TWI772566B - 化學增幅型正型感光性樹脂組成物、感光性乾膜、感光性乾膜之製造方法、經圖型化之阻劑膜之製造方法、附模板之基板之製造方法、鍍敷造形物之製造方法,及巰基化合物 - Google Patents
化學增幅型正型感光性樹脂組成物、感光性乾膜、感光性乾膜之製造方法、經圖型化之阻劑膜之製造方法、附模板之基板之製造方法、鍍敷造形物之製造方法,及巰基化合物 Download PDFInfo
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Abstract
本發明的課題為提供使用化學增幅型正型感光性樹脂組成物,於具有金屬表面之基板的金屬表面上形成作為鍍敷造形物之模板的阻劑圖型時,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角成為88°以上,且焦點深度之裕度寬廣的化學增幅型正型感光性樹脂組成物、具備由該化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成之感光性樹脂層的感光性乾膜及其製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物之經圖型化之阻劑膜及附模板之基板之製造方法,與使用該附模板之基板之鍍敷造形物之製造方法。
其解決手段為於含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A),與藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B)之化學增幅型正型感光性樹脂組成物中,含有特定構造之巰基化合物。
Description
本發明係關於化學增幅型正型感光性樹脂組成物,與具備由該化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成之感光性樹脂層的感光性乾膜、該感光性乾膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物的經圖型化之阻劑膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物的附模板之基板之製造方法,與使用該附模板之基板的鍍敷造形物之製造方法。
目前,感光蝕刻加工(photofabrication)係成為精密微細加工技術的主流。感光蝕刻加工,係指將光阻組成物塗佈於被加工物表面形成光阻層,藉由光微影技術將光阻層圖型化,以經圖型化之光阻層(光阻圖型)為遮罩進行以化學蝕刻、電解蝕刻,或電鍍為主體的電鑄等,來製造半導體封裝等之各種精密零件的技術之總稱。
又,近年來,伴隨電子機器之尺寸縮小,半導體封裝之高密度構裝技術有所進展,圖謀封裝之多腳薄膜構裝化、封裝尺寸之小型化、基於以覆晶方式所進行的2維構裝技術、3維構裝技術之構裝密度的提高。如此的高密度構裝技術中,作為連接端子,例如,突出於封裝上之凸塊等的突起電極(構裝端子),或連接自晶圓上之周邊端子延伸的再配線與構裝端子之金屬柱等,係於基板上高精度地被配置。
如上述之感光蝕刻加工,係使用光阻組成物,作為如此的光阻組成物,已知有含有酸產生劑之化學增幅型光阻組成物(參照專利文獻1、2等)。化學增幅型光阻組成物,係藉由放射線照射(曝光)而自酸產生劑產生酸,藉由加熱處理促進酸的擴散,對組成物中之基底樹脂等引起酸觸媒反應,使其鹼溶解性變化者。
如此之化學增幅型正型光阻組成物,例如係用於以鍍敷步驟形成凸塊、金屬柱,及如Cu再配線般的鍍敷造形物等。具體而言,係使用化學增幅型光阻組成物,於如金屬基板般的支持體上形成所期望之膜厚的光阻層,透過特定之遮罩圖型曝光並顯影,形成作為形成鍍敷造形物之部分選擇性地被去除(剝離)的模板來使用的光阻圖型。然後,於該經去除的部分(非阻劑部)將銅等導體藉由鍍敷埋入後,藉由將其周圍的光阻圖型去除,可形成凸塊、金屬柱,及Cus再配線。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平9-176112號公報
[專利文獻2]日本特開平11-52562號公報
[發明所欲解決之課題]
以上述鍍敷步驟所進行的凸塊或金屬柱等連接端子的形成,或Cu再配線的形成中,對於作為模板之阻劑圖型的非阻劑部,期望其截面形狀為矩形。
因此,對於阻劑圖型的非阻劑部,期望於基板表面附近,基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角為88°以上、較佳為88°以上92°以下。
藉此,可充分確保凸塊及金屬柱等連接端子或Cu再配線之底面,與支持體的接觸面積。如此一來,即容易形成與支持體之密合性良好的連接端子或Cu再配線。
但是,使用如專利文獻1、2等所揭示之自以往已知的化學增幅型正型光阻組成物,於金屬基板上形成作為凸塊及金屬柱等連接端子,或Cu再配線之形成用的模板之阻劑圖型時,於基板表面與阻劑圖型之接觸面,由於阻劑部凸出至非阻劑部側,容易產生於非阻劑部的底部寬度較頂部寬度更窄的「足化(footing)」。
此時,前述之錐角係成為銳角。
如此地,使用如專利文獻1、2等所揭示之自以往已知的化學增幅型正型光阻組成物時,難以形成容易形成與基板之密合性良好的凸塊、金屬柱,及Cu再配線等之具有期望的截面形狀之阻劑圖型。
又,鍍敷用之模板圖型,可能有於源自層合於基板之聚醯亞胺膜等基材的具有翹曲或段差之基板上形成的情況。因此,對於用以形成鍍敷用之模板圖型的化學增幅型正型光阻組成部,係期望與基板表面之平坦性程度無關地,焦點深度(DOF)之裕度寬廣,使得可形成所期望之尺寸、形狀的圖型。
焦點深度(DOF)裕度,係指於同一曝光量下,將焦點於上下偏移進行曝光時,能夠以對目標尺寸之偏移成為特定範圍內之尺寸來形成阻劑圖型的焦點深度之範圍。焦點深度(DOF)裕度係越寬廣越佳。
本發明係有鑑於上述課題而為者,其目的為提供使用化學增幅型正型感光性樹脂組成物,於具有金屬表面之基板的金屬表面上形成作為鍍敷造形物之模板的阻劑圖型時,對於阻劑圖型之非阻劑部,於基板表面附近,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角成為88°以上,焦點深度(DOF)之裕度寬廣的化學增幅型正型感光性樹脂組成物、具備由該化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成的感光性樹脂層之感光性乾膜、該感光性乾膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物的經圖型化之阻劑膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物的附模板之基板之製造方法,與使用該附模板之基板的鍍敷造形物之製造方法。
[用以解決課題之手段]
本發明者等人為了達成上述目的而重複深入研究的結果,發現藉由於化學增幅型正型感光性樹脂組成物中含有特定構造之巰基化合物,可解決上述課題,而完成本發明。具體而言,本發明提供如以下者。
本發明之第1態樣,係一種化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其係含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A)、藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B),與巰基化合物(C)之化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其中
巰基化合物(C),含有具有僅由碳原子、氫原子,及氮原子所構成的含氮雜環作為主骨架之含氮雜環化合物,
含氮雜環化合物中,1個以上之巰基,與1個以上之電子吸引基,係鍵結於含氮雜環中之碳原子,
含氮雜環化合物顯示互變異構性時,於化學增幅型正型感光性樹脂組成物中,含氮雜環化合物亦可包含互變異構物。
本發明之第2態樣,為一種感光性乾膜,其具有基材薄膜,與形成於基材薄膜之表面的感光性樹脂層,且感光性樹脂層係由如第1態樣之化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成。
本發明之第3態樣,係一種感光性乾膜之製造方法,其包含於基材薄膜上,塗佈如第1態樣之化學增幅型正型感光性樹脂組成物形成感光性樹脂層。
本發明之第4態樣,係一種經圖型化之阻劑膜之製造方法,其包含
於具有金屬表面之基板上,層合由如第1態樣之化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成的感光性樹脂層之層合步驟、
對感光性樹脂層,位置選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟,與
將曝光後之感光性樹脂層顯影之顯影步驟。
本發明之第5態樣,係一種附模板之基板之製造方法,其包含
於具有金屬表面之基板上,層合由如第1態樣之化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成的感光性樹脂層之層合步驟、
對感光性樹脂層,位置選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟,與
將曝光後之感光性樹脂層顯影,製成用以形成鍍敷造形物之模板之顯影步驟。
本發明之第6態樣,係一種鍍敷造形物之製造方法,其包含對藉由如第5態樣之方法所製造的附模板之基板施以鍍敷,於模板內形成鍍敷造形物之步驟。
[發明之效果]
依照本發明,可提供當使用化學增幅型正型感光性樹脂組成物,於具有金屬表面之基板的金屬表面上形成作為鍍敷造形物之模板的阻劑圖型時,對於阻劑圖型之非阻劑部,於基板表面附近,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角成為88°以上,且焦點深度(DOF)之裕度寬廣的化學增幅型正型感光性樹脂組成物、具備由該化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成的感光性樹脂層之感光性乾膜、該感光性乾膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物之經圖型化之阻劑膜之製造方法、使用前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物之附模板之基板之製造方法,與使用該附模板之基板之鍍敷造形物之製造方法。
≪化學增幅型正型感光性樹脂組成物≫
化學增幅型正型感光性樹脂組成物(以下亦記載為感光性樹脂組成物),含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A)(以下亦記載為酸產生劑(A))、藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B)(以下亦記載為樹脂(B)),與特定構造之巰基化合物(C)。感光性樹脂組成物,亦可依需要,含有鹼可溶性樹脂(D)、酸擴散抑制劑(E),及有機溶劑(S)等成分。
使用感光性樹脂組成物所形成的阻劑圖型之膜厚並無特殊限定。感光性樹脂組成物較佳使用於厚膜之阻劑圖型的形成。使用感光性樹脂組成物所形成的阻劑圖型之膜厚,具體而言,較佳為0.5μm以上、更佳為0.5μm以上300μm以下、又更佳為0.5μm以上150μm以下、特佳為0.5μm以上200μm以下。
膜厚之上限值,例如可為100μm以下。膜厚之下限值,例如可為1μm以上、亦可為3μm以上。
以下,說明感光性樹脂組成物所含有的必須或任意成分,與感光性樹脂組成物之製造方法。
<酸產生劑(A)>
酸產生劑(A),為藉由活性光線或放射線的照射而產生酸之化合物,只要係藉由光而直接或間接地產生酸之化合物則無特殊限定。酸產生劑(A)較佳為以下說明的第一~第五態樣之酸產生劑。以下對於適合使用於感光性樹脂組成物中的酸產生劑(A)當中較適宜者,以第一至第五態樣來作說明。
酸產生劑(A)中之第一態樣,可列舉下述式(a1)表示之化合物。
上述式(a1)中,X1a
表示原子價g之硫原子或碘原子,g為1或2。h表示括弧內之構造的重複單位數。R1a
為鍵結於X1a
之有機基,且係表示碳原子數6以上30以下之芳基、碳原子數4以上30以下之雜環基、碳原子數1以上30以下之烷基、碳原子數2以上30以下之烯基,或碳原子數2以上30以下之炔基,R1a
亦可經選自由烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳硫基羰基、醯氧基、芳硫基、烷硫基、芳基、雜環、芳氧基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、伸烷氧基、胺基、氰基、硝基之各基,及鹵素所成之群的至少1種取代。R1a
之個數係g+h(g-1)+1,R1a
可各自互為相同亦可相異。又,2個以上之R1a
彼此直接,或透過-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR2a
-、-CO-、
-COO-、-CONH-、碳原子數1以上3以下之伸烷基,或伸苯基而鍵結,亦可形成包含X1a
之環構造。R2a
為碳原子數1以下5以上之烷基或碳原子數6以下10以上之芳基。
X2a
為下述式(a2)表示之構造。
上述式(a2)中,X4a
表示碳原子數1以上8以下之伸烷基、碳原子數6以上20以下之伸芳基,或碳原子數8以上20以下之雜環化合物之2價基,X4a
亦可經選自由碳原子數1以上8以下之烷基、碳原子數1以上8以下之烷氧基、碳原子數6以上10以下之芳基、羥基、氰基、硝基之各基,及鹵素所成之群的至少1種取代。X5a
表示-O-、-S-、
-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR2a
-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子數1以上3以下之伸烷基,或伸苯基。h表示括弧內之構造的重複單位數。h+1個X4a
及h個X5a
可各自相同亦可相異。R2a
係與前述定義相同。
X3a-
為鎓之相對離子,可列舉下述式(a17)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子或下述式(a18)表示之硼酸陰離子。
上述式(a17)中,R3a
表示氫原子之80%以上經氟原子取代的烷基。j表示其個數,且係1以上5以下之整數。j個R3a
可各自相同亦可相異。
上述式(a18)中,R4a
~R7a
係各自獨立地表示氟原子或苯基,該苯基之氫原子的一部分或全部,亦可經選自由氟原子及三氟甲基所成之群的至少1種取代。
上述式(a1)表示之化合物中的鎓離子,可列舉三苯基鋶、三-p-甲苯基鋶、4-(苯硫基)苯基二苯基鋶、雙[4-(二苯基二氫硫基)苯基]硫醚、雙[4-{雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]二氫硫基}苯基]硫醚、雙{4-[雙(4-氟苯基)二氫硫基]苯基}硫醚、4-(4-苄醯基-2-氯苯硫基)苯基雙(4-氟苯基)鋶、7-異丙基-9-側氧-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二-p-甲苯基鋶、7-異丙基-9-側氧-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二苯基鋶、2-[(二苯基)二氫硫基]噻噸酮、4-[4-(4-tert-丁基苄醯基)苯硫基]苯基二-p-甲苯基鋶、4-(4-苄醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、二苯基苯甲醯甲基鋶、4-羥基苯基甲基苄基鋶、2-萘基甲基(1-乙氧基羰基)乙基鋶、4-羥基苯基甲基苯甲醯甲基鋶、苯基[4-(4-聯苯硫基)苯基]4-聯苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯硫基)苯基]3-聯苯基鋶、[4-(4-乙醯苯硫基)苯基]二苯基鋶、十八烷基甲基苯甲醯甲基鋶、二苯基錪、二-p-甲苯基錪、雙(4-十二烷基苯基)錪、雙(4-甲氧基苯基)錪、(4-辛氧基苯基)苯基錪、雙(4-癸氧基)苯基錪、4-(2-羥基十四烷氧基)苯基苯基錪、4-異丙基苯基(p-甲苯基)錪,或4-異丁基苯基(p-甲苯基)錪等。
上述式(a1)表示之化合物中的鎓離子當中,較佳之鎓離子可列舉下述式(a19)表示之鋶離子。
上述式(a19)中,R8a
係各自獨立地表示選自由氫原子、烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰基、鹵素原子、可具有取代基之芳基、芳基羰基所成之群之基。X2a
