WO2021085072A1 - パターン形成方法、感光性樹脂組成物、積層体の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
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- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
Definitions
- the present invention relates to a pattern forming method, a photosensitive resin composition, a method for producing a laminate, and a method for producing a semiconductor device.
- Resins such as polyimide and polybenzoxazole are applied to various applications because they have excellent heat resistance and insulating properties.
- the application is not particularly limited, and examples of a semiconductor device for mounting include the use of a pattern containing these resins as a material for an insulating film or a sealing material, or as a protective film.
- patterns containing these resins are also used as base films and coverlays for flexible substrates.
- resins such as polyimide and polybenzoxazole are used in the form of a photosensitive resin composition containing these resins or precursors thereof.
- a cured resin can be formed on the substrate by applying such a photosensitive resin composition to the substrate by, for example, coating, and then exposing, developing, heating, etc., if necessary. ..
- the photosensitive resin composition can be applied by a known coating method or the like, for example, there is a high degree of freedom in designing the shape, size, application position, etc. of the photosensitive resin composition to be applied. It can be said that it has excellent adaptability.
- industrial application development of photosensitive resin compositions containing these resins is expected more and more.
- Patent Document 1 describes a photosensitive resin composition comprising a polybenzoxazole precursor and diazoquinone, which is exposed and developed to form a pattern, and then further exposed to the entire surface and cured. The curing method is described.
- a photosensitive resin composition containing polyimide or polybenzoxazole or a precursor thereof is applied to a substrate, exposed to development, and then heated if necessary to form a pattern. I came. In the formation of the above pattern, it is desired to provide a pattern forming method having an excellent shape of the obtained pattern.
- the present invention includes a pattern forming method excellent in the shape of the obtained pattern, a photosensitive resin composition used in the pattern forming method, a method for producing a laminate including the pattern forming method, and an electron including the pattern forming method. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a device.
- a first region exposure step of selectively exposing a first region which is a partial region of a photosensitive film made of a photosensitive resin composition.
- the photosensitive resin composition comprises at least one resin selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole and polybenzoxazole precursor, and a photosensitizer.
- Pattern formation method ⁇ 2> A third region exposure step that selectively exposes a third region, which is a part of the photosensitive film after the second region exposure step, and a part of the photosensitive film after the third region exposure step.
- the fourth region exposure step of selectively exposing the fourth region, which is the region of the above, is included, and the development step is a step of developing the photosensitive film after the fourth region exposure step, and is included in the third region.
- At least a part of the region and at least a part of the region included in any of the first region, the second region, and the fourth region are common, and at least included in the fourth region.
- ⁇ 3> of the steps of exposing a part of the photosensitive film included before the development step it is the time from the end of one exposure step to the start of another exposure step.
- the pattern forming method according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the time not including another exposure step is 0.1 second or more.
- ⁇ 4> The pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the exposure wavelength in the first region exposure step and the second region exposure step is 300 to 450 nm.
- ⁇ 5> The pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the thickness of the photosensitive film made of the photosensitive resin composition is 10 ⁇ m or more.
- ⁇ 6> The pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the development in the development step is performed using an organic solvent as a developing solution.
- ⁇ 7> Any of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the ratio of the area of the region included in both the first region and the second region to the total area of the first region is 50% to 100%.
- ⁇ 10> The pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the photosensitive resin composition further contains a radical cross-linking agent.
- the photosensitive resin composition further contains a sensitizer.
- ⁇ 12> The photosensitive resin composition used for forming the photosensitive film in the pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>.
- ⁇ 13> A method for producing a laminate, which comprises the pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>.
- ⁇ 14> A method for manufacturing an electronic device, which comprises the pattern forming method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, or the method for manufacturing a laminate according to ⁇ 13>.
- a pattern forming method excellent in the shape of the obtained pattern a photosensitive resin composition used in the pattern forming method, a method for producing a laminate including the pattern forming method, and the pattern forming method are described.
- a method of manufacturing an electronic device including is provided.
- the present invention is not limited to the specified embodiments.
- the numerical range represented by 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 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
- Either, and "(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 photocurable layer, the direction from the base material to the photocurable layer is “upper”. And the opposite direction is called “down”. It should be noted that such a vertical setting is for convenience in the present specification, and in an actual embodiment, the "upward" direction in the present specification may be different from the vertical upward direction.
- 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.
- the atmospheric pressure is 101,325 Pa (1 atm)
- the relative humidity is 50% RH.
- the combination of preferred embodiments is a more preferred embodiment.
- the pattern forming method of the present invention is a first region exposure step of selectively exposing a first region, which is a part of a photosensitive film made of a photosensitive resin composition, and a photosensitive film after the first region exposure step. At least one included in the first region, including a second region exposure step of selectively exposing the second region, which is a part of the region, and a developing step of developing the photosensitive film after the second region exposure step.
- the pattern forming method of the present invention is excellent in the shape of the obtained pattern.
- the mechanism by which the above effect is obtained is unknown, but it is presumed as follows.
- a photosensitive film formed from a polyimide or polybenzoxazole or a photosensitive resin composition containing a precursor thereof and a photosensitive agent is exposed and developed, and if necessary, then heated or the like to be used for a pattern.
