WO2021039782A1 - 硬化性樹脂組成物、硬化膜、積層体、硬化膜の製造方法、半導体デバイス、樹脂、及び、樹脂の製造方法 - Google Patents
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- G03F7/037—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders the binders being polyamides or polyimides
Definitions
- the present invention relates to a curable resin composition, a cured film, a laminate, a method for producing a cured film, a semiconductor device, a resin, and a method for producing a resin.
- Polyimide has excellent heat resistance and insulation properties, so it is applied to various applications.
- the above application is not particularly limited, and examples of a semiconductor device for mounting include use as a material for an insulating film or a sealing material, or as a protective film. It is also used as a base film and coverlay for flexible substrates.
- polyimide may be used in the form of a curable resin composition containing polyimide. Since these curable resin compositions can be applied to a base material or the like by a known coating method or the like, for example, there is a degree of freedom in designing the shape, size, application position, etc. of the curable resin composition to be applied. It can be said that it is highly adaptable to manufacturing. In addition to the high performance of polyimide, from the viewpoint of excellent adaptability in manufacturing, there are increasing expectations for industrial application development of curable resin compositions containing polyimide.
- Patent Document 1 describes a polyimide precursor obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride component with a diamine component, wherein the tetracarboxylic dianhydride component is a compound having a specific structure. Precursors are listed. Further, Patent Document 2 describes a photosensitive resin composition containing (A) a polyamic acid having a specific structural unit, (B) a photopolymerizable compound, and (C) a photopolymerization initiator. There is.
- curable resin composition containing polyimide it is desired to provide a curable resin composition having excellent chemical resistance of the obtained cured film.
- One embodiment of the present invention comprises a curable resin composition having excellent chemical resistance of the obtained cured film, a cured film obtained by curing the curable resin composition, a laminate containing the cured film, and the cured film. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a semiconductor device including the cured film or the laminate. Further, another embodiment of the present invention aims to provide a novel resin and a method for producing the above resin.
- ⁇ 1> Contains a resin having a repeating unit represented by the following formula (1-1) and a solvent. Curable resin composition.
- X 1 and X 2 independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group
- Y 1 represents an n + divalent organic group
- a 1 contains a polymerizable group.
- a group is represented, n represents an integer of 1 or more, and Q 1 represents a divalent linking group.
- a 1 is a group containing an ethylenically unsaturated bond as a polymerizable group, a cyclic ether group or a methylol group.
- a 3> The curable resin composition according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, further comprising a polymerization initiator and a polymerizable compound.
- ⁇ 4> The curable resin composition according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, further comprising an acid generator and an acid cross-linking agent.
- Q 1 includes at least one structure selected from the group consisting of the structures represented by the following formulas (A-1) to (A-5).
- RA11 to RA14 , RA21 to RA24 , RA31 to RA38 , RA41 to RA48 and RA51 to RA58 are independently hydrogen atoms.
- LA31 and LA41 are independently single-bonded and carbonyl groups, respectively.
- Y 1 is an n + divalent hydrocarbon group.
- ⁇ 8> The curable resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, which is used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer.
- ⁇ 9> A cured film obtained by curing the curable resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>.
- ⁇ 10> A laminate having two or more cured films according to ⁇ 9> and having a metal layer between any of the cured films.
- a method for producing a cured film which comprises a film forming step of applying the curable resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8> to a substrate to form a film.
- ⁇ 12> The method for producing a cured film according to ⁇ 11>, which comprises a step of heating the film at 50 to 450 ° C.
- X 1 and X 2 independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group
- Y 1 represents an n + divalent organic group
- a 1 contains a polymerizable group.
- a group is represented, n represents an integer of 1 or more, and Q 1 represents a divalent linking group.
- ⁇ 15> The production method for producing the resin according to ⁇ 14>.
- Compound A having at least two hydroxy groups and at least one reactive group is reacted with a group capable of forming a bond with the reactive group and compound B having a polymerizable group to obtain a diol compound.
- a method for producing a resin which comprises a step of imidizing the polyimide precursor.
- a curable resin composition having excellent chemical resistance of the obtained cured film, a cured film obtained by curing the curable resin composition, a laminate containing the cured film, and the curing A method for producing a film and a semiconductor device including the cured film or the laminate are provided. Further, according to another embodiment of the present invention, a novel resin and a method for producing the above resin are provided.
- the present invention is not limited to the specified embodiments.
- the numerical range represented by using the symbol "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value, respectively.
- the term "process” means not only an independent process but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the desired action of the process can be achieved.
- the notation not describing substitution and non-substitution also includes a group having a substituent (atomic group) as well as a group having no substituent (atomic group).
- the "alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
- exposure includes not only exposure using light but also exposure using particle beams such as an electron beam and an ion beam. Examples of the light used for exposure include the emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, active rays such as electron beams, or radiation.
- (meth) acrylate means both “acrylate” and “methacrylate”, or either
- (meth) acrylic means both “acrylic” and “methacryl”, or
- Any of, “(meth) acryloyl” means both “acryloyl” and “methacryloyl”, or either.
- Me in the structural formula represents a methyl group
- Et represents an ethyl group
- Bu represents a butyl group
- Ph represents a phenyl group.
- the total solid content means the total mass of all the components of the composition excluding the solvent.
- the solid content concentration is the mass percentage of other components excluding the solvent with respect to the total mass of the composition.
- the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) are defined as polystyrene-equivalent values according to gel permeation chromatography (GPC measurement) unless otherwise specified.
- GPC measurement gel permeation chromatography
- the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) for example, HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) is used, and guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, and TSKgel are used as columns. It can be obtained by using Super HZ4000, TSKgel Super HZ3000, and TSKgel Super HZ2000 (manufactured by Tosoh Corporation).
- the direction in which the layers are stacked on the base material is referred to as "upper", or, if there is a curable resin composition layer, the direction from the base material to the curable resin composition layer. Is called “upper”, and the opposite direction is called “lower”. 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.
- the composition may contain, as each component contained in the composition, two or more compounds corresponding to the component. Unless otherwise specified, the content of each component in the composition means the total content of all the compounds corresponding to the component.
- the temperature is 23 ° C. and the atmospheric pressure is 101,325 Pa (1 atm). In the present specification, the combination of preferred embodiments is a more preferred embodiment.
- the curable resin composition of the present invention contains a resin having a repeating unit represented by the following formula (1-1) and a solvent.
- X 1 and X 2 independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group
- Y 1 represents an n + divalent organic group
- a 1 contains a polymerizable group.
- a group is represented, n represents an integer of 1 or more, and Q 1 represents a divalent linking group.
- the curable resin composition of the present invention preferably further contains a polymerization initiator and a polymerizable compound, and more preferably further contains a photoradical polymerization initiator and a radically polymerizable compound. Further, the curable resin composition of the present invention preferably further contains an acid generator and an acid cross-linking agent, and more preferably further contains a photoacid generator and an acid cross-linking agent.
- the curable resin composition of the present invention may be a negative type curable resin composition or a positive type curable resin composition.
- the negative type curable resin composition refers to a composition in which an unexposed portion (non-exposed portion) is removed by a developing solution when a layer formed from the curable resin composition is exposed.
- a layer formed from such a curable resin composition is referred to as a negative curable resin composition layer.
- the positive type curable resin composition refers to a composition in which an exposed portion (exposed portion) is removed by a developing solution when a layer formed from the curable resin composition is exposed. Further, a layer formed from such a curable resin composition is referred to as a positive curable resin composition layer.
- a negative type curable resin composition can be obtained. Further, the curable resin composition can be made into, for example, a negative type curable resin composition by further containing a photoacid generator and an acid cross-linking agent.
- the curable resin composition further contains a photoacid generator, a radical polymerization initiator (preferably a thermal radical polymerization initiator) and a radically polymerizable compound, or further contains a photoacid generator and an acid cross-linking agent.
- a positive type curable resin composition can be obtained.
- alkaline development is performed after exposure, and the pattern is cured by heating or the like after development to form a positive pattern in which the exposed portion is removed.
- the curable resin composition of the present invention is excellent in chemical resistance of the obtained cured film.
- the mechanism by which the above effect is obtained is not clear, but it is presumed as follows.
- the curable resin composition of the present invention contains a resin having a repeating unit represented by the above formula (1-1) (hereinafter, also referred to as “specific resin”).
- the specific resin has an ester bond in the repeating unit represented by the formula (1-1) and has a polymerizable group between the ester bonds.
- the cured film has excellent chemical resistance
- another curable resin composition containing a solvent is further applied and cured on the cured film obtained by curing the curable resin composition of the present invention, and the laminate is cured. It is considered that the dissolution of the cured film is suppressed even if the cured film comes into contact with the developing solution or other curable resin composition in the case of preparing the cured film.
- a polar solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) or N-methylpyrrolidone (NMP)
- an alkaline aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- a cured film having excellent chemical resistance and having suppressed solubility in the mixed solution of the above can be obtained. Further, it is considered that the transparency of the resin is improved by introducing the ester bond into the resin. Therefore, when a curable resin composition layer is formed using the composition containing the above resin and a patterned cured film is formed by pattern exposure and development, it is considered that the resolution of the pattern is likely to be improved. Further, when the curable resin composition layer is a negative type curable resin composition layer, it is considered that the exposure light is easily transmitted due to the improvement in the transparency of the resin. Therefore, it is considered that the cross-linking density in the cured film is increased in the cross-linking by exposure, and the cured film having excellent chemical resistance can be further easily obtained.
- the curable resin composition layer is a negative type curable resin composition layer
- the exposure light easily reaches the deep part of the curable resin composition layer due to the improvement in the transparency of the resin. Therefore, it is considered that the crosslink density increases particularly in the deep part of the cured film, and it is easy to obtain a cured film having excellent chemical resistance in the deep part of the cured film.
- the deep part of the curable resin composition layer means a portion of the curable resin composition layer opposite to the exposed side, and the curable resin composition layer is formed on the base material to form the base material.
- the portion of the curable resin composition layer on the substrate side is referred to as the deep portion of the curable resin composition layer.
- the curable resin composition of the present invention for example, when exposure is performed from the side opposite to the base material, a cured film having excellent chemical resistance in the portion of the curable resin composition layer on the base material side can be obtained. It is considered easy to obtain.
- Patent Documents 1 and 2 do not describe or suggest a resin having a repeating unit represented by the formula (1-1). Further, the curable resin composition in Patent Document 1 or 2 has a problem that the chemical resistance of the obtained cured film is low.
- the curable resin composition of the present invention contains a specific resin.
- the specific resin has a repeating unit represented by the formula (1-1).
- the specific resin may have a repeating unit represented by the formula (1-1) in the side chain, but preferably has a repeating unit represented by the formula (1-1) in the main chain.
- the "main chain” refers to the relatively longest binding chain among the molecules of the polymer compound constituting the resin, and the "side chain” refers to other binding chains.
- X 1 and X 2 independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group, respectively, and from the viewpoint of chemical resistance and solvent solubility, represent an aromatic hydrocarbon group. Is preferable.
- the aromatic hydrocarbon group an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is preferable, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable, and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms is preferable. More preferably, a structure in which three hydrogen atoms are removed from the benzene ring is more preferable.
- an aliphatic ring group having 6 to 30 carbon atoms is preferable, an aliphatic ring group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable, and an aliphatic ring group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
- the aliphatic ring group may be a saturated aliphatic ring group or an unsaturated aliphatic ring group, but is preferably a saturated aliphatic ring group.
- the aliphatic ring group may be an aliphatic hydrocarbon ring group or an aliphatic heterocyclic group, but is preferably an aliphatic hydrocarbon ring group.
- the saturated aliphatic hydrocarbon group is preferable as the aliphatic ring group.
- the two sites bonded to the imide structure in the formula (1-1) are adjacent positions in the aromatic hydrocarbon group or the aliphatic ring group. It is preferably present in.
- the existence of two binding sites at adjacent positions in a ring structure means that a ring member in the ring structure in which a certain binding site is present and a ring member in the ring structure in which another binding site is present are defined. It means that they are adjacent ring members in the ring structure.
- the adjacent position is the ortho position.
- the repeating unit represented by the formula (1-1) is represented by any of the following formulas (1-2-1) to (1-2-6). It is preferably a repeating unit represented by the formula (1-2-1) or (1-2-2), more preferably a repeating unit represented by the formula (1-2-1). It is more preferable that the unit is a repeating unit.
- Y 1, A 1, n, respectively Q 1 is, Y 1 in the formula (1-1), A 1, n , Q 1 Is synonymous with, and the preferred embodiment is also the same.
- a 1 represents a group containing a polymerizable group.
- a group containing an ethylenically unsaturated group, a cyclic ether group or a methylol group is preferable, and a vinyl group, a (meth) allyl group, a (meth) acrylamide group, a (meth) acryloxy group, a maleimide group and a vinylphenyl are preferable.
- a group, an epoxy group, an oxetanyl group, or a methylol group is more preferable, and a (meth) acryloxy group, a (meth) acrylamide group, an epoxy group, or a methylol group is further preferable.
- the number of polymerizable groups contained in A 1 is 1 or more, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5. It is particularly preferable to have one or two, and most preferably one.
- a 1 is preferably a group represented by the following formula (P-1).
- L 1 represents a single bond or m + 1 valent linking group
- a 2 represents a polymerizable group
- m represents an integer of 1 or more
- * represents a binding site with Y 1. ..
- L 1 is preferably a single bond, or a hydrocarbon group, an ether bond, a carbonyl group, a thioether bond, a sulfonyl group, -NR N- , or a group in which two or more of these are bonded, preferably a single bond.
- a bond or a hydrocarbon group, an ether bond, a carbonyl group, -NR N- , or a group in which two or more of these are bonded is more preferable.
- the RN represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group is more preferable, a hydrogen atom or an alkyl group is further preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.
- the hydrocarbon group in L 1 a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or a group represented by a combination thereof is preferable, and the group has a carbon number of carbon atoms. More preferably, it is a saturated aliphatic hydrocarbon group of 1 to 10, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from the benzene ring, or a group represented by a bond thereof.
- a 2 has a vinyl group, a (meth) allyl group, a (meth) acrylamide group, a (meth) acryloxy group, a maleimide group, a vinylphenyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, or a methylol group.
- a (meth) acryloxy group, a (meth) acrylamide group, an epoxy group, or a methylol group is more preferable.
- m is preferably an integer of 1 to 15, more preferably an integer of 1 to 10, further preferably an integer of 1 to 5, and 1 or 2. Is particularly preferable, and 1 is most preferable.
- a 1 is preferably a group represented by the following formula (P-2) or formula (P-3).
- a 2 represents a polymerizable group, and * represents a binding site with Y 1.
- a 2 has the same meaning as A 2 in Formula (P-1), a preferable embodiment thereof is also the same.
- a 2 represents a polymerizable group
- L 2 is a hydrocarbon group or a hydrocarbon group, an ether bond, a carbonyl group, a thioether bond, a sulfonyl group, a carbonate bond, -NR N-.
- a 2 has the same meaning as A 2 in Formula (P-1), a preferable embodiment thereof is also the same.
- L 2 is preferably a hydrocarbon group, a (poly) alkyleneoxy group, or a group represented by a combination thereof, and more preferably a hydrocarbon group.
- the (poly) alkyleneoxy group means an alkyleneoxy group or a polyalkyleneoxy group.
- the polyalkyleneoxy group refers to a group in which two or more alkyleneoxy groups are directly bonded.
- the alkylene groups in the plurality of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group may be the same or different.
- the arrangement of the alkyleneoxy groups in the polyalkyleneoxy group may be a random sequence or a sequence having a block. It may be an array having a pattern such as alternating.
- the hydrocarbon group is preferably an alkylene group, a divalent aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a combination thereof, and more preferably an alkylene group.
- alkylene group an alkylene group having 1 to 30 carbon atoms is preferable, an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms is more preferable, and an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms is further preferable.
- these groups when simply describing "aliphatic hydrocarbon group”, “saturated aliphatic hydrocarbon group”, “alkyl group”, “alkylene group”, etc., these groups have a branched structure and a cyclic structure unless otherwise specified. It may have at least one of the structures.
- alkyl group includes a linear alkyl group, a branched alkyl group, a cyclic alkyl group, and an alkyl group represented by a combination thereof, unless otherwise specified.
- an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms is preferable, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable, a phenylene group or a naphthylene group is more preferable, and a phenylene group is preferable.
- an alkylene group in the (poly) alkyleneoxy group an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms is preferable, an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is more preferable, an ethylene group or a propylene group is more preferable, and an ethylene group is further preferable. ..
- the number of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group is preferably 2 to 20, more preferably 2 to 10, further preferably 2 to 5, and particularly preferably 2 to 4. preferable.
- Z 1 represents an ether bond, an ester bond, a urethane bond, a urea bond, or an amide bond, and an ester bond, a urethane bond, a urea bond, or an amide bond is more preferable.
- the direction of these bonds is not limited.
- the binding site with L 2 in Z 1 may be a carbon atom in the ester bond or an oxygen atom.
- the distance between the main chain of the polyimide is 0-15, more preferably 0-5.
- the distance between the polymerizable group contained in A 1 and the main chain of the polyimide is the minimum number of the number of atoms contained between the atom contained in the main chain of the polyimide and the polymerizable group.
- the distance between the methacrylamide group and the main chain is 0, and the distance between the methacrylamide group and the main chain of polyimide is 1.
- the distance between the methacryloxy group bonded to the main chain by the urea bond and the main chain of the polyimide is 5, and the resin is bonded to the main chain by the urethane bond.
- the distance between the methacryloxy group and the main chain of polyimide is 6.
- the distance between the two acrylamide groups and the main chain of the polyimide is 0. That is, when the polyimide has a ring structure inside the main chain, the "atoms contained in the main chain of the above-mentioned polyimide" include the ring members of the ring structure.
- a 1 contains a plurality of polymerizable groups, of polymerizable groups contained in A 1, and a polymerizable group closest to the main chain, that the distance between the main chain of the polyimide is 0-15 It is preferably 0 to 5, and more preferably 0 to 5. Furthermore, it if A 1 contains a plurality of polymerizable groups, and all of the polymerizable groups contained in A 1, still more preferably the distance between the main chain of the polyimide is 0-15, 0-5 Is particularly preferable.
- n represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 1 to 20, more preferably an integer of 1 to 10, and further preferably an integer of 1 to 4. Preferably, it is particularly preferably 1 or 2, and most preferably 2. Further, when n is an integer of 2 or more, n pieces of A 1 may each be the same or may be different.
- Y 1 represents an n + divalent organic group, preferably a hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or a group represented by a combination thereof, and has 1 to 10 carbon atoms. More preferably, it is a saturated aliphatic hydrocarbon group of the above, a group obtained by removing two or more hydrogen atoms from the benzene ring, or a group represented by a bond thereof.
- Y 1 for example, structures represented by the following formulas (Y-1) to (Y-4) are preferably mentioned.
- LY1 and LY2 each independently represent an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. More preferably, a methylene group is further preferable.
- LY4 independently represents a single bond or a divalent hydrocarbon group, and a single bond is preferable.
- an alkylene group is preferable, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, and an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is further preferable.
- n independently represents an integer of 1 to 4, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
- Q 1 represents an aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, or at least one ether linkage of these groups, a carbonyl group, a thioether bond, sulfonyl group, and -NR N - of It is preferably a group to which at least one is bonded.
- RN is as described above.
- the aliphatic hydrocarbon group an aliphatic saturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms is preferable, and an aliphatic saturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms is more preferable.
- a saturated aliphatic hydrocarbon ring group having 6 to 20 ring members is preferable.
- an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, an aliphatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms is preferable, and an aromatic hydrocarbon group having 6 carbon atoms is more preferable.
- Q 1 is that preferably a group containing an aliphatic hydrocarbon ring group or an aromatic hydrocarbon ring group, a group containing an aromatic hydrocarbon ring group More preferred.
- Q 1 preferably contains a group containing a polymerizable group.
- a group containing an ethylenically unsaturated group, a cyclic ether group or a methylol group is preferable, and a vinyl group, a (meth) allyl group, a (meth) acrylamide group, a (meth) acryloxy group, a maleimide group and a vinylphenyl are preferable.
- a group, an epoxy group, an oxetanyl group, or a methylol group is more preferable, and a (meth) acryloxy group, a (meth) acrylamide group, an epoxy group, or a methylol group is further preferable.
- the number of polymerizable groups contained in Q 1 is 1 or more, preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, and even more preferably 1 to 5. It is particularly preferable to have one or two, and most preferably one.
- the group represented by the formula (P-3) is more preferable.
- Q 1 preferably contains at least one structure selected from the group consisting of structures represented by any of the following formulas (A-1) to (A-5), and the following formula (A-1). It is more preferable that the structure is represented by any of A-1) to the following formula (A-5).
- RA11 to RA14 , RA21 to RA24 , RA31 to RA38 , RA41 to RA48 and RA51 to RA58 are independently hydrogen atoms. , Alkyl group, cyclic alkyl group, alkoxy group, hydroxy group, cyano group, alkyl halide group, halogen atom, or group containing polymerizable group.
- LA31 and LA41 are independently single-bonded and carbonyl, respectively.
- Q 1 is a structure represented by formula (A-1), formula (A-2), the formula (A-3) or Formula (A-4) Is preferable.
- RA11 to RA14 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, cyclic alkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, and hydroxy. It preferably represents a group, a cyano group, an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms, a halogen atom, or a group containing a polymerizable group, and from the viewpoint of solvent solubility, it has a hydrogen atom and 1 to 6 carbon atoms.
- Alkyl groups, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkyl halide groups having 1 to 3 carbon atoms, or groups containing polymerizable groups are more preferable, and hydrogen atoms or alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms are more preferable.
- the group represented by the above-mentioned formula (P-1) is preferable, and it is represented by the above-mentioned formula (P-2) or formula (P-3).
- the group represented by the formula (P-3) is more preferable, and the group represented by the formula (P-3) is further preferable.
- halogen atom in the alkyl halide group in RA11 to RA14 or the halogen atom examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
- R A21 ⁇ R A24 are each synonymous with R A11 ⁇ R A14 in formula (A-1), a preferable embodiment thereof is also the same.
- RA31 to RA38 are independently hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, cyclic alkyl groups having 3 to 12 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, and hydroxy. It preferably represents a group, a cyano group, an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms, a halogen atom, or a group containing a polymerizable group, and from the viewpoint of solvent solubility, it has a hydrogen atom and 1 to 6 carbon atoms.
- Alkyl groups, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkyl halide groups having 1 to 3 carbon atoms, or groups containing polymerizable groups are more preferable, and alkyl groups having hydrogen atoms and 1 to 6 carbon atoms are more preferable.
- Examples of the halogen atom in the alkyl halide group in RA31 to RA38 or the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
- LA31 is a single bond, a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a divalent unsaturated hydrocarbon group having 5 to 24 carbon atoms, —O—, —S.
- a halogenated alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a single bond, a saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, an -O- or a heterocyclic group. Is preferable, and it is more preferable to represent a single bond or —O—.
- the RN represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group is more preferable, a hydrogen atom or an alkyl group is further preferable, and a hydrogen atom is particularly preferable.
- the divalent unsaturated hydrocarbon group may be a divalent aliphatic unsaturated hydrocarbon group or a divalent aromatic hydrocarbon group, but is a divalent aromatic hydrocarbon. It is preferably a group.
- the heterocyclic group for example, a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic or aromatic heterocycle is preferable, and a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic or aromatic heterocycle is preferable.
- a group obtained by removing two hydrogen atoms from a ring structure such as a tetrahydrofuran ring, a tetrahydrothiophene ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, a piperidine ring, a tetrahydropyran ring, a pyridine ring or a morpholin ring.
- These heterocycles may further form a fused ring with another heterocycle or hydrocarbon ring.
- the number of ring members of the heterocycle is preferably 5 to 10, and more preferably 5 or 6.
- the hetero atom in the heterocyclic group is preferably an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom.
- the halogen atom in the halogenated alkylene group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
- R A41 ⁇ R A48, L A41 have the same meanings as R A31 ⁇ R A38, L A31 in formula (A-3), preferable embodiments thereof are also the same.
- R A51 ⁇ R A58 have the same meanings as R A11 ⁇ R A14 in formula (A-1), a preferable embodiment thereof is also the same.
- * is an independent binding site with the main chain in the resin.
- Q 1 in the formula (1-1) is preferably represented by ⁇ Ar 0 ⁇ L 0 ⁇ Ar 0 ⁇ from the viewpoint of the flexibility of the obtained cured film.
- Ar 0 is independently an aromatic hydrocarbon group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), and a phenylene group is preferable.
- L 0 has the same meaning as LA 31 in (A-3) described above, and the preferred embodiment is also the same.
- Q 1 in the formula (1-1) is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or the formula (61).
- a divalent organic group represented by the formula (61) is more preferable from the viewpoint of i-ray transmittance and availability.
- R 50 to R 57 are independently hydrogen atoms, fluorine atoms or monovalent organic groups, and at least one of R 50 to R 57 is a fluorine atom, a methyl group or a fluoromethyl group. It is a difluoromethyl group or a trifluoromethyl group, and * independently represents a binding site with another structure.
- the monovalent organic group of R 50 to R 57 includes an unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms) and 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms). Examples thereof include an alkyl fluoride group.
- R 58 and R 59 are independently fluorine atoms, fluoromethyl groups, difluoromethyl groups, or trifluoromethyl groups, respectively. * Each independently represents a binding site with another structure.
- the repeating unit represented by the formula (1-1) is derived from the carboxylic acid dianhydride represented by the following formula (1-3) or the diamine compound represented by the following formula (1-4). It is preferable that the structure is such that Wherein (1-3), X 1, Y 1, A 1, n and X 2 respectively have the same meanings as X 1, Y 1, A 1 , n and X 2 in the formula (1-1), The preferred embodiment is similar. In formula (1-4), Q 1 has the same meaning as Q 1 in formula (1-1), and the preferred embodiment is also the same.
- Examples of the carboxylic acid dianhydride represented by the formula (1-3) include anhydrides (AA-1) to anhydrides (AA-6) and anhydrides (AA-8) used in Examples described later. Can be mentioned. Further, as the carboxylic acid dianhydride, a carboxylic acid dianhydride having a reactive group may be used. Examples of the reactive group include a carboxy group, a carboxyhalide group, a hydroxy group, an amino group, an isocyanate group, a cyclic ether group and the like.
- a resin having a repeating unit represented by the formula (1-1) can be obtained.
- a carboxylic acid dianhydride having a reactive group such as the anhydride (AA-7) in the examples described later
- a diamine such as a diamine represented by the formula (1-4)
- Examples of the diamine represented by the formula (1-4) include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, and 1,6-diaminohexane; , 2- or 1,3-diaminocyclopentane, 1,2-, 1,3- or 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-, 1,3- or 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, Bis- (4-aminocyclohexyl) methane, bis- (3-aminocyclohexyl) methane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethane or isophoronediamine; meta or paraphenylenediamine, diaminotoluene, 4, 4'-or 3,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino
- diamines (DA-1) to (DA-18) shown below are also preferable.
- a diamine having at least two alkylene glycol units in the main chain is also mentioned as a preferable example.
- a diamine containing two or more of one or both of an ethylene glycol chain and a propylene glycol chain in one molecule is preferable, and the diamine is more preferably the diamine and does not contain an aromatic ring.
- Specific examples include Jeffamine (registered trademark) KH-511, Jeffamine (registered trademark) ED-600, Jeffamine (registered trademark) ED-900, Jeffamine (registered trademark) ED-2003, and Jeffamine (registered trademark).
- EDR-148 Jeffamine (registered trademark) EDR-176, D-200, D-400, D-2000, D-4000 (trade name, manufactured by HUNTSMAN), 1- (2- (2- (2)) -Aminopropoxy) ethoxy) propoxy) propane-2-amine, 1- (1- (1- (2-aminopropoxy) propoxy-2-yl) oxy) propane-2-amine, etc., but are limited to these. Not done.
- x, y, and z are arithmetic mean values.
- examples of the diamine compound giving the structure of the above formula (51) or (61) include dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl and 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl. , 2,2'-bis (fluoro) -4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl and the like. One of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.
- a diamine having a siloxane structure such as bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane or bis (paraaminophenyl) octamethylpentasiloxane may be used as the diamine component. Good.
- diamines can also be preferably used.
- the content of the repeating unit represented by the formula (1-1) in the specific resin is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more, preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the specific resin. Is more preferable, and 30% by mass or more is further preferable.
- the upper limit of the content is not particularly limited, and may be 100% by mass or less.
- the content of the repeating unit represented by the formula (1-1) is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, based on the total mass of the specific resin.
- the specific resin may contain one type of repeating unit represented by the formula (1-1) alone, or may contain two or more types of repeating units represented by the formula (1-1) having different structures. When the specific resin contains two or more repeating units represented by the formula (1-1) having different structures, the total content of the repeating units represented by the formula (1-1) contained in the specific resin is , It is preferable that the content is within the above range.
- the specific resin may further contain other repeating units.
- the specific resin contains a repeating unit represented by any of the following formulas (2-1) to (2-3)
- the specific resin is any of the following formulas (2-1) to (2-3).
- the main chain contains a repeating unit represented by.
- X 1 , Y 1 , A 1 , X 2 , n and Q 1 in equation (1-1) are X 1 , Y 1 , A 1 respectively. have the same meanings as X 2, n and Q 1, preferred embodiment is also the same.
- a A1 , A A2 , R 113 and R 114 are synonymous with A A1 , A A2 , R 113 and R 114 in formula (1) described later, respectively. Yes, and the preferred embodiment is the same.
- the total content of the repeating units represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) in the specific resin is not particularly limited, but is 30% by mass or less with respect to the total mass of the specific resin. It is preferable, it is more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
- the lower limit of the total content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- one aspect of the specific resin is a mode that does not substantially contain the repeating units represented by the formulas (2-1) to (2-3). Is also preferable.
- the total content of the repeating units represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) is preferably 5% by mass or less with respect to the total mass of the specific resin. It is more preferably 3% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less.
- the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- the specific resin may contain one type of repeating unit represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) alone, or the formulas (2-1) to (2-) having different structures. Two or more types of repeating units represented by any of 3) may be included.
- the specific resin contains two or more repeating units represented by any of the formulas (2-1) to (2-3) having different structures, all the formulas (2-1) to the specific resin are contained. It is preferable that the total content of the repeating unit represented by any of the formula (2-3) is included in the above content range.
- the specific resin may further contain a repeating unit represented by the formula (4).
- the specific resin preferably contains a repeating unit represented by the following formula (4) in the main chain.
- the repeating unit represented by the above formula (1-1) does not correspond to the repeating unit represented by the formula (4).
- R 131 represents a divalent organic group and R 132 represents a tetravalent organic group.
- the same group as Q 1 in the formula (1-1) is exemplified, and the preferable range is also the same.
- R 132 is preferably a tetravalent organic group containing an aromatic ring, and more preferably a group represented by the following formula (5) or formula (6).
- R 112 is a divalent linking group, which is a single bond or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, and 6 to 6 carbon atoms which may have a substituent.
- R 132 a tetravalent organic group represented by the following formula (R-1) is also preferably mentioned.
- X 1 and X 2 each independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group
- Y 1 represents an n + divalent organic group
- X R 1 is an independent substitution.
- a group is represented, n represents an integer of 0 or more, and * represents a binding site with another structure independently.
- X 1, X 2, Y 1 and n each have the same meanings as X 1, X 2, Y 1 and n in the formula (1-1), preferable embodiments thereof are also the same .
- the description of "the binding site with A 1 in the formula (1-1)" in the explanation of Y 1 in the formula (1-1) is "the binding with X R1 or the hydrogen atom in the formula (R-1)”. It shall be read as "part”.
- each of X R1 is preferably a substituent containing no polymerizable group independently.
- the polymerizable group include polymerizable groups described in A 1 in the above formula (1-1).
- the substituent not containing the polymerizable group include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, a phosphoric acid group, or a phosphonic acid. It is preferably a group.
- X R1 is preferably a phenolic hydroxy group, a carboxy group, or a sulfo group, and more preferably a carboxy group.
- X R1 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms.
- tetravalent organic group represented by R 132 in the formula (4) include a tetracarboxylic acid residue remaining after removing the acid dianhydride group from the tetracarboxylic dianhydride. Only one type of tetracarboxylic dianhydride may be used, or two or more types may be used.
- the tetracarboxylic dianhydride is preferably a compound represented by the following formula (7).
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- R 115 is synonymous with R 132 in equation (4).
- tetracarboxylic dianhydride examples include the anhydride (AA-7), pyromellitic acid, pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3', 4,4'-biphenyl in Examples described later.
- Tetetracarboxylic dianhydride 3,3', 4,4'-diphenylsulfide tetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,2', 3,3'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2 , 3,3', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3', 4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride, 4,4' -(Hexafluoroisopropyridene) diphthalic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarbox
- DAA-1 to DAA-5 tetracarboxylic dianhydrides
- DAA-5 tetracarboxylic dianhydrides
- the content of the repeating unit represented by the formula (4) in the specific resin is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, based on the total mass of the specific resin. It is preferably 70% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less.
- the lower limit of the total content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- the content of the repeating unit represented by the formula (4) is low. It is also preferable to have a certain aspect.
- the content of the repeating unit represented by the formula (4) is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and 20% by mass with respect to the total mass of the specific resin. It is more preferably% or less, and particularly preferably 10% by mass or less.
- the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- the specific resin may contain one type of repeating unit represented by the formula (4) alone, or may contain two or more types of repeating units represented by the formula (4) having different structures. When the specific resin contains two or more repeating units represented by the formula (4) having different structures, the total content of the repeating units represented by the formula (4) contained in the specific resin is the above-mentioned content. It is preferable that it is included in the range of.
- the specific resin may further contain a repeating unit represented by the following formula (1).
- the specific resin preferably contains a repeating unit represented by the following formula (1) in the main chain.
- a A1 and A A2 independently represent an oxygen atom or -NH-
- R 111 represents a divalent organic group
- R 115 represents a tetravalent organic group
- R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- one of the structures containing two amide groups described in the repeating unit represented by the formula (1) may be imide-cyclized.
- Examples of the structure in which one of the above is imide-cyclized includes the following formula (1-A) or the following formula (1-B).
- a A1 , A A2 , R 111 , R 115 , R 113 and R 114 are A A1 , A A2 , R 111 , respectively in formula (1). It is synonymous with R 115 , R 113 and R 114 , and the preferred embodiment is also the same.
- a A1 and A A2 independently represent an oxygen atom or -NH-, and are preferably oxygen atoms.
- R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and it is preferable that at least one of R 113 and R 114 contains a polymerizable group, and both are polymerizable. More preferably, it contains a group.
- the polymerizable group in R 113 or R 114 include the same groups as the polymerizable group in A 1 in the above formula (1-1).
- R 113 or R 114 is a vinyl group, an allyl group, a (meth) acryloyl group, or a group represented by the following formula (III).
- R200 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and a hydrogen atom or a methyl group is preferable.
- R 201 is an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -CH 2 CH (OH) CH 2- or a (poly) alkyleneoxy group having 4 to 30 carbon atoms (the alkylene group has 1 carbon atom).
- ⁇ 12 is preferable, 1 to 6 is more preferable, 1 to 3 is particularly preferable; the number of repetitions is preferably 1 to 12, 1 to 6 is more preferable, and 1 to 3 is particularly preferable).
- suitable R 201 are ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, 1,2-butandyl group, 1,3-butandyl group, pentamethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, dodecamethylene group.
- R 200 is a methyl group and R 201 is an ethylene group.
- * represents a binding site with another structure.
- the monovalent organic group of R 113 or R 114 in the formula (1) is an aliphatic group, an aromatic group and an arylalkyl group having one, two or three, preferably one acid group. And so on.
- R 113 or R 114 is preferably a group having a hydroxy group.
- a substituent that improves the solubility of the developing solution is preferably used.
- R 113 or R 114 is a hydrogen atom, a 2-hydroxybenzyl group, a 3-hydroxybenzyl group and a 4-hydroxybenzyl group from the viewpoint of solubility in an aqueous developer.
- R 113 or R 114 is preferably a monovalent organic group.
- a monovalent organic group a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, or an aromatic group is preferable, and an alkyl group substituted with an aromatic group is more preferable.
- the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 30 (3 or more in the case of a cyclic group).
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic. Examples of the linear or branched alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group and octadecyl group.
- the cyclic alkyl group may be a monocyclic cyclic alkyl group or a polycyclic cyclic alkyl group.
- Examples of the monocyclic cyclic alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group and a cyclooctyl group.
- Examples of the polycyclic alkyl group include an adamantyl group, a norbornyl group, a bornyl group, a phenyl group, a decahydronaphthyl group, a tricyclodecanyl group, a tetracyclodecanyl group, a camphoroyl group, a dicyclohexyl group and a pinenyl group.
- an alkyl group substituted with an aromatic group a linear alkyl group substituted with an aromatic group described below is preferable.
- aromatic group examples include a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group (the cyclic structure constituting the group includes a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a fluorene ring, a pentalene ring, an inden ring, and azulene.
- the cyclic structure constituting the group includes a benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a fluorene ring, a pentalene ring, an inden ring, and azulene.
- the cyclic structure constituting the group includes a fluorene ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, a pyridazine ring, an indolin ring, an indol ring, and a benzofuran.
- Ring benzothiophene ring, isobenzofuran ring, quinolysin ring, quinoline ring, phthalazine ring, naphthylidine ring, quinoxaline ring, quinoxazoline ring, isoquinoline ring, carbazole ring, phenanthrene ring, aclydin ring, phenanthrene ring, thianthrene ring, chromene ring. , Xanthene ring, phenoxatiin ring, phenothiazine ring or phenazine ring).
- R 115 has the same meaning as R 132 in the formula (4), and the preferred embodiment is also the same.
- R 111 has the same meaning as Q 1 in the above formula (1-1), and the preferred embodiment is also the same.
- the total content of the repeating units represented by the formula (1) in the specific resin is not particularly limited, but is preferably 30% by mass or less, and preferably 20% by mass or less, based on the total mass of the specific resin. More preferably, it is 10% by mass or less.
- the lower limit of the total content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- one aspect of the specific resin is a mode that does not substantially contain the repeating unit represented by the formula (1).
- the total content of the repeating units represented by the formula (1) is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, based on the total mass of the specific resin.
- the specific resin may contain one type of repeating unit represented by the formula (1) alone, or may contain two or more types of repeating units represented by the formula (1) having different structures.
- the total content of the repeating units represented by the formula (1) contained in the specific resin is the above-mentioned content. It is preferable that it is included in the range of.
- the specific resin contains a repeating unit represented by the formula (1-A) or the formula (1-B)
- the repeating unit represented by the formula (1) is represented by the formula (1-A). It is preferable that the total content of the repeating unit and the repeating unit represented by the formula (1-B) is included in the above content range.
- the structure of the terminal of the specific resin is not particularly limited, but in order to improve the storage stability of the composition, the terminal is monoamine, monoalcohol, phenol, thiol, thiophenol, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound, It may be sealed with an end-capping agent such as a monoactive ester compound. Of these end-capping agents, it is preferable to use monoamines.
- Preferred compounds of monoalcohols include primary alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, octanol, dodecinol, benzyl alcohol, 2-phenylethanol, 2-methoxyethanol, 2-chloromethanol, flufuryl alcohol, and isopropanol.
- Preferred compounds of phenols include phenol, methoxyphenol, methylphenol, naphthalene-1-ol, naphthalene-2-ol and the like.
- Examples of monoamines include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-.
- sealing agents for amino groups include carboxylic acid anhydride, carboxylic acid chloride, carboxylic acid bromide, sulfonic acid chloride, sulfonic acid anhydride, sulfonic acid carboxylic acid anhydride and the like, and carboxylic acid anhydride and carboxylic acid chloride are more preferable. preferable.
- Preferred compounds of the carboxylic acid anhydride include acetic anhydride, propionic anhydride, oxalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, benzoic anhydride and the like.
- Preferred compounds for the carboxylic acid chloride include acetyl chloride, acrylic acid chloride, propionyl chloride, methacrylic acid chloride, pivaloyl chloride, cyclohexanecarbonyl chloride, 2-ethylhexanoyl chloride, cinnamoyl chloride, and 1-adamantancarbonyl chloride. , Heptafluorobutyryl chloride, stearate chloride, benzoyl chloride, and the like.
- the content of the specific resin in the curable resin composition of the present invention is 20% by mass or more with respect to the total solid content of the curable resin composition from the viewpoint of improving the breaking elongation of the obtained cured film. It is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more.
- the upper limit of the content is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and 98% by mass, from the viewpoint of improving the resolution of the curable resin composition. It is more preferably less than or equal to 97% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less.
- the weight average molecular weight (Mw) of the specific resin is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 200,000, and further preferably 10,000 to 100,000. preferable.
- the number average molecular weight (Mn) of the specific resin is preferably 800 to 250,000, more preferably 2,000 to 100,000, and even more preferably 4,000 to 50,000.
- an embodiment using a specific resin having a large molecular weight can be mentioned. According to the above aspect, a cured film having excellent film strength can be obtained.
- the Mw of the specific resin used in the above embodiment is preferably 40,000 or more, more preferably 50,000 or more, further preferably 60,000 or more, and more preferably 70,000 or more. Is particularly preferable, and 80,000 or more is most preferable.
- the upper limit of Mw is not particularly limited, but is preferably 250,000 or less, more preferably 200,000 or less, and even more preferably 150,000 or less.
- the Mn of the specific resin used in the above embodiment is preferably 10,000 or more, more preferably 15,000 or more, further preferably 18,000 or more, and more preferably 20,000 or more. It is particularly preferable that there is, and most preferably 25,000 or more.
- the upper limit of Mn is not particularly limited, but is preferably 200,000 or less, more preferably 150,000 or less, and further preferably 100,000 or less.
- the degree of dispersion of the molecular weight of the specific resin is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2 to 3.
- the degree of molecular weight dispersion means a value obtained by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight (weight average molecular weight / number average molecular weight).
- the acid value of the specific resin is preferably 1 mmol / g or less, more preferably 0.5 mmol / g or less, and 0.3 mmol / g or less. Is more preferable.
- the lower limit of the acid value is not particularly limited, and may be 0 mmol / g or more.
- the acid value of the specific resin is preferably 1.2 to 7 mmol / g, more preferably 1.5 to 6 mmol / g, 2 It is more preferably ⁇ 5 mmol / g.
- the acid value refers to the amount (mmol) of acid groups contained in 1 g of the specific resin.
- the acid group refers to a group neutralized by an alkali having a pH of 12 or higher (for example, sodium hydroxide). Further, the acid group is preferably a group having a pKa of 10 or less.
- the acid value is measured by a known method, for example, by the method described in JIS K 0070: 1992.
- the above acid group, in particular resin for example, repeating units represented by the formula Q 1 in the repeating unit represented by (1-1), X R1, Equation (4) in the repeating unit represented by formula (4) It is included in R 131 and the like in.
- the acid group include a phenolic hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group and the like, and a carboxy group is preferable.
- the molar amount of the polymerizable group (polymerizable base value, unit is mol / g) contained in 1 g of the specific resin is preferably 0.05 to 10 mol / g, and is 0.1 to 6 mol / g. Is more preferable.
- the polymerizable group is contained in, for example, A 1 , Q 1 in the repeating unit represented by the formula (1-1), R 131 in the repeating unit represented by the formula (4), and the like.
- the molar amount of the ethylenically unsaturated bond contained in 1 g of the specific resin is preferably 0.05 to 10 mol / g, and is preferably 0.1 to 10 mol / g. It is more preferably 6 mol / g.
- the specific resin contains a polymerizable group such as a cyclic ether group or a methylol group as a polymerizable group
- the molar amount of the polymerizable group contained in 1 g of the specific resin is preferably 0.05 to 10 mol / g. , 0.1 to 6 mol / g, more preferably.
- the imidization rate (ring closure rate) of the specific resin is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and further preferably 90% or more.
- the upper limit of the imidization rate is not particularly limited, and may be 100% or less.
- the imidization rate is measured by, for example, the following method.
- the infrared absorption spectrum of the polyimide is measured to determine the peak intensity P1 near 1377 cm -1, which is the absorption peak derived from the imide structure.
- the infrared absorption spectrum is measured again to obtain a peak intensity P2 in the vicinity of 1377 cm -1.
- the imidization rate of polyimide can be determined based on the following formula.
- Imidization rate (%) (peak intensity P1 / peak intensity P2) ⁇ 100
- the specific resin preferably has a fluorine atom.
- the amount of fluorine atoms with respect to the total mass of the specific resin is preferably 1 to 50 mol / g, and more preferably 5 to 30 mol / g.
- Fluorine atoms for example, Q 1 in the repeating unit represented by the formula (1-1), R 132 in the repeating unit represented by the formula (4), Or, R in the repeating unit represented by the formula (4) It is preferably contained in 131, and Q 1 in the repeating unit represented by the formula (1-1), R 132 in the repeating unit represented by the formula (4), or the repeating unit represented by the formula (4). It is more preferable that it is contained as an alkyl fluoride group in R 131 in the above.
- Specific examples of the specific resin include the specific resin used in the examples described later.
- the specific resin is produced, for example, by the synthesis method shown in the synthesis example in Examples described later.
- the method for producing the resin used in the present invention includes a step of reacting a tetravalent carboxylic acid compound with a diamine compound to obtain a polyimide precursor (precursor production step), and the above-mentioned polyimide precursor. It is preferable to include a step of imidization (imidization step).