與上述式(a1)中之X2a
表示相同意義。
上述式(a19)表示之鋶離子之具體例子,可列舉4-(苯硫基)苯基二苯基鋶、4-(4-苄醯基-2-氯苯硫基)苯基雙(4-氟苯基)鋶、4-(4-苄醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯硫基)苯基]4-聯苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯硫基)苯基]3-聯苯基鋶、[4-(4-乙醯苯硫基)苯基]二苯基鋶、二苯基[4-(p-聯三苯硫基)苯基]二苯基鋶。
上述式(a17)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子中,R3a
表示經氟原子取代之烷基,較佳之碳原子數為1以上8以下、更佳之碳原子數為1以上4以下。烷基之具體例子,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基等之直鏈烷基;異丙基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基等之分支烷基;進而環丙基、環丁基、環戊基、環己基等之環烷基等,烷基之氫原子經氟原子取代的比例,通常係80%以上、較佳為90%以上、更佳為100%。氟原子之取代率未達80%時,上述式(a1)表示之鎓氟化烷基氟磷酸鹽之酸強度會降低。
特佳之R3a
,係碳原子數1以上4以下,且氟原子之取代率為100%的直鏈狀或分支狀之全氟烷基,具體例子可列舉CF3
、CF3
CF2
、(CF3
)2
CF、CF3
CF2
CF2
、CF3
CF2
CF2
CF2
、(CF3
)2
CFCF2
、CF3
CF2
(CF3
)CF、(CF3
)3
C。R3a
之個數j,係1以上5以下之整數,較佳為2以上4以下、特佳為2或3。
較佳之氟化烷基氟磷酸陰離子之具體例子,可列舉[(CF3
CF2
)2
PF4
]-
、[(CF3
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CF)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)2
PF4
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
CF2
)2
PF4
]-
,或[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
,此等之中,特佳為[(CF3
CF2
)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)3
PF3
]-
,或[((CF3
)2
CFCF2
)2
PF4
]-
。
上述式(a18)表示之硼酸陰離子之較佳的具體例子可列舉肆(五氟苯基)硼酸根([B(C6
F5
)4
]-
)、肆[(三氟甲基)苯基]硼酸根([B(C6
H4
CF3
)4
]-
)、二氟雙(五氟苯基)硼酸根([(C6
F5
)2
BF2
]-
)、三氟(五氟苯基)硼酸根([(C6
F5
)BF3
]-
)、肆(二氟苯基)硼酸根([B(C6
H3
F2
)4
]-
)等。此等之中尤以肆(五氟苯基)硼酸根([B(C6
F5
)4
]-
)特佳。
酸產生劑(A)中之第二態樣,可列舉2,4-雙(三氯甲基)-6-向日葵基-1,3,5-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亞甲基二氧基苯基)乙烯基]-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-(3,4-亞甲基二氧基苯基)-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-s-三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(3,4-亞甲基二氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、參(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪、參(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪等之含有鹵素之三嗪化合物,以及參(2,3-二溴丙基)異三聚氰酸酯等之下述式(a3)表示之含有鹵素之三嗪化合物。
上述式(a3)中,R9a
、R10a
、R11a
係各自獨立地表示鹵化烷基。
又,酸產生劑(A)中之第三態樣,可列舉α-(p-甲苯磺醯氧基亞胺基)-苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙基磺醯氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈,以及含有肟磺酸酯基之下述式(a4)表示之化合物。
上述式(a4)中,R12a
表示1價、2價,或3價之有機基,R13a
表式取代或未取代之飽和烴基、不飽和烴基,或芳香族性化合物基,n表示括弧內之構造的重複單位數。
上述式(a4)中,芳香族性化合物基,係表示顯示芳香族化合物所特有之物理/化學性質的化合物之基,例如可列舉苯基、萘基等之芳基,或呋喃基、噻吩基等之雜芳基。此等亦可於環上具有1個以上適當的取代基,例如鹵素原子、烷基、烷氧基、硝基等。又,R13a
特佳為碳原子數1以上6以下之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基。特別係以R12a
為芳香族性化合物基,R13a
為碳原子數1以上4以下之烷基的化合物為佳。
作為上述式(a4)表示之酸產生劑,當n=1時,可列舉R12a
為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基之任一者,且R13a
為甲基之化合物,具體而言可列舉α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-苯基乙腈、α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-(p-甲基苯基)乙腈、α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-(p-甲氧基苯基)乙腈、[2-(丙基磺醯氧基亞胺基)-2,3-二羥基噻吩-3-亞基](o-甲苯基)乙腈等。當n=2時,上述式(a4)表示之酸產生劑,具體而言可列舉下述式表示之酸產生劑。
又,酸產生劑(A)中之第四態樣,可列舉陽離子部具有萘環之鎓鹽。該「具有萘環」,意指具有源自萘之構造,且意指至少2個環之構造與該等之芳香族性受到維持。該萘環亦可具有碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基、羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷氧基等之取代基。源自萘環之構造,可為1價基(游離原子價為1個)、亦可為2價基(游離原子價為2個)以上,較期望為1價基(惟,此時,計算游離原子價時,與上述取代基鍵結的部分係除外)。萘環之數目較佳為1以上3以下。
如此的陽離子部具有萘環之鎓鹽的陽離子部,較佳為下述式(a5)表示之構造。
上述式(a5)中,R14a
、R15a
、R16a
當中至少1個表示下述式(a6)表示之基,其餘表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基、可具有取代基之苯基、羥基,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷氧基。或,R14a
、R15a
、R16a
中之1個為下述式(a6)表示之基,其餘2個係各自獨立地為碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之伸烷基,此等的末端亦可鍵結而成為環狀。
上述式(a6)中,R17a
、R18a
係各自獨立地表示羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷氧基,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基,R19a
表示單鍵或可具有取代基之碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之伸烷基。l及m係各自獨立地表示0以上2以下之整數,l+m為3以下。惟,R17a
存在有複數個時,該等可互為相同亦可相異。又,R18a
存在有複數個時,該等可互為相同亦可相異。
上述R14a
、R15a
、R16a
當中,上述式(a6)表示之基之數目,就化合物之安定性觀點,較佳為1個,其餘為碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之伸烷基,此等的末端亦可鍵結而成為環狀。此時,上述2個伸烷基,包含硫原子係構成3~9員環。構成環之原子(包含硫原子)之數目,較佳為5以上6以下。
又,上述伸烷基可具有的取代基,可列舉氧原子(此時,與構成伸烷基之碳原子一起形成羰基)、羥基等。
又,苯基可具有的取代基,可列舉羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷氧基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基等。
作為此等之陽離子部,較適宜者可列舉下述式(a7)、(a8)表示者等,特佳為下述式(a8)表示之構造。
如此之陽離子部,可為錪鹽亦可為鋶鹽,就酸產生效率等之觀點較期望為鋶鹽。
因此,作為陽離子部具有萘環之鎓鹽的陰離子部,較宜期望為可形成鋶鹽的陰離子。
如此的酸產生劑之陰離子部,係氫原子之一部分或全部被氟化之氟烷基磺酸離子或芳基磺酸離子。
氟烷基磺酸離子中之烷基,係碳原子數1以上20以下之直鏈狀、分支狀、環狀均可,就所產生之酸的分子體積與其擴散距離而言,較佳為碳原子數1以上10以下。特別是分支狀或環狀者,由於擴散距離短故較佳。又,就可價格便宜地合成而言,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等作為較佳者。
芳基磺酸離子中之芳基,係碳原子數6以上20以下之芳基,可列舉可經亦可不經烷基、鹵素原子取代的苯基、萘基。特別係就可價格便宜地合成而言,較佳為碳原子數6以上10以下之芳基。較佳者的具體例子,可列舉苯基、甲苯磺醯基、乙基苯基、萘基、甲基萘基等。
上述氟烷基磺酸離子或芳基磺酸離子中,氫原子之一部分或全部被氟化時的氟化率,較佳為10%以上100%以下、更佳為50%以上100%以下,特別是氫原子全部被氟原子取代者,由於酸強度增強故較佳。作為如此者,具體而言,可列舉三氟甲烷磺酸酯、全氟丁烷磺酸酯、全氟辛烷磺酸酯、全氟苯磺酸酯等。
此等之中尤佳的陰離子部,可列舉下述式(a9)表示者。
上述式(a9)中,R20a
係下述式(a10)、(a11),及(a12)表示之基。
上述式(a10)中,x表示1以上4以下之整數。又,上述式(a11)中,R21a
表示氫原子、羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷氧基,y表示1以上3以下之整數。此等之中就安全性之觀點,尤以三氟甲烷磺酸酯、全氟丁烷磺酸酯為佳。
又,陰離子部亦可使用下述式(a13)、(a14)表示之含有氮者。
上述式(a13)、(a14)中,Xa
表示至少1個氫原子經氟原子取代的直鏈狀或分支狀之伸烷基,該伸烷基之碳原子數為2以上6以下、較佳為3以上5以下、最佳為碳原子數3。又,Ya
、Za
係各自獨立地表示至少1個氫原子經氟原子取代的直鏈狀或分支狀之烷基,該烷基之碳原子數為1以上10以下、較佳為1以上7以下、更佳為1以上3以下。
Xa
之伸烷基之碳原子數,或Ya
、Za
之烷基之碳原子數越小,對有機溶劑之溶解性亦越良好,故較佳。
又,Xa
之伸烷基或Ya
、Za
之烷基中,經氟原子取代的氫原子之數目越多,酸的強度越增強,故較佳。該伸烷基或烷基中之氟原子的比例,亦即氟化率,較佳為70%以上100%以下、更佳為90%以上100%以下、最佳為全部之氫原子經氟原子取代的全氟伸烷基或全氟烷基。
作為如此的陽離子部具有萘環之鎓鹽,較佳者可列舉下述式(a15)、(a16)表示之化合物。
又,酸產生劑(A)中之第五態樣,可列舉雙(p-甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯基磺醯基)重氮甲烷等之雙磺醯基重氮甲烷類;p-甲苯磺酸2-硝基苄酯、p-甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯、甲苯磺酸硝基苄酯、甲苯磺酸二硝基苄酯、磺酸硝基苄酯、碳酸硝基苄酯、碳酸二硝基苄酯等之硝基苄酯衍生物;五倍子酚三甲磺酸酯、五倍子酚三甲苯磺酸酯、甲苯磺酸苄酯、磺酸苄酯、N-甲基磺醯氧基琥珀醯亞胺、N-三氯甲基磺醯氧基琥珀醯亞胺、N-苯基磺醯氧基馬來醯亞胺、N-甲基磺醯氧基鄰苯二甲醯亞胺等之磺酸酯類;N-(三氟甲基磺醯氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)-1,8-萘二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)-4-丁基-1,8-萘二甲醯亞胺等之三氟甲烷磺酸酯類;二苯基錪六氟磷酸鹽、(4-甲氧基苯基)苯基錪三氟甲烷磺酸鹽、雙(p-tert-丁基苯基)錪三氟甲烷磺酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、(4-甲氧基苯基)二苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、(p-tert-丁基苯基)二苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽等之鎓鹽類;苯偶姻甲苯磺酸酯、α-甲基苯偶姻甲苯磺酸酯等之苯偶姻甲苯磺酸酯類;其他之二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、苯基重氮鎓鹽、碳酸苄酯等。
該酸產生劑(A)可單獨使用、亦可組合2種以上使用。又,酸產生劑(A)之含量,相對於感光性樹脂組成物之全部質量而言,較佳為0.1質量%以上10質量%以下、更佳為0.5質量%以上3質量%以下。藉由使酸產生劑(A)之使用量成為上述範圍,具備良好感度,且為均勻溶液,容易調製保存安定性優良的感光性樹脂組成物。
<樹脂(B)>
藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B),並無特殊限定,可使用藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的任意樹脂。其中尤以含有選自由酚醛清漆樹脂(B1)、聚羥基苯乙烯樹脂(B2),及丙烯酸樹脂(B3)所成之群的至少1種樹脂為佳。
[酚醛清漆樹脂(B1)]
酚醛清漆樹脂(B1),可使用包含下述式(b1)表示之構成單位的樹脂。
上述式(b1)中,R1b
表示酸解離性溶解抑制基,R2b
、R3b
係各自獨立地表示氫原子或碳原子數1以上6以下之烷基。
上述R1b
表示之酸解離性溶解抑制基,較佳為下述式(b2)、(b3)表示之基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀、分支狀,或環狀之烷基、乙烯氧基乙基、四氫吡喃基、四氫呋喃基,或三烷基矽烷基。
上述式(b2)、(b3)中,R4b
、R5b
係各自獨立地表示氫原子,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基,R6b
表示碳原子數1以上10以下之直鏈狀、分支狀,或環狀之烷基,R7b
表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀、分支狀,或環狀之烷基,o表示0或1。
上述直鏈狀或分支狀之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。又,上述環狀之烷基,可列舉環戊基、環己基等。