- the photosensitive film formed from the photosensitive resin composition is subjected to the first region exposure step and the second region exposure step after exposure development. It has been found that the shape of the pattern is suppressed to be tapered or reversely tapered. This is done by dividing the exposure into a first region exposure step and a second region exposure step instead of performing the exposure in one exposure, so that the amount of radicals, acids, etc.
- the angle formed by the surface of the substrate on which the pattern is formed and the side surface of the pattern is called a taper angle, and when the taper angle is significantly less than 90 ° (for example, when the taper angle is less than 80 °).
- the pattern shape is called a reverse taper shape, and the pattern shape when the taper angle greatly exceeds 90 ° (for example, when the taper angle exceeds 100 °) is called a tapered shape.
- excellent pattern shape means that the taper angle is close to 90 °.
- the photosensitive agent is easily exposed to light because the energy of the exposure light is strong, especially in the photosensitive film on the exposure light source side in the thickness direction of the photosensitive film, for example, a radical. , Acid, etc. are likely to be generated.
- the photosensitive film on the side opposite to the exposure light source for example, the base material side
- the exposure light is attenuated and the energy of the exposure light is weak, so that the photosensitive agent is not easily exposed to light.
- radicals, acids and the like are unlikely to be generated.
- the degree of curing of the composition can be different between the exposure light source side and the base material side of the photosensitive film, so that it is considered that the pattern shape tends to be reverse tapered.
- the photosensitive film is a positive type photosensitive film described later, the photosensitive agent is easily exposed to light because the energy of the exposure light is strong, especially on the exposure light source side in the thickness direction of the photosensitive film, and for example, acid is easily generated. Conceivable.
- the exposure light is attenuated and the energy is weak, so that the photosensitizer is hard to be exposed to light, for example, acid is hard to be generated.
- the pattern shape tends to be tapered because the solubility of the composition in the developing solution is different between the exposure light source side and the base material side of the photosensitive film.
- the first region exposure step and the exposure are performed. Since there is a time during which no exposure is performed between the second region exposure step, it is considered that the subsequent diffusion of radicals, acids, etc. is suppressed, and the pattern shape is suppressed to be reverse-tapered or tapered. ..
- Patent Document 1 does not describe or suggest a pattern forming method including a first region exposure step and a second region exposure step.
- the pattern forming method of the present invention will be described in detail.
- the pattern forming method of the present invention includes a first region exposure step and a second region exposure step. Further, the pattern forming method of the present invention further includes steps such as a third region exposure step, a fourth region exposure step, and other exposure steps, which will be described later, in addition to the first region exposure step and the second region exposure step. It may be.
- a step including exposure of a photosensitive film such as a first region exposure step, a second region exposure step, a third region exposure step, a fourth region exposure step, and another exposure step is simply referred to as an "exposure step". Also called.
- the pattern forming method of the present invention includes a first region exposure step of exposing a part of a photosensitive film made of a photosensitive resin composition.
- a photosensitizer described later is exposed to light, and the solubility of the photosensitive film in a developing solution changes.
- the photosensitive agent is a photopolymerization initiator described later
- polymerization proceeds in the photosensitive film, and the solubility of the photosensitive film in the developing solution after the first region step is lowered.
- the photosensitive agent is a photoacid generator described later and the developing solution is an alkaline developing solution described later, acid is generated in the photosensitive film and the solubility in the developing solution is increased.
- the photosensitive agent is a photoacid generator described later and the developing solution is an organic solvent described later, acid is generated in the photosensitive film and the solubility in the developing solution is lowered.
- the photosensitivity of the photosensitive agent promotes the bonding reaction between the crosslinkable group contained in the specific resin or the crosslinker and another group, so that the photosensitive film is exposed to the developing solution.
- the solubility may change, or the solubility of the photosensitive film in a developer may change depending on the product generated by the chemical change due to the photosensitivity of the photosensitizer.
- the photosensitive film in the present invention may be a positive type photosensitive film or a negative type photosensitive film.
- the positive type photosensitive film means a photosensitive film in which an exposed portion (exposed part) is removed by a developing solution in an exposure process such as a first region exposure step and a second region exposure step
- a negative type photosensitive film is A photosensitive film in which an unexposed portion (non-exposed portion) is removed by a developing solution in the exposure step.
- a photosensitive film utilizing the catalytic action of an acid generated from a photosensitive agent by exposure is also referred to as a chemically amplified photosensitive film.
- the chemically amplified photosensitive film preferably contains a resin having a polarity converting group such as an acid-degradable group and a photoacid generator.
- the thickness of the photosensitive film is not particularly limited, but from the viewpoint that the effect of the present invention can be easily obtained, it is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 10 ⁇ m or more.
- the upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 50 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or less.
- the exposure wavelength in the first region exposure step may be appropriately set as a wavelength at which the photosensitizer described later has sensitivity, but is preferably 190 to 580 nm, more preferably 240 to 550 nm, still more preferably 300 to 450 nm. It is particularly preferably 300 to 420 nm.
- the exposure wavelengths are (1) semiconductor laser (wavelength 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm etc.), (2) metal halide lamp, (3) high-pressure mercury lamp, g-ray.
- the photosensitive resin composition of the present invention is preferably exposed to i-rays.
- 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.
- a mask pattern such as a photo mask
- the degree of freedom of use is improved, unnecessary wavelengths can be easily removed, or the exposure illuminance can be easily improved for exposure.
- exposure using a laser light source such as a semiconductor laser is preferable.