- a polyimide precursor is obtained by reacting a tetravalent carboxylic acid compound with a diamine compound.
- the polyimide precursor is preferably a polyimide precursor containing a repeating unit represented by the above formula (2-3). Further, the polyimide precursor may contain a repeating unit represented by the above formula (1) in addition to the repeating unit represented by the formula (2-3).
- at least one of the four carboxylic acids may be a modified carboxylic acid derivative such as esterification or halogenation, or the two carboxylic acids are anhydrated, respectively. It may be anhydrous, preferably carboxylic acid dianhydride.
- the carboxylic acid dianhydride specifically, the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (1-3) or the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (7) is used. be able to.
- the tetravalent carboxylic acid compound a compound having a structure in which the carboxylic acid dianhydride is hydrolyzed, or a compound having a structure in which the compound is modified by esterification, halogenation or the like is used. be able to.
- the diamine compound a diamine compound represented by the above formula (1-4) can be used.
- a known method can be referred to.
- the polyimide precursor obtained in the precursor production step is imidized to obtain a specific resin.
- the imidization step may be any of thermal imidization (for example, imidization by heating), chemical imidization (for example, imidization using a catalyst), and imidization by a combination thereof, for example, an amine compound. It is carried out by heating in the presence of a catalyst such as. Further, in the imidization step, for example, a dehydrating agent may be used. Examples of the dehydrating agent include carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride.
- imidization is possible at a low heating temperature (for example, 80 ° C. to 150 ° C.), so that the method for producing the specific resin of the present invention is also useful from the viewpoint of energy saving. It is believed that there is.
- the details of imidization can be carried out by a known method.
- the method for producing a resin of the present invention comprises a compound A having at least two hydroxy groups and at least one reactive group, a group capable of forming a bond with the reactive group, and a compound having a polymerizable group.
- a step of reacting with B to obtain a diol compound (diol production step), and a reaction of the diol compound with a compound having three carboxy groups or a derivative of the compound having three carboxy groups are carried out. It is preferable to further include a step of obtaining a tetravalent carboxylic acid compound having two ester bonds (a step of producing a tetravalent carboxylic acid compound).
- the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (1-3) can be obtained.
- the precursor production step it is preferable to use the tetravalent carboxylic acid compound having the above two ester bonds as the tetravalent carboxylic acid compound.
- the reactive group in compound A used in the diol production step is not particularly limited, and examples thereof include an amino group, a hydroxy group, and a carboxy group.
- the group capable of forming a bond with the reactive group in the compound B is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxy group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid halide group, an epoxy group, and an isocyanate group.
- the polymerizable group in the compound B include exemplified groups as the group included in A 1 in the above equation (1-1).
- the diol production step is carried out, for example, by performing the following steps (1) to (3).
- Step of protecting two hydroxy groups contained in compound A with known protecting groups for example, acetal-based protecting group, ether-based protecting group, acyl-based protecting group, silyl ether-based protecting group, etc.
- protecting groups for example, acetal-based protecting group, ether-based protecting group, acyl-based protecting group, silyl ether-based protecting group, etc.
- Step of deprotecting the protecting group Conditions of reaction in each step Etc. may be appropriately determined with reference to known reaction conditions and the like.
- the step of synthesizing the intermediate (AA) in the examples described later corresponds to the above (1)
- the step of synthesizing the intermediate (AB) corresponds to the above (2).
- the step of synthesizing the intermediate (AC) corresponds to (3) above.
- ⁇ Four-valent carboxylic acid compound manufacturing process In the tetravalent carboxylic acid compound production step, the diol compound obtained in the diol production step is reacted with a compound having three carboxy groups or a derivative of the compound having three carboxy groups. A tetravalent carboxylic acid compound having two ester bonds is obtained.
- Examples thereof include a compound having a halide group and two carboxylic acid ester groups, and a compound having one carboxylic acid halide group and one carboxylic acid anhydride group is preferable.
- the conditions and the like of the above reaction may be appropriately determined with reference to known esterification reactions.
- the step of synthesizing the anhydride (AA-1) from the intermediate (AC) and the trimellitic anhydride chloride corresponds to the above-mentioned tetravalent carboxylic acid compound production step.
- the method for producing the resin used in the present invention may be a method of synthesizing the resin in one step by heating and dehydrating at a high temperature during the reaction of the carboxylic acid dianhydride and the diamine compound.
- the carboxylic acid dianhydride include carboxylic acid dianhydride represented by the formula (1-3).
- the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (1-3) is preferably a compound obtained in the above-mentioned tetravalent carboxylic acid compound production step.
- the diamine compound a diamine compound represented by the above formula (1-4) can be used.
- the method for producing the resin used in the present invention may be a method of synthesizing the resin in one step by decarboxylating at a high temperature during the reaction of the carboxylic acid dianhydride and the diisocyanate compound.
- the carboxylic acid dianhydride include carboxylic acid dianhydride represented by the formula (1-3).
- the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (1-3) is preferably a compound obtained in the above-mentioned tetravalent carboxylic acid compound production step.
- the diisocyanate compound include compounds in which two amino groups in the compound represented by the above formula (1-4) are changed to isocyanate groups.
- known methods for synthesizing polyimide can be referred to.
- the method for producing a resin used in the present invention is a step of reacting a tetravalent carboxylic acid compound having a reactive group with a diamine compound to obtain a polyimide precursor, and imidizing the polyimide precursor to obtain a reactive group.
- the production method may include a step of obtaining a resin having the above-mentioned resin, and a step of reacting the above-mentioned resin with a group capable of forming a bond with the above-mentioned reactive group and a step of reacting the compound C having a polymerizable group.
- the reactive group is not particularly limited, and examples thereof include an amino group, a hydroxy group, and a carboxy group.
- at least one of the four carboxylic acids may be a modified carboxylic acid derivative such as esterification or halogenation, or the two carboxylic acids are anhydrated respectively. It may be a carboxylic acid dianhydride, and a carboxylic acid dianhydride is preferable.
- the carboxylic acid dianhydride having the above reactive group specifically, among the carboxylic acid dianhydride represented by the above formula (7), the carboxylic acid dianhydride having a reactive group can be used. it can.
- tetravalent carboxylic acid compound a compound having a structure in which the carboxylic acid dianhydride is hydrolyzed, or a compound having a structure in which the compound is modified by esterification, halogenation or the like is used. be able to.
- a carboxylic acid dianhydride having no reactive group may be used in combination.
- diamine compound a diamine compound represented by the above formula (1-4) can be used.
- the group capable of forming a bond with the reactive group in the compound C is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxy group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid halide group, an epoxy group, and an isocyanate group.
- the polymerizable group in the compound C include exemplified groups as the group included in A 1 in the above equation (1-1).
- a compound having three carboxy groups or a derivative of the above compound having three carboxy groups is reacted with a diamine compound or a diisocyanate compound to cause two imides.
- the production method may include a step of obtaining a compound D having a ring structure and two carboxylic acids, and a step of reacting the compound D with a diol compound having a polymerizable group to obtain a resin.
- a compound having three carboxy groups, a compound having one carboxy group and one carboxylic acid anhydride group, 1 A compound having one carboxylic acid halide group and one carboxylic acid anhydride group, a compound having one carboxylic acid ester group and one carboxylic acid anhydride group, a compound having three carboxylic acid ester groups, and one carboxylic acid.
- Examples thereof include a compound having an acid halide group and two carboxylic acid ester groups, and a compound having one carboxy group and one carboxylic acid anhydride group is preferable.
- diamine compound a diamine compound represented by the above formula (1-4) can be used.
- diisocyanate compound include compounds in which two amino groups in the compound represented by the above formula (1-4) are changed to isocyanate groups.
- the conditions and the like of the above reaction may be appropriately determined with reference to known imidization reactions.
- Examples of the diol compound having a polymerizable group include a compound represented by the following formula (DO-1). Wherein (DO-1), Y 1 , A 1 and n each have the same meanings as Y 1, A 1 and n in the formula (1-1), preferable embodiments thereof are also the same. Further, other diol compounds having no polymerizable group may be used in combination.
- the reaction conditions in the step of obtaining the resin may be appropriately determined with reference to known polyester production methods.
- the curable resin composition of the present invention contains a solvent.
- a solvent a known solvent can be arbitrarily used.
- the solvent is preferably an organic solvent.
- the organic solvent include compounds such as esters, ethers, ketones, cyclic hydrocarbons, sulfoxides, amides, and alcohols.
- esters include ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, hexyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, and ⁇ -butyrolactone.
- alkylalkyloxyacetate eg, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (eg, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, Ethyl ethoxyacetate, etc.)
- 3-alkyloxypropionate alkyl esters eg, methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc.) (eg, methyl 3-methoxypropionate, 3-methoxypropionate, etc.) Ethyl, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.)
- 2-alkyloxypropionate alkyl esters eg, methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyl
- ethers include diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol.
- Suitable examples include monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, and propylene glycol monopropyl ether acetate.
- ketones for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 3-methylcyclohexanone, levoglucosenone, dihydrolevoglucosenone and the like are preferable.
- cyclic hydrocarbons for example, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and anisole, and cyclic terpenes such as limonene are preferable.
- sulfoxides for example, dimethyl sulfoxide is preferable.
- N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylisobutyramide, 3-methoxy-N, N- Dimethylpropionamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropionamide and the like are preferable.
- Alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethoxyethanol, Diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol, tetraethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, Examples thereof include ethylene glycol monophenyl ether, methylphenyl carbinol, n-amyl alcohol, methyl amyl alcohol, and diacetone alcohol.
- the solvent is preferably a mixture of two or more types from the viewpoint of improving the properties of the coated surface.
- the mixed solvent to be mixed is preferable.
- the combined use of dimethyl sulfoxide and ⁇ -butyrolactone is particularly preferred.
- the content of the solvent is preferably such that the total solid content concentration of the curable resin composition of the present invention is 5 to 80% by mass, and is preferably 5 to 75% by mass. More preferably, the amount is 10 to 70% by mass, more preferably 20 to 70% by mass, and even more preferably 40 to 70% by mass.
- the solvent content may be adjusted according to the desired thickness of the coating film and the coating method.
- the solvent may contain only one type or two or more types. When two or more kinds of solvents are contained, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention may contain another resin (hereinafter, also simply referred to as “other resin”) different from the above-mentioned specific resin.
- other resins include polyimides, polyimide precursors, polyamideimides, polyamideimide precursors, polysiloxanes, resins containing a siloxane structure, epoxy resins, acrylic resins and the like, which are different from the specific resins.
- an acrylic resin by further adding an acrylic resin, a composition having excellent coatability can be obtained, and a cured film having excellent chemical resistance can be obtained.
- the composition is formed by adding an acrylic resin having a weight average molecular weight of 20,000 or less and having a high polymerizable base value to the composition in place of the polymerizable compound described later or in addition to the polymerizable compound described later. It is possible to improve the coatability of an object, the chemical resistance of a cured film, and the like.
- the polyimide or polyamide-imide which is another resin preferably has a repeating unit represented by the above formula (4).
- the repeating unit represented by the formula (4) may be one kind, or two or more kinds.
- the polyimide or polyamide-imide may contain other types of repeating units in addition to the repeating units of the above formula (4).
- the polyamide-imide preferably further contains a repeating unit containing an amide structure or a repeating unit containing an amide structure and an imide structure.
- polyimide precursor in which 50 mol% or more, more 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more of all repeating units is a repeating unit represented by the formula (4).
- the body is illustrated.
- the upper limit is practically 100 mol% or less.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide or polyamide-imide is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000, still more preferably 10,000 to 50,000. ..
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 800 to 250,000, more preferably 2,000 to 50,000, and even more preferably 4,000 to 25,000.
- the degree of dispersion of the molecular weight of polyimide or polyamide-imide is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2 to 3.
- Polyimide or polyamide-imide can be obtained, for example, by cyclizing a polyimide precursor or a polyamide-imide precursor, which is another resin described later, by heating or the like.
- the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor preferably has a repeating unit represented by the above formula (1).
- the repeating unit represented by the formula (1) may be one kind, or two or more kinds. Further, it may contain a structural isomer of a repeating unit represented by the formula (1). Further, the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor may include other types of repeating units in addition to the repeating unit of the above formula (1).
- the polyamide-imide precursor preferably further contains a repeating unit containing an amide structure or a repeating unit containing an amide structure and a carboxylic acid ester structure.
- the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor in the present invention 50 mol% or more, more 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more of all the repeating units is the repeating unit represented by the formula (1). Is exemplified by the polyimide precursor. The upper limit is practically 100 mol% or less.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000, still more preferably 10,000 to 50. It is 000.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 800 to 250,000, more preferably 2,000 to 50,000, and even more preferably 4,000 to 25,000.
- the degree of dispersion of the molecular weight of the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2 to 3.
- the polyimide precursor or polyamide-imide precursor is obtained by reacting a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid derivative with a diamine.
- the dicarboxylic acid or the dicarboxylic acid derivative is obtained by halogenating it with a halogenating agent and then reacting it with a diamine.
- the organic solvent may be one kind or two or more kinds.
- the organic solvent can be appropriately determined depending on the raw material, and examples thereof include pyridine, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone.
- the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor in the reaction solution is precipitated in water, and the polyimide precursor or the polyamide-imide precursor such as tetrahydrofuran is dissolved in a soluble solvent to precipitate a solid. Can be done.
- the content of the other resin is preferably 0.01% by mass or more with respect to the total solid content of the curable resin composition. It is more preferably 05% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, further preferably 2% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, and 10% by mass or more. It is even more preferable to have.
- the content of the other resin in the curable resin composition of the present invention is preferably 80% by mass or less, and preferably 75% by mass or less, based on the total solid content of the curable resin composition. It is more preferably 70% by mass or less, further preferably 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less.
- the content of the other resin may be low.
- the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and 10% by mass or less, based on the total solid content of the curable resin composition. It is more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less.
- the lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
- the curable resin composition of the present invention may contain only one type of other resin, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
- a polymerization initiator a photopolymerization initiator is preferable.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a photopolymerization initiator.
- the photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator.
- the photoradical polymerization initiator is not particularly limited and may be appropriately selected from known photoradical polymerization initiators.
- a photoradical polymerization initiator having photosensitivity to light rays in the ultraviolet region to the visible region is preferable.
- it may be an activator that produces an active radical by causing some action with the photoexcited sensitizer.
- the photoradical polymerization initiator contains at least one compound having a molar extinction coefficient of at least about 50 L ⁇ mol -1 ⁇ cm -1 within the range of about 300 to 800 nm (preferably 330 to 500 nm). Is preferable.
- the molar extinction coefficient of the compound can be measured using a known method. For example, it is preferable to measure at a concentration of 0.01 g / L using an ethyl acetate solvent with an ultraviolet-visible spectrophotometer (Cary-5 spectrophotometer manufactured by Varian).
- a known compound can be arbitrarily used.
- halogenated hydrocarbon derivatives for example, compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, compounds having a trihalomethyl group, etc.
- acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazole, oxime derivatives and the like.
- Oxime compounds, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketooxime ethers, aminoacetophenone compounds, hydroxyacetophenones, azo compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boron compounds, iron arene complexes, etc. Can be mentioned.
- paragraphs 0165 to 0182 of JP2016-027357 and paragraphs 0138 to 0151 of International Publication No. 2015/199219 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- ketone compound for example, the compound described in paragraph 0087 of JP2015-087611A is exemplified, and the content thereof is incorporated in the present specification.
- KayaCure DETX manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
- Nippon Kayaku Co., Ltd. is also preferably used.
- a hydroxyacetophenone compound, an aminoacetophenone compound, and an acylphosphine compound can be preferably used as the photoradical polymerization initiator. More specifically, for example, the aminoacetophenone-based initiator described in JP-A-10-291969 and the acylphosphine oxide-based initiator described in Japanese Patent No. 4225898 can be used.
- IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark)
- DAROCUR 1173 As the hydroxyacetophenone-based initiator, IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE-2959, and IRGACURE 127 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone-based initiator commercially available products IRGACURE 907, IRGACURE 369, and IRGACURE 379 (trade names: all manufactured by BASF) can be used.
- the compound described in JP-A-2009-191179 in which the absorption maximum wavelength is matched with a wavelength light source such as 365 nm or 405 nm, can also be used.
- acylphosphine-based initiator examples include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide. Further, commercially available products such as IRGACURE-819 and IRGACURE-TPO (trade names: both manufactured by BASF) can be used.
- metallocene compound examples include IRGACURE-784 (manufactured by BASF).
- An oxime compound is more preferable as the photoradical polymerization initiator.
- the exposure latitude can be improved more effectively.
- the oxime compound is particularly preferable because it has a wide exposure latitude (exposure margin) and also acts as a photocuring accelerator.
- the compound described in JP-A-2001-233842 the compound described in JP-A-2000-080068, and the compound described in JP-A-2006-342166 can be used.
- Preferred oxime compounds include, for example, compounds having the following structures, 3-benzoyloxyiminobutane-2-one, 3-acetoxyiminovtan-2-one, 3-propionyloxyiminobutane-2-one, and 2-acetoxy.
- Iminopentan-3-one 2-acetoxyimino-1-phenylpropan-1-one, 2-benzoyloxyimino-1-phenylpropane-1-one, 3- (4-toluenesulfonyloxy) iminobutane-2-one , And 2-ethoxycarbonyloxyimino-1-phenylpropan-1-one and the like.
- an oxime compound (oxime-based photopolymerization initiator) as the photoradical polymerization initiator.
- IRGACURE OXE 01 IRGACURE OXE 02, IRGACURE OXE 03, IRGACURE OXE 04 (above, manufactured by BASF), ADEKA PUTMER N-1919 (manufactured by ADEKA Corporation, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-014052).
- a radical polymerization initiator 2) is also preferably used.
- TR-PBG-304 manufactured by Changshu Powerful Electronics New Materials Co., Ltd.
- Adeca Arkuru's NCI-831 and Adeka Arkuru's NCI-930 can also be used.
- DFI-091 manufactured by Daito Chemix Co., Ltd.
- an oxime compound having a fluorine atom examples include compounds described in JP-A-2010-262028, compounds 24, 36-40 described in paragraph 0345 of JP-A-2014-500852, and JP-A-2013. Examples thereof include the compound (C-3) described in paragraph 0101 of JP-A-164471.
- Examples of the most preferable oxime compound include an oxime compound having a specific substituent shown in JP-A-2007-269779 and an oxime compound having a thioaryl group shown in JP-A-2009-191061.
- the photoradical polymerization initiator includes a trihalomethyltriazine compound, a benzyldimethylketal compound, an ⁇ -hydroxyketone compound, an ⁇ -aminoketone compound, an acylphosphine compound, a phosphine oxide compound, a metallocene compound, an oxime compound, and a triaryl.
- a trihalomethyltriazine compound Selected from the group consisting of imidazole dimer, onium salt compound, benzothiazole compound, benzophenone compound, acetophenone compound and its derivative, cyclopentadiene-benzene-iron complex and its salt, halomethyloxaziazole compound, 3-aryl substituted coumarin compound. Compounds are preferred.
- More preferable photoradical polymerization initiators are trihalomethyltriazine compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, onium salt compounds, benzophenone compounds and acetophenone compounds.
- At least one compound selected from the group consisting of trihalomethyltriazine compounds, ⁇ -aminoketone compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, and benzophenone compounds is more preferable, and metallocene compounds or oxime compounds are even more preferable, and oxime compounds are even more preferable. Is even more preferable.
- the photoradical polymerization initiator is N, N'-tetraalkyl-4,4'-diaminobenzophenone, 2-benzyl such as benzophenone, N, N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone (Michler ketone).
- 2-benzyl such as benzophenone
- benzoin ether compounds such as benzoin alkyl ether
- benzoin compounds such as benzoin and alkyl benzoin
- benzyl derivatives such as benzyl dimethyl ketal.
- a compound represented by the following formula (I) can also be used.
- RI00 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms interrupted by one or more oxygen atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, and the like.
- R I01 is a group represented by the formula (II)
- R I00 R I02 to R I04 are independently alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, or halogen atoms, respectively.
- R I05 to R I07 are the same as R I 02 to R I 04 of the above formula (I).
- the compounds described in paragraphs 0048 to 0055 of International Publication No. 2015/1254669 can also be used.
- the content thereof is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is more preferably 0.5 to 15% by mass, and even more preferably 1.0 to 10% by mass. Only one type of photopolymerization initiator may be contained, or two or more types may be contained. When two or more kinds of photopolymerization initiators are contained, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention may contain a thermal polymerization initiator as the polymerization initiator, and may particularly contain a thermal radical polymerization initiator.
- a thermal radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by heat energy to initiate or accelerate the polymerization reaction of a polymerizable compound. By adding the thermal radical polymerization initiator, the polymerization reaction of the specific resin and the polymerizable compound can be allowed to proceed in the heating step described later, so that the chemical resistance can be further improved.
- thermal radical polymerization initiator examples include compounds described in paragraphs 0074 to 0118 of JP-A-2008-063554.
- thermosetting initiator When the thermosetting initiator is contained, the content thereof is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is more preferably 5 to 15% by mass. Only one type of thermal polymerization initiator may be contained, or two or more types may be contained. When two or more kinds of thermal polymerization initiators are contained, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a polymerizable compound.
- a radically polymerizable compound can be used as the polymerizable compound.
- the radically polymerizable compound is a compound having a radically polymerizable group.
- examples of the radically polymerizable group include groups having an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group, an allyl group, a vinylphenyl group, and a (meth) acryloyl group.
- the radically polymerizable group is preferably a (meth) acryloyl group, and more preferably a (meth) acryloyl group from the viewpoint of reactivity.
- the number of radically polymerizable groups contained in the radically polymerizable compound may be one or two or more, but the radically polymerizable compound preferably has two or more radically polymerizable groups, and preferably has three or more radically polymerizable groups. More preferred.
- the upper limit is preferably 15 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less.
- the radically polymerizable compound is particularly preferably a compound having two ethylenically unsaturated bonds.
- the molecular weight of the radically polymerizable compound is preferably 2,000 or less, more preferably 1,500 or less, and even more preferably 900 or less.
- the lower limit of the molecular weight of the radically polymerizable compound is preferably 100 or more.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains at least one bifunctional or higher functional radical polymerizable compound containing two or more radical polymerizable groups, and is preferably a trifunctional or higher functional radical polymerizable compound. It is more preferable to contain at least one kind. Further, it may be a mixture of a bifunctional radical polymerizable compound and a trifunctional or higher functional radical polymerizable compound.
- the number of functional groups of a bifunctional or higher-functional polymerizable monomer means that the number of radically polymerizable groups in one molecule is two or more.
- the radically polymerizable compound examples include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), esters thereof, and amides, and preferred examples thereof.
- an addition reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a nucleophilic substituent such as a hydroxy group, an amino group or a sulfanyl group with a monofunctional or polyfunctional isocyanate or an epoxy, or a monofunctional or polyfunctional group.
- a dehydration condensation reaction product with a functional carboxylic acid is also preferably used.
- an addition reaction product of an unsaturated carboxylic acid ester or amide having a parentionic substituent such as an isocyanate group or an epoxy group with a monofunctional or polyfunctional alcohol, amines or thiols, and a halogeno group.
- Substitution reactions of unsaturated carboxylic acid esters or amides having a releasable substituent such as tosyloxy group and monofunctional or polyfunctional alcohols, amines and thiols are also suitable.
- a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure is also preferable.
- examples include polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylol ethanetri (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, and dipentaerythritol.
- a compound obtained by adding ethylene oxide or propylene oxide to a functional alcohol and then (meth) acrylated, is described in JP-A-48-041708, JP-A-50-006034, and JP-A-51-0371993.
- Urethane (meth) acrylates such as those described in JP-A-48-064183, JP-A-49-043191, and JP-A-52-030490, the polyester acrylates, epoxy resins and (meth) acrylics. Examples thereof include polyfunctional acrylates and methacrylates such as epoxy acrylates which are reaction products with acids, and mixtures thereof. Further, the compounds described in paragraphs 0254 to 0257 of JP-A-2008-292970 are also suitable.
- a polyfunctional (meth) acrylate obtained by reacting a polyfunctional carboxylic acid with a cyclic ether group such as glycidyl (meth) acrylate and a compound having an ethylenically unsaturated bond can also be mentioned.
- a preferable radically polymerizable compound other than the above it has a fluorene ring and has an ethylenically unsaturated bond, which is described in JP-A-2010-160418, JP-A-2010-129825, Patent No. 4364216 and the like. It is also possible to use a compound having two or more groups having the above, or a cardo resin.
- the compound described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-062986 together with specific examples as formulas (1) and (2) after addition of ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol is also (meth) acrylated. It can be used as a radically polymerizable compound.
- radically polymerizable compound examples include dipentaerythritol triacrylate (commercially available KAYARAD D-330; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available KAYARAD D-320; Nihon Kayaku).
- SR-494 which is a tetrafunctional acrylate having four ethyleneoxy chains manufactured by Sartmer
- SR-209 which is a bifunctional methacrylate having four ethyleneoxy chains.
- DPCA-60 a hexafunctional acrylate having 6 pentyleneoxy chains manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., TPA-330, a trifunctional acrylate having 3 isobutyleneoxy chains, urethane oligomer UAS- 10, UAB-140 (manufactured by Nippon Paper Co., Ltd.), NK ester M-40G, NK ester 4G, NK ester M-9300, NK ester A-9300, UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.), DPHA-40H ( Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, AI-600 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Blemmer PME400 (manufactured by Nichiyu Co., Ltd.), etc. Can be mentioned.
- Examples of the radically polymerizable compound include urethane acrylates as described in Japanese Patent Publication No. 48-041708, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-037193, Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-032293, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-016765.
- Urethane compounds having an ethylene oxide-based skeleton described in Japanese Patent Publication No. 58-049860, Japanese Patent Publication No. 56-017654, Japanese Patent Publication No. 62-039417, and Japanese Patent Publication No. 62-039418 are also suitable.
- radically polymerizable compound compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-01-105238 are used. It can also be used.
- the radically polymerizable compound may be a radically polymerizable compound having an acid group such as a carboxy group or a phosphoric acid group.
- the radically polymerizable compound having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and an acid is obtained by reacting an unreacted hydroxy group of the aliphatic polyhydroxy compound with a non-aromatic carboxylic acid anhydride.
- a radically polymerizable compound having a group is more preferable.
- the aliphatic polyhydroxy compound in a radical polymerizable compound in which an unreacted hydroxy group of an aliphatic polyhydroxy compound is reacted with a non-aromatic carboxylic acid anhydride to give an acid group, is pentaerythritol or dipenta. It is a compound that is erythritol.
- examples of commercially available products include M-510 and M-520 as polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- the acid value of the radically polymerizable compound having an acid group is preferably 0.1 to 40 mgKOH / g, and particularly preferably 5 to 30 mgKOH / g.
- the acid value of the radically polymerizable compound is within the above range, it is excellent in manufacturing handleability and further excellent in developability. Moreover, the polymerizable property is good.
- the acid value is measured according to the description of JIS K 0070: 1992.
- the curable resin composition of the present invention it is preferable to use bifunctional metaacrylate or acrylate from the viewpoint of pattern resolution and film elasticity.
- the compound include triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, and PEG200 diacrylate (polyethylene glycol diacrylate having a formula of polyethylene glycol chain).
- a monofunctional radically polymerizable compound can be preferably used as the radically polymerizable compound from the viewpoint of suppressing warpage associated with controlling the elastic modulus of the cured film.
- the monofunctional radically polymerizable compound include n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, carbitol (meth) acrylate, and cyclohexyl (meth).
- Acrylic acid derivatives, N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam, allylglycidyl ether and the like are preferably used.
- the monofunctional radical polymerizable compound a compound having a boiling point of 100 ° C.
- the curable resin composition of the present invention may contain allyl compounds such as diallyl phthalate and triallyl trimellitate as the bifunctional or higher functional radical polymerizable compound.
- One type of polymerizable compound may be used alone, or two or more types may be mixed and used. When two or more types are used in combination, the total amount thereof is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains an acid generator.
- an acid generator a photoacid generator is preferable.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a photoacid generator.
- a photoacid generator for example, acid is generated in the exposed part of the curable resin composition layer, the solubility of the exposed part in the developing solution (for example, an alkaline aqueous solution) is increased, and the exposed part becomes A positive relief pattern removed by the developer can be obtained.
- the curable resin composition contains a photoacid generator and an acid cross-linking agent described later, for example, the cross-linking reaction of the thermosetting agent is promoted by the acid generated in the exposed portion, and the exposed portion is not exposed. It is also possible to make it more difficult to be removed by the developing solution than the exposed portion. According to such an aspect, a negative type relief pattern can be obtained.
- the photoacid generator is not particularly limited as long as it generates an acid by exposure, but is an onium salt compound such as a quinonediazide compound, a diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, or an iodonium salt, an imide sulfonate, and an oxime.
- onium salt compound such as a quinonediazide compound, a diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, or an iodonium salt, an imide sulfonate, and an oxime.
- examples thereof include sulfonate compounds such as sulfonate, diazodisulfone, disulfone, and o-nitrobenzyl sulfonate.
- the quinone diazide compound includes a polyhydroxy compound in which quinone diazide sulfonic acid is ester-bonded, a polyamino compound in which quinone diazide sulfonic acid is conjugated with a sulfonamide, and a polyhydroxypolyamino compound in which quinone diazide sulfonic acid is ester-bonded and a sulfonamide bond. Examples thereof include those bonded by at least one of the above. In the present invention, for example, it is preferable that 50 mol% or more of all the functional groups of these polyhydroxy compounds and polyamino compounds are substituted with quinonediazide.
- the quinone diazide either a 5-naphthoquinone diazidosulfonyl group or a 4-naphthoquinone diazidosulfonyl group is preferably used.
- the 4-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound has absorption in the i-line region of a mercury lamp and is suitable for i-line exposure.
- the 5-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound has absorption extending to the g-line region of a mercury lamp and is suitable for g-line exposure.
- a 4-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound or a 5-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound depending on the wavelength to be exposed.
- a naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound having a 4-naphthoquinone diazidosulfonyl group and a 5-naphthoquinone diazidosulfonyl group may be contained in the same molecule, or a 4-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound and a 5-naphthoquinone diazidosulfonyl ester compound may be contained. It may be contained.
- the naphthoquinone diazide compound can be synthesized by an esterification reaction between a compound having a phenolic hydroxy group and a quinone diazido sulfonic acid compound, and can be synthesized by a known method. By using these naphthoquinone diazide compounds, the resolution, sensitivity, and residual film ratio are further improved.
- Examples of the naphthoquinone diazide compound include 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonic acid, and salts or ester compounds of these compounds. Be done.
- Examples of the onium salt compound or the sulfonate compound include the compounds described in paragraphs 0064 to 0122 of JP-A-2008-013646.
- a commercially available product may be used as the photoacid generator.
- Commercially available products include WPAG-145, WPAG-149, WPAG-170, WPAG-199, WPAG-336, WPAG-376, WPAG-370, WPAG-469, WPAG-638, and WPAG-699 (all of which are Fujifilm sums). (Manufactured by Kojunyaku Co., Ltd.) and the like.
- the content thereof is preferably 0.1 to 30% by mass, preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention. Is more preferable, and 2 to 15% by mass is further preferable. Only one type of photoacid generator may be contained, or two or more types may be contained. When two or more photoacid generators are contained, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention may contain a thermosetting agent.
- the thermoacid generator generates an acid by heating, and is at least one compound selected from a compound having a hydroxymethyl group, an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group, an epoxy compound, an oxetane compound and a benzoxazine compound, or a specific resin. It has the effect of promoting the cross-linking reaction of the methylol group contained in.
- the specific resin preferably contains an epoxy group or a methylol group as a polymerizable group.
- the thermal decomposition start temperature of the thermal acid generator is preferably 50 ° C. to 270 ° C., more preferably 50 ° C. to 250 ° C. Further, no acid is generated during drying (pre-baking: about 70 to 140 ° C.) after applying the curable resin composition to the substrate, and final heating (cure: about 100 to 400) after patterning in subsequent exposure and development. It is preferable to select a thermosetting agent that generates an acid at °C) because it can suppress a decrease in sensitivity during development.
- the thermal decomposition start temperature is obtained as the peak temperature of the exothermic peak, which is the lowest temperature when the thermoacid generator is heated to 500 ° C. at 5 ° C./min in a pressure-resistant capsule. Examples of the device used for measuring the thermal decomposition start temperature include Q2000 (manufactured by TA Instruments).
- the acid generated from the thermoacid generator is preferably a strong acid, for example, aryl sulfonic acid such as p-toluene sulfonic acid and benzene sulfonic acid, alkyl sulfonic acid such as methane sulfonic acid, ethane sulfonic acid and butane sulfonic acid, or trifluoromethane.
- aryl sulfonic acid such as p-toluene sulfonic acid and benzene sulfonic acid
- alkyl sulfonic acid such as methane sulfonic acid, ethane sulfonic acid and butane sulfonic acid
- haloalkyl sulfonic acid such as sulfonic acid is preferable.
- thermoacid generator include those described in paragraph 0055 of JP2013-072935A.
- those that generate alkyl sulfonic acid having 1 to 4 carbon atoms or haloalkyl sulfonic acid having 1 to 4 carbon atoms are more preferable from the viewpoint that there is little residue in the cured film and it is difficult to deteriorate the physical properties of the cured film.
- thermoacid generator the compound described in paragraph 0059 of JP2013-167742A is also preferable as the thermoacid generator.
- the content of the thermoacid generator is preferably 0.01 part by mass or more, and more preferably 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the specific resin.
- the content of the thermoacid generator is preferably 0.01 part by mass or more, and more preferably 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the specific resin.
- 0.01 part by mass or more the cross-linking reaction is promoted, so that the mechanical properties and chemical resistance of the cured film can be further improved.
- 20 parts by mass or less is preferable, 15 parts by mass or less is more preferable, and 10 parts by mass or less is further preferable.
- the photocurable resin composition of the present invention preferably contains an acid cross-linking agent.
- the acid cross-linking agent is preferably a compound having a plurality of groups in the molecule whose cross-linking reaction is promoted by the action of an acid.
- the acid cross-linking agent a compound having at least one group selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group is preferable, and at least one group selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group becomes a nitrogen atom.
- Compounds having a directly bonded structure are more preferable.
- an amino group-containing compound such as melamine, glycoluril, urea, alkylene urea, or benzoguanamine is reacted with formaldehyde or formaldehyde and alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is replaced with a methylol group or an alkoxymethyl group.
- an amino group-containing compound such as melamine, glycoluril, urea, alkylene urea, or benzoguanamine
- formaldehyde or formaldehyde and alcohol examples thereof include compounds having the above-mentioned structure.
- the method for producing these compounds is not particularly limited, and any compound having the same structure as the compound produced by the above method may be used. Further, it may be an oligomer formed by self-condensing the methylol groups of these compounds.
- the cross-linking agent using melamine is a melamine-based cross-linking agent
- the cross-linking agent using glycoluril, urea or alkylene urea is a urea-based cross-linking agent
- the cross-linking agent using alkylene urea is an alkylene urea-based cross-linking agent.
- a cross-linking agent using an agent or benzoguanamine is called a benzoguanamine-based cross-linking agent.
- the photocurable resin composition of the present invention preferably contains at least one compound selected from the group consisting of a urea-based cross-linking agent and a melamine-based cross-linking agent. It is more preferable to contain at least one compound selected from the group consisting of melamine-based cross-linking agents, and even more preferably to contain glycol uril-based cross-linking agents.
- melamine-based cross-linking agent examples include hexamethoxymethylmelamine, hexaethoxymethylmelamine, hexapropoxymethylmelamine, hexabutoxybutyl melamine and the like.
- urea-based cross-linking agent examples include monohydroxymethylated glycol uryl, dihydroxymethylated glycol uryl, trihydroxymethylated glycol uryl, tetrahydroxymethylated glycol uryl, monomethoxymethylated glycol uryl, and dimethoxymethylated glycol uryl.
- Glycoluryl-based cross-linking agent such as bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, and bisbutoxymethylurea, Monohydroxymethylated ethyleneurea or dihydroxymethylated ethyleneurea, monomethoxymethylated ethyleneurea, dimethoxymethylated ethyleneurea, monoethoxymethylated ethyleneurea, diethoxymethylated ethyleneurea, monopropoxymethylated ethyleneurea, dipropoxymethyl
- Ethyleneurea-based cross-linking agents such as ethyleneurea, monobutoxymethylated, or dibutoxymethylated ethyleneurea, Monohydroxymethylated propylene urea, dihydroxymethylated propylene urea, monomethoxymethylated propylene urea, dimethoxymethylated propylene urea, monodiethoxymethylated propylene urea, diethoxymethylated propylene urea, monopropoxymethylated propylene urea, dipropoxymethyl
- benzoguanamine-based cross-linking agent examples include monohydroxymethylated benzoguanamine and dihydroxymethylated benzoguanamine. Trihydroxymethylated benzoguanamine, tetrahydroxymethylated benzoguanamine, monomethoxymethylated benzoguanamine, dimethoxymethylated benzoguanamine, trimethoxymethylated benzoguanamine, Tetramethoxymethylated benzoguanamine, monomethoxymethylated benzoguanamine, dimethoxymethylated benzoguanamine, trimethoxymethylated benzoguanamine, tetraethoxymethylated benzoguanamine, monopropoxymethylated benzoguanamine, dipropoxymethylated benzoguanamine, tripropoxymethylated benzoguanamine, tetrapropoxymethyl Examples thereof include benzoguanamine, monobutoxymethylated benzoguanamine, dibutoxymethylated benzoguanamine, tributoxymethylated benzoguanamine, and tetrabutoxymethylated benzoguanamine
- a compound having at least one group selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group at least one selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group on an aromatic ring (preferably a benzene ring).
- a compound to which a group is directly bonded is also preferably used.
- Specific examples of such compounds include benzenedimethanol, bis (hydroxymethyl) cresol, bis (hydroxymethyl) dimethoxybenzene, bis (hydroxymethyl) diphenyl ether, bis (hydroxymethyl) benzophenone, and hydroxymethylbenzoate hydroxymethylphenyl.
- suitable commercially available products include 46DMOC, 46DMOEP (all manufactured by Asahi Organic Materials Industry Co., Ltd.), DML-PC, DML-PEP, DML-OC, DML-OEP, DML-34X, DML-PTBP, DML-PCHP, DML-OCHP, DML-PFP, DML-PSBP, DML-POP, DML-MBOC, DML-MBPC, DML-MTrisPC, DML-BisOC-Z, DML-BisOCHP- Z, DML-BPC, DMLBisOC-P, DMOM-PC, DMOM-PTBP, DMOM-MBPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-HQ, TML-BP, TML-pp-BPF, TML-BPE, TML- BPA, TML-BPAF, TML-BPAP, TMOM-BP, TMOM-BPE, TMOM
- the curable resin composition of the present invention preferably contains at least one compound selected from the group consisting of an epoxy compound, an oxetane compound, and a benzoxazine compound as an acid cross-linking agent.
- Epoxy compound (compound having an epoxy group)
- the epoxy compound is preferably a compound having two or more epoxy groups in one molecule.
- the epoxy group undergoes a cross-linking reaction at 200 ° C. or lower, and the dehydration reaction derived from the cross-linking does not occur, so that film shrinkage is unlikely to occur. Therefore, the inclusion of the epoxy compound is effective in suppressing low-temperature curing and warpage of the curable resin composition.
- the epoxy compound preferably contains a polyethylene oxide group.
- the polyethylene oxide group means that the number of repeating units of ethylene oxide is 2 or more, and the number of repeating units is preferably 2 to 15.
- epoxy compounds include bisphenol A type epoxy resin; bisphenol F type epoxy resin; propylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, butylene glycol diglycidyl ether, hexamethylene glycol diglycidyl ether. , Trimethylol propantriglycidyl ether and other alkylene glycol type epoxy resins or polyhydric alcohol hydrocarbon type epoxy resins; polypropylene glycol diglycidyl ether and other polyalkylene glycol type epoxy resins; polymethyl (glycidyloxypropyl) siloxane and other epoxy groups Examples include, but are not limited to, containing silicones.
- Epicron (registered trademark) 850-S Epicron (registered trademark) HP-4032, Epicron (registered trademark) HP-7200, Epicron (registered trademark) HP-820, Epicron (registered trademark) HP-4700, Epicron® EXA-4710, Epicron® HP-4770, Epicron® EXA-859CRP, Epicron® EXA-1514, Epicron® EXA-4880, Epicron® EXA-4850-150, Epicron EXA-4850-1000, Epicron® EXA-4816, Epicron® EXA-4822, Epicron® EXA-830LVP, Epicron® EXA-8183, Epicron (Registered Trademark) EXA-8169, Epicron (Registered Trademark) N-660, Epicron (Registered Trademark) N-665-EXP-S, Epicron (Registered Trademark) N-740, Rica Resin (Registered Trademark) BEO-20E (the above products) Name, manufactured by
- oxetane compound compound having an oxetanyl group
- examples of the oxetane compound include compounds having two or more oxetane rings in one molecule, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis ⁇ [(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] methyl ⁇ benzene, and the like.
- examples thereof include 3-ethyl-3- (2-ethylhexylmethyl) oxetane, 1,4-benzenedicarboxylic acid-bis [(3-ethyl-3-oxetanyl) methyl] ester and the like.
- the Aron Oxetane series manufactured by Toagosei Co., Ltd. (for example, OXT-121, OXT-221, OXT-191, OXT-223) can be preferably used, and these can be used alone. Alternatively, two or more types may be mixed.
- benzoxazine compound examples include BA-type benzoxazine, B-m-type benzoxazine, Pd-type benzoxazine, FA-type benzoxazine (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), and poly.
- examples thereof include a benzoxazine adduct of a hydroxystyrene resin and a phenol novolac type dihydrobenzoxazine compound. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the acid cross-linking agent is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, and 0, based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is more preferably .5 to 15% by mass, and particularly preferably 1.0 to 10% by mass. Only one type of acid cross-linking agent may be contained, or two or more types may be contained. When two or more kinds of acid cross-linking agents are contained, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention is at least one selected from the group consisting of a compound having a sulfonamide structure and a compound having a thiourea structure. It is preferable to further contain the compound of.
- the sulfonamide structure is a structure represented by the following formula (S-1).
- R represents a hydrogen atom or an organic group
- R may be bonded to another structure to form a ring structure
- * may independently form a binding site with another structure.
- the R is preferably the same group as R 2 in the following formula (S-2).
- the compound having a sulfonamide structure may be a compound having two or more sulfonamide structures, but is preferably a compound having one sulfonamide structure.
- the compound having a sulfonamide structure is preferably a compound represented by the following formula (S-2).
- R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and two or more of R 1 , R 2 and R 3 are bonded to each other. It may form a ring structure. It is preferable that R 1 , R 2 and R 3 are independently monovalent organic groups.
- R 1 , R 2 and R 3 include hydrogen atoms, or alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, alkyl ether groups, alkylsilyl groups, alkoxysilyl groups, aryl groups, aryl ether groups, carboxy groups, Examples thereof include a carbonyl group, an allyl group, a vinyl group, a heterocyclic group, or a group in which two or more of these are combined.
- the alkyl group an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an isopropyl group, a 2-ethylhexyl group and the like.
- a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms is preferable, and a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
- examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and the like.
- an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable.
- Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group and a pentoxy group.
- As the alkoxysilyl group an alkoxysilyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkoxysilyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
- Examples of the alkoxysilyl group include a methoxysilyl group, an ethoxysilyl group, a propoxysilyl group and a butoxysilyl group.
- aryl group an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms is more preferable.
- the aryl group may have a substituent such as an alkyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group and a naphthyl group.
- heterocyclic group examples include a triazole ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyrazole ring, an isooxazole ring, an isothiazole ring, a tetrazole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring and a piperidine ring.
- R 1 is an aryl group and R 2 and R 3 are independently hydrogen atoms or alkyl groups are preferable.
- Examples of compounds having a sulfonamide structure include benzenesulfonamide, dimethylbenzenesulfonamide, N-butylbenzenesulfonamide, sulfanylamide, o-toluenesulfonamide, p-toluenesulfonamide, hydroxynaphthalenesulfonamide, naphthalene-1.
- the thiourea structure is a structure represented by the following formula (T-1).
- R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and R 4 and R 5 may be combined to form a ring structure, where R 4 is.
- the ring structure may be formed by combining with other structures to which * is bonded, R 5 may be combined with other structures to which * is bonded to form a ring structure, and * may be independently and others. Represents the site of connection with the structure of.
- R 4 and R 5 are independently hydrogen atoms.
- R 4 and R 5 include hydrogen atoms, or alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, alkyl ether groups, alkylsilyl groups, alkoxysilyl groups, aryl groups, aryl ether groups, carboxy groups, and carbonyl groups. Examples thereof include an allyl group, a vinyl group, a heterocyclic group, or a group in which two or more of these are combined.
- the alkyl group an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an isopropyl group, a 2-ethylhexyl group and the like.
- a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms is preferable, and a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
- examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and the like.
- an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable.
- Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group and a pentoxy group.
- As the alkoxysilyl group an alkoxysilyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and an alkoxysilyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
- Examples of the alkoxysilyl group include a methoxysilyl group, an ethoxysilyl group, a propoxysilyl group and a butoxysilyl group.
