WO2021020361A1 - 保護層形成用組成物、層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

保護層形成用組成物、層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2021020361A1
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protective layer
group
forming
composition
molecular weight
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PCT/JP2020/028783
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Inventor
高桑 英希
嶋田 和人
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/06Ethers; Acetals; Ketals; Ortho-esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/80Constructional details
    • H10K10/88Passivation; Containers; Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a composition for forming a protective layer, a layered film, a protective layer, a laminate, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • Organic semiconductor devices have an advantage that they can be manufactured by a simple process as compared with conventional electronic devices using inorganic semiconductors such as silicon. Furthermore, the material properties of organic semiconductors can be easily changed by changing their molecular structures. In addition, there are a wide variety of materials, and it is thought that it will be possible to realize functions and elements that could not be achieved with inorganic semiconductors.
  • Organic semiconductors can be applied to electronic devices such as organic solar cells, organic electroluminescence displays, organic optical detectors, organic field effect transistors, organic field light emitting elements, gas sensors, organic rectifying elements, organic inverters, and information recording elements. There is sex.
  • the main patterning methods for organic layers such as organic semiconductor layers include, for example, a printing method and a lithography method, but the lithography method is advantageous from the viewpoint of microfabrication.
  • Patent Document 1 describes a method for patterning an organic semiconductor layer in which a laminate including an organic semiconductor layer, a water-soluble resin layer and a photosensitive layer is formed on a substrate, and the photosensitive layer is patterned by a photolithography method. Then, a method is described in which the water-soluble resin layer and the organic semiconductor layer are dry-etched using the patterned photosensitive layer as a mask, and then the water-soluble resin layer is removed.
  • the water-soluble resin layer of the organic semiconductor layer functions as a protective layer that protects the organic semiconductor layer from a chemical solution (for example, a developing solution for developing a photosensitive layer) used at the time of patterning. It plays a role in reducing damage.
  • the conventional water-soluble resin layer (protective layer) has a problem that cracks are likely to occur in the protective layer after etching, and a residue is likely to be generated on the organic layer after the protective layer is removed.
  • An object of the present invention is to provide a composition for forming a protective layer.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a layered film, a protective layer, a laminate, and a semiconductor device to which the above composition for forming a protective layer is applied.
  • the above task is to add a compound having a plurality of oxyalkylene structures (-OR-: where R represents an alkylene group) having a predetermined molecular weight to a composition for forming a protective layer containing a water-soluble resin.
  • R represents an alkylene group
  • a composition for forming a protective layer containing a water-soluble resin preferably by the means after ⁇ 2>.
  • the compound has one or more hydroxyl groups.
  • the compound has 2 to 8 hydroxyl groups.
  • the weight average molecular weight of the above compound is 1600 or less.
  • a compound represented by the following formula (OA-1) is contained.
  • Ra1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R a2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group represented by the following formula (OA-2) independently for each structural unit with n.
  • R a3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group represented by the following formula (OA-2) independently for each structural unit with n.
  • m represents an integer from 2 to 50 and represents n represents an integer from 1 to 20 independently for each structural unit with m.
  • p represents 0 or 1;
  • R b1 represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms independently for each structural unit with q.
  • q represents an integer from 1 to 25 r represents 0 or 1.
  • ⁇ 7> In formula (OA-1), m is 15-40.
  • n 10 or less.
  • the plurality of oxyalkylene structures include at least one of an oxyethylene structure and an oxypropylene structure.
  • the content of the above compound is 1 to 30% by mass with respect to the content of the water-soluble resin.
  • Ratio M oa / M all the formula weight M oa total oxyalkylene chains with molecular weight M all of the compound is percentage of 50% or more,
  • the boiling point of the above compound is 200 ° C. or higher.
  • the water-soluble resin comprises at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone and water-soluble polysaccharides.
  • the water-soluble resin includes a high molecular weight resin and a low molecular weight resin having a weight average molecular weight smaller than the weight average molecular weight of the high molecular weight resin.
  • the weight average molecular weight of the low molecular weight resin is less than half the weight average molecular weight of the high molecular weight resin.
  • ⁇ 16> A layered film comprising the composition for forming a protective layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • ⁇ 17> A protective layer formed from the composition for forming a protective layer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • ⁇ 18> A laminate containing a substrate, an organic layer, and a protective layer according to ⁇ 17> in this order.
  • ⁇ 19> Further including a photosensitive layer on the protective layer, The laminate according to ⁇ 18>.
  • ⁇ 20> A kit for forming a laminate containing an organic layer, a protective layer that protects the organic layer, and a photosensitive layer on the protective layer in this order.
  • a method for producing a semiconductor device which comprises patterning an organic layer using a protective layer formed from the protective layer forming composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 15>.
  • the composition for forming a protective layer of the present invention can suppress cracks in the protective layer after etching the organic layer and residues on the organic layer after removal of the protective layer in patterning of the organic layer by a lithography method. Then, the composition for forming a protective layer of the present invention makes it possible to provide a method for producing a layered film, a protective layer, a laminate and a semiconductor device to which the composition is applied.
  • the numerical range represented by the symbol "-" in the present specification means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value, respectively.
  • process means not only an independent process but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the intended action of the process can be achieved.
  • the notation that does not describe substitution or non-substitution means to include those having a substituent as well as those having no substituent.
  • alkyl group when simply described as “alkyl group”, this includes both an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) and an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). Meaning.
  • alkyl group when simply described as “alkyl group”, this means that it may be chain-like or cyclic, and in the case of chain-like, it may be linear or branched. These are also synonymous with other groups such as “alkenyl group”, “alkylene group” and “alkenylene group”.
  • exposure means not only drawing using light but also drawing using particle beams such as electron beam and ion beam, unless otherwise specified.
  • energy rays used for drawing include emission line spectra of mercury lamps, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, active rays such as extreme ultraviolet rays (EUV light) and X-rays, and particle beams such as electron beams and ion beams. Be done.
  • light includes not only light having wavelengths in the ultraviolet, near-ultraviolet, far-ultraviolet, visible, and infrared regions, electromagnetic waves, but also radiation, unless otherwise specified. Radiation includes, for example, microwaves, electron beams, extreme ultraviolet rays (EUV), and X-rays. Further, laser light such as a 248 nm excimer laser, a 193 nm excimer laser, and a 172 nm excimer laser can also be used. As these lights, monochrome light (single wavelength light) that has passed through an optical filter may be used, or light containing a plurality of wavelengths (composite light) may be used.
  • (meth) acrylate means both “acrylate” and “methacrylate”, or either
  • (meth) acrylic means both “acrylic” and “methacrylic", or
  • (meth) acryloyl means both “acryloyl” and “methacrylic”, or either.
  • the solid content in the composition means other components other than the solvent, and the content (concentration) of the solid content in the composition is, unless otherwise specified, based on the total mass of the composition. It is represented by the mass percentage of other components excluding the solvent.
  • the temperature is 23 ° C. and the atmospheric pressure is 101325 Pa (1 atm).
  • the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are shown as polystyrene-equivalent values according to gel permeation chromatography (GPC measurement) unless otherwise specified.
  • GPC measurement gel permeation chromatography
  • Mw and Mn for example, HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation) is used, and guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel Super HZ4000, TSKgel are used as columns. It can be obtained by using Super HZ3000 and TSKgel Super HZ2000 (manufactured by Tosoh Corporation).
  • the measurement is carried out using THF (tetrahydrofuran) as the eluent.
  • a UV ray (ultraviolet) wavelength 254 nm detector is used for detection in GPC measurement.
  • each layer constituting the laminated body when the positional relationship of each layer constituting the laminated body is described as "upper” or “lower", the other layer is above or below the reference layer among the plurality of layers of interest. All you need is. That is, a third layer or element may be further interposed between the reference layer and the other layer, and the reference layer and the other layer need not be in contact with each other.
  • the direction in which the layers are stacked on the base material is referred to as "upper", or if there is a photosensitive layer, the direction from the base material to the photosensitive layer is referred to as "upper”.
  • the opposite direction is referred to as "down”. It should be noted that such a vertical setting is for convenience in the present specification, and in an actual embodiment, the "upward" direction in the present specification may be different from the vertical upward direction.
  • composition for forming a protective layer of the present invention comprises a water-soluble resin, a compound having a weight average molecular weight of 100 or more and less than 2000 and having a plurality of oxyalkylene structures (hereinafter, also referred to as “specific hydrophilic compound”). Contains water. Moreover, the composition for forming a protective layer may contain other components as needed. The composition for forming a protective layer of the present invention is used for forming a protective layer contained in a laminate described later.
  • the composition for forming a protective layer contains a specific hydrophilic compound, cracks in the protective layer after etching of the organic layer and organic after removal of the protective layer in patterning of the organic layer by a lithography method are performed. Residues on the layer can be suppressed.
  • the protective layer can easily follow the step of the base, and the stress in the protective layer can be easily relaxed, so that the occurrence of cracks in the protective layer can be suppressed.
  • the weight average molecular weight of the specific hydrophilic compound is less than 2000, which is smaller than the weight average molecular weight of the water-soluble resin. Therefore, it can be said that the specific hydrophilic compound is a material that is easier to move in the protective layer forming composition than the water-soluble resin.
  • the specific hydrophilic compound is more rapidly adsorbed on the hydrophilic portion of the organic layer than the water-soluble resin.
  • the adsorption points between the organic layer and the water-soluble resin are reduced, and the protective layer formed on the organic layer is easily removed, so that the residue on the organic layer is suppressed.
  • the water-soluble resin refers to a resin that dissolves 1 g or more in 100 g of water at 23 ° C.
  • the water-soluble resin is preferably a resin that dissolves 5 g or more with respect to 100 g of water at 23 ° C., more preferably a resin that dissolves 10 g or more, and further preferably a resin that dissolves 30 g or more. There is no particular upper limit on the amount of dissolution, but it is practically about 100 g.
  • the water-soluble resin is preferably a resin containing a hydrophilic group, and examples of the hydrophilic group include a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, an amide group, and an imide group.
  • water-soluble resin examples include polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), and water-soluble polysaccharides (water-soluble cellulose (methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxy).
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PVA polyvinyl alcohol
  • water-soluble polysaccharides water-soluble cellulose (methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxy).
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PVA polyvinyl alcohol
  • water-soluble polysaccharides water-soluble cellulose (methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxy).
  • purulan or purulan derivatives
  • the composition for forming a protective layer preferably contains at least one selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, water-soluble polysaccharides, pullulan and pullulan derivatives among these resins, and polyvinyl It preferably contains at least one selected from the group consisting of pyrrolidone, polyvinyl alcohol and water-soluble polysaccharides.
  • the water-soluble polysaccharide is particularly preferably cellulose, more preferably hydroxyethyl cellulose.
  • the water-soluble resin contained in the protective layer forming composition is a resin containing a repeating unit represented by any of the formulas (P1-1) to (P4-1). Is preferable.
  • R P1 is hydrogen or methyl
  • R P2 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R P3 is (CH 2 CH 2 O) ma H
  • CH 2 represents COONa or a hydrogen atom
  • ma represents 1 or 2.
  • R P1 is preferably a hydrogen atom.
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P1-1) may further contain a repeating unit different from the repeating unit represented by the formula (P1-1).
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P1-1) preferably contains the repeating unit represented by the formula (P1-1) in an amount of 65% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the resin. It is more preferable to contain 70% by mass to 88% by mass.
  • Examples of the resin containing the repeating unit represented by the formula (P1-1) include a resin containing two repeating units represented by the following formula (P1-2).
  • R P11 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • R P12 represents a substituent
  • np1 and np2 represent composition ratio of the repeating units in the molecule by weight.
  • R P11 has the same meaning as R P1 in formula (P1-1), preferable embodiments thereof are also the same.
  • (P1-2) include groups represented by -L P -T P as R P12.
  • L P is a linking group L to a single bond or later.
  • T P is a substituent, and examples of the substituent T described later can be mentioned.
  • RP12 an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms) and an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, 2 to 6 carbon atoms are more preferable).
  • an alkynyl group preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, further preferably 2 to 3
  • an aryl group preferably 6 to 22 carbon atoms, 6 to 18 carbon atoms. More preferably, 6 to 10 is more preferable), or a hydrocarbon group such as an arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is more preferable) is preferable.
  • These alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, and arylalkyl groups may further have a group defined by a substituent T as long as the effects of the present invention are exhibited.
  • np1 and np2 represent the composition ratio of the repeating unit in the molecule on a mass basis, and are independently 10% by mass or more and less than 100% by mass. However, np1 + np2 does not exceed 100% by mass. When np1 + np2 is less than 100% by mass, it means that the water-soluble resin is a copolymer containing other repeating units.
  • R P2 is preferably a hydrogen atom.
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P2-1) may further contain a repeating unit different from the repeating unit represented by the formula (P2-1).
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P2-1) preferably contains the repeating unit represented by the formula (P2-1) in an amount of 50% by mass to 98% by mass with respect to the total mass of the resin. It is more preferable to contain 70% by mass to 98% by mass.
  • Examples of the resin containing the repeating unit represented by the formula (P2-1) include a resin containing two repeating units represented by the following formula (P2-2).
  • R P21 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • R P22 represents a substituent
  • mp1 and mp2 represent composition ratio of the repeating units in the molecule by weight.
  • R P21 has the same meaning as R P2 in formula (P2-1), preferable embodiments thereof are also the same.
  • (P2-2) include groups represented by -L P -T P as R P22.
  • L P is a linking group L to a single bond or later.
  • T P is a substituent, and examples of the substituent T described later can be mentioned.
  • an alkyl group preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms
  • an alkenyl group preferably 2 to 12 carbon atoms, 2 to 6 carbon atoms are more preferable).
  • an alkynyl group preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, further preferably 2 to 3
  • an aryl group preferably 6 to 22 carbon atoms, 6 to 18 carbon atoms. More preferably, 6 to 10 is more preferable), or a hydrocarbon group such as an arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is more preferable) is preferable.
  • These alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, aryl groups, and arylalkyl groups may further have a group defined by a substituent T as long as the effects of the present invention are exhibited.
  • mp1 and mp2 represent the composition ratio in the molecule on a mass basis, and are independently 10% by mass or more and less than 100% by mass. However, mp1 + mp2 does not exceed 100% by mass. When mp1 + mp2 is less than 100% by mass, it means that the water-soluble resin is a copolymer containing other repeating units.
  • R P3 is preferably a hydrogen atom.
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P3-1) may further contain a repeating unit different from the repeating unit represented by the formula (P3-1).
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P3-1) preferably contains the repeating unit represented by the formula (P3-1) in an amount of 10% by mass to 90% by mass with respect to the total mass of the resin. It is more preferable to contain 30% by mass to 80% by mass.
  • the hydroxyl group described in the formula (P3-1) may be appropriately substituted with a substituent T or a group combining it with a linking group L.
  • substituents T When there are a plurality of substituents T, they may be bonded to each other, or may be bonded to the ring in the formula with or without the linking group L to form a ring.
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P4-1) may further contain a repeating unit different from the repeating unit represented by the formula (P4-1).
  • the resin containing the repeating unit represented by the formula (P4-1) preferably contains the repeating unit represented by the formula (P4-1) in an amount of 8% by mass to 95% by mass based on the total mass of the resin. It is more preferable to contain 20% by mass to 88% by mass.
  • hydroxyl group described in the formula (P4-1) may be appropriately substituted with a substituent T or a group combining it with a linking group L.
  • substituents T When there are a plurality of substituents T, they may be bonded to each other, or may be bonded to the ring in the formula with or without the linking group L to form a ring.
  • an alkyl group preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, further preferably 1 to 6 carbon atoms
  • an arylalkyl group preferably 7 to 21 carbon atoms, more preferably 7 to 15 carbon atoms. , 7-11 is more preferred
  • an alkenyl group preferably 2-24 carbon atoms, more preferably 2-12
  • an alkynyl group preferably 2-12 carbon atoms, 2-6).
  • 2 to 3 are more preferable), a hydroxyl group, an amino group (preferably 0 to 24 carbon atoms, more preferably 0 to 12 and even more preferably 0 to 6), a thiol group, a carboxy group, an aryl group (the number of carbon atoms is preferable).
  • 6 to 22 is preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 10 is more preferable), an alkoxyl group (1 to 12 carbon atoms is preferable, 1 to 6 is more preferable, 1 to 3 is more preferable), and an aryloxy group.
  • acyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, further preferably 2 to 3 carbon atoms),.
  • Acyloxy group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, further preferably 2 to 3 carbon atoms), allylloyl group (preferably 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, further preferably 7 to 11 carbon atoms).
  • Allyloyloxy group (preferably 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, further preferably 7 to 11), carbamoyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, 1 to 1 to 6). 3 is more preferable), sulfamoyl group (preferably 0 to 12 carbon atoms, more preferably 0 to 6 and even more preferably 0 to 3), sulfo group, alkylsulfonyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, 1 to 6).
  • an arylsulfonyl group (6 to 22 carbon atoms is preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 10 is more preferable), and a heteroaryl group (1 to 12 carbon atoms is preferable).
  • 1 to 8 are more preferable, 2 to 5 are more preferable, and a 5-membered ring or a 6-membered ring is preferably contained), a (meth) acryloyl group, a (meth) acryloyloxy group, a halogen atom (for example, a fluorine atom, etc.).
  • RN is a hydrogen atom or an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms), and a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group is preferable.
  • the alkyl moiety, alkenyl moiety, and alkynyl moiety contained in each substituent may be chain or cyclic, and may be linear or branched.
  • the substituent T When the substituent T is a group capable of taking a substituent, it may further have a substituent T.
  • the alkyl group may be an alkyl halide group, a (meth) acryloyloxyalkyl group, an aminoalkyl group or a carboxyalkyl group.
  • the substituent is a group capable of forming a salt such as a carboxy group or an amino group, the group may form a salt.
  • an alkylene group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, further preferably 1 to 6 carbon atoms) and an alkenylene group (preferably 2 to 12 carbon atoms, 2 to 6 carbon atoms are more preferable. 2-3 are more preferred), alkynylene groups (2-12 carbon atoms are preferred, 2-6 are more preferred, 2-3 are more preferred), (oligo) oxyalkylene groups (alkylene groups in one repeating unit.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, further preferably 1 to 3, and the number of repetitions is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40), an arylene group (more preferably 1 to 30).
  • the alkylene group may have a substituent T.
  • the alkylene group may have a hydroxyl group.
  • the number of atoms contained in the linking group L is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40, and even more preferably 1 to 30, excluding hydrogen atoms.
  • the number of linked atoms means the number of atoms located in the shortest path among the atomic groups involved in the linking.
  • the number of atoms involved in the connection is 6, and even excluding the hydrogen atom, it is 4.
  • the shortest atom involved in the connection is -CCO-, which is three.
  • the number of connected atoms is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and even more preferably 1 to 6.
  • the alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, and (oligo) oxyalkylene group may be chain-like or cyclic, and may be linear or branched.
  • the linking group is a group capable of forming a salt such as ⁇ NR N ⁇ , the group may form a salt.
  • a commercially available product may be used as the water-soluble resin, and the commercially available product is the Pittscol series (K-30, K-50, K-80, K-90, V-) manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 7154, etc.), BASF's LVITEC series (VA64P, VA6535P, etc.), Japan Vam & Poval Co., Ltd. PXP-05, JL-05E, JP-03, JP-04, AMPS, Aldrich's Nanocall, etc. Be done. Among these, it is preferable to use Pittscol K-90, PXP-05 or Pittscol V-7154, and it is more preferable to use Pittscol V-7154.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble resin is appropriately selected according to the type of the water-soluble resin.
  • the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the water-soluble resin are defined as the values converted to polyether oxide by GPC measurement.
  • the weight average molecular weight is preferably 10,000 to 100,000.
  • the upper limit of this numerical range is preferably 80,000 or less, and more preferably 60,000 or less. Further, the lower limit of this numerical range is preferably 13,000 or more, and more preferably 15,000 or more.
  • the weight average molecular weight is preferably 20,000 to 2,000,000.
  • the upper limit of this numerical range is preferably 1,800,000 or less, and more preferably 1,500,000 or less.
  • the lower limit of this numerical range is preferably 30,000 or more, and more preferably 40,000 or more.
  • the weight average molecular weight is preferably 50,000 to 2,000,000.
  • the upper limit of this numerical range is preferably 1,500,000 or less, and more preferably 1,300,000 or less.
  • the lower limit of this numerical range is preferably 70,000 or more, and more preferably 90,000 or more.
  • the molecular weight dispersion of the water-soluble resin is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 2.0 to 4.0.
  • the composition for forming a protective layer is a water-soluble resin having a higher molecular weight resin (for example, a water-soluble resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more) and a weight average molecular weight of the high molecular weight resin.
  • the weight average molecular weight of the low molecular weight resin contains a low molecular weight resin having a small weight average molecular weight, and the weight average molecular weight of the low molecular weight resin is half or less of the weight average molecular weight of the high molecular weight resin.
  • the low molecular weight resin is rapidly eluted in the removing liquid (particularly water), and the high molecular weight resin is easily removed starting from the portion where the low molecular weight resin is eluted. Therefore, the residue of the protective layer after the protective layer is removed is left. The effect of further reduction can be obtained. Further, when the protective layer is formed by using the protective layer forming composition, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the protective layer.
  • the protective layer forming composition contains the high molecular weight resin and the low molecular weight resin peaks when, for example, the molecular weight distribution of the protective layer forming composition or the entire water-soluble resin is measured. It can be judged based on whether or not two or more tops (maximum values) can be confirmed.
  • the weight average molecular weight of the high molecular weight resin is preferably 20,000 or more, and preferably 45,000 or more.
  • the weight average molecular weight of the high molecular weight resin is preferably 2,000,000 or less, and may be 1,500,000 or less.
  • the upper limit of the molecular weight ratio is more preferably 0.3 or less, and further preferably 0.2 or less.
  • the lower limit of the molecular weight ratio is not particularly limited, but is preferably 0.001 or more, and may be 0.01 or more.
  • the molecular weight corresponding to one peak top is the other one. It is also preferable that the molecular weight is less than half of the molecular weight corresponding to the peak top. As a result, the same effect as when the weight average molecular weight of the low molecular weight resin is half or less of the weight average molecular weight of the high molecular weight resin can be obtained.
  • the water-soluble resin having the above molecular weight distribution can be obtained, for example, by mixing the above high molecular weight resin and the above low molecular weight resin.
  • two sets of peak tops are selected from those peak tops, and for at least one set of peak tops, the molecular weight corresponding to one peak top is determined. It may be less than half the molecular weight corresponding to the other peak top.
  • the larger of the molecular weights corresponding to the peak tops is preferably 20,000 or more, and preferably 45,000 or more.
  • the peak top molecular weight is preferably 2,000,000 or less, and may be 1,500,000 or less.
  • the upper limit of the molecular weight ratio is more preferably 0.3 or less, and further preferably 0.2 or less.
  • the lower limit of the molecular weight ratio is not particularly limited, but is preferably 0.001 or more, and may be 0.01 or more.
  • the difference between the weight average molecular weight of the high molecular weight resin and the weight average molecular weight of the low molecular weight resin is when PVA is included as the high molecular weight resin. It is preferably 10,000 to 80,000, more preferably 20,000 to 60,000.
  • PVP is contained as the high molecular weight resin
  • the above difference is preferably 50,000 to 1,500,000, more preferably 100,000 to 1,200,000.
  • the high molecular weight resin contains a water-soluble polysaccharide
  • the above difference is preferably 50,000 to 1,500,000, more preferably 100,000 to 1,200,000.
  • the water-soluble resin preferably contains PVA having a weight average molecular weight of 20,000 or more as the high molecular weight resin.
  • the weight average molecular weight is more preferably 30,000 or more, and even more preferably 40,000 or more.
  • the water-soluble resin preferably contains PVP having a weight average molecular weight of 300,000 or more as the high molecular weight resin.
  • the weight average molecular weight is more preferably 400,000 or more, and further preferably 500,000 or more.
  • the water-soluble resin preferably contains a water-soluble polysaccharide having a weight average molecular weight of 300,000 or more as the high molecular weight resin. In this case, the weight average molecular weight is more preferably 400,000 or more, and further preferably 500,000 or more.
  • a preferable combination of the high molecular weight resin and the low molecular weight resin is as follows, for example.
  • the water-soluble resin may satisfy only one requirement of the following combinations, but may also satisfy the requirements of two or more combinations at the same time.
  • PVP high molecular weight resin
  • PVP low molecular weight resin
  • the content of the high molecular weight resin is preferably 50% by mass or less with respect to the total water-soluble resin.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 40% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less. Further, the lower limit of this numerical value range is more preferably 5% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more.
  • the water-soluble resin may be in a form that does not substantially contain the low molecular weight resin.
  • substantially free of low molecular weight resin means that the content of the low molecular weight resin is 3% by mass or less based on the total water-soluble resin. In this embodiment, the content of the low molecular weight resin is preferably 1% by mass or less based on the total water-soluble resin.
  • the content of the total water-soluble resin in the protective layer forming composition may be appropriately adjusted as necessary, and is preferably 5 to 15% by mass with respect to the total amount of the protective layer forming composition.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 12% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
  • the lower limit of this numerical value range is more preferably 6% by mass or more, and further preferably 7% by mass or more.
  • the content of the total water-soluble resin in the protective layer forming composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and 20% by mass or less in the solid content. Is even more preferable.
  • As the lower limit it is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and further preferably 4% by mass or more.
  • the water-soluble resin may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the specific hydrophilic compound contained in the composition for forming a protective layer of the present invention is a compound having a weight average molecular weight of 100 or more and less than 2000 and having a plurality of oxyalkylene structures.
  • the specific hydrophilic compound exhibits hydrophilicity by having a plurality of oxyalkylene structures, and has a property of being easily adsorbed on a hydrophilic part of another organic material due to this hydrophilicity.
  • the "oxyalkylene structure” means a divalent group consisting of one oxygen atom and one alkylene group (-OR-: where R represents an alkylene group).
  • the alkylene group may have a substituent in the side chain, may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted.
  • the upper limit of the molecular weight of the specific hydrophilic compound is preferably 1600 or less, more preferably 1200 or less, further preferably 800 or less, and particularly preferably 400 or less. When the molecular weight of the specific hydrophilic compound is not more than the above upper limit, there is an effect that the specific hydrophilic compound is more easily transferred in the composition for forming a protective layer.
  • the lower limit of the molecular weight of the specific hydrophilic compound is preferably 110 or more, more preferably 120 or more, further preferably 130 or more, and particularly preferably 140 or more. When the molecular weight of the specific hydrophilic compound is at least the above lower limit, there is an effect that the specific hydrophilic compound is less likely to volatilize.
  • the specific hydrophilic compound may be a liquid or a solid at room temperature (about 23 ° C.), and is preferably a liquid. Since the specific hydrophilic compound is a liquid, the protective layer is more likely to be softened.
  • the boiling point of the specific hydrophilic compound is preferably 200 ° C. or higher. As a result, the specific hydrophilic compound is less likely to volatilize, and the effect of the present invention is not impaired even if a heat treatment such as that carried out in a protective layer drying step or an organic semiconductor manufacturing step is carried out.
  • the lower limit of the boiling point of the specific hydrophilic compound is preferably 210 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and even more preferably 240 ° C. or higher.
  • the upper limit of the boiling point of the specific hydrophilic compound is not particularly limited as long as the specific hydrophilic compound does not volatilize, but it is practically 400 ° C. or lower.
  • the carbon number of the alkylene chain in the oxyalkylene structure is preferably 2 to 20.
  • the upper limit of this range is more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less.
  • It is preferably at least one of a polyoxyethylene structure and more specifically, oxyalkylene structure, oxyethylene structure (-OC 2 H 4 - -) and oxypropylene structure (-OC 3 H 6) Is more preferable.
  • the oxyalkylene structure may or may not have the above-mentioned substituent T in a side chain other than the terminal.
  • the oxyalkylene structure preferably has no substituent on the side chain other than its terminal.
  • the plurality of oxyalkylene structures may be continuous with each other or separated from each other.
  • the specific hydrophilic compound preferably has at least one hydroxyl group, and preferably has 1 to 20 hydroxyl groups. Since the specific hydrophilic compound has a hydroxyl group, the hydrophilicity of the specific hydrophilic compound becomes higher. Further, the upper limit of the number of hydroxyl groups contained in the specific hydrophilic compound is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and further preferably 6 or less. Further, the lower limit may be 2, 3, or 4.
  • the proportion M oa / M all the formula weight M oa of total oxyalkylene chains with a molecular weight M all is preferably in percentages of 50% or more.
  • the lower limit of this range is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, further preferably 70% or more, particularly preferably 75% or more, and particularly preferably 80% or more. Is most preferable.
  • the upper limit of this range is practically less than 100%.
  • Ratio M oa / M all have a weight average molecular weight in the aggregate of the specific hydrophilic compound Mw, and when the average addition mole number m av is known, the ratio M oa / M all is the formula weight of [recurring units ⁇ mav ] / Mw ⁇ 100 (%) may be substituted.
  • Oxyalkylene chain means a partial structure of the oxyalkylene structure that does not include a substituent. Specifically, one oxyalkylene chain consists of one oxygen atom, a carbon atom bonded to the oxygen atom and forming the main chain of the alkylene group, and a hydrogen atom bonded to the carbon atom. The formula amount of the oxyalkylene chain can be obtained from the sum of the atomic weights of these atoms.
  • the atoms are not counted in duplicate, and when the alkylene group is branched, the oxyalkylene chain is set so as to have the largest number of carbon atoms.
  • the formula amount of the oxyalkylene chain does not include the formula amount of the substituent. Then, whether or not the substituent contains an oxyalkylene chain is separately examined, and if an oxyalkylene chain is contained, the formula amount thereof is also added to the total formula amount of the oxyalkylene chain. The derivation of this formula is repeated until the substituent is eliminated or the substituent contains no oxyalkylene chain.
  • the parts of OL-3 to OL-7 are oxyalkylene chains, in particular, OL-3 and OL-4 are oxypropylene chains, and OL-5 to OL-7.
  • the parts from OL-8 to OL-13 are oxyalkylene chains, in particular, OL-8, OL-9 and OL-13 are oxypropylene chains, and OL-10.
  • OL-12 is an oxyethylene chain.
  • OL-13 can be said to be an oxyalkylene chain contained in a substituent attached to OL-9.
  • the repeating unit with m is an oxyalkylene chain.
  • Ratio M oa / M all when specific structures are known, as in the case of ex-1 of ex-3, it can be calculated from the actual formula weight and the molecular weight of the total of the oxyalkylene chain. If you know the weight average molecular weight Mw and average addition mole number m av is the ratio M oa / M all, may be substituted by [44 ⁇ m av] / Mw ⁇ 100.
  • composition for forming a protective layer of the present invention preferably contains a compound represented by the following formula (OA-1) as a specific hydrophilic compound.
