
於具備冷卻管及攪拌機的燒瓶中,加入7質量份的2,2’-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)及200質量份的二乙二醇乙基甲基醚。接著,加入35質量份的甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、35質量份的甲基丙烯酸苄酯、30質量份的甲基丙烯酸環氧丙酯,氮置換後,緩慢地開始攪拌。使溶液的溫度上升到80℃,在該溫度保持6小時而得到得到含有聚合物(aa-3)的聚合物溶液。聚合物(aa-3)的聚苯乙烯換算重量平均分子量(Mw)為10,000。又,此處所得之聚合物溶液的固體成分濃度為32.3質量%。
於作為[A]聚合物的合成例1所得之含有聚合物(A-1)的溶液(相當於聚合物(A-1)100質量份(固體成分)之量)中,混合3質量份當作[B]酸產生劑的[(5-辛基磺醯氧基亞胺基-5H-亞噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「IRGACURE PAG 108」)、5質量份當作[C]含氮化合物的胺(1)、0.20質量份當作[D]界面活性劑的聚矽氧系界面活性劑((股)東麗‧道康寧製的「SH 8400 FLUID」)、3.0質量份當作[E]密合助劑的γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷,藉由口徑0.2μm的薄膜過濾器來過濾,而調製正型感放射線性組成物(S-1)。
除了各成分的種類及量係如表1中記載以外,與實施例1同樣地,調製正型感放射線性組成物。
以下,列舉各實施例及比較例所用的成分。
B-1:4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氫噻吩鎓三氟甲烷磺酸鹽
B-2:苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽
B-3:[(5-丙基磺醯氧基亞胺基-5H-亞噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「IRGACURE PAG 103」)
B-4:[(5-辛基磺醯氧基亞胺基-5H-亞噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「IRGACURE PAG 108」)
B-5:[(5-對甲苯磺醯氧基亞胺基-5H-亞噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「IRGACURE PAG 121」)
B-6:[(樟腦磺醯氧基亞胺基-5H-亞噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「CGI1380」)
B-7:[(5-辛基磺醯氧基亞胺基)-(4-甲氧基苯基)乙腈](CIBA特殊化學品公司製的「CGI725」)
C-1:胺(1)(上述式(2-1)所示的含氮化合物)
C-2:胺(2)(上述式(2-2)所示的含氮化合物)
C-3:胺(3)(上述式(2-4)所示的含氮化合物)
C-4:胺(4)(上述式(3-1-3)所示的含氮化合物)
C-5:胺(5)(上述式(3-2-1)所示的含氮化合物)
D-1:聚矽氧系界面活性劑((股)東麗‧道康寧製的「SH 8400 FLUID」)
D-2:氟系界面活性劑((股)NEOS公司製的「Ftergent FTX-218」)
E-1:γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷
E-2:β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷
E-3:γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷
使用如上述所調製的各種正型感放射線性組成物,如以下地評價該組成物及其作為塗膜或層間絕緣膜的各種特性。
於550×650mm的鉻成膜玻璃上,塗布六甲基二矽氮烷(HMDS),在60℃加熱1分鐘(HMDS處理)。使用狹縫式模塗布機「TR632105-CL」,在該HMDS處理後的鉻成膜玻璃上塗布如上述所調製的感放射線性組成物,將到達壓力設定在100Pa,於真空下去除溶劑後,再於90℃進行2分鐘預烘烤,而形成膜厚3.0μm的塗膜。接著,使用CANON(股)製造的MPA-600FA曝光機,通過具有60μm的線與間隙(10比1)的圖案之光罩,對於塗膜以曝光量為變量,照射放射線後,於表1記載的濃度之氫氧化四甲銨水溶液中,在25℃藉由盛液法顯像。顯像時間為80秒。接著,用超純水進行1分鐘流水洗淨,然後藉由乾燥,在HMDS處理後的鉻成膜玻璃基板上形成圖案。此時,調查將6μm的間隙圖案完全溶解所必須的曝光量。將此值當作放射線感度在表1中顯示。該值為600J/m2以下時,可說感度為良好。
與上述「(1)感放射線性組成物的放射線感度之評價」同樣地,在矽基板上形成塗膜。不曝光,而將此矽基板在乾淨烘箱內以220℃加熱1小時,而得到硬化膜。使用分光光度計「150-20型Double Beam」(日立製作所(股)製),測定在波長400nm的透過率,進行評價。此時,透過率低於90%時,可說透明性不良。表1中顯示評價結果。