- aryl group an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms is more preferable.
- the aryl group may have a substituent such as an alkyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group and a naphthyl group.
- heterocyclic group examples include a triazole ring, a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a pyrazole ring, an isooxazole ring, an isothiazole ring, a tetrazole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring and a piperidine ring.
- the compound having a thiourea structure may be a compound having two or more thiourea structures, but is preferably a compound having one thiourea structure.
- the compound having a thiourea structure is preferably a compound represented by the following formula (T-2).
- R 4 to R 7 independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, and at least two of R 4 to R 7 are bonded to each other to form a ring structure. You may.
- R 4 and R 5 have the same meanings as R 4 and R 5 in formula (T-1), a preferable embodiment thereof is also the same.
- R 6 and R 7 are independently monovalent organic groups.
- the preferred embodiment of the monovalent organic group in R 6 and R 7 is the same as the preferred embodiment of the monovalent organic group in R 4 and R 5 in the formula (T-1). ..
- Examples of compounds having a thiourea structure include N-acetylthiourea, N-allyl thiourea, N-allyl-N'-(2-hydroxyethyl) thiourea, 1-adamantyl thiourea, N-benzoyl thiourea, N, N'-.
- Diphenylthiourea 1-benzyl-phenylthiourea, 1,3-dibutylthiourea, 1,3-diisopropylthiourea, 1,3-dicyclohexylthiourea, 1- (3- (trimethoxysilyl) propyl) -3-methylthiourea, trimethyl Examples thereof include thiourea, tetramethylthiourea, N, N-diphenylthiourea, ethylenethiourea (2-imidazolinthione), carbimazole, and 1,3-dimethyl-2-thiohydranthin.
- the total content of the compound having a sulfonamide structure and the compound having a thiourea structure is preferably 0.05 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total mass of the curable resin composition of the present invention. It is more preferably%, and further preferably 0.2 to 3% by mass.
- the curable resin composition of the present invention may contain only one compound selected from the group consisting of a compound having a sulfonamide structure and a compound having a thiourea structure, or may contain two or more compounds. When only one kind is contained, the content of the compound is preferably within the above range, and when two or more kinds are contained, the total amount thereof is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains an onium salt.
- the curable resin composition preferably contains an onium salt.
- the type of onium salt and the like are not particularly specified, but ammonium salt, iminium salt, sulfonium salt, iodonium salt and phosphonium salt are preferably mentioned. Among these, ammonium salt or iminium salt is preferable from the viewpoint of high thermal stability, and sulfonium salt, iodonium salt or phosphonium salt is preferable from the viewpoint of compatibility with the polymer.
- the onium salt is a salt of a cation and an anion having an onium structure, and the cation and anion may or may not be bonded via a covalent bond. .. That is, the onium salt may be an intermolecular salt having a cation portion and an anion portion in the same molecular structure, or a cation molecule and an anion molecule, which are different molecules, are ionically bonded. It may be an intermolecular salt, but it is preferably an intermolecular salt. Further, in the curable resin composition of the present invention, the cation portion or the cation molecule and the anion portion or the anion molecule may be bonded or dissociated by an ionic bond.
- an ammonium cation, a pyridinium cation, a sulfonium cation, an iodonium cation or a phosphonium cation is preferable, and at least one cation selected from the group consisting of a tetraalkylammonium cation, a sulfonium cation and an iodonium cation is more preferable.
- the onium salt used in the present invention may be a thermobase generator.
- the thermal base generator refers to a compound that generates a base by heating, and examples thereof include an acidic compound that generates a base when heated to 40 ° C. or higher.
- ammonium salt means a salt of an ammonium cation and an anion.
- ammonium cation As the ammonium cation, a quaternary ammonium cation is preferable.
- the ammonium cation is preferably a cation represented by the following formula (101).
- R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and at least two of R 1 to R 4 may be bonded to each other to form a ring.
- R 1 to R 4 are each independently preferably a hydrocarbon group, more preferably an alkyl group or an aryl group, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or 6 to 6 carbon atoms. It is more preferably 12 aryl groups.
- R 1 to R 4 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxy group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an arylcarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group and an aryloxy group. Examples thereof include a carbonyl group and an acyloxy group.
- the ring may contain a hetero atom. Examples of the hetero atom include a nitrogen atom.
- the ammonium cation is preferably represented by any of the following formulas (Y1-1) and (Y1-2).
- R 101 represents an n-valent organic group
- R 1 has the same meaning as R 1 in the formula (101)
- Ar 101 and Ar 102 are each independently , Represents an aryl group
- n represents an integer of 1 or more.
- R 101 is preferably an aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, or a group obtained by removing n hydrogen atoms from a structure in which these are bonded, and has 2 to 30 carbon atoms. More preferably, it is a group obtained by removing n hydrogen atoms from the saturated aliphatic hydrocarbon, benzene or naphthalene.
- n is preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- Ar 101 and Ar 102 are preferably phenyl groups or naphthyl groups, respectively, and more preferably phenyl groups.
- the anion in the ammonium salt one selected from a carboxylic acid anion, a phenol anion, a phosphoric acid anion and a sulfate anion is preferable, and a carboxylic acid anion is more preferable because both the stability of the salt and the thermal decomposability can be achieved.
- the ammonium salt is more preferably a salt of an ammonium cation and a carboxylic acid anion.
- the carboxylic acid anion is preferably a divalent or higher carboxylic acid anion having two or more carboxy groups, and more preferably a divalent carboxylic acid anion.
- the stability, curability and developability of the curable resin composition can be further improved.
- the stability, curability and developability of the curable resin composition can be further improved.
- the stability, curability and developability of the curable resin composition can be further improved.
- the carboxylic acid anion is preferably represented by the following formula (X1).
- EWG represents an electron-attracting group.
- the electron-attracting group means that Hammett's substituent constant ⁇ m shows a positive value.
- ⁇ m is a review article by Yusuke Tono, Journal of Synthetic Organic Chemistry, Vol. 23, No. 8 (1965), p. It is described in detail in 631-642.
- the EWG is preferably a group represented by the following formulas (EWG-1) to (EWG-6).
- R x1 to R x3 independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a hydroxy group or a carboxy group, and Ar is an aromatic group. Represents.
- the carboxylic acid anion is preferably represented by the following formula (XA).
- L 10 represents a single bond or an alkylene group, an alkenylene group, an aromatic group, -NR X - represents and divalent connecting group selected from the group consisting a combination thereof, R X is , Hydrogen atom, alkyl group, alkenyl group or aryl group.
- carboxylic acid anion examples include maleic acid anion, phthalate anion, N-phenyliminodiacetic acid anion and oxalate anion.
- the onium salt in the present invention contains an ammonium cation as a cation, and the onium salt is an anion from the viewpoint that the cyclization of the specific resin is easily performed at a low temperature and the storage stability of the curable resin composition is easily improved.
- the lower limit of pKa is not particularly limited, but it is preferably -3 or more, and preferably -2 or more, from the viewpoint that the generated base is difficult to neutralize and the cyclization efficiency of the specific resin or the like is improved. Is more preferable.
- the above pKa includes Determination of Organic Strategies by Physical Methods (authors: Brown, HC, McDaniel, D.H., Hafliger, O., Nachod, F. See Nachod, FC; Academic Press, New York, 1955) and Data for Biochemical Research (Author: Dawson, RMC et al; Oxford, Clarendon Press, 19). Can be done. For compounds not described in these documents, the values calculated from the structural formulas using software of ACD / pKa (manufactured by ACD / Labs) shall be used.
- ammonium salt examples include the following compounds, but the present invention is not limited thereto.
- the iminium salt means a salt of an iminium cation and an anion.
- the anion include the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt, and the preferred embodiment is also the same.
- a pyridinium cation is preferable.
- a cation represented by the following formula (102) is also preferable.
- R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group
- R 7 represents a hydrocarbon group
- at least two of R 5 to R 7 are bonded to each other to form a ring. It may be formed.
- R 5 and R 6 have the same meaning as R 1 to R 4 in the above formula (101), and the preferred embodiment is also the same.
- R 7 preferably combines with at least one of R 5 and R 6 to form a ring.
- the ring may contain a heteroatom. Examples of the hetero atom include a nitrogen atom. Further, as the ring, a pyridine ring is preferable.
- the iminium cation is preferably represented by any of the following formulas (Y1-3) to (Y1-5).
- R 101 represents an n-valent organic group
- R 5 has the same meaning as R 5 in the formula (102)
- R 7 is R in the formula (102) Synonymous with 7
- n represents an integer of 1 or more
- m represents an integer of 0 or more.
- R 101 is preferably an aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, or a group obtained by removing n hydrogen atoms from a structure in which these are bonded, and has 2 to 30 carbon atoms.
- n is preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- m is preferably 0 to 4, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
- iminium salt examples include the following compounds, but the present invention is not limited thereto.
- the sulfonium salt means a salt of a sulfonium cation and an anion.
- the anion include the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt, and the preferred embodiment is also the same.
- sulfonium cation a tertiary sulfonium cation is preferable, and a triarylsulfonium cation is more preferable. Further, as the sulfonium cation, a cation represented by the following formula (103) is preferable.
- R 8 to R 10 each independently represent a hydrocarbon group.
- Each of R 8 to R 10 is preferably an alkyl group or an aryl group independently, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and 6 to 12 carbon atoms. It is more preferably an aryl group, and even more preferably a phenyl group.
- R 8 to R 10 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxy group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an arylcarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group and an aryloxy group.
- Examples thereof include a carbonyl group and an acyloxy group.
- an alkyl group or an alkoxy group as the substituent, more preferably to have a branched alkyl group or an alkoxy group, and a branched alkyl group having 3 to 10 carbon atoms or a branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. It is more preferable to have 10 alkoxy groups.
- R 8 to R 10 may be the same group or different groups, but from the viewpoint of synthetic suitability, they are preferably the same group.
- the iodonium salt means a salt of an iodonium cation and an anion.
- the anion include the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt, and the preferred embodiment is also the same.
- iodonium cation a diallyl iodonium cation is preferable. Further, as the iodonium cation, a cation represented by the following formula (104) is preferable.
- R 11 and R 12 each independently represent a hydrocarbon group.
- R 11 and R 12 are each independently preferably an alkyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and 6 to 12 carbon atoms. It is more preferably an aryl group, and even more preferably a phenyl group.
- R 11 and R 12 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxy group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an arylcarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group and an aryloxy group.
- Examples thereof include a carbonyl group and an acyloxy group.
- R 11 and R 12 may be the same group or different groups, but from the viewpoint of synthetic suitability, they are preferably the same group.
- the phosphonium salt means a salt of a phosphonium cation and an anion.
- the anion include the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt, and the preferred embodiment is also the same.
- a quaternary phosphonium cation is preferable, and examples thereof include a tetraalkylphosphonium cation and a triarylmonoalkylphosphonium cation. Further, as the phosphonium cation, a cation represented by the following formula (105) is preferable.
- R 13 to R 16 independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
- Each of R 13 to R 16 is preferably an alkyl group or an aryl group independently, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and 6 to 12 carbon atoms. It is more preferably an aryl group, and even more preferably a phenyl group.
- R 13 to R 16 may have a substituent, and examples of the substituent include a hydroxy group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an arylcarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkoxycarbonyl group and an aryloxy group.
- Examples thereof include a carbonyl group and an acyloxy group.
- R 13 to R 16 may be the same group or different groups, but from the viewpoint of synthetic suitability, they are preferably the same group.
- the content of the onium salt is preferably 0.1 to 50% by mass based on the total solid content of the curable resin composition of the present invention.
- the lower limit is more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 0.85% by mass or more, and even more preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 30% by mass or less, further preferably 20% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, 5% by mass or less, or 4% by mass or less.
- the onium salt one kind or two or more kinds can be used. When two or more types are used, the total amount is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention may contain a thermosetting agent.
- the curable resin composition when the curable resin composition contains a polyimide precursor as another resin, the curable resin composition preferably contains a thermosetting agent.
- the thermobase generator may be a compound corresponding to the above-mentioned onium salt, or may be a thermobase generator other than the above-mentioned onium salt. Examples of other thermobase generators include nonionic thermobase generators. Examples of the nonionic thermobase generator include compounds represented by the formula (B1) or the formula (B2).
- Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 are independently organic groups, halogen atoms or hydrogen atoms having no tertiary amine structure. However, Rb 1 and Rb 2 do not become hydrogen atoms at the same time. Further, none of Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 has a carboxy group.
- the tertiary amine structure refers to a structure in which all three bonds of a trivalent nitrogen atom are covalently bonded to a hydrocarbon-based carbon atom. Therefore, this does not apply when the bonded carbon atom is a carbon atom forming a carbonyl group, that is, when an amide group is formed together with a nitrogen atom.
- Rb 1 , Rb 2 and Rb 3 contains a cyclic structure, and it is more preferable that at least two of them contain a cyclic structure.
- the cyclic structure may be either a monocyclic ring or a condensed ring, and a monocyclic ring or a condensed ring in which two monocyclic rings are condensed is preferable.
- the single ring is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring, and preferably a 6-membered ring.
- a cyclohexane ring and a benzene ring are preferable, and a cyclohexane ring is more preferable.
- Rb 1 and Rb 2 are hydrogen atoms, alkyl groups (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms), and alkenyl groups (preferably 2 to 24 carbon atoms). , 2-18 is more preferred, 3-12 is more preferred), aryl groups (6-22 carbons are preferred, 6-18 are more preferred, 6-10 are more preferred), or arylalkyl groups (7 carbons). ⁇ 25 is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 12 is even more preferable). These groups may have substituents as long as the effects of the present invention are exhibited. Rb 1 and Rb 2 may be coupled to each other to form a ring.
- Rb 1 and Rb 2 are particularly linear, branched, or cyclic alkyl groups that may have substituents (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms). It is more preferably a cycloalkyl group which may have a substituent (preferably 3 to 24 carbon atoms, more preferably 3 to 18 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms) and having a substituent.
- a cyclohexyl group may be more preferred.
- an alkyl group preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, further preferably 3 to 12 carbon atoms
- an aryl group preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, 6 to 6.
- alkoxy group (2 to 24 carbon atoms are preferable, 2 to 12 is more preferable, 2 to 6 is more preferable
- arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable).
- an arylalkenyl group (8 to 24 carbon atoms is preferable, 8 to 20 is more preferable, 8 to 16 is more preferable), and an alkoxyl group (1 to 24 carbon atoms is preferable, 2 to 2 to 24).
- 18 is more preferable, 3 to 12 is more preferable), an aryloxy group (6 to 22 carbon atoms is preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 12 is more preferable), or an arylalkyloxy group (7 to 12 carbon atoms is more preferable).
- 23 is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 12 is even more preferable).
- a cycloalkyl group (preferably having 3 to 24 carbon atoms, more preferably 3 to 18 carbon atoms, still more preferably 3 to 12 carbon atoms), an arylalkenyl group, and an arylalkyloxy group are preferable.
- Rb 3 may further have a substituent as long as the effect of the present invention is exhibited.
- the compound represented by the formula (B1) is preferably a compound represented by the following formula (B1-1) or the following formula (B1-2).
- Rb 11 and Rb 12 , and Rb 31 and Rb 32 are the same as Rb 1 and Rb 2 in the formula (B1), respectively.
- Rb 13 has an alkyl group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, further preferably 3 to 12 carbon atoms) and an alkenyl group (preferably 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, 3 to 12 carbon atoms). Is more preferable), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, further preferably 6 to 12 carbon atoms), and an arylalkyl group (preferably 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms). 7 to 12 is more preferable), and a substituent may be provided as long as the effects of the present invention are exhibited. Of these, Rb 13 is preferably an arylalkyl group.
- Rb 33 and Rb 34 independently have a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms), and an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms). , 2 to 8 are more preferable, 2 to 3 are more preferable), aryl groups (6 to 22 carbon atoms are preferable, 6 to 18 are more preferable, 6 to 10 are more preferable), arylalkyl groups (7 to 7 to carbon atoms are more preferable). 23 is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is further preferable), and a hydrogen atom is preferable.
- Rb 35 is an alkyl group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, further preferably 3 to 8 carbon atoms), an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, 3 to 10 carbon atoms). 8 is more preferable), aryl group (6 to 22 carbon atoms is preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 12 is more preferable), arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7 to 19 is more preferable). , 7-12 is more preferable), and an aryl group is preferable.
- the compound represented by the formula (B1-1) is also preferable.
- Rb 11 and Rb 12 have the same meanings as Rb 11 and Rb 12 in the formula (B1-1).
- Rb 15 and Rb 16 are hydrogen atoms, alkyl groups (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms), alkenyl groups (preferably 2 to 12 carbon atoms, 2 to 6 carbon atoms). More preferably, 2 to 3 are more preferable), aryl group (6 to 22 carbon atoms are preferable, 6 to 18 is more preferable, 6 to 10 is more preferable), arylalkyl group (7 to 23 carbon atoms is preferable, 7).
- Rb 17 has an alkyl group (preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, further preferably 3 to 8 carbon atoms) and an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, 3 to 8 carbon atoms). Is more preferable), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, further preferably 6 to 12 carbon atoms), an arylalkyl group (preferably 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms). 7 to 12 is more preferable), and an aryl group is particularly preferable.
- the molecular weight of the nonionic thermobase generator is preferably 800 or less, more preferably 600 or less, and even more preferably 500 or less.
- the lower limit is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, and even more preferably 300 or more.
- thermobase generator or other thermobase generators.
- the content of the thermosetting agent is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention.
- the lower limit is more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 30% by mass or less, further preferably 20% by mass or less.
- the thermobase generator one kind or two or more kinds can be used. When two or more types are used, the total amount is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably further contains a migration inhibitor.
- a migration inhibitor By including the migration inhibitor, it is possible to effectively suppress the movement of metal ions derived from the metal layer (metal wiring) into the curable resin composition layer.
- the migration inhibitor is not particularly limited, but heterocycles (pyrazole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, etc.
- triazole-based compounds such as 1,2,4-triazole and benzotriazole
- tetrazole-based compounds such as 1H-tetrazole and 5-phenyltetrazole can be preferably used.
- an ion trap agent that traps anions such as halogen ions can also be used.
- Examples of other migration inhibitors include rust preventives described in paragraph 0094 of JP2013-015701, compounds described in paragraphs 0073 to 0076 of JP2009-283711, and JP2011-059656.
- the compounds described in paragraph 0052, the compounds described in paragraphs 0114, 0116 and 0118 of JP2012-194520A, the compounds described in paragraph 0166 of International Publication No. 2015/199219, and the like can be used.
- the migration inhibitor include the following compounds.
- the content of the migration inhibitor is preferably 0.01 to 5.0% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition, and is 0. It is more preferably 0.05 to 2.0% by mass, and further preferably 0.1 to 1.0% by mass.
- the migration inhibitor may be only one type or two or more types. When there are two or more types of migration inhibitors, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor.
- polymerization inhibitor examples include hydroquinone, o-methoxyphenol, p-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, p-tert-butylcatechol, 1,4-benzoquinone, and diphenyl-p-benzoquinone.
- the content of the polymerization inhibitor is, for example, 0.01 to 20.0% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is preferably 0.01 to 5% by mass, more preferably 0.02 to 3% by mass, and further preferably 0.05 to 2.5% by mass. Further, when the storage stability of the composition is required, the aspect of 0.02 to 15.0% by mass is preferably raised, and in that case, it is more preferably 0.05 to 10.0% by mass.
- the polymerization inhibitor may be only one type or two or more types. When there are two or more types of polymerization inhibitors, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention preferably contains a metal adhesiveness improving agent for improving the adhesiveness with a metal material used for electrodes, wiring and the like.
- a metal adhesiveness improving agent for improving the adhesiveness with a metal material used for electrodes, wiring and the like.
- the metal adhesion improver include silane coupling agents, aluminum-based adhesive aids, titanium-based adhesive aids, compounds having a sulfonamide structure and compounds having a thiourea structure, phosphoric acid derivative compounds, ⁇ -ketoester compounds, and amino compounds. And so on.
- silane coupling agent examples include the compounds described in paragraph 0167 of International Publication No. 2015/199219, the compounds described in paragraphs 0062 to 0073 of JP-A-2014-191002, paragraphs of International Publication No. 2011/080992.
- Examples include the compounds described in paragraph 0055. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP2011-128358A. Further, it is also preferable to use the following compounds as the silane coupling agent.
- Et represents an ethyl group.
- silane coupling agents include, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glyceride.
- the compounds described in paragraphs 0046 to 0049 of JP2014-186186A and the sulfide compounds described in paragraphs 0032 to 0043 of JP2013-072935 can also be used. ..
- Aluminum-based adhesive aid examples include aluminum tris (ethylacetate acetate), aluminum tris (acetylacetoneate), ethylacetacetate aluminum diisopropirate, and the like.
- the content of the metal adhesive improving agent is preferably in the range of 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass, and further preferably 0. It is in the range of 5 to 5 parts by mass.
- the metal adhesiveness improving agent may be only one kind or two or more kinds. When two or more types are used, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention contains various additives such as a sensitizer such as N-phenyldiethanolamine, a chain transfer agent, a surfactant, a higher fatty acid derivative, inorganic particles, and a curing agent, if necessary.
- a curing catalyst, a filler, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antioxidant and the like can be blended.
- the total blending amount is preferably 3% by mass or less of the solid content of the curable resin composition.
- the curable resin composition of the present invention may contain a sensitizer.
- the sensitizer absorbs specific active radiation and becomes an electron-excited state.
- the sensitizer in the electron-excited state comes into contact with a thermosetting accelerator, a thermal radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator, or the like, and acts such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- the thermosetting accelerator, the thermal radical polymerization initiator, and the photoradical polymerization initiator undergo a chemical change and decompose to generate radicals, acids, or bases.
- the sensitizer include sensitizers such as N-phenyldiethanolamine.
- benzophenone type Michler's ketone type, coumarin type, pyrazole azo type, anilino azo type, triphenylmethane type, anthracene type, anthracene type, anthrapyridone type, benzylidene type, oxonor type, pyrazole triazole azo type, pyridone azo type
- cyanine-based, phenothiazine-based, pyrrolopyrazoleazomethine-based, xanthene-based, phthalocyanine-based, penzopyran-based, and indigo-based compounds can be used.
- sensitizing dye can be mentioned. Moreover, you may use a sensitizing dye as a sensitizer.
- sensitizing dye the description in paragraphs 0161 to 0163 of JP-A-2016-0273557 can be referred to, and this content is incorporated in the present specification.
- the content of the sensitizer may be 0.01 to 20% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass.
- the sensitizer may be used alone or in combination of two or more.
- the curable resin composition of the present invention may contain a chain transfer agent.
- Chain transfer agents are defined, for example, in the Polymer Dictionary, Third Edition (edited by the Society of Polymer Science, 2005), pp. 683-684.
- Examples of the chain transfer agent include RAFT (Reversible Addition Fragmentation chain Transfer), a group of compounds having -S-S-, -SO 2 -S-, -N-O-, SH, PH, SiH, and GeH in the molecule.
- Dithiobenzoate having a thiocarbonylthio group, trithiocarbonate, dithiocarbamate, xantate compound and the like used for polymerization are used. They can donate hydrogen to low-activity radicals to generate radicals, or they can be oxidized and then deprotonated to generate radicals.
- a thiol compound can be preferably used.
- the content of the chain transfer agent is 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the curable resin composition of the present invention.
- 1 to 10 parts by mass is more preferable, and 1 to 5 parts by mass is further preferable.
- the chain transfer agent may be only one kind or two or more kinds. When there are two or more types of chain transfer agents, the total is preferably in the above range.
- Each type of surfactant may be added to the curable resin composition of the present invention from the viewpoint of further improving the coatability.
- the surfactant various types of surfactants such as fluorine-based surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, and silicone-based surfactants can be used.
- the following surfactants are also preferable.
- the parentheses indicating the repeating unit of the main chain represent the content (mol%) of each repeating unit
- the parentheses indicating the repeating unit of the side chain represent the number of repetitions of each repeating unit.
- the surfactant the compound described in paragraphs 0159 to 0165 of International Publication No. 2015/199219 can also be used.
- the content of the surfactant is 0.001 to 2.0% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention. It is preferably 0.005 to 1.0% by mass, more preferably 0.005 to 1.0% by mass. Only one type of surfactant may be used, or two or more types may be used. When there are two or more types of surfactant, the total is preferably in the above range.
- the curable resin composition of the present invention has a curable resin composition in the process of drying after application by adding a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide in order to prevent polymerization inhibition due to oxygen. It may be unevenly distributed on the surface of an object.
- a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide
- the content of the higher fatty acid derivative is 0.1 to 10% by mass with respect to the total solid content of the curable resin composition of the present invention. Is preferable.
- the higher fatty acid derivative may be only one kind or two or more kinds. When there are two or more higher fatty acid derivatives, the total is preferably in the above range.
- the water content of the curable resin composition of the present invention is preferably less than 5% by mass, more preferably less than 1% by mass, and even more preferably less than 0.6% by mass from the viewpoint of coating surface properties.
- the metal content of the curable resin composition of the present invention is preferably less than 5 mass ppm (parts per million), more preferably less than 1 mass ppm, and even more preferably less than 0.5 mass ppm, from the viewpoint of insulating properties.
- the metal include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, chromium, nickel and the like. When a plurality of metals are contained, it is preferable that the total of these metals is in the above range.
- a raw material having a low metal content is selected as a raw material constituting the curable resin composition of the present invention.
- Methods such as filtering the raw materials constituting the curable resin composition of the present invention with a filter, lining the inside of the apparatus with polytetrafluoroethylene or the like, and performing distillation under conditions in which contamination is suppressed as much as possible can be mentioned. be able to.
- the curable resin composition of the present invention preferably has a halogen atom content of less than 500 mass ppm, more preferably less than 300 mass ppm, and more preferably 200 mass ppm from the viewpoint of wiring corrosiveness. Less than ppm is more preferred. Among them, those existing in the state of halogen ions are preferably less than 5 mass ppm, more preferably less than 1 mass ppm, and even more preferably less than 0.5 mass ppm.
- the halogen atom include a chlorine atom and a bromine atom. It is preferable that the total amount of chlorine atom and bromine atom, or chlorine ion and bromine ion is in the above range, respectively.
- a conventionally known storage container can be used as the storage container for the curable resin composition of the present invention.
- a multi-layer bottle having the inner wall of the container composed of 6 types and 6 layers of resin and 6 types of resin are used. It is also preferable to use a bottle having a layered structure. Examples of such a container include the container described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-123351.
- the curable resin composition of the present invention can be prepared by mixing each of the above components.
- the mixing method is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
- the filter pore diameter may be, for example, 5 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, still more preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
- the filter may be one that has been pre-cleaned with an organic solvent.
- a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. When a plurality of types of filters are used, filters having different pore diameters or materials may be used in combination. Moreover, you may filter various materials a plurality of times.
- circulation filtration may be used.
- the pressure to be pressurized is, for example, 0.01 MPa or more and 1.0 MPa or less, preferably 0.03 MPa or more and 0.9 MPa or less, and more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less. , 0.05 MPa or more and 0.3 MPa or less is more preferable.
- impurities may be removed using an adsorbent. Filter filtration and impurity removal treatment using an adsorbent may be combined.
- the adsorbent a known adsorbent can be used. Examples thereof include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
- the curable resin composition of the present invention is preferably used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer. In addition, it can also be used for forming an insulating film of a semiconductor device, forming a stress buffer film, and the like.
- the cured film of the present invention is obtained by curing the curable resin composition of the present invention.
- the film thickness of the cured film of the present invention can be, for example, 0.5 ⁇ m or more, or 1 ⁇ m or more. Further, the upper limit value can be 100 ⁇ m or less, and can be 30 ⁇ m or less.
- the cured film of the present invention may be laminated in two or more layers, and further in three to seven layers to form a laminated body.
- the laminate of the present invention is preferably a laminate having two or more cured films and a metal layer between the cured films. Further, it is preferable that the laminate of the present invention contains two or more cured films and includes a metal layer between any of the cured films.
- a laminate containing at least a layer structure in which three layers of a first cured film, a metal layer, and a second cured film are laminated in this order is preferable.
- the first cured film and the second cured film are both cured films of the present invention. For example, both the first cured film and the second cured film are curable of the present invention.
- a preferred embodiment is a film formed by curing the resin composition.
- the curable resin composition of the present invention used for forming the first cured film and the curable resin composition of the present invention used for forming the second cured film have the same composition.
- the compositions may be present or have different compositions, but from the viewpoint of production suitability, the compositions having the same composition are preferable.
- Such a metal layer is preferably used as a metal wiring such as a rewiring layer.
- Examples of the applicable field of the cured film of the present invention include an insulating film for a semiconductor device, an interlayer insulating film for a rewiring layer, a stress buffer film, and the like.
- a sealing film, a substrate material (base film or coverlay of a flexible printed circuit board, an interlayer insulating film), or an insulating film for mounting purposes as described above may be patterned by etching. For these applications, for example, Science & Technology Co., Ltd.
- the cured film in the present invention can also be used for manufacturing plate surfaces such as offset plate surfaces or screen plate surfaces, for etching molded parts, and for manufacturing protective lacquers and dielectric layers in electronics, especially microelectronics.
- the method for producing a cured film of the present invention includes a film forming step of applying the curable resin composition of the present invention to a substrate to form a film. Is preferable. Further, the method for producing a cured film of the present invention further includes the film forming step, and further includes an exposure step for exposing the film and a developing step for developing the film (developing the film). Is more preferable. Further, the method for producing a cured film of the present invention may further include the film forming step (and the developing step if necessary) and further include a heating step of heating the film at 50 to 450 ° C. preferable.
- Exposure step of exposing the film after the film forming step (c) Exposure Development step of developing the developed film
- the method for producing a laminate according to a preferred embodiment of the present invention includes the method for producing a cured film of the present invention.
- the method for producing the laminated body of the present embodiment is the step (a), the steps (a) to (c), or (a) after the cured film is formed according to the above-mentioned method for producing the cured film. )-(D).
- a laminated body can be obtained.
- the production method includes a film forming step (layer forming step) in which the curable resin composition is applied to a substrate to form a film (layered).
- the type of base material can be appropriately determined depending on the application, but semiconductor-made base materials such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon, quartz, glass, optical film, ceramic material, and thin-film deposition film, There are no particular restrictions on magnetic film, reflective film, metal substrate such as Ni, Cu, Cr, Fe, paper, SOG (Spin On Glass), TFT (thin film transistor) array substrate, plasma display panel (PDP) electrode plate, and the like.
- a semiconductor-made base material is particularly preferable, and a silicon base material and a molded resin base material are more preferable.
- the base material for example, a plate-shaped base material (board) is used.
- the resin layer or the metal layer serves as a base material.
- Coating is preferable as a means for applying the curable resin composition to the base material.
- the inkjet method and the like are exemplified. From the viewpoint of the uniformity of the thickness of the curable resin composition layer, a spin coating method, a slit coating method, a spray coating method, and an inkjet method are more preferable.
- a resin layer having a desired thickness can be obtained by adjusting an appropriate solid content concentration and coating conditions according to the method.
- the coating method can be appropriately selected depending on the shape of the base material.
- the spin coating method, spray coating method, inkjet method, etc. are preferable, and for rectangular base materials, the slit coating method or spray coating method is preferable.
- the method, the inkjet method and the like are preferable.
- the spin coating method for example, application is performed at a rotation speed of 300 to 3,500 rpm for 10 to 180 seconds, and at a rotation speed of 500 to 2,000 rpm (revolutions per minute), 10 seconds to 1 minute. Can be applied to some extent. Further, in order to obtain the uniformity of the film thickness, a plurality of rotation speeds can be combined and applied.
- the production method of the present invention may include a step of forming the film (curable resin composition layer), followed by a film forming step (layer forming step), and then drying to remove the solvent.
- the preferred drying temperature is 50 to 150 ° C, more preferably 70 ° C to 130 ° C, still more preferably 90 ° C to 110 ° C.
- the drying time is exemplified by 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 minute to 10 minutes, and more preferably 3 minutes to 7 minutes. If the amount of solvent in the composition is large, vacuum drying and heat drying can also be combined.
- a hot plate, a hot air oven, or the like is used for heat drying, and the heating and drying is not particularly limited.
- the production method of the present invention may include an exposure step of exposing the film (curable resin composition layer).
- the exposure amount is not particularly determined as long as the curable resin composition can be cured, but for example, it is preferable to irradiate 100 to 10,000 mJ / cm 2 in terms of exposure energy at a wavelength of 365 nm, and 200 to 8,000 mJ /. It is more preferable to irradiate with cm 2.
- the exposure wavelength can be appropriately determined in the range of 190 to 1,000 nm, preferably 240 to 550 nm.
- the exposure wavelengths are: (1) semiconductor laser (wavelength 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm etc.), (2) metal halide lamp, (3) high-pressure mercury lamp, g-ray (wavelength 436 nm), h.
- the curable resin composition of the present invention is particularly preferably exposed to a high-pressure mercury lamp, and above all, to be exposed to i-rays. As a result, particularly high exposure sensitivity can be obtained. From the viewpoint of handling and productivity, a broad (three wavelengths of g, h, and i rays) light source of a high-pressure mercury lamp and a semiconductor laser of 405 nm are also suitable.
- the production method of the present invention may include a developing step of performing a developing process on the exposed film (curable resin composition layer).
- a developing step of performing a developing process on the exposed film (curable resin composition layer) By developing, for example, in the case of a negative type photosensitive resin composition, an unexposed portion (non-exposed portion) is removed.
- the developing method is not particularly limited as long as a desired pattern can be formed, and for example, a developing method such as paddle, spray, immersion, or ultrasonic wave can be adopted.
- the curable resin composition of the present invention is a negative type curable resin composition
- the unexposed portion (non-exposed portion) is removed from the developer, and the curable resin composition of the present invention is positive.
- Any curable resin composition of the mold from which the exposed portion (exposed portion) is removed can be used without particular limitation.
- alkaline development the case where an alkaline developer is used as the developer
- solvent development the case where a developer containing 50% by mass or more of an organic solvent is used as the developer.
- the content of the organic solvent in the developing solution is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 1% by mass or less with respect to the total mass of the developing solution. Is more preferable, and it is particularly preferable that the organic solvent is not contained.
- the developing solution in alkaline development is more preferably an aqueous solution having a pH of 9 to 14.
- Examples of the alkaline compound contained in the developing solution in alkaline development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, sodium silicate, potassium silicate, sodium metasilicate, and metasilicate. Examples include potassium silicate, ammonia or amine.
- amines examples include ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, alkanolamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, quaternary ammonium hydroxide, and tetramethylammonium hydroxide.
- TMAH tetraethylammonium hydroxide
- tetrabutylammonium hydroxide and the like can be mentioned.
- an alkaline compound containing no metal is preferable, and an ammonium compound is more preferable.
- the alkaline compound may be only one kind or two or more kinds. When there are two or more alkaline compounds, the total is preferably in the above range.
- the developer contains 90% by mass or more of an organic solvent.
- the developer preferably contains an organic solvent having a ClogP value of -1 to 5, and more preferably contains an organic solvent having a ClogP value of 0 to 3.
- the ClogP value can be obtained as a calculated value by inputting a structural formula in ChemBioDraw.
- Organic solvents include, for example, ethyl acetate, -n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, ⁇ -butyrolactone.
- alkylalkyloxyacetate eg, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (eg, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, Ethyl propionate ethoxyacetate, etc.)
- alkyl esters of 3-alkyloxypropionate eg, methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc.
- 2-alkyloxypropionate alkyl esters eg, methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-
- Ke Tons include, for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc., and cyclic hydrocarbons, for example, aromatics such as toluene, xylene, anisole, etc. Hydrocarbons, cyclic terpenes such as limonene, and dimethyl sulfoxides are preferable as sulfoxides.
- cyclopentanone and ⁇ -butyrolactone are particularly preferable, and cyclopentanone is more preferable.
- the developing solution may contain a surfactant.
- the developing solution preferably contains 50% by mass or more of an organic solvent, more preferably 70% by mass or more of an organic solvent, and further preferably 90% by mass or more of an organic solvent. Further, the developing solution may be 100% by mass of an organic solvent.
- the development time is preferably 10 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the developing solution at the time of development is not particularly specified, but is usually 20 to 40 ° C.
- rinsing After the treatment with the developing solution, further rinsing may be performed.
- solvent development it is preferable that the rinsing is performed using an organic solvent different from the developing solution.
- organic solvent For example, propylene glycol monomethyl ether acetate can be mentioned.
- the rinsing time is preferably 5 seconds to 5 minutes.
- a step of applying both a developer and a rinse solution may be included between the development and the rinse.
- the time of the above step is preferably 1 second to 5 minutes.
- rinsing is preferably performed using pure water.
- the rinsing time is preferably 5 seconds to 1 minute.
- the production method of the present invention preferably includes a step (heating step) of heating the developed film at 50 to 450 ° C.
- the heating step is preferably included after the film forming step (layer forming step), the drying step, and the developing step.
- the curable resin composition of the present invention contains a polymerizable compound other than the specific resin, and this step includes a curing reaction of an unreacted polymerizable compound other than the specific resin, a curing reaction of an unreacted polymerizable group in the specific resin, and the like. Can be advanced with.
- the thermal base generator is decomposed to generate a base, and the polyimide precursor
- the cyclization reaction proceeds.
- the heating temperature (maximum heating temperature) of the layer in the heating step is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, further preferably 140 ° C. or higher, and 150 ° C. or higher. Is particularly preferable, 160 ° C. or higher is more preferable, and 170 ° C. or higher is most preferable.
- the upper limit is preferably 450 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or lower, further preferably 250 ° C. or lower, and particularly preferably 220 ° C. or lower.
- the heating is preferably performed at a heating rate of 1 to 12 ° C./min from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature, more preferably 2 to 10 ° C./min, and even more preferably 3 to 10 ° C./min.
- a heating rate of 1 to 12 ° C./min from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature, more preferably 2 to 10 ° C./min, and even more preferably 3 to 10 ° C./min.
- the temperature at the start of heating is preferably 20 ° C. to 150 ° C., more preferably 20 ° C. to 130 ° C., and even more preferably 25 ° C. to 120 ° C.
- the temperature at the start of heating refers to the temperature at which the process of heating to the maximum heating temperature is started.
- the temperature of the film (layer) after drying is higher than, for example, the boiling point of the solvent contained in the curable resin composition. It is preferable to gradually raise the temperature from a temperature as low as 30 to 200 ° C.
- the heating time (heating time at the maximum heating temperature) is preferably 10 to 360 minutes, more preferably 20 to 300 minutes, and even more preferably 30 to 240 minutes.
- the heating temperature is preferably 180 ° C. to 320 ° C., more preferably 180 ° C. to 260 ° C. from the viewpoint of adhesion between layers of the cured film. The reason is not clear, but it is considered that at this temperature, the polymerizable groups in the specific resin between the layers proceed with the cross-linking reaction.
- Heating may be performed in stages. As an example, the temperature is raised from 25 ° C. to 180 ° C. at 3 ° C./min and held at 180 ° C. for 60 minutes, the temperature is raised from 180 ° C. to 200 ° C. at 2 ° C./min, and held at 200 ° C. for 120 minutes. , Etc. may be performed.
- the heating temperature as the pretreatment step is preferably 100 to 200 ° C., more preferably 110 to 190 ° C., and even more preferably 120 to 185 ° C. In this pretreatment step, it is also preferable to perform the treatment while irradiating with ultraviolet rays as described in US Pat. No. 9,159,547.
- the pretreatment step is preferably performed in a short time of about 10 seconds to 2 hours, more preferably 15 seconds to 30 minutes.
- the pretreatment may be performed in two or more steps.
- the pretreatment step 1 may be performed in the range of 100 to 150 ° C.
- the pretreatment step 2 may be performed in the range of 150 to 200 ° C.
- cooling may be performed after heating, and the cooling rate in this case is preferably 1 to 5 ° C./min.
- the heating step is performed in an atmosphere with a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, or by performing the heating step in a vacuum in order to prevent decomposition of the specific resin.
- the oxygen concentration is preferably 50 ppm (volume ratio) or less, and more preferably 20 ppm (volume ratio) or less.
- the production method of the present invention preferably includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the surface of the film (curable resin composition layer) after the development treatment.
- metal layer existing metal types can be used without particular limitation, and copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold and tungsten are exemplified, copper and aluminum are more preferable, and copper is preferable. More preferred.
- the method for forming the metal layer is not particularly limited, and an existing method can be applied.
- the methods described in JP-A-2007-157879, JP-A-2001-521288, JP-A-2004-214501, and JP-A-2004-101850 can be used.
- photolithography, lift-off, electrolytic plating, electroless plating, etching, printing, and a method combining these can be considered. More specifically, a patterning method combining sputtering, photolithography and etching, and a patterning method combining photolithography and electroplating can be mentioned.
- the thickness of the metal layer is preferably 0.1 to 50 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m in the thickest portion.
- the production method of the present invention preferably further includes a laminating step.
- the laminating step means that (a) a film forming step (layer forming step), (b) an exposure step, (c) a developing step, and (d) a heating step are performed again on the surface of the cured film (resin layer) or the metal layer. , A series of steps including performing in this order. However, the mode may be such that only the film forming step (a) is repeated. Further, (d) the heating step may be performed collectively at the end or the middle of the lamination. That is, the steps (a) to (c) may be repeated a predetermined number of times, and then the heating of (d) may be performed to cure the laminated curable resin composition layers all at once.
- the developing step may be followed by (e) a metal layer forming step, and (d) may be heated each time, or the layers may be laminated a predetermined number of times and then collectively (d). ) May be heated.
- the laminating step may further include the above-mentioned drying step, heating step, and the like as appropriate.
- the surface activation treatment step may be further performed after the heating step, the exposure step, or the metal layer forming step.
- An example of the surface activation treatment is plasma treatment.
- the laminating step is preferably performed 2 to 5 times, more preferably 3 to 5 times.
- the resin layer is 3 or more and 7 or less, such as a resin layer / metal layer / resin layer / metal layer / resin layer / metal layer, is preferable, and 3 or more and 5 or less are more preferable.
- a cured film (resin layer) of the curable resin composition so as to cover the metal layer after the metal layer is provided.
- Examples thereof include an embodiment in which the steps, (b) exposure steps, (c) development steps, and (e) metal layer forming steps are repeated in this order, and (d) heating steps are collectively provided at the end or in the middle.
- the present invention also discloses a semiconductor device containing the cured film or laminate of the present invention.
- the semiconductor device in which the curable resin composition of the present invention is used to form the interlayer insulating film for the rewiring layer the description in paragraphs 0213 to 0218 and the description in FIG. 1 of JP-A-2016-0273557 are taken into consideration. Yes, these contents are incorporated herein.
- the resin of the present invention preferably has a repeating unit represented by the following formula (1-1).
- X 1 and X 2 independently represent an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic ring group
- Y 1 represents an n + divalent organic group
- a 1 contains a polymerizable group.
- a group is represented, n represents an integer of 1 or more, and Q 1 represents a divalent linking group.
- the above formula (1-1) has the same meaning as the formula (1-1) in the specific resin, and the preferred embodiment is also the same.
- the resin of the present invention has the same meaning as the above-mentioned specific resin, and the preferred embodiment is also the same.
- the resin of the present invention is preferably used as the resin contained in the curable resin composition. Further, in a composition in which a conventional polyimide is used, for example, a composition for an interlayer insulating film, a part or all of the conventional polyimide can be used in place of the resin of the present invention without particular limitation. Since the resin of the present invention has excellent chemical resistance, the resin of the present invention is required to have chemical resistance, for example, a composition for forming an insulating film and a composition for forming a laminate. It is considered that the composition is preferably used in the composition used for the purpose.
- the method for producing the resin of the present invention is a method for producing the resin of the present invention, in which a compound A having at least two hydroxy groups and at least one reactive group forms a bond with the reactive group.
- a step of reacting a possible group and a compound B having a polymerizable group to obtain a diol compound (diol production step), the above diol compound and a compound having three carboxy groups, or the above three carboxy groups.
- a step of reacting with a derivative of a compound having a It is preferable to include a step of obtaining a polyimide precursor (precursor manufacturing step) and a step of imidizing the polyimide precursor (imidization step).
- precursor manufacturing step a step of imidizing the polyimide precursor
- imidization step imidizing the polyimide precursor
- reaction solution is transferred to a liquid separation funnel while being filtered through a filter paper, diluted with 700 mL of ethyl acetate, washed with 300 mL of water, washed twice with 200 mL of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, 200 mL of aqueous hydrochloric acid solution and saturated brine. Washed with. This was dried over magnesium sulfate, concentrated on an evaporator, and then the ethyl acetate solution was crystallized into hexane. This was filtered and vacuum dried to obtain 21.0 g of anhydrous (AA-1).
- polyester polyimide resin (PA-1) > 15.1 g (25 mmol) of anhydride (AA-1), 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl-free radical (Tokyo) while removing water in a flask equipped with a condenser and a stirrer. 0.03 g of (manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP). Then, 4.91 g (24.5 mmol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 3 hours and at 80 ° C. for another 3 hours.
- NMP N-methylpyrrolidone
- PA-2 polyester polyimide resin
- PA-3 polyester polyimide resin
- polyester polyimide resin > 17.9 g (25 mmol) of anhydride (AA-5), 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl free radical (Tokyo) while removing water in a flask equipped with a condenser and a stirrer. 0.03 g of (manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP).