  • Ra1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R a2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group represented by the following formula (OA-2) independently for each structural unit with n.
  • R a3 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group represented by the following formula (OA-2) independently for each structural unit with n.
  • m represents an integer from 2 to 50 and represents n represents an integer from 1 to 20 independently for each structural unit with m.
  • p represents 0 or 1;
  • R b1 represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms independently for each structural unit with q.
  • q represents an integer from 1 to 25 r represents 0 or 1.
  • Ra1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyl group is preferably any one of a methyl group, an ethyl machine, an n-propyl group and an n-butyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, and further preferably an ethyl group. preferable.
  • the alkyl group may have a substituent such as the above-mentioned substituent T, or may be unsubstituted.
  • the upper limit of m is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and further preferably 6 or less.
  • the lower limit of m may be 3 or 4.
  • n is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less, independently for each structural unit with m.
  • the lower limit of n may be 2 or 3.
  • p is preferably 1.
  • the upper limit of m is preferably 45 or less, more preferably 40 or less, and further preferably 35 or less.
  • the lower limit of m is preferably 11 or more, and may be 15 or more or 20 or more. Also in this case, n is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and further preferably 6 or less independently for each structural unit with m. The lower limit of n may be 2 or 3. p is preferably 1.
  • R b1 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms independently for each structural unit to which q is attached.
  • the alkylene group is preferably, for example, any one of a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group and an n-butylene group, more preferably a methylene group or an ethylene group, and preferably an ethylene group. More preferred.
  • the alkylene group can have a substituent such as the above-mentioned substituent T, and can also have a group having an oxyalkylene structure as the substituent. Further, when R b1 is an alkylene group, the alkylene group may be unsubstituted.
  • the upper limit of q is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and further preferably 3 or less.
  • the lower limit of q may be 1 or 2.
  • r is preferably 1.
  • the upper limit of q is preferably 23 or less, more preferably 20 or less, and further preferably 18 or less.
  • the lower limit of q is preferably 6 or more, and may be 8 or more or 10 or more. r is preferably 1.
  • the monovalent organic group represented by the formula (OA-2) is, for example, -OCH 3 ,-(OCH 2 ) OCH 3 ,-(OCH 2 ) 2 OCH 3 ,-(OCH 2 ) 3 OCH 3 , -OC 2 H 5 ,-(OC 2 H 4 ) OC 2 H 5 ,-(OC 2 H 4 ) 2 OC 2 H 5 ,-(OC 2 H 4 ) 3 OC 2 H 5 , -OC 3 H 7 ,-(OC 3 H 6 ) OC 3 H 7 ,-(OC 3 H 6 ) 2 OC 3 H 7 , and-(OC 3 H 6 ) 3 OC 3 H 7, etc.
  • composition for forming a protective layer of the present invention preferably contains a compound represented by the following formula (OA-3) as a specific hydrophilic compound.
  • OA-3 a compound represented by the following formula (OA-3) as a specific hydrophilic compound.
  • the following formula (OA-3) corresponds to the case where Ra 2 and Ra 3 are all hydrogen atoms in the following formula (OA-1).
  • R a1 , m, n and p are synonymous with R a1 , m, n and p in formula (OA-1), respectively.
  • m is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 4.
  • m is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 4.
  • Preferred embodiments of the specific hydrophilic compound represented by the formula (OA-1) or the formula (OA-3) are as follows.
  • the formula with m represents polyethylene glycol, and m represents the number of repetitions (average number of moles added) of the oxyethylene structure.
  • the preferred range of m is 2-10.
  • the content of the specific hydrophilic compound is preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the total amount of the protective layer forming composition.
  • the upper limit of the content of the specific hydrophilic compound is more preferably 4.0% by mass or less, further preferably 3.5% by mass or less, and particularly preferably 3.0% by mass or less.
  • the lower limit of the content of the specific hydrophilic compound is more preferably 0.05% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, and particularly preferably 0.3% by mass or more. preferable.
  • the content of the specific hydrophilic compound is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the content of the water-soluble resin.
  • the upper limit of the content of the specific hydrophilic compound is more preferably 40% by mass or less, further preferably 35% by mass or less, and particularly preferably 30% by mass or less.
  • the lower limit of the content of the specific hydrophilic compound is more preferably 1% by mass or more, further preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more.
  • the specific hydrophilic compound may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the solvent used in the composition for forming the protective layer contains at least water.
  • the solvent can include a water-soluble solvent as a solvent other than water.
  • the composition for forming a protective layer may not contain a water-soluble solvent (that is, the solvent in the composition for forming a protective layer is only water).
  • the water-soluble solvent added to the protective layer forming composition is preferably an organic solvent having a solubility in water at 23 ° C. of 1 g or more.
  • the solubility of the organic solvent in water at 23 ° C. is more preferably 10 g or more, further preferably 30 g or more.
  • examples of such a water-soluble solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol and glycerin; ketone solvents such as acetone; and amide solvents such as formamide.
  • the total content of the solvent containing water and other solvents is preferably 80 to 95% by mass with respect to the total amount of the protective layer forming composition.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 93% by mass or less, and further preferably 90% by mass or less.
  • the lower limit of this numerical range is more preferably 83% by mass or more, and further preferably 85% by mass or more. That is, the solid content concentration of the protective layer forming composition of the present invention is preferably 5 to 20% by mass.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 17% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less.
  • the lower limit of this numerical range is more preferably 7% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more.
  • the content of water in the protective layer forming composition is preferably 80 to 95% by mass with respect to the total amount of the protective layer forming composition.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 93% by mass or less, and further preferably 90% by mass or less.
  • the lower limit of this numerical range is more preferably 83% by mass or more, and further preferably 85% by mass or more.
  • the content of water in the composition for forming a protective layer is preferably 80 to 100% by mass with respect to the content of the entire solvent.
  • the upper limit of this numerical range may be 98% by mass or less or 95% by mass or less.
  • the lower limit of this numerical range is more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more.
  • the content of the water-soluble solvent in the composition for forming the protective layer is preferably 0 to 10% by mass with respect to the content of the entire solvent.
  • the upper limit of this numerical range is more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. Further, the lower limit of this numerical range may be more than 0% by mass.
  • the composition for forming a protective layer contains, as other components, a resin soluble in a water-soluble solvent (alcohol, etc.), a surfactant containing an acetylene group, another surfactant, a preservative, and an antifungal agent. , And a light-shielding agent can be included.
  • the resin that can be dissolved in a water-soluble solvent means a resin that dissolves 1 g or more in 100 g of the water-soluble solvent at 23 ° C.
  • the water-soluble resin is preferably a resin that dissolves 5 g or more with respect to 100 g of the water-soluble solvent at 23 ° C., more preferably a resin that dissolves 10 g or more, and further preferably a resin that dissolves 20 g or more. preferable. There is no particular upper limit on the amount of dissolution, but it is practically about 30 g.
  • the resin soluble in a water-soluble solvent is preferably an alcohol-soluble resin soluble in alcohol, which is a water-soluble solvent, and more preferably polyvinyl acetal.
  • composition for forming a protective layer contains a surfactant containing an acetylene group, the generation of residues can be further suppressed.
  • the number of acetylene groups in the molecule in the surfactant containing an acetylene group is not particularly limited, but is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, further preferably 1 to 3, and 1 to 2. Is more preferable.
  • the molecular weight of the surfactant containing an acetylene group is preferably relatively small, preferably 2,000 or less, more preferably 1,500 or less, and even more preferably 1,000 or less. There is no particular lower limit, but it is preferably 200 or more.
  • the surfactant containing an acetylene group is preferably a compound represented by the following formula (9).
  • R 91 and R 92 are independently an alkyl group having 3 to 15 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms, or an aromatic heteroaryl group having 4 to 15 carbon atoms. ..
  • the number of carbon atoms of the aromatic heteroaryl group is preferably 1 to 12, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 4.
  • the aromatic heterocycle is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.
  • the hetero atom contained in the aromatic heteroaryl group is preferably a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom.
  • R 91 and R 92 may each independently have a substituent, and examples of the substituent include the above-mentioned substituent T.
  • R 93 to R 96 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, n9 is an integer of 1 to 6, m9 is an integer twice n9, and n10 is an integer of 1 to 6. It is an integer, m10 is an integer twice n10, and l9 and l10 are independently numbers from 0 to 12 respectively.
  • R 93 to R 96 are hydrocarbon groups, among which alkyl groups (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms) and alkenyl groups (2 to 12 carbon atoms are preferable).
  • 2 to 6 are more preferable, 2 to 3 are more preferable), an alkynyl group (2 to 12 carbon atoms are preferable, 2 to 6 are more preferable, 2 to 3 are more preferable), and an aryl group (6 to 6 carbon atoms is more preferable).
  • 22 is preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 10 is more preferable), and an arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is further preferable).
  • the alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group may be linear or cyclic, and may be linear or branched.
  • R 93 to R 96 may have a substituent T as long as the effects of the present invention are exhibited. Further, R 93 to R 96 may be bonded to each other or form a ring via the above-mentioned linking group L. When there are a plurality of substituents T, they may be bonded to each other, or may be bonded to the hydrocarbon group in the formula with or without the following linking group L to form a ring.
  • R 93 and R 94 are preferably alkyl groups (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms). Of these, a methyl group is preferable.
  • R 95 and R 96 are preferably alkyl groups (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, still more preferably 3 to 6 carbon atoms). Of these, ⁇ (C n11 R 98 m11 ) -R 97 is preferable. R 95 and R 96 are particularly preferably isobutyl groups.
  • n11 is an integer of 1 to 6, and an integer of 1 to 3 is preferable.
  • m11 is twice the number of n11.
  • R 97 and R 98 are each independently preferably a hydrogen atom or an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms).
  • n9 is an integer of 1 to 6, and an integer of 1 to 3 is preferable.
  • m9 is an integer that is twice n9.
  • n10 is an integer of 1 to 6, and an integer of 1 to 3 is preferable.
  • m10 is an integer that is twice n10.
  • l9 and l10 are independently numbers from 0 to 12.
  • l9 + l10 is preferably a number of 0 to 12, more preferably a number of 0 to 8, more preferably a number of 0 to 6, further preferably a number of more than 0 and less than 6, and more than 0. A number of 3 or less is even more preferable.
  • the compound of the formula (91) may be a mixture of compounds having different numbers, and in that case, the numbers of l9 and l10, or l9 + l10 are the numbers including the decimal point. You may.
  • R 93 , R 94 , and R 97 to R 100 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, and l11 and l12 are each independently a number of 0 or more and 12 or less.
  • R 93 , R 94 , and R 97 to R 100 are alkyl groups (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms) and alkenyl groups (preferably 2 to 12 carbon atoms).
  • alkyl group, alkenyl group, and alkynyl group may be chain or cyclic, and may be linear or branched.
  • R 93 , R 94 , and R 97 to R 100 may have a substituent T as long as the effects of the present invention are exhibited. Further, R 93 , R 94 , and R 97 to R 100 may be bonded to each other or form a ring via a linking group L. When there are a plurality of substituents T, they may be bonded to each other, or may be bonded to the hydrocarbon group in the formula with or without the linking group L to form a ring.
  • R 93 , R 94 , and R 97 to R 100 are each independently preferably an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms).
  • a methyl group is preferable.
  • the number of l11 + l12 is preferably 0 to 12, more preferably 0 to 8, further preferably 0 to 6, more preferably more than 0 and less than 6, more preferably more than 0 and 5 or less.
  • the number of is even more preferable, the number of more than 0 and less than 4 is even more preferable, the number of more than 0 and less than 3 or more than 0 and less than or equal to 1.
  • l11 and l12 may be a mixture of compounds having different numbers in the compound of the formula (92), in which case the number of l11 and l12, or l11 + l12 is a number including a decimal point. May be good.
  • Surfactants containing an acetylene group include Surfynol 104 series (trade name, Nisshin Kagaku Kogyo Co., Ltd.), Acetyrenol E00, E40, E13T, and 60 (all trade names, rivers). (Manufactured by Ken Fine Chemical Co., Ltd.), among which Surfinol 104 series, Acetyleneol E00, E40 and E13T are preferable, and Acetyleneol E40 and E13T are more preferable.
  • the Surfinol 104 series and acetylenol E00 are surfactants having the same structure.
  • composition for forming a protective layer may contain other surfactants other than the above-mentioned surfactant containing an acetylene group for the purpose of improving coatability and the like.
  • any surfactant such as nonionic type, anionic type, amphoteric fluorine type, etc. may be used as long as it lowers the surface tension of the protective layer forming composition.
  • surfactants examples include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, and polyoxyethylene nonylphenyl ether.
  • Polyoxyethylene alkylaryl ethers such as polyoxyethylene stearate, sorbitan monolaurate, sorbitan monostearate, sorbitan distearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, sorbitan triole
  • Nonionic surfactants such as sorbitan alkyl esters such as ate, monoglyceride alkyl esters such as glycerol monostearate and glycerol monooleate, oligomers containing fluorine or silicon; alkylbenzene sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate.
  • Alkylnaphthalene sulfonates such as sodium butylnaphthalene sulfonate, sodium pentylnaphthalene sulfonate, sodium hexylnaphthalene sulfonate, sodium octylnaphthalene sulfonate, alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate, alkyl sulfonic acid such as sodium dodecyl sulfonate.
  • Anionic surfactants such as salts and sulfosuccinate salts such as sodium dilauryl sulfosuccinate; alkyl betaines such as lauryl betaine and stearyl betaine, and amphoteric surfactants such as amino acids can be used.
  • the total amount of the surfactant containing the acetylene group and the other surfactant is the surfactant.
  • the amount of the addition is preferably 0.05 to 20% by mass, more preferably 0.07 to 15% by mass, still more preferably 0.1 to 10% by mass, based on the total mass of the protective layer forming composition. ..
  • These surfactants may be used alone or in combination of two or more. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • substantially free of other surfactants means that the content of the other surfactant is 5% by mass or less of the content of the surfactant containing an acetylene group, preferably 3% by mass or less, and 1% by mass or less. Is even more preferable.
  • the content of the other surfactant is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.07% by mass or more, and further, based on the total mass of the composition for forming a protective layer. It is preferably 0.1% by mass or more.
  • the upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
  • Such other surfactants may be used alone or in combination of two or more. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the surface tension of the 0.1% by mass aqueous solution of another surfactant at 23 ° C. is preferably 45 mN / m or less, more preferably 40 mN / m or less, and more preferably 35 mN / m or less. More preferred. As the lower limit, it is preferably 5 mN / m or more, more preferably 10 mN / m or more, and further preferably 15 mN / m or more.
  • the surface tension of the surfactant may be appropriately selected depending on the type of other surfactant selected.
  • the protective layer forming composition contains a preservative and an antifungal agent, the quality of the protective layer forming composition can be maintained for a longer period of time.
  • the preservative and antifungal agent preferably contain at least one additive having an antibacterial or antifungal effect and selected from water-soluble or water-dispersible organic compounds.
  • additives include organic preservatives and fungicides, inorganic preservatives and fungicides, natural preservatives and fungicides, and the like.
  • the preservative and antifungal agent those described in "Antibacterial / Antifungal Technology" published by Toray Research Center Co., Ltd. can be used.
  • the present invention by blending a preservative and an antifungal agent in the protective layer, it is possible to further suppress the deterioration of the quality of the composition due to the growth of microorganisms inside the solution after long-term storage at room temperature, and as a result, further suppress the increase of coating defects. be able to.
  • preservatives and antifungal agents include phenol ether compounds, imidazole compounds, sulfone compounds, N. haloalkylthio compounds, anilide compounds, pyrrol compounds, quaternary ammonium salts, alcine compounds, and pyridine compounds. Examples thereof include triazine compounds, benzoisothiazolin compounds, and isothiazoline compounds.
  • the composition for forming a protective layer preferably contains an antifungal agent from the viewpoint of suppressing the generation of mold in the composition for forming a protective layer.
  • the antifungal agent is an isothiazolinone compound, 2-bromo-2-nitropropane-1,3-diol, methylsulfonyltetrachloropyridine, 2- (dichloro-fluoromethyl) sulfanylisoindole.
  • It preferably contains at least one of -1,3-dione, sodium diacetate and diiodomethyltolyl sulfone, more preferably an isothiazolin-based compound, and even more preferably methylisothiazolinone.
  • chitosan a basic polysaccharide obtained by hydrolyzing chitin contained in the crustacean of crab or shrimp.
  • Nikko's "Holon Killer Bees Cera (trade name)" which is composed of an amino metal in which a metal is compounded on both sides of an amino acid, is preferable.
  • the content of the preservative and the fungicide in the protective layer forming composition is preferably 0.005 to 5% by mass, preferably 0.01 to 3% by mass, based on the total mass of the protective layer forming composition. It is more preferably 0.05 to 2% by mass, and even more preferably 0.1 to 1% by mass.
  • the preservative and the fungicide one type may be used, or a plurality of types may be used in combination. When a plurality of species are used in combination, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the preservatives and fungicides may be used alone or in combination of two or more. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the composition for forming a protective layer preferably contains a light-shielding agent.
  • a light-shielding agent By blending a light-shielding agent, the influence of light damage to the organic layer and the like can be further suppressed.
  • the light-shielding agent for example, a known colorant or the like can be used, and examples thereof include organic or inorganic pigments or dyes, preferably inorganic pigments, and more preferably carbon black, titanium oxide, titanium nitride and the like. ..
  • the content of the light-shielding agent is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 40% by mass, and further preferably 5 to 25% by mass with respect to the total mass of the protective layer forming composition.
  • the light-shielding agent may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the composition for forming a protective layer of the present invention is a laminate containing a substrate (hereinafter, also referred to as “base material”), an organic layer and a protective layer in this order, or a substrate, an organic layer, a protective layer and a photosensitive layer. It is used to form a laminate containing layers in this order. Then, the laminated body can be used for patterning the organic layer contained in the laminated body.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the processing process of the laminated body.
  • the organic layer 3 for example, the organic semiconductor layer
  • the protective layer 2 that protects the organic layer 3 is arranged on the surface in contact with the protective layer 2.
  • Another layer may be provided between the organic layer 3 and the protective layer 2, but from the viewpoint of appropriately protecting the organic layer, it is preferable that the organic layer 3 and the protective layer 2 are in direct contact with each other. ..
  • a photosensitive layer 1 that functions as a photoresist is arranged on the protective layer.
  • the photosensitive layer 1 and the protective layer 2 may be in direct contact with each other, or another layer may be provided between the photosensitive layer 1 and the protective layer 2.
  • FIG. 1B shows an example of a state in which a part of the photosensitive layer 1 is exposed and developed.
  • the photosensitive layer 1 is partially exposed by a method such as using a predetermined mask, and after the exposure, the photosensitive layer 1 is removed and exposed by developing with a developing solution such as an organic solvent.
  • the photosensitive layer 1a after development is formed.
  • the protective layer 2 remains because it is difficult to be removed by the developer, and the organic layer 3 is protected from damage by the developer by the remaining protective layer 2.
  • FIG. 1C shows an example in which the protective layer 2 and the organic layer 3 are partially removed.
  • the removing portion 5a is formed in the protective layer 2 and the organic layer 3. Will be done.
  • the organic layer 3 can be removed in the removing portion 5a. That is, the organic layer 3 can be patterned.
  • FIG. 1D shows an example in which the photosensitive layer 1a and the protective layer 2 are removed after the patterning.
  • the photosensitive layer 1a and the protective layer 2 in the laminated body in the state shown in FIG. 1 (c) are washed with a stripping solution containing water to wash the photosensitive layer 1a and the protective layer on the organic layer 3a after processing. 2 is removed.
  • a desired pattern can be formed on the organic layer 3 and the photosensitive layer 1 and the protective layer 2 can be removed by using the laminate containing the base material, the organic layer, the protective layer and the photosensitive layer in this order. .. Details of these steps will be described later.
  • the base material used for the laminate is, for example, a group formed of various materials such as silicon, quartz, ceramic, glass, polyester film such as polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene terephthalate (PET), and polyimide film.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the material is mentioned, and any base material may be selected depending on the application.
  • a base material formed of a flexible material can be used.
  • the base material may be a composite base material formed of a plurality of materials or a laminated base material in which a plurality of materials are laminated.
  • the shape of the base material is not particularly limited and may be selected according to the intended use, and examples thereof include a plate-shaped base material.
  • the thickness of the substrate is also not particularly limited.
  • the organic layer is a layer containing an organic material.
  • the specific organic material is appropriately selected according to the use and function of the organic layer. Assumed functions of the organic layer include, for example, semiconductor characteristics, light emission characteristics, photoelectric conversion characteristics, light absorption characteristics, electrical insulation, ferroelectricity, transparency, insulation and the like.
  • the organic layer may be contained above the base material, the base material may be in contact with the organic layer, or another layer may be further contained between the organic layer and the base material. May be.
  • the thickness of the organic layer is not particularly limited and varies depending on the type of electronic device used and the like, but is preferably 1 nm to 50 ⁇ m, more preferably 1 nm to 5 ⁇ m, and further preferably 1 nm to 500 nm.
  • the organic layer is an organic semiconductor layer
  • the organic semiconductor layer is a layer containing an organic material exhibiting the characteristics of a semiconductor.
  • the organic semiconductor layer is an organic layer containing an organic semiconductor, and the organic semiconductor is an organic compound exhibiting the characteristics of a semiconductor. Similar to the case of semiconductors made of inorganic compounds, organic semiconductors include p-type semiconductors that conduct holes as carriers and n-type semiconductors that conduct electrons as carriers.
  • the ease of carrier flow in the organic semiconductor layer is represented by the carrier mobility ⁇ . Although it depends on the application, in general, the carrier mobility is preferably high, preferably 10-7 cm 2 / Vs or more, more preferably 10-6 cm 2 / Vs or more, and 10-5 cm 2 or more. It is more preferably / Vs or more.
  • the carrier mobility can be determined based on the characteristics when the field effect transistor (FET) element is manufactured and the measured value by the flight time measurement (TOF) method.
  • the p-type organic semiconductor that can be used for the organic semiconductor layer, any material may be used as long as it has hole transportability.
  • the p-type organic semiconductor is preferably any one of a p-type ⁇ -conjugated polymer, a condensed polycyclic compound, a triarylamine compound, a hetero 5-membered ring compound, a phthalocyanine compound, a porphyrin compound, carbon nanotubes, and graphene. Further, as the p-type organic semiconductor, a plurality of kinds of compounds among these compounds may be used in combination.
  • the p-type organic semiconductor is more preferably at least one of a p-type ⁇ -conjugated polymer, a condensed polycyclic compound, a triarylamine compound, a hetero 5-membered ring compound, a phthalocyanine compound, and a porphyrin compound, and more preferably. It is at least one of a p-type ⁇ -conjugated polymer and a condensed polycyclic compound.
  • the p-type ⁇ -conjugated polymer is, for example, substituted or unsubstituted polythiophene (for example, poly (3-hexylthiophene) (P3HT, manufactured by Sigma Aldrich Japan LLC)), polyselenophene, polypyrrole, polyparaphenylene, poly. Paraphenylene vinylene, polythiophene vinylene, polyaniline, etc.
  • Condensed polycyclic compounds include, for example, substituted or unsubstituted anthracene, tetracene, pentacene, anthradithiophene, hexabenzocoronene and the like.
  • Triarylamine compounds include, for example, m-MTDATA (4,4', 4''-Tris [(3-methylphenyl) biphenyllamine), 2-TNATA (4,4', 4''-Tris [2- naphthyl (phenyl) amine), NPD (N, N'-Di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl- (1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine), TPD (N) , N'-Diphenyl-N, N'-di (m-tool) benzidine), mCP (1,3-bis (9-carbazolyl) benzene), CBP (4,4'-bis (9-carbazolyl) -2 , 2'-biphenyl) and the like.
  • the hetero 5-membered ring compound is, for example, a substituted or unsubstituted oligothiophene, TTF (Tetrathiafulvalene), or the like.
  • Phthalocyanine compounds include substituted or unsubstituted phthalocyanines, naphthalocyanines, anthracyanines, and tetrapyrazinoporphyrazine having various central metals. Porphyrin compounds are substituted or unsubstituted porphyrins having various central metals. Further, the carbon nanotube may be a carbon nanotube whose surface is modified with a semiconductor polymer.
  • n-type organic semiconductor that can be used for the organic semiconductor layer, any material may be used as long as it has electron transportability.
  • the n-type organic semiconductor is preferably a fullerene compound, an electron-deficient phthalocyanine compound, a fused polycyclic compound (naphthalene tetracarbonyl compound, perylene tetracarbonyl compound, etc.), a TCNQ compound (tetracyanoquinodimethane compound), and a polythiophene compound.
  • n-type organic semiconductor a plurality of kinds of compounds among these compounds may be used in combination.
  • the n-type organic semiconductor is more preferably at least one of a fullerene compound, an electron-deficient phthalocyanine compound, a fused polycyclic compound, and an n-type ⁇ -conjugated polymer, and particularly preferably a fullerene compound and a condensed polycyclic ring. It is at least one of a compound and an n-type ⁇ -conjugated polymer.
  • the fullerene compound means a substituted or unsubstituted fullerene, and the fullerenes are C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 80 , C 82 , C 84 , C 86 , C 88 , C 90 , C 96. , C 116 , C 180 , C 240 , C 540 and the like.
  • the fullerene compound is preferably substituted or unsubstituted C 60 , C 70 , C 86 fullerene, and particularly preferably PCBM ([6,6] -phenyl-C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Sigma Aldrich Japan GK.
  • the electron-deficient phthalocyanine compound is a substituted or unsubstituted phthalocyanine, naphthalocyanine, anthracianine, tetrapyrazinoporphyrazine, etc., in which four or more electron-attracting groups are bonded and have various central metals.
  • Electron-deficient phthalocyanine compounds include, for example, fluorinated phthalocyanine (F 16 MPc) and chlorinated phthalocyanine (Cl 16 MPc).
  • F 16 MPc fluorinated phthalocyanine
  • Cl 16 MPc chlorinated phthalocyanine
  • M represents a central metal
  • Pc represents a phthalocyanine.
  • the naphthalene tetracarbonyl compound may be any, but preferably naphthalene tetracarboxylic acid anhydride (NTCDA), naphthalene bisimide compound (NTCDI), perinone pigment (Pigment Orange 43, Pigment Red 194, etc.).
  • NTCDA naphthalene tetracarboxylic acid anhydride
  • NTCDI naphthalene bisimide compound
  • perinone pigment Pigment Orange 43, Pigment Red 194, etc.
  • perylenetetracarbonyl compound Any perylenetetracarbonyl compound may be used, but perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA), perylenebisimide compound (PTCDI), and benzimidazole fused ring (PV) are preferable.
  • PTCDA perylenetetracarboxylic dianhydride
  • PTCDI perylenebisimide compound
  • PV benzimidazole fused ring
  • the TCNQ compound is a substituted or unsubstituted TCNQ and a compound in which the benzene ring portion of TCNQ is replaced with another aromatic ring or heterocycle.
  • the TCNQ compounds include, for example, TCNQ, TCNAQ (tetracyanoquinodimethane), TCN3T (2,2'-((2E, 2''E) -3', 4'-Alkyl substituted-5H, 5''H. -[2,2': 5', 2''-terthiophene] -5,5''-diylide) dimalononirile derivatives) and the like.
  • the polythiophene-based compound is a compound having a polythiophene structure such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
  • the polythiophene-based compound is, for example, PEDOT: PSS (complex consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS)).
  • a benzidine-based compound is a compound having a benzidine structure in the molecule.
  • Benzidine compounds include, for example, N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-diphenylbenzidine (TPD), N, N'-di-[(1-naphthyl) -N, N'-. Diphenyl] -1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine (NPD) and the like.
  • a carbazole-based compound is a compound having a carbazole ring structure in the molecule.
  • the carbazole-based compound is, for example, 4,4'-bis (N-carbazolyl) -1,1'-biphenyl (CBP).
  • the phenanthroline-based compound is a compound having a phenanthroline ring structure in the molecule, and is, for example, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • the pyridinephenyl ligand iridium-based compound is a compound having an iridium complex structure having a phenylpyridine structure as a ligand.
  • Pyridinephenyl ligand iridium compounds include, for example, bis (3,5-difluoro-2- (2-pyridylphenyl- (2-carboxypyridyl) iridium (III) (FIrpic)) and tris (2-phenylpyridinato). ) Iridium (III) (Ir (ppy) 3 ) and the like.
  • the quinolinol ligand alumnium-based compound is a compound having an aluminum complex structure having a quinolinol structure as a ligand, and is, for example, tris (8-quinolinolato) aluminum.
  • the R in the formula may be any, but is hydrogen atom, substituted or unsubstituted, branched or linear alkyl group (preferably 1 to 18, more preferably 1 to 12, still more preferably. 1 to 8), substituted or unsubstituted aryl groups (preferably those having 6 to 30, more preferably 6 to 20, still more preferably 6 to 14 carbon atoms).
  • Me represents a methyl group and M represents a metal atom.
  • the organic semiconductor contained in the organic semiconductor layer may be one type or two or more types. Further, the organic semiconductor layer may be a laminated or mixed layer of a p-type layer and an n-type layer.
  • the method of forming the organic layer may be either a vapor phase method or a liquid phase method.
  • a physical vapor deposition (PVD) method such as a vapor deposition method (vacuum vapor deposition method, molecular beam epitaxy method, etc.), a sputtering method, an ion plating method, or a chemical vapor deposition method such as a plasma polymerization method.
  • PVD physical vapor deposition
  • a growth (CVD) method can be used, with a vapor deposition method being particularly preferred.
  • the organic material is usually blended in a solvent to form a composition (organic layer forming composition). Then, this composition is supplied onto the substrate and dried to form an organic layer.
  • a supply method coating is preferable.
  • supply methods include slit coating method, casting method, blade coating method, wire bar coating method, spray coating method, dipping (immersion) coating method, bead coating method, air knife coating method, curtain coating method, inkjet method, etc.
  • examples thereof include a spin coating method, a Langmuir-Blodgett (LB) method, and an edge casting method (for details, see Japanese Patent No. 6179930). It is more preferred to use the casting method, spin coating method, and inkjet method.
  • LB Langmuir-Blodgett
  • an organic solvent is preferable.
  • the organic solvent include hydrocarbon solvents such as hexane, octane, decane, toluene, xylene, ethylbenzene, 1-methylnaphthalene and 1,2-dichlorobenzene; for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone.
  • Ketone solvents for example, halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, tetrachloromethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene; and esters such as ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, etc.
  • halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, chloroform, tetrachloromethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene
  • esters such as ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, etc.