- Examples of the method of exposing a part of the photosensitive film in the first region exposure step include an exposure method using a known photomask, an exposure method of exposing a part of the photosensitive film by laser exposure, and the like.
- the pattern forming method of the present invention is performed after the first region exposure step, and includes a second region exposure step of selectively exposing the second region, which is a part of the photosensitive film after the first region exposure step. ..
- the second region exposure step is the same as the first region exposure step except that at least a part of the region included in the first region and at least a part of the region included in the second region are common. It can be done by the method of.
- the exposure wavelength in the second region exposure step may be appropriately set as a wavelength at which the photosensitizer described later has sensitivity, but is preferably 190 to 580 nm, more preferably 240 to 550 nm, still more preferably 300 to 450 nm. It is particularly preferably 300 to 420 nm. Further, the exposure wavelength in the second region exposure step may be the same as or different from the exposure wavelength in the first region exposure step, but it is preferable that they are the same.
- the exposure means in the second region exposure step is not particularly limited, and the same exposure means as the exposure means in the first region exposure step can be used. Further, the exposure means in the second region exposure step may be the same as or different from the exposure means in the first region exposure step, but it is preferable that they are the same.
- the ratio of the area of the region included in both the first region and the second region to the total area of the first region is preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100%. , 80 to 100% is more preferable, and 90 to 100% is particularly preferable. Setting the above ratio to 100% is also one of the preferred aspects of the pattern forming method of the present invention.
- the pattern forming method of the present invention includes a third region exposure step of selectively exposing a third region, which is a part of the photosensitive film after the second region exposure step, and the development step is the third region. This is a step of developing the photosensitive film after the region exposure step, and includes at least a part of the region included in the third region and at least a part of the region included in any of the first region and the second region. It is preferably a common area. Further, the pattern forming method of the present invention includes a third region exposure step of selectively exposing a third region, which is a part of the photosensitive film after the second region exposure step, and a third region exposure step.
- a fourth region exposure step of selectively exposing a fourth region, which is a part of the subsequent photosensitive film, is included, and the development step is a step of developing the photosensitive film after the fourth region exposure step.
- the third region exposure step and the fourth region exposure step can be performed by the same method as the first region exposure step described above. Further, the exposure wavelengths in the third region exposure step and the fourth region exposure step may be the same as or different from the exposure wavelengths in the first region exposure step, but they must be the same. Is preferable. Further, the exposure means in the third region exposure step and the fourth region exposure step may be the same as or different from the exposure means in the first region exposure step, but they must be the same. Is preferable.
- the ratio of the area of the region included in both the third region and the region included in at least one of the first region, the second region and the fourth region to the total area of the third region is It is preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100%, further preferably 80 to 100%, and particularly preferably 90 to 100%. Setting the above ratio to 100% is also one of the preferred aspects of the pattern forming method of the present invention.
- the ratio of the area of the region included in both the fourth region and the region included in at least one of the first region, the second region and the third region to the total area of the fourth region is It is preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100%, further preferably 80 to 100%, and particularly preferably 90 to 100%. Setting the above ratio to 100% is also one of the preferred aspects of the pattern forming method of the present invention.
- the pattern forming method of the present invention further includes other exposure steps other than the above-mentioned first region exposure step, second region exposure step, third region exposure step, and fourth region exposure step after the fourth step. It may be.
- the pattern forming method of the present invention includes another exposure step of selectively exposing another region which is a part of the photosensitive film after the fourth region exposure step, and the development step includes the other exposure. This is a step of developing the photosensitive film after the step, and includes at least a part of the regions included in the other regions, the first region, the second region, the third region, the fourth region, and another region. It is preferable that the region is common to at least a part of the region included in any of the other regions in the other exposure process.
- the other exposure steps can be performed by the same method as the first region exposure step described above. Further, the other exposure step may be a step of exposing the entire photosensitive film (entire exposure) instead of a step of exposing a part of the photosensitive film made of the photosensitive resin composition. Further, the exposure wavelength in the other exposure steps may be the same as or different from the exposure wavelength in the first region exposure step, but is preferably the same. Further, the exposure means in the other exposure steps may be the same as or different from the exposure means in the first region exposure step, but are preferably the same.
- the pattern forming method of the present invention includes a step of exposing a photosensitive film (the first region exposure step, the second region exposure step, the third region exposure step, the fourth region exposure step, and the other exposure steps. Is included) in a total of 2 to 10 times, more preferably 3 to 8 times, and even more preferably 4 to 7 times.
- the ratio of the area of the region included in both of the included regions is preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100%, further preferably 80 to 100%, and 90 to 90 to 100%. It is particularly preferably 100%. Setting the above ratio to 100% is also one of the preferred aspects of the pattern forming method of the present invention. Further, the ratio of the total area of the region exposed twice or more to the total area of the region exposed at least once contained in the photosensitive film is preferably 50 to 100%, preferably 70 to 100%. More preferably, it is more preferably 80 to 100%, and particularly preferably 90 to 100%. Setting the above ratio to 100% is also one of the preferred aspects of the pattern forming method of the present invention.
- ⁇ Interval> In the pattern forming method of the present invention, among the steps of exposing a part of the photosensitive film included before the development step, from the end of one exposure step to the start of another exposure step.