- NMP N-methylpyrrolidone
- PA-4 polyester polyimide resin
- polyester polyimide resin PA-9> 15.1 g (25 mmol) of anhydride (AA-1), 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl-free radical (Tokyo) while removing water in a flask equipped with a condenser and a stirrer. 0.03 g of (manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP).
- NMP N-methylpyrrolidone
- PA-9 polyester polyimide resin
- PA-10 polyester polyimide resin
- the structure of PA-10 is presumed to be a structure having two repeating units represented by the following formula (PA-10). In the following structural formula, the parentheses indicating the repeating unit indicate the content ratio (molar ratio) of each repeating unit.
- polyester polyimide resin PA-11> 15.4 g (25 mmol) of anhydride (AA-8), 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl-free radical (Tokyo) while removing water in a flask equipped with a condenser and a stirrer. 0.03 g of (manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP).
- NMP N-methylpyrrolidone
- PA-11 polyester polyimide resin
- 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl free radical manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 0.03 g was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP).
- the reaction was added to 1.5 liters of methanol to form a precipitate and stirred at a rate of 3,000 rpm for 15 minutes.
- the resin was obtained by filtration, stirred again in 1 liter of methanol for 30 minutes and filtered again.
- the obtained resin was dried under reduced pressure at 40 ° C. for 1 day.
- the dried resin was dissolved in 70.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP), and 0.02 g of 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl free radical (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added. Then, it was cooled to 0 ° C.
- NMP N-methylpyrrolidone
- 2,2,6,6-tetramethylpiperidin 1-oxyl free radical manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
- PA-12 polyester polyimide resin
- the structure of PA-12 is presumed to be a structure containing two types of repeating units represented by the following formula (PA-12).
- * represents the binding site with the oxygen atom to which R 1 binds.
- PI-1 The weight average molecular weight of this polyimide precursor (PI-1) was 22,000.
- the structure of PI-1 is presumed to be the structure represented by the following formula (PI-1).
- the temperature was raised to 180 ° C. while flowing nitrogen at a flow rate of 200 ml / min, stirred for 9 hours, and cooled to room temperature.
- 130.0 g of N-methylpyrrolidone was added and diluted, then the polyimide was precipitated in 2 liters of water and the water-polyimide mixture was stirred at a rate of 2,000 rpm for 30 minutes.
- the polyimide precursor resin was obtained by filtration, the filter medium was mixed with 1.5 liters of methanol, stirred again for 30 minutes, and filtered again. Next, the obtained polyimide was dried at 40 ° C.
- A-1 a polyimide for comparative example (A-1).
- the weight average molecular weight (Mw) of A-1 was 78,200, and the number average molecular weight (Mn) was 30,500.
- the polyimide (A-1) for comparative example does not contain the repeating unit represented by the formula (1-1) and does not correspond to the specific resin.
- the structure of A-1 is presumed to be the structure represented by the following formula (A-1).
- A-2 for comparative example.
- the polyimide (A-2) for comparative example does not contain the repeating unit represented by the formula (1-1) and does not correspond to the specific resin.
- the structure of A-2 is presumed to be the structure represented by the following formula (A-2).
- DMSO / GBL 20: 80 (mass ratio). It shows that they were mixed and used in proportion.
- OXE-01 IRGACURE OXE 01 (manufactured by BASF)
- OXE-02 IRGACURE OXE 02 (manufactured by BASF)
- DFY Diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- NQD 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sodium sulfonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- the developer solubility evaluation was carried out as follows. Each curable resin composition or comparative composition prepared in each Example and Comparative Example was applied onto a silicon wafer by a spin coating method to form a curable resin composition layer. The silicon wafer to which the obtained curable resin composition layer was applied was dried on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes to obtain a uniform curable resin composition layer having a thickness of 35 ⁇ m on the silicon wafer. The curable resin composition layer on the silicon wafer was exposed to i-rays with an exposure energy of 500 mJ / cm 2 using a stepper (Nikon NSR 2005 i9C).
- the above exposure was performed using a binary mask in which a 1: 1 line-and-space pattern having a width of 50 ⁇ m, a width of 70 ⁇ m, or a width of 100 ⁇ m was formed.
- solvent in the column of "development method (developer)" in Table 1
- development was performed using cyclopentanone at 30 ° C. as a developing solution, and rinsing was performed with PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate).
- PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
- the minimum development time is the minimum time required to dissolve the unexposed area when the thickness of the curable resin composition layer is 35 ⁇ m using a 1: 1 line-and-space (L / S) pattern with a width of 100 ⁇ m during exposure. And evaluated according to the following evaluation criteria. It can be said that the shorter the minimum development time, the better the developer solubility.
- the evaluation results are shown in Table 1.
- C The minimum development time exceeded 60 seconds and was within 120 seconds.
- D Not completely dissolved in 120 seconds.
- Each curable resin composition or comparative composition prepared in each Example and Comparative Example was applied on a silicon wafer by a spin coating method to form a curable resin composition layer.
- the silicon wafer to which the obtained curable resin composition layer was applied was dried on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes to form a curable resin composition layer having a uniform thickness of 15 ⁇ m on the silicon wafer.
- the curable resin composition layer on the silicon wafer was entirely exposed to an exposure energy of 500 mJ / cm 2 using a stepper (Nikon NSR 2005 i9C), and the exposed curable resin composition layer (resin layer) was subjected to nitrogen.
- the cured layer (resin layer) of the curable resin composition layer is heated at a heating rate of 10 ° C./min under an atmosphere at the temperature shown in the “Curing conditions” column of Table 1 for 180 minutes.
- Got The obtained resin layer was immersed in the following chemical solution under the following conditions, and the dissolution rate was calculated.
- Chemical solution Mixture of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 25 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 90:10 (mass ratio)
- Evaluation conditions Immerse the resin layer in the chemical solution at 75 ° C. for 15 minutes before and after. The film thicknesses were compared and the dissolution rate (nm / min) was calculated.
- the evaluation was performed according to the following evaluation criteria, and the evaluation results are shown in Table 1. It can be said that the lower the dissolution rate, the better the chemical resistance.
- -Evaluation criteria A The dissolution rate was less than 200 nm / min. B The dissolution rate was 200 nm / min or more and less than 300 nm / min. C The dissolution rate was 300 nm / min or more and less than 400 nm / min. D The dissolution rate was 400 nm / min or more.
- the curable resin composition containing the specific resin according to the present invention has excellent chemical resistance.
- the comparative compositions according to Comparative Examples 1 to 3 do not contain a specific resin. It can be seen that the comparative compositions according to Comparative Examples 1 to 3 are inferior in chemical resistance.
- Example 101> The curable resin composition according to Example 1 was spun and applied to the surface of the thin copper layer of the resin base material having the thin copper layer formed on the surface so that the film thickness was 20 ⁇ m.
- the curable resin composition applied to the resin substrate was dried at 100 ° C. for 2 minutes and then exposed using a stepper (NSR1505 i6, manufactured by Nikon Corporation).
- the exposure was carried out through a mask of a square pattern (square pattern of 100 ⁇ m each in length and width, number of repetitions of 10) at a wavelength of 365 nm and an exposure amount of 400 mJ / cm 2 to prepare a square remaining pattern.
- it was developed with cyclopentanone for 30 seconds and rinsed with PGMEA for 20 seconds to obtain a pattern.
- the temperature was raised at a heating rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere, and after reaching the temperature described in the “Curing conditions” column of Example 1 in Table 1, heating was performed at this temperature for 3 hours.
- An interlayer insulating film for the rewiring layer was formed.
- the interlayer insulating film for the rewiring layer was excellent in insulating property. Moreover, when a semiconductor device was manufactured using these interlayer insulating films for the rewiring layer, it was confirmed that the semiconductor device operated without any problem.
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Abstract
下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、溶剤を含む、硬化性樹脂組成物、上記硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜、上記硬化膜を含む積層体、上記硬化膜の製造方法、及び、上記硬化膜又は上記積層体を含む半導体デバイス、並びに、下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、上記樹脂の製造方法;式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、A1は重合性基を含む基を表し、nは1以上の整数を表し、Q1は2価の連結基を表す。
Description
本発明は、硬化性樹脂組成物、硬化膜、積層体、硬化膜の製造方法、半導体デバイス、樹脂、及び、樹脂の製造方法に関する。
ポリイミドは、耐熱性及び絶縁性に優れるため、様々な用途に適用されている。上記用途としては特に限定されないが、実装用の半導体デバイスを例に挙げると、絶縁膜や封止材の材料、又は、保護膜としての利用が挙げられる。また、フレキシブル基板のベースフィルムやカバーレイなどとしても用いられている。
例えば上述した用途において、ポリイミドは、ポリイミドを含む硬化性樹脂組成物の形態で用いられる場合がある。
これらの硬化性樹脂組成物は、公知の塗布方法等により基材等に適用可能であるため、例えば、適用される硬化性樹脂組成物の形状、大きさ、適用位置等の設計の自由度が高いなど、製造上の適応性に優れるといえる。
ポリイミドがもつ高い性能に加え、このような製造上の適応性に優れる観点から、ポリイミドを含む硬化性樹脂組成物について、産業上の応用展開がますます期待されている。
これらの硬化性樹脂組成物は、公知の塗布方法等により基材等に適用可能であるため、例えば、適用される硬化性樹脂組成物の形状、大きさ、適用位置等の設計の自由度が高いなど、製造上の適応性に優れるといえる。
ポリイミドがもつ高い性能に加え、このような製造上の適応性に優れる観点から、ポリイミドを含む硬化性樹脂組成物について、産業上の応用展開がますます期待されている。
例えば、特許文献1には、テトラカルボン酸二無水物成分とジアミン成分とを反応させて得られるポリイミド前駆体であって、上記テトラカルボン酸二無水物成分が特定の構造の化合物である、ポリイミド前駆体が記載されている。
また、特許文献2には、(A)特定の構成単位を有するポリアミック酸と、(B)光重合性化合物と、(C)光重合開始剤と、を含む感光性樹脂組成物が記載されている。
また、特許文献2には、(A)特定の構成単位を有するポリアミック酸と、(B)光重合性化合物と、(C)光重合開始剤と、を含む感光性樹脂組成物が記載されている。
ポリイミドを含む硬化性樹脂組成物において、得られる硬化膜の耐薬品性に優れる硬化性樹脂組成物の提供が望まれている。
本発明の一実施態様は、得られる硬化膜の耐薬品性に優れる硬化性樹脂組成物、上記硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜、上記硬化膜を含む積層体、上記硬化膜の製造方法、及び、上記硬化膜又は上記積層体を含む半導体デバイスを提供することを目的とする。
また、本発明の別の一実施態様は、新規な樹脂、及び、上記樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明の別の一実施態様は、新規な樹脂、及び、上記樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
以下、本発明の代表的な実施態様の例を記載する。
<1> 下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、溶剤を含む、
硬化性樹脂組成物。
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、A1は重合性基を含む基を表し、nは1以上の整数を表し、Q1は2価の連結基を表す。
<2> 上記A1が、重合性基としてエチレン性不飽和結合を含む基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基である、<1>に記載の硬化性樹脂組成物。
<3> 重合開始剤及び重合性化合物を更に含む、<1>又は<2>に記載の硬化性樹脂組成物。
<4> 酸発生剤及び酸架橋剤を更に含む、<1>又は<2>に記載の硬化性樹脂組成物。
<5> 上記Q1が下記式(A-1)~式(A-5)で表される構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
式(A-1)~(A-5)中、RA11~RA14、RA21~RA24、RA31~RA38、RA41~RA48及びRA51~RA58はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、環状アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、又は重合性基を含む基を表し、LA31及びLA41はそれぞれ独立に、単結合、カルボニル基、スルホニル基、2価の飽和炭化水素基、2価の不飽和炭化水素基、ヘテロ原子、ヘテロ環基、又は、ハロゲン化アルキレン基を表し、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
<6> 上記Q1が重合性基を含む基を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<7> Y1がn+2価の炭化水素基である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<8> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<7>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
<10> <9>に記載の硬化膜を2層以上有し、上記硬化膜同士のいずれかの間に金属層を有する、積層体。
<11> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物を基板に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化膜の製造方法。
<12> 上記膜を50~450℃で加熱する工程を含む、<11>に記載の硬化膜の製造方法。
<13> <9>に記載の硬化膜または<10>に記載の積層体を有する、半導体デバイス。
<14>下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂。
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、A1は重合性基を含む基を表し、nは1以上の整数を表し、Q1は2価の連結基を表す。
<15> <14>に記載の樹脂を製造する製造方法であって、
少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程、
上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程、
上記4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程、並びに、
上記ポリイミド前駆体をイミド化する工程を含む
樹脂の製造方法。
<1> 下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、溶剤を含む、
硬化性樹脂組成物。
<2> 上記A1が、重合性基としてエチレン性不飽和結合を含む基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基である、<1>に記載の硬化性樹脂組成物。
<3> 重合開始剤及び重合性化合物を更に含む、<1>又は<2>に記載の硬化性樹脂組成物。
<4> 酸発生剤及び酸架橋剤を更に含む、<1>又は<2>に記載の硬化性樹脂組成物。
<5> 上記Q1が下記式(A-1)~式(A-5)で表される構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<6> 上記Q1が重合性基を含む基を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<7> Y1がn+2価の炭化水素基である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<8> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<7>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物。
<9> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
<10> <9>に記載の硬化膜を2層以上有し、上記硬化膜同士のいずれかの間に金属層を有する、積層体。
<11> <1>~<8>のいずれか1つに記載の硬化性樹脂組成物を基板に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化膜の製造方法。
<12> 上記膜を50~450℃で加熱する工程を含む、<11>に記載の硬化膜の製造方法。
<13> <9>に記載の硬化膜または<10>に記載の積層体を有する、半導体デバイス。
<14>下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂。
<15> <14>に記載の樹脂を製造する製造方法であって、
少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程、
上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程、
上記4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程、並びに、
上記ポリイミド前駆体をイミド化する工程を含む
樹脂の製造方法。
本発明の一実施態様によれば、得られる硬化膜の耐薬品性に優れる硬化性樹脂組成物、上記硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜、上記硬化膜を含む積層体、上記硬化膜の製造方法、及び、上記硬化膜又は上記積層体を含む半導体デバイスが提供される。
また、本発明の別の一実施態様によれば、新規な樹脂、及び、上記樹脂の製造方法が提供される。
また、本発明の別の一実施態様によれば、新規な樹脂、及び、上記樹脂の製造方法が提供される。
以下、本発明の主要な実施形態について説明する。しかしながら、本発明は、明示した実施形態に限られるものではない。
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及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)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、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)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、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である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(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定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(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、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。それらの分子量は特に述べない限り、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、GPC測定における検出は特に述べない限り、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」又は「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又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、更に第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、又は、硬化性樹脂組成物層がある場合には、基材から硬化性樹脂組成物層へ向かう方向を「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。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)である。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
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及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)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、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)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、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である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(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定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(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、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。それらの分子量は特に述べない限り、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、GPC測定における検出は特に述べない限り、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」又は「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又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、更に第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、又は、硬化性樹脂組成物層がある場合には、基材から硬化性樹脂組成物層へ向かう方向を「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。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)である。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
(硬化性樹脂組成物)
本発明の硬化性樹脂組成物(以下、単に、「本発明の組成物」ともいう。)は、下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、溶剤を含む。
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、A1は重合性基を含む基を表し、nは1以上の整数を表し、Q1は2価の連結基を表す。
本発明の硬化性樹脂組成物(以下、単に、「本発明の組成物」ともいう。)は、下記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂、及び、溶剤を含む。
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤及び重合性化合物を更に含むことが好ましく、光ラジカル重合開始剤及びラジカル重合性化合物を更に含むことがより好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物は、酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことが好ましく、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことがより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、ネガ型の硬化性樹脂組成物であってもポジ型の硬化性樹脂組成物であってもよい。
ネガ型の硬化性樹脂組成物とは、硬化性樹脂組成物から形成された層を露光した場合に、露光されていない部分(非露光部)が現像液により除去される組成物をいう。また、このような硬化性樹脂組成物から形成された層をネガ型硬化性樹脂組成物層という。
ポジ型の硬化性樹脂組成物とは、硬化性樹脂組成物から形成された層を露光した場合に、露光された部分(露光部)が現像液により除去される組成物をいう。また、このような硬化性樹脂組成物から形成された層をポジ型硬化性樹脂組成物層という。
硬化性樹脂組成物が、重合開始剤及び重合性化合物を更に含むことにより、例えばネガ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。
また、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことにより、例えばネガ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。
更に、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤、ラジカル重合開始剤(好ましくは、熱ラジカル重合開始剤)及びラジカル重合性化合物を更に含む、又は、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことにより、例えばポジ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。これらの態様においては、例えば、露光後にアルカリ現像を行い、現像後に加熱等によりパターンを硬化することにより、露光部が除去されたポジ型のパターンが形成される。
また、本発明の硬化性樹脂組成物は、酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことが好ましく、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことがより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、ネガ型の硬化性樹脂組成物であってもポジ型の硬化性樹脂組成物であってもよい。
ネガ型の硬化性樹脂組成物とは、硬化性樹脂組成物から形成された層を露光した場合に、露光されていない部分(非露光部)が現像液により除去される組成物をいう。また、このような硬化性樹脂組成物から形成された層をネガ型硬化性樹脂組成物層という。
ポジ型の硬化性樹脂組成物とは、硬化性樹脂組成物から形成された層を露光した場合に、露光された部分(露光部)が現像液により除去される組成物をいう。また、このような硬化性樹脂組成物から形成された層をポジ型硬化性樹脂組成物層という。
硬化性樹脂組成物が、重合開始剤及び重合性化合物を更に含むことにより、例えばネガ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。
また、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことにより、例えばネガ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。
更に、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤、ラジカル重合開始剤(好ましくは、熱ラジカル重合開始剤)及びラジカル重合性化合物を更に含む、又は、光酸発生剤及び酸架橋剤を更に含むことにより、例えばポジ型の硬化性樹脂組成物とすることができる。これらの態様においては、例えば、露光後にアルカリ現像を行い、現像後に加熱等によりパターンを硬化することにより、露光部が除去されたポジ型のパターンが形成される。
本発明の硬化性樹脂組成物は、得られる硬化膜の耐薬品性に優れる。
上記効果が得られるメカニズムは定かではないが、下記のように推測される。
上記効果が得られるメカニズムは定かではないが、下記のように推測される。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂(以下、「特定樹脂」ともいう。)を含む。
ここで、従来用いられてきたポリイミド樹脂とは異なり、特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位においてエステル結合を有し、かつ、上記エステル結合間に重合性基を有する。
このような態様とすることにより、樹脂に含まれる反応性の高い重合性基量を増加させられるため、硬化膜における架橋密度(重合性基の架橋により形成される架橋構造の密度)が増大し、耐薬品性に優れた硬化膜が得られると推測される。
硬化膜が耐薬品性に優れることにより、例えば、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜上に、溶剤を含む他の硬化性樹脂組成物を更に適用、硬化して積層体を作成する場合等に、硬化膜が現像液又は他の硬化性樹脂組成物に接したとしても、硬化膜の溶解が抑制されると考えられる。
本発明によれば、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N-メチルピロリドン(NMP)等の極性溶剤、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等のアルカリ水溶液、又は、上記極性溶剤と上記アルカリ水溶液とのの混合液に対する溶解性が抑制された、耐薬品性に優れた硬化膜が得られると考えられる。
また、上記エステル結合を樹脂に導入することにより、樹脂の透明度が向上すると考えられる。そのため、上記樹脂を含む組成物を用いて硬化性樹脂組成物層を形成し、パターン露光及び現像によりパターン状の硬化膜を形成する場合、パターンの解像度が向上しやすいと考えられる。
更に、上記硬化性樹脂組成物層がネガ型硬化性樹脂組成物層である場合、上記樹脂の透明度の向上により、露光光が透過しやすいと考えられる。そのため、露光による架橋において、硬化膜中の架橋密度が増大し、耐薬品性に優れた硬化膜が更に得られやすいと考えられる。
加えて、上記硬化性樹脂組成物層がネガ型硬化性樹脂組成物層である場合、上記樹脂の透明度の向上により、露光光が硬化性樹脂組成物層の深部まで到達しやすいと考えられる。そのため、特に硬化膜の深部においても架橋密度が増大し、硬化膜の深部における耐薬品性に優れた硬化膜が得られやすいと考えられる。ここで、硬化性樹脂組成物層の深部とは、硬化性樹脂組成物層における露光される側とは反対側の部分をいい、基材上に硬化性樹脂組成物層が形成され、基材とは反対側から露光を行った場合、硬化性樹脂組成物層における基材側の部分を硬化性樹脂組成物層の深部という。すなわち、本発明の硬化性樹脂組成物によれば、例えば基材とは反対側から露光を行った場合、硬化性樹脂組成物層の基材側の部分における耐薬品性に優れた硬化膜が得られやすいと考えられる。
ここで、従来用いられてきたポリイミド樹脂とは異なり、特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位においてエステル結合を有し、かつ、上記エステル結合間に重合性基を有する。
このような態様とすることにより、樹脂に含まれる反応性の高い重合性基量を増加させられるため、硬化膜における架橋密度(重合性基の架橋により形成される架橋構造の密度)が増大し、耐薬品性に優れた硬化膜が得られると推測される。
硬化膜が耐薬品性に優れることにより、例えば、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜上に、溶剤を含む他の硬化性樹脂組成物を更に適用、硬化して積層体を作成する場合等に、硬化膜が現像液又は他の硬化性樹脂組成物に接したとしても、硬化膜の溶解が抑制されると考えられる。
本発明によれば、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N-メチルピロリドン(NMP)等の極性溶剤、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等のアルカリ水溶液、又は、上記極性溶剤と上記アルカリ水溶液とのの混合液に対する溶解性が抑制された、耐薬品性に優れた硬化膜が得られると考えられる。
また、上記エステル結合を樹脂に導入することにより、樹脂の透明度が向上すると考えられる。そのため、上記樹脂を含む組成物を用いて硬化性樹脂組成物層を形成し、パターン露光及び現像によりパターン状の硬化膜を形成する場合、パターンの解像度が向上しやすいと考えられる。
更に、上記硬化性樹脂組成物層がネガ型硬化性樹脂組成物層である場合、上記樹脂の透明度の向上により、露光光が透過しやすいと考えられる。そのため、露光による架橋において、硬化膜中の架橋密度が増大し、耐薬品性に優れた硬化膜が更に得られやすいと考えられる。
加えて、上記硬化性樹脂組成物層がネガ型硬化性樹脂組成物層である場合、上記樹脂の透明度の向上により、露光光が硬化性樹脂組成物層の深部まで到達しやすいと考えられる。そのため、特に硬化膜の深部においても架橋密度が増大し、硬化膜の深部における耐薬品性に優れた硬化膜が得られやすいと考えられる。ここで、硬化性樹脂組成物層の深部とは、硬化性樹脂組成物層における露光される側とは反対側の部分をいい、基材上に硬化性樹脂組成物層が形成され、基材とは反対側から露光を行った場合、硬化性樹脂組成物層における基材側の部分を硬化性樹脂組成物層の深部という。すなわち、本発明の硬化性樹脂組成物によれば、例えば基材とは反対側から露光を行った場合、硬化性樹脂組成物層の基材側の部分における耐薬品性に優れた硬化膜が得られやすいと考えられる。
ここで、特許文献1及び2には、式(1-1)で表される繰返し単位を有する樹脂については記載も示唆もない。また、特許文献1又は2における硬化性樹脂組成物においては、得られる硬化膜の耐薬品性が低いという問題点があった。
<特定樹脂>
本発明の硬化性樹脂組成物は、特定樹脂を含む。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を有する。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を側鎖に有してもよいが、式(1-1)で表される繰返し単位を主鎖に有することが好ましい。
本明細書において、「主鎖」とは、樹脂を構成する高分子化合物の分子中で相対的に最も長い結合鎖をいい、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
本発明の硬化性樹脂組成物は、特定樹脂を含む。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を有する。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を側鎖に有してもよいが、式(1-1)で表される繰返し単位を主鎖に有することが好ましい。
本明細書において、「主鎖」とは、樹脂を構成する高分子化合物の分子中で相対的に最も長い結合鎖をいい、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
〔式(1-1)で表される繰返し単位〕
-X1、X2-
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、耐薬品性及び溶剤溶解性の観点からは、芳香族炭化水素基を表すことが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素基が更に好ましく、ベンゼン環から水素原子を3つ除いた構造がより好ましい。
上記脂肪族環基としては、炭素数6~30の脂肪族環基が好ましく、炭素数6~20の脂肪族環基がより好ましく、炭素数6~10の脂肪族環基が更に好ましく、6員環構造である脂肪族環構造から水素原子を3つ除いた構造がより好ましい。
上記脂肪族環基は、飽和脂肪族環基であっても不飽和脂肪族環基であってもよいが、飽和脂肪族環基であることが好ましい。
上記脂肪族環基は、脂肪族炭化水素環基であっても脂肪族複素環基であってもよいが、脂肪族炭化水素環基であることが好ましい。
これらの中でも、上記脂肪族環基としては、飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。
-X1、X2-
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、耐薬品性及び溶剤溶解性の観点からは、芳香族炭化水素基を表すことが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素基が更に好ましく、ベンゼン環から水素原子を3つ除いた構造がより好ましい。
上記脂肪族環基としては、炭素数6~30の脂肪族環基が好ましく、炭素数6~20の脂肪族環基がより好ましく、炭素数6~10の脂肪族環基が更に好ましく、6員環構造である脂肪族環構造から水素原子を3つ除いた構造がより好ましい。
上記脂肪族環基は、飽和脂肪族環基であっても不飽和脂肪族環基であってもよいが、飽和脂肪族環基であることが好ましい。
上記脂肪族環基は、脂肪族炭化水素環基であっても脂肪族複素環基であってもよいが、脂肪族炭化水素環基であることが好ましい。
これらの中でも、上記脂肪族環基としては、飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。
X1又はX2である芳香族炭化水素基又は脂肪族環基において、式(1-1)中のイミド構造と結合する2つの部位は、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基における隣接位に存在することが好ましい。
本明細書において、2つの結合部位が環構造における隣接位に存在するとは、ある結合部位が存在する上記環構造における環員と、別の結合部位が存在する上記環構造における環員とが、環構造において隣接する環員であることをいう。例えば、環構造がベンゼン環構造である場合、隣接位とはオルト位のことである。
本明細書において、2つの結合部位が環構造における隣接位に存在するとは、ある結合部位が存在する上記環構造における環員と、別の結合部位が存在する上記環構造における環員とが、環構造において隣接する環員であることをいう。例えば、環構造がベンゼン環構造である場合、隣接位とはオルト位のことである。
また、現像性及び溶剤溶解性の観点からは、式(1-1)で表される繰返し単位は、下記式(1-2-1)~式(1-2-6)のいずれかで表される繰返し単位であることが好ましく、式(1-2-1)又は式(1-2-2)で表される繰返し単位であることがより好ましく、式(1-2-1)で表される繰返し単位であることが更に好ましい。
式(1-2-1)~式(1-2-6)中、Y1、A1、n、Q1はそれぞれ、式(1-1)中のY1、A1、n、Q1と同義であり、好ましい態様も同様である。
-A1-
式(1-1)中、A1は重合性基を含む基を表す。
重合性基としては、エチレン性不飽和基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基が好ましく、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロキシ基、マレイミド基、ビニルフェニル基、エポキシ基、オキセタニル基、又は、メチロール基がより好ましく、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、又は、メチロール基が更に好ましい。
A1に含まれる重合性基の数は、1個以上であり、1~15個であることが好ましく、1~10個であることがより好ましく、1~5個であることが更に好ましく、1又は2個であることが特に好ましく、1個であることが最も好ましい。
式(1-1)中、A1は重合性基を含む基を表す。
重合性基としては、エチレン性不飽和基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基が好ましく、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロキシ基、マレイミド基、ビニルフェニル基、エポキシ基、オキセタニル基、又は、メチロール基がより好ましく、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、又は、メチロール基が更に好ましい。
A1に含まれる重合性基の数は、1個以上であり、1~15個であることが好ましく、1~10個であることがより好ましく、1~5個であることが更に好ましく、1又は2個であることが特に好ましく、1個であることが最も好ましい。
また、A1は下記式(P-1)で表される基であることが好ましい。
式(P-1)中、L1は単結合又はm+1価の連結基を表し、A2は重合性基を表し、mは1以上の整数を表し、*はY1との結合部位を表す。
式(P-1)中、L1は単結合、又は、炭化水素基、エーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、単結合、又は、炭化水素基、エーテル結合、カルボニル基、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基がより好ましい。
上記RNは水素原子又は炭化水素基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基がより好ましく、水素原子又はアルキル基が更に好ましく、水素原子が特に好ましい。
上記L1における炭化水素基としては、炭素数1~30の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基、ベンゼン環から2以上の水素原子を除いた基、又は、これらの結合により表される基であることがより好ましい。
式(P-1)中、L1は単結合、又は、炭化水素基、エーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、単結合、又は、炭化水素基、エーテル結合、カルボニル基、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基がより好ましい。
上記RNは水素原子又は炭化水素基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基がより好ましく、水素原子又はアルキル基が更に好ましく、水素原子が特に好ましい。
上記L1における炭化水素基としては、炭素数1~30の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基、ベンゼン環から2以上の水素原子を除いた基、又は、これらの結合により表される基であることがより好ましい。
式(P-1)中、A2はビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロキシ基、マレイミド基、ビニルフェニル基、エポキシ基、オキセタニル基、又は、メチロール基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、又は、メチロール基がより好ましい。
式(P-1)中、mは1~15の整数であることが好ましく、1~10の整数であることがより好ましく、1~5の整数であることが更に好ましく、1又は2であることが特に好ましく、1であることが最も好ましい。
また、A1は下記式(P-2)又は式(P-3)で表される基であることが好ましい。
式(P-2)中、A2は重合性基を表し、*はY1との結合部位を表す。
式(P-2)中、A2は式(P-1)におけるA2と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(P-3)中、A2は重合性基を表し、L2は炭化水素基、又は、炭化水素基と、エーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、カーボネート結合、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基を表し、Z1はエーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合、又は、アミド結合を表し、*はY1との結合部位を表す。RNは上述の通りである。
式(P-3)中、A2は式(P-1)におけるA2と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(P-3)中、L2は炭化水素基、(ポリ)アルキレンオキシ基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭化水素基がより好ましい。
本明細書において、(ポリ)アルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基又はポリアルキレンオキシ基を意味する。また、本発明において、ポリアルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基が2以上直接結合した基をいう。ポリアルキレンオキシ基に含まれる複数のアルキレンオキシ基におけるアルキレン基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。ポリアルキレンオキシ基が、アルキレン基が異なる複数種のアルキレンオキシ基を含む場合、ポリアルキレンオキシ基におけるアルキレンオキシ基の配列は、ランダムな配列であってもよいし、ブロックを有する配列であってもよいし、交互等のパターンを有する配列であってもよい。
上記炭化水素基としては、アルキレン基、2価の芳香族炭化水素基、又はこれらの組み合わせにより表される基であることが好ましく、アルキレン基であることがより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~30のアルキレン基が好ましく、炭素数1~20のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~10のアルキレン基が更に好ましい。
本発明において、単に「脂肪族炭化水素基」「飽和脂肪族炭化水素基」「アルキル基」、「アルキレン基」等と記載した場合、特段の記載がない限り、これらの基は分岐構造及び環状構造の少なくとも一方を有していてもよいものとする。例えば、「アルキル基」には特段の記載がない限り、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、環状アルキル基及びこれらの組み合わせにより表されるアルキル基が含まれる。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基又はナフチレン基が更に好ましく、フェニレン基が特に好ましい。
上記(ポリ)アルキレンオキシ基におけるアルキレン基としては、炭素数2~10のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましく、エチレン基又はプロピレン基がより好ましく、エチレン基が更に好ましい。
また、ポリアルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ基の数(ポリアルキレンオキシ基の繰り返し数)は、2~20が好ましく、2~10がより好ましく、2~5が更に好ましく、2~4が特に好ましい。
式(P-3)中、Z1はエーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又は、アミド結合を表し、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又は、アミド結合がより好ましい。
本発明において、単に「エステル結合」、「ウレタン結合」、「アミド結合」等と記載した場合、これらの結合の向きは限定されないものとする。例えば、上記Z1がエステル結合である場合、Z1におけるL2との結合部位は、エステル結合における炭素原子であってもよいし、酸素原子であってもよい。
式(P-2)中、A2は式(P-1)におけるA2と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(P-3)中、A2は重合性基を表し、L2は炭化水素基、又は、炭化水素基と、エーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、カーボネート結合、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基を表し、Z1はエーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、カーボネート結合、又は、アミド結合を表し、*はY1との結合部位を表す。RNは上述の通りである。
式(P-3)中、A2は式(P-1)におけるA2と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(P-3)中、L2は炭化水素基、(ポリ)アルキレンオキシ基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭化水素基がより好ましい。
本明細書において、(ポリ)アルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基又はポリアルキレンオキシ基を意味する。また、本発明において、ポリアルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基が2以上直接結合した基をいう。ポリアルキレンオキシ基に含まれる複数のアルキレンオキシ基におけるアルキレン基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。ポリアルキレンオキシ基が、アルキレン基が異なる複数種のアルキレンオキシ基を含む場合、ポリアルキレンオキシ基におけるアルキレンオキシ基の配列は、ランダムな配列であってもよいし、ブロックを有する配列であってもよいし、交互等のパターンを有する配列であってもよい。
上記炭化水素基としては、アルキレン基、2価の芳香族炭化水素基、又はこれらの組み合わせにより表される基であることが好ましく、アルキレン基であることがより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~30のアルキレン基が好ましく、炭素数1~20のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~10のアルキレン基が更に好ましい。
本発明において、単に「脂肪族炭化水素基」「飽和脂肪族炭化水素基」「アルキル基」、「アルキレン基」等と記載した場合、特段の記載がない限り、これらの基は分岐構造及び環状構造の少なくとも一方を有していてもよいものとする。例えば、「アルキル基」には特段の記載がない限り、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、環状アルキル基及びこれらの組み合わせにより表されるアルキル基が含まれる。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基又はナフチレン基が更に好ましく、フェニレン基が特に好ましい。
上記(ポリ)アルキレンオキシ基におけるアルキレン基としては、炭素数2~10のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましく、エチレン基又はプロピレン基がより好ましく、エチレン基が更に好ましい。
また、ポリアルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ基の数(ポリアルキレンオキシ基の繰り返し数)は、2~20が好ましく、2~10がより好ましく、2~5が更に好ましく、2~4が特に好ましい。
式(P-3)中、Z1はエーテル結合、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又は、アミド結合を表し、エステル結合、ウレタン結合、ウレア結合、又は、アミド結合がより好ましい。
本発明において、単に「エステル結合」、「ウレタン結合」、「アミド結合」等と記載した場合、これらの結合の向きは限定されないものとする。例えば、上記Z1がエステル結合である場合、Z1におけるL2との結合部位は、エステル結合における炭素原子であってもよいし、酸素原子であってもよい。
また、耐薬品性の観点からは、A1に含まれる重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離は0~15であることが好ましく、0~5であることがより好ましい。
ここで、A1に含まれる重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離とは、ポリイミドの主鎖に含まれる原子と、重合性基との間に含まれる原子数のうち、最小の数をいう。例えば、後述する実施例における式(PA-1)で表される樹脂においてメタクリルアミド基と主鎖との距離は0であり、メタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は1である。また、後述する実施例における式(PA-3)で表される樹脂において、ウレア結合により主鎖と結合するメタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は5であり、ウレタン結合により主鎖と結合するメタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は6である。また、後述する実施例における式(PA-4)で表される樹脂において、2つのアクリルアミド基とポリイミドの主鎖との距離はいずれも0である。すなわち、ポリイミドが主鎖内部に環構造を有する場合、「上述のポリイミドの主鎖に含まれる原子」には上記環構造の環員が含まれる。
また、A1が複数の重合性基を含む場合、A1に含まれる重合性基のうち、最も主鎖に近い重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離が0~15であることが好ましく、0~5であることがより好ましい。更に、A1が複数の重合性基を含む場合、A1に含まれる全ての重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離が0~15であることが更に好ましく、0~5であることが特に好ましい。
ここで、A1に含まれる重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離とは、ポリイミドの主鎖に含まれる原子と、重合性基との間に含まれる原子数のうち、最小の数をいう。例えば、後述する実施例における式(PA-1)で表される樹脂においてメタクリルアミド基と主鎖との距離は0であり、メタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は1である。また、後述する実施例における式(PA-3)で表される樹脂において、ウレア結合により主鎖と結合するメタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は5であり、ウレタン結合により主鎖と結合するメタクリロキシ基とポリイミドの主鎖との距離は6である。また、後述する実施例における式(PA-4)で表される樹脂において、2つのアクリルアミド基とポリイミドの主鎖との距離はいずれも0である。すなわち、ポリイミドが主鎖内部に環構造を有する場合、「上述のポリイミドの主鎖に含まれる原子」には上記環構造の環員が含まれる。
また、A1が複数の重合性基を含む場合、A1に含まれる重合性基のうち、最も主鎖に近い重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離が0~15であることが好ましく、0~5であることがより好ましい。更に、A1が複数の重合性基を含む場合、A1に含まれる全ての重合性基と、ポリイミドの主鎖との距離が0~15であることが更に好ましく、0~5であることが特に好ましい。
-n-
式(1-1)中、nは1以上の整数を表し、1~20の整数であることが好ましく、1~10の整数であることがより好ましく、1~4の整数であることが更に好ましく、1又は2であることが特に好ましく、2であることが最も好ましい。
また、nが2以上の整数である場合、n個のA1はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式(1-1)中、nは1以上の整数を表し、1~20の整数であることが好ましく、1~10の整数であることがより好ましく、1~4の整数であることが更に好ましく、1又は2であることが特に好ましく、2であることが最も好ましい。
また、nが2以上の整数である場合、n個のA1はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
-Y1-
Y1はn+2価の有機基を表し、炭化水素基であることが好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数1~30の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基、ベンゼン環から2以上の水素原子を除いた基、又は、これらの結合により表される基であることがより好ましい。
Y1としては、例えば、下記式(Y-1)~式(Y-4)で表される構造が好ましく挙げられる。下記式(Y-1)~(Y-4)中、*はそれぞれ、式(1-1)中のエステル結合における酸素原子との結合部位を、#はそれぞれ、式(1-1)におけるA1との結合部位を表す。
式(Y-1)又は式(Y-2)中、LY1及びLY2はそれぞれ独立に、アルキレン基を表し、炭素数1~10のアルキレン基が好ましく、炭素数1~4のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が更に好ましい。
式(Y-3)又は式(Y-4)中、LY4はそれぞれ独立に、単結合又は2価の炭化水素基を表し、単結合が好ましい。上記2価の炭化水素基としては、アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
式(Y-4)中、LY3は単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-、若しくは、これらを2以上組み合わせた基であることが好ましく、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-C(=O)-、-S-又は-S(=O)2-であることがより好ましく、-CH2-、-O-、-S-、-S(=O)2-、-C(CF3)2-、及び、-C(CH3)2-よりなる群から選択される2価の基であることが更に好ましい。
式(Y-3)又は式(Y-4)中、nはそれぞれ独立に、1~4の整数を表し、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
Y1はn+2価の有機基を表し、炭化水素基であることが好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数1~30の飽和脂肪族炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基、ベンゼン環から2以上の水素原子を除いた基、又は、これらの結合により表される基であることがより好ましい。
Y1としては、例えば、下記式(Y-1)~式(Y-4)で表される構造が好ましく挙げられる。下記式(Y-1)~(Y-4)中、*はそれぞれ、式(1-1)中のエステル結合における酸素原子との結合部位を、#はそれぞれ、式(1-1)におけるA1との結合部位を表す。
式(Y-3)又は式(Y-4)中、LY4はそれぞれ独立に、単結合又は2価の炭化水素基を表し、単結合が好ましい。上記2価の炭化水素基としては、アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
式(Y-4)中、LY3は単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-、若しくは、これらを2以上組み合わせた基であることが好ましく、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-C(=O)-、-S-又は-S(=O)2-であることがより好ましく、-CH2-、-O-、-S-、-S(=O)2-、-C(CF3)2-、及び、-C(CH3)2-よりなる群から選択される2価の基であることが更に好ましい。
式(Y-3)又は式(Y-4)中、nはそれぞれ独立に、1~4の整数を表し、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
-Q1-
式(1-1)中、Q1は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの基の少なくとも1つとエーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、及び-NRN-の少なくとも1つとが結合した基であることが好ましい。RNは上述の通りである。
上記脂肪族炭化水素基としては、炭素数2~30の脂肪族飽和炭化水素基が好ましく、炭素数2~10の脂肪族飽和炭化水素基がより好ましい。
また、上記脂肪族炭化水素基としては、環員数が6~20の飽和脂肪族炭化水素環基が好ましい。
上記芳香族炭化素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~12の脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数6の芳香族炭化水素基がより好ましい。
これらの中でも、溶剤溶解性の観点からは、Q1は脂肪族炭化水素環基又は芳香族炭化水素環基を含む基であることが好ましく、芳香族炭化水素環基を含む基であることがより好ましい。
式(1-1)中、Q1は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの基の少なくとも1つとエーテル結合、カルボニル基、チオエーテル結合、スルホニル基、及び-NRN-の少なくとも1つとが結合した基であることが好ましい。RNは上述の通りである。
上記脂肪族炭化水素基としては、炭素数2~30の脂肪族飽和炭化水素基が好ましく、炭素数2~10の脂肪族飽和炭化水素基がより好ましい。
また、上記脂肪族炭化水素基としては、環員数が6~20の飽和脂肪族炭化水素環基が好ましい。
上記芳香族炭化素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~12の脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数6の芳香族炭化水素基がより好ましい。