此處,上述式(b2)表示之酸解離性溶解抑制基,具體而言,可列舉甲氧基乙基、乙氧基乙基、n-丙氧基乙基、異丙氧基乙基、n-丁氧基乙基、異丁氧基乙基、tert-丁氧基乙基、環己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。又,上述式(b3)表示之酸解離性溶解抑制基,具體而言,可列舉tert-丁氧基羰基、tert-丁氧基羰基甲基等。又,上述三烷基矽烷基,可列舉三甲基矽烷基、三-tert-丁基二甲基矽烷基等之各烷基之碳原子數為1以上6以下之基。
[聚羥基苯乙烯樹脂(B2)]
聚羥基苯乙烯樹脂(B2),可使用包含下述式(b4)表示之構成單位的樹脂。
上述式(b4)中,R8b
表示氫原子或碳原子數1以上6以下之烷基,R9b
表示酸解離性溶解抑制基。
上述碳原子數1以上6以下之烷基,例如為碳原子數1以上6以下之直鏈狀、分支狀,或環狀之烷基。直鏈狀或分支狀之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等,環狀之烷基,可列舉環戊基、環己基等。
上述R9b
表示之酸解離性溶解抑制基,可使用與上述式(b2)、(b3)所例示的為相同之酸解離性溶解抑制基。
進一步地,聚羥基苯乙烯樹脂(B2),以適度控制物理、化學特性為目的,可包含其他聚合性化合物作為構成單位。如此之聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物,或陰離子聚合性化合物。又,如此之聚合性化合物,例如可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等之單羧酸類;馬來酸、富馬酸、依康酸等之二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等之具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等之(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等之(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等之(甲基)丙烯酸芳基酯類;馬來酸二乙酯、富馬酸二丁酯等之二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等之含有乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等之含有乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等之共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等之含有腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等之含有氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等之含有醯胺鍵之聚合性化合物類等。
[丙烯酸樹脂(B3)]
丙烯酸樹脂(B3),係藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的丙烯酸樹脂,只要係自以往起即摻合於各種感光性樹脂組成物中者,則無特殊限定。
丙烯酸樹脂(B3)較佳含有例如自包含含有-SO2
-之環式基,或含有內酯之環式基的丙烯酸酯所衍生的構成單位(b-3)。此情況時,於形成阻劑圖型時,容易形成具有較佳截面形狀之阻劑圖型。
(含有-SO2
-之環式基)
此處,「含有-SO2
-之環式基」,表示其環骨架中含有包含-SO2
-之環的環式基,具體而言,係-SO2
-中之硫原子(S)形成環式基之環骨架的一部分之環式基。將其環骨架中包含-SO2
-的環計數為第一個環,僅有該環時稱為單環式基,進一步具有其他環構造時,無關其構造而稱為多環式基。含有-SO2
-之環式基,可為單環式、亦可為多環式。
含有-SO2
-之環式基,特別以其環骨架中包含-O-SO2
-之環式基,亦即含有-O-SO2
-中之-O-S-形成環骨架的一部分之磺內酯(sultone)環的環式基為佳。
含有-SO2
-之環式基之碳原子數,較佳為3以上30以下、更佳為4以上20以下、又更佳為4以上15以下、特佳為4以上12以下。該碳原子數為構成環骨架之碳原子的數目,且為不包含取代基中的碳原子數者。
含有-SO2
-之環式基,可為含有-SO2
-之脂肪族環式基、亦可為含有-SO2
-之芳香族環式基。較佳為含有-SO2
-之脂肪族環式基。
含有-SO2
-之脂肪族環式基,可列舉自構成其環骨架之碳原子的一部分被-SO2
-,或-O-SO2
-取代之脂肪族烴環中去除至少1個氫原子之基。更具體而言,可列舉自構成其環骨架之-CH2
-被-SO2
-取代之脂肪族烴環中去除至少1個氫原子之基、自構成其環之-CH2
-CH2
-被-O-SO2
-取代之脂肪族烴環中去除至少1個氫原子之基等。
該脂環式烴環之碳原子數,較佳為3以上20以下、更佳為3以上12以下。該脂環式烴環可為多環式、亦可為單環式。單環式之脂環式烴基,較佳為自碳原子數3以上6以下之單環烷中去除2個氫原子之基。該單環烷可例示環戊烷、環己烷等。多環式之脂環式烴環,較佳為自碳原子數7以上12以下之多環烷中去除2個氫原子之基,該多環烷,具體而言,可列舉金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
含有-SO2
-之環式基,亦可具有取代基。該取代基例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、氧原子(=O)、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基、氰基等。
作為該取代基之烷基,較佳為碳原子數1以上6以下之烷基。該烷基較佳為直鏈狀或分支鏈狀。具體而言,可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、n-戊基、異戊基、新戊基、n-己基等。此等之中較佳為甲基,或乙基,特佳為甲基。
作為該取代基之烷氧基,較佳為碳原子數1以上6以下之烷氧基。該烷氧基較佳為直鏈狀或分支鏈狀。具體而言,可列舉作為前述之取代基之烷基所列舉的烷基鍵結於氧原子(-O-)之基。
作為該取代基之鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,較佳為氟原子。
作為該取代基之鹵化烷基,可列舉前述之烷基之氫原子的一部分或全部經前述鹵素原子取代之基。
作為該取代基之鹵化烷基,可列舉作為前述取代基之烷基所列舉的烷基之氫原子的一部分或全部經前述鹵素原子取代之基。該鹵化烷基較佳為氟化烷基、特佳為全氟烷基。
前述-COOR”、-OC(=O)R”中之R”,均為氫原子或碳原子數1以上15以下之直鏈狀、分支鏈狀或環狀之烷基。
R”為直鏈狀或分支鏈狀之烷基時,該鏈狀之烷基之碳原子數較佳為1以上10以下、更佳為1以上5以下、特佳為1或2。
R”為環狀之烷基時,該環狀之烷基之碳原子數較佳為3以上15以下、更佳為4以上12以下、特佳為5以上10以下。具體而言,可例示自可經亦可不經氟原子或氟化烷基取代的單環烷,或雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。更具體而言,可列舉自環戊烷、環己烷等之單環烷,或金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。
作為該取代基之羥基烷基,較佳為碳原子數1以上6以下之羥基烷基。具體而言,可列舉作為前述取代基之烷基所列舉的烷基之至少1個氫原子經羥基取代之基。
含有-SO2
-之環式基,更具體而言,可列舉下述式(3-1)~(3-4)表示之基。
(式中,A’為可包含氧原子或硫原子之碳原子數1以上5以下之伸烷基、氧原子或硫原子,z為0以上2以下之整數,R10b
為烷基、烷氧基、鹵化烷基、羥基、-COOR”、
-OC(=O)R”、羥基烷基,或氰基,R”為氫原子,或烷基)。
上述式(3-1)~(3-4)中,A’為可包含氧原子
(-O-)或硫原子(-S-)之碳原子數1以上5以下之伸烷基、氧原子,或硫原子。A’中之碳原子數1以上5以下之伸烷基,較佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基,可列舉亞甲基、伸乙基、n-伸丙基、伸異丙基等。
該伸烷基包含氧原子或硫原子時,其具體例子,可列舉於前述之伸烷基之末端或碳原子間存在有-O-或-S-之基,例如可列舉-O-CH2
-、-CH2
-O-CH2
-、
-S-CH2
-、-CH2
-S-CH2
-等。A’較佳為碳原子數1以上5以下之伸烷基,或-O-;更佳為碳原子數1以上5以下之伸烷基;最佳為亞甲基。
z係0、1,及2之任意者均可,最佳為0。z為2時,複數個R10b
可各自相同、亦可相異。
R10b
中之烷基、烷氧基、鹵化烷基、
-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基,各自可列舉與於上述所說明針對作為含有-SO2
-之環式基可具有的取代基所列舉之烷基、烷氧基、鹵化烷基、-COOR”、
-OC(=O)R”,及羥基烷基為相同者。
以下例示前述式(3-1)~(3-4)表示之具體的環式基。再者,式中之「Ac」表示乙醯基。
含有-SO2
-之環式基,於上述之中,較佳為前述式(3-1)表示之基;更佳為選自由前述化學式(3-1-1)、(3-1-18)、(3-3-1),及(3-4-1)之任一者表示之基所成之群的至少一種;最佳為前述化學式(3-1-1)表示之基。
(含有內酯之環式基)
「含有內酯之環式基」,表示其環骨架中含有包含
-O-C(=O)-之環(內酯環)的環式基。將內酯環計數為第一個環,僅有內酯環時稱為單環式基、進一步具有其他環構造時,無關其構造,而稱為多環式基。含有內酯之環式基,可為單環式基、亦可為多環式基。
構成單位(b-3)中之內酯環式基,可無特殊限定地使用任意者。具體而言,含有內酯之單環式基,可列舉自4~6員環內酯中去除1個氫原子之基,例如自β-丙內酯中去除1個氫原子之基、自γ-丁內酯中去除1個氫原子之基、自δ-戊內酯中去除1個氫原子之基等。又,含有內酯之多環式基,可列舉自具有內酯環之雙環烷、三環烷、四環烷中去除1個氫原子之基。
作為構成單位(b-3),只要係具有含有-SO2
-之環式基,或含有內酯之環式基者,其他部分之構造並無特殊限定,較佳為選自由:由鍵結於α位碳原子之氫原子可被取代基取代的丙烯酸酯所衍生之構成單位且其係包含含有-SO2
-之環式基的構成單位(b-3-S),及由鍵結於α位碳原子之氫原子可被取代基取代的丙烯酸酯所衍生之構成單位且其係包含含有內酯之環式基的構成單位(b-3-L)所成之群的至少1種構成單位。
[構成單位(b-3-S)]
構成單位(b-3-S)之例子,更具體而言,可列舉下述式(b-S1)表示之構成單位。
式(b-S1)中,R係與前述相同。
R11b
係與前述所列舉的含有-SO2
-之環式基相同。
R12b
可為單鍵、2價連結基之任意者。由於本發明之效果優良,較佳為2價連結基。
R12b
中之2價連結基並無特殊限定,可列舉可具有取代基之2價烴基、包含雜原子之2價連結基等作為較適宜者。
・可具有取代基之2價烴基
作為2價連結基之烴基,可為脂肪族烴基、亦可為芳香族烴基。脂肪族烴基意指不具芳香族性之烴基。該脂肪族烴基可為飽和、亦可為不飽和。通常較佳為飽和烴基。該脂肪族烴基,更具體而言,可列舉直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基、構造中包含環之脂肪族烴基等。
前述直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基之碳原子數,較佳為1以上10以下、更佳為1以上8以下、又更佳為1以上5以下。
直鏈狀之脂肪族烴基,較佳為直鏈狀之伸烷基。具體而言,可列舉亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]
、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基
[-(CH2
)5
-]等。
分支鏈狀之脂肪族烴基,較佳為分支鏈狀之伸烷基。具體而言,可列舉-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、
-C(CH3
)2
-、-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、
-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-CH(CH3
)CH2
-、
-CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、
-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等之烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、
-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基三亞甲基;
-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。烷基伸烷基中之烷基,較佳為碳原子數1以上5以下之直鏈狀之烷基。
上述之直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基,可具有亦可不具有取代氫原子之取代基(氫原子以外之基或原子)。該取代基可列舉氟原子、經氟原子取代之碳原子數1以上5以下之氟化烷基、側氧基(=O)等。
上述之構造中包含環之脂肪族烴基,可列舉可包含環構造中包含雜原子之取代基的環狀脂肪族烴基(自脂肪族烴環中去除2個氫原子之基)、該環狀脂肪族烴基鍵結於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基末端之基、於直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基的途中存在有該環狀脂肪族烴基之基等。上述之直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基可列舉與前述相同者。
環狀脂肪族烴基之碳原子數,較佳為3以上20以下、更佳為3以上12以下。
環狀脂肪族烴基可為多環式、亦可為單環式。單環式之脂肪族烴基,較佳為自單環烷中去除2個氫原子之基。該單環烷之碳原子數,較佳為3以上6以下。具體而言,可列舉環戊烷、環己烷等。多環式之脂肪族烴基,較佳為自多環烷中去除2個氫原子之基。該多環烷之碳原子數,較佳為7以上12以下。具體而言,可列舉金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等。
環狀脂肪族烴基,可具有亦可不具有取代氫原子之取代基(氫原子以外之基或原子)。該取代基可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、側氧基(=O)等。
作為上述取代基之烷基,較佳為碳原子數1以上5以下之烷基;更佳為甲基、乙基、丙基、n-丁基,及tert-丁基。
作為上述取代基之烷氧基,較佳為碳原子數1以上5以下之烷氧基;更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基,及tert-丁氧基;特佳為甲氧基,及乙氧基。
作為上述取代基之鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子,及碘原子等,較佳為氟原子。
作為上述取代基之鹵化烷基,可列舉前述之烷基之氫原子的一部分或全部經上述鹵素原子取代之基。
環狀脂肪族烴基,構成其環構造之碳原子的一部分亦可被-O-,或-S-取代。該包含雜原子之取代基,較佳為-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-。
作為2價烴基之芳香族烴基,為至少具有1個芳香環之2價烴基,亦可具有取代基。芳香環只要係具備4n+2個π電子之環狀共軛系則無特殊限定,可為單環式亦可為多環式。芳香環之碳原子數,較佳為5以上30以下、更佳為5以上20以下、又更佳為6以上15以下、特佳為6以上12以下。惟,該碳原子數不包含取代基之碳原子數。
芳香環具體而言可列舉苯、萘、蒽,及菲等之芳香族烴環;構成前述芳香族烴環之碳原子的一部分經雜原子取代之芳香族雜環等。芳香族雜環中之雜原子可列舉氧原子、硫原子、氮原子等。芳香族雜環具體而言,可列舉吡啶環、噻吩環等。