- the time is preferably 0.1 seconds or longer, more preferably 0.5 seconds or longer, and further preferably 1 second or longer, without including other exposure steps. It is particularly preferable that it is 5 seconds or longer.
- the upper limit of the above time is not particularly limited, and may be, for example, 24 hours or less.
- the time from the end of one exposure step to the start of another exposure step, which does not include another exposure step is also referred to as an "interval".
- the diffusion of radicals, acids and the like generated by the exposure of the photosensitizer is suppressed, and the pattern shape is excellent.
- the solubility in a developing solution changes due to cross-linking of components in the photosensitive film (polymerization of a radical cross-linking agent, cross-linking of another cross-linking agent, etc.). It is considered that the cross-linking progresses during the above interval and the motility of the field decreases. Therefore, it is considered that the diffusion of radicals, acids, etc. generated when further exposure is performed after the interval is suppressed.
- the photosensitive film contains a specific resin having a polarity converting group such as an acid-decomposable group, and the solubility in the developing solution changes due to structural changes such as deprotection of components in the photosensitive film.
- a specific resin having a polarity converting group such as an acid-decomposable group
- the solubility in the developing solution changes due to structural changes such as deprotection of components in the photosensitive film.
- the polarity of the field increases during the interval and the diffusivity of the polar molecules decreases. Therefore, it is considered that the diffusion of acids and the like generated when further exposure is performed after the interval is suppressed.
- the first region exposure step when performing a total of four exposures from the first region exposure step to the fourth region exposure step as the exposure step, the first region exposure step, the interval of 10 seconds, the second region exposure step, the interval of 10 seconds, It is possible to perform the exposure in the order of the third region exposure step, the interval of 10 seconds, and the fourth region exposure step.
- the step of exposing the photosensitive film is included three times or more, there are a plurality of intervals between the exposures, but the plurality of intervals may be the same or different.
- at least one of the plurality of intervals is preferably 0.1 seconds or longer, more preferably 0.5 seconds or longer, and 1 second or longer. It is more preferably present, and particularly preferably 5 seconds or more.
- the upper limit of the interval is not particularly limited, and may be, for example, 24 hours or less.
- the first region exposure step, the interval of 5 seconds, the second region exposure step, 10 It is also possible to perform exposure in the order of a second interval, a third region exposure step, a 15 second region exposure step, and a fourth region exposure step.
- the exposure wavelength in the first region exposure step and the second region exposure step is preferably 300 to 450 nm, more preferably 300 to 420 nm. preferable.
- the exposure wavelength in the fourth region exposure step is preferably 300 to 450 nm, more preferably 300 to 420 nm.
- the exposure amount at which the photosensitive film is exposed by the exposure steps such as the first region exposure step and the second region exposure step is preferably 100 to 10,000 mJ / cm 2 in terms of exposure energy at a wavelength at which the photosensitizer has sensitivity, and is preferably 200 to 8, More preferably, it is 000 mJ / cm 2.
- the focal positions in the plurality of exposures may be the same or different.
- the exposure amount in each step such as the first region exposure step and the second region exposure step is not particularly limited, and if the total is within the above-mentioned range of the exposure amount, the exposure amount in each step is the same. It may be different or it may be different. Further, the exposure output in each step such as the first region exposure step and the second region exposure step may be the same or different. For example, it is also preferable to expose with a higher exposure output in the second region exposure step than in the first region exposure step. When performing a total of four exposures from the first region exposure step to the fourth region exposure step, it is also preferable to expose with a higher exposure output in the later steps.
- the pattern forming method of the present invention may include a step of heating after exposure (post-exposure heating step).
- the post-exposure heating step may be performed after the exposure steps such as the first region exposure step and the second region exposure step and before the development step, once after the first region exposure step, and after the second region exposure step. It may be performed every time the step of exposing the photosensitive film is performed, such as once, or it may be decided whether or not to perform the post-exposure heating step every time the step of exposing the photosensitive film is performed. Good.
- the heating temperature in the post-exposure heating step is preferably 50 ° C. to 140 ° C., more preferably 60 ° C. to 120 ° C.
- the heating time in the post-exposure heating step is preferably 1 minute to 300 minutes, more preferably 5 minutes to 120 minutes.
- the heating rate in the post-exposure heating step is preferably 1 to 12 ° C./min, more preferably 2 to 10 ° C./min, and even more preferably 3 to 10 ° C./min from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature. Further, the heating rate may be appropriately changed during heating.
- the heating means in the post-exposure heating step is not particularly limited, and a known hot plate, oven, infrared heater, or the like can be used. Further, it is also preferable to carry out the heating in an atmosphere having a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium or argon.
- the pattern forming method of the present invention may include a film forming step of forming a photosensitive film from a photosensitive resin composition.
- the photosensitive film in the first region exposure step may be a photosensitive film formed by the film forming step, or may be a photosensitive film obtained by means such as purchase.
- the film forming step is preferably a step of applying the photosensitive resin composition to a substrate to form a film (layered) to obtain a photosensitive film.
- 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, a Cu base material, and a molded base material are more preferable.
- these base materials may be provided with a layer such as an adhesion layer or an oxide layer on the surface thereof.
- the shape of the base material is not particularly limited, and may be circular or rectangular.
- These substrates may be provided with a layer such as an adhesion layer or an oxide layer made of hexamethyldisilazane (HMDS) or the like on the surface.