對於在上述「(2)透過率的評價」所形成之具有硬化膜的基板,藉由JIS K-5400-1990的8.4.1鉛筆劃痕試驗,測定硬化膜的鉛筆硬度(表面硬度)。此值為3H或比其大時,作為層間絕緣膜的表面硬度係良好,用於形成該硬化膜的樹脂組成物可說具有充分的硬化性。表1中顯示評價結果。
與上述「(1)感放射線性組成物的放射線感度之評價」同樣地,在矽基板上形成塗膜。其次,通過具有100μm的線與間隙(1比1)的圖案之光罩,對於塗膜以曝光量為變量,照射放射線後,於表1記載的濃度之氫氧化四甲銨水溶液中,在25℃藉由盛液法顯像。顯像時間為80秒。接著,用超純水進行1分鐘流水洗淨,然後藉由乾燥,形成圖案。
用觸針式膜厚測定裝置α-Step(KLA-Tencor公司製)來測定顯像後圖案高度(T1)。然後,將已圖案形成的矽基板在乾淨烘箱內,以220℃加熱1小時,而得到熱硬化後的圖案。同樣地,測定熱硬化後的圖案高度(t1)。算出熱硬化前後的熱收縮率{(T1-t1)/T1}×100[%]。熱收縮率愈大,則交聯反應愈進行。表1中顯示其結果。再者,如此所產生的熱收縮係在實際的使用上為沒有特別的影響之水準。
在表面上形成能防止鈉離子的溶出之SiO2膜,再於以指定形狀蒸鍍有ITO(銦-氧化錫合金)電極的鈉玻璃基板上,旋塗所調製的液狀感放射線性組成物後,在90℃的乾淨烘箱內預烘烤10分鐘,而形成膜厚2.0μm的塗膜。其次,不通過光罩,而對塗膜以500J/m2的曝光量進行曝光。然後,在230℃進行30分鐘的後烘烤而使塗膜硬化,形成永久硬化膜。表1中顯示評價結果。
接著,將此形成有畫素的基板與以指定形狀蒸鍍有ITO電極之基板,以混合有0.8mm的玻璃珠之密封劑來貼合後,將MERCK公司製液晶MLC6608(商品名)注入,以製作液晶胞。再者,將液晶胞置入60℃的恒溫層,用(股)東陽科技製液晶電壓保持率測定系統「VHR-1A型」(商品名)來測定液晶胞的電壓保持率。此時的施加電壓為5.5V的方形波,測定頻率為60Hz。表1中顯示評價結果。
此處所謂的電壓保持率(%),就是由(16.7毫秒後的液晶胞電位差/0毫秒所施加的電壓)×100所得之值。若液晶胞的電壓保持率為90%以下,則意味液晶胞無法將16.7毫秒的時間、施加電壓保持於指定水準,無法使液晶充分配向,發生殘像等的「餘像」之虞係高。
將感放射線性組成物溶液放置在40℃的烘箱中1星期,測定置入烘箱的前後之黏度,求得黏度變化率。此時,黏度變化率為5%以下時,可說保存安定性良好,超過5%時,可說保存安定性不良。黏度係使用E型黏度計(商品名「VISCONIC ELD. R」,東機產業(股)製)在25℃測定。表1中顯示評價結果。
如由表1的結果可明知,含有[A]、[B]及[C]成分的實施例1~10之正型感放射線性組成物,與不含有[C]成分的比較例1~2之感放射線性組成物比較下,在表面硬度及耐溶劑性之點係格外優異。又,由熱收縮率的值亦可知,環氧基的交聯係充分地進行。此外,可知此等實施例的正型感放射線性組成物係具有優異的保存安定性及充分的放射線感度,同時能形成充分滿足透過率及電壓保持率的一般要求特性之層間絕緣膜。再者,若與實施例1~10比較,則實施例11中雖然若干但是表面硬度及耐溶劑性降低,而且實施例12中雖然表面硬度及耐溶劑性優異,但是由於交聯反應性過高,保存安定性、透過率、電壓保持率係若干降低。根據上述,實施例1~12的正型感放射線性組成物雖然皆得到良好的結果,但是[C]含氮化合物的含量係相對於[A]聚合物100質量份而言,較佳為2質量份以上30質量份以下。
本發明的正型感放射線性組成物係如上述,具有優異的保存安定性及充分的放射線感度,具備透過率及電壓保持率的一般要求特性,可形成具有優異的表面硬度及耐溶劑性之硬化膜。因此,該正型感放射線性組成物係適用於形成顯示元件用的層間絕緣膜。
Claims (5)
- 一種正型感放射線性組成物,其含有:[A]在同一或不同的聚合物分子中具有含下述式(1)所示之基的結構單元與含環氧基的結構單元之聚合物,[B]酸產生體,及[C]選自由下述式(2)所示的含氮化合物及下述式(3)所示的含氮化合物所組成之群中的至少一種,其中相對於[A]聚合物100質量份,[C]含氮化合物的含量為2質量份以上30質量份以下,
- 如申請專利範圍第1項之正型感放射線性組成物,其中選自由式(2)中的R6及式(3)中的R9及R10所組成之群中的至少一種係第三丁基、第三戊基、1-甲基環己基或1-乙基環己基。
- 如申請專利範圍第1或2項之正型感放射線性組成物,其係用於形成顯示元件的層間絕緣膜。
- 一種顯示元件用層間絕緣膜之形成方法,其具有:(1)在基板上形成如申請專利範圍第3項之正型感放射線性組成物的塗膜之步驟,(2)對步驟(1)所形成的塗膜之至少一部分照射放射線之步驟,(3)將經步驟(2)照射放射線之塗膜顯像之步驟,及(4)將經步驟(3)顯像的塗膜加熱之步驟。
- 一種顯示元件用層間絕緣膜,其係由如申請專利範圍第3項之正型感放射線性組成物所形成。
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