作為2價烴基之芳香族烴基,具體而言,可列舉自上述芳香族烴環或芳香族雜環中去除2個氫原子之基(伸芳基,或伸雜芳基);自包含2個以上芳香環之芳香族化合物(例如聯苯基、茀等)中去除2個氫原子之基;自上述芳香族烴環或芳香族雜環中去除1個氫原子之基(芳基,或雜芳基)之1個氫原子被伸烷基取代之基(例如自苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等之芳基烷基中之芳基中進一步去除1個氫原子之基)等。
上述之芳基,或雜芳基所鍵結的伸烷基之碳原子數,較佳為1以上4以下、更佳為1以上2以下、特佳為1。
上述芳香族烴基,該芳香族烴基所具有的氫原子可被取代基取代。例如,鍵結於該芳香族烴基中之芳香環的氫原子可被取代基取代。該取代基例如可列舉烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、側氧基(=O)等。
作為上述取代基之烷基,較佳為碳原子數1以上5以下之烷基;更佳為甲基、乙基、n-丙基、n-丁基,及tert-丁基。
作為上述取代基之烷氧基,較佳為碳原子數1以上5以下之烷氧基;更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、iso-丙氧基、n-丁氧基,及tert-丁氧基;又更佳為甲氧基,及乙氧基。
作為上述取代基之鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,較佳為氟原子。
作為上述取代基之鹵化烷基,可列舉前述之烷基之氫原子的一部分或全部經前述鹵素原子取代之基。
・包含雜原子之2價連結基
包含雜原子之2價連結基中的雜原子,係指碳原子及氫原子以外之原子,例如可列舉氧原子、氮原子、硫原子,及鹵素原子等。
包含雜原子之2價連結基,具體而言,可列舉-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-S-、
-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-、-NH-、-NH-C(=O)-、
-NH-C(=NH)-、=N-等之非烴系連結基;此等非烴系連結基之至少1種與2價烴基的組合等。該2價烴基可列舉與上述可具有取代基之2價烴基相同者,較佳為直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基。
上述當中,-C(=O)-NH-中之-NH-、-NH-、
-NH-C(=NH)-中之H,各自可經烷基、醯基等之取代基取代。該取代基之碳原子數,較佳為1以上10以下、更佳為1以上8以下、特佳為1以上5以下。
R12b
中之2價連結基,特佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基、環狀脂肪族烴基,或包含雜原子之2價連結基。
R12b
中之2價連結基為直鏈狀或分支鏈狀伸烷基時,該伸烷基之碳原子數,較佳為1以上10以下、更佳為1以上6以下、特佳為1以上4以下、最佳為1以上3以下。具體而言,可列舉與作為前述2價連結基之「可具有取代基之2價烴基」的說明中,作為直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基所列舉的直鏈狀之伸烷基、分支鏈狀之伸烷基相同者。
R12b
中之2價連結基為環狀脂肪族烴基時,該環狀脂肪族烴基,可列舉與作為前述2價連結基之「可具有取代基之2價烴基」的說明中,作為「構造中包含環之脂肪族烴基」所列舉的環狀脂肪族烴基相同者。
該環狀脂肪族烴基,特佳為自環戊烷、環己烷、降莰烷、異莰烷、金剛烷、三環癸烷,或四環十二烷中去除二個以上之氫原子之基。
R12b
中之2價連結基,為包含雜原子之2價連結基時,作為該連結基較佳者,可列舉-O-、-C(=O)-O-、
-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(H可經烷基、醯基等之取代基取代)、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-、通式-Y1
-O-Y2
-、-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-,或-Y1
-O-C(=O)-Y2
-表示之基[式中,Y1
,及Y2
係各自獨立地為可具有取代基之2價烴基,O為氧原子,m’為0以上3以下之整數]等。
R12b
中之2價連結基為-NH-時,-NH-中之氫原子可經烷基、醯基等之取代基取代。該取代基(烷基、醯基等)之碳原子數,較佳為1以上10以下、更佳為1以上8以下、特佳為1以上5以下。
式-Y1
-O-Y2
-、-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-,或
-Y1
-O-C(=O)-Y2
-中、Y1
,及Y2
,係各自獨立地為可具有取代基之2價烴基。該2價烴基,可列舉與作為前述2價連結基之說明中所列舉的「可具有取代基之2價烴基」相同者。
Y1
較佳為直鏈狀之脂肪族烴基、更佳為直鏈狀之伸烷基、又更佳為碳原子數1以上5以下之直鏈狀之伸烷基、特佳為亞甲基及伸乙基。
Y2
較佳為直鏈狀或分支鏈狀之脂肪族烴基;更佳為亞甲基、伸乙基,及烷基亞甲基。該烷基亞甲基中之烷基,較佳為碳原子數1以上5以下之直鏈狀之烷基、更佳為碳原子數1以上3以下之直鏈狀之烷基、特佳為甲基。
式-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-表示之基中,m’為0以上3以下之整數,較佳為0以上2以下之整數、更佳為0或1、特佳為1。換言之,式-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-表示之基,特佳為式-Y1
-C(=O)-O-Y2
-表示之基。其中尤以式
-(CH2
)a
’-C(=O)-O-(CH2
)b
’-表示之基為佳。該式中,a’為1以上10以下之整數,較佳為1以上8以下之整數、更佳為1以上5以下之整數、又更佳為1或2、最佳為1。b’為1以上10以下之整數,較佳為1以上8以下之整數、更佳為1以上5以下之整數、又更佳為1或2、最佳為1。
關於R12b
中之2價連結基,作為包含雜原子之2價連結基,較佳為由至少1種非烴基與2價烴基的組合所構成之有機基。其中尤以具有作為雜原子之氧原子之直鏈狀之基,例如包含醚鍵或酯鍵之基為佳;更佳為前述式-Y1
-O-Y2
-、-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-,或-Y1
-O-C(=O)-Y2
-表示之基;特佳為前述式-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-,或
-Y1
-O-C(=O)-Y2
-表示之基。
R12b
中之2價連結基,較佳為包含伸烷基,或酯鍵(-C(=O)-O-)者。
該伸烷基較佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基。該直鏈狀之脂肪族烴基之適合的例子,可列舉亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-],及五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。該分支鏈狀之伸烷基之適合的例子,可列舉-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、
-C(CH3
)2
-、-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、
-C(CH2
CH3
)2
-等之烷基亞甲基;-CH(CH3
)CH2
-、
-CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、
-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等之烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、
-CH2
CH(CH3
)CH2
-等之烷基三亞甲基;
-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等之烷基四亞甲基等之烷基伸烷基等。
包含酯鍵之2價連結基,特佳為式:-R13b
-C(=O)-O-[式中,R13b
為2價連結基]表示之基。亦即,構成單位(b-3-S),較佳為下述式(b-S1-1)表示之構成單位。
R13b
並無特殊限定,例如可列舉與前述R12b
中之2價連結基相同者。
R13b
之2價連結基,較佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基、構造中包含環之脂肪族烴基,或包含雜原子之2價連結基;更佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基,或包含作為雜原子之氧原子的2價連結基。
直鏈狀之伸烷基,較佳為亞甲基或伸乙基、特佳為亞甲基。分支鏈狀之伸烷基,較佳為烷基亞甲基或烷基伸乙基;特佳為-CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
-,或
-C(CH3
)2
CH2
-。
包含氧原子之2價連結基,較佳為包含醚鍵或酯鍵之2價連結基;更佳為前述-Y1
-O-Y2
-、-[Y1
-C(=O)-O]m
’-Y2
-,或-Y1
-O-C(=O)-Y2
-。Y1
及Y2
係各自獨立地為可具有取代基之2價烴基,m’為0以上3以下之整數。其中尤以-Y1
-O-C(=O)-Y2
-為佳、特佳為-(CH2
)c
-O-C(=O)-(CH2
)d
-表示之基。c為1以上5以下之整數,較佳為1或2。d為1以上5以下之整數,較佳為1或2。
構成單位(b-3-S),特佳為下述式(b-S1-11),或(b-S1-12)表示之構成單位;更佳為式(b-S1-12)表示之構成單位。
式(b-S1-11)中,A’較佳為亞甲基、氧原子
(-O-),或硫原子(-S-)。
R13b
較佳為直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基,或包含氧原子之2價連結基。R13b
中之直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基、包含氧原子之2價連結基,各自可列舉與前述之直鏈狀或分支鏈狀之伸烷基、包含氧原子之2價連結基相同者。
式(b-S1-12)表示之構成單位,特佳為下述式(b-S1-12a),或(b-S1-12b)表示之構成單位。
[構成單位(b-3-L)]
構成單位(b-3-L)之例子,例如可列舉將前述式(b-S1)中之R11b
以含有內酯之環式基取代者,更具體而言,可列舉下述式(b-L1)~(b-L5)表示之構成單位。
(式中,R為氫原子、碳原子數1以上5以下之烷基,或碳原子數1以上5以下之鹵化烷基;R’係各自獨立地為氫原子、烷基、烷氧基、鹵化烷基、羥基、-COOR”、
-OC(=O)R”、羥基烷基,或氰基,R”為氫原子或烷基;R12b
為單鍵或2價連結基,s”為0以上2以下之整數;A”為可包含氧原子或硫原子之碳原子數1以上5以下之伸烷基、氧原子,或硫原子;r為0或1)。
式(b-L1)~(b-L5)中之R,係與前述相同。
R’中之烷基、烷氧基、鹵化烷基、-COOR”、
-OC(=O)R”、羥基烷基,各自可列舉與前述作為含有
-SO2
-之環式基可具有的取代基所列舉的烷基、烷氧基、鹵化烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羥基烷基為相同者。
考慮到工業上獲得容易等時,R’較佳為氫原子。
R”中之烷基,係直鏈狀、分支鏈狀、環狀之任意者均可。
R”為直鏈狀或分支鏈狀之烷基時,較佳為碳原子數1以上10以下、更佳為碳原子數1以上5以下。
R”為環狀之烷基時,較佳為碳原子數3以上15以下、更佳為碳原子數4以上12以下、最佳為碳原子數5以上10以下。具體而言,可例示自可經亦可不經氟原子或氟化烷基取代的單環烷、雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。具體而言,可列舉自環戊烷、環己烷等之單環烷,或金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。
A”可列舉與前述式(3-1)中之A’相同者。A”較佳為碳原子數1以上5以下之伸烷基、氧原子(-O-)或硫原子
(-S-);更佳為碳原子數1以上5以下之伸烷基,或-O-。碳原子數1以上5以下之伸烷基,更佳為亞甲基,或二甲基亞甲基;最佳為亞甲基。
R12b
,係與前述式(b-S1)中之R12b
相同。
式(b-L1)中,s”較佳為1或2。
以下例示前述式(b-L1)~(b-L3)表示之構成單位的具體例子。以下之各式中,Rα表示氫原子、甲基,或三氟甲基。
構成單位(b-3-L),較佳為選自由前述式(b-L1)~(b-L5)表示之構成單位所成之群的至少1種、更佳為選自由式(b-L1)~(b-L3)表示之構成單位所成之群的至少1種、特佳為選自由前述式(b-L1),或(b-L3)表示之構成單位所成之群的至少1種。
其中尤以選自由前述式(b-L1-1)、(b-L1-2)、(b-L2-1)、(b-L2-7)、(b-L2-12)、(b-L2-14)、(b-L3-1),及(b-L3-5)表示之構成單位所成之群的至少1種為佳。
又,丙烯酸樹脂(B3),包含具有酸解離性基之下述式(b5)~(b7)表示之構成單位,作為藉由酸之作用,而提高丙烯酸樹脂(B3)對鹼之溶解性的構成單位。
上述式(b5)~(b7)中,R14b
,及R18b
~R23b
係各自獨立地表示氫原子、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基、氟原子,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之氟化烷基,R15b
~R17b
係各自獨立地表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之氟化烷基,或碳原子數5以上20以下之脂肪族環式基,各自獨立地表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之烷基,或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或分支狀之氟化烷基,R16b
及R17b
亦可彼此鍵結,而與兩者所鍵結之碳原子一起形成碳原子數5以上20以下之烴環,Yb
表示可具有取代基之脂肪族環式基或烷基,p表示0以上4以下之整數,q表示0或1。
再者,上述直鏈狀或分支狀之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、tert-丁基、戊基、異戊基、新戊基等。又,氟化烷基,係指上述烷基之氫原子的一部分或全部經氟原子取代者。
脂肪族環式基之具體例子,可列舉自單環烷、雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基。具體而言,可列舉自環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等之單環烷,或金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷中去除1個氫原子之基。特佳為自環己烷、金剛烷去除1個氫原子之基(亦可進一步具有取代基)。
上述R16b
及R17b
未彼此鍵結而形成烴環時,就高對比,且解像度、焦點深度幅度等良好的觀點,上述R15b
、R16b
,及R17b
,較佳為碳原子數2以上4以下之直鏈狀或分支狀之烷基。上述R19b
、R20b
、R22b
、R23b
,較佳為氫原子或甲基。
上述R16b
及R17b
,亦可與兩者所鍵結的碳原子一起形成碳原子數5以上20以下之脂肪族環式基。如此的脂肪族環式基之具體例子,可列舉自單環烷、雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基。具體而言,可列舉自環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等之單環烷,或金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基。特佳為自環己烷、金剛烷中去除1個以上的氫原子之基(亦可進一步具有取代基)。
進一步地,上述R16b
及R17b