- HMDS hexamethyldisilazane
- the shape of the base material is not particularly limited, and may be circular or rectangular.
- the size of the base material is, for example, 100 to 450 mm in diameter, preferably 200 to 450 mm in a circular shape. If it is rectangular, for example, the length of the short side is 100 to 1000 mm, preferably 200 to 700 mm.
- a plate-shaped base material (board) is used as the base material.
- the resin layer or the metal layer is the base material.
- Coating is preferable as a means for applying the photosensitive resin composition to the substrate.
- the means to be applied include a dip coating method, an air knife coating method, a curtain coating method, a wire bar coating method, a gravure coating method, an extrusion coating method, a spray coating method, a spin coating method, and a slit coating method.
- the inkjet method and the like are exemplified. From the viewpoint of the uniformity of the thickness of the photosensitive film, the spin coating method, the slit coating method, the spray coating method, and the inkjet method are more preferable, and from the viewpoint that the effect of the present invention can be easily obtained, the slit coating method is preferable.
- a photosensitive film 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.
- a spin coating method, a spray coating method, an inkjet method, etc. are preferable, and for a rectangular base material, a slit coating method or a spray coating method is used.
- the method, the inkjet method and the like are preferable.
- the spin coating method for example, it can be applied at a rotation speed of 500 to 2,000 rpm for about 10 seconds to 1 minute.
- a plurality of rotation speeds can be combined and applied. Further, it is also possible to apply a method of transferring a coating film previously formed on a temporary support by the above-mentioned application method onto a substrate. Regarding the transfer method, the production method described in paragraphs 0023, 0036 to 0051 of JP-A-2006-023696 and paragraphs 096 to 0108 of JP-A-2006-047592 can be preferably used in the present invention. Further, a step of removing the excess film at the edge of the base material may be performed. Examples of such a process include edge bead rinse (EBR), air knife, back rinse and the like. A pre-wetting step of applying various solvents to the base material before applying the resin composition to the base material to improve the wettability of the base material and then applying the resin composition may be adopted.
- EBR edge bead rinse
- the pattern forming method of the present invention may include a step (drying step) of drying the film (layer) formed to remove the solvent after the film forming step (layer forming step).
- 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.
- the pattern forming method of the present invention includes a developing step of developing the photosensitive film after the exposure with a developing solution to obtain a pattern. By developing, one of the exposed portion and the non-exposed portion is removed.
- the developing method is not particularly limited as long as a desired pattern can be formed, and examples thereof include ejection from a nozzle, spray spraying, immersion of a developing solution in a base material, and the like, and ejection from a nozzle is preferably used.
- the developing process includes a process in which the developer is continuously supplied to the substrate, a process in which the developer is kept in a substantially stationary state on the substrate, a process in which the developer is vibrated by ultrasonic waves, and a process in which they are combined. It can be adopted.
- development is carried out using a developing solution.
- the developing solution one in which the unexposed part (non-exposed part) is removed in the case of negative type development, and one in which the exposed part (exposed part) is removed in the case of positive type development.
- the development in the developing step according to the present invention is preferably carried out using an organic solvent as the developing solution, and is carried out using a developing solution containing 50% by mass or more of the organic solvent as the developing solution with respect to the total mass of the developing solution. Is more preferable.
- the developer may contain a known surfactant.
- alkaline developer 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 with respect to the total mass of the developer is used as the developer.
- the developer preferably has an organic solvent content of 10% by mass or less based on the total mass of the developing solution, more preferably 5% by mass or less, and 1% by mass or less. Is more preferable, and a developer containing no organic solvent is particularly preferable.
- the developing solution in alkaline development is more preferably an aqueous solution having a pH of 10 to 15.
- Examples of the alkaline compound contained in the developing solution in alkaline development include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, 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) or tetraethylammonium hydroxide and the like can be mentioned. Of these, an alkaline compound containing no metal is preferable, and an ammonium compound is more preferable.
- the content of TMAH is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, and 0.3 to 3 to the total mass of the developing solution. Mass% is more preferred.
- 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% 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 solvent examples include ethyl acetate, -n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl 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.
- Ke As tons for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, N-methyl-2-pyrrolidone, etc., and as aromatic hydrocarbons, for example, toluene, xylene, anisole, limonene, etc.
- Dimethyl sulfoxide is preferably mentioned as the sulfoxides.
- cyclopentanone and ⁇ -butyrolactone are particularly preferable, and cyclopentanone is more preferable.
- the developing solution contains an organic solvent, one kind or a mixture of two or more kinds of organic solvents can be used.
- the developer may further contain other components. Examples of other components include known surfactants and known defoamers.
- Method of supplying developer The method of supplying the developing solution is not particularly limited as long as a desired pattern can be formed, and the method of immersing the base material in the developing liquid, paddle development in which the developing liquid is supplied on the base material using a nozzle, or continuous developing liquid is continuously applied. The method of supplying can be mentioned.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, and a spray nozzle.
- the method of supplying the developer with a straight nozzle or the method of continuously supplying the developer with a spray nozzle is preferable, and the developer is supplied to the image area. From the viewpoint of permeability, the method of supplying with a spray nozzle is more preferable.
- the base material is spun to remove the developing solution from the base material, and after spin drying, the developing solution is continuously supplied by the straight nozzle again, and then the base material is spun to use the developing solution as the base material.