これらの中でも、溶剤溶解性の観点からは、Q1は脂肪族炭化水素環基又は芳香族炭化水素環基を含む基であることが好ましく、芳香族炭化水素環基を含む基であることがより好ましい。
また、Q1は重合性基を含む基を含むことが好ましい。
重合性基としては、エチレン性不飽和基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基が好ましく、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロキシ基、マレイミド基、ビニルフェニル基、エポキシ基、オキセタニル基、又は、メチロール基がより好ましく、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、又は、メチロール基が更に好ましい。
Q1に含まれる重合性基の数は、1個以上であり、1~15個であることが好ましく、1~10個であることがより好ましく、1~5個であることが更に好ましく、1又は2個であることが特に好ましく、1個であることが最も好ましい。
Q1における重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
重合性基としては、エチレン性不飽和基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基が好ましく、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロキシ基、マレイミド基、ビニルフェニル基、エポキシ基、オキセタニル基、又は、メチロール基がより好ましく、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、エポキシ基、又は、メチロール基が更に好ましい。
Q1に含まれる重合性基の数は、1個以上であり、1~15個であることが好ましく、1~10個であることがより好ましく、1~5個であることが更に好ましく、1又は2個であることが特に好ましく、1個であることが最も好ましい。
Q1における重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
また、Q1は、下記式(A-1)~下記式(A-5)のいずれかで表される構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を含むことが好ましく、下記式(A-1)~下記式(A-5)のいずれかで表される構造であることがより好ましい。
耐薬品性の観点からは、これらの中でも、Q1は式(A-1)、式(A-2)、式(A-3)又は式(A-4)で表される構造であることが好ましい。
式(A-1)中、RA11~RA14はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数3~12の環状アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、又は、重合性基を含む基を表すことが好ましく、溶剤溶解性の観点からは、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、又は、重合性基を含む基がより好ましく、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。
上記RA11~RA14における上記重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
上記RA11~RA14における上記ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、又は、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
上記RA11~RA14における上記重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
上記RA11~RA14における上記ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、又は、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
式(A-2)中、RA21~RA24は式(A-1)におけるRA11~RA14とそれぞれ同義であり、好ましい態様も同様である。
式(A-3)中、RA31~RA38はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数3~12の環状アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、ヒドロキシ基、シアノ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子、又は、重合性基を含む基を表すことが好ましく、溶剤溶解性の観点からは、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、又は、重合性基を含む基がより好ましく、水素原子、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。
上記RA31~RA38における上記ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、又は、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
上記RA31~RA38における上記重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
式(A-3)中、LA31は、単結合、炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基、炭素数5~24の2価の不飽和炭化水素基、-O-、-S-、-NRN-、ヘテロ環基、又は、炭素数1~6のハロゲン化アルキレン基を表すことが好ましく、単結合、炭素数1~6の飽和炭化水素基、-O-又はヘテロ環基を表すことが好ましく、単結合又は-O-を表すことが更に好ましい。
上記RNは水素原子又は炭化水素基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基がより好ましく、水素原子又はアルキル基が更に好ましく、水素原子が特に好ましい。
上記2価の不飽和炭化水素基は、2価の脂肪族不飽和炭化水素基であってもよいし、2価の芳香族炭化水素基であってもよいが、2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記ヘテロ環基としては、例えば、脂肪族又は芳香族ヘテロ環から2つの水素原子を除いた基が好ましく、脂肪族又は芳香族ヘテロ環から2つの水素原子を除いた基が好ましく、ピロリジン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環、ピリジン環、モルホリン環等の環構造から2つの水素原子を除いた基がより好ましい。これらのヘテロ環は、更に他のヘテロ環又は炭化水素環と縮合環を形成していてもよい。
上記ヘテロ環の環員数は、5~10であることが好ましく、5又は6であることがより好ましい。
また、上記ヘテロ環基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子であることが好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
上記RA31~RA38における上記ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子、又は、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
上記RA31~RA38における上記重合性基を含む基としては、上述の式(P-1)で表される基が好ましく、上述の式(P-2)又は式(P-3)で表される基がより好ましく、式(P-3)で表される基が更に好ましい。
式(A-3)中、LA31は、単結合、炭素数1~6の2価の飽和炭化水素基、炭素数5~24の2価の不飽和炭化水素基、-O-、-S-、-NRN-、ヘテロ環基、又は、炭素数1~6のハロゲン化アルキレン基を表すことが好ましく、単結合、炭素数1~6の飽和炭化水素基、-O-又はヘテロ環基を表すことが好ましく、単結合又は-O-を表すことが更に好ましい。
上記RNは水素原子又は炭化水素基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基がより好ましく、水素原子又はアルキル基が更に好ましく、水素原子が特に好ましい。
上記2価の不飽和炭化水素基は、2価の脂肪族不飽和炭化水素基であってもよいし、2価の芳香族炭化水素基であってもよいが、2価の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記ヘテロ環基としては、例えば、脂肪族又は芳香族ヘテロ環から2つの水素原子を除いた基が好ましく、脂肪族又は芳香族ヘテロ環から2つの水素原子を除いた基が好ましく、ピロリジン環、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピペリジン環、テトラヒドロピラン環、ピリジン環、モルホリン環等の環構造から2つの水素原子を除いた基がより好ましい。これらのヘテロ環は、更に他のヘテロ環又は炭化水素環と縮合環を形成していてもよい。
上記ヘテロ環の環員数は、5~10であることが好ましく、5又は6であることがより好ましい。
また、上記ヘテロ環基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、又は、硫黄原子であることが好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
式(A-4)中、RA41~RA48、LA41は式(A-3)におけるRA31~RA38、LA31とそれぞれ同義であり、好ましい態様も同様である。
式(A-5)中、RA51~RA58は式(A-1)におけるRA11~RA14と同義であり、好ましい態様も同様である。
また、式(A-1)~式(A-5)中、*はそれぞれ独立に、樹脂における主鎖との結合部位であることが好ましい。
また、式(1-1)におけるQ1は、得られる硬化膜の柔軟性の観点から、-Ar0-L0-Ar0-で表されることが好ましい。Ar0は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が特に好ましい)であり、フェニレン基が好ましい。L0は、上述の(A-3)におけるLA31と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1-1)におけるQ1は、i線透過率の観点から下記式(51)又は式(61)で表される2価の有機基であることが好ましい。特に、i線透過率、入手のし易さの観点から式(61)で表される2価の有機基であることがより好ましい。
式(51)中、R50~R57はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は1価の有機基であり、R50~R57の少なくとも1つはフッ素原子、メチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、又は、トリフルオロメチル基であり、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(61)中、R58及びR59は、それぞれ独立にフッ素原子、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、又は、トリフルオロメチル基である。*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
-カルボン酸二無水物、ジアミン化合物-
式(1-1)で表される繰返し単位は、下記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物、又は、及び、下記式(1-4)で表されるジアミン化合物に由来する構造であることが好ましい。
式(1-3)中、X1、Y1、A1、n及びX2はそれぞれ、式(1-1)中のX1、Y1、A1、n及びX2と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1-4)中、Q1は、式(1-1)中のQ1と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1-1)で表される繰返し単位は、下記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物、又は、及び、下記式(1-4)で表されるジアミン化合物に由来する構造であることが好ましい。
式(1-4)中、Q1は、式(1-1)中のQ1と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物としては、後述する実施例で使用した無水物(AA-1)~無水物(AA-6)、無水物(AA-8)等が挙げられる。
また、カルボン酸二無水物として、反応性基を有するカルボン酸二無水物を用いてもよい。
上記反応性基としては、カルボキシ基、カルボキシハライド基、ヒドロキシ基、アミノ基、イソシアネート基、環状エーテル基等が挙げられる。
反応性基を有するカルボン酸二無水物と、式(1-4)で表されるジアミン等のジアミンとを反応させた後に、上記反応性基と、上記反応性基と反応する基及び重合性基を有する化合物とを反応させることにより、式(1-1)により表される繰返し単位を有する樹脂が得られる。
例えば、後述する実施例における無水物(AA-7)のような、反応性基(カルボキシ基等)を有するカルボン酸二無水物と、式(1-4)で表されるジアミン等のジアミンとを反応させた後に、グリシドール等の上記反応性基と反応する基及び重合性基を有する化合物とを反応させることにより、式(1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂とすることも可能である。
また、カルボン酸二無水物として、反応性基を有するカルボン酸二無水物を用いてもよい。
上記反応性基としては、カルボキシ基、カルボキシハライド基、ヒドロキシ基、アミノ基、イソシアネート基、環状エーテル基等が挙げられる。
反応性基を有するカルボン酸二無水物と、式(1-4)で表されるジアミン等のジアミンとを反応させた後に、上記反応性基と、上記反応性基と反応する基及び重合性基を有する化合物とを反応させることにより、式(1-1)により表される繰返し単位を有する樹脂が得られる。
例えば、後述する実施例における無水物(AA-7)のような、反応性基(カルボキシ基等)を有するカルボン酸二無水物と、式(1-4)で表されるジアミン等のジアミンとを反応させた後に、グリシドール等の上記反応性基と反応する基及び重合性基を有する化合物とを反応させることにより、式(1-1)で表される繰返し単位を含む樹脂とすることも可能である。
式(1-4)で表されるジアミンとしては、1,2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,6-ジアミノヘキサン;1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン又はイソホロンジアミン;メタ又はパラフェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-又は3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-又は3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(4,4’-ジアミノ-2,2’-ジメチルビフェニル)、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、ビス(4-アミノ-3-カルボキシフェニル)メタン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2-(3’,5’-ジアミノベンゾイルオキシ)エチルメタクリレート、2,4-又は2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-パラフェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-パラフェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-メタフェニレンジアミン、4,6-ジヒドロキシ-1,3-フェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、パラビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジン及び4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。
また、下記に示すジアミン(DA-1)~(DA-18)も好ましい。
また、少なくとも2つのアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミンも好ましい例として挙げられる。好ましくは、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか一方又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミン、より好ましくは上記ジアミンであって、芳香環を含まないジアミンである。具体例としては、ジェファーミン(登録商標)KH-511、ジェファーミン(登録商標)ED-600、ジェファーミン(登録商標)ED-900、ジェファーミン(登録商標)ED-2003、ジェファーミン(登録商標)EDR-148、ジェファーミン(登録商標)EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名、HUNTSMAN社製)、1-(2-(2-(2-アミノプロポキシ)エトキシ)プロポキシ)プロパン-2-アミン、1-(1-(1-(2-アミノプロポキシ)プロパン-2-イル)オキシ)プロパン-2-アミンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
ジェファーミン(登録商標)KH-511、ジェファーミン(登録商標)ED-600、ジェファーミン(登録商標)ED-900、ジェファーミン(登録商標)ED-2003、ジェファーミン(登録商標)EDR-148、ジェファーミン(登録商標)EDR-176の構造を以下に示す。
上記において、x、y、zは算術平均値である。
また、上述の式(51)又は(61)の構造を与えるジアミン化合物としては、ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらの1種を用いるか、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、基材との密着性を向上させる目的で、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(パラアミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサン等のシロキサン構造を有するジアミンを用いてもよい。
-式(1-1)で表される繰返し単位の含有量-
特定樹脂における式(1-1)で表される繰返し単位の含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましい。上記含有量の上限は特に限定されず、100質量%以下であればよい。
また、特定樹脂の一態様として、式(1-1)で表される繰返し単位を高含有量で含む態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(1-1)で表される繰返し単位の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、90質量%以上であることが最も好ましい。上記含有量の上限は特に限定されず、100質量%以下であればよい。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(1-1)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(1-1)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(1-1)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
特定樹脂における式(1-1)で表される繰返し単位の含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましい。上記含有量の上限は特に限定されず、100質量%以下であればよい。
また、特定樹脂の一態様として、式(1-1)で表される繰返し単位を高含有量で含む態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(1-1)で表される繰返し単位の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、90質量%以上であることが最も好ましい。上記含有量の上限は特に限定されず、100質量%以下であればよい。
特定樹脂は、式(1-1)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(1-1)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(1-1)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(1-1)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
〔他の繰返し単位〕
特定樹脂は、他の繰返し単位を更に含んでもよい。
特定樹脂は、他の繰返し単位を更に含んでもよい。
-式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位-
他の繰返し単位としては、下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位が挙げられる。
特定樹脂が下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
式(2-1)~式(2-3)中、X1、Y1、A1、X2、n及びQ1はそれぞれ、式(1-1)中のX1、Y1、A1、X2、n及びQ1と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(2-1)~式(2-3)中、AA1、AA2、R113及びR114はそれぞれ、後述する式(1)におけるAA1、AA2、R113及びR114と同義であり、好ましい態様も同様である。
他の繰返し単位としては、下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位が挙げられる。
特定樹脂が下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
式(2-1)~式(2-3)中、AA1、AA2、R113及びR114はそれぞれ、後述する式(1)におけるAA1、AA2、R113及びR114と同義であり、好ましい態様も同様である。
<<含有量>>
特定樹脂における式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、特定樹脂の一態様として、式(2-1)~式(2-3)で表される繰返し単位を実質的に含有しない態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
特定樹脂における式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、特定樹脂の一態様として、式(2-1)~式(2-3)で表される繰返し単位を実質的に含有しない態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(2-1)~式(2-3)のいずれかで表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
-式(4)で表される繰返し単位-
特定樹脂は、式(4)で表される繰返し単位を更に含んでもよい。
特定樹脂が下記式(4)で表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(4)で表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
ただし、上述の式(1-1)で表される繰返し単位は、式(4)で表される繰返し単位には該当しないものとする。
式(4)中、R131は、2価の有機基を表し、R132は、4価の有機基を表す。
特定樹脂は、式(4)で表される繰返し単位を更に含んでもよい。
特定樹脂が下記式(4)で表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(4)で表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
ただし、上述の式(1-1)で表される繰返し単位は、式(4)で表される繰返し単位には該当しないものとする。
R131が表す2価の有機基としては、式(1-1)におけるQ1と同様の基が例示され、好ましい範囲も同様である。
R132は、芳香環を含む4価の有機基が好ましく、下記式(5)又は式(6)で表される基がより好ましい。
R112は、2価の連結基であり、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-、若しくは、これらを2以上組み合わせた基であることが好ましく、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、置換基を有してもよいフェニレン基、-O-、-C(=O)-、-S-及びS(=O)2-から選択される基であることがより好ましく、-CH2-、置換基を有してもよいフェニレン基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-C(CF3)2-、及び、-C(CH3)2-よりなる群から選択される2価の基であることが更に好ましい。*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
また、R132として、下記式(R-1)で表される4価の有機基も好ましく挙げられる。
式(R-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、XR1はそれぞれ独立に、置換基を表し、nは0以上の整数を表し、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
式(R-1)中、X1、X2、Y1及びnはそれぞれ、式(1-1)中のX1、X2、Y1及びnと同義であり、好ましい態様も同様である。ただし、式(1-1)中のY1の説明における「式(1-1)におけるA1との結合部位」の記載は、「式(R-1)におけるXR1又は水素原子との結合部位」と読み替えるものとする。
式(R-1)中、XR1はそれぞれ独立に、重合性基を含まない置換基であることが好ましい。上記重合性基としては、上述の式(1-1)中のA1において説明した重合性基が挙げられる。
上記重合性基を含まない置換基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、又は、ホスホン酸基であることが好ましい。
また、アルカリ現像性の観点からは、XR1はフェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、又は、スルホ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
溶剤溶解性の観点からは、XR1は炭素数1~10のアルキル基、又は、炭素数6~20の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記重合性基を含まない置換基としては、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、又は、ホスホン酸基であることが好ましい。
また、アルカリ現像性の観点からは、XR1はフェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、又は、スルホ基であることが好ましく、カルボキシ基であることがより好ましい。
溶剤溶解性の観点からは、XR1は炭素数1~10のアルキル基、又は、炭素数6~20の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
式(4)におけるR132が表す4価の有機基は、具体的には、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物基を除去した後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。テトラカルボン酸二無水物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。テトラカルボン酸二無水物は、下記式(7)で表される化合物が好ましい。
R115は、4価の有機基を表す。R115は式(4)におけるR132と同義である。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、後述する実施例における無水物(AA-7)、ピロメリット酸、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ジフェニルヘキサフルオロプロパン-3,3,4,4-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、並びに、これらの炭素数1~6のアルキル誘導体及び炭素数1~6のアルコキシ誘導体から選ばれる少なくとも1種が例示される。
また、下記に示すテトラカルボン酸二無水物(DAA-1)~(DAA-5)も好ましい例として挙げられる。
<<含有量>>
特定樹脂における式(4)で表される繰返し単位の含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点、及び、樹脂の透明性を向上する観点から、特定樹脂の一態様として、式(4)で表される繰返し単位の含有量が低含有量である態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(4)で表される繰返し単位の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(4)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(4)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(4)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(4)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
特定樹脂における式(4)で表される繰返し単位の含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点、及び、樹脂の透明性を向上する観点から、特定樹脂の一態様として、式(4)で表される繰返し単位の含有量が低含有量である態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(4)で表される繰返し単位の含有量は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(4)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(4)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(4)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(4)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
-式(1)で表される繰返し単位-
特定樹脂は、下記式(1)で表される繰返し単位を更に含んでもよい。
特定樹脂が下記式(1)で表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(1)で表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
式(1)中、AA1及びAA2は、それぞれ独立に酸素原子又は-NH-を表し、R111は、2価の有機基を表し、R115は、4価の有機基を表し、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。
また、式(1)で表される繰返し単位に記載された2つのアミド基を含む構造のうち、一方がイミド環化されていてもよい。
上記一方がイミド環化された構造としては、下記式(1-A)又は下記式(1-B)が挙げられる。
式(1-A)又は式(1-B)中、AA1、AA2、R111、R115、R113及びR114はそれぞれ、式(1)中のAA1、AA2、R111、R115、R113及びR114と同義であり、好ましい態様も同様である。
特定樹脂は、下記式(1)で表される繰返し単位を更に含んでもよい。
特定樹脂が下記式(1)で表される繰返し単位を含む場合、特定樹脂は下記式(1)で表される繰返し単位を主鎖に含むことが好ましい。
また、式(1)で表される繰返し単位に記載された2つのアミド基を含む構造のうち、一方がイミド環化されていてもよい。
上記一方がイミド環化された構造としては、下記式(1-A)又は下記式(1-B)が挙げられる。
式(1)中、AA1及びAA2はそれぞれ独立に、酸素原子又は-NH-を表し、酸素原子であることが好ましい。
式(1)中、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R113及びR114の少なくとも一方が重合性基を含むことが好ましく、両方が重合性基を含むことがより好ましい。
R113又はR114における重合性基としては、上述の式(1-1)中のA1における重合性基と同様の基が挙げられる。
式(1)中、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R113及びR114の少なくとも一方が重合性基を含むことが好ましく、両方が重合性基を含むことがより好ましい。
R113又はR114における重合性基としては、上述の式(1-1)中のA1における重合性基と同様の基が挙げられる。
R113又はR114は、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、又は、下記式(III)で表される基であることも好ましい。
式(III)中、R200は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(III)中、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-又は炭素数4~30の(ポリ)アルキレンオキシ基(アルキレン基としては炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい;繰り返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)を表す。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-がより好ましい。
特に好ましくは、R200がメチル基で、R201がエチレン基である。
式(III)中、*は他の構造との結合部位を表す。
好ましい実施形態として、式(1)におけるR113又はR114の1価の有機基として、1、2又は3つの、好ましくは1つの酸基を有する、脂肪族基、芳香族基及びアリールアルキル基などが挙げられる。具体的には、酸基を有する炭素数6~20の芳香族基、酸基を有する炭素数7~25のアリールアルキル基が挙げられる。より具体的には、酸基を有するフェニル基及び酸基を有するベンジル基が挙げられる。酸基は、ヒドロキシ基が好ましい。すなわち、R113又はR114はヒドロキシ基を有する基であることが好ましい。
R113又はR114が表す1価の有機基としては、現像液の溶解度を向上させる置換基が好ましく用いられる。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-がより好ましい。
特に好ましくは、R200がメチル基で、R201がエチレン基である。
式(III)中、*は他の構造との結合部位を表す。
好ましい実施形態として、式(1)におけるR113又はR114の1価の有機基として、1、2又は3つの、好ましくは1つの酸基を有する、脂肪族基、芳香族基及びアリールアルキル基などが挙げられる。具体的には、酸基を有する炭素数6~20の芳香族基、酸基を有する炭素数7~25のアリールアルキル基が挙げられる。より具体的には、酸基を有するフェニル基及び酸基を有するベンジル基が挙げられる。酸基は、ヒドロキシ基が好ましい。すなわち、R113又はR114はヒドロキシ基を有する基であることが好ましい。
R113又はR114が表す1価の有機基としては、現像液の溶解度を向上させる置換基が好ましく用いられる。
R113又はR114が、水素原子、2-ヒドロキシベンジル基、3-ヒドロキシベンジル基及び4-ヒドロキシベンジル基であることが、水性現像液に対する溶解性の点からは、より好ましい。
有機溶剤への溶解度の観点からは、R113又はR114は、1価の有機基であることが好ましい。1価の有機基としては、直鎖又は分岐のアルキル基、環状アルキル基、芳香族基が好ましく、芳香族基で置換されたアルキル基がより好ましい。
アルキル基の炭素数は1~30が好ましい(環状の場合は3以上)。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。直鎖又は分岐のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、1-エチルペンチル基、及び2-エチルヘキシル基が挙げられる。環状のアルキル基は、単環の環状のアルキル基であってもよく、多環の環状のアルキル基であってもよい。単環の環状のアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基及びシクロオクチル基が挙げられる。多環の環状のアルキル基としては、例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボルニル基、カンフェニル基、デカヒドロナフチル基、トリシクロデカニル基、テトラシクロデカニル基、カンホロイル基、ジシクロヘキシル基及びピネニル基が挙げられる。また、芳香族基で置換されたアルキル基としては、次に述べる芳香族基で置換された直鎖アルキル基が好ましい。
芳香族基としては、具体的には、置換又は無置換の芳香族炭化水素基(基を構成する環状構造としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フルオレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インダセン環、ペリレン環、ペンタセン環、アセナフテン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環等が挙げられる)、又は、置換若しくは無置換の芳香族複素環基(基を構成する環状構造としては、フルオレン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環又はフェナジン環)である。
式(1)中、R115は、式(4)におけるR132と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1)中、R111は、上述の式(1-1)中のQ1と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(1)中、R111は、上述の式(1-1)中のQ1と同義であり、好ましい態様も同様である。
<<含有量>>
特定樹脂における式(1)で表される繰返し単位の合計含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、特定樹脂の一態様として、式(1)で表される繰返し単位を実質的に含有しない態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(1)で表される繰返し単位の合計含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(1)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(1)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(1)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(1)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
また、特定樹脂が、式(1-A)又は式(1-B)で表される繰返し単位を含む場合、式(1)で表される繰返し単位、式(1-A)で表される繰返し単位、及び、式(1-B)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
特定樹脂における式(1)で表される繰返し単位の合計含有量は、特に限定されないが、特定樹脂の全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。上記合計含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
また、得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、特定樹脂の一態様として、式(1)で表される繰返し単位を実質的に含有しない態様とすることも好ましい。
この場合、特定樹脂の全質量に対して、式(1)で表される繰返し単位の合計含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることが更に好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
特定樹脂は、式(1)で表される繰返し単位を1種単独で含んでもよいし、構造の異なる式(1)で表される繰返し単位を2種以上含んでもよい。特定樹脂が、構造の異なる式(1)で表される繰返し単位を2種以上含む場合、特定樹脂に含まれる全ての式(1)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
また、特定樹脂が、式(1-A)又は式(1-B)で表される繰返し単位を含む場合、式(1)で表される繰返し単位、式(1-A)で表される繰返し単位、及び、式(1-B)で表される繰返し単位の合計含有量が、上記含有量の範囲に含まれることが好ましい。
-末端構造-
特定樹脂の末端の構造は特に限定されないが、組成物の保存安定性を向上させるため、末端をモノアミン、モノアルコール、フェノール、チオール、チオフェノール、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤で封止してもよい。これらの末端封止剤のうち、モノアミンを用いることが好ましい。モノアルコールの好ましい化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデシノール、ベンジルアルコール、2-フェニルエタノール、2-メトキシエタノール、2-クロロメタノール、フルフリルアルコール等の1級アルコール、イソプロパノール、2-ブタノール、シクロヘキシルアルコール、シクロペンタノール、1-メトキシ-2-プロパノール等の2級アルコール、t-ブチルアルコール、アダマンタンアルコール等の3級アルコール、などが挙げられる。フェノール類の好ましい化合物としては、フェノール、メトキシフェノール、メチルフェノール、ナフタレン-1-オール、ナフタレン-2-オールなどが挙げられる。モノアミンとしては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。
また、樹脂末端のアミノ基を封止する際、アミノ基と反応可能な官能基を有する化合物で封止することが可能である。アミノ基に対する好ましい封止剤は、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリド、カルボン酸ブロミド、スルホン酸クロリド、無水スルホン酸、スルホン酸カルボン酸無水物などが好ましく、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリドがより好ましい。カルボン酸無水物の好ましい化合物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸などが挙げられる。また、カルボン酸クロリドの好ましい化合物としては、塩化アセチル、アクリル酸クロリド、プロピオニルクロリド、メタクリル酸クロリド、ピバロイルクロリド、シクロヘキサンカルボニルクロリド、2-エチルヘキサノイルクロリド、シンナモイルクロリド、1-アダマンタンカルボニルクロリド、ヘプタフルオロブチリルクロリド、ステアリン酸クロリド、ベンゾイルクロリド、などが挙げられる。
特定樹脂の末端の構造は特に限定されないが、組成物の保存安定性を向上させるため、末端をモノアミン、モノアルコール、フェノール、チオール、チオフェノール、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤で封止してもよい。これらの末端封止剤のうち、モノアミンを用いることが好ましい。モノアルコールの好ましい化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデシノール、ベンジルアルコール、2-フェニルエタノール、2-メトキシエタノール、2-クロロメタノール、フルフリルアルコール等の1級アルコール、イソプロパノール、2-ブタノール、シクロヘキシルアルコール、シクロペンタノール、1-メトキシ-2-プロパノール等の2級アルコール、t-ブチルアルコール、アダマンタンアルコール等の3級アルコール、などが挙げられる。フェノール類の好ましい化合物としては、フェノール、メトキシフェノール、メチルフェノール、ナフタレン-1-オール、ナフタレン-2-オールなどが挙げられる。モノアミンとしては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。
また、樹脂末端のアミノ基を封止する際、アミノ基と反応可能な官能基を有する化合物で封止することが可能である。アミノ基に対する好ましい封止剤は、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリド、カルボン酸ブロミド、スルホン酸クロリド、無水スルホン酸、スルホン酸カルボン酸無水物などが好ましく、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリドがより好ましい。カルボン酸無水物の好ましい化合物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸などが挙げられる。また、カルボン酸クロリドの好ましい化合物としては、塩化アセチル、アクリル酸クロリド、プロピオニルクロリド、メタクリル酸クロリド、ピバロイルクロリド、シクロヘキサンカルボニルクロリド、2-エチルヘキサノイルクロリド、シンナモイルクロリド、1-アダマンタンカルボニルクロリド、ヘプタフルオロブチリルクロリド、ステアリン酸クロリド、ベンゾイルクロリド、などが挙げられる。
〔含有量〕
本発明の硬化性樹脂組成物における特定樹脂の含有量は、得られる硬化膜の破断伸びを向上させる観点からは、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましい。
上記含有量の上限としては、硬化性樹脂組成物の解像性を向上させる観点からは、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物における特定樹脂の含有量は、得られる硬化膜の破断伸びを向上させる観点からは、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましい。
上記含有量の上限としては、硬化性樹脂組成物の解像性を向上させる観点からは、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
〔特定樹脂の物性〕
-分子量-
特定樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2,000~500,000であることが好ましく、5,000~200,000であることがより好ましく、10,000~100,000であることが更に好ましい。
特定樹脂の数平均分子量(Mn)は、800~250,000であることが好ましく、2,000~100,000であることがより好ましく、4,000~50,000であることが更に好ましい。
また、本発明の好ましい一態様として、分子量が大きい特定樹脂を用いる態様が挙げられる。上記態様によれば、膜強度に優れた硬化膜が得られる。
上記態様において用いられる特定樹脂のMwは、40,000以上であることが好ましく、50,000以上であることがより好ましく、60,000以上であることが更に好ましく、70,000以上であることが特に好ましく、80,000以上であることが最も好ましい。上記Mwの上限は特に限定されないが、250,000以下であることが好ましく、200,000以下であることがより好ましく、150,000以下であることが更に好ましい。
また、上記態様において用いられる特定樹脂のMnは、10,000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く、18,000以上であることが更に好ましく、20,000以上であることが特に好ましく、25,000以上であることが最も好ましい。上記Mnの上限は特に限定されないが、200,000以下であることが好ましく、150,000以下であることがより好ましく、100,000以下であることが更に好ましい。
特定樹脂の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量を数平均分子量により除した値(重量平均分子量/数平均分子量)をいう。
-分子量-
特定樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2,000~500,000であることが好ましく、5,000~200,000であることがより好ましく、10,000~100,000であることが更に好ましい。
特定樹脂の数平均分子量(Mn)は、800~250,000であることが好ましく、2,000~100,000であることがより好ましく、4,000~50,000であることが更に好ましい。
また、本発明の好ましい一態様として、分子量が大きい特定樹脂を用いる態様が挙げられる。上記態様によれば、膜強度に優れた硬化膜が得られる。
上記態様において用いられる特定樹脂のMwは、40,000以上であることが好ましく、50,000以上であることがより好ましく、60,000以上であることが更に好ましく、70,000以上であることが特に好ましく、80,000以上であることが最も好ましい。上記Mwの上限は特に限定されないが、250,000以下であることが好ましく、200,000以下であることがより好ましく、150,000以下であることが更に好ましい。
また、上記態様において用いられる特定樹脂のMnは、10,000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く、18,000以上であることが更に好ましく、20,000以上であることが特に好ましく、25,000以上であることが最も好ましい。上記Mnの上限は特に限定されないが、200,000以下であることが好ましく、150,000以下であることがより好ましく、100,000以下であることが更に好ましい。
特定樹脂の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量を数平均分子量により除した値(重量平均分子量/数平均分子量)をいう。
-酸価-
硬化性樹脂組成物を、後述する溶剤現像に用いる場合、特定樹脂の酸価は、1mmol/g以下であることが好ましく、0.5mmol/g以下であることがより好ましく、0.3mmol/gであることが更に好ましい。上記酸価の下限は特に限定されず、0mmol/g以上であればよい。
硬化性樹脂組成物を、後述するアルカリ現像に用いる場合、特定樹脂の酸価は、1.2~7mmol/gであることが好ましく、1.5~6mmol/gであることがより好ましく、2~5mmol/gであることが更に好ましい。
本発明において、酸価とは、特定樹脂1gに含まれる酸基の量(mmol)をいう。
酸基とは、pH12以上のアルカリ(例えば水酸化ナトリウム)により中和される基をいう。また、上記酸基は、pKaが10以下である基であることが好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
上記酸基は、特定樹脂において、例えば式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるXR1、式(4)で表される繰返し単位におけるR131等に含まれる。
上記酸基としては、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基等が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。
硬化性樹脂組成物を、後述する溶剤現像に用いる場合、特定樹脂の酸価は、1mmol/g以下であることが好ましく、0.5mmol/g以下であることがより好ましく、0.3mmol/gであることが更に好ましい。上記酸価の下限は特に限定されず、0mmol/g以上であればよい。
硬化性樹脂組成物を、後述するアルカリ現像に用いる場合、特定樹脂の酸価は、1.2~7mmol/gであることが好ましく、1.5~6mmol/gであることがより好ましく、2~5mmol/gであることが更に好ましい。
本発明において、酸価とは、特定樹脂1gに含まれる酸基の量(mmol)をいう。
酸基とは、pH12以上のアルカリ(例えば水酸化ナトリウム)により中和される基をいう。また、上記酸基は、pKaが10以下である基であることが好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
上記酸基は、特定樹脂において、例えば式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるXR1、式(4)で表される繰返し単位におけるR131等に含まれる。
上記酸基としては、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基等が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。
-重合性基価-
1gの特定樹脂に含まれる重合性基のモル量(重合性基価、単位はmol/g)は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
重合性基は、例えば、式(1-1)で表される繰返し単位におけるA1、Q1、式(4)で表される繰返し単位におけるR131等に含まれる。
特定樹脂が重合性基としてエチレン性不飽和結合を含む場合、1gの特定樹脂に含まれるエチレン性不飽和結合のモル量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
特定樹脂が重合性基として環状エーテル基、メチロール基等の重合性基を含む場合、1gの特定樹脂に含まれる上記重合性基のモル量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
1gの特定樹脂に含まれる重合性基のモル量(重合性基価、単位はmol/g)は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
重合性基は、例えば、式(1-1)で表される繰返し単位におけるA1、Q1、式(4)で表される繰返し単位におけるR131等に含まれる。
特定樹脂が重合性基としてエチレン性不飽和結合を含む場合、1gの特定樹脂に含まれるエチレン性不飽和結合のモル量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
特定樹脂が重合性基として環状エーテル基、メチロール基等の重合性基を含む場合、1gの特定樹脂に含まれる上記重合性基のモル量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~6mol/gであることがより好ましい。
-イミド化率(閉環率)-
特定樹脂のイミド化率(閉環率)は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリイミドの赤外吸収スペクトルを測定し、イミド構造由来の吸収ピークである1377cm-1付近のピーク強度P1を求める。次に、そのポリイミドを350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm-1付近のピーク強度P2を求める。得られたピーク強度P1、P2を用い、下記式に基づいて、ポリイミドのイミド化率を求めることができる。
イミド化率(%)=(ピーク強度P1/ピーク強度P2)×100
特定樹脂のイミド化率(閉環率)は、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリイミドの赤外吸収スペクトルを測定し、イミド構造由来の吸収ピークである1377cm-1付近のピーク強度P1を求める。次に、そのポリイミドを350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm-1付近のピーク強度P2を求める。得られたピーク強度P1、P2を用い、下記式に基づいて、ポリイミドのイミド化率を求めることができる。
イミド化率(%)=(ピーク強度P1/ピーク強度P2)×100
-フッ素原子量-
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、特定樹脂は、フッ素原子を有することが好ましい。
特定樹脂の全質量に対するフッ素原子の量は、1~50mol/gであることが好ましく、5~30mol/gであることがより好ましい。
フッ素原子は、例えば、式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、式(4)で表される繰返し単位におけるR131にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、特定樹脂は、フッ素原子を有することが好ましい。
特定樹脂の全質量に対するフッ素原子の量は、1~50mol/gであることが好ましく、5~30mol/gであることがより好ましい。
フッ素原子は、例えば、式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、式(1-1)で表される繰返し単位におけるQ1、式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、式(4)で表される繰返し単位におけるR131にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
〔具体例〕
特定樹脂の具体例としては、後述の実施例において使用された特定樹脂が挙げられる。
特定樹脂の具体例としては、後述の実施例において使用された特定樹脂が挙げられる。
〔製造方法〕
特定樹脂は、例えば、後述の実施例における合成例に示した合成方法により製造される。
特定樹脂は、例えば、後述の実施例における合成例に示した合成方法により製造される。
具体的には、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程(前駆体製造工程)、及び、上記ポリイミド前駆体をイミド化する工程(イミド化工程)を含むことが好ましい。
-前駆体製造工程-
前駆体製造工程においては、4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させることによりポリイミド前駆体が得られる。
上記ポリイミド前駆体は、上述の式(2-3)で表される繰返し単位を含むポリイミド前駆体であることが好ましい。また、上記ポリイミド前駆体は、式(2-3)で表される繰返し単位に加え、上述の式(1)で表される繰返し単位を含んでもよい。
上記4価カルボン酸化合物は、4つのカルボン酸のうち少なくとも1つがエステル化、ハロゲン化等の変性されたカルボン酸誘導体であってもよいし、2つのカルボン酸がそれぞれ無水物化した、カルボン酸二無水物であってもよく、カルボン酸二無水物であることが好ましい。
上記カルボン酸二無水物として、具体的には、上述の式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物、又は、上述の式(7)で表されるカルボン酸二無水物を用いることができる。また、上記4価カルボン酸化合物としては、上記カルボン酸二無水物が加水分解された構造の化合物、又は、上記化合物に対してエステル化、ハロゲン化等の変性が行われた構造の化合物を用いることができる。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
その他、前駆体の製造においては、公知の方法を参照して行うことができる
前駆体製造工程においては、4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させることによりポリイミド前駆体が得られる。
上記ポリイミド前駆体は、上述の式(2-3)で表される繰返し単位を含むポリイミド前駆体であることが好ましい。また、上記ポリイミド前駆体は、式(2-3)で表される繰返し単位に加え、上述の式(1)で表される繰返し単位を含んでもよい。
上記4価カルボン酸化合物は、4つのカルボン酸のうち少なくとも1つがエステル化、ハロゲン化等の変性されたカルボン酸誘導体であってもよいし、2つのカルボン酸がそれぞれ無水物化した、カルボン酸二無水物であってもよく、カルボン酸二無水物であることが好ましい。
上記カルボン酸二無水物として、具体的には、上述の式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物、又は、上述の式(7)で表されるカルボン酸二無水物を用いることができる。また、上記4価カルボン酸化合物としては、上記カルボン酸二無水物が加水分解された構造の化合物、又は、上記化合物に対してエステル化、ハロゲン化等の変性が行われた構造の化合物を用いることができる。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
その他、前駆体の製造においては、公知の方法を参照して行うことができる
-イミド化工程-
イミド化工程においては、上記前駆体製造工程において得られたポリイミド前駆体がイミド化され、特定樹脂が得られる。
イミド化工程は、熱イミド化(例えば、加熱によるイミド化)、化学イミド化(例えば、触媒を用いたイミド化)及びこれらの組み合わせによるイミド化のいずれであってもよく、例えば、アミン系化合物等の触媒の存在下で加熱することにより行われる。
また、イミド化工程において、例えば脱水剤を使用してもよい。脱水剤としては、無水酢酸等のカルボン酸無水物等が挙げられる。
本発明の特定樹脂の製造においては、加熱温度を低温(例えば、80℃~150℃等)としてイミド化が可能であるため、本発明の特定樹脂の製造方法は省エネルギー化の観点からも有用であると考えられる。
その他、イミド化の詳細については、公知の方法により行うことができる。
イミド化工程においては、上記前駆体製造工程において得られたポリイミド前駆体がイミド化され、特定樹脂が得られる。
イミド化工程は、熱イミド化(例えば、加熱によるイミド化)、化学イミド化(例えば、触媒を用いたイミド化)及びこれらの組み合わせによるイミド化のいずれであってもよく、例えば、アミン系化合物等の触媒の存在下で加熱することにより行われる。
また、イミド化工程において、例えば脱水剤を使用してもよい。脱水剤としては、無水酢酸等のカルボン酸無水物等が挙げられる。
本発明の特定樹脂の製造においては、加熱温度を低温(例えば、80℃~150℃等)としてイミド化が可能であるため、本発明の特定樹脂の製造方法は省エネルギー化の観点からも有用であると考えられる。
その他、イミド化の詳細については、公知の方法により行うことができる。
-他の工程-
本発明の樹脂の製造方法は、少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程(ジオール製造工程)、及び、上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程(4価カルボン酸化合物製造工程)を更に含むことが好ましい。これらの工程により、上述の式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物を得ることができる。
上記前駆体製造工程においては、4価カルボン酸化合物として、上記2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を用いることが好ましい。
本発明の樹脂の製造方法は、少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程(ジオール製造工程)、及び、上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程(4価カルボン酸化合物製造工程)を更に含むことが好ましい。これらの工程により、上述の式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物を得ることができる。
上記前駆体製造工程においては、4価カルボン酸化合物として、上記2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を用いることが好ましい。
<<ジオール製造工程>>
ジオール製造工程において用いられる化合物Aにおける反応性基としては、特に限定されないが、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等が挙げられる。
化合物Bにおける反応性基と結合を形成可能である基としては、特に限定されないが、ヒドロキシ基、カルボン酸基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。
化合物Bにおける重合性基としては、上述の式(1-1)におけるA1に含まれる基として例示された基が挙げられる。
ジオール製造工程は、例えば、下記(1)~(3)の工程を行うことにより実施される。
(1)化合物Aに含まれる2つのヒドロキシ基を公知の保護基(例えば、アセタール系保護基、エーテル系保護基、アシル系保護基、シリルエーテル系保護基等)により保護する工程
(2)化合物Aにおける反応性基と、化合物Bにおける反応性基と結合を形成可能である基とを反応させ、重合性基を導入する工程
(3)上記保護基を脱保護する工程
各工程における反応の条件等は、公知の反応条件等を参考に適宜決定すればよい。
具体的には、後述する実施例における中間体(A-A)を合成する工程が上記(1)に該当し、中間体(A-B)を合成する工程が上記(2)に該当し、中間体(A-C)を合成する工程が上記(3)に該当する。
ジオール製造工程において用いられる化合物Aにおける反応性基としては、特に限定されないが、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等が挙げられる。
化合物Bにおける反応性基と結合を形成可能である基としては、特に限定されないが、ヒドロキシ基、カルボン酸基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。
化合物Bにおける重合性基としては、上述の式(1-1)におけるA1に含まれる基として例示された基が挙げられる。
ジオール製造工程は、例えば、下記(1)~(3)の工程を行うことにより実施される。
(1)化合物Aに含まれる2つのヒドロキシ基を公知の保護基(例えば、アセタール系保護基、エーテル系保護基、アシル系保護基、シリルエーテル系保護基等)により保護する工程
(2)化合物Aにおける反応性基と、化合物Bにおける反応性基と結合を形成可能である基とを反応させ、重合性基を導入する工程
(3)上記保護基を脱保護する工程
各工程における反応の条件等は、公知の反応条件等を参考に適宜決定すればよい。
具体的には、後述する実施例における中間体(A-A)を合成する工程が上記(1)に該当し、中間体(A-B)を合成する工程が上記(2)に該当し、中間体(A-C)を合成する工程が上記(3)に該当する。
<4価カルボン酸化合物製造工程>>
4価カルボン酸化合物製造工程においては、上記ジオール製造工程において得られたジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させることにより、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物が得られる。
3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体としては、3つのカルボキシ基を有する化合物、1つのカルボキシ基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸エステル基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、3つのカルボン酸エステル基を有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と2つのカルボン酸エステル基とを有する化合物等が挙げられるが、1つのカルボン酸ハライド基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物が好ましい。
上記反応の条件等は、公知のエステル化反応を参考に適宜決定すればよい。
具体的には、後述する実施例において、中間体(A-C)及び無水トリメリット酸クロリドから無水物(AA-1)を合成する工程が上記4価カルボン酸化合物製造工程に該当する。
4価カルボン酸化合物製造工程においては、上記ジオール製造工程において得られたジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させることにより、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物が得られる。
3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体としては、3つのカルボキシ基を有する化合物、1つのカルボキシ基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸エステル基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、3つのカルボン酸エステル基を有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と2つのカルボン酸エステル基とを有する化合物等が挙げられるが、1つのカルボン酸ハライド基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物が好ましい。
上記反応の条件等は、公知のエステル化反応を参考に適宜決定すればよい。
具体的には、後述する実施例において、中間体(A-C)及び無水トリメリット酸クロリドから無水物(AA-1)を合成する工程が上記4価カルボン酸化合物製造工程に該当する。
-他の製造方法-
また、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、カルボン酸二無水物及びジアミン化合物の反応時に高温で加熱、脱水させ、1段階で樹脂を合成する方法であってもよい。
カルボン酸二無水物としては、例えば、式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物が挙げられる。上記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物は、上述の4価カルボン酸化合物製造工程において得られた化合物であることが好ましい。
ジアミン化合物としては、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
更に、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、カルボン酸二無水物、及び、ジイソシアネート化合物の反応時に高温で脱炭酸させ、1段階で樹脂を合成する方法であってもよい。
カルボン酸二無水物としては、例えば、式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物が挙げられる。上記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物は、上述の4価カルボン酸化合物製造工程において得られた化合物であることが好ましい。
ジイソシアネート化合物としては、上述の式(1-4)で表される化合物における2つのアミノ基を、それぞれイソシアネート基に変更した化合物が挙げられる。
これらの製造方法の詳細は、公知のポリイミドの合成方法を参考にすることができる。
また、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、カルボン酸二無水物及びジアミン化合物の反応時に高温で加熱、脱水させ、1段階で樹脂を合成する方法であってもよい。
カルボン酸二無水物としては、例えば、式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物が挙げられる。上記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物は、上述の4価カルボン酸化合物製造工程において得られた化合物であることが好ましい。
ジアミン化合物としては、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
更に、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、カルボン酸二無水物、及び、ジイソシアネート化合物の反応時に高温で脱炭酸させ、1段階で樹脂を合成する方法であってもよい。
カルボン酸二無水物としては、例えば、式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物が挙げられる。上記式(1-3)で表されるカルボン酸二無水物は、上述の4価カルボン酸化合物製造工程において得られた化合物であることが好ましい。
ジイソシアネート化合物としては、上述の式(1-4)で表される化合物における2つのアミノ基を、それぞれイソシアネート基に変更した化合物が挙げられる。
これらの製造方法の詳細は、公知のポリイミドの合成方法を参考にすることができる。
また、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、反応性基を有する4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程、上記ポリイミド前駆体をイミド化して反応性基を有する樹脂を得る工程、及び、上記樹脂と、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Cとを反応させる工程を含む製造方法であってもよい。
上記反応性基としては、特に限定されないが、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等が挙げられる。
上記反応性基を有する4価カルボン酸化合物は、4つのカルボン酸のうち少なくとも1つがエステル化、ハロゲン化等の変性されたカルボン酸誘導体であってもよいし、2つのカルボン酸がそれぞれ無水物化した、カルボン酸二無水物であってもよく、カルボン酸二無水物であることが好ましい。
上記反応性基を有するカルボン酸二無水物として、具体的には、上述の式(7)で表されるカルボン酸二無水物のうち、反応性基を有するカルボン酸二無水物を用いることができる。また、上記4価カルボン酸化合物としては、上記カルボン酸二無水物が加水分解された構造の化合物、又は、上記化合物に対してエステル化、ハロゲン化等の変性が行われた構造の化合物を用いることができる。
また、反応性基を有しないカルボン酸二無水物を併用してもよい。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
上記反応性基を有する4価カルボン酸化合物は、4つのカルボン酸のうち少なくとも1つがエステル化、ハロゲン化等の変性されたカルボン酸誘導体であってもよいし、2つのカルボン酸がそれぞれ無水物化した、カルボン酸二無水物であってもよく、カルボン酸二無水物であることが好ましい。