所形成的脂肪族環式基,於其環骨架上具有取代基時,該取代基之例子,可列舉羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等之極性基,或碳原子數1以上4以下之直鏈狀或分支狀之烷基。極性基特佳為氧原子(=O)。
上述Yb
為脂肪族環式基或烷基,可列舉自單環烷、雙環烷、三環烷、四環烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。具體而言,可列舉自環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等之單環烷,或金剛烷、降莰烷、異莰烷、三環癸烷、四環十二烷等之多環烷中去除1個以上的氫原子之基等。特佳為自金剛烷中去除1個以上的氫原子之基(亦可進一步具有取代基)。
進一步地,上述Yb
之脂肪族環式基,於其環骨架上具有取代基時,該取代基之例子,可列舉羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等之極性基,或碳原子數1以上4以下之直鏈狀或分支狀之烷基。極性基特佳為氧原子(=O)。
又,Yb
為烷基時,係以碳原子數1以上20以下、較佳為6以上15以下之直鏈狀或分支狀之烷基為佳。如此的烷基,特佳為烷氧基烷基,如此的烷氧基烷基,可列舉1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-n-丙氧基乙基、1-異丙氧基乙基、1-n-丁氧基乙基、1-異丁氧基乙基、1-tert-丁氧基乙基、1-甲氧基丙基、1-乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。
上述式(b5)表示之構成單位之較佳的具體例子可列舉下述式(b5-1)~(b5-33)表示者。
上述式(b5-1)~(b5-33)中,R24b
表示氫原子或甲基。
上述式(b6)表示之構成單位之較佳的具體例子可列舉下述式(b6-1)~(b6-26)表示者。
上述式(b6-1)~(b6-26)中,R24b
表示氫原子或甲基。
上述式(b7)表示之構成單位之較佳的具體例子可列舉下述式(b7-1)~(b7-15)表示者。
上述式(b7-1)~(b7-15)中,R24b
表示氫原子或甲基。
以上說明之式(b5)~(b7)表示之構成單位中,就合成容易且高感度化較容易的觀點,較佳為式(b6)表示之構成單位。又,式(b6)表示之構成單位中,較佳為Yb
為烷基之構成單位,較佳為R19b
及R20b
之一方或雙方為烷基之構成單位。
進一步地,丙烯酸樹脂(B3),較佳為由包含上述式(b5)~(b7)表示之構成單位,以及由具有醚鍵的聚合性化合物所衍生之構成單位的共聚物所構成之樹脂。
上述具有醚鍵的聚合性化合物,可例示具有醚鍵及酯鍵的(甲基)丙烯酸衍生物等之自由基聚合性化合物,具體例子可列舉(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯等。又,上述具有醚鍵的聚合性化合物,較佳為(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯。此等聚合性化合物,可單獨使用、亦可組合2種以上使用。
進一步地,以適度控制物理、化學特性為目的,丙烯酸樹脂(B3)中,可包含其他聚合性化合物作為構成單位。如此之聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物,或陰離子聚合性化合物。
如此之聚合性化合物,例如可列舉丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等之單羧酸類;馬來酸、富馬酸、依康酸等之二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等之具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯等之(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等之(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等之(甲基)丙烯酸芳基酯類;馬來酸二乙酯、富馬酸二丁酯等之二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等之含有乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等之含有乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等之共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等之含有腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等之含有氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等之含有醯胺鍵之聚合性化合物類等。
如上所述,丙烯酸樹脂(B3),亦可包含源自如上述單羧酸類或二羧酸類之具有羧基的聚合性化合物之構成單位。但是,就容易形成包含為截面形狀良好之矩形的非阻劑部之阻劑圖型的觀點,丙烯酸樹脂(B3),較佳實質上不含有源自具有羧基的聚合性化合物之構成單位。具體而言,丙烯酸樹脂(B3)中,源自具有羧基的聚合性化合物之構成單位的比率,較佳為20質量%以下、更佳為15質量%以下、特佳為5質量%以下。
丙烯酸樹脂(B3)中,含有較多量之源自具有羧基的聚合性化合物之構成單位的丙烯酸樹脂,較佳係與僅含少量或不含源自具有羧基的聚合性化合物之構成單位的丙烯酸樹脂合併使用。
又,聚合性化合物,可列舉具有酸非解離性之脂肪族多環式基的(甲基)丙烯酸酯類、含有乙烯基之芳香族化合物類等。酸非解離性之脂肪族多環式基,特別以三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異莰基、降莰基等,因工業上獲得容易等之觀點而為佳。此等脂肪族多環式基,亦可具有碳原子數1以上5以下之直鏈狀或分支鏈狀之烷基作為取代基。
具有酸非解離性之脂肪族多環式基的(甲基)丙烯酸酯類,具體而言,可例示下述式(b8-1)~(b8-5)之構造者。
上述式(b8-1)~(b8-5)中,R25b
表示氫原子或甲基。
丙烯酸樹脂(B3),含有包含含有-SO2
-之環式基,或含有內酯之環式基的構成單位(b-3)時,丙烯酸樹脂(B3)中之構成單位(b-3)的含量,較佳為5質量%以上、更佳為10質量%以上、特佳為10質量%以上50質量%以下、最佳為10質量%以上30質量%以下。感光性樹脂組成物含有上述範圍內之量的構成單位(b-3)時,容易兼顧良好的顯影性,與良好的圖型形狀。
又,丙烯酸樹脂(B3),較佳含有前述式(b5)~(b7)表示之構成單位5質量%以上、更佳含有10質量%以上、特佳含有10質量%以上50質量%以下。
丙烯酸樹脂(B3),較佳含有源自上述具有醚鍵的聚合性化合物之構成單位。丙烯酸樹脂(B3)中,源自具有醚鍵的聚合性化合物之構成單位的含量,較佳為0質量%以上50質量%以下、更佳為5質量%以上30質量%以下。
丙烯酸樹脂(B3),較佳含有源自具有上述酸非解離性之脂肪族多環式基的(甲基)丙烯酸酯類之構成單位。丙烯酸樹脂(B3)中,源自具有酸非解離性之脂肪族多環式基的(甲基)丙烯酸酯類之構成單位的含量,較佳為0質量%以上50質量%以下、更佳為5質量%以上30質量%以下。
只要感光性樹脂組成物含有特定量之丙烯酸樹脂(B3),以上說明之丙烯酸樹脂(B3)以外的丙烯酸樹脂亦可作為樹脂(B)使用。如此的丙烯酸樹脂(B3)以外的丙烯酸樹脂,只要係包含前述式(b5)~(b7)表示之構成單位的樹脂則無特殊限定。
以上說明之樹脂(B)的聚苯乙烯換算質量平均分子量,較佳為10000以上600000以下、更佳為20000以上400000以下、又更佳為30000以上300000以下。藉由成為如此的質量平均分子量,可在不降低自基板的剝離性下,保持感光性樹脂層之充分的強度,進一步地可防止鍍敷時之輪廓膨脹,或龜裂產生。
又,樹脂(B)之分散度較佳為1.05以上。此處,分散度係指質量平均分子量除以數平均分子量之值。藉由成為如此的分散度,可避免對所期望之鍍敷的應力耐性,或以鍍敷處理所得之金屬層容易膨脹的問題。
樹脂(B)之含量,相對於感光性樹脂組成物之全部質量而言,較佳為5質量%以上60質量%以下。
<巰基化合物(C)>
感光性樹脂組成物,含有包含特定構造之含氮雜環化合物的巰基化合物(C)。因此,使用感光性樹脂組成物形成阻劑圖型時,對於阻劑圖型之非阻劑部,於基板表面附近,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角為88°以上。又,感光性組成物藉由含有該巰基化合物(C),感光性組成物之焦點深度(DOF)之裕度寬廣。
又,感光性組成物含有特定構造之含氮雜環化合物時,感光性組成物之感度有優良的傾向。因此,使用含有含特定構造之含氮雜環化合物的巰基化合物(C)之感光性組成物時,即使使用形成阻劑圖型時容易產生足化等之截面形狀之不良狀況的Cu等之金屬基板時,亦容易形成所期望之形狀及尺寸的阻劑圖型。
巰基化合物(C)含有含氮雜環化合物,該含氮雜環化合物具有僅由碳原子、氫原子,及氮原子所構成的含氮雜環作為主骨架。
而含氮雜環化合物中,1個以上之巰基,與1個以上之電子吸引基,係鍵結於含氮雜環中之碳原子。
又,含氮雜環化合物顯示互變異構性時,於化學增幅型正型感光性樹脂組成物中,含氮雜環化合物亦可包含互變異構物。
關於含氮雜環化合物所具有的巰基與電子吸引基,每1分子之各自的數目,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定。
含氮雜環化合物每1分子所具有的巰基之數目,較佳為1以上3以下、更佳為1或2。
含氮雜環化合物每1分子所具有的電子吸引基之數目,較佳為1以上3以下、更佳為1或2。
作為含氮雜環化合物,較佳為1分子中各具有1個巰基與電子吸引基之化合物。
單氮雜環化合物於1分子中具有複數個電子吸引基時,該複數個電子吸引基可互為相同亦可相異。
含氮雜環化合物,具有鍵結於含氮雜環中之碳原子的電子吸引基。電子吸引基,只要係所屬技術領域中具有通常知識者一般而言認知為電子吸引基的基則無特殊限定。
典型而言,電子吸引基,係定義為哈米特(Hammett)之取代基常數σm
值為正值的取代基。關於哈米特之σm
值,例如於都野雄甫之總說(有機合成化學第23卷第8號(1965)p631-642)、湯川泰秀譯「Cram有機化學[II]第4版」p.656(廣川書店)等中有詳細說明。
σm
值為正值的電子吸引基,可列舉甲氧基(σm
值:0.12)等之烷氧基;羥基(σm
值:0.12);氟原子(σm
值:0.34)、氯原子(σm
值:0.37)、溴原子(σm
值:0.39),及碘原子(σm
值:0.35)等之鹵素原子;三氟甲基(σm
值:0.43)等之鹵化烷基;乙醯氧基(σm
值:0.37)等之醯氧基;乙醯基(σm
值:0.38)等之醯基;甲氧基羰基(σm
值:0.37)等之烷氧基羰基;氰基(σm
值:0.56);硝基(σm
值:0.71);甲基磺醯基(σm
值:0.60)等之磺醯基。
烷氧基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。烷氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為1以上20以下、更佳為1以上10以下、特佳為1以上6以下。
烷氧基之具體例子,可列舉甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基、n-戊氧基、異戊氧基、新戊氧基,及2-甲基丁氧基等。
醯基可為脂肪族醯基、可為芳香族醯基、亦可為包含脂肪族基與芳香族基之醯基。醯基之碳原子數並無特殊限定,較佳為2以上20以下、更佳為2以上10以下、特佳為2以上6以下。
醯基之具體例子,可列舉乙醯基、丙醯基、丁醯基、三甲基乙醯基,及苄醯基。
鹵化烷基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。鹵化烷基之碳原子數並無特殊限定,較佳為1以上20以下、更佳為1以上10以下、特佳為1以上6以下。
鹵化烷基中所包含的鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子,及碘原子。鹵素原子較佳為氟原子、氯原子,及溴原子;更佳為氟原子,及氯原子。
鹵化烷基,亦可組合含有2種以上之複數個鹵素原子。
鹵化烷基可為烷基中之氫原子的一部分被鹵素原子取代之基、亦可為全部被鹵素原子取代之基。
鹵化烷基之具體例子,可列舉氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、溴甲基、二溴甲基、三溴甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、全氟丁基、全氟戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基,及全氟癸基等。
鹵素原子可列舉氟原子、氯原子、溴原子,及碘原子等。
醯氧基可為脂肪族醯氧基、可為芳香族醯氧基、亦可為包含脂肪族基與芳香族基之醯氧基。醯氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為2以上20以下、更佳為2以上10以下、特佳為2以6以下。
醯氧基之具體例子,可列舉乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、三甲基乙醯氧基,及苄醯氧基等。
磺醯基可為脂肪族磺醯基、可為芳香族磺醯基、亦可為包含脂肪族基與芳香族基之磺醯基。磺醯基之碳原子數並無特殊限定,較佳為1以上20以下、更佳為1以上10以下、特佳為1以6以下。
磺醯基之具體例子,可列舉甲烷磺醯基、苯磺醯基、甲苯磺醯基、三氟甲烷磺醯基,及二氟甲烷磺醯基等。
以上說明之電子吸引基中,就含氮雜環化合物之分子量不過度大,容易藉由使用少量之含氮雜環化合物而得到良好效果的觀點,或感光性組成物中之含氮雜環化合物的溶解性良好的觀點等,可列舉選自由鹵素原子、氰基、硝基、鹵化烷基,及-CO-O-Rc0
表示之基所成之群的至少1種。
上述Rc0
,為碳原子數1以上10以下之烴基。烴基之具體例子,可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、n-戊基、異戊基、新戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基,及n-癸基等之烷基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基,及環癸基等之環烷基;苯基、萘-1-基,及萘-2-基等之芳香族烴基;苄基,及苯乙基等之芳烷基。
作為巰基化合物(C)之含氮雜環化合物中,主骨架的含氮雜環,可為含氮脂肪族雜環、亦可為含氮芳香族雜環。由於容易得到關於圖型形狀及焦點深度之所期望的效果,含氮雜環化合物中之含氮雜環,較佳為含氮芳香族雜環。
含氮雜環可為單環、亦可為2個以上之環縮合而得的縮合環。含氮雜環為縮合環的情況,僅由脂肪族環構成縮合環時,該含氮雜環係作為含氮脂肪族雜環。另一方面,含氮雜環為包含1個以上之芳香族單環的縮合環時,該含氮雜環係作為含氮芳香族雜環。
含氮雜環之種類,只要滿足上述之特定要件則無特殊限定。含氮芳香族雜環之適合的具體例子可列舉咪唑、吡唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、吡啶、嘧啶、嗒嗪、吡嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4-三嗪、1,3,5-三嗪、吲哚、吲唑、苯并咪唑、喹啉、異喹啉、辛啉、酞嗪、喹唑啉、喹噁啉,及1,8-奈啶。
關於作為巰基化合物(C)之含氮雜環化合物,於含氮雜環中,由於容易得到關於圖型形狀及焦點深度之所期望的效果,較佳為巰基所鍵結之碳原子中的至少1者所鄰接的位置上存在有氮原子。
關於圖型形狀及焦點深度(DOF)之裕度,由於容易得到所期望之效果,以上說明之含氮雜環化合物,較佳為經電子吸引基取代之2-巰基咪唑、經電子吸引基取代之3-巰基-1,2,4-三唑、經電子吸引基取代之2-巰基吡啶、經電子吸引基取代之2-巰基-1,3,5-三嗪、經電子吸引基取代之2-巰基嘧啶,及經電子吸引基取代之4-巰基嘧啶。
作為巰基化合物(C)之含氮雜環化合物,較佳為下述式(C-I):
(HS)m1
-A-(EWG)m2
・・・(C-I)