- a step of removing from the top may be adopted, and this step may be repeated a plurality of times.
- a method of supplying the developer in the developing process a step in which the developer is continuously supplied to the base material, a step in which the developer is kept in a substantially stationary state on the base material, and a step in which the developer is superposed on the base material.
- a process of vibrating with a sound wave or the like and a process of combining them can be adopted.
- the development time is preferably 5 seconds to 10 minutes, more preferably 10 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the developing solution at the time of development is not particularly specified, but it can usually be carried out at 10 to 45 ° C., more preferably 20 to 40 ° C.
- rinsing is preferably performed using pure water.
- the rinsing time is preferably 10 seconds to 10 minutes, more preferably 20 seconds to 5 minutes, still more preferably 5 seconds to 1 minute.
- the temperature of the rinsing solution at the time of rinsing is not particularly specified, but is preferably 10 to 45 ° C, more preferably 18 ° C to 30 ° C.
- Examples of the organic solvent when the rinsing solution contains an organic solvent include ethyl acetate, -n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, and butyl butyrate.
- alkyl alkyloxyacetate eg, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (eg, methyl methoxyacetate, methoxyacetic acid) E
- toluene, xylene, anisole, limonene and the like dimethyl sulfoxide as sulfoxides, and methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methylisobutylcarbinol, etc. as alcohols.
- Preferable examples thereof include triethylene glycol and the like, and as amides, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, dimethylformamide and the like.
- the rinsing liquid contains an organic solvent, one kind or a mixture of two or more kinds of organic solvents can be used.
- cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, PGMEA and PGME are particularly preferable, cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, PGMEA and PGME are more preferable, and cyclohexanone and PGMEA are more preferable. More preferred.
- the rinsing liquid contains an organic solvent, 50% by mass or more of the rinsing liquid is preferably an organic solvent, 70% by mass or more is more preferably an organic solvent, and 90% by mass or more is an organic solvent. Is more preferable.
- the rinse liquid may be 100% by mass of an organic solvent.
- the rinse solution may further contain other components. Examples of other components include known surfactants and known defoamers.
- the method of supplying the rinse liquid is not particularly limited as long as a desired pattern can be formed, and the method of immersing the base material in the rinse liquid, paddle development on the base material, the method of supplying the rinse liquid to the base material by a shower, and the base material. Above, there is a method of continuously supplying the rinse liquid by means such as a straight nozzle.
- the method of supplying the rinse liquid with a shower nozzle, a straight nozzle, a spray nozzle, or the like is preferable, and a method of continuously supplying the rinse liquid with a spray nozzle. Is more preferable. From the viewpoint of the permeability of the rinse liquid into the image portion, the method of supplying the rinse liquid with a spray nozzle is more preferable.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, and a spray nozzle.
- the rinsing step is preferably a step of supplying the rinsing liquid to the exposed film by a straight nozzle or continuously, and more preferably a step of supplying the rinsing liquid by a spray nozzle.
- a method of supplying the rinse liquid in the rinsing step a step of continuously supplying the rinse liquid to the base material, a step of keeping the rinse liquid in a substantially stationary state on the base material, and a step of superimposing the rinse liquid on the base material.
- a process of vibrating with a sound conditioner or the like and a process of combining them can be adopted.
- the production method of the present invention preferably includes a step (heating step) of heating the developed film.
- a heating step for example, when the photosensitive film contains a precursor such as a polyimide precursor or a polybenzoxazole precursor, or when the photosensitive film contains a crosslinkable component such as a cross-linking agent, a cured pattern ( It is possible to obtain a "cured film").
- the heating step is preferably included after the film forming step (layer forming step), the drying step, and the developing step. In the heating step, for example, cross-linking of an unreacted cross-linking agent can proceed.
- the heating temperature (maximum heating temperature) of the layer in the heating step is preferably 50 ° C.
- the upper limit is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 450 ° C. or lower, further preferably 350 ° C. or lower, further preferably 250 ° C. or lower, and preferably 220 ° C. or lower. Even more preferable.
- 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 heating from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature at a heating rate of 1 to 8 ° C./sec, more preferably 2 to 7 ° C./sec, and 3 to 6 ° C. °C / sec is more preferable.
- 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 photosensitive 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 pattern. The reason is not clear, but it is considered that the ethynyl groups of the specific resin between the layers are undergoing a cross-linking reaction at this temperature.
- 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 preferably performed in an atmosphere having a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon from the viewpoint of preventing 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 heating means in the heating step is not particularly limited, and examples thereof include a hot plate, an infrared furnace, an electric heating oven, and a hot air oven.
- the pattern forming method of the present invention preferably includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the surface of the pattern after the exposure step such as the first region exposure step and the second region exposure step.
- metal layer existing metal species can be used without particular limitation, and copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, and alloys containing these metals are exemplified. Copper and aluminum are more preferred, and copper is even 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 0.01 to 100 ⁇ m is mentioned as an example in the thickest portion, 0.1 to 50 ⁇ m is preferable, and 1 to 10 ⁇ m is more preferable.
- Examples of the fields to which the pattern obtained by the pattern forming method of the present invention can be applied include an insulating film for a semiconductor device, an interlayer insulating film for a rewiring layer, a stress buffer film, and the like.
- Other examples include forming a pattern by etching on 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. For these applications, for example, Science & Technology Co., Ltd.