上記反応性基を有するカルボン酸二無水物として、具体的には、上述の式(7)で表されるカルボン酸二無水物のうち、反応性基を有するカルボン酸二無水物を用いることができる。また、上記4価カルボン酸化合物としては、上記カルボン酸二無水物が加水分解された構造の化合物、又は、上記化合物に対してエステル化、ハロゲン化等の変性が行われた構造の化合物を用いることができる。
また、反応性基を有しないカルボン酸二無水物を併用してもよい。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
上記化合物Cにおける反応性基と結合を形成可能である基としては、特に限定されないが、ヒドロキシ基、カルボン酸基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。
例えば、上記化合物Cにおける重合性基としては、上述の式(1-1)におけるA1に含まれる基として例示された基が挙げられる。
例えば、上記化合物Cにおける重合性基としては、上述の式(1-1)におけるA1に含まれる基として例示された基が挙げられる。
また、本発明において用いられる樹脂の製造方法は、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体と、ジアミン化合物、又は、ジイソシアネート化合物とを反応させて2つのイミド環構造と2つのカルボン酸とを有する化合物Dを得る工程、及び、上記化合物Dと、重合性基を有するジオール化合物とを反応させて樹脂を得る工程、を含む製造方法であってもよい。
上記3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体としては、3つのカルボキシ基を有する化合物、1つのカルボキシ基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、1つのカルボン酸エステル基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物、3つのカルボン酸エステル基を有する化合物、1つのカルボン酸ハライド基と2つのカルボン酸エステル基とを有する化合物等が挙げられるが、1つのカルボキシ基と1つのカルボン酸無水物基とを有する化合物が好ましい。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
上記ジイソシアネート化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表される化合物における2つのアミノ基を、それぞれイソシアネート基に変更した化合物が挙げられる。
上記反応の条件等は、公知のイミド化反応を参考に適宜決定すればよい。
上記ジアミン化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表されるジアミン化合物を用いることができる。
上記ジイソシアネート化合物として、具体的には、上述の式(1-4)で表される化合物における2つのアミノ基を、それぞれイソシアネート基に変更した化合物が挙げられる。
上記反応の条件等は、公知のイミド化反応を参考に適宜決定すればよい。
上記重合性基を有するジオール化合物としては、下記式(DO-1)により表される化合物が挙げられる。
式(DO-1)中、Y1、A1及びnはそれぞれ、式(1-1)中のY1、A1及びnと同義であり、好ましい態様も同様である。
また、重合性基を有しない他のジオール化合物を併用してもよい。
上記樹脂を得る工程における反応の条件は、公知のポリエステルの製造方法を参考に適宜決定すればよい。
また、重合性基を有しない他のジオール化合物を併用してもよい。
上記樹脂を得る工程における反応の条件は、公知のポリエステルの製造方法を参考に適宜決定すればよい。
<溶剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、溶剤を含有する。溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、環状炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、溶剤を含有する。溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、環状炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸へキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、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等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル、ヘキサン酸エチル、ヘプタン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等が好適なものとして挙げられる。
エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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、エチレングリコールモノブチルエーテル、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エチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等が好適なものとして挙げられる。
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、3-メチルシクロヘキサノン、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノン等が好適なものとして挙げられる。
環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類が好適なものとして挙げられる。
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-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、N,N-ジメチルイソブチルアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等が好適なものとして挙げられる。
アルコール類として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチ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メチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メチルフェニルカルビノール、n-アミルアルコール、メチルアミルアルコール、および、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。
アルコール類として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチ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メチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メチルフェニルカルビノール、n-アミルアルコール、メチルアミルアルコール、および、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。
溶剤は、塗布面性状の改良などの観点から、2種以上を混合する形態も好ましい。
本発明では、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、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される1種の溶剤、又は、2種以上で構成される混合溶剤が好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用が特に好ましい。
溶剤の含有量は、塗布性の観点から、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分濃度が5~80質量%になる量とすることが好ましく、5~75質量%となる量にすることがより好ましく、10~70質量%となる量にすることが更に好ましく、20~70質量%となる量にすることが一層好ましく、40~70質量%となるようにすることが一層好ましい。溶剤含有量は、塗膜の所望の厚さと塗布方法に応じて調節すればよい。
溶剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<他の樹脂>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述した特定樹脂とは異なる、他の樹脂(以下、単に「他の樹脂」ともいう。)を含んでもよい。
他の樹脂としては、特定樹脂とは別種のポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
例えば、アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた組成物が得られ、また、耐薬品性に優れた硬化膜が得られる。
例えば、後述する重合性化合物に代えて、又は、後述する重合性化合物に加えて、重量平均分子量が20,000以下の重合性基価の高いアクリル系樹脂を組成物に添加することにより、組成物の塗布性、硬化膜の耐薬品性等を向上させることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述した特定樹脂とは異なる、他の樹脂(以下、単に「他の樹脂」ともいう。)を含んでもよい。
他の樹脂としては、特定樹脂とは別種のポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
例えば、アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた組成物が得られ、また、耐薬品性に優れた硬化膜が得られる。
例えば、後述する重合性化合物に代えて、又は、後述する重合性化合物に加えて、重量平均分子量が20,000以下の重合性基価の高いアクリル系樹脂を組成物に添加することにより、組成物の塗布性、硬化膜の耐薬品性等を向上させることができる。
〔ポリイミド、ポリアミドイミド(他の樹脂)〕
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、他の樹脂であるポリイミド又はポリアミドイミドは、上述した式(4)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
ポリイミド又はポリアミドイミドにおいて、式(4)で表される繰返し単位は1種であってもよいが、2種以上であってもよい。また、ポリイミド又はポリアミドイミドは、上記の式(4)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位も含んでもよい。
例えば、ポリアミドイミドは、アミド構造を含む繰返し単位、又は、アミド構造及びイミド構造含む繰返し単位を更に含むことが好ましい。
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、他の樹脂であるポリイミド又はポリアミドイミドは、上述した式(4)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
ポリイミド又はポリアミドイミドにおいて、式(4)で表される繰返し単位は1種であってもよいが、2種以上であってもよい。また、ポリイミド又はポリアミドイミドは、上記の式(4)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位も含んでもよい。
例えば、ポリアミドイミドは、アミド構造を含む繰返し単位、又は、アミド構造及びイミド構造含む繰返し単位を更に含むことが好ましい。
本発明におけるポリイミド又はポリアミドイミドの一実施形態として、全繰返し単位の50モル%以上、更には70モル%以上、特には90モル%以上が式(4)で表される繰返し単位であるポリイミド前駆体が例示される。上限としては100モル%以下が実際的である。
ポリイミド又はポリアミドイミドの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000~500,000であり、より好ましくは5,000~100,000であり、更に好ましくは10,000~50,000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250,000であり、より好ましくは、2,000~50,000であり、更に好ましくは、4,000~25,000である。
ポリイミド又はポリアミドイミドの分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
ポリイミド又はポリアミドイミドは、例えば、後述する他の樹脂であるポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体を、加熱等により環化することにより得られる。
〔ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド前駆体(他の樹脂)〕
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体は、上述した式(1)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
得られる硬化膜の膜強度の観点からは、ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体は、上述した式(1)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体において、式(1)で表される繰返し単位は1種であってもよいが、2種以上であってもよい。また、式(1)で表される繰返し単位の構造異性体を含んでいてもよい。また、ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体は、上記の式(1)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位も含んでもよい。
例えば、ポリアミドイミド前駆体は、アミド構造を含む繰返し単位、又は、アミド構造及びカルボン酸エステル構造を含む繰返し単位を更に含むことが好ましい。
例えば、ポリアミドイミド前駆体は、アミド構造を含む繰返し単位、又は、アミド構造及びカルボン酸エステル構造を含む繰返し単位を更に含むことが好ましい。
本発明におけるポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体の一実施形態として、全繰返し単位の50モル%以上、更には70モル%以上、特には90モル%以上が式(1)で表される繰返し単位であるポリイミド前駆体が例示される。上限としては100モル%以下が実際的である。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000~500,000であり、より好ましくは5,000~100,000であり、更に好ましくは10,000~50,000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250,000であり、より好ましくは、2,000~50,000であり、更に好ましくは、4,000~25,000である。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5~3.5が好ましく、2~3がより好ましい。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体は、ジカルボン酸又はジカルボン酸誘導体とジアミンとを反応させて得られる。好ましくは、ジカルボン酸又はジカルボン酸誘導体を、ハロゲン化剤を用いてハロゲン化させた後、ジアミンと反応させて得られる。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体の製造方法では、反応に際し、有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
有機溶剤としては、原料に応じて適宜定めることができるが、ピリジン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、N-メチルピロリドン及びN-エチルピロリドンが例示される。
ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体の製造に際し、固体を析出する工程を含んでいることが好ましい。具体的には、反応液中のポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体を、水中に沈殿させ、テトラヒドロフラン等のポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体が可溶な溶剤に溶解させることによって、固体析出することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、2質量%以上であることが一層好ましく、5質量%以上であることがより一層好ましく、10質量%以上であることが更に一層好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物における、他の樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、他の樹脂を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種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物における、他の樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、他の樹脂を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種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<重合開始剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましい。
〔光重合開始剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
光ラジカル重合開始剤は、約300~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50L・mol-1・cm-1のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、公知の化合物を任意に使用できる。例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物、トリハロメチル基を有する化合物など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノン、アゾ系化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ素化合物、鉄アレーン錯体などが挙げられる。これらの詳細については、特開2016-027357号公報の段落0165~0182、国際公開第2015/199219号の段落0138~0151の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
ケトン化合物としては、例えば、特開2015-087611号公報の段落0087に記載の化合物が例示され、この内容は本明細書に組み込まれる。市販品では、カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製)も好適に用いられる。
本発明の一実施態様において、光ラジカル重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤を用いることができる。
ヒドロキシアセトフェノン系開始剤としては、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE 907、IRGACURE 369、及び、IRGACURE 379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤として、365nm又は405nm等の波長光源に吸収極大波長がマッチングされた特開2009-191179号公報に記載の化合物も用いることができる。
アシルホスフィン系開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイドなどが挙げられる。また、市販品であるIRGACURE-819やIRGACURE-TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。
メタロセン化合物としては、IRGACURE-784(BASF社製)などが例示される。
光ラジカル重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。オキシム化合物を用いることにより、露光ラチチュードをより効果的に向上させることが可能になる。オキシム化合物は、露光ラチチュード(露光マージン)が広く、かつ、光硬化促進剤としても働くため、特に好ましい。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物を用いることができる。
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-ベンゾイルオキシイミノブタン-2-オン、3-アセトキシイミノブタン-2-オン、3-プロピオニルオキシイミノブタン-2-オン、2-アセトキシイミノペンタン-3-オン、2-アセトキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ベンゾイルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オン、3-(4-トルエンスルホニルオキシ)イミノブタン-2-オン、及び2-エトキシカルボニルオキシイミノ-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。本発明の硬化性樹脂組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物(オキシム系の光重合開始剤)を用いることが好ましい。オキシム系の光重合開始剤は、分子内に >C=N-O-C(=O)- の連結基を有する。
市販品ではIRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上、BASF社製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-014052号公報に記載の光ラジカル重合開始剤2)も好適に用いられる。また、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-831及びアデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)も用いることができる。また、DFI-091(ダイトーケミックス(株)製)を用いることができる。
また、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることも可能である。そのようなオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載されている化合物、特表2014-500852号公報の段落0345に記載されている化合物24、36~40、特開2013-164471号公報の段落0101に記載されている化合物(C-3)などが挙げられる。
最も好ましいオキシム化合物としては、特開2007-269779号公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009-191061号公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物などが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体及びその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3-アリール置換クマリン化合物よりなる群から選択される化合物が好ましい。
更に好ましい光ラジカル重合開始剤は、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物であり、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が一層好ましく、メタロセン化合物又はオキシム化合物を用いるのがより一層好ましく、オキシム化合物が更に一層好ましい。
また、光ラジカル重合開始剤は、ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)等のN,N’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1,2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパノン-1等の芳香族ケトン、アルキルアントラキノン等の芳香環と縮環したキノン類、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体などを用いることもできる。また、下記式(I)で表される化合物を用いることもできる。
式(I)中、RI00は、炭素数1~20のアルキル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、フェニル基、又は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、炭素数2~12のアルケニル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~18のアルキル基及び炭素数1~4のアルキル基の少なくとも1つで置換されたフェニル基若しくはビフェニル基であり、RI01は、式(II)で表される基であるか、RI00と同じ基であり、RI02~RI04は各々独立に炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基又はハロゲン原子である。
式中、RI05~RI07は、上記式(I)のRI02~RI04と同じである。
また、光ラジカル重合開始剤は、国際公開第2015/125469号の段落0048~0055に記載の化合物を用いることもできる。
光重合開始剤を含む場合、その含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、更に好ましくは0.5~15質量%であり、一層好ましくは1.0~10質量%である。光重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光重合開始剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔熱重合開始剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤として熱重合開始剤を含んでもよく、特に熱ラジカル重合開始剤を含んでもよい。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって、後述する加熱工程において、特定樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐薬品性を向上できる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合開始剤として熱重合開始剤を含んでもよく、特に熱ラジカル重合開始剤を含んでもよい。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって、後述する加熱工程において、特定樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐薬品性を向上できる。
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-063554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられる。
熱重合開始剤を含む場合、その含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、更に好ましくは5~15質量%である。熱重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。熱重合開始剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<重合性化合物>
〔ラジカル重合性化合物〕
本発明の硬化性樹脂組成物は重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル重合性化合物を用いることができる。ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性基を有する化合物である。ラジカル重合性基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロイル基などのエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。ラジカル重合性基は、(メタ)アクリロイル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
〔ラジカル重合性化合物〕
本発明の硬化性樹脂組成物は重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル重合性化合物を用いることができる。ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合性基を有する化合物である。ラジカル重合性基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロイル基などのエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。ラジカル重合性基は、(メタ)アクリロイル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
ラジカル重合性化合物が有するラジカル重合性基の数は、1個でもよく、2個以上でもよいが、ラジカル重合性化合物はラジカル重合性基を2個以上有することが好ましく、3個以上有することがより好ましい。上限は、15個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、8個以下が更に好ましい。
一方、現像性の観点からは、ラジカル重合性化合物は、上記エチレン性不飽和結合を2個有する化合物であることが特に好ましい。
一方、現像性の観点からは、ラジカル重合性化合物は、上記エチレン性不飽和結合を2個有する化合物であることが特に好ましい。
ラジカル重合性化合物の分子量は、2,000以下が好ましく、1,500以下がより好ましく、900以下が更に好ましい。ラジカル重合性化合物の分子量の下限は、100以上が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、現像性の観点から、ラジカル重合性基を2個以上含む2官能以上のラジカル重合性化合物を少なくとも1種含むことが好ましく、3官能以上のラジカル重合性化合物を少なくとも1種含むことがより好ましい。また、2官能のラジカル重合性化合物と3官能以上のラジカル重合性化合物との混合物であってもよい。例えば2官能以上の重合性モノマーの官能基数とは、1分子中におけるラジカル重合性基の数が2個以上であることを意味する。
ラジカル重合性化合物の具体例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル、及び不飽和カルボン酸と多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシ基やアミノ基、スルファニル基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類又はエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲノ基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0113~0122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。
また、ラジカル重合性化合物は、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。その例としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後、(メタ)アクリレート化した化合物、特公昭48-041708号公報、特公昭50-006034号公報、特開昭51-037193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48-064183号、特公昭49-043191号、特公昭52-030490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレート及びこれらの混合物を挙げることができる。また、特開2008-292970号公報の段落0254~0257に記載の化合物も好適である。また、多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。
また、上述以外の好ましいラジカル重合性化合物として、特開2010-160418号公報、特開2010-129825号公報、特許第4364216号公報等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物や、カルド樹脂も使用することが可能である。
更に、その他の例としては、特公昭46-043946号公報、特公平01-040337号公報、特公平01-040336号公報に記載の特定の不飽和化合物や、特開平02-025493号公報に記載のビニルホスホン酸系化合物等もあげることができる。また、特開昭61-022048号公報に記載のペルフルオロアルキル基を含む化合物を用いることもできる。更に日本接着協会誌 vol.20、No.7、300~308ページ(1984年)に光重合性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
上記のほか、特開2015-034964号公報の段落0048~0051に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0087~0131に記載の化合物も好ましく用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、特開平10-062986号公報において式(1)及び式(2)としてその具体例と共に記載の、多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、ラジカル重合性化合物として用いることができる。
更に、特開2015-187211号公報の段落0104~0131に記載の化合物も他のラジカル重合性化合物として用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル重合性化合物としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D-320;日本化薬(株)製、A-TMMT:新中村化学工業(株)製)、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310;日本化薬(株)製)、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA;日本化薬(株)製、A-DPH;新中村化学工業社製)、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール残基又はプロピレングリコール残基を介して結合している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
ラジカル重合性化合物の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、エチレンオキシ鎖を4個有する2官能メタクリレートであるサートマー社製のSR-209、231、239、日本化薬(株)製のペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(日本製紙社製)、NKエステルM-40G、NKエステル4G、NKエステルM-9300、NKエステルA-9300、UA-7200(新中村化学工業社製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学社製)、ブレンマーPME400(日油(株)製)などが挙げられる。
ラジカル重合性化合物としては、特公昭48-041708号公報、特開昭51-037193号公報、特公平02-032293号公報、特公平02-016765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-049860号公報、特公昭56-017654号公報、特公昭62-039417号公報、特公昭62-039418号公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、ラジカル重合性化合物として、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平01-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。
ラジカル重合性化合物は、カルボキシ基、リン酸基等の酸基を有するラジカル重合性化合物であってもよい。酸基を有するラジカル重合性化合物は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルが好ましく、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル重合性化合物がより好ましい。特に好ましくは、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル重合性化合物において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールである化合物である。市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M-510、M-520などが挙げられる。
酸基を有するラジカル重合性化合物の好ましい酸価は、0.1~40mgKOH/gであり、特に好ましくは5~30mgKOH/gである。ラジカル重合性化合物の酸価が上記範囲であれば、製造上の取扱性に優れ、更には、現像性に優れる。また、重合性が良好である。上記酸価は、JIS K 0070:1992の記載に準拠して測定される。
本発明の硬化性樹脂組成物は、パターンの解像性と膜の伸縮性の観点から、2官能のメタアクリレート又はアクリレートを用いることが好ましい。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、PEG200ジアクリレート(ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のもの)、PEG200ジメタクリレート、PEG600ジアクリレート、PEG600ジメタクリレート、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸変性ジメタクリレート、その他ウレタン結合を有する2官能アクリレート、ウレタン結合を有する2官能メタクリレートを使用することができる。これらは必要に応じ、2種以上を混合し使用することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化膜の弾性率制御に伴う反り抑制の観点から、ラジカル重合性化合物として、単官能ラジカル重合性化合物を好ましく用いることができる。単官能ラジカル重合性化合物としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル重合性化合物としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、本発明の硬化性樹脂組成物は、2官能以上のラジカル重合性化合物として、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類を含むこともできる。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、PEG200ジアクリレート(ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のもの)、PEG200ジメタクリレート、PEG600ジアクリレート、PEG600ジメタクリレート、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸変性ジメタクリレート、その他ウレタン結合を有する2官能アクリレート、ウレタン結合を有する2官能メタクリレートを使用することができる。これらは必要に応じ、2種以上を混合し使用することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化膜の弾性率制御に伴う反り抑制の観点から、ラジカル重合性化合物として、単官能ラジカル重合性化合物を好ましく用いることができる。単官能ラジカル重合性化合物としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル重合性化合物としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、本発明の硬化性樹脂組成物は、2官能以上のラジカル重合性化合物として、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類を含むこともできる。
重合性化合物は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはそれらの合計量が上記の範囲となることが好ましい。
<酸発生剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸発生剤を含むことが好ましい。
酸発生剤としては、光酸発生剤が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸発生剤を含むことが好ましい。
酸発生剤としては、光酸発生剤が好ましい。
〔光酸発生剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、光酸発生剤を含むことが好ましい。
光酸発生剤を含有することで、例えば、硬化性樹脂組成物層の露光部に酸が発生して、上記露光部の現像液(例えば、アルカリ水溶液)に対する溶解性が増大し、露光部が現像液により除去されるポジ型のレリーフパターンを得ることができる。
また、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤と、後述する酸架橋剤とを含有することにより、例えば、露光部に発生した酸により熱架橋剤の架橋反応が促進され、露光部が非露光部よりも現像液により除去されにくくなる態様とすることもできる。このような態様によれば、ネガ型のレリーフパターンを得ることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、光酸発生剤を含むことが好ましい。
光酸発生剤を含有することで、例えば、硬化性樹脂組成物層の露光部に酸が発生して、上記露光部の現像液(例えば、アルカリ水溶液)に対する溶解性が増大し、露光部が現像液により除去されるポジ型のレリーフパターンを得ることができる。
また、硬化性樹脂組成物が、光酸発生剤と、後述する酸架橋剤とを含有することにより、例えば、露光部に発生した酸により熱架橋剤の架橋反応が促進され、露光部が非露光部よりも現像液により除去されにくくなる態様とすることもできる。このような態様によれば、ネガ型のレリーフパターンを得ることができる。
光酸発生剤としては、露光により酸を発生するものであれば特に限定されるものではないが、キノンジアジド化合物、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などのオニウム塩化合物、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o-ニトロベンジルスルホネート等のスルホネート化合物などを挙げることができる。
キノンジアジド化合物としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合及びスルホンアミド結合の少なくとも一方により結合したものなどが挙げられる。本発明においては、例えば、これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。
本発明において、キノンジアジドは5-ナフトキノンジアジドスルホニル基、4-ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適している。5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光に適している。本発明においては、露光する波長によって4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4-ナフトキノンジアジドスルホニル基、5-ナフトキノンジアジドスルホニル基を有するナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を含有してもよいし、4-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5-ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を含有してもよい。
上記ナフトキノンジアジド化合物は、フェノール性ヒドロキシ基を有する化合物と、キノンジアジドスルホン酸化合物とのエステル化反応によって合成可能であり、公知の方法により合成することができる。これらのナフトキノンジアジド化合物を使用することで解像度、感度、残膜率がより向上する。
上記ナフトキノンジアジド化合物としては、例えば、1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸又は1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホン酸、これらの化合物の塩又はエステル化合物等が挙げられる。
上記ナフトキノンジアジド化合物としては、例えば、1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸又は1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-4-スルホン酸、これらの化合物の塩又はエステル化合物等が挙げられる。
オニウム塩化合物、又は、スルホネート化合物としては、特開2008-013646号公報の段落0064~0122に記載の化合物等が挙げられる。
その他、光酸発生剤としては市販品を使用してもよい。市販品としては、WPAG-145、WPAG-149、WPAG-170、WPAG-199、WPAG-336、WPAG-367、WPAG-370、WPAG-469、WPAG-638、WPAG-699(いずれも富士フイルム和光純薬(株)製)等が挙げられる。
その他、光酸発生剤としては市販品を使用してもよい。市販品としては、WPAG-145、WPAG-149、WPAG-170、WPAG-199、WPAG-336、WPAG-367、WPAG-370、WPAG-469、WPAG-638、WPAG-699(いずれも富士フイルム和光純薬(株)製)等が挙げられる。
光酸発生剤を含む場合、その含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、2~15質量%であることが更に好ましい。光酸発生剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光酸発生剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔熱酸発生剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、熱酸発生剤を含んでもよい。
熱酸発生剤は、加熱により酸を発生し、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基を有する化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びベンゾオキサジン化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物、又は、特定樹脂に含まれるメチロール基の架橋反応を促進させる効果がある。
また、本発明の硬化性樹脂組成物が熱酸発生剤を含む場合、特定樹脂は重合性基としてエポキシ基又はメチロール基を含むことが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、熱酸発生剤を含んでもよい。
熱酸発生剤は、加熱により酸を発生し、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基を有する化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物及びベンゾオキサジン化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物、又は、特定樹脂に含まれるメチロール基の架橋反応を促進させる効果がある。
また、本発明の硬化性樹脂組成物が熱酸発生剤を含む場合、特定樹脂は重合性基としてエポキシ基又はメチロール基を含むことが好ましい。
熱酸発生剤の熱分解開始温度は、50℃~270℃が好ましく、50℃~250℃がより好ましい。また、硬化性樹脂組成物を基板に塗布した後の乾燥(プリベーク:約70~140℃)時には酸を発生せず、その後の露光、現像でパターニングした後の最終加熱(キュア:約100~400℃)時に酸を発生するものを熱酸発生剤として選択すると、現像時の感度低下を抑制できるため好ましい。
熱分解開始温度は、熱酸発生剤を耐圧カプセル中5℃/分で500℃まで加熱した場合に、最も温度が低い発熱ピークのピーク温度として求められる。
熱分解開始温度を測定する際に用いられる機器としては、Q2000(TAインスツルメント社製)等が挙げられる。
熱分解開始温度は、熱酸発生剤を耐圧カプセル中5℃/分で500℃まで加熱した場合に、最も温度が低い発熱ピークのピーク温度として求められる。
熱分解開始温度を測定する際に用いられる機器としては、Q2000(TAインスツルメント社製)等が挙げられる。
熱酸発生剤から発生する酸は強酸が好ましく、例えば、p-トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などのアリールスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ブタンスルホン酸などのアルキルスルホン酸、あるいはトリフルオロメタンスルホン酸などのハロアルキルスルホン酸などが好ましい。このような熱酸発生剤の例としては、特開2013-072935号公報の段落0055に記載のものが挙げられる。
中でも、硬化膜中の残留が少なく硬化膜物性を低下させにくいという観点から、炭素数1~4のアルキルスルホン酸や炭素数1~4のハロアルキルスルホン酸を発生するものがより好ましく、メタンスルホン酸(4-ヒドロキシフェニル)ジメチルスルホニウム、メタンスルホン酸(4-((メトキシカルボニル)オキシ)フェニル)ジメチルスルホニウム、メタンスルホン酸ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウム、メタンスルホン酸ベンジル(4-((メトキシカルボニル)オキシ)フェニル)メチルスルホニウム、メタンスルホン酸(4-ヒドロキシフェニル)メチル((2-メチルフェニル)メチル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(4-ヒドロキシフェニル)ジメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(4-((メトキシカルボニル)オキシ)フェニル)ジメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ベンジル(4-ヒドロキシフェニル)メチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ベンジル(4-((メトキシカルボニル)オキシ)フェニル)メチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(4-ヒドロキシフェニル)メチル((2-メチルフェニル)メチル)スルホニウム、3-(5-(((プロピルスルホニル)オキシ)イミノ)チオフェン-2(5H)-イリデン)-2-(o-トリル)プロパンニトリル、2,2-ビス(3-(メタンスルホニルアミノ)-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンが、熱酸発生剤として好ましい。
また、特開2013-167742号公報の段落0059に記載の化合物も熱酸発生剤として好ましい。
熱酸発生剤の含有量は、特定樹脂100質量部に対して0.01質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。0.01質量部以上含有することで、架橋反応が促進されるため、硬化膜の機械特性及び耐薬品性をより向上させることができる。また、硬化膜の電気絶縁性の観点から、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。
<酸架橋剤>
本発明の光硬化性樹脂組成物は、酸架橋剤を含むことが好ましい。
本発明において、酸架橋剤とは、酸の作用により架橋反応が促進される基を分子内に複数個有する化合物であることが好ましい。
酸架橋剤としては、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基を有する化合物が好ましく、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基が窒素原子に直接結合した構造を有する化合物がより好ましい。
酸架橋剤としては、例えば、メラミン、グリコールウリル、尿素、アルキレン尿素、ベンゾグアナミンなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドとアルコールを反応させ、上記アミノ基の水素原子をメチロール基又はアルコキシメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。これらの化合物の製造方法は特に限定されず、上記方法により製造された化合物と同様の構造を有する化合物であればよい。また、これらの化合物のメチロール基同士が自己縮合してなるオリゴマーであってもよい。
上記のアミノ基含有化合物として、メラミンを用いた架橋剤をメラミン系架橋剤、グリコールウリル、尿素又はアルキレン尿素を用いた架橋剤を尿素系架橋剤、アルキレン尿素を用いた架橋剤をアルキレン尿素系架橋剤、ベンゾグアナミンを用いた架橋剤をベンゾグアナミン系架橋剤という。
これらの中でも、本発明の光硬化性樹脂組成物は、尿素系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことが好ましく、後述するグリコールウリル系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましく、グリコールウリル系架橋剤を含むことが更に好ましい。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、酸架橋剤を含むことが好ましい。
本発明において、酸架橋剤とは、酸の作用により架橋反応が促進される基を分子内に複数個有する化合物であることが好ましい。
酸架橋剤としては、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基を有する化合物が好ましく、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基が窒素原子に直接結合した構造を有する化合物がより好ましい。
酸架橋剤としては、例えば、メラミン、グリコールウリル、尿素、アルキレン尿素、ベンゾグアナミンなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドとアルコールを反応させ、上記アミノ基の水素原子をメチロール基又はアルコキシメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。これらの化合物の製造方法は特に限定されず、上記方法により製造された化合物と同様の構造を有する化合物であればよい。また、これらの化合物のメチロール基同士が自己縮合してなるオリゴマーであってもよい。
上記のアミノ基含有化合物として、メラミンを用いた架橋剤をメラミン系架橋剤、グリコールウリル、尿素又はアルキレン尿素を用いた架橋剤を尿素系架橋剤、アルキレン尿素を用いた架橋剤をアルキレン尿素系架橋剤、ベンゾグアナミンを用いた架橋剤をベンゾグアナミン系架橋剤という。
これらの中でも、本発明の光硬化性樹脂組成物は、尿素系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことが好ましく、後述するグリコールウリル系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましく、グリコールウリル系架橋剤を含むことが更に好ましい。
メラミン系架橋剤の具体例としては、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミンなどが挙げられる。
尿素系架橋剤の具体例としては、例えばモノヒドロキシメチル化グリコールウリル、ジヒドロキシメチル化グリコールウリル、トリヒドロキシメチル化グリコールウリル、テトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノメトキシメチル化グリコールウリル,ジメトキシメチル化グリコールウリル、トリメトキシメチル化グリコールウリル、テトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノメトキシメチル化グリコールウリル、ジメトキシメチル化グリコールウリル、トリメトキシメチル化グリコールウリル、テトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノプロポキシメチル化グリコールウリル、ジプロポキシメチル化グリコールウリル、トリプロポキシメチル化グリコールウリル、テトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノブトキシメチル化グリコールウリル、ジブトキシメチル化グリコールウリル、トリブトキシメチル化グリコールウリル、又は、テトラブトキシメチル化グリコールウリルなどのグリコールウリル系架橋剤;
ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等の尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化エチレン尿素又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノメトキシメチル化エチレン尿素、ジメトキシメチル化エチレン尿素、モノエトキシメチル化エチレン尿素、ジエトキシメチル化エチレン尿素、モノプロポキシメチル化エチレン尿素、ジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノブトキシメチル化エチレン尿素、又は、ジブトキシメチル化エチレン尿素などのエチレン尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化プロピレン尿素、ジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノメトキシメチル化プロピレン尿素、ジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノジエトキシメチル化プロピレン尿素、ジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノプロポキシメチル化プロピレン尿素、ジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノブトキシメチル化プロピレン尿素、又は、ジブトキシメチル化プロピレン尿素などのプロピレン尿素系架橋剤、
1,3-ジ(メトキシメチル)4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン、1,3-ジ(メトキシメチル)-4,5-ジメトキシ-2-イミダゾリジノンなどが挙げられる。
ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等の尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化エチレン尿素又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノメトキシメチル化エチレン尿素、ジメトキシメチル化エチレン尿素、モノエトキシメチル化エチレン尿素、ジエトキシメチル化エチレン尿素、モノプロポキシメチル化エチレン尿素、ジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノブトキシメチル化エチレン尿素、又は、ジブトキシメチル化エチレン尿素などのエチレン尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化プロピレン尿素、ジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノメトキシメチル化プロピレン尿素、ジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノジエトキシメチル化プロピレン尿素、ジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノプロポキシメチル化プロピレン尿素、ジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノブトキシメチル化プロピレン尿素、又は、ジブトキシメチル化プロピレン尿素などのプロピレン尿素系架橋剤、
1,3-ジ(メトキシメチル)4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン、1,3-ジ(メトキシメチル)-4,5-ジメトキシ-2-イミダゾリジノンなどが挙げられる。
ベンゾグアナミン系架橋剤の具体例としては、例えばモノヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、ジヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン。トリヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、モノメトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジメトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリメトキシメチル化ベンゾグアナミン、
テトラメトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノメトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジメトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリメトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラエトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、ジプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、トリプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、モノブトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジブトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリブトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラブトキシメチル化ベンゾグアナミンなどが挙げられる。
テトラメトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノメトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジメトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリメトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラエトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、ジプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、トリプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、モノブトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジブトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリブトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラブトキシメチル化ベンゾグアナミンなどが挙げられる。
その他、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基を有する化合物としては、芳香環(好ましくはベンゼン環)にメチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも一種の基が直接結合した化合物も好適に用いられる。
このような化合物の具体例としては、ベンゼンジメタノール、ビス(ヒドロキシメチル)クレゾール、ビス(ヒドロキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(ヒドロキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(ヒドロキシメチル)ベンゾフェノン、ヒドロキシメチル安息香酸ヒドロキシメチルフェニル、ビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ビス(メトキシメチル)ベンゼン、ビス(メトキシメチル)クレゾール、ビス(メトキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(メトキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(メトキシメチル)ベンゾフェノン、メトキシメチル安息香酸メトキシメチルフェニル、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’,4’’-エチリデントリス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、5,5’-[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス[2‐ヒドロキシ‐1,3‐ベンゼンジメタノール]、3,3’,5,5’-テトラキス(メトキシメチル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジオール等が挙げられる。
このような化合物の具体例としては、ベンゼンジメタノール、ビス(ヒドロキシメチル)クレゾール、ビス(ヒドロキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(ヒドロキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(ヒドロキシメチル)ベンゾフェノン、ヒドロキシメチル安息香酸ヒドロキシメチルフェニル、ビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ビス(メトキシメチル)ベンゼン、ビス(メトキシメチル)クレゾール、ビス(メトキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(メトキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(メトキシメチル)ベンゾフェノン、メトキシメチル安息香酸メトキシメチルフェニル、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’,4’’-エチリデントリス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、5,5’-[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス[2‐ヒドロキシ‐1,3‐ベンゼンジメタノール]、3,3’,5,5’-テトラキス(メトキシメチル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジオール等が挙げられる。
酸架橋剤としては市販品を用いてもよく、好適な市販品としては、46DMOC、46DMOEP(以上、旭有機材工業社製)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上、本州化学工業社製)、ニカラック(登録商標、以下同様)MX-290、ニカラックMX-280、ニカラックMX-270、ニカラックMX-279、ニカラックMW-100LM、ニカラックMX-750LM(以上、三和ケミカル社製)などが挙げられる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物は、酸架橋剤として、エポキシ化合物、オキセタン化合物、及び、ベンゾオキサジン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことも好ましい。
〔エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物)〕
エポキシ化合物としては、一分子中にエポキシ基を2以上有する化合物であることが好ましい。エポキシ基は、200℃以下で架橋反応し、かつ、架橋に由来する脱水反応が起こらないため膜収縮が起きにくい。このため、エポキシ化合物を含有することは、硬化性樹脂組成物の低温硬化及び反りの抑制に効果的である。
エポキシ化合物としては、一分子中にエポキシ基を2以上有する化合物であることが好ましい。エポキシ基は、200℃以下で架橋反応し、かつ、架橋に由来する脱水反応が起こらないため膜収縮が起きにくい。このため、エポキシ化合物を含有することは、硬化性樹脂組成物の低温硬化及び反りの抑制に効果的である。
エポキシ化合物は、ポリエチレンオキサイド基を含有することが好ましい。これにより、より弾性率が低下し、また反りを抑制することができる。ポリエチレンオキサイド基は、エチレンオキサイドの繰返し単位数が2以上のものを意味し、繰返し単位数が2~15であることが好ましい。
エポキシ化合物の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等のアルキレングリコール型エポキシ樹脂又は多価アルコール炭化水素型エポキシ樹脂;ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂;ポリメチル(グリシジロキシプロピル)シロキサン等のエポキシ基含有シリコーンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、エピクロン(登録商標)850-S、エピクロン(登録商標)HP-4032、エピクロン(登録商標)HP-7200、エピクロン(登録商標)HP-820、エピクロン(登録商標)HP-4700、エピクロン(登録商標)EXA-4710、エピクロン(登録商標)HP-4770、エピクロン(登録商標)EXA-859CRP、エピクロン(登録商標)EXA-1514、エピクロン(登録商標)EXA-4880、エピクロン(登録商標)EXA-4850-150、エピクロンEXA-4850-1000、エピクロン(登録商標)EXA-4816、エピクロン(登録商標)EXA-4822、エピクロン(登録商標)EXA-830LVP、エピクロン(登録商標)EXA-8183、エピクロン(登録商標)EXA-8169、エピクロン(登録商標)N-660、エピクロン(登録商標)N-665-EXP-S、エピクロン(登録商標)N-740、リカレジン(登録商標)BEO-20E(以上商品名、DIC(株)製)、リカレジン(登録商標)BEO-60E、リカレジン(登録商標)HBE-100、リカレジン(登録商標)DME-100、リカレジン(登録商標)L-200(商品名、新日本理化(株))、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上商品名、(株)ADEKA製)、セロキサイド2021P、2081、2000、3000、EHPE3150、エポリードGT400、GT401、エポリード(登録商標)PB4700、エポリード(登録商標)PB3600セルビナースB0134、B0177(以上商品名、(株)ダイセル製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上商品名、日本化薬(株)製)などが挙げられる。
〔オキセタン化合物(オキセタニル基を有する化合物)〕
オキセタン化合物としては、一分子中にオキセタン環を2つ以上有する化合物、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルメチル)オキセタン、1,4-ベンゼンジカルボン酸-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エステル等を挙げることができる。具体的な例としては、東亞合成(株)製のアロンオキセタンシリーズ(例えば、OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223)が好適に使用することができ、これらは単独で、又は2種以上混合してもよい。
オキセタン化合物としては、一分子中にオキセタン環を2つ以上有する化合物、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルメチル)オキセタン、1,4-ベンゼンジカルボン酸-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エステル等を挙げることができる。具体的な例としては、東亞合成(株)製のアロンオキセタンシリーズ(例えば、OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223)が好適に使用することができ、これらは単独で、又は2種以上混合してもよい。
〔ベンゾオキサジン化合物(ベンゾオキサゾリル基を有する化合物)〕
ベンゾオキサジン化合物は、開環付加反応に由来する架橋反応のため、硬化時に脱ガスが発生せず、更に熱収縮を小さくして反りの発生が抑えられることから好ましい。
ベンゾオキサジン化合物は、開環付加反応に由来する架橋反応のため、硬化時に脱ガスが発生せず、更に熱収縮を小さくして反りの発生が抑えられることから好ましい。