  • Solvents include alcohol solvents such as, for example, methanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, cyclohexanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol; ether solvents such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, anisole; for example. , N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1-methyl-2-pyrrolidone, 1-methyl-2-imidazolidinone, dimethylsulfoxide and other polar solvents. Only one kind of these solvents may be used, or two or more kinds may be used.
  • the proportion of the organic material in the composition for forming an organic layer is preferably 1 to 95% by mass, more preferably 5 to 90% by mass, whereby a film having an arbitrary thickness can be formed.
  • a resin binder may be added to the composition for forming an organic layer.
  • the material for forming the film and the binder resin can be dissolved or dispersed in the above-mentioned suitable solvent to prepare a coating liquid, and a thin film can be formed by various coating methods.
  • Resin binders include insulating polymers such as polystyrene, polycarbonate, polyarylate, polyester, polyamide, polyimide, polyurethane, polysiloxane, polysulphon, polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, cellulose, polyethylene, polypropylene, and their co-weights.
  • Examples thereof include photoconductive polymers such as coalescing, polyvinylcarbazole and polysilane, and conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, polyaniline and polyparaphenylene vinylene.
  • the resin binder may be used alone or in combination of two or more. Considering the mechanical strength of the thin film, a resin binder having a high glass transition temperature is preferable, and considering charge mobility, a resin binder having a structure containing no polar group or a conductive polymer is preferable.
  • the blending amount is preferably 0.1 to 30% by mass in the organic layer.
  • the resin binder may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the organic layer may be a blended film composed of a plurality of material types, using a single solution or a mixed solution to which various organic materials and additives are added.
  • a mixed solution using a plurality of types of semiconductor materials can be used.
  • the base material may be heated or cooled at the time of film formation, and it is possible to control the film quality and the packing of molecules in the film by changing the temperature of the base material.
  • the temperature of the base material is not particularly limited, but is preferably ⁇ 200 ° C. to 400 ° C., more preferably ⁇ 100 ° C. to 300 ° C., and even more preferably 0 ° C. to 200 ° C.
  • the characteristics of the formed organic layer can be adjusted by post-treatment. For example, it is possible to improve the properties by changing the morphology of the membrane and the packing of molecules in the membrane by heat treatment or exposure to a vaporized solvent. Further, by exposing to an oxidizing or reducing gas, solvent, substance or the like, or by using these methods in combination, an oxidation or reduction reaction can occur, and the carrier density in the membrane can be adjusted.
  • the protective layer is a layer formed from a composition for forming a protective layer.
  • the protective layer is formed by applying a protective layer forming composition to a base such as an organic layer to form a layered film composed of the protective layer forming composition, and then drying the layered film.
  • the layered film composed of the protective layer forming composition means the protective layer forming composition of the present invention which is layered and has not been dried.
  • coating is preferable.
  • application methods include slit coating method, casting method, blade coating method, wire bar coating method, spray coating method, dipping (immersion) coating method, bead coating method, air knife coating method, curtain coating method, inkjet method, etc.
  • spin coating method and the Langmuir-Blodgett (LB) method. It is more preferred to use the casting method, spin coating method, and inkjet method. Such a process makes it possible to produce a protective layer having a smooth surface and a large area at low cost.
  • the heating temperature is appropriately selected from the range of, for example, 50 to 200 ° C.
  • the protective layer forming composition can also be formed by a method of transferring a coating film previously formed on a temporary support by the above-mentioned applying method or the like onto an application target (for example, an organic layer).
  • an application target for example, an organic layer.
  • the description of paragraphs 0023, 0036 to 0051 of JP-A-2006-023696, paragraphs 096 to 0108 of JP-A-2006-047592, and the like can be referred to.
  • the thickness of the protective layer is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, further preferably 1.0 ⁇ m or more, and even more preferably 2.0 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the protective layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5.0 ⁇ m or less, and even more preferably 3.0 ⁇ m or less.
  • the protective layer is preferably a layer having a dissolution amount in a developing solution of 10 nm / s or less at 23 ° C., and more preferably a layer having a dissolution amount of 1 nm / sg / L or less.
  • the lower limit of the dissolution amount is not particularly limited, and may be 0 nm / s or more.
  • the protective layer is used for removal using a stripping solution.
  • the method of removing the protective layer using the stripping solution will be described later.
  • the stripping solution examples include water, a mixture of water and a water-soluble solvent, a water-soluble solvent, and the like, and water or a mixture of water and a water-soluble solvent is preferable.
  • the water-soluble solvent is the same as the water-soluble solvent added to the composition for forming the protective layer.
  • the content of water with respect to the total mass of the stripping solution is preferably 90 to 100% by mass, and preferably 95 to 100% by mass.
  • the stripping solution may be a stripping solution consisting only of water.
  • the stripping solution may contain a surfactant in order to improve the removability of the protective layer.
  • a surfactant in order to improve the removability of the protective layer.
  • Known compounds can be used as the surfactant, but nonionic surfactants are preferably mentioned.
  • the photosensitive layer is a layer that is subjected to development using a developing solution.
  • the development is preferably a negative type development.
  • a known photosensitive layer for example, a photoresist layer used in the present technical field can be appropriately used.
  • the photosensitive layer may be a negative type photosensitive layer or a positive type photosensitive layer.
  • the exposed portion of the photosensitive layer is sparingly soluble in a developing solution containing an organic solvent.
  • the poorly soluble means that the exposed portion is difficult to dissolve in the developing solution.
  • the dissolution rate of the photosensitive layer in the exposed portion in the developing solution is smaller (difficult to dissolve) than the dissolution rate of the photosensitive layer in the developing solution in the unexposed portion.
  • the polarity is changed by exposing light having at least one wavelength having a wavelength of 365 nm (i line), a wavelength of 248 nm (KrF line) and a wavelength of 193 nm (ArF line) at an irradiation amount of 50 mJ / cm 2 or more.
  • Sp value is preferably less than 19.0 (MPa) 1/2, and less than 18.5 (MPa) 1/2 or less. It is more preferable that the solvent is poorly soluble in a solvent of 18.0 (MPa) 1/2 or less.
  • the solubility parameter (sp value) is a value [unit: (MPa) 1/2 ] obtained by the Okitsu method.
  • the Okitsu method is one of the well-known methods for calculating the sp value. For example, Vol. 29, No. 6 (1993) The method described in detail on pages 249-259.
  • the polarity is changed as described above. It is more preferable to change.
  • the photosensitive layer preferably has a photosensitivity to i-ray irradiation.
  • the photosensitivity means that the dissolution rate in an organic solvent (preferably butyl acetate) is changed by irradiation with at least one of active rays and radiation (irradiation with i-rays if the photosensitivity is to i-ray irradiation). To do.
  • the photosensitive layer examples include a photosensitive layer containing a resin whose dissolution rate in a developing solution changes due to the action of an acid (hereinafter, also referred to as "specific resin for a photosensitive layer").
  • the change in the dissolution rate of the specific resin for the photosensitive layer is preferably a decrease in the dissolution rate.
  • the dissolution rate of the specific resin for the photosensitive layer in an organic solvent having an sp value of 18.0 (MPa) 1/2 or less before the dissolution rate changes is more preferably 40 nm / sec or more.
  • the dissolution rate of the specific resin for the photosensitive layer in an organic solvent having an sp value of 18.0 (MPa) 1/2 or less after the dissolution rate is changed is more preferably less than 1 nm / sec.
  • the specific resin for the photosensitive layer is also soluble in an organic solvent having an sp value (solubility parameter) of 18.0 (MPa) 1/2 or less before the dissolution rate changes, and the dissolution rate changes. After that, it is preferable that the resin is sparingly soluble in an organic solvent having an sp value of 18.0 (MPa) 1/2 or less.
  • soluble in an organic solvent having an sp value (solubility parameter) of 18.0 (MPa) 1/2 or less means that a solution of a compound (resin) is applied onto a substrate and at 100 ° C. for 1 minute.
  • the dissolution rate of a coating film (thickness 1 ⁇ m) of a compound (resin) formed by heating when immersed in a developing solution at 23 ° C. is 20 nm / sec or more, which means that the “sp value”.
  • Is sparingly soluble in an organic solvent of 18.0 (MPa) 1/2 or less “means a compound (resin) formed by applying a solution of a compound (resin) on a substrate and heating at 100 ° C. for 1 minute. ) Is dissolved in the developing solution at 23 ° C. of the coating film (thickness 1 ⁇ m) at less than 10 nm / sec.
  • the photosensitive layer examples include a photosensitive layer containing a specific resin for a photosensitive layer and a photoacid generator, a photosensitive layer containing a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and the like. Further, the photosensitive layer is preferably a chemically amplified photosensitive layer from the viewpoint of achieving both high storage stability and fine pattern formation.
  • the specific resin for the photosensitive layer is preferably an acrylic polymer.
  • the "acrylic polymer” is an addition polymerization type resin, which is a polymer containing a repeating unit derived from (meth) acrylic acid or an ester thereof, and other than the repeating unit derived from (meth) acrylic acid or an ester thereof.
  • the repeating unit of the above for example, a repeating unit derived from styrenes, a repeating unit derived from a vinyl compound, and the like may be included.
  • the acrylic polymer preferably contains a repeating unit derived from (meth) acrylic acid or an ester thereof in an amount of 50 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, based on all the repeating units in the polymer.
  • a polymer consisting only of repeating units derived from meta) acrylic acid or an ester thereof is particularly preferable.
  • a resin having a repeating unit having a structure in which an acid group is protected by an acid-degradable group is preferable.
  • a structure in which the acid group is protected by an acid-degradable group a carboxy group is used. Examples thereof include a structure protected by an acid-degradable group and a structure in which a phenolic hydroxyl group is protected by an acid-degradable group.
  • repeating unit having a structure in which the acid group is protected by an acid-degradable group a repeating unit having a structure in which the carboxy group in the monomer unit derived from (meth) acrylic acid is protected by an acid-degradable group, p.
  • examples thereof include a repeating unit having a structure in which a phenolic hydroxyl group in a monomer unit derived from hydroxystyrenes such as -hydroxystyrene and ⁇ -methyl-p-hydroxystyrene is protected by an acid-degradable group.
  • Examples of the repeating unit having a structure in which the acid group is protected by an acid-degradable group include a repeating unit containing an acetal structure, and a repeating unit containing a cyclic ether ester structure in the side chain is preferable.
  • the cyclic ether ester structure it is preferable that the oxygen atom in the cyclic ether structure and the oxygen atom in the ester bond are bonded to the same carbon atom to form an acetal structure.
  • repeating unit (1) having a structure in which the acid group is protected by an acid-degradable group
  • the repeating unit represented by the following formula (1) is preferable.
  • the "repetition unit represented by the equation (1)” and the like are also referred to as “repetition unit (1)” and the like.
  • R 8 represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms), and L 1 represents a carbonyl group or a phenylene group.
  • R 1 to R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 8 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.
  • L 1 represents a carbonyl group or a phenylene group, and is preferably a carbonyl group.
  • R 1 to R 7 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group.
  • R 1 to R 7 are synonymous with R 8 , and the preferred embodiments are also the same. Further, among the R 1 ⁇ R 7, preferably more than one is a hydrogen atom, it is more preferable that all of R 1 ⁇ R 7 are hydrogen atoms.
  • repeating unit (1) a repeating unit represented by the following formula (1-A) or a repeating unit represented by the following formula (1-B) is preferable.
  • the radically polymerizable monomer used for forming the repeating unit (1) a commercially available one may be used, or one synthesized by a known method may be used. For example, it can be synthesized by reacting (meth) acrylic acid with a dihydrofuran compound in the presence of an acid catalyst. Alternatively, it can also be formed by reacting a carboxy group or a phenolic hydroxyl group with a dihydrofuran compound after polymerization with a precursor monomer.
  • a repeating unit having a structure in which an acid group is protected by an acid-degradable group a repeating unit represented by the following formula (2) is also preferably mentioned.
  • A represents a group eliminated by the action of a hydrogen atom or an acid.
  • the group desorbed by the action of the acid include an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms) and an alkoxyalkyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms). 6 to 6 are more preferable, 2 to 3 are more preferable), an aryloxyalkyl group (total carbon number of 7 to 40 is preferable, 7 to 30 is more preferable, 7 to 20 is more preferable), and an alkoxycarbonyl group (carbon number 2 is preferable).
  • ⁇ 12 is preferable, 2 to 6 is more preferable, 2 to 3 is more preferable), and an aryloxycarbonyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is further preferable) is preferable.
  • A may further have a substituent, and examples of the above-mentioned Substituent T can be mentioned as the substituent.
  • R 10 represents a substituent, and an example of the substituent T can be given.
  • R 9 represents a group synonymous with R 8 in the formula (1).
  • nx represents an integer of 0 to 3.
  • repeating unit (2) A specific example of the repeating unit (2) is shown below, but the present invention is not construed as being limited thereto.
  • the content of the repeating unit (preferably the repeating unit (1) or the repeating unit (2)) having a structure in which the acid group is protected by the acid-degradable group contained in the specific resin for the photosensitive layer is 5 to 80 mol. % Is preferred, 10-70 mol% is more preferred, and 10-60 mol% is even more preferred.
  • the acrylic polymer may contain only one type of repeating unit (1) or repeating unit (2), or may contain two or more types. When two or more kinds are used, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the specific resin for the photosensitive layer may contain a repeating unit containing a crosslinkable group.
  • the specific resin for the photosensitive layer preferably contains a repeating unit (repeating unit (3)) containing a crosslinkable group, but preferably has a configuration that does not substantially contain a repeating unit (3) containing a crosslinkable group. .. With such a configuration, the photosensitive layer can be removed more effectively after patterning.
  • substantially not contained means, for example, 3 mol% or less, preferably 1 mol% or less, of all the repeating units of the specific resin for the photosensitive layer.
  • the specific resin for the photosensitive layer may contain other repeating units (repeating units (4)).
  • the radically polymerizable monomer used for forming the repeating unit (4) include the compounds described in paragraphs 0021 to 0024 of JP2004-246623A.
  • a preferred example of the repeating unit (4) is a repeating unit derived from at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group-containing unsaturated carboxylic acid ester, an alicyclic structure-containing unsaturated carboxylic acid ester, styrene, and an N-substituted maleimide. Can be mentioned.
  • benzyl (meth) acrylate, tricyclo (meth) acrylate [5.2.1.0 2,6 ] decane-8-yl, tricyclo (meth) acrylate [5.2.1.0 2,] 6 ] (Meta) acrylic acid esters containing alicyclic structure such as decane-8-yloxyethyl, isobornyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth) acrylate, or Hydrophobic monomers such as styrene are preferred.
  • the content of the monomer unit forming the repeating unit (4) is 1 to 60 mol% among all the monomer units constituting the specific resin for the photosensitive layer. It is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%.
  • the specific resin for the photosensitive layer may contain the repeating unit (4) alone or in combination of two or more in the monomer unit. In the case of a combination of two or more, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • a radically polymerizable single amount used to form at least a repeating unit (1), a repeating unit (2), or the like. It can be synthesized by polymerizing a radically polymerizable monomer mixture containing a body in an organic solvent using a radical polymerization initiator.
  • a specific resin for the photosensitive layer 2,3-dihydrofuran is added to an acid anhydride group in a precursor copolymer copolymerized with unsaturated polyvalent carboxylic acid anhydrides at room temperature in the absence of an acid catalyst.
  • BzMA / THFMA / t-BuMA (molar ratio: 20-60: 35-65: 5-30)
  • BzMA / THFAA / t-BuMA (molar ratio: 20-60: 35-65: 5-30)
  • BzMA / THPMA / t-BuMA (molar ratio: 20-60: 35-65: 5-30)
  • BzMA / PEES / t-BuMA (molar ratio: 20-60: 35-65: 5-30)
  • BzMA is benzyl methacrylate
  • THFMA is tetrahydrofuran-2-yl methacrylate
  • t-BuMA is t-butyl methacrylate
  • THFAA is tetrahydrofuran-2-yl acrylate
  • THPMA is tetrahydro-2H.
  • PEES is p-ethoxye
  • the content of the specific resin for the photosensitive layer is preferably 20 to 99% by mass and 40 to 99% by mass with respect to the total mass of the photosensitive layer. Is more preferable, and 70 to 99% by mass is further preferable.
  • the content of the specific resin for the photosensitive layer is preferably 10% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and 90% by mass or more, based on the total mass of the resin components contained in the photosensitive layer. Is more preferable.
  • the specific resin for the photosensitive layer may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the weight average molecular weight of the specific resin for the photosensitive layer is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 35,000 or more.
  • the upper limit value is not particularly specified, but is preferably 100,000 or less, and may be 70,000 or less, or 50,000 or less.
  • the amount of the component having a weight average molecular weight of 1,000 or less contained in the specific resin for the photosensitive layer is preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the specific resin for the photosensitive layer. Is more preferable.
  • the molecular weight dispersion (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the specific resin for the photosensitive layer is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.1 to 2.5.
  • the photosensitive layer preferably further contains a photoacid generator.
  • the photoacid generator is preferably a photoacid generator that decomposes by 80 mol% or more when the photosensitive layer is exposed to an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at a wavelength of 365 nm.
  • the degree of decomposition of the photoacid generator can be determined by the following method. The details of the composition for forming the photosensitive layer below will be described later.
  • a photosensitive layer is formed on a silicon wafer substrate using a composition for forming a photosensitive layer, heated at 100 ° C. for 1 minute, and after heating, the photosensitive layer is exposed to an exposure amount of 100 mJ / cm 2 using light having a wavelength of 365 nm. To do.
  • the thickness of the photosensitive layer after heating is 700 nm.
  • THF methanol / tetrahydrofuran
  • Decomposition rate (%) decomposition product amount (mol) / amount of photoacid generator contained in the photosensitive layer before exposure (mol) x 100
  • the photoacid generator preferably decomposes by 85 mol% or more when the photosensitive layer is exposed to an exposure amount of 100 mJ / cm 2 at a wavelength of 365 nm.
  • the photoacid generator is preferably a compound containing an oxime sulfonate group (hereinafter, also simply referred to as “oxime sulfonate compound”).
  • the oxime sulfonate compound is not particularly limited as long as it has an oxime sulfonate group, but the following formula (OS-1), the formula (OS-103) described later, the formula (OS-104), or the formula (OS-) It is preferably an oxime sulfonate compound represented by 105).
  • X 3 is an alkyl group, an alkoxyl group, or a halogen atom. If X 3 there are a plurality, each be the same or may be different. Alkyl group and an alkoxyl group represented by X 3 may have a substituent.
  • the halogen atom in the X 3, a chlorine atom or a fluorine atom is preferable.
  • m3 represents an integer of 0 to 3, and 0 or 1 is preferable. When m3 is 2 or 3, a plurality of X 3 may be the same or different.
  • R 34 represents an alkyl group or an aryl group, which is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms, and carbon. It is preferably an alkoxyl group of numbers 1 to 5, a phenyl group which may be substituted with W, a naphthyl group which may be substituted with W, or an anthranyl group which may be substituted with W.
  • W is a halogen atom, a cyano group, a nitro group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms or an alkoxyl halide having 1 to 5 carbon atoms. It represents a group, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an aryl halide group having 6 to 20 carbon atoms.
  • oxime sulfonate compound represented by the formula (OS-1) are described in paragraphs 0064 to 0068 of JP2011-209692A and paragraph numbers 0158 to 0167 of JP2015-194674A. The following compounds are exemplified and their contents are incorporated herein.
  • R s1 represents an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group
  • R s2 which may be present in a plurality of R s2, independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, and an aryl.
  • R s6 which may be present in a plurality, independently represents a halogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, a sulfonic acid group, an aminosulfonyl group or an alkoxysulfonyl group
  • Xs represents O or S.
  • ns 1 or 2
  • ms represents an integer of 0-6.
  • an alkyl group represented by R s1 preferably 1 to 30 carbon atoms
  • an aryl group preferably 6 to 30 carbon atoms
  • a heteroaryl group carbon
  • numbers 4 to 30 may have a substituent T.
  • R s2 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms) or an aryl group (preferably having 6 to 30 carbon atoms). , Hydrogen atom or alkyl group is more preferable.
  • R s2 that may be present in two or more in the compound, one or two are preferably an alkyl group, an aryl group or a halogen atom, and one is more preferably an alkyl group, an aryl group or a halogen atom. It is particularly preferable that one is an alkyl group and the rest is a hydrogen atom.
  • the alkyl group or aryl group represented by R s2 may have a substituent T.
  • Xs represents O or S, and is preferably O.
  • the ring containing Xs as a ring member is a 5-membered ring or a 6-membered ring.
  • ns represents 1 or 2, and when Xs is O, ns is preferably 1, and when Xs is S, ns is. It is preferably 2.
  • the alkyl group represented by R s6 preferably having 1 to 30 carbon atoms
  • the alkyloxy group preferably having 1 to 30 carbon atoms
  • ms represents an integer of 0 to 6, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and 0. Is particularly preferable.
  • the compound represented by the above formula (OS-103) is particularly preferably a compound represented by the following formula (OS-106), formula (OS-110) or formula (OS-111).
  • the compound represented by the formula (OS-104) is particularly preferably a compound represented by the following formula (OS-107), and the compound represented by the above formula (OS-105) is a compound represented by the following formula (OS-105). -108) or a compound represented by the formula (OS-109) is particularly preferable.
  • R t1 represents an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group
  • R t7 represents a hydrogen atom or a bromine atom
  • R t8 represents a hydrogen atom and the number of carbon atoms. 1 to 8 alkyl groups, halogen atoms, chloromethyl groups, bromomethyl groups, bromoethyl groups, methoxymethyl groups, phenyl groups or chlorophenyl groups
  • R t9 represents hydrogen atoms, halogen atoms, methyl groups or methoxy groups
  • R t2 represents a hydrogen atom or a methyl group.
  • R t7 represents a hydrogen atom or a bromine atom, and is preferably a hydrogen atom.
  • R t8 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, a chloromethyl group, a bromomethyl group, a bromoethyl group, a methoxymethyl group, or a phenyl group.
  • it represents a chlorophenyl group, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom or a phenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. It is more preferably present, and particularly preferably a methyl group.
  • R t9 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group or a methoxy group, and is preferably a hydrogen atom.
  • R t2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom.
  • the three-dimensional structure (E, Z) of the oxime may be either one or a mixture.
  • Specific examples of the oxime sulfonate compounds represented by the above formulas (OS-103) to (OS-105) include paragraphs 008 to 0995 of JP2011-209692A and paragraphs of JP2015-194674A.
  • the compounds of Nos. 0168 to 0194 are exemplified and their contents are incorporated herein.
  • oxime sulfonate compound containing at least one oxime sulfonate group include compounds represented by the following formulas (OS-101) and (OS-102).
  • Ru9 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, a sulfo group, a cyano group, Represents an aryl group or a heteroaryl group.
  • R u9 is a cyano group or an aryl group is more preferable, and the embodiment in which R u9 is a cyano group, a phenyl group or a naphthyl group is further preferable.
  • Ru2a represents an alkyl or aryl group.
  • Xu is -O-, -S-, -NH- , -NR u5- , -CH 2- , -CR u6 H- or CR u6 R u7.
  • Ru1 to Ru4 are independently hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, alkenyl group, alkoxyl group, amino group, alkoxycarbonyl group, alkylcarbonyl group, respectively. , Arylcarbonyl group, amide group, sulfo group, cyano group or aryl group. 2 in turn, each may be bonded to each other to form a ring of the R u1 ⁇ R u4. At this time, the ring may be condensed to form a condensed ring together with the benzene ring.
  • R u1 ⁇ R u4 a hydrogen atom, preferably a halogen atom or an alkyl group, also aspects to form the at least two aryl groups bonded to each other of R u1 ⁇ R u4 preferred.
  • Ru1 to Ru4 are hydrogen atoms. Any of the above-mentioned substituents may further have a substituent.
  • the compound represented by the above formula (OS-101) is more preferably a compound represented by the formula (OS-102).
  • the three-dimensional structure (E, Z, etc.) of the oxime and the benzothiazole ring may be either one or a mixture.
  • Specific examples of the compound represented by the formula (OS-101) include the compounds described in paragraphs 0102 to 0106 of JP2011-209692 and paragraphs 0195 to 0207 of JP2015-194674. And these contents are incorporated herein by reference.
  • b-9, b-16, b-31, and b-33 are preferable.
  • Examples of commercially available products include WPAG-336 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), WPAG-443 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), MBZ-101 (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), and the like. Can be done.
  • the photoacid generator that is sensitive to active light
  • those that do not contain 1,2-quinonediazide compounds are preferable.
  • the 1,2-quinonediazide compound produces a carboxy group by a sequential photochemical reaction, but its quantum yield is 1 or less, which is lower in sensitivity than the oxime sulfonate compound.
  • the oxime sulfonate compound acts as a catalyst for the deprotection of the protected acid group by the acid generated in response to the active light, so that many acids are produced by the action of one photon.
  • the quantum yield exceeds 1, and becomes a large value such as a power of 10, and it is presumed that high sensitivity can be obtained as a result of so-called chemical amplification.
  • the oxime sulfonate compound has a broad ⁇ -conjugated system, it has absorption even on the long wavelength side, and not only far ultraviolet rays (DUV), ArF rays, KrF rays, and i rays, but also It also shows very high sensitivity in the g-line.
  • the acid-decomposable group By using a tetrahydrofuranyl group as the acid-decomposable group in the photosensitive layer, it is possible to obtain acid-decomposability equal to or higher than that of acetal or ketal. As a result, the acid-degradable group can be reliably consumed by post-baking in a shorter time. Further, by using the oxime sulfonate compound which is a photoacid generator in combination, the sulfonic acid generation rate is increased, so that the acid production is promoted and the decomposition of the acid-degradable group of the resin is promoted. Further, since the acid obtained by decomposing the oxime sulfonate compound is a sulfonic acid having a small molecule, it has high diffusibility in the cured film and can be made more sensitive.
  • the photoacid generator is preferably used in an amount of 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 18% by mass, and 0.5 to 10% by mass with respect to the total mass of the photosensitive layer. It is more preferable to use 0.5 to 3% by mass, and even more preferably 0.5 to 1.2% by mass.
  • the photoacid generator may be used alone or in combination of two or more. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the photosensitive layer preferably contains a basic compound from the viewpoint of liquid storage stability of the composition for forming a photosensitive layer, which will be described later.
  • the basic compound it can be arbitrarily selected and used from those used in known chemically amplified resists.
  • aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, quaternary ammonium hydroxides, and quaternary ammonium salts of carboxylic acids can be mentioned.
  • Examples of the aliphatic amine include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, di-n-pentylamine, tri-n-pentylamine, diethanolamine, triethanolamine and dicyclohexylamine. , Dicyclohexylmethylamine and the like.
  • Examples of the aromatic amine include aniline, benzylamine, N, N-dimethylaniline, diphenylamine and the like.
  • heterocyclic amine examples include pyridine, 2-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2-phenylpyridine, 4-phenylpyridine, N-methyl-4-phenylpyridine, and the like.
  • Examples of the quaternary ammonium hydroxide include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra-n-butylammonium hydroxide, tetra-n-hexylammonium hydroxide and the like.
  • Examples of the quaternary ammonium salt of the carboxylic acid include tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium benzoate, tetra-n-butylammonium acetate, and tetra-n-butylammonium benzoate.
  • the content of the basic compound is preferably 0.001 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the specific resin for the photosensitive layer, and 0.002 to 0. More preferably, it is 5 parts by mass.
  • the basic compound may be a single compound or a combination of a plurality of compounds. Further, the basic compound is more preferably a combination of a plurality of types of compounds, further preferably a combination of two types of compounds, and particularly preferably a combination of two types of heterocyclic amines different from each other. .. When the basic compound is a combination of a plurality of types of compounds, the total amount thereof is preferably in the above range.
  • the photosensitive layer preferably contains a surfactant from the viewpoint of improving the coatability of the composition for forming a photosensitive layer, which will be described later.
  • any of anionic, cationic, nonionic, or amphoteric surfactants can be used, but the preferred surfactant is a nonionic surfactant.
  • nonionic surfactants include polyoxyethylene higher alkyl ethers, polyoxyethylene higher alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene glycol higher fatty acid diesters, fluorine-based and silicone-based surfactants. ..
  • fluorine-based surfactants or silicone-based surfactants examples include JP-A-62-0366663, JP-A-61-226746, JP-A-61-226745, and JP-A-62. -170950, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-034540, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-230165, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-062834, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-054432, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-005988, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-
  • the surfactants described in each of the publications of No. 330953 can be mentioned, and commercially available surfactants can also be used.
  • surfactants that can be used, for example, Ftop EF301, EF303 (above, manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC430, 431 (above, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafuck F171, F173, F176. , F189, R08 (above, manufactured by DIC Co., Ltd.), Surfron S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (above, manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.), PolyFox series such as PF-6320 ( Fluorine-based surfactants such as OMNOVA) or silicone-based surfactants can be mentioned. Further, the polysiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicone-based surfactant.
  • a surfactant a polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography when a repeating unit A and a repeating unit B represented by the following formula (41) is contained and tetrahydrofuran (THF) is used as a solvent.
  • a copolymer having (Mw) of 1,000 or more and 10,000 or less can be mentioned as a preferable example.
  • R 41 and R 43 independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • R 42 represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 44 represents a hydrogen atom or 1 carbon atom.
  • L 4 represents an alkylene group having 3 or more and 6 or less carbon atoms
  • p4 and q4 are mass percentages representing a polymerization ratio
  • p4 is a numerical value of 10% by mass or more and 80% by mass or less.
  • q4 represents a numerical value of 20% by mass or more and 90% by mass or less
  • r4 represents an integer of 1 or more and 18 or less
  • n4 represents an integer of 1 or more and 10 or less.
  • L 4 is preferably a branched alkylene group represented by the following formula (42).
  • R 45 in the formula (42) represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and an alkyl having 2 or 3 carbon atoms is preferable in terms of wettability to the surface to be coated. Groups are more preferred.
  • the weight average molecular weight of the copolymer is more preferably 1,500 or more and 5,000 or less.
  • the amount of the surfactant added is preferably 10 parts by mass or less, preferably 0.01 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the specific resin for the photosensitive layer. Is more preferable, and 0.01 to 1 part by mass is further preferable.
  • the surfactant may be used alone or in combination of two or more. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the photosensitive layer may further contain, if necessary, antioxidants, plasticizers, thermal radical generators, thermoacid generators, acid growth agents, UV absorbers, thickeners, and organic or inorganic precipitation inhibitors.
  • antioxidants plasticizers
  • thermal radical generators thermoacid generators
  • acid growth agents UV absorbers
  • thickeners organic or inorganic precipitation inhibitors.
  • additives such as, etc. can be added, respectively.
  • the description in paragraphs 0143 to 0148 of JP2011-209692A can be referred to, and these contents are incorporated in the present specification.