- the pattern obtained by the pattern forming method of the present invention is also used for manufacturing plate surfaces such as offset plate surfaces or screen plate surfaces, use for etching molded parts, and manufacturing protective lacquers and dielectric layers in electronics, especially microelectronics. It can also be used.
- the method for producing a laminate of the present invention preferably includes the pattern forming method of the present invention.
- the laminate obtained by the method for producing a laminate of the present invention is a laminate containing two or more layers of patterns, and may be a laminate in which 3 to 7 layers are laminated.
- the pattern contained in the laminate of the present invention may be the above-mentioned cured film. At least one of the two or more layers of the pattern contained in the laminate is a pattern obtained by the pattern forming method of the present invention, and from the viewpoint of improving the pattern shape, all the patterns included in the laminate are included. It is preferable that the pattern is obtained by the pattern forming method of the present invention.
- the laminated body contains two or more patterns and includes a metal layer between any of the patterns.
- the metal layer is preferably formed by the metal layer forming step.
- the laminated body for example, a laminated body including at least a layer structure in which three layers of a first pattern, a metal layer, and a second pattern are laminated in this order is preferable. Both the first pattern and the second pattern are preferably patterns obtained by the pattern forming method of the present invention.
- the photosensitive resin composition of the present invention used for forming the first pattern and the photosensitive resin composition of the present invention used for forming the second pattern are compositions having the same composition. It may be a composition having a different composition.
- the metal layer in the laminate of the present invention is preferably used as metal wiring such as a rewiring layer.
- the method for producing a laminated body of the present invention preferably includes a laminating step.
- the laminating step means that (a) a film forming step (layer forming step), (b) a first region exposure step, (c) a second region exposure step, and (d) a developing step are again applied to the surface of the pattern or metal layer.
- a series of steps including performing in this order Is a series of steps including performing in this order.
- one or a plurality of exposure steps such as a third region exposure step and a fourth region exposure step may be included.
- the above-mentioned heating step may be included after the above-mentioned (d) development step.
- the above-mentioned metal layer forming step may be included after the (d) developing step.
- the laminating step may further include the drying step and the like as appropriate.
- the surface activation treatment step may be further performed after the exposure step, the developing step, the heating 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 2 or more and 20 or less, such as a resin layer / metal layer / resin layer / metal layer / resin layer / metal layer, and a configuration in which 3 or more and 7 or less are preferable.
- a configuration having 3 layers or more and 5 layers or less is more preferable.
- each layer in the laminating step may be a layer having the same composition, shape, film thickness, etc., or may be a different layer.
- the method for producing a cured film of the present invention may include a surface activation treatment step of surface activating at least a part of the metal layer and the photosensitive resin composition layer.
- the surface activation treatment step is usually performed after the metal layer forming step, but after the exposure development step, the photosensitive resin composition layer may be subjected to the surface activation treatment step and then the metal layer forming step. Good.
- the surface activation treatment may be performed on at least a part of the metal layer, on at least a part of the photosensitive resin composition layer after exposure, or on the metal layer and the photosensitive resin after exposure. For both of the composition layers, each may be at least partially.
- the surface activation treatment is preferably performed on at least a part of the metal layer, and it is preferable to perform the surface activation treatment on a part or all of the region of the metal layer in which the photosensitive resin composition layer is formed on the surface. ..
- the surface activation treatment is performed on a part or all of the photosensitive resin composition layer (resin layer) after exposure.
- the surface activation treatment includes plasma treatment of various raw material gases (oxygen, hydrogen, argon, nitrogen, nitrogen / hydrogen mixed gas, argon / oxygen mixed gas, etc.), corona discharge treatment, CF 4 / O 2 , NF 3 / O 2 , SF 6 , NF 3 , NF 3 / O 2 , surface treatment by ultraviolet (UV) ozone method, immersion in hydrochloric acid aqueous solution to remove oxide film, then amino group and thiol group It is selected from a dipping treatment in an organic surface treatment agent containing at least one compound and a mechanical roughening treatment using a brush, and a plasma treatment is preferable, and an oxygen plasma treatment using oxygen as a raw material gas is particularly preferable.
- the energy is preferably 500 ⁇ 200,000J / m 2, more preferably 1,000 ⁇ 100,000J / m 2, and most preferably 10,000 ⁇ 50,000J / m 2.
- the pattern of the photosensitive resin composition so as to cover the metal layer after the metal layer is provided.
- An aspect of repeating with is mentioned.
- the present invention also discloses a pattern forming method of the present invention or a method of manufacturing a semiconductor device including a method of manufacturing a laminate of the present invention.
- the semiconductor device in which the photosensitive 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 details of the photosensitive resin composition used in the pattern forming method of the present invention, the method for producing a laminate of the present invention, or the method for producing a semiconductor device of the present invention will be described.
- the photosensitive resin composition of the present invention is a photosensitive resin composition used in the pattern forming method of the present invention, the method for producing a laminate of the present invention, or the method for producing a semiconductor device of the present invention.
- the photosensitive resin composition of the present invention contains at least one resin selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole and polybenzoxazole precursor, and a photosensitizer.
- the photosensitive resin composition of the present invention contains at least one resin (specific resin) selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole and polybenzoxazole precursor.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a polyimide or a polyimide precursor as the specific resin, and more preferably contains a polyimide precursor.