(式(C-I)中,A為僅由碳原子、氫原子,及氮原子所構成之(n1+n2)價之含氮雜環基,EWG為電子吸引基,m1為1以上4以下之整數,m2為1或2)
表示之化合物。
作為A之含氮雜環,如前所述,較佳為咪唑、吡唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、吡啶、嘧啶、嗒嗪、吡嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4-三嗪、1,3,5-三嗪、吲哚、吲唑、苯并咪唑、喹啉、異喹啉、辛啉、酞嗪、喹唑啉、喹噁啉,及1,8-奈啶。
又,作為EWG,如前所述,較佳為鹵素原子、氰基、硝基、鹵化烷基,及-CO-O-Rc0
表示之基。
式(C-I)中,m1及m2較佳係各自為1。換言之,上述式(C-I)表示之含氮雜環化合物,較佳為下述式(C-II)表示之含氮雜環化合物。
HS-A-EWG・・・(C-II)
(式(C-II)中,A及EWG,係與式(C-I)相同)。
使用含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A),與藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B)之正型感光性樹脂組成物來進行圖型形成時,認為曝光時自酸產生劑(A)所產生之酸,會於基板表面附近失活。
特別是於酸濃度低的曝光部與未曝光部之交界附近,因於基板表面之酸的失活之影響,容易產生足化。若產生足化時,於基板表面附近,基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角容易成為未達88°之銳角。
此點,感光性樹脂組成物含有滿足前述特定要件之含氮雜環化合物作為巰基化合物(C)時,容易抑制於基板表面之酸的失活,結果容易形成所期望之截面形狀之阻劑圖型。
此外,前述含氮雜環化合物,於其分子中具有巰基,與極性高的含氮雜環。因此,於基板表面與塗佈膜之界面附近,含氮雜環化合物,容易配向成為巰基位於基板表面側、極性高的含氮雜環位於塗佈膜側。其係因感光性樹脂組成物中所含有的樹脂(B)等,通常多為具有某種程度之高極性之故。
因以上說明的理由,使用含有上述特定構造之含氮雜環化合物作為巰基化合物(C)的感光性樹脂組成物時,藉由抑制足化等之影響,容易形成錐角88°以上之具有較佳截面形狀的阻劑圖型。
可與前述含氮雜環化合物一起,作為巰基化合物(C)使用之其他巰基化合物的較佳例子,可列舉下述式(C1)表示之化合物。
(式(C1)中,A0
為可具有1個以上之取代基,亦可包含雜原子之(n1+n2)價之環式基,Rc1
係各自獨立地為氫原子、烴基,或酸解離性基,n1為1以上4以下之整數,n2為1或2,Rc1
之至少1個,為氫原子,或酸解離性基。
惟,A0
並非僅由碳原子、氫原子,及氮原子所構成之含氮雜環基)。
再者,作為Rc1
之烴基,係定義為不為酸解離性基之基。
A0
為可具有1個以上之取代基,亦可包含雜原子之(n1+n2)價之環式基。作為A0
之環式基中所含有的雜原子,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定。雜原子之適合的例子,可列舉氮原子、氧原子、硫原子、磷原子、硼原子,及矽原子。此等之中,較佳為氮原子、氧原子,及硫原子。
A0
可為環式烴基、亦可為雜環基。A0
可為芳香族基、亦可為脂肪族環式基。A為脂肪族環式基時,脂肪族環式基可為飽和脂肪族環式基、亦可為不飽和脂肪族環式基。A0
為脂肪族環式基時,A0
較佳為飽和脂肪族環式基。
構成A0
之環的構造,可為單環構造、亦可為多環構造。由於容易抑制顯影後之殘渣產生,構成A0
之環的構造,較佳為單環構造。
構成A0
之環中的環構成原子數,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定。構成A之環中的環構成原子數,典型而言,可為3以上50以下、可為4以上30以下、可為5以上20以下、可為5以上12以下。
構成A0
之環的構造為多環構造時,該多環構造,可為2個以上之單環縮合而得的多環構造、可為2個以上之環透過單鍵彼此鍵結的多環構造、可為二環系或二環系以上之多環系的多環環構造、亦可為螺環構造。
構成A0
之環的構造為多環構造時,該多環構造可由2個以上之芳香族單環構成、可由2個以上之脂肪族單環構成、亦可由1個以上之芳香族單環與1個以上之脂肪族單環構成。
構成多環構造之單環的數目並無特殊限定。構成多環構造之單環的數目,例如較佳為5以下、更佳為3以下、特佳為1或2。
關於構成多環構造之單環的環構成原子數,較佳為3以上20以下、更佳為4以上16以下、特佳為5以上12以下。
構成A0
之環的構造為單環構造時,該單環構造之具體例子,可列舉由苯環等之芳香族烴環;環戊烷環、環己烷環、環庚烷環、環辛烷環、環壬烷環、環癸烷環、環十一烷環,及環十二烷環等之脂肪族烴環;呋喃環、噻吩環、吡喃環、異噁唑環、異噻唑環、噁唑環,及噻唑環等之芳香族雜環;四氫呋喃環、四氫噻吩環、四氫吡喃環、四氫硫吡喃環、嗎啉環,及二噁烷環等之脂肪族雜環所構成的單環構造。
構成A0
之環的構造為多環構造時,該多環構造之具體例子,可列舉萘環、聯苯基環、蒽環,及菲環等之芳香族烴環;十氫萘環、八氫茚環、金剛烷環、降莰烷環、異莰烷環、三環癸烷環,及四環十二烷環等之脂肪族烴環;四氫萘環、茚烷環、環戊基苯環,及環己基苯環等之由脂肪族烴環與芳香族烴環所構成之環;苯并噁唑環,及苯并噻唑環等之芳香族雜環;7-氧雜降莰烷環,及7-硫代降莰烷環等之脂肪族雜環;二氫苯并吡喃環等之由脂肪族雜環與芳香族烴環所構成之環。
環式基A0
,在不阻礙本發明之目的之範圍,亦可經任意種類及任意數目的取代基取代。A0
具有取代基時,取代基之數目,雖亦依作為A0
之環式基中的環構成原子數而異,但較佳為1以上6以下、更佳為1以上4以下、特佳為1或2。
取代基之例子,可列舉鹵素原子、羥基、烷基、芳烷基、烷氧基、環烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、烷硫基、環烷硫基、芳硫基、芳烷基硫基、醯基、醯氧基、醯硫基、烷氧基羰基、環烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺基、N-單取代胺基、N,N-二取代胺基、胺甲醯基
(-CO-NH2
)、N-單取代胺甲醯基、N,N-二取代胺甲醯基、硝基,及氰基等。
鹵素原子之具體例子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子,及碘原子。
烷基之碳原子數並無特殊限定,較佳為1以上6以下、更佳為1以上3以下。烷基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。烷基之具體例子,可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、n-戊基,及n-己基。
芳烷基之碳原子數並無特殊限定,較佳為7以上20以下、更佳為7以上13以下。芳烷基之具體例子,可列舉苄基、苯乙基、萘-1-基甲基,及萘-2-基甲基等。
烷氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為1以上6以下、更佳為1以上3以下。烷氧基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。烷氧基之具體例子,可列舉甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、異丙氧基、n-丁氧基、異丁氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基、n-戊氧基,及n-己氧基。
環烷氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為3以上10以下、更佳為3以上8以下。環烷氧基之具體例子,可列舉環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基、環己氧基、環庚氧基、環辛氧基、環壬氧基,及環癸氧基。
芳氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為6以上20以下、更佳為6以上12以下。芳氧基之具體例子,可列舉苯氧基、萘-1-基氧基、萘-2-基氧基,及聯苯氧基。
芳烷氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為7以上20以下、更佳為7以上13以下。芳烷氧基之具體例子,可列舉苄氧基、苯乙基氧基、萘-1-基甲氧基,及萘-2-基甲氧基等。
醯基之碳原子數並無特殊限定,較佳為2以上20以下、更佳為2以上11以下。醯基可為脂肪族醯基、亦可為包含芳香族基之芳香族醯基。醯基之具體例子,可列舉乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、己醯基、辛醯基、壬醯基、癸醯基、苄醯基、萘-1-基羰基,及萘-2-基羰基。
醯氧基之碳原子數並無特殊限定,較佳為2以上20以下、更佳為2以上11以下。醯氧基可為脂肪族醯氧基、亦可為包含芳香族基之芳香族醯氧基。醯氧基之具體例子,可列舉乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、辛醯氧基、壬醯氧基、癸醯氧基、苄醯氧基、萘-1-基羰氧基,及萘-2-基羰氧基。
烷硫基、環烷硫基、芳硫基、芳烷基硫基,及醯硫基之適合的例子,可列舉於作為前述烷氧基、環烷氧基、芳氧基、芳烷氧基,及醯氧基之適合的基中,將氧原子變為硫原子之基。
烷氧基羰基之碳原子數並無特殊限定,較佳為2以上7以下、更佳為2以上4以下。烷氧基羰基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀。烷氧基羰基之具體例子,可列舉甲氧基羰基、乙氧基羰基、n-丙氧基羰基、異丙氧基羰基、n-丁氧基羰基、異丁氧基羰基、sec-丁氧基羰基、tert-丁氧基羰基、n-戊氧基羰基,及n-己氧基羰基。
環烷氧基羰基之碳原子數並無特殊限定,較佳為4以上11以下、更佳為4以上9以下。環烷氧基羰基之具體例子,可列舉環丙氧基羰基、環丁氧基羰基、環戊氧基羰基、環己氧基羰基、環庚氧基羰基、環辛氧基羰基、環壬氧基羰基,及環癸氧基羰基。
芳氧基羰基之碳原子數並無特殊限定,較佳為7以上21以下、更佳為7以上13以下。芳氧基羰基之具體例子,可列舉苯氧基羰基、萘-1-基氧基羰基、萘-2-基氧基羰基,及聯苯氧基羰基。
關於N-單取代胺基,及N,N-二取代胺基,鍵結於氮原子之取代基種類並無特殊限定。鍵結於氮原子之取代基之適合的例子,可列舉可為直鏈狀亦可為分支鏈狀的碳原子數1以上6以下之烷基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數6以上20以下之芳基、碳原子數2以上7以下之脂肪族醯基、碳原子數7以上21以下之芳香族醯基。
N-單取代胺基之適合的具體例子可列舉甲基胺基、乙基胺基、n-丙基胺基、異丙基胺基、n-丁基胺基、異丁基胺基、sec-丁基胺基、tert-丁基胺基、n-戊基胺基、n-己基胺基、環丙基胺基、環丁基胺基、環戊基胺基、環己基胺基、環庚基胺基、環辛基胺基、環壬基胺基、環癸基胺基、苯基胺基、萘-1-基胺基、萘-2-基胺基、聯苯基胺基、乙醯基胺基、丙醯基胺基、丁醯基胺基、戊醯基胺基、己醯基胺基、辛醯基胺基、壬醯基胺基、癸醯基胺基、苄醯基胺基、萘-1-基羰基胺基,及萘-2-基羰基胺基。
N,N-二取代胺基之適合的例子,可列舉二甲基胺基、二乙基胺基、二n-丙基胺基、二異丙基胺基、二n-丁基胺基、二異丁基胺基、二sec-丁基胺基、二tert-丁基胺基、二n-戊基胺基、二n-己基胺基、二環戊基胺基、二環己基胺基、二苯基胺基、二乙醯基胺基、二丙醯基胺基,及二苄醯基胺基。
關於N-單取代胺甲醯基,及N,N-二取代胺甲醯基,鍵結於氮原子之取代基之種類並無特殊限定。鍵結於氮原子之取代基之適合的例子,係與針對N-單取代胺基,及N,N-二取代胺基所說明之基相同。
N-單取代胺基胺甲醯基之適合的具體例子可列舉N-甲基胺甲醯基、N-乙基胺甲醯基、N-n-丙基胺甲醯基、N-異丙基胺甲醯基、N-n-丁基胺甲醯基、N-異丁基胺甲醯基、N-sec-丁基胺甲醯基、N-tert-丁基胺甲醯基、N-n-戊基胺甲醯基、N-n-己基胺甲醯基、N-環丙基胺甲醯基、N-環丁基胺甲醯基、N-環戊基胺甲醯基、N-環己基胺甲醯基、N-環庚基胺甲醯基、N-環辛基胺甲醯基、N-環壬基胺甲醯基、N-環癸基胺甲醯基、N-苯基胺甲醯基、N-萘-1-基胺甲醯基、N-萘-2-基胺甲醯基、N-聯苯基胺甲醯基、N-乙醯基胺甲醯基、N-丙醯基胺甲醯基、N-丁醯基胺甲醯基、N-戊醯基胺甲醯基、N-己醯基胺甲醯基、N-辛醯基胺甲醯基、N-壬醯基胺甲醯基、N-癸醯基胺甲醯基、N-苄醯基胺甲醯基、N-萘-1-基羰基胺甲醯基,及N-萘-2-基羰基胺甲醯基。
N,N-二取代胺甲醯基之適合的例子,可列舉N,N-二甲基胺甲醯基、N,N-二乙基胺甲醯基、N,N-二n-丙基胺甲醯基、N,N-二異丙基胺甲醯基、N,N-二n-丁基胺甲醯基、N,N-二異丁基胺甲醯基、N,N-二sec-丁基胺甲醯基、N,N-二tert-丁基胺甲醯基、N,N-二n-戊基胺甲醯基、N,N-二n-己基胺甲醯基、N,N-二環戊基胺甲醯基、N,N-二環己基胺甲醯基、N,N-二苯基胺甲醯基、N,N-二乙醯基胺甲醯基、N,N-二丙醯基胺甲醯基,及N,N-二苄醯基胺甲醯基。
式(C1)中之A0
,為自以上說明之單環或多環中去除(n1+n2)個氫原子之基。
式(C1)中,n1為1以上4以下之整數,n2為1或2。由於巰基化合物(C)之調製或獲得容易,n1較佳為1或2、更佳為1。因此,式(C1)中之A0
,較佳為2價或3價基。
式(C1)中,Rc1
為氫原子、烴基,或酸解離性基。式(C1)中,n2為2時,2個Rc1
可相同亦可相異。
再者,Rc1
之至少1個,為氫原子,或酸解離性基。因此,使用含有酸產生劑(A)、前述含氮雜環化合物,與式(C1)表示之巰基化合物的感光性樹脂組成物來形成塗佈膜,並將塗佈膜曝光時,於塗佈膜中之經曝光的部位,式(C1)表示之巰基化合物係作為具有至少1個羧基之化合物而存在。
其係因Rc1
為氫原子時,式(C1)表示之巰基化合物具有羧基,且Rc1
為酸解離性基時,-COORc1
表示之基,係因自酸產生劑(A)所產生之酸而轉換為羧基之故。
其結果,使用感光性樹脂組成物所形成之塗佈膜經曝光後,以鹼顯影液進行顯影時,巰基化合物(C)本身,或者源自巰基化合物(C)之具有羧基之巰基化合物會良好地溶解於鹼顯影液中。
由於如此的理由,使用含有上述式(C1)表示之巰基化合物(C)的感光性樹脂組成物時,不易產生顯影後的殘渣。
式(C1)中Rc1
為烴基時,Rc1
較佳為碳原子數1以上20以下之烴基;更佳為碳原子數1以上20以下之飽和脂肪族烴基,或碳原子數6以上20以下之芳香族烴基;又更佳為碳原子數1以上20以下之飽和脂肪族烴基;特佳為碳原子數1以上10以下之飽和脂肪族烴基;最佳為碳原子數1以上6以下之飽和脂肪族烴基。
Rc1
為飽和脂肪族烴基時,該飽和脂肪族烴基可為直鏈狀亦可為分支鏈狀,較佳為直鏈狀。
Rc1
為芳香族烴基時,芳香族烴基之適合的具體例子可列舉苯基、萘-1-基、萘-2-基、4-苯基苯基、3-苯基苯基,及2-苯基苯基。此等之中較佳為苯基。
Rc1
為飽和脂肪族烴基時,由於式(C1)表示之化合物之合成或獲得容易,作為飽和脂肪族烴基,較佳為烷基。關於Rc1
,烷基之適合的具體例子可列舉甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基,及n-癸基。
此等之中,較佳為甲基、乙基、n-丙基,及異丙基;更佳為甲基,及乙基。
前述式(C1)表示之巰基化合物(C),較佳為下述式(C1-1):
(式(C1-1)中,Rc1
、n1,及n2,係與式(C1)相同,Ac
為可具有1個以上之取代基,亦可包含雜原子之(n1+n2)價之脂肪族環式基)
表示之化合物。
如前所述,式(C1)中之A,較佳為2價或3價基。因此,作為式(C1-1)中之Ac
,亦以2價或3價基為佳。
作為Ac
之脂肪族環式基,較佳為下述之基。
進一步地,巰基化合物(C),更佳為下述式(C1-2):
(式(C1-2)中,Rc1
係與式(C1)相同,Rc2
,及Rc6
係各自獨立地為氫原子或烷基,或者Rc2
與Rc6
,亦可彼此鍵結而形成選自由-O-、-S-、-CH2
-,及-C(CH3
)2
-所成之群的2價基,Rc3
、Rc4
、Rc5
、Rc7
係各自獨立地為氫原子或巰基,Rc8
為氫原子或-CO-O-Rc9
表示之基,Rc9
為氫原子、烴基,或酸解離性基,Rc1