  • the thickness of the photosensitive layer is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, further preferably 0.75 ⁇ m or more, and particularly preferably 0.8 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the photosensitive layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5.0 ⁇ m or less, still more preferably 2.0 ⁇ m or less.
  • the total thickness of the photosensitive layer and the protective layer is preferably 0.2 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more, and further preferably 2.0 ⁇ m or more.
  • the upper limit is preferably 20.0 ⁇ m or less, more preferably 10.0 ⁇ m or less, and even more preferably 5.0 ⁇ m or less.
  • the photosensitive layer is subjected to development using a developing solution.
  • a developing solution containing an organic solvent is preferable.
  • the content of the organic solvent with respect to the total mass of the developing solution is preferably 90 to 100% by mass, more preferably 95 to 100% by mass.
  • the developer may be a developer composed only of an organic solvent.
  • Organic solvent- Sp value of the organic solvent contained in the developer is preferably less than 19 MPa 1/2, and more preferably 18 MPa 1/2 or less.
  • organic solvent contained in the developing solution include polar solvents such as ketone solvents, ester solvents and amide solvents, and hydrocarbon solvents.
  • ketone solvent examples include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanonone, 2-nonanonone, 2-heptanone (methylamylketone), 4-heptanone, 1-hexanone, 2-hexanone, diisobutylketone, cyclohexanone, and the like.
  • Examples thereof include methylcyclohexanone, phenylacetone, methylethylketone, methylisobutylketone, acetylacetone, acetonylacetone, ionone, diacetonyl alcohol, acetylcarbinol, acetophenone, methylnaphthylketone, isophorone, and propylene carbonate.
  • ester solvent examples include methyl acetate, butyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and diethylene glycol monoethyl.
  • amide solvent examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoric triamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. Can be used.
  • hydrocarbon solvent examples include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, octane and decane.
  • the organic solvent may be used alone or in combination of two or more. Further, it may be used by mixing with an organic solvent other than the above.
  • the content of water with respect to the total mass of the developing solution is preferably less than 10% by mass, and more preferably substantially no water.
  • substantially free of water means that, for example, the content of water with respect to the total mass of the developing solution is 3% by mass or less, more preferably not more than the measurement limit. That is, the amount of the organic solvent used with respect to the organic developer is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the developing solution.
  • the organic developer preferably contains at least one organic solvent selected from the group consisting of a ketone solvent, an ester solvent and an amide solvent.
  • the organic developer may contain an appropriate amount of a basic compound, if necessary. Examples of the basic compound include those described in the above section of the basic compound.
  • the vapor pressure of the organic developer is preferably 5 kPa or less, more preferably 3 kPa or less, and even more preferably 2 kPa or less at 23 ° C.
  • solvents having a vapor pressure of 5 kPa or less include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanonone, 2-nonanonone, 2-heptanone (methylamylketone), 4-heptanone, 2-hexanone, and diisobutyl.
  • Ketone solvents such as ketone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, phenylacetone, methylisobutylketone, butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol Ester solvents such as monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyl enterrate, propyl enterrate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, etc.
  • Amido-based solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as octane and decane. Can be mentioned.
  • the solvent having a vapor pressure of 2 kPa or less which is a particularly preferable range, include 1-octanone, 2-octanone, 1-nonanonone, 2-nonanonone, 4-heptanone, 2-hexanone, diisobutylketone, cyclohexanone, Ketone solvents such as methylcyclohexanone and phenylacetone, butyl acetate, amyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, Ester solvents such as 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propyl lactate, N-methyl-2-pyrrolidone,
  • the developer may contain a surfactant.
  • the surfactant is not particularly limited, but for example, the surfactant described in the above section of the protective layer is preferably used.
  • the amount thereof is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and more preferably 0, based on the total amount of the developer. It is 0.01 to 0.5% by mass.
  • composition for forming a photosensitive layer is a composition used for forming a photosensitive layer contained in a laminated body.
  • the photosensitive layer can be formed, for example, by applying a composition for forming a photosensitive layer on a protective layer and drying it.
  • the application method for example, the description of the application method of the protective layer forming composition in the protective layer described later can be taken into consideration.
  • the composition for forming a photosensitive layer includes the above-mentioned components contained in the photosensitive layer (for example, a specific resin for a photosensitive layer, a photoacid generator, a basic compound, a surfactant, and other components), a solvent, and the like. Is preferably included.
  • the components contained in these photosensitive layers are preferably dissolved or dispersed in a solvent, and more preferably dissolved.
  • the content of each component with respect to the total mass of the photosensitive layer may be read as the content with respect to the solid content of the composition for forming a photosensitive layer. preferable.
  • organic solvent used in the composition for forming a photosensitive layer a known organic solvent can be used, and ethylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, ethylene glycol monoalkyl ether acetates, and propylene glycol monoalkyl.
  • Ethers propylene glycol dialkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ether acetates, diethylene glycol dialkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ether acetates, dipropylene glycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ethers Examples thereof include acetates, esters, ketones, amides, and lactones.
  • Ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether
  • Ethylene glycol dialkyl ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and ethylene glycol dipropyl ether
  • Ethethylene glycol monoalkyl ether acetates such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, and ethylene glycol monobutyl ether acetate
  • Propylene glycol monoalkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, and propylene glycol monobutyl ether
  • propylene glycol monoalkyl ether acetates or diethylene glycol dialkyl ethers are preferable, and diethylene glycol ethyl methyl ether or propylene glycol monomethyl ether acetate is particularly preferable.
  • the content of the organic solvent is preferably 1 to 3,000 parts by mass per 100 parts by mass of the specific resin for the photosensitive layer, and 5 to 2,000 parts by mass. It is more preferable that the amount is 10 to 1,500 parts by mass.
  • the organic solvent may be used alone or in combination of a plurality of types. In the case of a combination of a plurality of types, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
  • the laminate forming kit includes, for example, the above-mentioned protective layer forming composition and photosensitive layer forming composition. Further, the laminate forming kit may further include the above-mentioned organic layer forming composition.
  • the following steps (1) to (6) are a series of work steps related to patterning of the organic layer.
  • the method for producing the laminate includes at least the following step (1).
  • the method for patterning the organic layer includes at least the following step (5).
  • (6) A step of removing the protective layer using a stripping solution.
  • the method for patterning an organic layer of the present embodiment includes a step of forming a protective layer on the organic layer. Usually, this step is performed after forming an organic layer on the base material.
  • the protective layer is formed on the surface of the organic layer opposite to the surface on the substrate side.
  • the protective layer is preferably formed so as to be in direct contact with the organic layer, but other layers may be provided between the protective layers as long as the gist of the present invention is not deviated. Examples of the other layer include a fluorine-based undercoat layer and the like. Further, only one protective layer may be provided, or two or more protective layers may be provided.
  • the protective layer is preferably formed using a composition for forming a protective layer. For details of the forming method, refer to the method of applying the protective layer forming composition in the above-mentioned laminate.
  • Step of forming a photosensitive layer on the protective layer >> After the step (1) above, a photosensitive layer is formed on the surface of the protective layer opposite to the organic layer side (preferably on the surface). As described above, the photosensitive layer is preferably formed using a composition for forming a photosensitive layer.
  • the forming method refer to the method of applying the composition for forming a photosensitive layer in the above-mentioned laminate.
  • Step of exposing the photosensitive layer After forming the photosensitive layer in the step (2), the photosensitive layer is exposed. Specifically, for example, at least a part of the photosensitive layer is irradiated (exposed) with active light rays. It is preferable that the exposure is performed so as to have a predetermined pattern. Further, the exposure may be performed through a photomask, or a predetermined pattern may be drawn directly.
  • the wavelength of the active ray at the time of exposure an active ray having a wavelength of 180 nm or more and 450 nm or less, more preferably 365 nm (i line), 248 nm (KrF line) or 193 nm (ArF line) can be used. it can.
  • a low-pressure mercury lamp As the light source of the active light, a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a chemical lamp, a laser generator, a light emitting diode (LED) light source, or the like can be used.
  • a mercury lamp When a mercury lamp is used as a light source, active rays having wavelengths such as g-ray (436 nm), i-line (365 nm), and h-line (405 nm) can be preferably used, and i-ray is more preferable.
  • an active light having a wavelength of 343 nm and 355 nm is preferably used for a solid-state (YAG) laser, and 193 nm (ArF line), 248 nm (KrF line), and 351 nm (KrF line) for an excimer laser.
  • An active ray having a wavelength of (Xe line) is preferably used, and further, an active ray having a wavelength of 375 nm or 405 nm is preferably used in a semiconductor laser.
  • active light having a wavelength of 355 nm or 405 nm is more preferable from the viewpoint of stability, cost and the like.
  • the laser can irradiate the photosensitive layer once or in a plurality of times.
  • the exposure amount is preferably 40 to 120 mJ, more preferably 60 to 100 mJ.
  • the energy density per pulse of the laser is preferably 0.1 mJ / cm 2 or more and 10,000 mJ / cm 2 or less.
  • 0.3 mJ / cm 2 or more is more preferable, and 0.5 mJ / cm 2 or more is further preferable.
  • the exposure amount is preferably set to 1,000 mJ / cm 2 or less, 100 mJ / cm 2 or less being more preferred.
  • the pulse width is preferably 0.1 nanosecond (hereinafter referred to as “ns”) or more and 30,000 ns or less.
  • ns 0.1 nanosecond
  • 0.5 ns or more is more preferable, and 1 ns or more is more preferable.
  • 1,000 ns or less is more preferable, and 50 ns or less is further preferable.
  • the frequency of the laser is preferably 1 Hz or more and 50,000 Hz or less, and more preferably 10 Hz or more and 1,000 Hz or less. Further, in order to shorten the exposure processing time, the laser frequency is more preferably 10 Hz or higher, further preferably 100 Hz or higher, and further preferably 10,000 Hz or lower in order to improve the matching accuracy during scan exposure. 000 Hz or less is more preferable.
  • the laser is preferable in that it is easier to focus than the mercury lamp, and the use of a photomask can be omitted in pattern formation in the exposure process.
  • the exposure device is not particularly limited, but commercially available devices include Calristo (manufactured by V Technology Co., Ltd.), AEGIS (manufactured by V Technology Co., Ltd.), and DF2200G (Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) It is possible to use. In addition, devices other than the above are also preferably used. Further, if necessary, the amount of irradiation light can be adjusted through a spectroscopic filter such as a long wavelength cut filter, a short wavelength cut filter, and a bandpass filter. Further, after the above exposure, a post-exposure heating step (PEB) may be performed if necessary.
  • PEB post-exposure heating step
  • Step (3) After exposing the photosensitive layer through a photomask, the photosensitive layer is developed using a developing solution. Negative type is preferable for development.
  • the details of the developing solution are as described in the above description of the photosensitive layer. Examples of the developing method include a method of immersing the base material in a tank filled with a developing solution for a certain period of time (dip method), and a method of developing by raising the developing solution on the surface of the base material by surface tension and allowing it to stand still for a certain period of time.
  • the discharge pressure of the discharged developer (flow velocity per unit area of the discharged developer) is It is preferably 2 mL / sec / mm 2 or less, more preferably 1.5 mL / sec / mm 2 or less, and further preferably 1 mL / sec / mm 2 or less.
  • There is no particular lower limit on the discharge pressure but 0.2 mL / sec / mm 2 or more is preferable in consideration of throughput.
  • the details of this mechanism are not clear, but probably, by setting the discharge pressure within the above range, the pressure applied to the photosensitive layer by the developer becomes small, and the resist pattern on the photosensitive layer is inadvertently scraped or broken. It is thought that this is suppressed.
  • the discharge pressure of the developer (mL / sec / mm 2 ) is a value at the outlet of the developing nozzle in the developing apparatus. Examples of the method of adjusting the discharge pressure of the developing solution include a method of adjusting the discharge pressure with a pump and the like, a method of adjusting the pressure by supplying from a pressure tank, and the like.
  • a step of stopping the development while substituting with another organic solvent may be carried out.
  • Step of removing the protective layer and organic layer of the non-masked part After developing the photosensitive layer to prepare a mask pattern, at least the protective layer and the organic layer in the non-masked portion are removed by an etching process.
  • the non-masked portion refers to a region not masked by a mask pattern formed by developing the photosensitive layer (a region in which the photosensitive layer has been removed by development).
  • the etching process may be performed in a plurality of stages.
  • the protective layer and the organic layer may be removed by a single etching process, or after at least a part of the protective layer has been removed by the etching process, the organic layer (and, if necessary, the protective layer) The balance) may be removed by etching.
  • the etching process may be a dry etching process or a wet etching process, and the etching may be divided into a plurality of times to perform the dry etching process and the wet etching process.
  • the removal of the protective layer may be by dry etching or wet etching.
  • Examples of the method for removing the protective layer and the organic layer include a method A in which the protective layer and the organic layer are removed by a single dry etching treatment, and at least a part of the protective layer is removed by a wet etching treatment. After that, a method such as method B for removing the organic layer (and, if necessary, the rest of the protective layer) by dry etching can be mentioned.
  • the dry etching treatment in the above method A, the wet etching treatment and the dry etching treatment in the above method B can be performed according to a known etching treatment method.
  • the protective layer and the organic layer of the non-masked portion can be removed by performing dry etching using the resist pattern as an etching mask (mask pattern).
  • etching mask mask pattern
  • Typical examples of dry etching are JP-A-59-126506, JP-A-59-046628, JP-A-58-009108, JP-A-58-002809, and JP-A57.
  • JP-A-148706 and JP-A-61-041102 There is a method described in JP-A-148706 and JP-A-61-041102.
  • the dry etching is preferably performed in the following form from the viewpoint of forming the cross section of the pattern of the formed organic layer closer to a rectangle and further reducing the damage to the organic layer.
  • a mixed gas of fluorine-based gas and oxygen gas (O 2 ) etching is performed to the region (depth) where the organic layer is not exposed, and after this first-stage etching, nitrogen gas ()
  • a specific method of dry etching, as well as first-stage etching, second-stage etching, and over-etching will be described.
  • the etching conditions in dry etching are preferably performed while calculating the etching time by the following method.
  • A The etching rate (nm / min) in the first-stage etching and the etching rate (nm / min) in the second-stage etching are calculated respectively.
  • B The time for etching the desired thickness in the first-stage etching and the time for etching the desired thickness in the second-stage etching are calculated, respectively.
  • C The first-stage etching is performed according to the etching time calculated in (B) above.
  • D The second stage etching is performed according to the etching time calculated in (B) above.
  • the etching time may be determined by endpoint detection, and the second-stage etching may be performed according to the determined etching time.
  • the overetching time is calculated with respect to the total time of the above (C) and (D), and the overetching is performed.
  • the mixed gas used in the first-stage etching preferably contains a fluorine-based gas and an oxygen gas (O 2 ) from the viewpoint of processing the organic material to be etched into a rectangular shape. Further, in the first-stage etching, the laminated body is etched to a region where the organic layer is not exposed. Therefore, it is considered that the organic layer is not damaged or the damage is slight at this stage.
  • the etching process using a mixed gas of nitrogen gas and oxygen gas from the viewpoint of avoiding damage to the organic layer.
  • the ratio of the etching amount in the first-stage etching to the etching amount in the second-stage etching is determined so as to have excellent rectangularity in the cross section of the pattern of the organic layer in the first-stage etching.
  • the ratio of the etching amount in the second stage etching to the total etching amount is greater than 0% and 50% or less. Is preferable, and 10 to 20% is more preferable.
  • the etching amount refers to an amount calculated from the difference between the remaining film thickness of the film to be etched and the film thickness before etching.
  • the etching preferably includes an over-etching process.
  • the over-etching treatment is preferably performed by setting the over-etching ratio.
  • the over-etching ratio can be set arbitrarily, but in terms of the etching resistance of the photoresist and the maintenance of the rectangularity of the pattern to be etched (organic layer), it is preferably 30% or less of the total etching treatment time in the etching process, and 5 to It is more preferably 25% and particularly preferably 10 to 15%.
  • Step of removing the protective layer using a stripping solution >> After etching, the protective layer is removed using a stripping solution (eg, water). The details of the stripping solution are as described in the above description of the protective layer.
  • a stripping solution eg, water
  • Examples of the method of removing the protective layer with a stripping solution include a method of spraying the stripping solution onto the resist pattern from a spray-type or shower-type injection nozzle to remove the protective layer. Pure water can be preferably used as the stripping solution.
  • examples of the injection nozzle include an injection nozzle in which the entire base material is included in the injection range, and a movable injection nozzle in which the movable range includes the entire base material. Another embodiment is to dissolve and remove the residue of the protective layer remaining on the organic layer after mechanically peeling off the protective layer.
  • the resist pattern is removed more effectively by moving from the center of the base material to the end of the base material twice or more to inject the release liquid during the process of removing the protective layer. be able to. It is also preferable to perform a step such as drying after removing the protective layer.
  • the drying temperature is preferably 80 to 120 ° C.
  • the laminate to which the composition for forming a protective layer is applied can be used for manufacturing a semiconductor device (electronic device) using an organic semiconductor.
  • the electronic device is a device containing a semiconductor and having two or more electrodes, and controlling the current flowing between the electrodes and the generated voltage by electricity, light, magnetism, chemical substances, or the like, or It is a device that generates light, electric field, magnetic field, etc. by the applied voltage and current.
  • Examples include organic photoelectric conversion elements, organic field effect transistors, organic electroluminescent elements, gas sensors, organic rectifying elements, organic inverters, information recording elements, and the like.
  • the organic photoelectric conversion element can be used for both optical sensor applications and energy conversion applications (solar cells).
  • the applications are preferably organic field effect transistors, organic photoelectric conversion elements, and organic electric field light emitting elements, more preferably organic field effect transistors and organic photoelectric conversion elements, and particularly preferably organic electric field effect transistors. ..
  • composition for forming protective layer Each raw material was mixed so as to have the compounding ratio (part by mass) shown in Table 1 below.
  • the protective layer forming composition was stirred using a stirrer (hot magnet stirrer, C-MAG HS4, manufactured by IKA) under the following stirring conditions.
  • a PVDF (polyvinylidene fluoride) membrane filter (Durapore, manufactured by Merck) with a pore size of 5 ⁇ m is installed in a stainless pressure filter holder (manufactured by Sartorius), and the pressure is applied at 2 MPa using this. While filtering each composition.
  • ⁇ Stirring conditions >> ⁇ Atmosphere: Atmosphere ⁇ Stirring time: 240 minutes ⁇ Stirring temperature: 50 ° C ⁇ Rotation speed of stirring member: 500 rpm
  • a laminate was formed by the following method.
  • a composition for forming an organic layer having the following composition containing an organic semiconductor material as an organic material is spin-coated on a 5 cm square glass substrate and dried at 80 ° C. for 10 minutes to obtain an organic semiconductor layer (organic layer) having a thickness of 150 nm. ) Was formed.
  • each of the protective layer forming compositions of Examples and Comparative Examples was spin-coated on the organic semiconductor layer and dried at 80 ° C. for 1 minute to form a protective layer having a thickness of 2 ⁇ m. That is, the laminate formed here has a structure composed of a glass substrate, an organic semiconductor layer (thickness 150 nm), and a protective layer (thickness 2 ⁇ m) in this order.
  • composition for forming organic layer >>> ⁇ P3HT (manufactured by Sigma-Aldrich Japan LLC) 10% by mass ⁇ PCBM (manufactured by Sigma-Aldrich Japan LLC) 10% by mass ⁇ Chloroform (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 80% by mass
  • the glass substrate side of the laminate was attached to an 8-inch wafer (1 inch is 25.4 mm) using a heat-resistant Kapton (registered trademark) adhesive tape, and dry etching was performed under the following conditions. Then, using an optical microscope, the surface of the laminated body after etching (the surface of the protective layer, which is the uppermost layer), was observed over the entire range on the substrate with a field of view of 2.6 mm ⁇ 3.8 mm (magnification 5 times). The number of cracks formed on the surface was counted. “Crack” means a crack having a length of 1 ⁇ m or more. Then, the effect of crack suppression was evaluated according to the number of cracks according to the following evaluation criteria.
  • ⁇ Dry etching conditions >>> ⁇ Equipment: U621 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation ⁇ Source power: 1000W ⁇ Wafer bias: 0W -Gas flow rate: oxygen 500 scm, nitrogen 50 scm ⁇ Processing time: 20s ⁇ Evaluation Criteria >>> -A: The number of cracks was 0 (no cracks occurred). -B: The number of cracks is 1 or more and 4 or less. -C: The number of cracks is 5 or more.
  • an organic semiconductor layer having a thickness of 150 nm was formed on the glass substrate as in the case of the crack suppression evaluation.
  • the signal intensity I 0 derived from the organic semiconductor material is applied to the surface of the organic semiconductor layer by using a TOF-SIMS (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) device (TOF.SIMS5 manufactured by ION-TOF). It was measured.
  • the laminate formed here has a structure composed of a glass substrate, an organic semiconductor layer (thickness 150 nm), a protective layer (thickness 2 ⁇ m), and a photosensitive layer (thickness 2 ⁇ m) in this order.
  • the photosensitive layer was removed by performing paddle development for 30 seconds twice on this laminate using nBA (n-butyl acetate). Then, the laminated body was subjected to paddle development for 30 seconds with water twice, and further shower-washed with water to remove the protective layer. As a result, a laminate in which the organic semiconductor layer remains on the glass substrate can be obtained.
  • TOF-SIMS measurement was performed again on the surface of the laminate (that is, the surface of the organic semiconductor layer which is the uppermost layer), and the signal I derived from the organic semiconductor material was measured.
  • the intensity ratio of signal I to signal I 0 was calculated by the following formula.
  • the larger the signal intensity ratio the closer the surface state of the organic semiconductor layer after the protective layer is removed to the surface state of the organic semiconductor layer before the protective layer is formed, and it can be said that the generation of residues is suppressed.
  • Signal intensity ratio (%) [I / I 0 ] x 100
  • I represents the signal intensity derived from the organic material on the surface of the organic layer after the protective layer is removed
  • I 0 represents the signal intensity derived from the organic material on the surface of the organic layer before the protective layer is formed.
  • PGMEA 32.62 g
  • PGMEA solution was added dropwise thereto over 2 hours.
  • the solution was then stirred for 2 hours and then the reaction was terminated.
  • the solution after completion of the reaction was injected into heptane to reprecipitate the polymer component, and the resulting white powder was recovered by filtration.
  • a photosensitive resin A-1 having a weight average molecular weight Mw of 45,000 was obtained.
  • the content of the component having Mw of 1000 or less was 3% by mass.
  • -Photoacid generator X A compound having the following structure (in the formula, R 11 represents a tolyl group and R 18 represents a methyl group). Made by Daito Chemix.
  • -Basic compound Y A thiourea derivative having the following structure. Made by DSP Gokyo Food & Chemical Co., Ltd.
  • -Surfactant B PF-6320 manufactured by OMNOVA.
  • an organic semiconductor device was produced by using a laminate containing a protective layer obtained from the protective layer forming composition according to each example. There was no problem in performance of any of the organic semiconductor devices.