ベンゾオキサジン化合物の好ましい例としては、B-a型ベンゾオキサジン、B-m型ベンゾオキサジン、P-d型ベンゾオキサジン、F-a型ベンゾオキサジン(以上、商品名、四国化成工業社製)、ポリヒドロキシスチレン樹脂のベンゾオキサジン付加物、フェノールノボラック型ジヒドロベンゾオキサジン化合物が挙げられる。これらは単独で用いるか、又は2種以上混合してもよい。
酸架橋剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.5~15質量%であることが更に好ましく、1.0~10質量%であることが特に好ましい。酸架橋剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。酸架橋剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<スルホンアミド構造を有する化合物、チオウレア構造を有する化合物>
得られる硬化膜の基材への密着性を向上する観点からは、本発明の硬化性樹脂組成物は、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を更に含むことが好ましい。
得られる硬化膜の基材への密着性を向上する観点からは、本発明の硬化性樹脂組成物は、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を更に含むことが好ましい。
〔スルホンアミド構造を有する化合物〕
スルホンアミド構造とは、下記式(S-1)で表される構造である。
式(S-1)中、Rは水素原子又は有機基を表し、Rは他の構造と結合して環構造を形成してもよく、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
上記Rは、下記式(S-2)におけるR2と同様の基であることが好ましい。
スルホンアミド構造を有する化合物は、スルホンアミド構造を2以上有する化合物であってもよいが、スルホンアミド構造を1つ有する化合物であることが好ましい。
スルホンアミド構造とは、下記式(S-1)で表される構造である。
上記Rは、下記式(S-2)におけるR2と同様の基であることが好ましい。
スルホンアミド構造を有する化合物は、スルホンアミド構造を2以上有する化合物であってもよいが、スルホンアミド構造を1つ有する化合物であることが好ましい。
スルホンアミド構造を有する化合物は、下記式(S-2)で表される化合物であることが好ましい。
式(S-2)中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R1、R2及びR3のうち2つ以上が互いに結合して環構造を形成していてもよい。
R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、1価の有機基であることが好ましい。
R1、R2及びR3の例としては、水素原子、又は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、若しくはこれらを2以上組み合わせた基などが挙げられる。
上記アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、2-エチルへキシル基等が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、炭素数5~10のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6~10のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記アルコキシ基としては、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましい。上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基及びペントキシ基等が挙げられる。
上記アルコキシシリル基としては、炭素数1~10のアルコキシシリル基が好ましく、炭素数1~4のアルコキシシリル基がより好ましい。上記アルコキシシリル基としては、メトキシシリル基、エトキシシリル基、プロポキシシリル基及びブトキシシリル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~12のアリール基がより好ましい。上記アリール基は、アルキル基等の置換基を有していてもよい。上記アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基及びナフチル基等が挙げられる。
上記複素環基としては、トリアゾール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペリジン、ピペラジン環、モルホリン環、ジヒドロピラン環、テトラヒドロピラン基、トリアジン環等の複素環構造から水素原子を1つ除いた基などが挙げられる。
R1、R2及びR3はそれぞれ独立に、1価の有機基であることが好ましい。
R1、R2及びR3の例としては、水素原子、又は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、若しくはこれらを2以上組み合わせた基などが挙げられる。
上記アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、2-エチルへキシル基等が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、炭素数5~10のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6~10のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記アルコキシ基としては、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましい。上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基及びペントキシ基等が挙げられる。
上記アルコキシシリル基としては、炭素数1~10のアルコキシシリル基が好ましく、炭素数1~4のアルコキシシリル基がより好ましい。上記アルコキシシリル基としては、メトキシシリル基、エトキシシリル基、プロポキシシリル基及びブトキシシリル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~12のアリール基がより好ましい。上記アリール基は、アルキル基等の置換基を有していてもよい。上記アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基及びナフチル基等が挙げられる。
上記複素環基としては、トリアゾール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペリジン、ピペラジン環、モルホリン環、ジヒドロピラン環、テトラヒドロピラン基、トリアジン環等の複素環構造から水素原子を1つ除いた基などが挙げられる。
これらの中でも、R1がアリール基であり、かつ、R2及びR3がそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基である化合物が好ましい。
スルホンアミド構造を有する化合物の例としては、ベンゼンスルホンアミド、ジメチルベンゼンスルホンアミド、N-ブチルベンゼンスルホンアミド、スルファニルアミド、o-トルエンスルホンアミド、p-トルエンスルホンアミド、ヒドロキシナフタレンスルホンアミド、ナフタレン-1-スルホンアミド、ナフタレン-2-スルホンアミド、m-ニトロベンゼンスルホンアミド、p-クロロベンゼンスルホンアミド、メタンスルホンアミド、N,N-ジメチルメタンスルホンアミド、N,N-ジメチルエタンスルホンアミド、N,N-ジエチルメタンスルホンアミド、N-メトキシメタンスルホンアミド、N-ドデシルメタンスルホンアミド、N-シクロヘキシル-1-ブタンスルホンアミド、2-アミノエタンスルホンアミドなどが挙げられる。
〔チオウレア構造を有する化合物〕
チオウレア構造とは、下記式(T-1)で表される構造である。
式(T-1)中、R4及びR5はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R4及びR5は結合して環構造を形成してもよく、R4は*が結合する他の構造と結合して環構造を形成してもよく、R5は*が結合する他の構造と結合して環構造を形成してもよく、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
チオウレア構造とは、下記式(T-1)で表される構造である。
R4及びR5はそれぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。
R4及びR5の例としては、水素原子、又は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、若しくは、これらを2以上組み合わせた基などが挙げられる。
上記アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、2-エチルへキシル基等が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、炭素数5~10のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6~10のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記アルコキシ基としては、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましい。上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基及びペントキシ基等が挙げられる。
上記アルコキシシリル基としては、炭素数1~10のアルコキシシリル基が好ましく、炭素数1~4のアルコキシシリル基がより好ましい。上記アルコキシシリル基としては、メトキシシリル基、エトキシシリル基、プロポキシシリル基及びブトキシシリル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~12のアリール基がより好ましい。上記アリール基は、アルキル基等の置換基を有していてもよい。上記アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基及びナフチル基等が挙げられる。
上記複素環基としては、トリアゾール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペリジン、ピペラジン環、モルホリン環、ジヒドロピラン環、テトラヒドロピラン基、トリアジン環等の複素環構造から水素原子を1つ除いた基などが挙げられる。
チオウレア構造を有する化合物は、チオウレア構造を2以上有する化合物であってもよいが、チオウレア構造を1つ有する化合物であることが好ましい。
R4及びR5の例としては、水素原子、又は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシ基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、若しくは、これらを2以上組み合わせた基などが挙げられる。
上記アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましい。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、2-エチルへキシル基等が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、炭素数5~10のシクロアルキル基が好ましく、炭素数6~10のシクロアルキル基がより好ましい。上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記アルコキシ基としては、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましい。上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基及びペントキシ基等が挙げられる。
上記アルコキシシリル基としては、炭素数1~10のアルコキシシリル基が好ましく、炭素数1~4のアルコキシシリル基がより好ましい。上記アルコキシシリル基としては、メトキシシリル基、エトキシシリル基、プロポキシシリル基及びブトキシシリル基等が挙げられる。
上記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~12のアリール基がより好ましい。上記アリール基は、アルキル基等の置換基を有していてもよい。上記アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基及びナフチル基等が挙げられる。
上記複素環基としては、トリアゾール環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペリジン、ピペラジン環、モルホリン環、ジヒドロピラン環、テトラヒドロピラン基、トリアジン環等の複素環構造から水素原子を1つ除いた基などが挙げられる。
チオウレア構造を有する化合物は、チオウレア構造を2以上有する化合物であってもよいが、チオウレア構造を1つ有する化合物であることが好ましい。
チオウレア構造を有する化合物は、下記式(T-2)で表される化合物であることが好ましい。
式(T-2)中、R4~R7はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R4~R7のうち少なくとも2つは互いに結合して環構造を形成していてもよい。
式(T-2)中、R4及びR5は式(T-1)中のR4及びR5と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(T-2)中、R6及びR7はそれぞれ独立に、1価の有機基であることが好ましい。
式(T-2)中、R6及びR7における1価の有機基の好ましい態様は、式(T-1)中のR4及びR5における1価の有機基の好ましい態様と同様である。
式(T-2)中、R6及びR7はそれぞれ独立に、1価の有機基であることが好ましい。
式(T-2)中、R6及びR7における1価の有機基の好ましい態様は、式(T-1)中のR4及びR5における1価の有機基の好ましい態様と同様である。
チオウレア構造を有する化合物の例としては、N-アセチルチオウレア、N-アリルチオウレア、N-アリル-N’-(2-ヒドロキシエチル)チオウレア、1-アダマンチルチオウレア、N-ベンゾイルチオウレア、N,N’-ジフェニルチオウレア、1-ベンジル-フェニルチオウレア、1,3-ジブチルチオウレア、1,3-ジイソプロピルチオウレア、1,3-ジシクロヘキシルチオウレア、1-(3-(トリメトキシシリル)プロピル)-3-メチルチオウレア、トリメチルチオウレア、テトラメチルチオウレア、N,N-ジフェニルチオウレア、エチレンチオウレア(2-イミダゾリンチオン)、カルビマゾール、1,3-ジメチル-2-チオヒダントインなどが挙げられる。
〔含有量〕
本発明の硬化性樹脂組成物の全質量に対する、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物の合計含有量は、0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがより好ましく、0.2~3質量%であることが更に好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物よりなる群から選ばれる化合物を、1種のみ含んでもよいし、2種以上を含んでもよい。1種のみ含む場合にはその化合物の含有量が、2種以上を含む場合にはそれらの合計量が、上記の範囲となることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物の全質量に対する、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物の合計含有量は、0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがより好ましく、0.2~3質量%であることが更に好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物よりなる群から選ばれる化合物を、1種のみ含んでもよいし、2種以上を含んでもよい。1種のみ含む場合にはその化合物の含有量が、2種以上を含む場合にはそれらの合計量が、上記の範囲となることが好ましい。
<オニウム塩>
本発明の硬化性樹脂組成物は、オニウム塩を含むことが好ましい。
特に、他の樹脂としてポリイミド前駆体を含む場合、硬化性樹脂組成物はオニウム塩を含むことが好ましい。
オニウム塩の種類等は特に定めるものではないが、アンモニウム塩、イミニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩又はホスホニウム塩が好ましく挙げられる。
これらの中でも、熱安定性が高い観点からはアンモニウム塩又はイミニウム塩が好ましく、ポリマーとの相溶性の観点からはスルホニウム塩、ヨードニウム塩又はホスホニウム塩が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、オニウム塩を含むことが好ましい。
特に、他の樹脂としてポリイミド前駆体を含む場合、硬化性樹脂組成物はオニウム塩を含むことが好ましい。
オニウム塩の種類等は特に定めるものではないが、アンモニウム塩、イミニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩又はホスホニウム塩が好ましく挙げられる。
これらの中でも、熱安定性が高い観点からはアンモニウム塩又はイミニウム塩が好ましく、ポリマーとの相溶性の観点からはスルホニウム塩、ヨードニウム塩又はホスホニウム塩が好ましい。
また、オニウム塩はオニウム構造を有するカチオンとアニオンとの塩であり、上記カチオンとアニオンとは、共有結合を介して結合していてもよいし、共有結合を介して結合していなくてもよい。
すなわち、オニウム塩は、同一の分子構造内に、カチオン部と、アニオン部と、を有する分子内塩であってもよいし、それぞれ別分子であるカチオン分子と、アニオン分子と、がイオン結合した分子間塩であってもよいが、分子間塩であることが好ましい。また、本発明の硬化性樹脂組成物において、上記カチオン部又はカチオン分子と、上記アニオン部又はアニオン分子と、はイオン結合により結合されていてもよいし、解離していてもよい。
オニウム塩におけるカチオンとしては、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はホスホニウムカチオンが好ましく、テトラアルキルアンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンよりなる群から選択される少なくとも1種のカチオンがより好ましい。
すなわち、オニウム塩は、同一の分子構造内に、カチオン部と、アニオン部と、を有する分子内塩であってもよいし、それぞれ別分子であるカチオン分子と、アニオン分子と、がイオン結合した分子間塩であってもよいが、分子間塩であることが好ましい。また、本発明の硬化性樹脂組成物において、上記カチオン部又はカチオン分子と、上記アニオン部又はアニオン分子と、はイオン結合により結合されていてもよいし、解離していてもよい。
オニウム塩におけるカチオンとしては、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン又はホスホニウムカチオンが好ましく、テトラアルキルアンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン及びヨードニウムカチオンよりなる群から選択される少なくとも1種のカチオンがより好ましい。
本発明において用いられるオニウム塩は、熱塩基発生剤であってもよい。
熱塩基発生剤とは、加熱により塩基を発生する化合物をいい、例えば、40℃以上に加熱すると塩基を発生する酸性化合物等が挙げられる。
熱塩基発生剤とは、加熱により塩基を発生する化合物をいい、例えば、40℃以上に加熱すると塩基を発生する酸性化合物等が挙げられる。
〔アンモニウム塩〕
本発明において、アンモニウム塩とは、アンモニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。
本発明において、アンモニウム塩とは、アンモニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。
-アンモニウムカチオン-
アンモニウムカチオンとしては、第四級アンモニウムカチオンが好ましい。
また、アンモニウムカチオンとしては、下記式(101)で表されるカチオンが好ましい。
式(101)中、R1~R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表し、R1~R4の少なくとも2つはそれぞれ結合して環を形成してもよい。
アンモニウムカチオンとしては、第四級アンモニウムカチオンが好ましい。
また、アンモニウムカチオンとしては、下記式(101)で表されるカチオンが好ましい。
式(101)中、R1~R4はそれぞれ独立に、炭化水素基であることが好ましく、アルキル基又はアリール基であることがより好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましい。R1~R4は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。
R1~R4の少なくとも2つはそれぞれ結合して環を形成する場合、上記環はヘテロ原子を含んでもよい。上記ヘテロ原子としては、窒素原子が挙げられる。
R1~R4の少なくとも2つはそれぞれ結合して環を形成する場合、上記環はヘテロ原子を含んでもよい。上記ヘテロ原子としては、窒素原子が挙げられる。
式(Y1-1)及び(Y1-2)において、R101は、n価の有機基を表し、R1は式(101)におけるR1と同義であり、Ar101及びAr102はそれぞれ独立に、アリール基を表し、nは、1以上の整数を表す。
式(Y1-1)において、R101は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、又は、これらが結合した構造からn個の水素原子を除いた基であることが好ましく、炭素数2~30の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン又はナフタレンからn個の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
式(Y1-1)において、nは1~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
式(Y1-2)において、Ar101及びAr102はそれぞれ独立に、フェニル基又はナフチル基であることが好ましく、フェニル基がより好ましい。
式(Y1-1)において、R101は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、又は、これらが結合した構造からn個の水素原子を除いた基であることが好ましく、炭素数2~30の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン又はナフタレンからn個の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
式(Y1-1)において、nは1~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
式(Y1-2)において、Ar101及びAr102はそれぞれ独立に、フェニル基又はナフチル基であることが好ましく、フェニル基がより好ましい。
-アニオン-
アンモニウム塩におけるアニオンとしては、カルボン酸アニオン、フェノールアニオン、リン酸アニオン及び硫酸アニオンから選ばれる1種が好ましく、塩の安定性と熱分解性を両立させられるという理由からカルボン酸アニオンがより好ましい。すなわち、アンモニウム塩は、アンモニウムカチオンとカルボン酸アニオンとの塩がより好ましい。
カルボン酸アニオンは、2個以上のカルボキシ基を持つ2価以上のカルボン酸のアニオンが好ましく、2価のカルボン酸のアニオンがより好ましい。この態様によれば、硬化性樹脂組成物の安定性、硬化性及び現像性をより向上できる。特に、2価のカルボン酸のアニオンを用いることで、硬化性樹脂組成物の安定性、硬化性及び現像性を更に向上できる。
アンモニウム塩におけるアニオンとしては、カルボン酸アニオン、フェノールアニオン、リン酸アニオン及び硫酸アニオンから選ばれる1種が好ましく、塩の安定性と熱分解性を両立させられるという理由からカルボン酸アニオンがより好ましい。すなわち、アンモニウム塩は、アンモニウムカチオンとカルボン酸アニオンとの塩がより好ましい。
カルボン酸アニオンは、2個以上のカルボキシ基を持つ2価以上のカルボン酸のアニオンが好ましく、2価のカルボン酸のアニオンがより好ましい。この態様によれば、硬化性樹脂組成物の安定性、硬化性及び現像性をより向上できる。特に、2価のカルボン酸のアニオンを用いることで、硬化性樹脂組成物の安定性、硬化性及び現像性を更に向上できる。
本実施形態において電子求引性基とは、ハメットの置換基定数σmが正の値を示すものを意味する。ここでσmは、都野雄甫総説、有機合成化学協会誌第23巻第8号(1965)p.631-642に詳しく説明されている。なお、本実施形態における電子求引性基は、上記文献に記載された置換基に限定されるものではない。
σmが正の値を示す置換基の例としては、CF3基(σm=0.43)、CF3C(=O)基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOC(=O)基(σm=0.37)、MeC(=O)CH=CH基(σm=0.21)、PhC(=O)基(σm=0.34)、H2NC(=O)CH2基(σm=0.06)などが挙げられる。なお、Meはメチル基を表し、Acはアセチル基を表し、Phはフェニル基を表す(以下、同じ)。
σmが正の値を示す置換基の例としては、CF3基(σm=0.43)、CF3C(=O)基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOC(=O)基(σm=0.37)、MeC(=O)CH=CH基(σm=0.21)、PhC(=O)基(σm=0.34)、H2NC(=O)CH2基(σm=0.06)などが挙げられる。なお、Meはメチル基を表し、Acはアセチル基を表し、Phはフェニル基を表す(以下、同じ)。
EWGは、下記式(EWG-1)~(EWG-6)で表される基であることが好ましい。
式(EWG-1)~(EWG-6)中、Rx1~Rx3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヒドロキシ基又はカルボキシ基を表し、Arは芳香族基を表す。
本発明において、カルボン酸アニオンは、下記式(XA)で表されることが好ましい。
式(XA)において、L10は、単結合、又は、アルキレン基、アルケニレン基、芳香族基、-NRX-及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる2価の連結基を表し、RXは、水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基を表す。
カルボン酸アニオンの具体例としては、マレイン酸アニオン、フタル酸アニオン、N-フェニルイミノ二酢酸アニオン及びシュウ酸アニオンが挙げられる。
特定樹脂の環化が低温で行われやすく、また、硬化性樹脂組成物の保存安定性が向上しやすい観点から、本発明におけるオニウム塩は、カチオンとしてアンモニウムカチオンを含み、上記オニウム塩がアニオンとして、共役酸のpKa(pKaH)が2.5以下であるアニオンを含むことが好ましく、1.8以下であるアニオンを含むことがより好ましい。
上記pKaの下限は特に限定されないが、発生する塩基が中和されにくく、特定樹脂などの環化効率を良好にするという観点からは、-3以上であることが好ましく、-2以上であることがより好ましい。
上記pKaとしては、Determination of Organic Structures by Physical Methods(著者:Brown, H. C., McDaniel, D. H., Hafliger, O., Nachod, F. C.; 編纂:Braude, E. A., Nachod, F. C.; Academic Press, New York, 1955)や、Data for Biochemical Research(著者:Dawson, R.M.C.et al; Oxford, Clarendon Press, 1959)に記載の値を参照することができる。これらの文献に記載の無い化合物については、ACD/pKa(ACD/Labs製)のソフトを用いて構造式より算出した値を用いることとする。
上記pKaの下限は特に限定されないが、発生する塩基が中和されにくく、特定樹脂などの環化効率を良好にするという観点からは、-3以上であることが好ましく、-2以上であることがより好ましい。
上記pKaとしては、Determination of Organic Structures by Physical Methods(著者:Brown, H. C., McDaniel, D. H., Hafliger, O., Nachod, F. C.; 編纂:Braude, E. A., Nachod, F. C.; Academic Press, New York, 1955)や、Data for Biochemical Research(著者:Dawson, R.M.C.et al; Oxford, Clarendon Press, 1959)に記載の値を参照することができる。これらの文献に記載の無い化合物については、ACD/pKa(ACD/Labs製)のソフトを用いて構造式より算出した値を用いることとする。
〔イミニウム塩〕
本発明において、イミニウム塩とは、イミニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
本発明において、イミニウム塩とは、イミニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
式(102)中、R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表し、R7は炭化水素基を表し、R5~R7の少なくとも2つはそれぞれ結合して環を形成してもよい。
式(102)中、R5及びR6は上述の式(101)におけるR1~R4と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(102)中、R7はR5及びR6の少なくとも1つと結合して環を形成することが好ましい。上記環はヘテロ原子を含んでもよい。上記ヘテロ原子としては、窒素原子が挙げられる。また、上記環としてはピリジン環が好ましい。
式(102)中、R5及びR6は上述の式(101)におけるR1~R4と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(102)中、R7はR5及びR6の少なくとも1つと結合して環を形成することが好ましい。上記環はヘテロ原子を含んでもよい。上記ヘテロ原子としては、窒素原子が挙げられる。また、上記環としてはピリジン環が好ましい。
イミニウムカチオンは、下記式(Y1-3)~(Y1-5)のいずれかで表されるものであることが好ましい。
式(Y1-3)~(Y1-5)において、R101は、n価の有機基を表し、R5は式(102)におけるR5と同義であり、R7は式(102)におけるR7と同義であり、nは1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。
式(Y1-3)において、R101は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、又は、これらが結合した構造からn個の水素原子を除いた基であることが好ましく、炭素数2~30の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン又はナフタレンからn個の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
式(Y1-3)において、nは1~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
式(Y1-5)において、mは0~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
式(Y1-3)において、R101は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、又は、これらが結合した構造からn個の水素原子を除いた基であることが好ましく、炭素数2~30の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン又はナフタレンからn個の水素原子を除いた基であることがより好ましい。
式(Y1-3)において、nは1~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
式(Y1-5)において、mは0~4であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
〔スルホニウム塩〕
本発明において、スルホニウム塩とは、スルホニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
本発明において、スルホニウム塩とは、スルホニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
-スルホニウムカチオン-
スルホニウムカチオンとしては、第三級スルホニウムカチオンが好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンがより好ましい。
また、スルホニウムカチオンとしては、下記式(103)で表されるカチオンが好ましい。
スルホニウムカチオンとしては、第三級スルホニウムカチオンが好ましく、トリアリールスルホニウムカチオンがより好ましい。
また、スルホニウムカチオンとしては、下記式(103)で表されるカチオンが好ましい。
式(103)中、R8~R10はそれぞれ独立に炭化水素基を表す。
R8~R10はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R8~R10は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又は、アルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R8~R10は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
R8~R10はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R8~R10は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又は、アルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R8~R10は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
〔ヨードニウム塩〕
本発明において、ヨードニウム塩とは、ヨードニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
本発明において、ヨードニウム塩とは、ヨードニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
式(104)中、R11及びR12はそれぞれ独立に炭化水素基を表す。
R11及びR12はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R11及びR12は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又はアルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R11及びR12は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
R11及びR12はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R11及びR12は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又はアルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R11及びR12は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
〔ホスホニウム塩〕
本発明において、ホスホニウム塩とは、ホスホニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
本発明において、ホスホニウム塩とは、ホスホニウムカチオンと、アニオンとの塩を意味する。アニオンとしては、上述のアンモニウム塩におけるアニオンと同様のものが例示され、好ましい態様も同様である。
-ホスホニウムカチオン-
ホスホニウムカチオンとしては、第四級ホスホニウムカチオンが好ましく、テトラアルキルホスホニウムカチオン、トリアリールモノアルキルホスホニウムカチオン等が挙げられる。
また、ホスホニウムカチオンとしては、下記式(105)で表されるカチオンが好ましい。
ホスホニウムカチオンとしては、第四級ホスホニウムカチオンが好ましく、テトラアルキルホスホニウムカチオン、トリアリールモノアルキルホスホニウムカチオン等が挙げられる。
また、ホスホニウムカチオンとしては、下記式(105)で表されるカチオンが好ましい。
式(105)中、R13~R16はそれぞれ独立に、水素原子又は炭化水素基を表す。
R13~R16はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R13~R16は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又はアルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R13~R16は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
R13~R16はそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数6~12のアリール基であることがより好ましく、炭素数6~12のアリール基であることが更に好ましく、フェニル基であることが更に好ましい。
R13~R16は置換基を有していてもよく、置換基の例としては、ヒドロキシ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、置換基として、アルキル基、又はアルコキシ基を有することが好ましく、分岐アルキル基又はアルコキシ基を有することがより好ましく、炭素数3~10の分岐アルキル基、又は、炭素数1~10のアルコキシ基を有することが更に好ましい。
R13~R16は同一の基であっても、異なる基であってもよいが、合成適性上の観点からは、同一の基であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物がオニウム塩を含む場合、オニウム塩の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、0.1~50質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、0.85質量%以上が更に好ましく、1質量%以上が一層好ましい。上限は、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましく、10質量%以下が一層好ましく、5質量%以下であってもよく、4質量%以下であってもよい。
オニウム塩は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
オニウム塩は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<熱塩基発生剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、熱塩基発生剤を含んでもよい。
特に、硬化性樹脂組成物が他の樹脂としてポリイミド前駆体を含む場合、硬化性樹脂組成物は熱塩基発生剤を含むことが好ましい。
熱塩基発生剤は、上述のオニウム塩に該当する化合物であってもよいし、上述のオニウム塩以外の他の熱塩基発生剤であってもよい。
他の熱塩基発生剤としては、ノニオン系熱塩基発生剤が挙げられる。
ノニオン系熱塩基発生剤としては、式(B1)又は式(B2)で表される化合物が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、熱塩基発生剤を含んでもよい。
特に、硬化性樹脂組成物が他の樹脂としてポリイミド前駆体を含む場合、硬化性樹脂組成物は熱塩基発生剤を含むことが好ましい。
熱塩基発生剤は、上述のオニウム塩に該当する化合物であってもよいし、上述のオニウム塩以外の他の熱塩基発生剤であってもよい。
他の熱塩基発生剤としては、ノニオン系熱塩基発生剤が挙げられる。
ノニオン系熱塩基発生剤としては、式(B1)又は式(B2)で表される化合物が挙げられる。
式(B1)及び式(B2)中、Rb1、Rb2及びRb3はそれぞれ独立に、第三級アミン構造を有しない有機基、ハロゲン原子又は水素原子である。ただし、Rb1及びRb2が同時に水素原子となることはない。また、Rb1、Rb2及びRb3はいずれもカルボキシ基を有することはない。なお、本明細書で第三級アミン構造とは、3価の窒素原子の3つの結合手がいずれも炭化水素系の炭素原子と共有結合している構造を指す。したがって、結合した炭素原子がカルボニル基をなす炭素原子の場合、つまり窒素原子とともにアミド基を形成する場合はこの限りではない。
式(B1)、(B2)中、Rb1、Rb2及びRb3は、これらのうち少なくとも1つが環状構造を含むことが好ましく、少なくとも2つが環状構造を含むことがより好ましい。環状構造としては、単環及び縮合環のいずれであってもよく、単環又は単環が2つ縮合した縮合環が好ましい。単環は、5員環又は6員環が好ましく、6員環が好ましい。単環は、シクロヘキサン環及びベンゼン環が好ましく、シクロヘキサン環がより好ましい。
より具体的にRb1及びRb2は、水素原子、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、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が更に好ましい)、又はアリールアルキル基(炭素数7~25が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)であることが好ましい。これらの基は、本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。Rb1とRb2とは互いに結合して環を形成していてもよい。形成される環としては、4~7員の含窒素複素環が好ましい。Rb1及びRb2は特に、置換基を有してもよい直鎖、分岐、又は環状のアルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)であることが好ましく、置換基を有してもよいシクロアルキル基(炭素数3~24が好ましく、3~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)であることがより好ましく、置換基を有してもよいシクロヘキシル基が更に好ましい。
Rb3としては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)、アリールアルケニル基(炭素数8~24が好ましく、8~20がより好ましく、8~16が更に好ましい)、アルコキシル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、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、6~12が更に好ましい)、又はアリールアルキルオキシ基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)が挙げられる。中でも、シクロアルキル基(炭素数3~24が好ましく、3~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリールアルケニル基、アリールアルキルオキシ基が好ましい。Rb3は更に本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。
式中、Rb11及びRb12、並びに、Rb31及びRb32は、それぞれ、式(B1)におけるRb1及びRb2と同じである。
Rb13はアルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)であり、本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。中でも、Rb13はアリールアルキル基が好ましい。
Rb13はアルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)であり、本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。中でも、Rb13はアリールアルキル基が好ましい。
Rb33及びRb34は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~8がより好ましく、2~3が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)であり、水素原子が好ましい。
Rb35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、3~8が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)であり、アリール基が好ましい。
Rb11及びRb12は式(B1-1)におけるRb11及びRb12と同義である。
Rb15及びRb16は水素原子、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)であり、水素原子又はメチル基が好ましい。
Rb17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、3~8が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)であり、中でもアリール基が好ましい。
Rb15及びRb16は水素原子、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)、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が更に好ましい)であり、水素原子又はメチル基が好ましい。
Rb17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、3~8が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、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、7~12が更に好ましい)であり、中でもアリール基が好ましい。
ノニオン系熱塩基発生剤の分子量は、800以下であることが好ましく、600以下であることがより好ましく、500以下であることが更に好ましい。下限としては、100以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましく、300以上であることが更に好ましい。
熱塩基発生剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、0.1~50質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。熱塩基発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<マイグレーション抑制剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、更にマイグレーション抑制剤を含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、金属層(金属配線)由来の金属イオンが硬化性樹脂組成物層内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、更にマイグレーション抑制剤を含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、金属層(金属配線)由来の金属イオンが硬化性樹脂組成物層内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環及び6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類及びスルファニル基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。
又はハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉するイオントラップ剤を使用することもできる。
その他のマイグレーション抑制剤としては、特開2013-015701号公報の段落0094に記載の防錆剤、特開2009-283711号公報の段落0073~0076に記載の化合物、特開2011-059656号公報の段落0052に記載の化合物、特開2012-194520号公報の段落0114、0116及び0118に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0166に記載の化合物などを使用することができる。
マイグレーション抑制剤の具体例としては、下記化合物を挙げることができる。
硬化性樹脂組成物がマイグレーション抑制剤を有する場合、マイグレーション抑制剤の含有量は、硬化性樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.05~2.0質量%であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることが更に好ましい。
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<重合禁止剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。
重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、o-メトキシフェノール、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、p-tert-ブチルカテコール、1,4-ベンゾキノン、ジフェニル-p-ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、フェノチアジン、N-ニトロソジフェニルアミン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルホプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-(1-ナフチル)ヒドロキシアミンアンモニウム塩、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-tert-ブチル)フェニルメタン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、4‐ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、フェノチアジン、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル、ジブチルジチオカーバネート銅(II)、ニトロベンゼン、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩などが好適に用いられる。また、特開2015-127817号公報の段落0060に記載の重合禁止剤、及び、国際公開第2015/125469号の段落0031~0046に記載の化合物を用いることもできる。
また、下記化合物を用いることができる(Meはメチル基である)。
本発明の硬化性樹脂組成物が重合禁止剤を有する場合、重合禁止剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対して、例えば0.01~20.0質量%である態様が挙げられ、0.01~5質量%であることが好ましく、0.02~3質量%であることがより好ましく、0.05~2.5質量%であることが更に好ましい。また、組成物の保存安定性が要求される場合には0.02~15.0質量%である態様も好ましく上げられ、その場合により好ましくは0.05~10.0質量%である。
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<金属接着性改良剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させるための金属接着性改良剤を含むことが好ましい。金属接着性改良剤としては、シランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、β-ケトエステル化合物、アミノ化合物等などが挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させるための金属接着性改良剤を含むことが好ましい。金属接着性改良剤としては、シランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、β-ケトエステル化合物、アミノ化合物等などが挙げられる。
シランカップリング剤の例としては、国際公開第2015/199219号の段落0167に記載の化合物、特開2014-191002号公報の段落0062~0073に記載の化合物、国際公開第2011/080992号の段落0063~0071に記載の化合物、特開2014-191252号公報の段落0060~0061に記載の化合物、特開2014-041264号公報の段落0045~0052に記載の化合物、国際公開第2014/097594号の段落0055に記載の化合物が挙げられる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。また、シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Etはエチル基を表す。
また、金属接着性改良剤としては、特開2014-186186号公報の段落0046~0049に記載の化合物、特開2013-072935号公報の段落0032~0043に記載のスルフィド系化合物を用いることもできる。
〔アルミニウム系接着助剤〕
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
金属接着性改良剤の含有量は特定樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは0.5~15質量部の範囲であり、更に好ましくは0.5~5質量部の範囲である。上記下限値以上とすることで硬化工程後の硬化膜と金属層との接着性が良好となり、上記上限値以下とすることで硬化工程後の硬化膜の耐熱性、機械特性が良好となる。金属接着性改良剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。2種以上用いる場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<その他の添加剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、各種の添加物、例えば、N-フェニルジエタノールアミンなどの増感剤、連鎖移動剤、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、無機粒子、硬化剤、硬化触媒、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加剤を配合する場合、その合計配合量は硬化性樹脂組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、各種の添加物、例えば、N-フェニルジエタノールアミンなどの増感剤、連鎖移動剤、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、無機粒子、硬化剤、硬化触媒、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加剤を配合する場合、その合計配合量は硬化性樹脂組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
〔増感剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、増感剤を含んでいてもよい。増感剤は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸又は塩基を生成する。
増感剤としては、N-フェニルジエタノールアミン等の増感剤が挙げられる。他には、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン(7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル)、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン、ジフェニルアセトアミド、ベンズアニリド、N-メチルアセトアニリド、3‘,4’-ジメチルアセトアニリド等が挙げられる。
また、増感剤としては、増感色素を用いてもよい。
増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、増感剤を含んでいてもよい。増感剤は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱硬化促進剤、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸又は塩基を生成する。
増感剤としては、N-フェニルジエタノールアミン等の増感剤が挙げられる。他には、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アンスラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン(7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル)、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン、ジフェニルアセトアミド、ベンズアニリド、N-メチルアセトアニリド、3‘,4’-ジメチルアセトアニリド等が挙げられる。
また、増感剤としては、増感色素を用いてもよい。
増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の硬化性樹脂組成物が増感剤を含む場合、増感剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%であることが好ましく、0.1~15質量%であることがより好ましく、0.5~10質量%であることが更に好ましい。増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
〔連鎖移動剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
また、連鎖移動剤は、国際公開第2015/199219号の段落0152~0153に記載の化合物を用いることもできる。
本発明の硬化性樹脂組成物が連鎖移動剤を有する場合、連鎖移動剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分100質量部に対し、0.01~20質量部が好ましく、1~10質量部がより好ましく、1~5質量部が更に好ましい。連鎖移動剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。連鎖移動剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔界面活性剤〕
本発明の硬化性樹脂組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種類の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種類の界面活性剤を使用できる。また、下記界面活性剤も好ましい。下記式中、主鎖の繰返し単位を示す括弧は各繰返し単位の含有量(モル%)を、側鎖の繰返し単位を示す括弧は各繰返し単位の繰り返し数をそれぞれ表す。
また、界面活性剤は、国際公開第2015/199219号の段落0159~0165に記載の化合物を用いることもできる。
本発明の硬化性樹脂組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種類の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種類の界面活性剤を使用できる。また、下記界面活性剤も好ましい。下記式中、主鎖の繰返し単位を示す括弧は各繰返し単位の含有量(モル%)を、側鎖の繰返し単位を示す括弧は各繰返し単位の繰り返し数をそれぞれ表す。
本発明の硬化性樹脂組成物が界面活性剤を有する場合、界面活性剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.005~1.0質量%である。界面活性剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。界面活性剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔高級脂肪酸誘導体〕
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸素に起因する重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体を添加して、塗布後の乾燥の過程で硬化性樹脂組成物の表面に偏在させてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、酸素に起因する重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体を添加して、塗布後の乾燥の過程で硬化性樹脂組成物の表面に偏在させてもよい。
また、高級脂肪酸誘導体は、国際公開第2015/199219号の段落0155に記載の化合物を用いることもできる。
本発明の硬化性樹脂組成物が高級脂肪酸誘導体を有する場合、高級脂肪酸誘導体の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%であることが好ましい。高級脂肪酸誘導体は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。高級脂肪酸誘導体が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<その他の含有物質についての制限>
本発明の硬化性樹脂組成物の水分含有量は、塗布面性状の観点から、5質量%未満が好ましく、1質量%未満がより好ましく、0.6質量%未満が更に好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物の水分含有量は、塗布面性状の観点から、5質量%未満が好ましく、1質量%未満がより好ましく、0.6質量%未満が更に好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物の金属含有量は、絶縁性の観点から、5質量ppm(parts per million)未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。金属としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、クロム、ニッケルなどが挙げられる。金属を複数含む場合は、これらの金属の合計が上記範囲であることが好ましい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、本発明の硬化性樹脂組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、本発明の硬化性樹脂組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフルオロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、半導体材料としての用途を考慮すると、ハロゲン原子の含有量が、配線腐食性の観点から、500質量ppm未満が好ましく、300質量ppm未満がより好ましく、200質量ppm未満が更に好ましい。中でも、ハロゲンイオンの状態で存在するものは、5質量ppm未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。ハロゲン原子としては、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。塩素原子及び臭素原子、又は塩素イオン及び臭素イオンの合計がそれぞれ上記範囲であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物の収容容器としては従来公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器としては、原材料や硬化性樹脂組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
<硬化性樹脂組成物の調製>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
また、硬化性樹脂組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、例えば5μm以下である態様が挙げられ、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.1μm以下が更に好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン又はナイロンが好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は例えば0.01MPa以上1.0MPa以下である態様が挙げられ、0.03MPa以上0.9MPa以下が好ましく、0.05MPa以上0.7MPa以下がより好ましく、0.05MPa以上0.3MPa以下が更に好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
<硬化性樹脂組成物の用途>
本発明の硬化性樹脂組成物は、再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられることが好ましい。
また、その他、半導体デバイスの絶縁膜の形成、又は、ストレスバッファ膜の形成等にも用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられることが好ましい。
また、その他、半導体デバイスの絶縁膜の形成、又は、ストレスバッファ膜の形成等にも用いることができる。
(硬化膜、積層体、半導体デバイス、及びそれらの製造方法)
次に、硬化膜、積層体、半導体デバイス、及びそれらの製造方法について説明する。
次に、硬化膜、積層体、半導体デバイス、及びそれらの製造方法について説明する。
本発明の硬化膜は、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる。本発明の硬化膜の膜厚は、例えば、0.5μm以上とすることができ、1μm以上とすることもできる。また、上限値としては、100μm以下とすることができ、30μm以下とすることもできる。
本発明の硬化膜を2層以上、更には、3~7層積層して積層体としてもよい。本発明の積層体は、硬化膜を2層以上有し、硬化膜の間に金属層を有する積層体であることが好ましい。また、本発明の積層体は、硬化膜を2層以上含み、上記硬化膜同士のいずれかの間に金属層を含む態様が好ましい。例えば、第一の硬化膜、金属層、第二の硬化膜の3つの層がこの順に積層された層構造を少なくとも含む積層体が好ましく挙げられる。上記第一の硬化膜及び上記第二の硬化膜は、いずれも本発明の硬化膜であり、例えば、上記第一の硬化膜及び上記第二の硬化膜のいずれもが、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる膜である態様が好ましく挙げられる。上記第一の硬化膜の形成に用いられる本発明の硬化性樹脂組成物と、上記第二の硬化膜の形成に用いられる本発明の硬化性樹脂組成物とは、組成が同一の組成物であってもよいし、組成が異なる組成物であってもよいが、製造適性上の観点からは、組成が同一の組成物であることが好ましい。このような金属層は、再配線層などの金属配線として好ましく用いられる。
本発明の硬化膜の適用可能な分野としては、半導体デバイスの絶縁膜、再配線層用層間絶縁膜、ストレスバッファ膜などが挙げられる。そのほか、封止フィルム、基板材料(フレキシブルプリント基板のベースフィルムやカバーレイ、層間絶縁膜)、又は上記のような実装用途の絶縁膜をエッチングでパターン形成することなどが挙げられる。これらの用途については、例えば、サイエンス&テクノロジー株式会社「ポリイミドの高機能化と応用技術」2008年4月、柿本雅明/監修、CMCテクニカルライブラリー「ポリイミド材料の基礎と開発」2011年11月発行、日本ポリイミド・芳香族系高分子研究会/編「最新ポリイミド 基礎と応用」エヌ・ティー・エス,2010年8月等を参照することができる。
また、本発明における硬化膜は、オフセット版面又はスクリーン版面などの版面の製造、成形部品のエッチングへの使用、エレクトロニクス、特に、マイクロエレクトロニクスにおける保護ラッカー及び誘電層の製造などにも用いることもできる。
本発明の硬化膜の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう。)は、本発明の硬化性樹脂組成物を基材に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
更に、本発明の硬化膜の製造方法は、上記膜形成工程を含み、かつ、上記膜を露光する露光工程及び上記膜を現像する(上記膜に対して現像処理を行う)現像工程を更に含むことがより好ましい。
更に、本発明の硬化膜の製造方法は、上記膜形成工程(及び、必要に応じて上記現像工程)を含み、かつ、上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を更に含むことがより好ましい。
具体的には、以下の(a)~(d)の工程を含むことも好ましい。
(a)硬化性樹脂組成物を基材に適用して膜(硬化性樹脂組成物層)を形成する膜形成工程
(b)膜形成工程の後、膜を露光する露光工程
(c)露光された上記膜に対して現像処理を行う現像工程
(d)現像された上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程
上記加熱工程において加熱することにより、現像後の硬化性樹脂組成物層を更に硬化させることができる。この加熱工程で、例えば上述の熱塩基発生剤が分解し、十分な硬化性が得られる。
更に、本発明の硬化膜の製造方法は、上記膜形成工程を含み、かつ、上記膜を露光する露光工程及び上記膜を現像する(上記膜に対して現像処理を行う)現像工程を更に含むことがより好ましい。
更に、本発明の硬化膜の製造方法は、上記膜形成工程(及び、必要に応じて上記現像工程)を含み、かつ、上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を更に含むことがより好ましい。
具体的には、以下の(a)~(d)の工程を含むことも好ましい。
(a)硬化性樹脂組成物を基材に適用して膜(硬化性樹脂組成物層)を形成する膜形成工程
(b)膜形成工程の後、膜を露光する露光工程
(c)露光された上記膜に対して現像処理を行う現像工程
(d)現像された上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程
上記加熱工程において加熱することにより、現像後の硬化性樹脂組成物層を更に硬化させることができる。この加熱工程で、例えば上述の熱塩基発生剤が分解し、十分な硬化性が得られる。
本発明の好ましい実施形態に係る積層体の製造方法は、本発明の硬化膜の製造方法を含む。本実施形態の積層体の製造方法は、上記の硬化膜の製造方法に従って、硬化膜を形成後、更に、再度、(a)の工程、又は(a)~(c)の工程、又は(a)~(d)の工程を行う。特に、上記各工程を順に、複数回、例えば、2~5回(すなわち、合計で3~6回)行うことが好ましい。このように硬化膜を積層することにより、積層体とすることができる。本発明では特に硬化膜を設けた部分の上又は硬化膜の間、又はその両者に金属層を設けることが好ましい。なお、積層体の製造においては、(a)~(d)の工程をすべて繰り返す必要はなく、上記のとおり、少なくとも(a)、好ましくは(a)~(c)又は(a)~(d)の工程を複数回行うことで硬化膜の積層体を得ることができる。
<膜形成工程(層形成工程)>
本発明の好ましい実施形態に係る製造方法は、硬化性樹脂組成物を基材に適用して膜(層状)にする、膜形成工程(層形成工程)を含む。
本発明の好ましい実施形態に係る製造方法は、硬化性樹脂組成物を基材に適用して膜(層状)にする、膜形成工程(層形成工程)を含む。
基材の種類は、用途に応じて適宜定めることができるが、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板など特に制約されない。本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基材、モールド樹脂基材がより好ましい。
また、基材としては、例えば板状の基材(基板)が用いられる。
また、基材としては、例えば板状の基材(基板)が用いられる。
また、硬化性樹脂組成物層等の樹脂層の表面や金属層の表面に硬化性樹脂組成物層を形成する場合は、樹脂層や金属層が基材となる。
硬化性樹脂組成物を基材に適用する手段としては、塗布が好ましい。
具体的には、適用する手段としては、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、及びインクジェット法などが例示される。硬化性樹脂組成物層の厚さの均一性の観点から、より好ましくはスピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法である。方法に応じて適切な固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの樹脂層を得ることができる。また、基材の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウェハ等の円形基材であればスピンコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基材であればスリットコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、300~3,500rpmの回転数で、10~180秒適用することが挙げられ、500~2,000rpm(revolutions per minute)の回転数で、10秒~1分程度適用することができる。また膜厚の均一性を得るために、複数の回転数を組み合わせて塗布することもできる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を本発明においても好適に用いることができる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を本発明においても好適に用いることができる。
<乾燥工程>
本発明の製造方法は、上記膜(硬化性樹脂組成物層)を形成後、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するために乾燥する工程を含んでいてもよい。好ましい乾燥温度は50~150℃で、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、3分~7分がより好ましい。組成物の溶剤量が多い場合、真空乾燥と加熱乾燥を組み合わせることもできる。加熱乾燥はホットプレート、熱風式オーブン等が用いられ、特に制限されない。