及Rc9
之至少一方為氫原子或酸解離性基,Rc3
、Rc4
、Rc5
及Rc7
之至少1者為巰基)
表示之化合物。
式(C1-2)中,Rc9
係與Rc1
相同。
以上說明的式(C1)表示之巰基化合物之巰基化合物(C)之適合的具體例子可列舉以下之化合物。
式(C1)表示之巰基化合物之合成方法並無特殊限定。例如,可藉由使(Hal)n1
-A0
-(COORc1
)n2
(式中,Hal為氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子)表示之化合物中的Hal與NaSH反應之方法,或與硫代乙酸鉀反應後水解的方法等,轉換為巰基,以得到式(C1)表示之巰基化合物。
又,可藉由上述方法,合成Rc1
為氫原子的化合物作為式(C1)表示之巰基化合物後,將羧基以周知之方法以酸解離性基保護或酯化,以得到Rc1
為酸解離性基或烴基的式(C1)表示之巰基化合物。
又,n1為1時,可藉由將(Rx1
)n2
-A0
-S-S-A0
-(Rx1
)n2
(式中,Rx1
為甲基及乙基等之烷基、乙醯基等之醯基,或甲醯基)表示之二硫醚化合物中之Rx1
,以周知之方法氧化而轉換為羧基後,遵照周知之方法使二硫醚鍵開裂,得到HS-A0
-(COOH)n2
表示之化合物,作為式(C1)表示之巰基化合物。
HS-A0
-(COOH)n2
表示之化合物中,可藉由將羧基以周知之方法以酸解離性基保護或酯化,得到具有烴基或酸解離性基作為Rc1
之式(C1)表示之巰基化合物。
又,就所期望之巰基化合物的產率高的觀點,較佳為以氧化反應所得到的(HOOC)n2
-A0
-S-S-A0
-(COOH)n2
表示之化合物中,將羧基以周知之方法以酸解離性基保護,或酯化後,使二硫醚鍵開裂之方法。
又,式(C1)中,n1為1,且環式基A為脂肪族環,或其構造中包含脂肪族環之多環時,可由以下之方法得到式(C1)表示之化合物。
該方法中,係使用下述式(C1-a)表示之化合物作為原料化合物。式(c1-a)表示之化合物,具有包含不飽和雙鍵之n2價環式基A’。藉由使該原料化合物與硫代乙酸(AcSH)於溶劑中反應,硫代乙酸係加成於不飽和雙鍵,得到下述式(C1-b)表示之化合物。藉由將如此方式得到的式(C1-b)表示之化合物中所具有的乙醯基硫基,例如使用氫氧化鈉等遵照一般方法予以脫乙醯基化,接著依需要與酸反應,得到下述式(C1-c)表示之化合物,作為式(C1)表示之化合物(C)。
式(C1)中,n2為2,且2個Rc1
均為氫原子時,可使用下述式(C1-a’)表示之二羧酸酐作為原料,以取代上述式(C1-a)表示之化合物,而得到式(C1)表示之化合物。
就該方法而言,關於硫代乙酸之加成,係與使用式(C1-a)表示之化合物作為原料的方法相同。藉由硫代乙酸之加成,得到下述式(C1-b’)表示之化合物後,藉由將式(C1-b’)表示之化合物於水的存在下與氫氧化鈉等之鹼反應,接著與鹽酸等之酸反應,可同時進行巰基之脫乙醯基化與酸酐基對羧基的轉換。藉由如此的反應,得到下述式(C1-c’)表示之化合物,作為式(C1)表示之化合物。
上述式(c3)中,Y表示N或CH,s表示1~3之整數,t表示0~2之整數,s+t為2或3。
上述式(c3)表示之化合物之具體例子,可列舉2,4-二巰基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三巰基-1,3,5-三嗪、2,4-二巰基-1,3,5-三嗪-6-醇、2-巰基-1,3,5-三嗪-4,6-二醇、2,4-二巰基嘧啶、2-巰基嘧啶-4-醇、2-巰基嘧啶-4,6-二醇等。
滿足前述特定要件之含氮雜環化合物,相對於上述樹脂(B)及後述鹼可溶性樹脂(D)之合計質量100質量份而言,較佳為使用0.01質量份以上5質量份以下之範圍,更佳為使用0.05質量份以上2質量份以下之範圍。
藉由使用該範圍內之量的含氮雜環化合物作為巰基化合物(C),容易得到關於圖型形狀及焦點深度的所期望之效果。
又,與滿足前述特定要件之含氮雜環化合物一起而使用其他巰基化合物時,巰基化合物(C)之總量,相對於上述樹脂(B)及後述鹼可溶性樹脂(D)之合計質量100質量份而言,較佳為0.02質量份以上5質量份以下、更佳為0.05質量份以上2質量份以下。
<鹼可溶性樹脂(D)>
為了提高龜裂耐性,感光性樹脂組成物較佳為進一步含有鹼可溶性樹脂(D)。此處,鹼可溶性樹脂,係指藉由樹脂濃度20質量%之樹脂溶液(溶劑:丙二醇單甲基醚乙酸酯),於基板上形成膜厚1μm之樹脂膜,並浸漬於2.38質量%之TMAH水溶液中1分鐘時,會溶解0.01μm以上者。鹼可溶性樹脂(D),較佳為選自由酚醛清漆樹脂(D1)、聚羥基苯乙烯樹脂(D2),及丙烯酸樹脂(D3)所成之群的至少1種樹脂。
[酚醛清漆樹脂(D1)]
酚醛清漆樹脂,例如可藉由使具有酚性羥基之芳香族化合物(以下僅稱為「酚類」)與醛類於酸觸媒下加成縮合而得到。
上述酚類例如可列舉酚、o-甲酚、m-甲酚、p-甲酚、o-乙基酚、m-乙基酚、p-乙基酚、o-丁基酚、m-丁基酚、p-丁基酚、2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚、2,3,5-三甲基酚、3,4,5-三甲基酚、p-苯基酚、間苯二酚、氫醌、氫醌單甲基醚、五倍子酚、苯三酚、羥基二苯基、雙酚A、没食子酸、没食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。
上述醛類例如可列舉甲醛、呋喃甲醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。
加成縮合反應時之觸媒並無特殊限定,例如酸觸媒中,係使用鹽酸、硝酸、硫酸、甲酸、草酸、乙酸等。
再者,可藉由使用o-甲酚、將樹脂中之羥基的氫原子取代為其他取代基,或使用分子體積大的醛類,更加提高酚醛清漆樹脂之柔軟性。
酚醛清漆樹脂(D1)之質量平均分子量,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定,較佳為1000以上50000以下。
[聚羥基苯乙烯樹脂(D2)]
構成聚羥基苯乙烯樹脂(D2)之羥基苯乙烯系化合物,可列舉p-羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等。
進一步地,聚羥基苯乙烯樹脂(D2),較佳成為與苯乙烯樹脂之共聚物。構成如此的苯乙烯樹脂之苯乙烯系化合物,可列舉苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
聚羥基苯乙烯樹脂(D2)之質量平均分子量,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定,較佳為1000以上50000以下。
[丙烯酸樹脂(D3)]
丙烯酸樹脂(D3),較佳包含由具有醚鍵的聚合性化合物所衍生之構成單位,及由具有羧基之聚合性化合物所衍生之構成單位。
上述具有醚鍵的聚合性化合物,可例示(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃甲酯等之具有醚鍵及酯鍵的(甲基)丙烯酸衍生物等。上述具有醚鍵的聚合性化合物,較佳為2-甲氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。此等之聚合性化合物,可單獨使用、亦可組合2種以上使用。
上述具有羧基之聚合性化合物,可例示丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等之單羧酸類;馬來酸、富馬酸、依康酸等之二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等之具有羧基及酯鍵之化合物等。上述具有羧基之聚合性化合物,較佳為丙烯酸、甲基丙烯酸。此等之聚合性化合物,可單獨使用、亦可組合2種以上使用。
丙烯酸樹脂(D3)之質量平均分子量,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定,較佳為50000以上800000以下。
以上述樹脂(B)與鹼可溶性樹脂(D)之合計為100質量份時,鹼可溶性樹脂(D)之含量,較佳為0質量份以上80質量份以下、更佳為0質量份以上60質量份以下。藉由使鹼可溶性樹脂(D)之含量成為上述範圍,係有可提高龜裂耐性、防止顯影時的膜減少之傾向。
<酸擴散控制劑(E)>
為了提高作為模板使用之阻劑圖型的形狀,或感光性樹脂膜之曝光後安定性等,感光性樹脂組成物較佳進一步含有酸擴散控制劑(E)。酸擴散控制劑(E)較佳為含氮化合物(E1),可進一步依需要,含有有機羧酸,或磷之含氧酸或其衍生物(E2)。
[含氮化合物(E1)]
含氮化合物(E1),可列舉三甲胺、二乙胺、三乙胺、二-n-丙胺、三-n-丙胺、三-n-戊胺、三苄胺、二乙醇胺、三乙醇胺、n-己胺、n-庚胺、n-辛胺、n-壬胺、乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、四亞甲二胺、六亞甲二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基醚、4,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯胺、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、苄醯胺、吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮、甲基脲、1,1-二甲基脲、1,3-二甲基脲、1,1,3,3,-四甲基脲、1,3-二苯基脲、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、8-氧基喹啉、吖啶、嘌呤、吡咯啶、哌啶、2,4,6-三(2-吡啶基)-S-三嗪、嗎啉、4-甲基嗎啉、哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、吡啶等。此等可單獨使用、亦可組合2種以上使用。
又,亦可使用ADEKA STAB LA-52、ADEKA STAB LA-57、ADEKA STAB LA-63P、ADEKA STAB LA-68、ADEKA STAB LA-72、ADEKA STAB LA-77Y、ADEKA STAB LA-77G、ADEKA STAB LA-81、ADEKA STAB LA-82,及ADEKA STAB LA-87(均為ADEKA公司製)等之市售之受阻胺化合物,或2,6-二苯基吡啶,及2,6-二-tert-丁基吡啶等之2,6-位經烴基等之取代基取代的吡啶,作為含氮化合物(E1)。
含氮化合物(E1),相對於上述樹脂(B)及上述鹼可溶性樹脂(D)之合計質量100質量份而言,通常係使用0質量份以上5質量份以下之範圍、特佳為使用0質量份以上3質量份以下之範圍。
[有機羧酸,或磷之含氧酸或其衍生物(E2)]
有機羧酸,或磷之含氧酸或其衍生物(E2)當中,作為有機羧酸,具體而言,較宜為丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、安息香酸、水楊酸等,特佳為水楊酸。
磷之含氧酸或其衍生物,可列舉磷酸、磷酸二-n-丁酯、磷酸二苯酯等之磷酸及如該等之酯之衍生物;膦酸、膦酸二甲酯、膦酸-二-n-丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯等之膦酸及如該等之酯之衍生物;次磷酸、苯基次磷酸等之次磷酸及如該等之酯之衍生物等。此等之中尤特以膦酸為佳。此等可單獨使用、亦可組合2種以上使用。
有機羧酸,或磷之含氧酸或其衍生物(E2),相對於上述樹脂(B)及上述鹼可溶性樹脂(D)之合計質量100質量份而言,通常係使用0質量份以上5質量份以下之範圍、特佳為使用0質量份以上3質量份以下之範圍。
又,為了形成鹽而使其安定,有機羧酸,或磷之含氧酸或其衍生物(E2),較佳使用與上述含氮化合物(E1)同等量。
<有機溶劑(S)>
感光性樹脂組成物含有有機溶劑(S)。有機溶劑(S)之種類,於不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定,可由自以往起即使用於正型感光性樹脂組成物之有機溶劑中適當選擇來使用。
有機溶劑(S)之具體例子,可列舉丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基異戊酮、2-庚酮等之酮類;乙二醇、乙二醇單乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單乙酸酯之單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚、單苯基醚等之多元醇類及其衍生物;二噁烷等之環式醚類;甲酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯等之酯類;甲苯、二甲苯等之芳香族烴類等。此等可單獨使用、亦可混合2種以上使用。
有機溶劑(S)之含量,在不阻礙本發明之目的的範圍並無特殊限定。將感光性樹脂組成物,於藉由旋轉塗佈法等所得的感光性樹脂層之膜厚成為10μm以上之厚膜用途中使用時,較佳於感光性樹脂組成物之固體成分濃度成為30質量份以上55質量%以下之範圍來使用有機溶劑(S)。
<其他成分>
為了提高可塑性,感光性樹脂組成物亦可進一步含有聚乙烯基樹脂。聚乙烯基樹脂之具體例子,可列舉聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚羥基苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基安息香酸、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基乙基醚、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯基酚,及此等之共聚物等。就玻璃轉移點低的觀點,聚乙烯基樹脂較佳為聚乙烯基甲基醚。
又,為了提高使用感光性樹脂組成物所形成之模板與金屬基板的接著性,感光性樹脂組成物亦可進一步含有接著助劑。
又,為了提高塗佈性、消泡性、調平性等,感光性樹脂組成物亦可進一步含有界面活性劑。界面活性劑例如較佳可使用氟系界面活性劑或聚矽氧系界面活性劑。
氟系界面活性劑之具體例子,可列舉BM-1000、BM-1100(均為BM Chemie公司製)、Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183(均為大日本油墨化學工業公司製)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均為住友3M公司製)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均為旭硝子公司製)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均為Toray Silicone公司製)等之市售之氟系界面活性劑,但不限定於此等。
聚矽氧系界面活性劑,較佳可使用未改質聚矽氧系界面活性劑、聚醚改質聚矽氧系界面活性劑、聚酯改質聚矽氧系界面活性劑、烷基改質聚矽氧系界面活性劑、芳烷基改質聚矽氧系界面活性劑,及反應性聚矽氧系界面活性劑等。
聚矽氧系界面活性劑,可使用市售之聚矽氧系界面活性劑。市售之聚矽氧系界面活性劑之具體例子,可列舉Peintaddo M(Dow Corning Toray公司製)、Topika K1000、Topika K2000、Topika K5000(均為高千穗產業公司製)、XL-121(聚醚改質聚矽氧系界面活性劑、Clariant公司製)、BYK-310(聚酯改質聚矽氧系界面活性劑、BYK公司製)等。
又,為了進行對顯影液之溶解性的微調整,感光性樹脂組成物亦可進一步含有酸、酸酐,或高沸點溶劑。
酸及酸酐之具體例子,可列舉乙酸、丙酸、n-丁酸、異丁酸、n-戊酸、異戊酸、安息香酸、桂皮酸等之單羧酸類;乳酸、2-羥基丁酸、3-羥基丁酸、水楊酸、m-羥基安息香酸、p-羥基安息香酸、2-羥基桂皮酸、3-羥基桂皮酸、4-羥基桂皮酸、5-羥基間苯二甲酸、丁香酸等之羥基單羧酸類;草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、依康酸、六氫鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2-環己烷二羧酸、1,2,4-環己烷三羧酸、丁烷四羧酸、偏苯三甲酸、苯均四酸、環戊烷四羧酸、丁烷四羧酸、1,2,5,8-萘四羧酸等之多元羧酸類;依康酸酐、琥珀酸酐、檸康酸酐、十二烯基琥珀酸酐、三苯基胺甲酸酐、馬來酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、降莰烯二酸酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸酐、環戊烷四羧酸二酐、鄰苯二甲酸酐、苯均四酸酐、偏苯三甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸酐、甘油參偏苯三甲酸酐等之酸酐等。