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Abstract

水溶性樹脂と、重量平均分子量が100以上2000未満でありかつ複数のオキシアルキレン構造を有する化合物と、水とを含有する保護層形成用組成物、上記保護層形成用組成物を応用した層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法。

Description

保護層形成用組成物、層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法
 本発明は、保護層形成用組成物、層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法に関する。
 近年、有機半導体を用いた電子デバイス(有機半導体デバイス)が広く用いられている。有機半導体デバイスは、従来のシリコンなどの無機半導体を用いた電子デバイスと比べて簡単なプロセスにより製造できるというメリットがある。さらに、有機半導体は、その分子構造を変化させることで容易に材料特性を変化させることが可能である。また、材料のバリエーションが豊富であり、無機半導体では成し得なかったような機能や素子を実現することが可能になると考えられている。有機半導体は、例えば、有機太陽電池、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、有機光ディテクター、有機電界効果トランジスタ、有機電界発光素子、ガスセンサ、有機整流素子、有機インバータ、情報記録素子等の電子機器に応用される可能性がある。
 有機半導体層のような有機層の主なパターニング方法は、例えば印刷法とリソグラフィ法があるが、微細加工の観点からは、リソグラフィ法が有利である。
 例えば、特許文献1には、有機半導体層のパターニング方法であって、有機半導体層、水溶性樹脂層および感光層を含む積層体を基板上に形成し、感光層をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、その後、パターニングされた感光層をマスクとして水溶性樹脂層および有機半導体層をドライエッチングし、次いで水溶性樹脂層を除去する方法が記載されている。ここで、上記水溶性樹脂層は、パターニングの際に使用される薬液(例えば、感光層を現像するための現像液)から有機半導体層を保護する保護層として機能することにより、有機半導体層のダメージを低減する役割を果たしている。
特開2014-044810号公報
 しかしながら、従来の水溶性樹脂層(保護層)では、エッチング後に保護層にクラックが生じやすく、さらに、保護層の除去後に有機層上に残渣が生じやすいという問題がある。
 本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、リソグラフィ法による有機層のパターニングにおいて、有機層のエッチング後における保護層のクラック、および、保護層の除去後における有機層上の残渣を抑制できる保護層形成用組成物の提供を目的とする。
 また、本発明は、上記保護層形成用組成物を応用した層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法の提供を目的とする。
 上記課題は、水溶性樹脂を含有する保護層を形成するための組成物に、所定の分子量で複数のオキシアルキレン構造(-OR-:ここでRはアルキレン基を表す。)を有する化合物を添加することにより、解決できた。具体的には、以下の手段<1>により、好ましくは<2>以降の手段により、上記課題は解決された。
<1>
 水溶性樹脂と、重量平均分子量が100以上2000未満でありかつ複数のオキシアルキレン構造を有する化合物と、水とを含有する保護層形成用組成物。
<2>
 上記化合物が、水酸基を1つ以上有する、
 <1>に記載の保護層形成用組成物。
<3>
 上記化合物が有する水酸基の数が2~8である、
 <2>に記載の保護層形成用組成物。
<4>
 上記化合物の重量平均分子量が1600以下である、
 <1>~<3>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<5>
 上記化合物として、下記式(OA-1)で表される化合物を含有する、
 <1>~<4>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(OA-1)において、
 Ra1は、水素原子または炭素数1~20のアルキル基を表し、
 Ra2は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
 Ra3は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
 mは、2~50の整数を表し、
 nは、mが付された構成単位ごとに独立して1~20の整数を表し、
 pは、0または1を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(OA-2)において、
 Rb1は、qが付された構成単位ごとに独立して、炭素数1~20のアルキレン基を表し、
 qは、1~25の整数を表し、
 rは、0または1を表す。
<6>
 式(OA-1)において、mが10以下である、
 <5>に記載の保護層形成用組成物。
<7>
 式(OA-1)において、mが15~40である、
 <5>に記載の保護層形成用組成物。
<8>
 式(OA-1)において、nが10以下である、
 <5>~<7>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<9>
 上記複数のオキシアルキレン構造が、オキシエチレン構造およびオキシプロピレン構造の少なくとも1種を含む、
 <1>~<8>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<10>
 上記化合物の含有量が、水溶性樹脂の含有量に対し1~30質量%である、
 <1>~<9>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<11>
 上記化合物の分子量Mallに対するオキシアルキレン鎖の合計の式量Moaの割合Moa/Mallが、%表示で50%以上である、
 <1>~<10>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<12>
 上記化合物の沸点が200℃以上である、
 <1>~<11>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<13>
 水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよび水溶性多糖類からなる群から選択される少なくとも1種を含む、
 <1>~<12>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<14>
 水溶性樹脂として、高分子量樹脂と、高分子量樹脂の重量平均分子量よりも小さい重量平均分子量を有する低分子量樹脂とを含み、
 低分子量樹脂の重量平均分子量が、高分子量樹脂の重量平均分子量の半分以下である、
 <1>~<13>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物。
<15>
 高分子量樹脂の含有量が、全水溶性樹脂に対し30質量%以下である、
 <14>に記載の保護層形成用組成物。
<16>
 <1>~<15>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物からなる層状膜。
<17>
 <1>~<15>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物から形成された保護層。
<18>
 基板と、有機層と、<17>に記載の保護層とを順に含む積層体。
<19>
 さらに保護層上に感光層を含む、
 <18>に記載の積層体。
<20>
 有機層と、有機層を保護する保護層と、保護層上の感光層を順に含む積層体を形成するためのキットであって、
 <1>~<15>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物と、感光層を形成するための感光層形成用組成物とを含むキット。
<21>
 <1>~<15>のいずれか1つに記載の保護層形成用組成物から形成した保護層を利用して有機層をパターニングすることを含む、半導体デバイスの製造方法。
 本発明の保護層形成用組成物により、リソグラフィ法による有機層のパターニングにおいて、有機層のエッチング後における保護層のクラック、および、保護層の除去後における有機層上の残渣を抑制できる。そして、本発明の保護層形成用組成物により、これを応用した層状膜、保護層、積層体および半導体デバイスの製造方法の提供が可能となる。
保護層形成用組成物を応用した積層体の加工過程を模式的に示す断面図である。
 以下、本発明の代表的な実施形態について説明する。各構成要素は、便宜上、この代表的な実施形態に基づいて説明されるが、本発明は、そのような実施形態に限定されるものではない。
 本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
 本明細書における基(原子団)の表記について、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に、置換基を有するものをも包含する意味である。例えば、単に「アルキル基」と記載した場合には、これは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)、および、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)の両方を包含する意味である。また、単に「アルキル基」と記載した場合には、これは、鎖状でも環状でもよく、鎖状の場合には、直鎖でも分岐でもよい意味である。これらのことは、「アルケニル基」、「アルキレン基」および「アルケニレン基」等の他の基についても同義とする。
 本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた描画のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も含む意味である。描画に用いられるエネルギー線としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)およびX線などの活性光線、ならびに、電子線およびイオン線などの粒子線が挙げられる。
 本明細書において、「光」には、特に断らない限り、紫外、近紫外、遠紫外、可視、赤外等の領域の波長の光や、電磁波だけでなく、放射線も含まれる。放射線には、例えばマイクロ波、電子線、極端紫外線(EUV)、X線が含まれる。また248nmエキシマレーザー、193nmエキシマレーザー、172nmエキシマレーザーなどのレーザー光も用いることができる。これらの光は、光学フィルターを通したモノクロ光(単一波長光)を用いてもよいし、複数の波長を含む光(複合光)でもよい。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および「メタクリレート」の両方、または、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」の両方、または、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」および「メタクリロイル」の両方、または、いずれかを意味する。
 本明細書において、組成物中の固形分は、溶剤を除く他の成分を意味し、組成物中の固形分の含有量(濃度)は、特に述べない限り、その組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率によって表される。
 本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101325Pa(1気圧)である。
 本明細書において、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC測定)に従い、ポリスチレン換算値として示される。この重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000およびTSKgel Super HZ2000(東ソー(株)製)を用いることによって求めることができる。また、特に述べない限り、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。また、特に述べない限り、GPC測定における検出には、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
 本明細書において、積層体を構成する各層の位置関係について、「上」または「下」と記載したときには、注目している複数の層のうち基準となる層の上側または下側に他の層があればよい。すなわち、基準となる層と上記他の層の間に、さらに第3の層や要素が介在していてもよく、基準となる層と上記他の層は接している必要はない。また、特に断らない限り、基材に対し層が積み重なっていく方向を「上」と称し、または、感光層がある場合には、基材から感光層へ向かう方向を「上」と称し、その反対方向を「下」と称する。なお、このような上下方向の設定は、本明細書中における便宜のためであり、実際の態様においては、本明細書における「上」方向は、鉛直上向きと異なることもありうる。
<保護層形成用組成物>
 本発明の保護層形成用組成物は、水溶性樹脂と、重量平均分子量が100以上2000未満でありかつ複数のオキシアルキレン構造を有する化合物(以下、「特定親水性化合物」ともいう。)と、水とを含有する。また、保護層形成用組成物は必要に応じて他の成分を含んでもよい。本発明の保護層形成用組成物は、後述する積層体に含まれる保護層の形成に使用される。
 本発明では、保護層形成用組成物が特定親水性化合物を含有することにより、リソグラフィ法による有機層のパターニングにおいて、有機層のエッチング後における保護層のクラック、および、保護層の除去後における有機層上の残渣を抑制できる。
 この理由は定かではないが、次のとおりと考えられる。複数のオキシアルキレン構造を有する化合物において、例えばジエチレングリコールのように分子量が小さいものは常温(23℃程度)で液体であり、これを樹脂に混合すれば、樹脂が軟質化すると予想できる。一方、例えばポリエチレングリコールのように比較的分子量が大きい化合物は、一般に樹脂の可塑剤として使用できることが既に知られている。したがって、保護層形成用組成物が特定親水性化合物を含むことで、この組成物を用いて形成した保護層が軟質化すると推定される。その結果、保護層が下地の段差に追従しやすくなり、さらには保護層中の応力が緩和されやすくなることで、保護層でのクラック発生が抑制されると考えられる。また、特定親水性化合物の重量平均分子量は2000未満であり、これは水溶性樹脂の重量平均分子量に比べて小さい。したがって、特定親水性化合物は、水溶性樹脂に比べて、保護層形成用組成物中を移動しやすい材料であると言える。これにより、保護層形成用組成物を有機層上に塗布した際に、特定親水性化合物が、水溶性樹脂よりも有機層の親水性部位に速やかに吸着すると推定される。その結果、有機層と水溶性樹脂との吸着点が減少し、有機層上に形成した保護層が除去されやすくなることで、有機層上の残渣が抑制されると考えられる。
 以下、本発明の保護層形成用組成物の各成分について、詳しく説明する。
<<水溶性樹脂>>
 水溶性樹脂とは、23℃における水100gに対して1g以上溶解する樹脂をいう。そして、水溶性樹脂は、23℃における水100gに対して5g以上溶解する樹脂であることが好ましく、10g以上溶解する樹脂であることがより好ましく、30g以上溶解する樹脂であることがさらに好ましい。溶解量の上限は特にないが、100g程度であることが実際的である。
 水溶性樹脂は、親水性基を含む樹脂が好ましく、親水性基としては、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、アミド基、イミド基などが例示される。
 水溶性樹脂としては、具体的には、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、水溶性多糖類(水溶性のセルロース(メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、プロピルメチルセルロース等)、プルラン又はプルラン誘導体、デンプン(ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチルデンプン等)、キトサン、シクロデキストリン)、ポリエチレンオキシド、ポリエチルオキサゾリン、メチロールメラミン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、スチレン/マレイン酸半エステル等を挙げることができる。また、これらの中から、2種以上を選択して使用してもよく、共重合体として使用してもよい。本発明において、保護層形成用組成物は、これらの樹脂の中でも、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、水溶性多糖類、プルランおよびプルラン誘導体からなる群から選択された少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールおよび水溶性多糖類からなる群から選択された少なくとも1種を含むことが好ましい。水溶性多糖類は、特にセルロースであることが好ましく、ヒドロキシエチルセルロースであることがより好ましい。
 具体的には、本発明では、保護層形成用組成物に含まれる水溶性樹脂が、式(P1-1)~式(P4-1)のいずれかで表される繰返し単位を含む樹脂であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(P1-1)~(P4-1)中、RP1は水素原子又はメチル基を表し、RP2は水素原子又はメチル基を表し、RP3は(CHCHO)maH、CHCOONa又は水素原子を表し、maは1または2を表す。
〔式(P1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂〕
 式(P1-1)中、RP1は水素原子が好ましい。
 式(P1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P1-1)で表される繰返し単位とは異なる繰返し単位をさらに含んでもよい。式(P1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P1-1)で表される繰返し単位を、樹脂の全質量に対して65質量%~90質量%含むことが好ましく、70質量%~88質量%含むことがより好ましい。
 式(P1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂としては、下記式(P1-2)で表される2つの繰返し単位を含む樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(P1-2)中、RP11はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、RP12は置換基を表し、np1およびnp2は質量基準での分子中の繰り返し単位の構成比率を表す。
 式(P1-2)中、RP11は式(P1-1)におけるRP1と同義であり、好ましい態様も同様である。
 式(P1-2)中、RP12としては-L-Tで表される基が挙げられる。Lは単結合又は後述する連結基Lである。Tは置換基であり、後述する置換基Tの例が挙げられる。なかでも、RP12としてはアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、又はアリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)等の炭化水素基が好ましい。これらのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基は、本発明の効果を奏する範囲で、さらに置換基Tで規定される基を有していてもよい。
 式(P1-2)中、np1およびnp2は質量基準での分子中の繰り返し単位の構成比率を表し、それぞれ独立に、10質量%以上100質量%未満である。ただしnp1+np2が100質量%を超えることはない。np1+np2が100質量%未満である場合とは、水溶性樹脂が、その他の繰返し単位を含むコポリマーであることを意味する。
〔式(P2-1)で表される繰返し単位を含む樹脂〕
 式(P2-1)中、RP2は水素原子が好ましい。
 式(P2-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P2-1)で表される繰返し単位とは異なる繰返し単位をさらに含んでもよい。式(P2-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P2-1)で表される繰返し単位を、樹脂の全質量に対して50質量%~98質量%含むことが好ましく、70質量%~98質量%含むことがより好ましい。
 式(P2-1)で表される繰返し単位を含む樹脂としては、下記式(P2-2)で表される2つの繰返し単位を含む樹脂が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 式(P2-2)中、RP21はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、RP22は置換基を表し、mp1およびmp2は質量基準での分子中の繰り返し単位の構成比率を表す。
 式(P2-2)中、RP21は式(P2-1)におけるRP2と同義であり、好ましい態様も同様である。
 式(P2-2)中、RP22としては-L-Tで表される基が挙げられる。Lは単結合又は後述する連結基Lである。Tは置換基であり、後述する置換基Tの例が挙げられる。なかでも、RP22としてはアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、又はアリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)等の炭化水素基が好ましい。これらのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基は、本発明の効果を奏する範囲で、さらに置換基Tで規定される基を有していてもよい。
 式(P2-2)中、mp1およびmp2は質量基準での分子中の構成比率を表し、それぞれ独立に、10質量%以上100質量%未満である。ただしmp1+mp2が100質量%を超えることはない。mp1+mp2が100質量%未満である場合とは、水溶性樹脂が、その他の繰返し単位を含むコポリマーであることを意味する。
〔式(P3-1)で表される繰返し単位を含む樹脂〕
 式(P3-1)中、RP3は水素原子が好ましい。
 式(P3-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P3-1)で表される繰返し単位とは異なる繰返し単位をさらに含んでもよい。式(P3-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P3-1)で表される繰返し単位を、樹脂の全質量に対して10質量%~90質量%含むことが好ましく、30質量%~80質量%含むことがより好ましい。
 また、式(P3-1)に記載された水酸基は適宜置換基T又はそれと連結基Lを組み合わせた基で置換されていてもよい。置換基Tは複数あるとき互いに結合して、あるいは連結基Lを介して又は介さずに式中の環と結合して環を形成していてもよい。
〔式(P4-1)で表される繰返し単位を含む樹脂〕
 式(P4-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P4-1)で表される繰返し単位とは異なる繰返し単位をさらに含んでもよい。式(P4-1)で表される繰返し単位を含む樹脂は、式(P4-1)で表される繰返し単位を、樹脂の全質量に対して8質量%~95質量%含むことが好ましく、20質量%~88質量%含むことがより好ましい。
 また、式(P4-1)に記載された水酸基は適宜置換基T又はそれと連結基Lを組み合わせた基で置換されていてもよい。置換基Tは複数あるとき互いに結合して、あるいは連結基Lを介して又は介さずに式中の環と結合して環を形成していてもよい。
 置換基Tとしては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6がさらに好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~21が好ましく、7~15がより好ましく、7~11がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、水酸基、アミノ基(炭素数0~24が好ましく、0~12がより好ましく、0~6がさらに好ましい)、チオール基、カルボキシ基、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、アルコキシル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、アシル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アシルオキシ基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリーロイル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)、アリーロイルオキシ基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)、カルバモイル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、スルファモイル基(炭素数0~12が好ましく、0~6がより好ましく、0~3がさらに好ましい)、スルホ基、アルキルスルホニル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アリールスルホニル基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、ヘテロアリール基(炭素数1~12が好ましく、1~8がより好ましく、2~5がさらに好ましく、5員環又は6員環を含むことが好ましい)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、オキソ基(=O)、イミノ基(=NR)、アルキリデン基(=C(R)などが挙げられる。Rは水素原子又はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)であり、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基が好ましい。各置換基に含まれるアルキル部位、アルケニル部位、およびアルキニル部位は鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。上記置換基Tが置換基を取りうる基である場合にはさらに置換基Tを有してもよい。例えば、アルキル基はハロゲン化アルキル基となってもよいし、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、アミノアルキル基やカルボキシアルキル基になっていてもよい。置換基がカルボキシ基やアミノ基などの塩を形成しうる基の場合、その基が塩を形成していてもよい。
 連結基Lとしては、アルキレン基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6がさらに好ましい)、アルケニレン基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アルキニレン基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、(オリゴ)オキシアルキレン基(1つの繰返し単位中のアルキレン基の炭素数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい;繰返し数は1~50が好ましく、1~40がより好ましく、1~30がさらに好ましい)、アリーレン基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、カルボニル基、チオカルボニル基、-NR-、およびそれらの組み合わせにかかる連結基が挙げられる。アルキレン基は置換基Tを有していてもよい。例えば、アルキレン基が水酸基を有していてもよい。連結基Lに含まれる原子数は水素原子を除いて1~50が好ましく、1~40がより好ましく、1~30がさらに好ましい。連結原子数は連結に関与する原子団のうち最短の道程に位置する原子数を意味する。例えば、-CH-(C=O)-O-だと、連結に関与する原子は6個であり、水素原子を除いても4個である。一方連結に関与する最短の原子は-C-C-O-であり、3つとなる。この連結原子数として、1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~6がさらに好ましい。なお、上記アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、(オリゴ)オキシアルキレン基は、鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。連結基が-NR-などの塩を形成しうる基の場合、その基が塩を形成していてもよい。
 また、水溶性樹脂としては市販品を用いてもよく、市販品としては、第一工業製薬(株)製 ピッツコールシリーズ(K-30、K-50、K-80、K-90、V-7154など)、BASF社製LUVITECシリーズ(VA64P、VA6535Pなど)、日本酢ビ・ポバール(株)製PXP-05、JL-05E、JP-03、JP-04、AMPS、アルドリッチ社製Nanoclay等が挙げられる。
 これらの中でも、ピッツコールK-90、PXP-05又はピッツコールV-7154を用いることが好ましく、ピッツコールV-7154を用いることがより好ましい。
 水溶性樹脂については、国際公開第2016/175220号に記載の樹脂を引用し、そのような樹脂も本明細書に組み込まれる。
 水溶性樹脂の重量平均分子量は、水溶性樹脂の種類に応じて適宜選択される。本明細書において、水溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、GPC測定によるポリエーテルオキサイド換算値とする。特に、水溶性樹脂がポリビニルアルコール(PVA)である場合には、重量平均分子量は、10,000~100,000であることが好ましい。この数値範囲の上限は、80,000以下であることが好ましく、60,000以下であることがより好ましい。また、この数値範囲の下限は、13,000以上であることが好ましく、15,000以上であることがより好ましい。水溶性樹脂がポリビニルピロリドン(PVP)である場合には、重量平均分子量は、20,000~2,000,000であることが好ましい。この数値範囲の上限は、1,800,000以下であることが好ましく、1,500,000以下であることがより好ましい。また、この数値範囲の下限は、30,000以上であることが好ましく、40,000以上であることがより好ましい。水溶性樹脂が水溶性多糖類である場合には、重量平均分子量は、50,000~2,000,000であることが好ましい。この数値範囲の上限は、1,500,000以下であることが好ましく、1,300,000以下であることがより好ましい。また、この数値範囲の下限は、70,000以上であることが好ましく、90,000以上であることがより好ましい。
 水溶性樹脂の分子量分散度(重量平均分子量/数平均分子量、単に「分散度」ともいう。)は、1.0~5.0が好ましく、2.0~4.0がより好ましい。
 さらに、本発明において、保護層形成用組成物は、水溶性樹脂として、高分子量樹脂(例えば、重量平均分子量が10,000以上の水溶性樹脂)と、この高分子量樹脂の重量平均分子量よりも小さい重量平均分子量を有する低分子量樹脂とを含み、かつ、低分子量樹脂の重量平均分子量が、高分子量樹脂の重量平均分子量の半分以下であることが好ましい。これにより、低分子量樹脂が除去液(特に水)に速やかに溶出し、低分子量樹脂が溶出した部分を起点にして高分子量樹脂も除去されやすくなるため、保護層除去後の保護層の残渣がより低減する効果が得られる。また、保護層形成用組成物を使用して保護層を形成する際に、保護層にクラックが発生することを抑制できる。
 本発明において、保護層形成用組成物が上記高分子量樹脂および上記低分子量樹脂を含むか否かは、例えば、保護層形成用組成物または水溶性樹脂全体の分子量分布を測定した際に、ピークトップ(極大値)が2つ以上確認できるか否かに基づいて判断できる。
 高分子量樹脂の重量平均分子量は、20,000以上であることが好ましく、45,000以上であることが好ましい。また、高分子量樹脂の重量平均分子量は、2,000,000以下であることが好ましく、1,500,000以下でもよい。高分子量樹脂に対する低分子量樹脂の分子量比(=低分子量樹脂の重量平均分子量/高分子量樹脂の重量平均分子量)は、0.4以下であることが好ましい。この分子量比の上限は、0.3以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましい。また、上記分子量比の下限は、特に制限されないが、0.001以上であることが好ましく、0.01以上であってもよい。
 また、本発明で使用する水溶性樹脂全体の分子量分布において、2つ以上のピークトップが存在し、この2つ以上のピークトップのうち、1つのピークトップに対応する分子量が、他の1つのピークトップに対応する分子量の半分以下であることも好ましい。これにより、低分子量樹脂の重量平均分子量が高分子量樹脂の重量平均分子量の半分以下である場合と同様の効果が得られる。上記のような分子量分布を有する水溶性樹脂は、例えば、上記高分子量樹脂および上記低分子量樹脂を混合することにより得られる。分子量分布中に複数のピークが確認される場合には、それらピークトップの中から2つ1組のピークトップを選択し、少なくとも1組のピークトップについて、一方のピークトップに対応する分子量が、他方のピークトップに対応する分子量の半分以下であればよい。
 上記ピークトップが対応する分子量(ピークトップ分子量)のうち大きい方は、20,000以上であることが好ましく、45,000以上であることが好ましい。また、上記ピークトップ分子量の大きい方は、2,000,000以下であることが好ましく、1,500,000以下でもよい。上記ピークトップ分子量の大きい方に対する小さい方の分子量比(=ピークトップ分子量の小さい方/ピークトップ分子量の大きい方)は、0.4以下であることが好ましい。この分子量比の上限は、0.3以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましい。また、上記分子量比の下限は、特に制限されないが、0.001以上であることが好ましく、0.01以上であってもよい。
 高分子量樹脂の重量平均分子量と低分子量樹脂の重量平均分子量の差(水溶性樹脂全体の分子量分布をとった場合には、ピーク間の分子量距離)は、高分子量樹脂としてPVAを含む場合には、10,000~80,000であることが好ましく、20,000~60,000であることがより好ましい。高分子量樹脂としてPVPを含む場合には、上記差は、50,000~1,500,000であることが好ましく、100,000~1,200,000であることがより好ましい。高分子量樹脂として水溶性多糖類を含む場合には、上記差は、50,000~1,500,000であることが好ましく、100,000~1,200,000であることがより好ましい。
 特に、本発明において、水溶性樹脂は、高分子量樹脂として、重量平均分子量が20,000以上であるPVAを含むことが好ましい。この場合、重量平均分子量は、30,000以上であることがより好ましく、40,000以上であることがさらに好ましい。また、本発明において、水溶性樹脂は、高分子量樹脂として、重量平均分子量が300,000以上であるPVPを含むことも好ましい。この場合、重量平均分子量は、400,000以上であることがより好ましく、500,000以上であることがさらに好ましい。さらに、本発明において、水溶性樹脂は、高分子量樹脂として、重量平均分子量が300,000以上である水溶性多糖類を含むことも好ましい。この場合、重量平均分子量は、400,000以上であることがより好ましく、500,000以上であることがさらに好ましい。
 高分子量樹脂と低分子量樹脂の好ましい組み合わせは、例えば下記のとおりである。水溶性樹脂は、下記の組み合わせの1つの要件を満たすのみでもよいが、2つ以上の組み合わせの要件を同時に満たす態様でもよい。
・重量平均分子量Mwが30,000~100,000のPVA(高分子量樹脂)と、Mwが10,000~40,000のPVA(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000のPVP(高分子量樹脂)と、Mwが30,000~600,000のPVP(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000の水溶性多糖類(高分子量樹脂)と、Mwが50,000~600,000の水溶性多糖類(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000のPVP(高分子量樹脂)と、Mwが10,000~100,000のPVA(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000の水溶性多糖類(高分子量樹脂)と、Mwが10,000~100,000のPVA(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000のPVP(高分子量樹脂)と、Mwが50,000~600,000の水溶性多糖類(低分子量樹脂)の組み合わせ。
・Mwが500,000~1,500,000の水溶性多糖類(高分子量樹脂)と、Mwが30,000~600,000のPVP(低分子量樹脂)の組み合わせ。
 高分子量樹脂の含有量は、全水溶性樹脂に対し50質量%以下であることが好ましい。この数値範囲の上限は、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。
 一方、水溶性樹脂は、低分子量樹脂を実質的に含まない態様でもよい。本発明において、「低分子量樹脂を実質的に含まない」とは、低分子量樹脂の含有量が、全水溶性樹脂に対し3質量%以下であることを意味する。この態様において、低分子量樹脂の含有量は、全水溶性樹脂に対し1質量%以下であることが好ましい。
 保護層形成用組成物中の全水溶性樹脂の含有量は、必要に応じて適宜調節すればよく、保護層形成用組成物の総量に対し、5~15質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、12質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、6質量%以上であることがより好ましく、7質量%以上であることがさらに好ましい。また、保護層形成用組成物中の全水溶性樹脂の含有量は、固形分中、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。下限としては、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがさらに好ましい。
 保護層形成用組成物において、水溶性樹脂は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
<<複数のオキシアルキレン構造を有する化合物(特定親水性化合物)>>
 本発明の保護層形成用組成物が含有する特定親水性化合物は、上記のとおり、重量平均分子量が100以上2000未満でありかつ複数のオキシアルキレン構造を有する化合物である。特定親水性化合物は、複数のオキシアルキレン構造を有することにより親水性を示し、この親水性により他の有機材料の親水性部位に吸着しやすい性質を有する。本発明において、「オキシアルキレン構造」は、1つの酸素原子と1つのアルキレン基とからなる2価の基(-OR-:ここでRはアルキレン基を表す。)を意味する。アルキレン基は、側鎖に置換基を有していてもよく、無置換でもよく、好ましくは無置換である。
 特定親水性化合物の分子量の上限は、1600以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、800以下であることがさらに好ましく、400以下であることが特に好ましい。特定親水性化合物の分子量が上記上限以下にあることで、保護層形成用組成物中で特定親水性化合物がより移動しやすくなるなどの効果がある。また、特定親水性化合物の分子量の下限は、110以上であることが好ましく、120以上であることがより好ましく、130以上であることがさらに好ましく、140以上であることが特に好ましい。特定親水性化合物の分子量が上記下限以上にあることで、特定親水性化合物がより揮発しにくくなるなどの効果がある。
 特定親水性化合物は、常温(23℃程度)において液体であっても固体であってもよく、液体であることが好ましい。特定親水性化合物が液体であることにより、保護層がより軟質化しやすくなる。
 特定親水性化合物の沸点は、200℃以上であることが好ましい。これにより、特定親水性化合物がより揮発しにくくなり、保護層の乾燥工程や有機半導体の製造工程などで実施されるような加熱処理を実施しても、本発明の効果が損なわれない。特定親水性化合物の沸点の下限は、210℃以上であることが好ましく、220℃以上であることがより好ましく、240℃以上であることがさらに好ましい。また、特定親水性化合物の沸点の上限は、特定親水性化合物が揮発しなければよいため、特に限定されないが、400℃以下であることが実際的である。
 特定親水性化合物において、オキシアルキレン構造中のアルキレン鎖の炭素数は、2~20であることが好ましい。この範囲の上限は、10以下であることがより好ましく、5以下であることがさらに好ましい。より具体的には、オキシアルキレン構造は、オキシエチレン構造(-OC-)およびオキシプロピレン構造(-OC-)の少なくとも1種であることが好ましく、オキシエチレン構造であることがより好ましい。また、オキシアルキレン構造は、上述した置換基Tを末端以外の側鎖に有していてもよく、有していなくてもよい。オキシアルキレン構造は、その末端以外の側鎖に置換基を有していないことが好ましい。特定親水性化合物において、複数のオキシアルキレン構造は、互いに連続していてもよく、離れていてもよい。
 特定親水性化合物は、少なくとも1つの水酸基を有することが好ましく、1~20個の水酸基を有することが好ましい。特定親水性化合物が水酸基を有することにより、特定親水性化合物の親水性がより高くなる。さらに、特定親水性化合物が有する水酸基の数の上限は、10個以下であることが好ましく、8個以下であることがより好ましく、6個以下であることがさらに好ましい。また、この下限は、2個でも、3個でも、4個でもよい。
 特定親水性化合物において、その分子量Mallに対するオキシアルキレン鎖の合計の式量Moaの割合Moa/Mallは、%表示で50%以上であることが好ましい。この範囲の下限は、60%以上であることが好ましく、65%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましく、75%以上であることが特に好ましく、80%以上であることが最も好ましい。この範囲の上限は、100%未満であることが実際的である。割合Moa/Mallは、特定親水性化合物の集合物における重量平均分子量Mw、および平均付加モル数mavが既知である場合には、割合Moa/Mallは、[繰り返し単位の式量×mav]/Mw×100(%)で代用してもよい。
 「オキシアルキレン鎖」は、オキシアルキレン構造のうち、置換基を含めない部分構造を意味する。具体的には、1つのオキシアルキレン鎖は、1つの酸素原子、この酸素原子に結合しかつアルキレン基の主鎖を構成する炭素原子、および、この炭素原子に結合する水素原子からなり、1つのオキシアルキレン鎖の式量は、これらの原子の原子量の総和により求めることができる。
 例えば、下記のex-1の化合物例では、OL-1およびOL-2の部分がそれぞれオキシアルキレン鎖(オキシエチレン鎖)である。したがって、1つのオキシアルキレン鎖の式量は44(=16+12×2+1×4)であり、オキシアルキレン鎖の合計の式量は88(=44×2)であり、割合Moa/Mallは%表示で83%(=88÷106×100)である。