本発明の製造方法は、上記膜(硬化性樹脂組成物層)を形成後、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するために乾燥する工程を含んでいてもよい。好ましい乾燥温度は50~150℃で、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、3分~7分がより好ましい。組成物の溶剤量が多い場合、真空乾燥と加熱乾燥を組み合わせることもできる。加熱乾燥はホットプレート、熱風式オーブン等が用いられ、特に制限されない。
<露光工程>
本発明の製造方法は、上記膜(硬化性樹脂組成物層)を露光する露光工程を含んでもよい。露光量は、硬化性樹脂組成物を硬化できる限り特に定めるものではないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で100~10,000mJ/cm2照射することが好ましく、200~8,000mJ/cm2照射することがより好ましい。
本発明の製造方法は、上記膜(硬化性樹脂組成物層)を露光する露光工程を含んでもよい。露光量は、硬化性樹脂組成物を硬化できる限り特に定めるものではないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で100~10,000mJ/cm2照射することが好ましく、200~8,000mJ/cm2照射することがより好ましい。
露光波長は、190~1,000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm etc.)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極端紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線(7)YAGレーザーの第二高調波532nmで、第三高調波355nm等が挙げられる。本発明の硬化性樹脂組成物については、特に高圧水銀灯による露光が好ましく、中でも、i線による露光が好ましい。これにより、特に高い露光感度が得られうる。また取り扱いと生産性の観点では、高圧水銀灯のブロード(g,h,i線の3波長)光源や半導体レーザー405nmも好適である。
<現像工程>
本発明の製造方法は、露光された膜(硬化性樹脂組成物層)に対して、現像処理を行う現像工程を含んでもよい。現像を行うことにより、例えばネガ型の感光性樹脂組成物の場合、露光されていない部分(非露光部)が除去される。現像方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、例えば、パドル、スプレー、浸漬、超音波等の現像方法が採用可能である。
本発明の製造方法は、露光された膜(硬化性樹脂組成物層)に対して、現像処理を行う現像工程を含んでもよい。現像を行うことにより、例えばネガ型の感光性樹脂組成物の場合、露光されていない部分(非露光部)が除去される。現像方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、例えば、パドル、スプレー、浸漬、超音波等の現像方法が採用可能である。
現像は現像液を用いて行う。現像液は、本発明の硬化性樹脂組成物がネガ型の硬化性樹脂組成物であれば露光されていない部分(非露光部)が除去されるもの、本発明の硬化性樹脂組成物がポジ型の硬化性樹脂組成物であれば露光された部分(露光部)が除去されるものを、特に制限なく使用できる。
本発明において、現像液としてアルカリ現像液を用いる場合をアルカリ現像、現像液として有機溶剤を50質量%以上含む現像液を用いる場合を溶剤現像という。
本発明において、現像液としてアルカリ現像液を用いる場合をアルカリ現像、現像液として有機溶剤を50質量%以上含む現像液を用いる場合を溶剤現像という。
アルカリ現像において、現像液は、有機溶剤の含有量が現像液の全質量に対して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く、1質量%以下であることが更に好ましく、有機溶剤を含まないことが特に好ましい。
アルカリ現像における現像液は、pHが9~14である水溶液がより好ましい。
アルカリ現像における現像液に含まれるアルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、アンモニア又はアミンなどが挙げられる。アミンとしては、例えば、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、アルカノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、四級アンモニウム水酸化物、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)又は水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。なかでも金属を含まないアルカリ化合物が好ましく、アンモニウム化合物がより好ましい。
アルカリ化合物は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。アルカリ化合物が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
アルカリ現像における現像液は、pHが9~14である水溶液がより好ましい。
アルカリ現像における現像液に含まれるアルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、アンモニア又はアミンなどが挙げられる。アミンとしては、例えば、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、アルカノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、四級アンモニウム水酸化物、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)又は水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。なかでも金属を含まないアルカリ化合物が好ましく、アンモニウム化合物がより好ましい。
アルカリ化合物は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。アルカリ化合物が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
溶剤現像において、現像液は、有機溶剤を90質量%以上含むことがより好ましい。本発明では、現像液は、ClogP値が-1~5の有機溶剤を含むことが好ましく、ClogP値が0~3の有機溶剤を含むことがより好ましい。ClogP値は、ChemBioDrawにて構造式を入力して計算値として求めることができる。
有機溶剤は、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例:アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、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等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等、並びに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、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、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、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、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、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等、並びに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドン等、並びに、環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類、スルホキシド類としてジメチルスルホキシドが好適に挙げられる。
本発明では、特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトンが好ましく、シクロペンタノンがより好ましい。
また現像液中には界面活性剤を含んでいてもよい。
現像液は、50質量%以上が有機溶剤であることが好ましく、70質量%以上が有機溶剤であることがより好ましく、90質量%以上が有機溶剤であることが更に好ましい。また、現像液は、100質量%が有機溶剤であってもよい。
現像時間としては、10秒~5分が好ましい。現像時の現像液の温度は、特に定めるものではないが、通常、20~40℃で行うことができる。
現像液を用いた処理の後、更に、リンスを行ってもよい。
溶剤現像の場合、リンスは、現像液とは異なる有機溶剤を用いて行うことが好ましい。例えば、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挙げられる。リンス時間は5秒~5分が好ましい。また現像とリンスの間に、現像液とリンス液の両方を適用する工程を含んでいても良い。上記工程の時間は1秒~5分が好ましい。
アルカリ現像の場合、リンスは、純水を用いて行うことが好ましい。
リンス時間は、5秒~1分が好ましい。
溶剤現像の場合、リンスは、現像液とは異なる有機溶剤を用いて行うことが好ましい。例えば、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挙げられる。リンス時間は5秒~5分が好ましい。また現像とリンスの間に、現像液とリンス液の両方を適用する工程を含んでいても良い。上記工程の時間は1秒~5分が好ましい。
アルカリ現像の場合、リンスは、純水を用いて行うことが好ましい。
リンス時間は、5秒~1分が好ましい。
<加熱工程>
本発明の製造方法は、現像された上記膜を50~450℃で加熱する工程(加熱工程)を含むことが好ましい。
加熱工程は、膜形成工程(層形成工程)、乾燥工程、及び現像工程の後に含まれることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は特定樹脂以外の重合性化合物を含むが、特定樹脂以外の未反応の重合性化合物の硬化反応、特定樹脂における未反応の重合性基の硬化反応などをこの工程で進行させることができる。
また、特定樹脂がポリイミド前駆体であり、かつ、硬化性樹脂組成物が熱塩基発生剤を含む場合、加熱工程では、例えば熱塩基発生剤が分解することにより塩基が発生し、ポリイミド前駆体の環化反応が進行する。
加熱工程における層の加熱温度(最高加熱温度)としては、50℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、140℃以上であることが更に好ましく、150℃以上であることが特に好ましく、160℃以上であることが一層好ましく、170℃以上であることが最も好ましい。上限としては、450℃以下であることが好ましく、350℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることが更に好ましく、220℃以下であることが特に好ましい。
本発明の製造方法は、現像された上記膜を50~450℃で加熱する工程(加熱工程)を含むことが好ましい。
加熱工程は、膜形成工程(層形成工程)、乾燥工程、及び現像工程の後に含まれることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は特定樹脂以外の重合性化合物を含むが、特定樹脂以外の未反応の重合性化合物の硬化反応、特定樹脂における未反応の重合性基の硬化反応などをこの工程で進行させることができる。
また、特定樹脂がポリイミド前駆体であり、かつ、硬化性樹脂組成物が熱塩基発生剤を含む場合、加熱工程では、例えば熱塩基発生剤が分解することにより塩基が発生し、ポリイミド前駆体の環化反応が進行する。
加熱工程における層の加熱温度(最高加熱温度)としては、50℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、140℃以上であることが更に好ましく、150℃以上であることが特に好ましく、160℃以上であることが一層好ましく、170℃以上であることが最も好ましい。上限としては、450℃以下であることが好ましく、350℃以下であることがより好ましく、250℃以下であることが更に好ましく、220℃以下であることが特に好ましい。
加熱は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分の昇温速度で行うことが好ましく、2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。昇温速度を1℃/分以上とすることにより、生産性を確保しつつ、アミンの過剰な揮発を防止することができ、昇温速度を12℃/分以下とすることにより、硬化膜の残存応力を緩和することができる。
加熱開始時の温度は、20℃~150℃が好ましく、20℃~130℃がより好ましく、25℃~120℃が更に好ましい。加熱開始時の温度は、最高加熱温度まで加熱する工程を開始する際の温度のことをいう。例えば、硬化性樹脂組成物を基材の上に適用した後、乾燥させる場合、この乾燥後の膜(層)の温度であり、例えば、硬化性樹脂組成物に含まれる溶剤の沸点よりも、30~200℃低い温度から徐々に昇温させることが好ましい。
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、10~360分であることが好ましく、20~300分であることがより好ましく、30~240分であることが更に好ましい。
特に多層の積層体を形成する場合、硬化膜の層間の密着性の観点から、加熱温度は180℃~320℃で加熱することが好ましく、180℃~260℃で加熱することがより好ましい。その理由は定かではないが、この温度とすることで、層間の特定樹脂における重合性基同士が架橋反応を進行するためと考えられる。
加熱は段階的に行ってもよい。例として、25℃から180℃まで3℃/分で昇温し、180℃にて60分保持し、180℃から200℃まで2℃/分で昇温し、200℃にて120分保持する、といった前処理工程を行ってもよい。前処理工程としての加熱温度は100~200℃が好ましく、110~190℃であることがより好ましく、120~185℃であることが更に好ましい。この前処理工程においては、米国特許9159547号明細書に記載のように紫外線を照射しながら処理することも好ましい。このような前処理工程により膜の特性を向上させることが可能である。前処理工程は10秒間~2時間程度の短い時間で行うとよく、15秒~30分間がより好ましい。前処理は2段階以上のステップとしてもよく、例えば100~150℃の範囲で前処理工程1を行い、その後に150~200℃の範囲で前処理工程2を行ってもよい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
加熱工程は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す、真空下で行う等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことが特定樹脂の分解を防ぐ点で好ましい。酸素濃度は、50ppm(体積比)以下が好ましく、20ppm(体積比)以下がより好ましい。
<金属層形成工程>
本発明の製造方法は、現像処理後の膜(硬化性樹脂組成物層)の表面に金属層を形成する金属層形成工程を含むことが好ましい。
本発明の製造方法は、現像処理後の膜(硬化性樹脂組成物層)の表面に金属層を形成する金属層形成工程を含むことが好ましい。
金属層としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金及びタングステンが例示され、銅及びアルミニウムがより好ましく、銅が更に好ましい。
金属層の形成方法は、特に限定なく、既存の方法を適用することができる。例えば、特開2007-157879号公報、特表2001-521288号公報、特開2004-214501号公報、特開2004-101850号公報に記載された方法を使用することができる。例えば、フォトリソグラフィ、リフトオフ、電解メッキ、無電解メッキ、エッチング、印刷、及びこれらを組み合わせた方法などが考えられる。より具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングを組み合わせたパターニング方法、フォトリソグラフィと電解メッキを組み合わせたパターニング方法が挙げられる。
金属層の厚さとしては、最も厚肉の部分で、0.1~50μmが好ましく、1~10μmがより好ましい。
<積層工程>
本発明の製造方法は、更に、積層工程を含むことが好ましい。
本発明の製造方法は、更に、積層工程を含むことが好ましい。
積層工程とは、硬化膜(樹脂層)又は金属層の表面に、再度、(a)膜形成工程(層形成工程)、(b)露光工程、(c)現像工程、(d)加熱工程を、この順に行うことを含む一連の工程である。ただし、(a)の膜形成工程のみを繰り返す態様であってもよい。また、(d)加熱工程は積層の最後又は中間に一括して行う態様としてもよい。すなわち、(a)~(c)の工程を所定の回数繰り返し行い、その後に(d)の加熱をすることで、積層された硬化性樹脂組成物層を一括で硬化する態様としてもよい。また、(c)現像工程の後には(e)金属層形成工程を含んでもよく、このときにも都度(d)の加熱を行ってもよいし、所定回数積層させた後に一括して(d)の加熱を行ってもよい。積層工程には、更に、上記乾燥工程や加熱工程等を適宜含んでいてもよいことは言うまでもない。
積層工程後、更に積層工程を行う場合には、上記加熱工程後、上記露光工程後、又は、上記金属層形成工程後に、更に、表面活性化処理工程を行ってもよい。表面活性化処理としては、プラズマ処理が例示される。
上記積層工程は、2~5回行うことが好ましく、3~5回行うことがより好ましい。
例えば、樹脂層/金属層/樹脂層/金属層/樹脂層/金属層のような、樹脂層が3層以上7層以下の構成が好ましく、3層以上5層以下が更に好ましい。
本発明では特に、金属層を設けた後、更に、上記金属層を覆うように、上記硬化性樹脂組成物の硬化膜(樹脂層)を形成する態様が好ましい。具体的には、(a)膜形成工程、(b)露光工程、(c)現像工程、(e)金属層形成工程、(d)加熱工程の順序で繰り返す態様、又は、(a)膜形成工程、(b)露光工程、(c)現像工程、(e)金属層形成工程の順序で繰り返し、最後又は中間に一括して(d)加熱工程を設ける態様が挙げられる。硬化性樹脂組成物層(樹脂層)を積層する積層工程と、金属層形成工程を交互に行うことにより、硬化性樹脂組成物層(樹脂層)と金属層を交互に積層することができる。
本発明は、本発明の硬化膜又は積層体を含む半導体デバイスも開示する。本発明の硬化性樹脂組成物を再配線層用層間絶縁膜の形成に用いた半導体デバイスの具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0213~0218の記載及び図1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。
(樹脂)
本発明の樹脂は、下記式(1-1)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
式(1-1)中、X1及びX2はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基又は脂肪族環基を表し、Y1はn+2価の有機基を表し、A1は重合性基を含む基を表し、nは1以上の整数を表し、Q1は2価の連結基を表す。
本発明の樹脂は、下記式(1-1)で表される繰返し単位を有することが好ましい。
上記式(1-1)は、特定樹脂における式(1-1)と同義であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂は、上述の特定樹脂と同義であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂は、上述の特定樹脂と同義であり、好ましい態様も同様である。
<用途>
本発明の樹脂は、硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂として用いられることが好ましい。
また、例えば層間絶縁膜用の組成物など、従来のポリイミドが用いられる組成物において、特に制限なく、従来のポリイミドの一部又は全部を本発明の樹脂に置き換えて用いることができる。
本発明の樹脂は耐薬品性に優れるため、本発明の樹脂は、例えば、絶縁膜を形成するための組成物、積層体を形成するための組成物などの、耐薬品性が必要とされる用途に用いられる組成物において、好適に用いられると考えられる。
本発明の樹脂は、硬化性樹脂組成物に含まれる樹脂として用いられることが好ましい。
また、例えば層間絶縁膜用の組成物など、従来のポリイミドが用いられる組成物において、特に制限なく、従来のポリイミドの一部又は全部を本発明の樹脂に置き換えて用いることができる。
本発明の樹脂は耐薬品性に優れるため、本発明の樹脂は、例えば、絶縁膜を形成するための組成物、積層体を形成するための組成物などの、耐薬品性が必要とされる用途に用いられる組成物において、好適に用いられると考えられる。
(樹脂の製造方法)
本発明の樹脂の製造方法は、本発明の樹脂を製造する製造方法であって、少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程(ジオール製造工程)、上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程(4価カルボン酸化合物製造工程)、上記4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程(前駆体製造工程)、並びに、上記ポリイミド前駆体をイミド化する工程(イミド化工程)を含むことが好ましい。
上記各工程の詳細は、特定樹脂の製造方法に記載した通りであり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂の製造方法は、本発明の樹脂を製造する製造方法であって、少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、上記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程(ジオール製造工程)、上記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、上記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程(4価カルボン酸化合物製造工程)、上記4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程(前駆体製造工程)、並びに、上記ポリイミド前駆体をイミド化する工程(イミド化工程)を含むことが好ましい。
上記各工程の詳細は、特定樹脂の製造方法に記載した通りであり、好ましい態様も同様である。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、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。従って、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。以下、「部」、「%」は特に述べない限り、質量基準である。
(特定樹脂の合成)
<中間体A-Aの合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、2-アミノー2-(ヒドロキシメエチル)-1.3-プロパンジオール(東京化成工業(株)製)48.5g(0.4モル)を240mLのアセトンと混合し、0℃に冷却した後、メタンスルホン酸(富士フイルム和光純薬(株)製)39.2g(0.41モル)を1時間かけて滴下した。次いで、2,2-ジメトキシプロパン(東京化成工業(株)製)62.5g(0.6モル)を30分かけて滴下し、25℃で3時間撹拌した。析出物をろ過し、500mLのアセトンで洗浄し、ろ物を回収した。これを真空乾燥し、中間体(A-A)を99.0g得た。中間体(A-A)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-A)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.39(s、6H)、2.31(s、3H)、3.48-3.50(d、2H)、3.64-3.67(d、2H)、3.88-3.91(d、2H)、5.46-5.49(t、1H)、8.03(s、3H)
<中間体A-Aの合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、2-アミノー2-(ヒドロキシメエチル)-1.3-プロパンジオール(東京化成工業(株)製)48.5g(0.4モル)を240mLのアセトンと混合し、0℃に冷却した後、メタンスルホン酸(富士フイルム和光純薬(株)製)39.2g(0.41モル)を1時間かけて滴下した。次いで、2,2-ジメトキシプロパン(東京化成工業(株)製)62.5g(0.6モル)を30分かけて滴下し、25℃で3時間撹拌した。析出物をろ過し、500mLのアセトンで洗浄し、ろ物を回収した。これを真空乾燥し、中間体(A-A)を99.0g得た。中間体(A-A)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-A)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.39(s、6H)、2.31(s、3H)、3.48-3.50(d、2H)、3.64-3.67(d、2H)、3.88-3.91(d、2H)、5.46-5.49(t、1H)、8.03(s、3H)
<中間体A-Bの合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、中間体(A-A)を38.6g(0.15モル)、トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬(株)製)54.6g(0.54モル)、テトラヒドロフラン167gを混合し、0℃に冷却した。次いで、メタクリル酸クロリド(富士フイルム和光純薬(株)製)32.9g(0.315モル)を1時間かけて滴下し、0℃で1時間、25℃で2時間撹拌した。次いで、反応液を分液ロートに移し、700mLの酢酸エチルで希釈し、300mLの水で洗浄し、300mLの飽和塩化アンモニウム水溶液で2回洗浄し、300mLの水で洗浄し、飽和食塩水で洗浄した。これを硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮後、酢酸エチル/ヘキサン=20/80(質量比)の溶媒を用いてカラム精製した。これを濃縮し、中間体(A-B)を20.0g得た。中間体(A-B)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-B)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.32(s、3H)、1.38(s、3H)、1.81(s、3H)、1.88(s、3H)、3.90-3.93(d、2H)、4.03-4.06(d、2H)、4.44(s、2H)、5.34(s、1H)、5.60(s、1H)、5.69(s、1H)、7.51(s、1H)
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、中間体(A-A)を38.6g(0.15モル)、トリエチルアミン(富士フイルム和光純薬(株)製)54.6g(0.54モル)、テトラヒドロフラン167gを混合し、0℃に冷却した。次いで、メタクリル酸クロリド(富士フイルム和光純薬(株)製)32.9g(0.315モル)を1時間かけて滴下し、0℃で1時間、25℃で2時間撹拌した。次いで、反応液を分液ロートに移し、700mLの酢酸エチルで希釈し、300mLの水で洗浄し、300mLの飽和塩化アンモニウム水溶液で2回洗浄し、300mLの水で洗浄し、飽和食塩水で洗浄した。これを硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮後、酢酸エチル/ヘキサン=20/80(質量比)の溶媒を用いてカラム精製した。これを濃縮し、中間体(A-B)を20.0g得た。中間体(A-B)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-B)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.32(s、3H)、1.38(s、3H)、1.81(s、3H)、1.88(s、3H)、3.90-3.93(d、2H)、4.03-4.06(d、2H)、4.44(s、2H)、5.34(s、1H)、5.60(s、1H)、5.69(s、1H)、7.51(s、1H)
<中間体A-Cの合成>
ナスフラスコ中で、中間体(A-B)13.4g(0.45モル)を150mLのアセトニトリルに溶解し、水4.0g、酸性樹脂DOWEX(50W×40 200-400Mesh)(アルドリッチ(株)社製)2.5gを添加し、30℃で6時間撹拌した。これに硫酸マグネシウム20.0gを添加し、10分間撹拌したあと、ろ紙でろ過し、エバポレーターで濃縮して、中間体(A-C)を10.5g得た。中間体(A-C)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-C)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.83(s、3H)、1.87(s、3H)、3.64-3.66(d、4H)、4.33(s、2H)、4.89-4.92(t、2H)、5.33(s、1H)、5.58(s、1H)、5.66(s、1H)、6.03(s、1H)、6.99(s、1H)
ナスフラスコ中で、中間体(A-B)13.4g(0.45モル)を150mLのアセトニトリルに溶解し、水4.0g、酸性樹脂DOWEX(50W×40 200-400Mesh)(アルドリッチ(株)社製)2.5gを添加し、30℃で6時間撹拌した。これに硫酸マグネシウム20.0gを添加し、10分間撹拌したあと、ろ紙でろ過し、エバポレーターで濃縮して、中間体(A-C)を10.5g得た。中間体(A-C)であることはNMRスペクトルから確認した。中間体(A-C)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重DMSO、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.83(s、3H)、1.87(s、3H)、3.64-3.66(d、4H)、4.33(s、2H)、4.89-4.92(t、2H)、5.33(s、1H)、5.58(s、1H)、5.66(s、1H)、6.03(s、1H)、6.99(s、1H)
<無水物(AA-1~AA-7)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、無水トリメリット酸クロリド(東京化成工業(株)製)18.5g(0.88モル)を酢酸エチル80.8gに溶解し、-10℃以下に冷却した。次いで、中間体(A-C)10.2g(0.04モル)、ピリジン7.12g(0.09モル)を酢酸エチル34.6gに溶解し、これを1時間かけて滴下した。滴下後、-10℃以下で1時間、25℃で2時間撹拌した。次いで、反応液をろ紙でろ過しながら分液ロートに移し、700mLの酢酸エチルで希釈し、300mLの水で洗浄し、200mLの飽和重曹水溶液で2回洗浄し、200mLの塩酸水溶液、飽和食塩水で洗浄した。これを硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮後、酢酸エチル溶液をヘキサンに晶析した。これをろ過、真空乾燥し、無水物(AA-1)21.0gを得た。無水物(AA-1)であることはNMRスペクトルから確認した。無水物(AA-1)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重クロロホルム、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.95ー1.96(d、6H)、4.72(s、2H)、4.96-5.02(q、4H)、5.45(s、1H)、5.67(s、1H)、5.74(s、1H)、6.16(s、1H)、6.72(s、1H)、8.13-8.15(d、2H)、8.55-8.59(m、4H)
同様にして、下記構造の無水物(AA-2)~(AA-8)を合成した。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、無水トリメリット酸クロリド(東京化成工業(株)製)18.5g(0.88モル)を酢酸エチル80.8gに溶解し、-10℃以下に冷却した。次いで、中間体(A-C)10.2g(0.04モル)、ピリジン7.12g(0.09モル)を酢酸エチル34.6gに溶解し、これを1時間かけて滴下した。滴下後、-10℃以下で1時間、25℃で2時間撹拌した。次いで、反応液をろ紙でろ過しながら分液ロートに移し、700mLの酢酸エチルで希釈し、300mLの水で洗浄し、200mLの飽和重曹水溶液で2回洗浄し、200mLの塩酸水溶液、飽和食塩水で洗浄した。これを硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで濃縮後、酢酸エチル溶液をヘキサンに晶析した。これをろ過、真空乾燥し、無水物(AA-1)21.0gを得た。無水物(AA-1)であることはNMRスペクトルから確認した。無水物(AA-1)について1H-NMRによる分析を行った。その結果を以下に示す。
1H-NMRデータ(重クロロホルム、400MHz、内部標準:テトラメチルシラン)
δ(ppm)=1.95ー1.96(d、6H)、4.72(s、2H)、4.96-5.02(q、4H)、5.45(s、1H)、5.67(s、1H)、5.74(s、1H)、6.16(s、1H)、6.72(s、1H)、8.13-8.15(d、2H)、8.55-8.59(m、4H)
同様にして、下記構造の無水物(AA-2)~(AA-8)を合成した。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-1)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-1)15.1g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル4.91g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-1)を得た。PA-1の分子量は、Mw=82,100、Mn=32,500であった。
PA-1の構造は下記式(PA-1)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-1)15.1g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル4.91g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-1)を得た。PA-1の分子量は、Mw=82,100、Mn=32,500であった。
PA-1の構造は下記式(PA-1)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-2)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-2)14.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4.91g、ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-2)を得た。PA-2の分子量は、Mw=65,500、Mn=28,300であった。
PA-2の構造は下記式(PA-2)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-2)14.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4.91g、ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-2)を得た。PA-2の分子量は、Mw=65,500、Mn=28,300であった。
PA-2の構造は下記式(PA-2)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-3)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-4)19.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノー2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-3)を得た。PA-3の分子量は、Mw=88,500、Mn=36,300であった。
PA-3の構造は下記式(PA-3)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-4)19.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノー2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-3)を得た。PA-3の分子量は、Mw=88,500、Mn=36,300であった。
PA-3の構造は下記式(PA-3)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-4)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-5)17.9g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノー2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-4)を得た。PA-4の分子量は、Mw=88,500、Mn=36,300であった。
PA-4の構造は下記式(PA-4)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-5)17.9g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノー2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-4)を得た。PA-4の分子量は、Mw=88,500、Mn=36,300であった。
PA-4の構造は下記式(PA-4)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-9)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-1)15.1g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、ビス(4-アミノー3-カルボキシフェニル)メタン(和歌山精化(株)製)6.87g(24ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-9)を得た。PA-9の分子量は、Mw=38,200、Mn=16,400であった。
PAー9の構造は下記式(PA-9)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-1)15.1g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、ビス(4-アミノー3-カルボキシフェニル)メタン(和歌山精化(株)製)6.87g(24ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-9)を得た。PA-9の分子量は、Mw=38,200、Mn=16,400であった。
PAー9の構造は下記式(PA-9)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-10)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-6)12.44g(17.5ミリモル)、無水物(AA-7)3.77g(7.5ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、ビス(4-アミノー3-カルボキシフェニル)メタン(和歌山精化(株)製)6.87g(24ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-10)を得た。PA-10の分子量は、Mw=32,400、Mn=15,200であった。
PAー10の構造は下記式(PA-10)により表される2つの繰返し単位を有する構造であると推測される。下記構造式中、繰返し単位を示す括弧の添え字は各繰返し単位の含有比(モル比)を表す。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-6)12.44g(17.5ミリモル)、無水物(AA-7)3.77g(7.5ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、ビス(4-アミノー3-カルボキシフェニル)メタン(和歌山精化(株)製)6.87g(24ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-10)を得た。PA-10の分子量は、Mw=32,400、Mn=15,200であった。
PAー10の構造は下記式(PA-10)により表される2つの繰返し単位を有する構造であると推測される。下記構造式中、繰返し単位を示す括弧の添え字は各繰返し単位の含有比(モル比)を表す。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-11)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-8)15.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-(9-フルオレニリデン)ジアニリン(東京化成工業(株)製)8.71g(25ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-11)を得た。PA-11の分子量は、Mw=55,600、Mn=22,700であった。
PA-11の構造は下記式(PA-11)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-8)15.4g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-(9-フルオレニリデン)ジアニリン(東京化成工業(株)製)8.71g(25ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-11)を得た。PA-11の分子量は、Mw=55,600、Mn=22,700であった。
PA-11の構造は下記式(PA-11)により表される構造であると推測される。
<ポリエステルポリイミド樹脂(PA-12)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-7)6.28g(12.5ミリモル)、無水物(AA-3)6.53g(12.5ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4,90g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥した。次いで、乾燥した樹脂をN-メチルピロリドン(NMP)70.0gに溶解し、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.02gを添加し、0℃に冷却した。次いで、ジイソプロピルカルボジイミド 1.58g(12.5ミリモル)、グリシドール(東京化成工業(株)製)1.11g(15ミリモル)を添加し、10℃以下で5時間撹拌し、室温まで昇温した。次これを25℃に冷却し、1.5リットルの水/メタノール=75/25(体積比)中で沈殿させ、3,000rpmの速度で30分間撹拌した。析出したポリイミド樹脂を濾過して取得し、1リットルの水でかけ洗いした後、濾物を1.5リットルのメタノールに混合して再度30分間撹拌し再び濾過し、減圧下で、40℃で1日間乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-12)を得た。PA-12の分子量は、Mw=57,400、Mn=24,800であった。
PA-12の構造は下記式(PA-12)により表される2種の繰返し単位を含む構造であると推測される。式(PA-12)中、*はR1が結合する酸素原子との結合部位を表す。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、無水物(AA-7)6.28g(12.5ミリモル)、無水物(AA-3)6.53g(12.5ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4,90g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥した。次いで、乾燥した樹脂をN-メチルピロリドン(NMP)70.0gに溶解し、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.02gを添加し、0℃に冷却した。次いで、ジイソプロピルカルボジイミド 1.58g(12.5ミリモル)、グリシドール(東京化成工業(株)製)1.11g(15ミリモル)を添加し、10℃以下で5時間撹拌し、室温まで昇温した。次これを25℃に冷却し、1.5リットルの水/メタノール=75/25(体積比)中で沈殿させ、3,000rpmの速度で30分間撹拌した。析出したポリイミド樹脂を濾過して取得し、1リットルの水でかけ洗いした後、濾物を1.5リットルのメタノールに混合して再度30分間撹拌し再び濾過し、減圧下で、40℃で1日間乾燥し、ポリエステルポリイミド樹脂(PA-12)を得た。PA-12の分子量は、Mw=57,400、Mn=24,800であった。
PA-12の構造は下記式(PA-12)により表される2種の繰返し単位を含む構造であると推測される。式(PA-12)中、*はR1が結合する酸素原子との結合部位を表す。
<ポリイミド前駆体(PI-1)の合成>
20.0g(64.5ミリモル)の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(140℃で12時間乾燥した)と、16.8g(129ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、20.4g(258ミリモル)のピリジンと、100gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で18時間撹拌して、4,4’-オキシジフタル酸と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±4℃に保ちながら16.12g(135.5ミリモル)のSOCl2を10分かけて加えた。SOCl2を加えている間、粘度が増加した。50mLのN-メチルピロリドンで希釈した後、反応混合物を室温で2時間撹拌した。次いで、100mLのN-メチルピロリドンに11.08g(58.7ミリモル)の4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを溶解させた溶液を、温度を-5~0℃に保ちながら20分かけて反応混合物に滴下した。次いで、溶液と反応混合物を0℃で1時間反応させたのち、エタノールを70g加えて、室温で1晩撹拌した。次いで、5リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5,000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体をろ過して取得し、4リットルの水の中で再度30分間撹拌し再びろ過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下で、45℃で3日間乾燥し、ポリイミド前駆体(PI-1)を得た。このポリイミド前駆体(PI-1)の重量平均分子量は、22,000であった。
PI-1の構造は下記式(PI-1)により表される構造であると推測される。
20.0g(64.5ミリモル)の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(140℃で12時間乾燥した)と、16.8g(129ミリモル)の2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、0.05gのハイドロキノンと、20.4g(258ミリモル)のピリジンと、100gのダイグライムとを混合し、60℃の温度で18時間撹拌して、4,4’-オキシジフタル酸と2-ヒドロキシエチルメタクリレートのジエステルを製造した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±4℃に保ちながら16.12g(135.5ミリモル)のSOCl2を10分かけて加えた。SOCl2を加えている間、粘度が増加した。50mLのN-メチルピロリドンで希釈した後、反応混合物を室温で2時間撹拌した。次いで、100mLのN-メチルピロリドンに11.08g(58.7ミリモル)の4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを溶解させた溶液を、温度を-5~0℃に保ちながら20分かけて反応混合物に滴下した。次いで、溶液と反応混合物を0℃で1時間反応させたのち、エタノールを70g加えて、室温で1晩撹拌した。次いで、5リットルの水の中でポリイミド前駆体を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体混合物を5,000rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体をろ過して取得し、4リットルの水の中で再度30分間撹拌し再びろ過した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下で、45℃で3日間乾燥し、ポリイミド前駆体(PI-1)を得た。このポリイミド前駆体(PI-1)の重量平均分子量は、22,000であった。
PI-1の構造は下記式(PI-1)により表される構造であると推測される。
<比較例用ポリイミド(A-1)の合成>
撹拌機、コンデンサー及び内部温度計を取りつけた平底ジョイントを備えた乾燥反応器中で水分を除去しながら、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製) 20.0g(100ミリモル)をN-メチルピロリドン(NMP) 200.0gに溶解させた。続いて、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物 44.4g(100ミリモル)を添加し、40℃の温度で2時間撹拌した。次いで、トルエンを50mL添加した後、200ml/minの流量の窒素をフローしながら、温度を180℃に昇温し、9時間撹拌し、室温まで冷却した。次いで、N-メチルピロリドン 130.0gを添加し、希釈した後、2リットルの水の中でポリイミドを沈殿させ、水-ポリイミド混合物を2,000rpmの速度で30分間撹拌した。ポリイミド前駆体樹脂を濾過して取得し、濾物を1.5リットルのメタノールに混合して再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミドを減圧下で、40℃で1日間乾燥し、比較例用ポリイミド(A-1)を得た。A-1の重量平均分子量(Mw)は78,200であり、数平均分子量(Mn)は30,500であった。
比較例用ポリイミド(A-1)は式(1-1)で表される繰返し単位を含まず、特定樹脂には該当しない。
A-1の構造は下記式(A-1)により表される構造であると推測される。
撹拌機、コンデンサー及び内部温度計を取りつけた平底ジョイントを備えた乾燥反応器中で水分を除去しながら、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製) 20.0g(100ミリモル)をN-メチルピロリドン(NMP) 200.0gに溶解させた。続いて、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物 44.4g(100ミリモル)を添加し、40℃の温度で2時間撹拌した。次いで、トルエンを50mL添加した後、200ml/minの流量の窒素をフローしながら、温度を180℃に昇温し、9時間撹拌し、室温まで冷却した。次いで、N-メチルピロリドン 130.0gを添加し、希釈した後、2リットルの水の中でポリイミドを沈殿させ、水-ポリイミド混合物を2,000rpmの速度で30分間撹拌した。ポリイミド前駆体樹脂を濾過して取得し、濾物を1.5リットルのメタノールに混合して再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミドを減圧下で、40℃で1日間乾燥し、比較例用ポリイミド(A-1)を得た。A-1の重量平均分子量(Mw)は78,200であり、数平均分子量(Mn)は30,500であった。
比較例用ポリイミド(A-1)は式(1-1)で表される繰返し単位を含まず、特定樹脂には該当しない。
A-1の構造は下記式(A-1)により表される構造であると推測される。
<比較例用ポリイミド(A-2)の合成>
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、下記式(a-1)で表される構造の無水物(a-1)11.5g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4.91g、ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、比較例用ポリイミド(A-2)を得た。A-2の分子量は、Mw=85,100、Mn=36,900であった。
比較例用ポリイミド(A-2)は式(1-1)で表される繰返し単位を含まず、特定樹脂には該当しない。
A-2の構造は下記式(A-2)により表される構造であると推測される。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、下記式(a-1)で表される構造の無水物(a-1)11.5g(25ミリモル)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカル(東京化成工業(株)製)0.03gをN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)4.91g、ビフェニル(東京化成工業(株)製)7.85g(24.5ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、80℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン7.50g(94.8ミリモル)、無水酢酸6.38g(62ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)20.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1.5リットルのメタノールに加えて沈殿を生じさせ、3,000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、比較例用ポリイミド(A-2)を得た。A-2の分子量は、Mw=85,100、Mn=36,900であった。
比較例用ポリイミド(A-2)は式(1-1)で表される繰返し単位を含まず、特定樹脂には該当しない。
A-2の構造は下記式(A-2)により表される構造であると推測される。
<実施例及び比較例>
各実施例において、それぞれ、下記表1に記載の成分を混合し、各硬化性樹脂組成物を得た。また、各比較例において、それぞれ、下記表1に記載の成分を混合し、各比較用組成物を得た。得られた硬化性樹脂組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを通して加圧ろ過した。
表1中、「質量部」の欄の数値は各成分の含有量(質量部)を示している。
表1中、例えば、「種類」の欄の「PA-1/PI-1」、「質量部」の欄の「18/14」等の記載は、PA-1を18質量部、PI-1を14質量部それぞれ使用したことを示している。
また、表1中、「-」の記載は該当する成分を含有していないことを示している。
各実施例において、それぞれ、下記表1に記載の成分を混合し、各硬化性樹脂組成物を得た。また、各比較例において、それぞれ、下記表1に記載の成分を混合し、各比較用組成物を得た。得られた硬化性樹脂組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを通して加圧ろ過した。
表1中、「質量部」の欄の数値は各成分の含有量(質量部)を示している。
表1中、例えば、「種類」の欄の「PA-1/PI-1」、「質量部」の欄の「18/14」等の記載は、PA-1を18質量部、PI-1を14質量部それぞれ使用したことを示している。
また、表1中、「-」の記載は該当する成分を含有していないことを示している。
表1に記載した各成分の詳細は下記の通りである。
〔特定樹脂又は比較用樹脂〕
・PA-1~PA-11:上記で合成したPA-1~PA-11
・PI-1:上記で合成したPI-1
・A-1~A-2:上記で合成したA-1~A-2
・PA-1~PA-11:上記で合成したPA-1~PA-11
・PI-1:上記で合成したPI-1
・A-1~A-2:上記で合成したA-1~A-2
〔溶剤〕
・DMSO:ジメチルスルホキシド
・GBL:γ-ブチロラクトン
・EL:乳酸エチル
・NMP:N-メチルピロリドン
表1中、DMSO/GBLの記載は、DMSOとGBLをDMSO:GBL=20:80(質量比)の割合で混合して用いたことを示している。
表1中、NMP/ELの記載は、NMPと乳酸エチルをNMP:乳酸エチル=80:20(質量比)の割合で混合して用いたことを示している。
・DMSO:ジメチルスルホキシド
・GBL:γ-ブチロラクトン
・EL:乳酸エチル
・NMP:N-メチルピロリドン
表1中、DMSO/GBLの記載は、DMSOとGBLをDMSO:GBL=20:80(質量比)の割合で混合して用いたことを示している。
表1中、NMP/ELの記載は、NMPと乳酸エチルをNMP:乳酸エチル=80:20(質量比)の割合で混合して用いたことを示している。
〔重合開始剤又は酸発生剤〕
・OXE-01:IRGACURE OXE 01(BASF社製)
・OXE-02:IRGACURE OXE 02(BASF社製)
・DFY:ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸(東京化成工業(株)製)
・NQD:1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸ナトリウム(東京化成工業(株)製)
・OXE-01:IRGACURE OXE 01(BASF社製)
・OXE-02:IRGACURE OXE 02(BASF社製)
・DFY:ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸(東京化成工業(株)製)
・NQD:1,2-ナフトキノン-2-ジアジド-5-スルホン酸ナトリウム(東京化成工業(株)製)
〔重合性化合物又は酸架橋剤〕
・SR-209:SR-209(サートマー社製)
・SR-231:SR-231(サートマー社製)
・SR-239:SR-239(サートマー社製)
・ADPH:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業(株)製)
・TMGU:1.3.4.6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル(東京化成工業(株)製)
・ICATG:イソシアヌル酸トリグリシジル(東京化成工業(株)製)
・SR-209:SR-209(サートマー社製)
・SR-231:SR-231(サートマー社製)
・SR-239:SR-239(サートマー社製)
・ADPH:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業(株)製)
・TMGU:1.3.4.6-テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル(東京化成工業(株)製)
・ICATG:イソシアヌル酸トリグリシジル(東京化成工業(株)製)
〔重合禁止剤〕
・F-1:1,4-ベンゾキノン
・F-2:4-メトキシフェノール
・F-3:1,4-ジヒドロキシベンゼン
・F-4:2-ニトロソ-1-ナフト-ル(東京化成工業(株)製)
・F-1:1,4-ベンゾキノン
・F-2:4-メトキシフェノール
・F-3:1,4-ジヒドロキシベンゼン
・F-4:2-ニトロソ-1-ナフト-ル(東京化成工業(株)製)
〔マイグレーション抑制剤〕
・H-1:1H-テトラゾール
・H-2:1,2,4-トリアゾール
・H-3:5-フェニルテトラゾール
・H-1:1H-テトラゾール
・H-2:1,2,4-トリアゾール
・H-3:5-フェニルテトラゾール
〔添加剤〕
・J-1:N-フェニルジエタノールアミン(東京化成工業(株)製)
・J-1:N-フェニルジエタノールアミン(東京化成工業(株)製)
<評価>
〔現像液溶解性評価〕
現像液溶解性評価は、以下のようにして実施した。
各実施例及び比較例において調製した各硬化性樹脂組成物又は比較用組成物を、それぞれ、スピンコート法でシリコンウェハ上に適用して硬化性樹脂組成物層を形成した。
得られた硬化性樹脂組成物層を適用したシリコンウェハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウェハ上に35μmの厚さの均一な硬化性樹脂組成物層を得た。
シリコンウェハ上の硬化性樹脂組成物層を、ステッパー(Nikon NSR 2005 i9C)を用いて、500mJ/cm2の露光エネルギーでi線により露光した。上記露光は、幅50μm、幅70μm、又は、幅100μmの1:1ラインアンドスペースパターンが形成されたバイナリマスクを用いて行った。
上記露光後の硬化性樹脂組成物層に対し、表1の「現像方法(現像液)」の欄に「溶剤」と記載された例においては、露光後の硬化性樹脂組成物層に対して現像液として30℃のシクロペンタノンを用いた現像を行い、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)によるリンスを行った。
表1の「現像方法(現像液)」の欄に「アルカリ」と記載された例においては、露光後の硬化性樹脂組成物層に対して、現像液として30℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた現像を行い、イオン交換水によるリンスを行った。
露光時に幅100μmの1:1ラインアンドスペース(L/S)パターンを用い、硬化性樹脂組成物層の厚さを35μmとした場合の未露光部の溶解に最低限必要な時間を最小現像時間とし、下記評価基準に従って評価した。最小現像時間が短いほど、現像液溶解性に優れているといえる。評価結果は表1に記載した。
-評価基準-
A:上記最小現像時間が30秒以内であった。
B:上記最小現像時間が30秒を超え60秒以内であった。
C:上記最小現像時間が60秒を超え120秒以内であった。
D:120秒で完全に溶解しなかった。
〔現像液溶解性評価〕
現像液溶解性評価は、以下のようにして実施した。
各実施例及び比較例において調製した各硬化性樹脂組成物又は比較用組成物を、それぞれ、スピンコート法でシリコンウェハ上に適用して硬化性樹脂組成物層を形成した。
得られた硬化性樹脂組成物層を適用したシリコンウェハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウェハ上に35μmの厚さの均一な硬化性樹脂組成物層を得た。
シリコンウェハ上の硬化性樹脂組成物層を、ステッパー(Nikon NSR 2005 i9C)を用いて、500mJ/cm2の露光エネルギーでi線により露光した。上記露光は、幅50μm、幅70μm、又は、幅100μmの1:1ラインアンドスペースパターンが形成されたバイナリマスクを用いて行った。
上記露光後の硬化性樹脂組成物層に対し、表1の「現像方法(現像液)」の欄に「溶剤」と記載された例においては、露光後の硬化性樹脂組成物層に対して現像液として30℃のシクロペンタノンを用いた現像を行い、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)によるリンスを行った。
表1の「現像方法(現像液)」の欄に「アルカリ」と記載された例においては、露光後の硬化性樹脂組成物層に対して、現像液として30℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いた現像を行い、イオン交換水によるリンスを行った。
露光時に幅100μmの1:1ラインアンドスペース(L/S)パターンを用い、硬化性樹脂組成物層の厚さを35μmとした場合の未露光部の溶解に最低限必要な時間を最小現像時間とし、下記評価基準に従って評価した。最小現像時間が短いほど、現像液溶解性に優れているといえる。評価結果は表1に記載した。
-評価基準-
A:上記最小現像時間が30秒以内であった。
B:上記最小現像時間が30秒を超え60秒以内であった。
C:上記最小現像時間が60秒を超え120秒以内であった。
D:120秒で完全に溶解しなかった。
〔解像性評価〕
各実施例又は比較例において、上記現像液溶解性評価と同様の方法により、硬化性樹脂組成物層を有するシリコンウェハを作製し、幅70μm、又は幅100μmの1:1ラインアンドスペース(L/S)パターンを用いた露光を行った。
現像時間を、上記現像液溶解性評価における、最小現像時間の2倍の時間の現像時間とした以外は、上記現像液溶解性評価と同様の方法により現像処理及びリンス処理を施した後、溶解部のシリコンウェハの表面が現れている部分を観察し、解像できたかを確認した。
現像後の硬化膜のパターンにおける溶解部について27点の測定を行い、下記評価基準に従って評価した。評価結果は表1に記載した。
A:全ての50μmのL/Sパターンが解像できた。
B:50μmでは1つ以上が解像せず、全ての70μmのL/Sパターンが解像できた
C:70μmのL/Sパターンの1つ以上が完全に解像せず、すべての100μmのL/Sパターンが解像できた。
D:100μmのL/Sパターンの1つ以上が現像残渣等により、完全に解像しなかった。
各実施例又は比較例において、上記現像液溶解性評価と同様の方法により、硬化性樹脂組成物層を有するシリコンウェハを作製し、幅70μm、又は幅100μmの1:1ラインアンドスペース(L/S)パターンを用いた露光を行った。
現像時間を、上記現像液溶解性評価における、最小現像時間の2倍の時間の現像時間とした以外は、上記現像液溶解性評価と同様の方法により現像処理及びリンス処理を施した後、溶解部のシリコンウェハの表面が現れている部分を観察し、解像できたかを確認した。
現像後の硬化膜のパターンにおける溶解部について27点の測定を行い、下記評価基準に従って評価した。評価結果は表1に記載した。
A:全ての50μmのL/Sパターンが解像できた。
B:50μmでは1つ以上が解像せず、全ての70μmのL/Sパターンが解像できた
C:70μmのL/Sパターンの1つ以上が完全に解像せず、すべての100μmのL/Sパターンが解像できた。
D:100μmのL/Sパターンの1つ以上が現像残渣等により、完全に解像しなかった。
〔耐薬品性の評価〕
各実施例及び比較例において調製した各硬化性樹脂組成物又は比較用組成物を、それぞれ、シリコンウェハ上にスピンコート法により適用し、硬化性樹脂組成物層を形成した。得られた硬化性樹脂組成物層を適用したシリコンウェハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウェハ上に15μmの均一な厚さの硬化性樹脂組成物層を形成した。シリコンウェハ上の硬化性樹脂組成物層を、ステッパー(Nikon NSR 2005 i9C)を用いて、500mJ/cm2の露光エネルギーで全面露光し、露光した硬化性樹脂組成物層(樹脂層)を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表1の「硬化条件」の欄に記載の温度で180分間加熱して、硬化性樹脂組成物層の硬化層(樹脂層)を得た。
得られた樹脂層について下記の薬液に下記の条件で浸漬し、溶解速度を算定した。
薬液:ジメチルスルホキシド(DMSO)と25質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液の90:10(質量比)の混合物
評価条件:薬液中で樹脂層を75℃で15分間浸漬して前後の膜厚を比較し、溶解速度(nm/分)を算出した。
評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表1に記載した。溶解速度が小さいほど、耐薬品性に優れるといえる。
-評価基準-
A 溶解速度が200nm/分未満であった。
B 溶解速度が200nm/分以上300nm/分未満であった。
C 溶解速度が300nm/分以上400nm/分未満であった。
D 溶解速度が400nm/分以上であった。
各実施例及び比較例において調製した各硬化性樹脂組成物又は比較用組成物を、それぞれ、シリコンウェハ上にスピンコート法により適用し、硬化性樹脂組成物層を形成した。得られた硬化性樹脂組成物層を適用したシリコンウェハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウェハ上に15μmの均一な厚さの硬化性樹脂組成物層を形成した。シリコンウェハ上の硬化性樹脂組成物層を、ステッパー(Nikon NSR 2005 i9C)を用いて、500mJ/cm2の露光エネルギーで全面露光し、露光した硬化性樹脂組成物層(樹脂層)を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表1の「硬化条件」の欄に記載の温度で180分間加熱して、硬化性樹脂組成物層の硬化層(樹脂層)を得た。
得られた樹脂層について下記の薬液に下記の条件で浸漬し、溶解速度を算定した。
薬液:ジメチルスルホキシド(DMSO)と25質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液の90:10(質量比)の混合物
評価条件:薬液中で樹脂層を75℃で15分間浸漬して前後の膜厚を比較し、溶解速度(nm/分)を算出した。
評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表1に記載した。溶解速度が小さいほど、耐薬品性に優れるといえる。
-評価基準-
A 溶解速度が200nm/分未満であった。
B 溶解速度が200nm/分以上300nm/分未満であった。
C 溶解速度が300nm/分以上400nm/分未満であった。
D 溶解速度が400nm/分以上であった。
以上の結果から、本発明に係る、特定樹脂を含む硬化性樹脂組成物は、耐薬品性に優れることがわかる。
比較例1~3に係る比較用組成物は、特定樹脂を含有しない。この比較例1~3に係る比較用組成物は、耐薬品性に劣ることが分かる。
<実施例101>
実施例1に記載の硬化性樹脂組成物を、表面に銅薄層が形成された樹脂基材における銅薄層の表面に膜厚が20μmとなるようにスピニングして塗布した。樹脂基材に塗布した硬化性樹脂組成物を、100℃で2分間乾燥した後、ステッパー(ニコン製、NSR1505 i6)を用いて露光した。露光は正方形パターン(縦横各100μmの正方形パターン、繰り返し数10)のマスクを介して、波長365nmで400mJ/cm2の露光量で行い正方形残しパターンを作製した。露光の後、シクロペンタノンで30秒間現像し、PGMEAで20秒間リンスし、パターンを得た。
次いで、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表1の実施例1の「硬化条件」の欄に記載の温度に達した後、この温度で3時間加熱し、再配線層用層間絶縁膜を形成した。この再配線層用層間絶縁膜は、絶縁性に優れていた。また、これらの再配線層用層間絶縁膜を使用して半導体デバイスを製造したところ、問題なく動作することを確認した。
比較例1~3に係る比較用組成物は、特定樹脂を含有しない。この比較例1~3に係る比較用組成物は、耐薬品性に劣ることが分かる。
<実施例101>
実施例1に記載の硬化性樹脂組成物を、表面に銅薄層が形成された樹脂基材における銅薄層の表面に膜厚が20μmとなるようにスピニングして塗布した。樹脂基材に塗布した硬化性樹脂組成物を、100℃で2分間乾燥した後、ステッパー(ニコン製、NSR1505 i6)を用いて露光した。露光は正方形パターン(縦横各100μmの正方形パターン、繰り返し数10)のマスクを介して、波長365nmで400mJ/cm2の露光量で行い正方形残しパターンを作製した。露光の後、シクロペンタノンで30秒間現像し、PGMEAで20秒間リンスし、パターンを得た。
次いで、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表1の実施例1の「硬化条件」の欄に記載の温度に達した後、この温度で3時間加熱し、再配線層用層間絶縁膜を形成した。この再配線層用層間絶縁膜は、絶縁性に優れていた。また、これらの再配線層用層間絶縁膜を使用して半導体デバイスを製造したところ、問題なく動作することを確認した。
Claims (15)
- 前記A1が、重合性基としてエチレン性不飽和結合を含む基、環状エーテル基又はメチロール基を含む基である、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 重合開始剤及び重合性化合物を更に含む、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
- 酸発生剤及び酸架橋剤を更に含む、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記Q1が下記式(A-1)~式(A-5)で表される構造よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記Q1が重合性基を含む基を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- Y1がn+2価の炭化水素基である、請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、請求項1~7のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
- 請求項9に記載の硬化膜を2層以上有し、前記硬化膜同士のいずれかの間に金属層を有する、積層体。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を基板に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化膜の製造方法。
- 上記膜を50~450℃で加熱する工程を含む、請求項11に記載の硬化膜の製造方法。
- 請求項9に記載の硬化膜または請求項10に記載の積層体を有する、半導体デバイス。
- 請求項14に記載の樹脂を製造する製造方法であって、
少なくとも2つのヒドロキシ基と、少なくとも1つの反応性基とを有する化合物Aと、前記反応性基と結合を形成可能である基、及び、重合性基を有する化合物Bとを反応させ、ジオール化合物を得る工程、
前記ジオール化合物と、3つのカルボキシ基を有する化合物、又は、前記3つのカルボキシ基を有する化合物の誘導体とを反応させて、2つのエステル結合を有する4価カルボン酸化合物を得る工程、
前記4価カルボン酸化合物と、ジアミン化合物とを反応させてポリイミド前駆体を得る工程、並びに、
前記ポリイミド前駆体をイミド化する工程を含む
樹脂の製造方法。
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2020
- 2020-08-21 TW TW109128496A patent/TW202112907A/zh unknown
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