又,高沸點溶劑之具體例子,可列舉N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸、苄基乙基醚、二己基醚、丙酮基丙酮、異佛酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、乙酸苄酯、安息香酸乙酯、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、苯基賽珞蘇乙酸酯等。
又,為了提高感度,感光性樹脂組成物亦可進一步含有增感劑。
<化學增幅型正型感光性樹脂組成物之調製方法>
化學增幅型正型感光性樹脂組成物,係將上述各成分以通常之方法混合、攪拌來調製。將上述各成分混合、攪拌時可使用的裝置,可列舉溶解器、均質器、3輥磨機等。將上述各成分均勻混合後,亦可將所得的混合物進一步使用網目、膜濾器等過濾。
≪感光性乾膜≫
感光性乾膜具有基材薄膜,與形成於該基材薄膜之表面的感光性樹脂層,感光性樹脂層為由前述感光性樹脂組成物所構成者。
作為基材薄膜,較佳為具有光透過性者。具體而言,可列舉聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜等,就光透過性及斷裂強度之平衡優異的觀點,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。
藉由於基材薄膜上,塗佈前述感光性樹脂組成物而形成感光性樹脂層,以製造感光性乾膜。
於基材薄膜上形成感光性樹脂層時,係使用塗抹器、棒塗佈器、線棒塗佈器、輥塗佈器、淋幕流式塗佈器等,於基材薄膜上塗佈感光性樹脂組成物並乾燥,使乾燥後之膜厚較佳成為0.5μm以上300μm以下、更佳成為1μm以上300μm以下、特佳成為3μm以上100μm以下。
感光性乾膜,於感光性樹脂層之上亦可進一步具有保護膜。該保護膜可列舉聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜等。
≪經圖型化之阻劑膜,及附模板之基板之製造方法≫
使用上述說明之感光性樹脂組成物,於具有金屬表面之基板的金屬表面上形成經圖型化之阻劑膜的方法並無特殊限定。該經圖型化之阻劑膜,可適合使用作為用以形成鍍敷造形物之模板。
作為適宜的方法,可列舉包含
於具有金屬表面之基板的金屬表面上,層合由感光性樹脂組成物所構成之感光性樹脂層之層合步驟、
對感光性樹脂層照射活性光線或放射線以曝光之曝光步驟,與
將曝光後之感光性樹脂層顯影之顯影步驟之經圖型化之阻劑膜。
具備用以形成鍍敷造形物之模板的附模板之基板之製造方法,除了於顯影步驟中,藉由顯影製成用以形成鍍敷造形物之模板以外,係與經圖型化之阻劑膜之製造方法相同。
層合感光性樹脂層之基板並無特殊限定,可使用以往公知者,例如可例示電子零件用之基板,或於其上形成有特定配線圖型者等。該基板可使用具有金屬表面者,構成金屬表面之金屬種類,較佳為銅、金、鋁;更佳為銅。
感光性樹脂層,例如係如以下般層合於基板上。亦即,藉由將液狀之感光性樹脂組成物塗佈於基板上,並藉由加熱去除溶劑,而形成所期望之膜厚的感光性樹脂層。感光性樹脂層之厚度,只要能夠以所期望之膜厚形成作為模板之阻劑圖型,則無特殊限定。感光性樹脂層之膜厚並無特殊限定,較佳為0.5μm以上、更佳為0.5μm以上300μm以下、特佳為1μm以上150μm以下、最佳為3μm以上100μm以下。
感光性樹脂組成物對基板上之塗佈方法,可採用旋轉塗佈法、狹縫塗佈法、輥塗佈法、網版印刷法、塗抹器法等之方法。對於感光性樹脂層,較佳為進行預烘烤。預烘烤條件,雖依感光性樹脂組成物中之各成分的種類、摻合比例、塗佈膜厚等而異,但通常係70℃以上200℃以下,較佳為80℃以上150℃以下,2分鐘以上120分鐘以下左右。
對如上述般所形成的感光性樹脂層,透過特定之圖型的遮罩,選擇性地照射(曝光)活性光線或放射線,例如波長300nm以上500nm以下之紫外線或可見光線。
放射線之線源,可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射等。又,放射線包含微波、紅外線、可見光線、紫外線、X射線、γ射線、電子束、質子束、中子束、離子束等。放射線照射量,雖亦依感光性樹脂組成物之組成或感光性樹脂層之膜厚等而異,但例如使用超高壓水銀燈時,係100mJ/cm2
以上10000mJ/cm2
以下。又,為了產生酸,放射線中係包含使酸產生劑(A)活性化的光線。
曝光後藉由使用公知方法將感光性樹脂層加熱,促進酸的擴散,於感光性樹脂膜中之經曝光的部分,使感光性樹脂層之鹼溶解性變化。
接著,藉由遵照以往已知之方法將經曝光之感光性樹脂層顯影,將不要的部分溶解、去除,形成特定之阻劑圖型,或用以形成鍍敷造形物之模板。此時,顯影液係使用鹼性水溶液。
顯影液例如可使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、n-丙胺、二乙胺、二-n-丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環[5,4,0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]-5-壬烷等之鹼類的水溶液。又,亦可使用於上述鹼類的水溶液中添加適當量的甲醇、乙醇等之水溶性有機溶劑或界面活性劑的水溶液作為顯影液。
顯影時間雖亦依感光性樹脂組成物之組成或感光性樹脂層之膜厚等而異,但通常係1分鐘以上30分鐘以下之間。顯影方法係盛液法、浸漬法、槳式法、噴霧顯影法等之任意均可。
顯影後,進行30秒以上90秒以下之間的流水洗淨,使用空氣槍或烘箱等乾燥。如此地,於具有金屬表面之基板的金屬表面上,形成圖型化為所期望之形狀的阻劑圖型。又,如此地,可製造於具有金屬表面之基板的金屬表面上,具備作為模板之阻劑圖型的附模板之基板。
≪鍍敷造形物之製造方法≫
藉由於以上述方法所形成的附模板之基板的模板中之非阻劑部(經顯影液去除之部分),藉由鍍敷而埋入金屬等之導體,可形成例如凸塊及金屬柱等之連接端子,或如Cu再配線般的鍍敷造形物。再者,鍍敷處理方法並無特殊限制,可採用自以往即公知之各種方法。鍍敷液特別適宜使用焊料鍍敷、銅鍍敷、金鍍敷、鎳鍍敷液。剩餘的模板,係於最後遵照一般方法使用剝離液等去除。
依照上述方法,對於阻劑圖型之非阻劑部,於基板表面附近,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角成為88°以上。因此,容易確保鍍敷造形物與基板表面之接觸面積廣,可製造對基板之密合性優良的鍍敷造形物。
[實施例]
以下,藉由實施例以更詳細說明本發明,但本發明不限定於此等實施例。
於燒瓶內添加7-氧雜降莰-5-烯-2,3-二羧酸酐15.00g,與四氫呋喃150.00g並攪拌。接著,於燒瓶內添加硫代乙酸(AcSH)7.64g,於室溫攪拌3.5小時。之後,將反應液濃縮,得到5-乙醯基硫代-7-氧雜降莰烷-2,3-二羧酸酐22.11g。
於燒瓶內添加5-乙醯基硫代-7-氧雜降莰烷-2,3-二羧酸酐22.11g,與濃度10質量%之氫氧化鈉水溶液30.11g後,於室溫將燒瓶之內容物攪拌2小時。接著,於燒瓶內添加濃度20質量%之鹽酸(80.00g),使反應液成為酸性。之後,以乙酸乙酯200g進行4次萃取,得到含有巰基化合物C2之萃取液。對將萃取液濃縮並回收的殘渣添加四氫呋喃(THF)25.11g進行溶解。對所得之THF溶液滴下庚烷使巰基化合物C8析出,將所析出之巰基化合物C8藉由過濾回收。巰基化合物C8之1
H-NMR的測定結果記載如下。1
H-NMR(DMSO-d6):δ12.10(s,2H),4.72(d,1H),
4.43(s,1H),3.10(t,1H),3.01(d,1H),2.85(d,1H),2.75(d,1H),2.10(t,1H),1.40(m,1H)
實施例1~63及比較例1~42中,係使用以下之樹脂B1及B2作為藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(樹脂(B))。下述構造式中之各構成單位中的括弧右下的數字,表示各樹脂中之構成單位的含量(質量%)。樹脂B1之質量平均分子量Mw為40,000、分散度(Mw/Mn)為2.6。樹脂B2之質量平均分子量Mw為40,000、分散度(Mw/Mn)為2.6。
實施例1~63中,係使用相當於滿足前述特定要件之含氮雜環化合物的化合物即下述C1~C7,與含氮雜環化合物以外之巰基化合物C8及C9,作為巰基化合物(C)。C8係調製例1所得到的化合物。C9為2-巰基-1,3,5-三嗪-4,6-二醇。
鹼可溶性樹脂(D)係使用以下之樹脂D1及D2。
D1:聚羥基苯乙烯樹脂(p-羥基苯乙烯:苯乙烯=85:15(質量比)之共聚物、質量平均分子量(Mw)2500、分散度(Mw/Mn)2.4)
D2:酚醛清漆樹脂(m-甲酚單獨縮合體(質量平均分子量(Mw)8000)
實施例1~63,及比較例1~42中,係使用E1三戊胺與E2ADEKA公司製LA63-P,作為酸擴散抑制劑(E)。
將表1~5記載之種類及量的樹脂(B)、巰基化合物(C),及鹼可溶性樹脂(D),以及表1~5記載之種類及量的酸產生劑(A)、三戊胺0.2質量份,與界面活性劑(BYK310、BYK公司製)0.05質量份,溶解於乙酸3-甲氧基丁酯(MA)與丙二醇單甲基醚乙酸酯(PM)之混合溶劑(MA/PM=6/4(體積比)),使固體成分濃度成為40質量%,而得到各實施例及比較例之感光性樹脂組成物。
使用所得到之感光性樹脂組成物,遵照以下之方法,評估形狀(截面形狀(錐角))、焦點深度(DOF)之裕度,與感度。此等之評估結果記載於表1~5。
[形狀(截面形狀(錐角))之評估]
將各實施例及比較例之感光性樹脂組成物,塗佈於直徑8吋之銅基板上,形成膜厚7μm之感光性樹脂層。接著,將感光性樹脂層於130℃預烘烤5分鐘。預烘烤後,使用線寬2μm及間隙寬2μm之線與間隙(line and space)圖型之遮罩與曝光裝置Prisma GHI5452(Ultratech公司製),以可形成特定尺寸之圖型的最低曝光量之1.2倍的曝光量,以ghi線進行圖型曝光。接著,將基板載置於加熱板上,於90℃進行1.5分鐘之曝光後加熱(PEB)。之後,將氫氧化四甲基銨之2.38重量%水溶液(顯影液、NMD-3、東京應化工業股份有限公司製)滴下於經曝光的感光性樹脂層後,共2次重複進行於23℃靜置30秒的操作。之後,將阻劑圖型表面予以流水洗淨後,吹氮氣而得到阻劑圖型。以掃描型電子顯微鏡觀察該阻劑圖型之截面形狀,測定基板表面與阻劑部(線)之側壁所成之角度即錐角。
錐角為88°以上時判定為○、錐角未達88°時判定為×。
[焦點深度(DOF)之裕度的評估]
使用線與間隙圖型之遮罩,藉由與形狀之評估相同的方法,調整曝光量而形成線寬1.5μm間隙寬2.5μm之線與間隙圖型。此時,調查圖型可獨立地自立之焦點範圍。
焦點之範圍為28μm以上時判定為○、焦點之範圍未達28μm時判定為×。
[感度之評估]
使用線與間隙圖型之遮罩,藉由與形狀之評估相同的方法,調整曝光量而形成線寬1.5μm間隙寬2.5μm之線與間隙圖型。基於可形成線寬1.5μm間隙寬2.5μm之線與間隙圖型的曝光量,來評估感度。
可形成線寬1.5μm間隙寬2.5μm之線與間隙圖型的曝光量為700mJ/cm2
以下時判定為○、超過700mJ/cm2
且1000mJ/cm2
以下時判定為△、超過1000mJ/cm2
時判定為×。
依照實施例1~63,可知使用含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A)與藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B)以外,且含有滿足前述特定要件之含氮雜環化合物作為巰基化合物(C)的正型感光性樹脂組成物,來形成阻劑圖型時,可使基板表面與阻劑部之側面所成角度即錐角成為88°以上,且焦點深度(DOF)之裕度寬廣。
另一方面,依照比較例1~42,可知於正型感光性樹脂組成物中,不含有滿足前述特定要件之含氮雜環化合物作為巰基化合物(C)時,難以兼顧錐角88°以上之阻劑圖型的形成,與焦點深度(DOF)之裕度的寬廣度。
Claims (12)
- 一種化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其係含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸的酸產生劑(A)、藉由酸的作用而對鹼之溶解性會增大的樹脂(B),與巰基化合物(C)之化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其中前述巰基化合物(C),含有具有僅由碳原子、氫原子,及氮原子所構成的含氮雜環作為主骨架之含氮雜環化合物,前述含氮雜環化合物中,1個以上之巰基,與1個以上之電子吸引基,係鍵結於前述含氮雜環中之碳原子,前述電子吸引基,為選自由鹵素原子、氰基、硝基,及鹵化烷基所成之群的至少1種,前述含氮雜環化合物顯示互變異構性時,於前述化學增幅型正型感光性樹脂組成物中,前述含氮雜環化合物亦可包含互變異構物。
- 如請求項1之化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其中前述含氮雜環,為含氮芳香族雜環。
- 如請求項2之化學增幅正型感光性組成物,其中前述含氮芳香族雜環,為咪唑、吡唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、吡啶、嘧啶、嗒嗪、吡嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4-三嗪、1,3,5-三嗪、吲哚、吲唑、苯并咪唑、喹啉、異喹啉、辛 啉、酞嗪、喹唑啉、喹噁啉,或1,8-奈啶。
- 如請求項1~3中任一項之化學增幅型正型感光性組成物,其中前述含氮雜環中,前述巰基所鍵結之碳原子中的至少1者所鄰接的位置上存在有氮原子。
- 如請求項1~3中任一項之化學增幅型正型感光性組成物,其中前述含氮雜環化合物,為經前述電子吸引基取代之2-巰基咪唑、經前述電子吸引基取代之3-巰基-1,2,4-三唑、經前述電子吸引基取代之2-巰基吡啶、經前述電子吸引基取代之2-巰基-1,3,5-三嗪、經前述電子吸引基取代之2-巰基嘧啶,或經前述電子吸引基取代之4-巰基嘧啶。
- 如請求項1~3中任一項之化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其中進一步含有鹼可溶性樹脂(D)。
- 如請求項6之化學增幅型正型感光性樹脂組成物,其中前述鹼可溶性樹脂(D),包含選自由酚醛清漆樹脂(D1)、聚羥基苯乙烯樹脂(D2),及丙烯酸樹脂(D3)所成之群的至少1種樹脂。
- 一種感光性乾膜,其具有基材薄膜,與形成於前述基材薄膜之表面的感光性樹脂層,且前述感光性樹脂層係由如請求項1~7中任一項之化學增幅型正型感光性樹脂組成 物所構成。
- 一種感光性乾膜之製造方法,其包含於基材薄膜上,塗佈如請求項1~7中任一項之化學增幅型正型感光性樹脂組成物來形成感光性樹脂層。
- 一種經圖型化之阻劑膜之製造方法,其包含於具有金屬表面之基板上,層合由如請求項1~7中任一項之化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成之感光性樹脂層之層合步驟、對前述感光性樹脂層,位置選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟,與將曝光後之前述感光性樹脂層顯影之顯影步驟。
- 一種附模板之基板之製造方法,其包含於具有金屬表面之基板上,層合由如請求項1~7中任一項之化學增幅型正型感光性樹脂組成物所構成之感光性樹脂層之層合步驟、對前述感光性樹脂層,照射活性光線或放射線之曝光步驟,與將曝光後之前述感光性樹脂層顯影,製成用以形成鍍敷造形物之模板之顯影步驟。
- 一種鍍敷造形物之製造方法,其包含對藉由如請求項 11之方法所製造的前述附模板之基板施以鍍敷,於前述模板內形成鍍敷造形物之步驟。
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