 オキシアルキレン鎖の合計の式量Moaの算出においては、原子を重複してカウントせず、アルキレン基が分岐している場合には、炭素数が最も多くなるようにオキシアルキレン鎖を設定する。また、オキシアルキレン鎖に置換基が結合しているとみなせる場合には、そのオキシアルキレン鎖の式量には、その置換基の式量を含めない。そして、その置換基にオキシアルキレン鎖が含まれるか否かを別途検討し、オキシアルキレン鎖が含まれていれば、その式量もオキシアルキレン鎖の合計の式量に加える。この式量の導出を、置換基がなくなるか、置換基にオキシアルキレン鎖が含まれなくなるまで繰り返す。
 例えば、下記のex-2の化合物例では、OL-3からOL-7の部分がそれぞれオキシアルキレン鎖、特に、OL-3およびOL-4がオキシプロピレン鎖であり、OL-5からOL-7がオキシエチレン鎖である。OL-3およびOL-4は置換基(それぞれメチル基および水酸基)を有するとみなせるため、この置換基を除いて、OL-3の式量は58(=16+12×3+1×6)であり、OL-4の式量は57(=16+12×3+1×5)である。OL-5からOL-7の式量はそれぞれ44である。したがって、オキシアルキレン鎖の合計の式量は247(=58+57+44×3)であり、割合Moa/Mallは%表示で88%(=247÷280×100)である。
 例えば、下記のex-3の化合物例では、OL-8からOL-13の部分がそれぞれオキシアルキレン鎖、特に、OL-8、OL-9およびOL-13がオキシプロピレン鎖であり、OL-10からOL-12がオキシエチレン鎖である。OL-13は、OL-9に結合する置換基に含まれるオキシアルキレン鎖と言える。OL-8およびOL-13の式量は59(=16+12×3+1×7)である。OL-9は置換基を有するとみなせるため、この置換基を除いて、OL-9の式量は57(=16+12×3+1×5)である。OL-10からOL-12の式量はそれぞれ44である。したがって、オキシアルキレン鎖の合計の式量は307(=59×2+57+44×3)であり、割合Moa/Mallは%表示で95%(=307÷322×100)である。
 例えば、下記のex-4の化合物例(ポリエチレングリコール)では、mが付された繰り返し単位がオキシアルキレン鎖となる。割合Moa/Mallは、具体的な構造が既知である場合には、ex-1からex-3の場合と同様に、実際のオキシアルキレン鎖の合計の式量と分子量から算出できる。重量平均分子量Mwおよび平均付加モル数mavが分かっている場合には、割合Moa/Mallは、[44×mav]/Mw×100で代用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 さらに、本発明の保護層形成用組成物は、特定親水性化合物として、下記式(OA-1)で表される化合物を含むことも好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(OA-1)において、
 Ra1は、水素原子または炭素数1~20のアルキル基を表し、
 Ra2は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
 Ra3は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
 mは、2~50の整数を表し、
 nは、mが付された構成単位ごとに独立して1~20の整数を表し、
 pは、0または1を表す;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 式(OA-2)において、
 Rb1は、qが付された構成単位ごとに独立して、炭素数1~20のアルキレン基を表し、
 qは、1~25の整数を表し、
 rは、0または1を表す。
 式(OA-1)において、Ra1は、水素原子または炭素数1~10のアルキル基であることが好ましい。ここで、アルキル基は、メチル基、エチル機、n-プロピル基およびn-ブチル基のいずれかであることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましく、エチル基であることがさらに好ましい。Ra1がアルキル基である場合には、アルキル基は、例えば上記した置換基Tのような置換基を有することもでき、無置換でもよい。
 特定親水性化合物の分子量が比較的小さい態様では、mの上限は、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることがさらに好ましい。mの下限は3でもよく、4でもよい。この場合、nは、mが付された構成単位ごとに独立して、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることがさらに好ましい。nの下限は2でもよく、3でもよい。pは1であることが好ましい。一方、特定親水性化合物の分子量が比較的大きい態様では、mの上限は、45以下であることが好ましく、40以下であることがより好ましく、35以下であることがさらに好ましい。mの下限は11以上であることが好ましく、15以上または20以上でもよい。この場合においても、nは、mが付された構成単位ごとに独立して、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることがさらに好ましい。nの下限は2でもよく、3でもよい。pは1であることが好ましい。
 式(OA-2)において、Rb1は、qが付された構成単位ごとに独立して、炭素数1~10のアルキレン基であることが好ましい。ここで、アルキレン基は、例えばメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基およびn-ブチレン基のいずれかであることが好ましく、メチレン基またはエチレン基であることがより好ましく、エチレン基であることがさらに好ましい。Rb1がアルキレン基である場合には、アルキレン基は、例えば上記した置換基Tのような置換基を有することもでき、置換基として、さらにオキシアルキレン構造を有する基を有することもできる。また、Rb1がアルキレン基である場合には、アルキレン基は、無置換でもよい。
 特定親水性化合物の分子量が比較的小さい態様では、qの上限は、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、3以下であることがさらに好ましい。qの下限は1でもよく、2でもよい。rは1であることが好ましい。一方、特定親水性化合物の分子量が比較的大きい態様では、qの上限は、23以下であることが好ましく、20以下であることがより好ましく、18以下であることがさらに好ましい。qの下限は6以上であることが好ましく、8以上または10以上でもよい。rは1であることが好ましい。
 したがって、式(OA-2)で表される1価の有機基は、例えば、-OCH、-(OCH)OCH、-(OCHOCH、-(OCHOCH、-OC、-(OC)OC、-(OCOC、-(OCOC、-OC、-(OC)OC、-(OCOC、および-(OCOCなど、末端がアルコキシ基となる基や、-OCHOH、-(OCHOH、-(OCHOH、-(OCHOH、-OCOH、-(OCOH、-(OCOH、-(OCOH、-OCOH、-(OCOH、-(OCOH、および-(OCOHなど、末端が水酸基となる基である。
 本発明の保護層形成用組成物は、特定親水性化合物として、下記式(OA-3)で表される化合物を含むことも好ましい。特に、下記式(OA-3)は、下記式(OA-1)において、Ra2およびRa3がすべて水素原子である場合に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(OA-3)において、Ra1、m、nおよびpは、それぞれ式(OA-1)におけるRa1、m、nおよびpと同義である。
 さらに、本発明において、特定親水性化合物は、式(OA-3)においてRa1=H、n=2およびp=1を満たす化合物、つまり、オリゴエチレングリコールまたはポリエチレングリコールであることが特に好ましい。さらにこの場合、mは2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましく、2~4であることがさらに好ましい。また、特定親水性化合物は、式(OA-3)においてRa1=H、n=3およびp=1を満たす化合物、つまり、オリゴプロピレングリコールまたはポリプロピレングリコールであることも特に好ましい。さらにこの場合、mは2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましく、2~4であることがさらに好ましい。
 式(OA-1)または式(OA-3)で表される特定親水性化合物の好ましい態様は下記のとおりである。下記式において、mが付された式はポリエチレングリコールを表し、mはオキシエチレン構造の繰り返し数(平均付加モル数)を表す。mの好ましい範囲は2~10である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 本発明の保護層形成用組成物において、特定親水性化合物の含有量は、保護層形成用組成物の総量に対し、0.01~5質量%であることが好ましい。特定親水性化合物の含有量が上記範囲であることにより、保護層のクラックおよび残渣の抑制という本発明の効果がより向上する。特定親水性化合物の含有量の上限は、4.0質量%以下であることがより好ましく、3.5質量%以下であることがさらに好ましく、3.0質量%以下であることが特に好ましい。また、特定親水性化合物の含有量の下限は、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましく、0.3質量%以上であることが特に好ましい。また、特定親水性化合物の含有量は、水溶性樹脂の含有量に対し、0.1~50質量%であることが好ましい。特定親水性化合物の含有量が上記範囲であることにより、保護層のクラックおよび残渣の抑制という本発明の効果がより向上する。特定親水性化合物の含有量の上限は、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることがさらに好ましく、30質量%以下であることが特に好ましい。また、特定親水性化合物の含有量の下限は、1質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましく、5質量%以上であることが特に好ましい。
 本発明の保護層形成用組成物において、特定親水性化合物は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
<<溶剤>>
 保護層形成用組成物に使用する溶剤は、上記のとおり、少なくとも水を含む。また、溶剤は、水以外の他の溶剤として水溶性溶剤を含むことができる。また、保護層形成用組成物は、水溶性溶剤を含まない(すなわち、保護層形成用組成物中の溶剤が水のみである)態様でもよい。
 保護層形成用組成物に添加する水溶性溶剤は、23℃における水への溶解度が1g以上の有機溶剤であることが好ましい。有機溶剤の23℃における水への溶解度は10g以上がより好ましく、30g以上がさらに好ましい。このような水溶性溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール系溶剤;アセトン等のケトン系溶剤;ホルムアミド等のアミド系溶剤等が挙げられる。
 水および他の溶剤を含む溶剤全体の含有量は、保護層形成用組成物の総量に対し、80~95質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、93質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、83質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上であることがさらに好ましい。つまり、本発明の保護層形成用組成物の固形分濃度は、5~20質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、17質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、7質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。
 保護層形成用組成物中の水の含有量は、保護層形成用組成物の総量に対し、80~95質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、93質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、83質量%以上であることがより好ましく、85質量%以上であることがさらに好ましい。また、保護層形成用組成物中の水の含有量は、溶剤全体の含有量に対し、80~100質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、98質量%以下でも、95質量%以下でもよい。また、この数値範囲の下限は、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。
 保護層形成用組成物中の水溶性溶剤の含有量は、溶剤全体の含有量に対し、0~10質量%であることが好ましい。この数値範囲の上限は、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の下限は、0質量%超でもよい。
<<他の成分>>
 本発明において、保護層形成用組成物は、他の成分として、水溶性溶剤(アルコールなど)に溶解可能な樹脂、アセチレン基を含む界面活性剤、他の界面活性剤、防腐剤、防カビ剤、および、遮光剤を含むことができる。
〔水溶性溶剤に溶解可能な樹脂〕
 水溶性溶剤に溶解可能な樹脂とは、23℃における水溶性溶剤100gに対して1g以上溶解する樹脂をいう。そして、水溶性樹脂は、23℃における水溶性溶剤100gに対して5g以上溶解する樹脂であることが好ましく、10g以上溶解する樹脂であることがより好ましく、20g以上溶解する樹脂であることがさらに好ましい。溶解量の上限は特にないが、30g程度であることが実際的である。
 水溶性溶剤に溶解可能な樹脂は、水溶性溶剤であるアルコールに溶解可能なアルコール溶解性樹脂であることが好ましく、ポリビニルアセタールであることがより好ましい。
〔アセチレン基を含む界面活性剤〕
 保護層形成用組成物が、アセチレン基を含む界面活性剤を含むことにより、残渣の発生をより抑制することができる。
 アセチレン基を含む界面活性剤における、分子内のアセチレン基の数は、特に制限されないが、1~10個が好ましく、1~5個がより好ましく、1~3個がさらに好ましく、1~2個が一層好ましい。
 アセチレン基を含む界面活性剤の分子量は比較的小さいことが好ましく、2,000以下であることが好ましく、1,500以下であることがより好ましく、1,000以下であることがさらに好ましい。下限値は特にないが、200以上であることが好ましい。
-式(9)で表される化合物-
 アセチレン基を含む界面活性剤は下記式(9)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式中、R91およびR92は、それぞれ独立に、炭素数3~15のアルキル基、炭素数6~15の芳香族炭化水素基、又は、炭素数4~15の芳香族ヘテロアリール基である。芳香族ヘテロアリール基の炭素数は、1~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~4がさらに好ましい。芳香族ヘテロ環は5員環又は6員環が好ましい。芳香族ヘテロアリール基が含むヘテロ原子は窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子が好ましい。
 R91およびR92は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよく、置換基としては上述の置換基Tが挙げられる。
-式(91)で表される化合物-
 式(9)で表される化合物としては、下記式(91)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 R93~R96は、それぞれ独立に、炭素数1~24の炭化水素基であり、n9は1~6の整数であり、m9はn9の2倍の整数であり、n10は1~6の整数であり、m10はn10の2倍の整数であり、l9およびl10は、それぞれ独立に、0以上12以下の数である。
 R93~R96は炭化水素基であるが、なかでもアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)であることが好ましい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基は直鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。R93~R96は本発明の効果を奏する範囲で置換基Tを有していてもよい。また、R93~R96は互いに結合して、又は上述の連結基Lを介して環を形成していてもよい。置換基Tは、複数あるときは互いに結合して、あるいは下記連結基Lを介して又は介さずに式中の炭化水素基と結合して環を形成していてもよい。
 R93およびR94はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)であることが好ましい。なかでもメチル基が好ましい。
 R95およびR96はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、2~6がより好ましく、3~6がさらに好ましい)であることが好ましい。なかでも、-(Cn1198 m11)-R97が好ましい。R95、R96はとくにイソブチル基であることが好ましい。
 n11は1~6の整数であり、1~3の整数が好ましい。m11はn11の2倍の数である。
 R97およびR98は、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)であることが好ましい。
 n9は1~6の整数であり、1~3の整数が好ましい。m9はn9の2倍の整数である。
 n10は1~6の整数であり、1~3の整数が好ましい。m10はn10の2倍の整数である。
 l9およびl10は、それぞれ独立に、0~12の数である。ただし、l9+l10は0~12の数であることが好ましく、0~8の数であることがより好ましく、0~6の数がさらに好ましく、0を超え6未満の数が一層好ましく、0を超え3以下の数がより一層好ましい。なお、l9、l10については、式(91)の化合物がその数において異なる化合物の混合物となる場合があり、そのときはl9およびl10の数、あるいはl9+l10が、小数点以下が含まれた数であってもよい。
-式(92)で表される化合物-
 式(91)で表される化合物は、下記式(92)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 R93、R94、R97~R100は、それぞれ独立に、炭素数1~24の炭化水素基であり、l11およびl12は、それぞれ独立に、0以上12以下の数である。
 R93、R94、R97~R100はなかでもアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アルキニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)であることが好ましい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基は鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。R93、R94、R97~R100は本発明の効果を奏する範囲で置換基Tを有していてもよい。また、R93、R94、R97~R100は互いに結合して、又は連結基Lを介して環を形成していてもよい。置換基Tは、複数あるときは互いに結合して、あるいは連結基Lを介して又は介さずに式中の炭化水素基と結合して環を形成していてもよい。
 R93、R94、R97~R100は、それぞれ独立に、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)であることが好ましい。なかでもメチル基が好ましい。
 l11+l12は0~12の数であることが好ましく、0~8の数であることがより好ましく、0~6の数がさらに好ましく、0を超え6未満の数が一層好ましく、0を超え5以下の数がより一層好ましく、0を超え4以下の数がさらに一層好ましく、0を超え3以下の数であってもよく、0を超え1以下の数であってもよい。なお、l11、l12は、式(92)の化合物がその数において異なる化合物の混合物となる場合があり、そのときはl11およびl12の数、あるいはl11+l12が、小数点以下が含まれた数であってもよい。
 アセチレン基を含む界面活性剤としては、サーフィノール(Surfynol)104シリーズ(商品名、日信化学工業株式会社)、アセチレノール(Acetyrenol)E00、同E40、同E13T、同60(いずれも商品名、川研ファインケミカル社製)が挙げられ、中でも、サーフィノール104シリーズ、アセチレノールE00、同E40、同E13Tが好ましく、アセチレノールE40、同E13Tがより好ましい。なお、サーフィノール104シリーズとアセチレノールE00とは同一構造の界面活性剤である。
〔他の界面活性剤〕
 保護層形成用組成物は、塗布性を向上させる等の目的のため、上記アセチレン基を含む界面活性剤以外の、他の界面活性剤を含んでいてもよい。
 他の界面活性剤としては、保護層形成用組成物の表面張力を低下させるものであれば、ノニオン系、アニオン系、両性フッ素系など、どのようなものでもかまわない。
 他の界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンステアレート等のポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタントリオレエート等のソルビタンアルキルエステル類、グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート等のモノグリセリドアルキルエステル類等、フッ素あるいはケイ素を含むオリゴマー等のノニオン系界面活性剤;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ペンチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ヘキシルナフタレンスルホン酸ナトリウム、オクチルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルナフタレンスルホン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩類、ドデシルスルホン酸ナトリウム等のアルキルスルホン酸塩類、ジラウリルスルホコハク酸ナトリウム等のスルホコハク酸エステル塩類等の、アニオン系界面活性剤;ラウリルベタイン、ステアリルベタイン等のアルキルベタイン類、アミノ酸類等の、両性界面活性剤が使用可能である。
 保護層形成用組成物が、アセチレン基を含む界面活性剤と、他の界面活性剤とを含む場合には、アセチレン基を含む界面活性剤と他の界面活性剤との総量で、界面活性剤の添加量は、保護層形成用組成物の全質量に対し、好ましくは0.05~20質量%、より好ましくは0.07~15質量%、さらに好ましくは0.1~10質量%である。これらの界面活性剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 また、本発明では他の界面活性剤を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、他の界面活性剤の含有量が、アセチレン基を含む界面活性剤の含有量の5質量%以下であることをいい、3質量%以下が好ましく、1質量%以下がさらに好ましい。
 保護層形成用組成物において、他の界面活性剤の含有量は、保護層形成用組成物の全質量に対し、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.07質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上である。また、上限値は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。このような他の界面活性剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 他の界面活性剤の、23℃における、0.1質量%水溶液の表面張力は45mN/m以下であることが好ましく、40mN/m以下であることがより好ましく、35mN/m以下であることがさらに好ましい。下限としては、5mN/m以上であることが好ましく、10mN/m以上であることがより好ましく、15mN/m以上であることがさらに好ましい。界面活性剤の表面張力は選択される他の界面活性剤の種類により適宜選択されればよい。
〔防腐剤および防カビ剤〕
 保護層形成用組成物が防腐剤および防カビ剤を含有することにより、保護層形成用組成物の品質をより長期にわたって維持することができる。
 防腐剤および防カビ剤としては、抗菌又は防カビ作用を含む添加剤であって、水溶性又は水分散性である有機化合物から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。このような添加剤としては、有機系の防腐剤および防カビ剤、無機系の防腐剤および防カビ剤、天然系の防腐剤および防カビ剤等を挙げることができる。例えば防腐剤および防カビ剤は(株)東レリサーチセンター発刊の「抗菌・防カビ技術」に記載されているものを用いることができる。
 本発明において、保護層に防腐剤および防カビ剤を配合することにより、長期室温保管後の溶液内部の微生物増殖による組成物の品質低下をより抑制でき、その結果、塗布欠陥増加をより抑止することができる。
 防腐剤および防カビ剤としては、フェノールエーテル系化合物、イミダゾール系化合物、スルホン系化合物、N・ハロアルキルチオ化合物、アニリド系化合物、ピロール系化合物、第四級アンモニウム塩、アルシン系化合物、ピリジン系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾイソチアゾリン系化合物、イソチアゾリン系化合物などが挙げられる。具体的には、例えば、メチルイソチアゾリノン、2(4チオシアノメチル)ベンズイミダゾール、1,2ベンゾチアゾロン、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン、N-フルオロジクロロメチルチオ-フタルイミド、2,3,5,6-テトラクロロイソフタロニトリル、N-トリクロロメチルチオ-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボキシイミド、8-キノリン酸銅、ビス(トリブチル錫)オキシド、2-(4-チアゾリル)ベンズイミダゾール、2-ベンズイミダゾールカルバミン酸メチル、10,10'-オキシビスフェノキシアルシン、2,3,5,6-テトラクロロ-4-(メチルスルフォン)ピリジン、ビス(2-ピリジルチオ-1-オキシド)亜鉛、N,N-ジメチル-N'-(フルオロジクロロメチルチオ)-N’-フェニルスルファミド、ポリ-(ヘキサメチレンビグアニド)ハイドロクロライド、ジチオ-2-2'-ビス、2-メチル-4,5-トリメチレン-4-イソチアゾリン-3-オン、2-(ジクロロ-フルオロメチル)スルファニルイソインドール-1,3-ジオン、2-ブロモ-2-ニトロプロパン-1,3-ジオール、メチルスルホニルテトラクロロピリジン、ヘキサヒドロ-1,3-トリス-(2-ヒドロキシエチル)-S-トリアジン、p-クロロ-m-キシレノール、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン、メチルフェノール、二酢酸ナトリウム、ジヨードメチルパラトリルスルホン等が挙げられる。
 本発明において、保護層形成用組成物中のカビの発生を抑制する観点から、保護層形成用組成物は防カビ剤を含有することが好ましい。特に、防カビ剤は、上記した化合物のなかでも、イソチアゾリノン系化合物、2-ブロモ-2-ニトロプロパン-1,3-ジオール、メチルスルホニルテトラクロロピリジン、2-(ジクロロ-フルオロメチル)スルファニルイソインドール-1,3-ジオン、二酢酸ナトリウムおよびジヨードメチルパラトリルスルホンの少なくとも1種を含むことが好ましく、イソチアゾリン系化合物を含むことがより好ましく、メチルイソチアゾリノンを含むことがさらに好ましい。
 天然系抗菌剤又は防カビ剤としては、カニやエビの甲殻等に含まれるキチンを加水分解して得られる塩基性多糖類のキトサンがある。アミノ酸の両側に金属を複合させたアミノメタルから成る日鉱の「ホロンキラービースセラ(商品名)」が好ましい。
 保護層形成用組成物における防腐剤および防カビ剤の含有量は、保護層形成用組成物の全質量に対し、0.005~5質量%であることが好ましく、0.01~3質量%であることがより好ましく、0.05~2質量%であることがさらに好ましく、0.1~1質量%であることが一層好ましい。防腐剤および防カビ剤としては、1種を用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。複数種が組み合わせて用いられる場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。防腐剤および防カビ剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
〔遮光剤〕
 保護層形成用組成物は遮光剤を含むことが好ましい。遮光剤を配合することにより、有機層などへの光によるダメージ等の影響がより抑制される。
 遮光剤としては、例えば公知の着色剤等を用いることができ、有機又は無機の顔料又は染料が挙げられ、無機顔料が好ましく挙げられ、中でもカーボンブラック、酸化チタン、窒化チタン等がより好ましく挙げられる。
 遮光剤の含有量は、保護層形成用組成物の全質量に対し、好ましくは1~50質量%、より好ましくは3~40質量%、さらに好ましくは5~25質量%である。遮光剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
<積層体>
 本発明の保護層形成用組成物は、上記のとおり、基板(以下「基材」ともいう。)、有機層および保護層をこの順に含む積層体、または、基板、有機層、保護層および感光層をこの順に含む積層体の形成に利用される。そして、積層体は、積層体に含まれる有機層のパターニングに用いることができる。
 図1は、積層体の加工過程を模式的に示す概略断面図である。積層体について、図1(a)に示した例のように、基材4の上に有機層3(例えば、有機半導体層)が配設されている。さらに、有機層3を保護する保護層2が接する形でその表面に配設されている。有機層3と保護層2の間には他の層が設けられていてもよいが、有機層を適切に保護する観点からは、有機層3と保護層2とが直接接していることが好ましい。また、この保護層の上にフォトレジストとして機能する感光層1が配置されている。感光層1と保護層2とは直接接していてもよいし、感光層1と保護層2との間に他の層が設けられていてもよい。
 図1(b)には、感光層1の一部を露光現像した状態の一例が示されている。例えば、所定のマスク等を用いる等の方法により感光層1を部分的に露光し、露光後に有機溶剤等の現像液を用いて現像することにより、除去部5における感光層1が除去され、露光現像後の感光層1aが形成される。このとき、保護層2は現像液により除去されにくいため残存し、有機層3は残存した上記保護層2によって現像液によるダメージから保護される。
 図1(c)には、保護層2と有機層3の一部を除去した状態の一例が示されている。例えば、ドライエッチング処理等により、現像後の感光層(レジスト)1aのない除去部5における保護層2と有機層3とを除去することにより、保護層2および有機層3に除去部5aが形成される。このようにして、除去部5aにおいて有機層3を取り除くことができる。すなわち、有機層3のパターニングを行うことができる。
 図1(d)には、上記パターニング後に、感光層1aおよび保護層2を除去した状態の一例が示されている。例えば、上記図1(c)に示した状態の積層体における感光層1aおよび保護層2を、水を含む剥離液で洗浄する等により、加工後の有機層3a上の感光層1aおよび保護層2が除去される。
 以上のとおり、基材、有機層、保護層および感光層をこの順に含む積層体を用いて、有機層3に所望のパターンを形成し、かつ感光層1および保護層2を除去することができる。これらの工程の詳細は後述する。
<<基材>>
 積層体に使用される基材としては、例えば、シリコン、石英、セラミック、ガラス、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルフィルム、ポリイミドフィルムなどの種々の材料により形成された基材が挙げられ、用途に応じていかなる基材を選択してもよい。例えば、フレキシブルな素子に用いる場合にはフレキシブルな材料により形成された基材を用いることができる。また、基材は複数の材料により形成された複合基材や、複数の材料が積層された積層基材であってもよい。また、基材の形状も特に限定されず、用途に応じて選択すればよく、例えば、板状の基材が挙げられる。基板の厚さ等についても、特に限定されない。
<<有機層>>
 有機層は、有機材料を含む層である。具体的な有機材料は、有機層の用途や機能に応じて、適宜選択される。有機層の想定される機能としては、例えば、半導体特性、発光特性、光電変換特性、光吸収特性、電気絶縁性、強誘電性、透明性、絶縁性などが挙げられる。積層体において、有機層は基材よりも上に含まれていればよく、基材と有機層とが接していてもよいし、有機層と基材との間に別の層がさらに含まれていてもよい。
 有機層の厚さは、特に制限されず、用いられる電子デバイスの種類などにより異なるが、好ましくは1nm~50μm、より好ましくは1nm~5μm、さらに好ましくは1nm~500nmである。
以下では、特に、有機層が有機半導体層である例について詳しく説明する。有機半導体層は、半導体の特性を示す有機材料を含む層である。
 有機半導体層は、有機半導体を含む有機層であり、有機半導体は、半導体の特性を示す有機化合物である。有機半導体には、無機化合物からなる半導体の場合と同様に、ホール(正孔)をキャリアとして伝導するp型半導体と、電子をキャリアとして伝導するn型半導体がある。有機半導体層中のキャリアの流れやすさはキャリア移動度μで表される。用途にもよるが、一般にキャリア移動度は高い方がよく、10-7cm/Vs以上であることが好ましく、10-6cm/Vs以上であることがより好ましく、10-5cm/Vs以上であることがさらに好ましい。キャリア移動度は、電界効果トランジスタ(FET)素子を作製したときの特性や飛行時間計測(TOF)法の測定値に基づいて求めることができる。
 有機半導体層に使用し得るp型有機半導体としては、ホール輸送性を有する材料であれば、いかなる材料を用いてもよい。p型有機半導体は、好ましくは、p型π共役高分子、縮合多環化合物、トリアリールアミン化合物、ヘテロ5員環化合物、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、カーボンナノチューブ、およびグラフェンのいずれかである。また、p型有機半導体として、これらの化合物のうち複数種の化合物を組み合わせて使用してもよい。p型有機半導体は、より好ましくは、p型π共役高分子、縮合多環化合物、トリアリールアミン化合物、ヘテロ5員環化合物、フタロシアニン化合物、およびポルフィリン化合物の少なくとも1種であり、さらに好ましくは、p型π共役高分子および縮合多環化合物の少なくとも1種である。
 p型π共役高分子は、例えば、置換または無置換のポリチオフェン(例えば、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT、シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製)など)、ポリセレノフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリアニリンなどである。縮合多環化合物は、例えば、置換または無置換のアントラセン、テトラセン、ペンタセン、アントラジチオフェン、ヘキサベンゾコロネンなどである。
 トリアリールアミン化合物は、例えば、m-MTDATA(4,4’,4’’-Tris[(3-methylphenyl)phenylamino]triphenylamine)、2-TNATA(4,4’,4’’-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine)、NPD(N,N’-Di(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine)、TPD(N,N’-Diphenyl-N,N’-di(m-tolyl)benzidine)、mCP(1,3-bis(9-carbazolyl)benzene)、CBP(4,4’-bis(9-carbazolyl)-2,2’-biphenyl)などである。
 ヘテロ5員環化合物は、例えば、置換または無置換のオリゴチオフェン、TTF(Tetrathiafulvalene)などである。
 フタロシアニン化合物は、各種中心金属を有する置換または無置換のフタロシアニン、ナフタロシアニン、アントラシアニン、テトラピラジノポルフィラジンなどである。ポルフィリン化合物は、各種中心金属を有する置換または無置換のポルフィリンである。また、カーボンナノチューブは、半導体ポリマーが表面に修飾されたカーボンナノチューブでもよい。
 有機半導体層に使用し得るn型有機半導体としては、電子輸送性を有する材料であれば、いかなる材料を用いてもよい。n型有機半導体は、好ましくは、フラーレン化合物、電子欠乏性フタロシアニン化合物、縮環多環化合物(ナフタレンテトラカルボニル化合物、ペリレンテトラカルボニル化合物など)、TCNQ化合物(テトラシアノキノジメタン化合物)、ポリチオフェン系化合物、ベンジジン系化合物、カルバゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、ピリジンフェニル配位子イリジウム系化合物、キノリノール配位子アルムニウム系化合物、n型π共役高分子、およびグラフェンのいずれかである。また、n型有機半導体として、これらの化合物のうち複数種の化合物を組み合わせて使用してもよい。n型有機半導体は、より好ましくは、フラーレン化合物、電子欠乏性フタロシアニン化合物、縮環多環化合物、およびn型π共役高分子の少なくとも1種であり、特に好ましくは、フラーレン化合物、縮環多環化合物およびn型π共役高分子の少なくとも1種である。
 フラーレン化合物とは、置換または無置換のフラーレンを意味し、フラーレンとしてはC60、C70、C76、C78、C80、C82、C84、C86、C88、C90、C96、C116、C180、C240、C540などで表されるフラーレンのいずれでもよい。フラーレン化合物は、好ましくは、置換または無置換のC60、C70、C86フラーレンであり、特に好ましくは、PCBM([6,6]-フェニル-C61-酪酸メチルエステル、シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製など)およびその類縁体(例えば、C60部分をC70、C86等に置換したもの、置換基のベンゼン環を他の芳香環またはヘテロ環に置換したもの、メチルエステルをn-ブチルエステル、i-ブチルエステル等に置換したもの)である。
 電子欠乏性フタロシアニン化合物とは、電子求引性基が4つ以上結合しかつ各種中心金属を有する置換または無置換のフタロシアニン、ナフタロシアニン、アントラシアニン、テトラピラジノポルフィラジンなどである。電子欠乏性フタロシアニン化合物は、例えば、フッ素化フタロシアニン(F16MPc)、および塩素化フタロシアニン(Cl16MPc)などである。ここで、Mは中心金属を、Pcはフタロシアニンを表す。
 ナフタレンテトラカルボニル化合物としてはいかなるものでもよいが、好ましくはナフタレンテトラカルボン酸無水物(NTCDA)、ナフタレンビスイミド化合物(NTCDI)、ペリノン顔料(Pigment Orange 43、Pigment Red 194など)である。
 ペリレンテトラカルボニル化合物としてはいかなるものでもよいが、好ましくはペリレンテトラカルボン酸無水物(PTCDA)、ペリレンビスイミド化合物(PTCDI)、ベンゾイミダゾール縮環体(PV)である。
 TCNQ化合物とは、置換または無置換のTCNQおよび、TCNQのベンゼン環部分を別の芳香環やヘテロ環に置き換えたものである。TCNQ化合物は、例えば、TCNQ、TCNAQ(テトラシアノアントラキノジメタン)、TCN3T(2,2’-((2E,2’’E)-3’,4’-Alkyl substituted-5H,5’’H-[2,2’:5’,2’’-terthiophene]-5,5’’-diylidene)dimalononitrile derivatives)などである。
 ポリチオフェン系化合物とは、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等のポリチオフェン構造を有する化合物である。ポリチオフェン系化合物は、例えば、PEDOT:PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)およびポリスチレンスルホン酸(PSS)からなる複合物)などである。
 ベンジジン系化合物とは、分子内にベンジジン構造を有する化合物である。ベンジジン系化合物は、例えば、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(TPD)、N,N’-ジ-[(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル]-1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(NPD)などである。
 カルバゾール系化合物とは、分子内にカルバゾール環構造を有する化合物である。カルバゾール系化合物は、例えば、4,4’-ビス(N-カルバゾリル)-1,1’-ビフェニル(CBP)などである。
 フェナントロリン系化合物とは、分子内にフェナントロリン環構造を有する化合物であり、例えば、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)などである。
 ピリジンフェニル配位子イリジウム系化合物とは、フェニルピリジン構造を配位子とするイリジウム錯体構造を有する化合物である。ピリジンフェニル配位子イリジウム系化合物は、例えば、ビス(3,5-ジフルオロ-2-(2-ピリジルフェニル-(2-カルボキシピリジル)イリジウム(III)(FIrpic)、トリス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III)(Ir(ppy))などである。
 キノリノール配位子アルムニウム系化合物とは、キノリノール構造を配位子とするアルミニウム錯体構造を有する化合物であり、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウムなどである。
 n型有機半導体材料の特に好ましい例を以下に示す。なお、式中のRとしては、いかなるものでも構わないが、水素原子、置換または無置換で分岐または直鎖のアルキル基(好ましくは炭素数1~18、より好ましくは1~12、さらに好ましくは1~8のもの)、置換または無置換のアリール基(好ましくは炭素数6~30、より好ましくは6~20、さらに好ましくは6~14のもの)のいずれかであることが好ましい。構造式中のMeはメチル基を表し、Mは金属原子を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 有機半導体層に含まれる有機半導体は、1種でもよいし、2種以上であってもよい。また、有機半導体層は、p型の層とn型の層の積層または混合層でもよい。
 有機層の形成方法は、気相法でも液相法でもよい。気相法の場合には、蒸着法(真空蒸着法、分子線エピタキシー法など)、スパッタリング法、およびイオンプレーティング法などの物理気相成長(PVD)法や、プラズマ重合法などの化学気相成長(CVD)法が使用でき、特に蒸着法が好ましい。
 一方、液相法の場合には、有機材料は、通常、溶剤中に配合され、有機層を形成する組成物(有機層形成用組成物)とされる。そして、この組成物を基材上に供給し乾燥して、有機層が形成される。供給方法としては、塗布が好ましい。供給方法の例としては、スリットコート法、キャスト法、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング(浸漬)コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法、インクジェット法、スピンコート法、ラングミュア-ブロジェット(Langmuir-Blodgett)(LB)法、エッジキャスト法(詳細は、特許第6179930号公報)などを挙げることができる。キャスト法、スピンコート法、およびインクジェット法を用いることがさらに好ましい。このようなプロセスにより、表面が平滑で大面積の有機層を低コストで生産することが可能となる。
 また、有機層形成用組成物に使用する溶剤としては、有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、1-メチルナフタレン、1,2-ジクロロベンゼン等の炭化水素系溶剤;例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン化炭化水素系溶剤;例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶剤;例えば、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール等のアルコール系溶剤;例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶剤;例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1-メチル-2-ピロリドン、1-メチル-2-イミダゾリジノン、ジメチルスルフォキサイド等の極性溶剤などが挙げられる。これらの溶剤は1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。有機層形成用組成物における有機材料の割合は、好ましくは1~95質量%、より好ましくは5~90質量%であり、これにより任意の厚さの膜を形成できる。
 また、有機層形成用組成物には、樹脂バインダーを配合してもよい。この場合、膜を形成する材料とバインダー樹脂とを前述の適当な溶剤に溶解させ、または分散させて塗布液とし、各種の塗布法により薄膜を形成することができる。樹脂バインダーとしては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等の絶縁性ポリマー、およびこれらの共重合体、ポリビニルカルバゾール、ポリシラン等の光伝導性ポリマー、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン等の導電性ポリマーなどを挙げることができる。樹脂バインダーは、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。薄膜の機械的強度を考慮するとガラス転移温度の高い樹脂バインダーが好ましく、電荷移動度を考慮すると極性基を含まない構造の光伝導性ポリマーまたは導電性ポリマーよりなる樹脂バインダーが好ましい。
 樹脂バインダーを配合する場合、その配合量は、有機層中、好ましくは0.1~30質量%で用いられる。樹脂バインダーは、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 有機層は、用途によっては単独および種々の有機材料や添加剤を添加した混合溶液を用いた、複数の材料種からなるブレンド膜でもよい。例えば、光電変換層を作製する場合、複数種の半導体材料を使用した混合溶液を用いることなどができる。
 また、成膜の際、基材を加熱または冷却してもよく、基材の温度を変化させることで膜質や膜中での分子のパッキングを制御することが可能である。基材の温度としては特に制限はないが、好ましくは-200℃~400℃、より好ましくは-100℃~300℃、さらに好ましくは0℃~200℃である。
 形成された有機層は、後処理により特性を調整することができる。例えば、加熱処理や蒸気化した溶剤に暴露することにより膜のモルホロジーや膜中での分子のパッキングを変化させることで特性を向上させることが可能である。また、酸化性または還元性のガスや溶剤、物質などに曝す、あるいはこれらの手法を併用することで酸化あるいは還元反応を起こし、膜中でのキャリア密度などを調整することができる。
<<保護層>>
 保護層は、保護層形成用組成物から形成された層である。具体的には、保護層は、例えば有機層などの下地に保護層形成用組成物を適用して、保護層形成用組成物からなる層状膜を形成し、その後、この層状膜を乾燥させることによって形成することができる。保護層形成用組成物からなる層状膜は、層状で乾燥前の本発明の保護層形成用組成物を意味する。
 保護層形成用組成物の適用方法としては、塗布が好ましい。適用方法の例としては、スリットコート法、キャスト法、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、ディッピング(浸漬)コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法、インクジェット法、スピンコート法、ラングミュア-ブロジェット(Langmuir-Blodgett)(LB)法などを挙げることができる。キャスト法、スピンコート法、およびインクジェット法を用いることがさらに好ましい。このようなプロセスにより、表面が平滑で大面積の保護層を低コストで生産することが可能となる。
 保護層形成用組成物の塗布膜を乾燥させる際には、基材を加熱することが好ましい。加熱温度は、例えば50~200℃の範囲から適宜選択される。
 また、保護層形成用組成物は、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法等によって付与して形成した塗膜を、適用対象(例えば、有機層)上に転写する方法により形成することもできる。転写方法に関しては、特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051、特開2006-047592号公報の段落0096~0108等の記載を参酌することができる。
 保護層の厚さは、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、1.0μm以上であることがさらに好ましく、2.0μm以上が一層好ましい。保護層の厚さの上限値としては、10μm以下が好ましく、5.0μm以下がより好ましく、3.0μm以下がさらに好ましい。
 保護層は、現像液に対する溶解量が23℃において10nm/s以下の層であることが好ましく、1nm/sg/L以下の層であることがより好ましい。上記溶解量の下限は特に限定されず、0nm/s以上であればよい。
 保護層は、剥離液を用いた除去に供せられる。剥離液を用いた保護層の除去方法については後述する。
 剥離液としては、水、水と水溶性溶剤との混合物、水溶性溶剤等が挙げられ、水又は水と水溶性溶剤との混合物であることが好ましい。水溶性溶剤としては、保護層形成用組成物に添加する水溶性溶剤と同様である。
 上記剥離液の全質量に対する水の含有量は、90~100質量%であることが好ましく、95~100質量%であることが好ましい。また、上記剥離液は水のみからなる剥離液であってもよい。
 また、剥離液は、保護層の除去性を向上するため、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては公知の化合物を用いることができるが、ノニオン系界面活性剤が好ましく挙げられる。
<<感光層>>
 感光層は現像液を用いた現像に供せられる層である。上記現像は、ネガ型現像であることが好ましい。感光層としては、本技術分野で使用される公知の感光層(例えば、フォトレジスト層)を適宜利用することができる。積層体において、感光層は、ネガ型感光層であっても、ポジ型感光層であってもよい。
 感光層は、その露光部が有機溶剤を含む現像液に対して難溶であることが好ましい。難溶とは、露光部が現像液に溶けにくいことをいう。露光部における感光層の現像液に対する溶解速度は、未露光部における感光層の現像液に対する溶解速度よりも小さくなる(難溶となる)ことが好ましい。具体的には、波長365nm(i線)、波長248nm(KrF線)および波長193nm(ArF線)の少なくとも1つの波長の光を50mJ/cm以上の照射量で露光することによって極性が変化し、sp値(溶解度パラメータ)が19.0(MPa)1/2未満の溶剤に対して難溶となることが好ましく、18.5(MPa)1/2以下の溶剤に対して難溶となることがより好ましく、18.0(MPa)1/2以下の溶剤に対して難溶となることがさらに好ましい。
 溶解度パラメーター(sp値)は、沖津法によって求められる値〔単位:(MPa)1/2〕である。沖津法は、従来周知のsp値の算出方法の一つであり、例えば、日本接着学会誌Vol.29、No.6(1993年)249~259頁に詳述されている方法である。
 さらに、波長365nm(i線)、波長248nm(KrF線)および波長193nm(ArF線)の少なくとも1つの波長の光を50~250mJ/cmの照射量で露光することによって、上記のとおり極性が変化することがより好ましい。
 感光層は、i線の照射に対して感光能を有することが好ましい。感光能とは、活性光線および放射線の少なくとも一方の照射(i線の照射に対して感光能を有する場合は、i線の照射)により、有機溶剤(好ましくは、酢酸ブチル)に対する溶解速度が変化することをいう。
 感光層としては、酸の作用により現像液に対する溶解速度が変化する樹脂(以下、「感光層用特定樹脂」ともいう。)を含む感光層が挙げられる。
 感光層用特定樹脂における溶解速度の変化は、溶解速度の低下であることが好ましい。
 感光層用特定樹脂の、溶解速度が変化する前の、sp値が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤への溶解速度は、40nm/秒以上であることがより好ましい。
 感光層用特定樹脂の、溶解速度が変化した後の、sp値が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤への溶解速度は、1nm/秒未満であることがより好ましい。
 感光層用特定樹脂は、また、溶解速度が変化する前には、sp値(溶解度パラメータ)が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤に可溶であり、かつ、溶解速度が変化した後には、sp値が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤に難溶である樹脂であることが好ましい。
 ここで、「sp値(溶解度パラメータ)が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤に可溶」とは、化合物(樹脂)の溶液を基材上に塗布し、100℃で1分間加熱することによって形成される化合物(樹脂)の塗膜(厚さ1μm)の、23℃における現像液に対して浸漬した際の溶解速度が、20nm/秒以上であることをいい、「sp値が18.0(MPa)1/2以下の有機溶剤に難溶」とは、化合物(樹脂)の溶液を基材上に塗布し、100℃で1分間加熱することによって形成される化合物(樹脂)の塗膜(厚さ1μm)の、23℃における現像液に対する溶解速度が、10nm/秒未満であることをいう。
 感光層としては、例えば、感光層用特定樹脂および光酸発生剤を含む感光層、重合性化合物および光重合開始剤等を含む感光層等が挙げられる。
 また、感光層は、高い保存安定性と微細なパターン形成性を両立する観点からは、化学増幅型感光層であることが好ましい。
 以下、感光層用特定樹脂および光酸発生剤を含む感光層の例について説明する。
〔感光層用特定樹脂〕
 感光層用特定樹脂は、アクリル系重合体であることが好ましい。
 「アクリル系重合体」は、付加重合型の樹脂であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する繰返し単位を含む重合体であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する繰返し単位以外の繰返し単位、例えば、スチレン類に由来する繰返し単位やビニル化合物に由来する繰返し単位等を含んでいてもよい。アクリル系重合体は、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する繰返し単位を、重合体における全繰返し単位に対し、50モル%以上含むことが好ましく、80モル%以上含むことがより好ましく、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する繰返し単位のみからなる重合体であることが特に好ましい。
 感光層用特定樹脂としては、酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位を有する樹脂が好ましく挙げられる上記酸基が酸分解性基により保護された構造としては、カルボキシ基が酸分解性基により保護された構造、フェノール性水酸基が酸分解性基により保護された構造等が挙げられる。
 また、酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位としては、(メタ)アクリル酸に由来するモノマー単位におけるカルボキシ基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位、p-ヒドロキシスチレン、α-メチル-p-ヒドロキシスチレン等のヒドロキシスチレン類に由来するモノマー単位におけるフェノール性水酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位等が挙げられる。
 酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位としては、アセタール構造を含む繰返し単位等が挙げられ、側鎖に環状エーテルエステル構造を含む繰返し単位が好ましい。環状エーテルエステル構造としては、環状エーテル構造における酸素原子とエステル結合における酸素原子とが同一の炭素原子に結合し、アセタール構造を形成していることが好ましい。
 また、酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位としては、下記式(1)で表される繰返し単位が好ましい。
 以下、「式(1)で表される繰返し単位」等を、「繰返し単位(1)」等ともいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)を表し、Lはカルボニル基又はフェニレン基を表し、R~Rはそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。
 式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
 式(1)中、Lは、カルボニル基又はフェニレン基を表し、カルボニル基であることが好ましい。
 式(1)中、R~Rはそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。R~Rにおけるアルキル基は、Rと同義であり、好ましい態様も同様である。また、R~Rのうち、1つ以上が水素原子であることが好ましく、R~Rの全てが水素原子であることがより好ましい。
 繰返し単位(1)としては、下記式(1-A)で表される繰返し単位、又は、下記式(1-B)で表される繰返し単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 繰返し単位(1)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法で合成したものを用いることもできる。例えば、(メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下でジヒドロフラン化合物と反応させることにより合成することができる。あるいは、前駆体モノマーと重合した後に、カルボキシ基又はフェノール性水酸基をジヒドロフラン化合物と反応させることによっても形成することができる。
 また、酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位としては、下記式(2)で表される繰返し単位も好ましく挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(2)中、Aは、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。酸の作用により脱離する基としては、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい)、アルコキシアルキル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリールオキシアルキル基(総炭素数7~40が好ましく、7~30がより好ましく、7~20がさらに好ましい)、アルコキシカルボニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい)、アリールオキシカルボニル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい)が好ましい。Aはさらに置換基を有していてもよく、置換基として上記置換基Tの例が挙げられる。
 式(2)中、R10は置換基を表し、置換基Tの例が挙げられる。Rは式(1)におけるRと同義の基を表す。
 式(2)中、nxは、0~3の整数を表す。
 酸の作用によって脱離する基としては、特開2008-197480号公報の段落番号0039~0049に記載の化合物のうち、酸によって脱離する基を含む繰返し単位も好ましく、また、特開2012-159830号公報(特許第5191567号)の段落番号0052~0056に記載の化合物も好ましく、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 繰返し単位(2)の具体的な例を以下に示すが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 感光層用特定樹脂に含まれる、酸基が酸分解性基により保護された構造を有する繰返し単位(好ましくは、繰返し単位(1)又は繰返し単位(2))の含有量は、5~80モル%が好ましく、10~70モル%がより好ましく、10~60モル%がさらに好ましい。アクリル系重合体は、繰返し単位(1)又は繰返し単位(2)を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上用いる場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 感光層用特定樹脂は、架橋性基を含む繰返し単位を含有してもよい。架橋性基の詳細については、特開2011-209692号公報の段落番号0032~0046の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 感光層用特定樹脂は、架橋性基を含む繰返し単位(繰返し単位(3))を含む態様も好ましいが、架橋性基を含む繰返し単位(3)を実質的に含まない構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、パターニング後に、感光層をより効果的に除去することが可能になる。ここで、実質的に含まないとは、例えば、感光層用特定樹脂の全繰返し単位の3モル%以下をいい、好ましくは1モル%以下をいう。
 感光層用特定樹脂は、その他の繰返し単位(繰返し単位(4))を含有してもよい。繰返し単位(4)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、特開2004-264623号公報の段落番号0021~0024に記載の化合物を挙げることができる。繰返し単位(4)の好ましい例としては、水酸基含有不飽和カルボン酸エステル、脂環構造含有不飽和カルボン酸エステル、スチレン、および、N置換マレイミドからなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する繰返し単位が挙げられる。これらの中でも、ベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルオキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-メチルシクロヘキシルのよう脂環構造含有の(メタ)アクリル酸エステル類、又は、スチレンのような疎水性のモノマーが好ましい。
 感光層用特定樹脂が繰返し単位(4)を含む場合において、感光層用特定樹脂を構成する全モノマー単位中、繰返し単位(4)を形成するモノマー単位の含有率は、1~60モル%であることが好ましく、5~50モル%であることがより好ましく、5~40モル%であることがさらに好ましい。感光層用特定樹脂は、そのモノマー単位中に、繰返し単位(4)を1種単独でまたは2種以上の組み合わせで含有することができる。2種以上の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 感光層用特定樹脂の合成法については様々な方法が知られているが、一例を挙げると、少なくとも繰返し単位(1)、繰返し単位(2)等を形成するために用いられるラジカル重合性単量体を含むラジカル重合性単量体混合物を、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を用いて重合することにより合成することができる。
 感光層用特定樹脂としては、不飽和多価カルボン酸無水物類を共重合させた前駆共重合体中の酸無水物基に、2,3-ジヒドロフランを、酸触媒の不存在下、室温(25℃)~100℃程度の温度で付加させることにより得られる共重合体も好ましい。
 以下の樹脂も感光層用特定樹脂の好ましい例として挙げられる。
BzMA/THFMA/t-BuMA(モル比:20~60:35~65:5~30)
BzMA/THFAA/t-BuMA(モル比:20~60:35~65:5~30)
BzMA/THPMA/t-BuMA(モル比:20~60:35~65:5~30)
BzMA/PEES/t-BuMA(モル比:20~60:35~65:5~30)
 BzMAは、ベンジルメタクリレートであり、THFMAは、テトラヒドロフラン-2-イル メタクリレートであり、t-BuMAは、t-ブチルメタクリレートであり、THFAAは、テトラヒドロフラン-2-イル アクリレートであり、THPMAは、テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル メタクリレートであり、PEESは、p-エトキシエトキシスチレンである。
 また、ポジ型現像に用いられる感光層用特定樹脂としては、特開2013-011678号公報に記載のものが例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 現像時のパターン形成性を良好とする観点から、感光層用特定樹脂の含有量は、感光層の全質量に対し、20~99質量%であることが好ましく、40~99質量%であることがより好ましく、70~99質量%であることがさらに好ましい。
 また、感光層用特定樹脂の含有量は、感光層に含まれる樹脂成分の全質量に対し、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。
 感光層用特定樹脂は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
 感光層用特定樹脂の重量平均分子量は、10,000以上であることが好ましく、20,000以上がより好ましく、35,000以上がさらに好ましい。上限値としては、特に定めるものでは無いが、100,000以下であることが好ましく、70,000以下としてもよく、50,000以下としてもよい。
 また、感光層用特定樹脂に含まれる重量平均分子量1,000以下の成分の量が、感光層用特定樹脂の全質量に対し、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
 感光層用特定樹脂の分子量分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、1.0~4.0が好ましく、1.1~2.5がより好ましい。
〔光酸発生剤〕
 感光層は、光酸発生剤をさらに含むことが好ましい。光酸発生剤は、波長365nmにおいて100mJ/cmの露光量で感光層が露光されると80モル%以上分解する光酸発生剤であることが好ましい。
 光酸発生剤の分解度は、以下の方法によって求めることができる。下記感光層形成用組成物の詳細については後述する。
 感光層形成用組成物を用い、シリコンウェハ基板上に感光層を形成し、100℃で1分間加熱し、加熱後に上記感光層を波長365nmの光を用いて100mJ/cmの露光量で露光する。加熱後の感光層の厚さは700nmとする。その後、上記感光層が形成された上記シリコンウェハ基板を、メタノール/テトラヒドロフラン(THF)=50/50(質量比)溶液に超音波を当てながら10分浸漬させる。上記浸漬後に、上記溶液に抽出された抽出物をHPLC(高速液体クロマトグラフィ)を用いて分析することで光酸発生剤の分解率を以下の式より算出する。
 分解率(%)=分解物量(モル)/露光前の感光層に含まれる光酸発生剤量(モル)×100
 光酸発生剤としては、波長365nmにおいて、100mJ/cmの露光量で感光層を露光したときに、85モル%以上分解するものであることが好ましい。
-オキシムスルホネート化合物-
 光酸発生剤は、オキシムスルホネート基を含む化合物(以下、単に「オキシムスルホネート化合物」ともいう)であることが好ましい。
 オキシムスルホネート化合物は、オキシムスルホネート基を有していれば特に制限はないが、下記式(OS-1)、後述する式(OS-103)、式(OS-104)、又は、式(OS-105)で表されるオキシムスルホネート化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式(OS-1)中、Xは、アルキル基、アルコキシル基、又は、ハロゲン原子を表す。Xが複数存在する場合は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記Xにおけるアルキル基およびアルコキシル基は、置換基を有していてもよい。上記Xにおけるアルキル基としては、炭素数1~4の、直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましい。上記Xにおけるアルコキシル基としては、炭素数1~4の直鎖状又は分岐状アルコキシル基が好ましい。上記Xにおけるハロゲン原子としては、塩素原子又はフッ素原子が好ましい。
 式(OS-1)中、m3は、0~3の整数を表し、0又は1が好ましい。m3が2又は3であるとき、複数のXは同一でも異なっていてもよい。
 式(OS-1)中、R34は、アルキル基又はアリール基を表し、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルコキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基であることが好ましい。Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基又は炭素数1~5のハロゲン化アルコキシル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン化アリール基を表す。
 式(OS-1)中、m3が3であり、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルト位であり、R34が炭素数1~10の直鎖状アルキル基、7,7-ジメチル-2-オキソノルボルニルメチル基、又は、p-トリル基である化合物が特に好ましい。
 式(OS-1)で表されるオキシムスルホネート化合物の具体例としては、特開2011-209692号公報の段落番号0064~0068、特開2015-194674号公報の段落番号0158~0167に記載された以下の化合物が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(OS-103)~式(OS-105)中、Rs1はアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表し、複数存在する場合のあるRs2はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基又はハロゲン原子を表し、複数存在する場合のあるRs6はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、スルホン酸基、アミノスルホニル基又はアルコキシスルホニル基を表し、XsはO又はSを表し、nsは1又は2を表し、msは0~6の整数を表す。
 式(OS-103)~式(OS-105)中、Rs1で表されるアルキル基(炭素数1~30が好ましい)、アリール基(炭素数6~30が好ましい)又はヘテロアリール基(炭素数4~30が好ましい)は、置換基Tを有していてもよい。
 式(OS-103)~式(OS-105)中、Rs2は、水素原子、アルキル基(炭素数1~12が好ましい)又はアリール基(炭素数6~30が好ましい)であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。化合物中に2以上存在する場合のあるRs2のうち、1つ又は2つがアルキル基、アリール基又はハロゲン原子であることが好ましく、1つがアルキル基、アリール基又はハロゲン原子であることがより好ましく、1つがアルキル基であり、かつ残りが水素原子であることが特に好ましい。Rs2で表されるアルキル基又はアリール基は、置換基Tを有していてもよい。
 式(OS-103)、式(OS-104)、又は、式(OS-105)中、XsはO又はSを表し、Oであることが好ましい。上記式(OS-103)~(OS-105)において、Xsを環員として含む環は、5員環又は6員環である。
 式(OS-103)~式(OS-105)中、nsは1又は2を表し、XsがOである場合、nsは1であることが好ましく、また、XsがSである場合、nsは2であることが好ましい。
 式(OS-103)~式(OS-105)中、Rs6で表されるアルキル基(炭素数1~30が好ましい)およびアルキルオキシ基(炭素数1~30が好ましい)は、置換基を有していてもよい。
 式(OS-103)~式(OS-105)中、msは0~6の整数を表し、0~2の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることが特に好ましい。
 また、上記式(OS-103)で表される化合物は、下記式(OS-106)、式(OS-110)又は式(OS-111)で表される化合物であることが特に好ましく、上記式(OS-104)で表される化合物は、下記式(OS-107)で表される化合物であることが特に好ましく、上記式(OS-105)で表される化合物は、下記式(OS-108)又は式(OS-109)で表される化合物であることが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式(OS-106)~式(OS-111)中、Rt1はアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表し、Rt7は、水素原子又は臭素原子を表し、Rt8は水素原子、炭素数1~8のアルキル基、ハロゲン原子、クロロメチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、メトキシメチル基、フェニル基又はクロロフェニル基を表し、Rt9は水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表し、Rt2は水素原子又はメチル基を表す。
 式(OS-106)~式(OS-111)中、Rt7は、水素原子又は臭素原子を表し、水素原子であることが好ましい。
 式(OS-106)~式(OS-111)中、Rt8は、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、ハロゲン原子、クロロメチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、メトキシメチル基、フェニル基又はクロロフェニル基を表し、炭素数1~8のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基であることが好ましく、炭素数1~8のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~6のアルキル基であることがさらに好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
 式(OS-106)~式(OS-111)中、Rt9は、水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表し、水素原子であることが好ましい。
 Rt2は、水素原子又はメチル基を表し、水素原子であることが好ましい。
 また、上記オキシムスルホネート化合物において、オキシムの立体構造(E,Z)については、いずれか一方であっても、混合物であってもよい。
 上記式(OS-103)~式(OS-105)で表されるオキシムスルホネート化合物の具体例としては、特開2011-209692号公報の段落番号0088~0095、特開2015-194674号公報の段落番号0168~0194に記載の化合物が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 オキシムスルホネート基を少なくとも1つを含むオキシムスルホネート化合物の好適な他の態様としては、下記式(OS-101)、式(OS-102)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 式(OS-101)又は式(OS-102)中、Ru9は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、カルバモイル基、スルファモイル基、スルホ基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ru9がシアノ基又はアリール基である態様がより好ましく、Ru9がシアノ基、フェニル基又はナフチル基である態様がさらに好ましい。
 式(OS-101)又は式(OS-102)中、Ru2aは、アルキル基又はアリール基を表す。
 式(OS-101)又は式(OS-102)中、Xuは、-O-、-S-、-NH-、-NRu5-、-CH-、-CRu6H-又はCRu6u7-を表し、Ru5~Ru7はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基を表す。
 式(OS-101)又は式(OS-102)中、Ru1~Ru4はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシル基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アミド基、スルホ基、シアノ基又はアリール基を表す。Ru1~Ru4のうちの2つがそれぞれ互いに結合して環を形成してもよい。このとき、環が縮環してベンゼン環ともに縮合環を形成していてもよい。Ru1~Ru4としては、水素原子、ハロゲン原子又はアルキル基が好ましく、また、Ru1~Ru4のうちの少なくとも2つが互いに結合してアリール基を形成する態様も好ましい。中でも、Ru1~Ru4がいずれも水素原子である態様が好ましい。上記した置換基は、いずれも、さらに置換基を有していてもよい。
 上記式(OS-101)で表される化合物は、式(OS-102)で表される化合物であることがより好ましい。
 また、上記オキシムスルホネート化合物において、オキシムやベンゾチアゾール環の立体構造(E,Z等)についてはそれぞれ、いずれか一方であっても、混合物であってもよい。
 式(OS-101)で表される化合物の具体例としては、特開2011-209692号公報の段落番号0102~0106、特開2015-194674号公報の段落番号0195~0207に記載の化合物が例示され、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 上記化合物の中でも、b-9、b-16、b-31、b-33が好ましい。
 市販品としては、WPAG-336(富士フイルム和光純薬(株)製)、WPAG-443(富士フイルム和光純薬(株)製)、MBZ-101(みどり化学(株)製)等を挙げることができる。
 活性光線に感応する光酸発生剤として1,2-キノンジアジド化合物を含まないものが好ましい。その理由は、1,2-キノンジアジド化合物は、逐次型光化学反応によりカルボキシ基を生成するが、その量子収率は1以下であり、オキシムスルホネート化合物に比べて感度が低いためである。
 これに対して、オキシムスルホネート化合物は、活性光線に感応して生成する酸が保護された酸基の脱保護に対して触媒として作用するので、1個の光量子の作用で生成した酸が、多数の脱保護反応に寄与し、量子収率は1を超え、例えば、10の数乗のような大きい値となり、いわゆる化学増幅の結果として、高感度が得られると推測される。
 また、オキシムスルホネート化合物は、広がりのあるπ共役系を有しているため、長波長側にまで吸収を有しており、遠紫外線(DUV)、ArF線、KrF線、i線のみならず、g線においても非常に高い感度を示す。
 感光層における酸分解性基としてテトラヒドロフラニル基を用いることにより、アセタール又はケタールに比べ同等又はそれ以上の酸分解性を得ることができる。これにより、より短時間のポストベークで確実に酸分解性基を消費することができる。さらに、光酸発生剤であるオキシムスルホネート化合物を組み合わせて用いることで、スルホン酸発生速度が上がるため、酸の生成が促進され、樹脂の酸分解性基の分解が促進される。また、オキシムスルホネート化合物が分解することで得られる酸は、分子の小さいスルホン酸であることから、硬化膜中での拡散性も高く、より高感度化することができる。
 光酸発生剤は、感光層の全質量に対して、0.1~20質量%使用することが好ましく、0.5~18質量%使用することがより好ましく、0.5~10質量%使用することがさらに好ましく、0.5~3質量%使用することが一層好ましく、0.5~1.2質量%使用することがより一層好ましい。
 光酸発生剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
〔塩基性化合物〕
 感光層は、後述する感光層形成用組成物の液保存安定性の観点から、塩基性化合物を含むことが好ましい。
 塩基性化合物としては、公知の化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、ヘテロ環式アミン、第四級アンモニウムヒドロキシド、および、カルボン酸の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
 脂肪族アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、ジ-n-ペンチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミンなどが挙げられる。
 芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、N,N-ジメチルアニリン、ジフェニルアミンなどが挙げられる。
 ヘテロ環式アミンとしては、例えば、ピリジン、2-メチルピリジン、4-メチルピリジン、2-エチルピリジン、4-エチルピリジン、2-フェニルピリジン、4-フェニルピリジン、N-メチル-4-フェニルピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4-メチルイミダゾール、2-フェニルベンズイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾール、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8-オキシキノリン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、シクロヘキシルモルホリノエチルチオウレア、ピペラジン、モルホリン、4-メチルモルホリン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、1,8-ジアザビシクロ[5.3.0]-7-ウンデセンなどが挙げられる。
 第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ-n-ブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ-n-ヘキシルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
 カルボン酸の第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムベンゾエート、テトラ-n-ブチルアンモニウムアセテート、テトラ-n-ブチルアンモニウムベンゾエートなどが挙げられる。
 感光層が、塩基性化合物を含む場合、塩基性化合物の含有量は、感光層用特定樹脂100質量部に対して、0.001~1質量部であることが好ましく、0.002~0.5質量部であることがより好ましい。
 塩基性化合物は、1種単独の化合物であっても、複数種の化合物の組み合わせであってもよい。また、塩基性化合物は、複数種の化合物の組み合わせであることがより好ましく、2種の化合物の組み合わせであることがさらに好ましく、互いに異なる2種のヘテロ環式アミンの組み合わせであることが特に好ましい。塩基性化合物が複数種の化合物の組み合わせである場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
〔界面活性剤〕
 感光層は、後述する感光層形成用組成物の塗布性を向上する観点から、界面活性剤を含むことが好ましい。
 界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、又は、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。
 ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類、フッ素系、シリコーン系界面活性剤を挙げることができる。
 界面活性剤として、フッ素系界面活性剤、又はシリコーン系界面活性剤を含むことがより好ましい。
 これらのフッ素系界面活性剤、又は、シリコーン系界面活性剤として、例えば、特開昭62-036663号公報、特開昭61-226746号公報、特開昭61-226745号公報、特開昭62-170950号公報、特開昭63-034540号公報、特開平07-230165号公報、特開平08-062834号公報、特開平09-054432号公報、特開平09-005988号公報、特開2001-330953号公報の各公報に記載の界面活性剤を挙げることができ、市販の界面活性剤を用いることもできる。
 使用できる市販の界面活性剤として、例えば、エフトップEF301、EF303(以上、新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431(以上、住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(以上、DIC(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106(以上、AGCセイミケミカル(株)製)、PF-6320等のPolyFoxシリーズ(OMNOVA社製)などのフッ素系界面活性剤又はシリコーン系界面活性剤を挙げることができる。また、ポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)も、シリコーン系界面活性剤として用いることができる。
 また、界面活性剤として、下記式(41)で表される繰返し単位Aおよび繰返し単位Bを含み、テトラヒドロフラン(THF)を溶剤とした場合のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000以上10,000以下である共重合体を好ましい例として挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 式(41)中、R41およびR43はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、R42は炭素数1以上4以下の直鎖アルキレン基を表し、R44は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を表し、Lは炭素数3以上6以下のアルキレン基を表し、p4およびq4は重合比を表す質量百分率であり、p4は10質量%以上80質量%以下の数値を表し、q4は20質量%以上90質量%以下の数値を表し、r4は1以上18以下の整数を表し、n4は1以上10以下の整数を表す。
 式(41)中、Lは、下記式(42)で表される分岐アルキレン基であることが好ましい。式(42)におけるR45は、炭素数1以上4以下のアルキル基を表し、被塗布面に対する濡れ性の点で、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、炭素数2又は3のアルキル基がより好ましい。
 -CH-CH(R45)-   (42)
 上記共重合体の重量平均分子量は、1,500以上5,000以下であることがより好ましい。
 感光層が界面活性剤を含む場合、界面活性剤の添加量は、感光層用特定樹脂100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、0.01~10質量部であることがより好ましく、0.01~1質量部であることがさらに好ましい。
 界面活性剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
〔その他の成分〕
 感光層には、さらに、必要に応じて、酸化防止剤、可塑剤、熱ラジカル発生剤、熱酸発生剤、酸増殖剤、紫外線吸収剤、増粘剤、および、有機又は無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を、それぞれ、1種又は2種以上加えることができる。これらの詳細は、特開2011-209692号公報の段落番号0143~0148の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
 感光層の厚さは、解像力向上の観点から、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、0.75μm以上がさらに好ましく、0.8μm以上が特に好ましい。感光層の厚さの上限値としては、10μm以下が好ましく、5.0μm以下がより好ましく、2.0μm以下がさらに好ましい。
 感光層と保護層との厚さの合計は、0.2μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましく、2.0μm以上であることがさらに好ましい。上限値としては、20.0μm以下であることが好ましく、10.0μm以下であることがより好ましく、5.0μm以下であることがさらに好ましい。
〔現像液〕
 感光層は、現像液を用いた現像に供せられる。
 現像液としては、有機溶剤を含む現像液が好ましい。
 現像液の全質量に対する有機溶剤の含有量は、90~100質量%であることが好ましく、95~100質量%であることがより好ましい。また、現像液は有機溶剤のみからなる現像液であってもよい。
 現像液を用いた感光層の現像方法については後述する。
-有機溶剤-
 現像液に含まれる有機溶剤のsp値は、19MPa1/2未満であることが好ましく、18MPa1/2以下であることがより好ましい。
 現像液に含まれる有機溶剤としては、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド系溶剤等の極性溶剤、および炭化水素系溶剤が挙げられる。
 ケトン系溶剤としては、例えば、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、1-ヘキサノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、イオノン、ジアセトニルアルコール、アセチルカービノール、アセトフェノン、メチルナフチルケトン、イソホロン、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等を挙げることができる。
 アミド系溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等を使用することができる。
 炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 上記有機溶剤は、1種のみでも、2種以上用いてもよい。また、上記以外の有機溶剤と混合して使用してもよい。但し、現像液の全質量に対する水の含有量が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水を含有しないことがより好ましい。ここでの実質的に水を含有しないとは、例えば、現像液の全質量に対する水の含有量が3質量%以下であることをいい、より好ましくは測定限界以下であることをいう。
 すなわち、有機現像液に対する有機溶剤の使用量は、現像液の全量に対して、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
 特に、有機現像液は、ケトン系溶剤、エステル系溶剤およびアミド系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤を含むことが好ましい。
 また、有機現像液は、必要に応じて塩基性化合物を適当量含有していてもよい。塩基性化合物の例としては、上記の塩基性化合物の項で述べたものを挙げることができる。
 有機現像液の蒸気圧は、23℃において、5kPa以下であることが好ましく、3kPa以下がより好ましく、2kPa以下がさらに好ましい。有機現像液の蒸気圧を5kPa以下にすることにより、現像液の感光層上あるいは現像カップ内での蒸発が抑制され、感光層の面内における温度均一性が向上し、結果として現像後の感光層の寸法均一性が改善する。
 5kPa以下の蒸気圧を有する溶剤の具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、蟻酸ブチル、蟻酸プロピル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
 特に好ましい範囲である2kPa以下の蒸気圧を有する溶剤の具体的な例としては、1-オクタノン、2-オクタノン、1-ノナノン、2-ノナノン、4-ヘプタノン、2-ヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、フェニルアセトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル-3-エトキシプロピオネート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸プロピル等のエステル系溶剤、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
-界面活性剤-
 現像液は、界面活性剤を含有してもよい。
 界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、上記の保護層の項で述べた界面活性剤が好ましく用いられる。
 現像液に界面活性剤を配合する場合、その配合量は現像液の全量に対して、通常0.001~5質量%であり、好ましくは0.005~2質量%であり、より好ましくは0.01~0.5質量%である。
〔感光層形成用組成物〕
 感光層形成用組成物は、積層体に含まれる感光層の形成に用いられる組成物である。
 積層体において、感光層は、例えば、感光層形成用組成物を保護層の上に適用し、乾燥させることによって形成することができる。適用方法としては、例えば、後述する保護層における保護層形成用組成物の適用方法についての記載を参酌できる。
 感光層形成用組成物は、上述の感光層に含まれる成分(例えば、感光層用特定樹脂、光酸発生剤、塩基性化合物、界面活性剤、および、その他の成分等)と、溶剤と、を含むことが好ましい。これらの感光層に含まれる成分は、溶剤に溶解又は分散していることが好ましく、溶解していることがより好ましい。
 感光層形成用組成物に含まれる成分の含有量は、上述した各成分の感光層の全質量に対する含有量を、感光層形成用組成物の固形分量に対する含有量に読み替えたものとすることが好ましい。
-有機溶剤-
 感光層形成用組成物に使用される有機溶剤としては、公知の有機溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。
 有機溶剤としては、例えば、
 (1)エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;
 (2)エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル等のエチレングリコールジアルキルエーテル類;
 (3)エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
 (4)プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
 (5)プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
 (6)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
 (7)ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;
 (8)ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
 (9)ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
 (10)ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル等のジプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
 (11)ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
 (12)乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n-プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸n-ブチル、乳酸イソブチル、乳酸n-アミル、乳酸イソアミル等の乳酸エステル類;
 (13)酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n-アミル、酢酸イソアミル、酢酸n-ヘキシル、酢酸2-エチルヘキシル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n-プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n-ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、酪酸イソブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;
 (14)ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸エチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、3-メチル-3-メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;
 (15)メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;
 (16)N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;
 (17)γ-ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができる。
 また、これらの有機溶剤にさらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1-オクタノール、1-ノナノール、ベンジルアルコール、アニソール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の有機溶剤を添加することもできる。
 上記した有機溶剤のうち、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、又は、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類が好ましく、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。
 感光層形成用組成物が有機溶剤を含む場合、有機溶剤の含有量は、感光層用特定樹脂100質量部当たり、1~3,000質量部であることが好ましく、5~2,000質量部であることがより好ましく、10~1,500質量部であることがさらに好ましい。
 有機溶剤は、1種単独で使用されても、複数種の組み合わせで使用されてもよい。複数種の組み合わせの場合には、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
<積層体形成用キット>
 積層体形成用キットは、例えば、上述した保護層形成用組成物および感光層形成用組成物を含む。また、積層体形成用キットは、上述有機層形成用組成物をさらに含んでもよい。
<積層体の製造方法と有機層のパターニング方法>
 下記の(1)~(6)の工程は、有機層のパターニングに関する一連の作業工程である。積層体の製造方法は、下記工程(1)を少なくとも含む。また、有機層のパターニング方法は、下記工程(5)を少なくとも含む。
(1)基板上の有機層の上に保護層を形成する工程。
(2)保護層の上に感光層を形成する工程。
(3)感光層を露光する工程。
(4)有機溶剤を含む現像液を用いて感光層を現像しマスクパターンを作製する工程。
(5)非マスク部の保護層および有機層を除去する工程。
(6)剥離液を用いて保護層を除去する工程。
<<(1)有機層の上に保護層を形成する工程>>
 本実施形態の有機層のパターニング方法は、有機層の上に保護層を形成する工程を含む。通常は、基材の上に有機層を形成した後に、本工程を行う。この場合、保護層は、有機層の基材側の面と反対側の面に形成する。保護層は、有機層と直接接するように形成されることが好ましいが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の層が間に設けられてもよい。他の層としては、フッ素系の下塗り層等が挙げられる。また、保護層は1層のみ設けられてもよいし、2層以上設けられてもよい。保護層は、上述のとおり、好ましくは、保護層形成用組成物を用いて形成される。
 形成方法の詳細は、上述の積層体における保護層形成用組成物の適用方法を参照できる。
<<(2)保護層の上に感光層を形成する工程>>
 上記(1)の工程後、保護層の有機層側の面と反対側の上(好ましくは表面上)に、感光層を形成する。感光層は、上述のとおり、好ましくは、感光層形成用組成物を用いて形成される。形成方法の詳細は、上述の積層体における感光層形成用組成物の適用方法を参照できる。
<<(3)感光層を露光する工程>>
 (2)の工程で感光層を形成後、上記感光層を露光する。具体的には、例えば、感光層の少なくとも一部に活性光線を照射(露光)する。
 上記露光は所定のパターンとなるように行うことが好ましい。また、露光はフォトマスクを介して行ってもよいし、所定のパターンを直接描画してもよい。
 露光時の活性光線の波長としては、好ましくは180nm以上450nm以下の波長、より好ましくは365nm(i線)、248nm(KrF線)又は193nm(ArF線)の波長を有する活性光線を使用することができる。
 活性光線の光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、レーザ発生装置、発光ダイオード(LED)光源などを用いることができる。
 光源として水銀灯を用いる場合には、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長を有する活性光線を好ましく使用することができ、i線を用いることがより好ましい。
 光源としてレーザ発生装置を用いる場合には、固体(YAG)レーザでは343nm、355nmの波長を有する活性光線が好適に用いられ、エキシマレーザでは、193nm(ArF線)、248nm(KrF線)、351nm(Xe線)の波長を有する活性光線が好適に用いられ、さらに半導体レーザでは375nm、405nmの波長を有する活性光線が好適に用いられる。この中でも、安定性、コスト等の点から355nm、又は、405nmの波長を有する活性光線がより好ましい。レーザは、1回あるいは複数回に分けて、感光層に照射することができる。
 露光量は、40~120mJが好ましく、60~100mJがより好ましい。
 レーザの1パルス当たりのエネルギー密度は、0.1mJ/cm以上10,000mJ/cm以下であることが好ましい。塗膜を十分に硬化させるには、0.3mJ/cm以上がより好ましく、0.5mJ/cm以上がさらに好ましい。アブレーション現象による感光層等の分解を抑制する観点からは、露光量を1,000mJ/cm以下とすることが好ましく、100mJ/cm以下がより好ましい。
 また、パルス幅は、0.1ナノ秒(以下、「ns」と称する)以上30,000ns以下であることが好ましい。アブレーション現象により色塗膜を分解させないようにするには、0.5ns以上がより好ましく、1ns以上が一層好ましい。スキャン露光の際に合わせ精度を向上させるには、1,000ns以下がより好ましく、50ns以下がさらに好ましい。
 光源としてレーザ発生装置を用いる場合、レーザの周波数は、1Hz以上50,000Hz以下が好ましく、10Hz以上1,000Hz以下がより好ましい。
 さらに、露光処理時間を短くするには、レーザの周波数は、10Hz以上がより好ましく、100Hz以上がさらに好ましく、スキャン露光の際に合わせ精度を向上させるには、10,000Hz以下がより好ましく、1,000Hz以下がさらに好ましい。
 レーザは、水銀灯と比べると焦点を絞ることが容易であり、また、露光工程でのパターン形成においてフォトマスクの使用を省略することができるという点でも好ましい。
 露光装置としては、特に制限はないが、市販されているものとしては、Callisto((株)ブイ・テクノロジー製)、AEGIS((株)ブイ・テクノロジー製)、DF2200G(大日本スクリーン製造(株)製)などを使用することが可能である。また上記以外の装置も好適に用いられる。
 また、必要に応じて、長波長カットフィルタ、短波長カットフィルタ、バンドパスフィルタのような分光フィルタを通して、照射光量を調整することもできる。
 また、上記露光の後、必要に応じて露光後加熱工程(PEB)を行ってもよい。
<<(4)有機溶剤を含む現像液を用いて感光層を現像しマスクパターンを作製する工程>>
 (3)の工程で、フォトマスクを介して感光層を露光した後、現像液を用いて感光層を現像する。
 現像はネガ型が好ましい。現像液の詳細は、上述の感光層の説明において記載した通りである。
 現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基材を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基材表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基材表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基材上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。
 上記各種の現像方法が、現像装置の現像ノズルから現像液を感光層に向けて吐出する工程を含む場合、吐出される現像液の吐出圧(吐出される現像液の単位面積あたりの流速)は、好ましくは2mL/秒/mm以下、より好ましくは1.5mL/秒/mm以下、さらに好ましくは1mL/秒/mm以下である。吐出圧の下限は特に無いが、スループットを考慮すると0.2mL/秒/mm以上が好ましい。吐出される現像液の吐出圧を上記の範囲とすることにより、現像後のレジスト残渣に由来するパターンの欠陥を著しく低減することができる。
 このメカニズムの詳細は定かではないが、恐らくは、吐出圧を上記範囲とすることで、現像液が感光層に与える圧力が小さくなり、感光層上のレジストパターンが不用意に削られたり崩れたりすることが抑制されるためと考えられる。なお、現像液の吐出圧(mL/秒/mm)は、現像装置中の現像ノズル出口における値である。
 現像液の吐出圧を調整する方法としては、例えば、ポンプなどで吐出圧を調整する方法や、加圧タンクからの供給で圧力を調整することで変える方法などを挙げることができる。
 また、有機溶剤を含む現像液を用いて現像する工程の後に、他の有機溶剤に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。
<<(5)非マスク部の保護層および有機層を除去する工程>>
 感光層を現像してマスクパターンを作製した後、エッチング処理にて少なくとも非マスク部の上記保護層および上記有機層を除去する。非マスク部とは、感光層を現像して形成されたマスクパターンによりマスクされていない領域(感光層が現像により取り除かれた領域)をいう。
 上記エッチング処理は複数の段階に分けて行われてもよい。例えば、上記保護層および上記有機層は、一度のエッチング処理により除去されてもよいし、保護層の少なくとも一部がエッチング処理により除去された後に、有機層(および、必要に応じて保護層の残部)がエッチング処理により除去されてもよい。
 また、上記エッチング処理はドライエッチング処理であってもウェットエッチング処理であってもよく、エッチングを複数回に分けてドライエッチング処理とウェットエッチング処理とを行う態様であってもよい。例えば、保護層の除去はドライエッチングによるものであってもウェットエッチングによるものであってもよい。
 上記保護層および上記有機層を除去する方法としては、例えば、上記保護層および上記有機層を一度のドライエッチング処理により除去する方法A、上記保護層の少なくとも一部をウェットエッチング処理により除去し、その後に上記有機層(および、必要に応じて上記保護層の残部)をドライエッチングにより除去する方法B等の方法が挙げられる。
 上記方法Aにおけるドライエッチング処理、上記方法Bにおけるウェットエッチング処理およびドライエッチング処理等は、公知のエッチング処理方法に従い行うことが可能である。
 以下、上記方法Aの一態様の詳細について説明する。上記方法Bの具体例としては、特開2014-098889号公報の記載等を参酌することができる。
 上記方法Aにおいて、具体的には、レジストパターンをエッチングマスク(マスクパターン)として、ドライエッチングを行うことにより、非マスク部の保護層および有機層を除去することができる。ドライエッチングの代表的な例としては、特開昭59-126506号公報、特開昭59-046628号公報、特開昭58-009108号公報、特開昭58-002809号公報、特開昭57-148706号公報、特開昭61-041102号公報に記載の方法がある。
 ドライエッチングとしては、形成される有機層のパターンの断面をより矩形に近く形成する観点や有機層へのダメージをより低減する観点から、以下の形態で行なうのが好ましい。
 フッ素系ガスと酸素ガス(O)との混合ガスを用い、有機層が露出しない領域(深さ)までエッチングを行なう第1段階のエッチングと、この第1段階のエッチングの後に、窒素ガス(N)と酸素ガス(O)との混合ガスを用い、好ましくは有機層が露出する領域(深さ)付近までエッチングを行う第2段階のエッチングと、有機層が露出した後に行うオーバーエッチングとを含む形態が好ましい。以下、ドライエッチングの具体的手法、並びに第1段階のエッチング、第2段階のエッチング、およびオーバーエッチングについて説明する。
 ドライエッチングにおけるエッチング条件は、下記手法により、エッチング時間を算出しながら行うことが好ましい。
 (A)第1段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/分)と、第2段階のエッチングにおけるエッチングレート(nm/分)とをそれぞれ算出する。
 (B)第1段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間と、第2段階のエッチングで所望の厚さをエッチングする時間とをそれぞれ算出する。
 (C)上記(B)で算出したエッチング時間に従って第1段階のエッチングを実施する。
 (D)上記(B)で算出したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施する。あるいはエンドポイント検出でエッチング時間を決定し、決定したエッチング時間に従って第2段階のエッチングを実施してもよい。
 (E)上記(C)、(D)の合計時間に対してオーバーエッチング時間を算出し、オーバーエッチングを実施する。
 上記第1段階のエッチングにおいて用いる混合ガスとしては、被エッチング膜である有機材料を矩形に加工する観点から、フッ素系ガスおよび酸素ガス(O)を含むことが好ましい。また、第1段階のエッチングにおいては、積層体が有機層が露出しない領域までエッチングされる。そのため、この段階では有機層はダメージを受けていないか、ダメージは軽微であると考えられる。
 また、上記第2段階のエッチングおよび上記オーバーエッチングにおいては、有機層のダメージ回避の観点から、窒素ガスおよび酸素ガスの混合ガスを用いてエッチング処理を行うことが好ましい。
 第1段階のエッチングにおけるエッチング量と、第2段階のエッチングにおけるエッチング量との比率は、第1段階のエッチングにおける有機層のパターンの断面における矩形性に優れるように決定することが重要である。
 全エッチング量(第1段階のエッチングにおけるエッチング量と第2段階のエッチングにおけるエッチング量との総和)中における、第2段階のエッチングにおけるエッチング量の比率は、0%より大きく50%以下であることが好ましく、10~20%がより好ましい。エッチング量とは、被エッチング膜の残存する膜厚とエッチング前の膜厚との差から算出される量のことをいう。
 また、エッチングは、オーバーエッチング処理を含むことが好ましい。オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング比率を設定して行なうことが好ましい。オーバーエッチング比率は任意に設定できるが、フォトレジストのエッチング耐性と被エッチングパターン(有機層)の矩形性維持の点で、エッチング工程におけるエッチング処理時間全体の30%以下であることが好ましく、5~25%であることがより好ましく、10~15%であることが特に好ましい。
<<(6)剥離液を用いて保護層を除去する工程>>
 エッチング後、剥離液(例えば、水)を用いて保護層を除去する。剥離液の詳細は、上述の保護層の説明において記載した通りである。
 保護層を剥離液で除去する方法としては、例えば、スプレー式又はシャワー式の噴射ノズルからレジストパターンに剥離液を噴射して、保護層を除去する方法を挙げることができる。剥離液としては、純水を好ましく用いることができる。また、噴射ノズルとしては、その噴射範囲内に基材全体が包含される噴射ノズルや、可動式の噴射ノズルであってその可動範囲が基材全体を包含する噴射ノズルを挙げることができる。また別の態様として、機械的に保護層を剥離した後に、有機層上に残存する保護層の残渣を溶解除去する態様が挙げられる。
 噴射ノズルが可動式の場合、保護層を除去する工程中に基材中心部から基材端部までを2回以上移動して剥離液を噴射することで、より効果的にレジストパターンを除去することができる。
 保護層を除去した後、乾燥等の工程を行うことも好ましい。乾燥温度としては、80~120℃とすることが好ましい。
<用途>
 保護層形成用組成物を応用した積層体は、有機半導体を利用した半導体デバイス(電子デバイス)の製造に用いることができる。ここで、電子デバイスとは、半導体を含有し、かつ2つ以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気、化学物質などにより制御するデバイス、あるいは、印加した電圧や電流により、光や電場、磁場などを発生させるデバイスである。
 例としては、有機光電変換素子、有機電界効果トランジスタ、有機電界発光素子、ガスセンサ、有機整流素子、有機インバータ、情報記録素子などが挙げられる。有機光電変換素子は光センサ用途、エネルギー変換用途(太陽電池)のいずれにも用いることができる。これらの中で、用途として好ましくは有機電界効果トランジスタ、有機光電変換素子、有機電界発光素子であり、より好ましくは有機電界効果トランジスタ、有機光電変換素子であり、特に好ましくは有機電界効果トランジスタである。
 以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。したがって、本発明の範囲は、以下に示す具体例に限定されるものではない。実施例において、特に述べない限り、「部」および「%」は質量基準であり、各工程の環境温度(室温)は23℃である。
<保護層形成用組成物の調製>
 下記表1に示した配合比(質量部)となるように各原料を混合した。混合後、撹拌機(ホットマグネットスターラー、C-MAG HS4、IKA社製)を使用して、下記の撹拌条件の下、保護層形成用組成物をそれぞれ撹拌した。撹拌が終了した後、ステンレス プレッシャー フィルターホルダー(sartorius社製)に、孔径5μmのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)メンブレンフィルター(デュラポア(Durapore)、Merck社製)を設置し、これを用いて2MPaで加圧しながら各組成物を濾過した。
<<撹拌条件>>
・雰囲気:大気
・撹拌時間:240分
・撹拌温度:50℃
・撹拌部材の回転速度:500rpm
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 各原料の具体的な仕様は、下記のとおりである。
<原料>
<<水溶性樹脂>>
・PVA:クラレ社製PVA-205、Mw=24000。
・PVP:第一工業製薬社製ピッツコールK-90、Mw=1200000。
・HEC:富士フイルム和光純薬社製2-ヒドロキシエチルセルロース、Mw=720000。
<<特定親水性化合物>>
 下記構造を有するB-1~B-8の化合物を使用した。式中、mはオキシエチレン構造の平均付加モル数を表す。
・B-1:ジエチレングリコール(分子量=106。富士フイルム和光純薬社製)
・B-2:テトラエチレングリコール(分子量=194。富士フイルム和光純薬社製)
・B-3:ポリエチレングリコール1000(Mw=1000、平均付加モル数mは20である。富士フイルム和光純薬社製)
・B-4:ポリエチレングリコール1540(Mw=1540、平均付加モル数mは32である。富士フイルム和光純薬社製)
・B-5:ジプロピレングリコール(分子量=134。富士フイルム和光純薬社製)
・B-6:トリプロピレングリコール(分子量=192。富士フイルム和光純薬社製)
・B-7:下記構造の化合物(分子量=312)
・B-8:下記構造の化合物(分子量=244)
・B-9:テトラエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量=208。富士フイルム和光純薬社製)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
<<比較例における親水性化合物>>
・C-1:エチレングリコール(分子量=62。富士フイルム和光純薬社製)
・C-2:1,3,5-アダマンタントリオール(分子量=184。富士フイルム和光純薬社製)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
<<界面活性剤>>
・E-1:アセチレノールE00(川研ファインケミカル社製)
・E-2:EMALEX710(日本エマルジョン社製)
<<溶剤>>
・S-1:蒸留水
・S-2:メタノール(富士フイルム和光純薬社製)
<評価>
 本発明の保護層形成用組成物の効果を評価するため、有機層と、実施例および比較例の各保護層形成用組成物を用いて形成した保護層と、必要に応じて感光層とを含む積層体を形成し、有機層をエッチングした後における保護層のクラック抑制の効果、および、保護層を除去した後における有機層上の残渣抑制の効果を評価した。
<<クラック抑制の評価>>
 クラック抑制の評価は、ドライエッチングに晒された保護層表面を観察することにより行った。
 まず、次の方法により積層体を形成した。5cm四方のガラス基板上に、有機材料として有機半導体材料を含む下記組成の有機層形成用組成物をスピンコートし、80℃で10分間乾燥させることで、厚さ150nmの有機半導体層(有機層)を形成した。次いで、上記有機半導体層上に、実施例および比較例の各保護層形成用組成物をスピンコートし、80℃で1分間乾燥させることで、厚さ2μmの保護層を形成した。すなわち、ここで形成した積層体は、順にガラス基板、有機半導体層(厚さ150nm)および保護層(厚さ2μm)からなる構造を有する。
<<<有機層形成用組成物の成分>>>
・P3HT(シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製) 10質量%
・PCBM(シグマ アルドリッチ ジャパン合同会社製) 10質量%
・クロロホルム(富士フイルム和光純薬社製)       80質量%
 耐熱性のカプトン(登録商標)粘着テープを用いて積層体のガラス基板側を8インチウェハ(1インチは25.4mm)に貼り付け、下記条件にてドライエッチングを実施した。そして、光学顕微鏡を使用して2.6mm×3.8mmの視野(倍率5倍)で、エッチング後の積層体表面(最上層である保護層の表面)を基板上の全範囲にわたって観察し、表面に生じたクラックの数を計数した。「クラック」は、長さ1μm以上のひび割れを意味する。そして、そのクラック数に応じて下記の評価基準により、クラック抑制の効果を評価した。
<<<ドライエッチング条件>>>
・装置:日立ハイテクノロジーズ社製U621
・ソースパワー:1000W
・ウェハバイアス:0W
・ガス流量:酸素500scm、窒素50scm
・処理時間:20s
<<<評価基準>>>
・A:クラック数が0個(クラックが生じなかった)。
・B:クラック数が1個以上4個以下。
・C:クラック数が5個以上。
<<残渣抑制の評価>>
 残渣抑制の評価は、本発明の積層体を形成し、この積層体から保護層を除去する過程において、有機半導体層の表面状態を保護層の形成前と除去後で比較することにより行った。
 まず、クラック抑制評価の場合と同様に、ガラス基板上に、厚さ150nmの有機半導体層を形成した。ここで、有機半導体層の表面に対し、TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)装置(ION-TOF社製TOF.SIMS5)を用いて、有機半導体材料由来のシグナル強度Iを測定した。有機半導体材料あるいは有機材料由来のシグナルは、その有機半導体材料あるいは有機材料に応じて適宜決められる。例えば、有機半導体材料がPCBMである場合には、有機半導体材料由来のシグナルとして、m/z=910のシグナルを使用することができる。本評価においても、m/z=910のシグナル強度を測定した。
 次に、クラック抑制評価の場合と同様に、上記有機半導体層上に厚さ2μmの保護層を形成した。さらに、上記保護層上に、下記組成の感光性樹脂組成物をスピンコートし、80℃で1分間乾燥させることで、厚さ2μmの感光層を形成した。すなわち、ここで形成した積層体は、順にガラス基板、有機半導体層(厚さ150nm)、保護層(厚さ2μm)および感光層(厚さ2μm)からなる構造を有する。
 この積層体に対し、nBA(酢酸n-ブチル)を用いた30秒間のパドル現像を2回実施して、感光層を除去した。その後、この積層体に対し、水を用いた30秒間のパドル現像を2回実施し、さらに水でシャワー洗浄を行って、保護層を除去した。これにより、ガラス基板上に有機半導体層が残った積層体が得られる。ここで、上記積層体表面(つまり、最上層である有機半導体層の表面)に対し、TOF-SIMS測定を再度実施し、有機半導体材料由来のシグナルIを測定した。
 そして、シグナルIに対するシグナルIの強度比を次の式で算出した。シグナル強度比が大きいほど、保護層除去後の有機半導体層の表面状態が、保護層形成前の有機半導体層の表面状態に近いことを示すことから、残渣の発生が抑制されているといえる。
 シグナル強度比(%)=[I/I]×100
 式中、Iは、保護層除去後の有機層表面における有機材料由来のシグナル強度を表し、Iは、保護層形成前の有機層表面における有機材料由来のシグナル強度を表す。
<<<感光性樹脂組成物の成分>>>
・下記方法で合成された表に記載の感光性樹脂 25.09質量部
・下記の光酸発生剤X             0.26質量部
・下記の塩基性化合物Y            0.08質量部
・下記の界面活性剤B             0.08質量部
・PGMEA                74.50質量部
・・PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・感光性樹脂A-1の合成方法。
 まず、BzMA(ベンジルメタクリレート、16.65g)、THFMA(メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、21.08g)、t-BuMA(t-ブチルメタクリレート、5.76g)、およびV-601(0.4663g、富士フイルム和光純薬社製)をPGMEA(32.62g)に溶解し、PGMEA溶液を調製した。次いで、窒素導入管および冷却管を取り付けた三口フラスコにPGMEA(32.62g)を入れ、86℃に昇温し、ここに、上記PGMEA溶液を2時間かけて滴下した。次いで、その溶液を2時間撹拌し、その後、反応を終了させた。反応終了後の溶液をヘプタン中に注入してポリマー成分を再沈させ、これにより生じた白色粉体を濾過により回収した。この結果、重量平均分子量Mwが45000の感光性樹脂A-1を得た。Mwが1000以下の成分の含有量は3質量%であった。
・感光性樹脂A-2の合成方法。
 まず、BzMA(16.65g)、THFAA(アクリル酸テトラヒドロフルフリル、19.19g)、t-BuMA(5.76g)、およびV-601(0.4663g)をPGMEA(32.62g)に溶解し、PGMEA溶液を調製した。次いで、窒素導入管および冷却管を取り付けた三口フラスコにPGMEA(32.62g)を入れ、86℃に昇温し、ここに、上記PGMEA溶液を2時間かけて滴下した。次いで、その溶液を2時間撹拌し、その後、反応を終了させた。反応終了後の溶液をヘプタン中に注入してポリマー成分を再沈させ、これにより生じた白色粉体を濾過により回収した。この結果、重量平均分子量Mwが45000の感光性樹脂A-2を得た。Mwが1000以下の成分の含有量は3質量%であった。
・光酸発生剤X:下記構造(式中、R11はトリル基、R18はメチル基を表す。)を有する化合物。ダイトーケミックス社製。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
・塩基性化合物Y:下記構造を有するチオ尿素誘導体。DSP五協フード&ケミカル社製。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
・界面活性剤B:OMNOVA社製、PF-6320。
<評価結果>
 実施例および比較例の各結果を上記表1に示す。この結果から、本発明の保護層形成用組成物により、リソグラフィ法による有機層のパターニングにおいて、有機層のエッチング後における保護層のクラック、および、保護層の除去後における有機層上の残渣を抑制できることがわかった。
 さらに、各実施例に係る保護層形成用組成物から得られる保護層を含む積層体を利用して、有機半導体デバイスをそれぞれ作製した。いずれの有機半導体デバイスも、性能に問題はなかった。
1  感光層
1a 露光現像後の感光層
2  保護層
3  有機層
3a 加工後の有機層
4  基材
5  現像後の感光層の除去部
5a エッチング後の積層体の除去部

Claims (21)

  1.  水溶性樹脂と、重量平均分子量が100以上2000未満でありかつ複数のオキシアルキレン構造を有する化合物と、水とを含有する保護層形成用組成物。
  2.  前記化合物が、水酸基を1つ以上有する、
     請求項1に記載の保護層形成用組成物。
  3.  前記化合物が有する水酸基の数が2~8である、
     請求項2に記載の保護層形成用組成物。
  4.  前記化合物の重量平均分子量が1600以下である、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  5.  前記化合物として、下記式(OA-1)で表される化合物を含有する、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式(OA-1)において、
     Ra1は、水素原子または炭素数1~20のアルキル基を表し、
     Ra2は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
     Ra3は、nが付された構成単位ごとに独立して、水素原子または下記式(OA-2)で表される1価の有機基を表し、
     mは、2~50の整数を表し、
     nは、mが付された構成単位ごとに独立して1~20の整数を表し、
     pは、0または1を表す;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     式(OA-2)において、
     Rb1は、qが付された構成単位ごとに独立して、炭素数1~20のアルキレン基を表し、
     qは、1~25の整数を表し、
     rは、0または1を表す。
  6.  式(OA-1)において、mが10以下である、
     請求項5に記載の保護層形成用組成物。
  7.  式(OA-1)において、mが15~40である、
     請求項5に記載の保護層形成用組成物。
  8.  式(OA-1)において、nが10以下である、
     請求項5~7のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  9.  前記複数のオキシアルキレン構造が、オキシエチレン構造およびオキシプロピレン構造の少なくとも1種を含む、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  10.  前記化合物の含有量が、前記水溶性樹脂の含有量に対し1~30質量%である、
     請求項1~9のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  11.  前記化合物の分子量Mallに対するオキシアルキレン鎖の合計の式量Moaの割合Moa/Mallが、%表示で50%以上である、
     請求項1~10のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  12.  前記化合物の沸点が200℃以上である、
     請求項1~11のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  13.  前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよび水溶性多糖類からなる群から選択される少なくとも1種を含む、
     請求項1~12のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  14.  前記水溶性樹脂として、高分子量樹脂と、前記高分子量樹脂の重量平均分子量よりも小さい重量平均分子量を有する低分子量樹脂とを含み、
     前記低分子量樹脂の重量平均分子量が、前記高分子量樹脂の重量平均分子量の半分以下である、
     請求項1~13のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物。
  15.  前記高分子量樹脂の含有量が、全水溶性樹脂に対し30質量%以下である、
     請求項14に記載の保護層形成用組成物。
  16.  請求項1~15のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物からなる層状膜。
  17.  請求項1~15のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物から形成された保護層。
  18.  基板と、有機層と、請求項17に記載の保護層とを順に含む積層体。
  19.  さらに保護層上に感光層を含む、
     請求項18に記載の積層体。
  20.  有機層と、前記有機層を保護する保護層と、前記保護層上の感光層を順に含む積層体を形成するためのキットであって、
     請求項1~15のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物と、前記感光層を形成するための感光層形成用組成物とを含むキット。
  21.  請求項1~15のいずれか1項に記載の保護層形成用組成物から形成した保護層を利用して有機層をパターニングすることを含む、半導体デバイスの製造方法。
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