- the specific resin preferably has a radically polymerizable group.
- the photosensitive resin composition preferably contains a photoradical polymerization initiator described later as a photosensitizer, contains a photoradical polymerization initiator described later as a photosensitizer, and is described later.
- the radical cross-linking agent described above it is more preferable to contain the radical cross-linking agent described above, and it is further preferable to contain the photoradical polymerization initiator described below as the photosensitizer, the radical cross-linking agent described below, and the sensitizer described below.
- a photosensitive resin composition for example, a negative type photosensitive layer is formed.
- the specific resin may have a polarity converting group such as an acid-degradable group.
- the photosensitive resin composition preferably contains a photoacid generator described later as a photosensitizer. From such a photosensitive resin composition, for example, a chemically amplified positive type photosensitive layer or a negative type photosensitive layer is formed.
- polyimide precursor The type of the polyimide precursor used in the present invention is not particularly specified, but it is preferable that the polyimide precursor contains a repeating unit represented by the following formula (2). Equation (2) In formula (2), A 1 and A 2 independently represent an oxygen atom or NH, R 111 represents a divalent organic group, R 115 represents a tetravalent organic group, and R 113. And R 114 independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- a 1 and A 2 in the formula (2) independently represent an oxygen atom or NH, and an oxygen atom is preferable.
- R 111 in the formula (2) represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group and a group containing an aromatic group, and a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms and a carbon number of carbon atoms.
- a cyclic aliphatic group of 6 to 20, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group composed of a combination thereof is preferable, and a group containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable.
- a group represented by -Ar-L-Ar- is exemplified.
- Ar is an aromatic group independently
- L is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, ⁇ CO ⁇ , —S—. , -SO 2- or NHCO-, or a group consisting of a combination of two or more of the above.
- R 111 is preferably derived from diamine.
- the diamine used for producing the polyimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic or aromatic diamines. Only one kind of diamine may be used, or two or more kinds of diamines may be used. Specifically, a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 6 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof. It is preferably a diamine containing, and more preferably a diamine containing a group consisting of an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms. Examples of aromatic groups include:
- diamine examples include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane and 1,6-diaminohexane; 1,2- 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 and isophoronediamine; m- or p-phenylenediamine, diaminotoluene, 4,4'- Or 3,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl;
- diamines (DA-1) to (DA-18) described in paragraphs 0030 to 0031 of International Publication No. 2017/0385898 are also preferable.
- a diamine having two or more alkylene glycol units in the main chain described in paragraphs 0032 to 0034 of International Publication No. 2017/0385898 is also preferably used.
- R 111 is preferably represented by —Ar—L—Ar— from the viewpoint of the flexibility of the obtained organic film.
- Ar is an aromatic group independently, and L is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, ⁇ CO ⁇ , —S—. , -SO 2- or NHCO-, or a group consisting of a combination of two or more of the above.
- Ar is a phenylene group is preferably, L is an aliphatic hydrocarbon group having a fluorine atom are carbon atoms and optionally 1 or substituted by 2, -O -, - CO - , - S- or SO 2 - are preferred.
- the aliphatic hydrocarbon group here is preferably an alkylene group.
- R 111 is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or formula (61) from the viewpoint of i-ray transmittance.
- a divalent organic group represented by the formula (61) is more preferable.
- Equation (51) In formula (51), 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, methyl group or trifluoro. It is a methyl group.
- 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 or trifluoromethyl groups, respectively.
- Examples of the diamine compound giving the structure of the formula (51) or (61) include 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-.
- Examples thereof include bis (fluoro) -4,4'-diaminobiphenyl and 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the following diamines can also be preferably used.
- R 115 in the formula (2) represents a tetravalent organic group.
- a tetravalent organic group containing an aromatic ring is preferable, and a group represented by the following formula (5) or formula (6) is more preferable.
- 2- , NHCO-, and a group selected from a combination thereof are preferable, and a single bond, an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO. More preferably, it is a group selected from-, -S- and SO 2- , -CH 2- , -C (CF 3 ) 2- , -C (CH 3 ) 2-, -O-, -CO. More preferably, it is a divalent group selected from the group consisting of-, -S- and SO 2-.
- R 115 examples include tetracarboxylic acid residues remaining after removal of the anhydride 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 represented by the following formula (O). Equation (O) In formula (O), R 115 represents a tetravalent organic group.
- a preferred range of R 115 has the same meaning as R 115 in formula (2), and preferred ranges are also the same.
- tetracarboxylic dianhydride examples include pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-.
- PMDA pyromellitic dianhydride
- 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride 3,3', 4,4'-.
- tetracarboxylic dianhydrides (DAA-1) to (DAA-5) described in paragraph 0038 of International Publication No. 2017/038598 are also mentioned as preferable examples.
- R 111 and R 115 has an OH group. More specifically, as R 111 , a residue of a bisaminophenol derivative can be mentioned.
- 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 contain a polymerizable group.
- the polymerizable group is a group capable of a cross-linking reaction by the action of heat, radicals, etc., and a radical polymerizable group is preferable.
- the polymerizable group examples include a group having an ethylenically unsaturated bond, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group, an acyloxymethyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a benzoxazolyl group, a blocked isocyanate group, a methylol group and an amino.
- the group is mentioned.
- a group having an ethylenically unsaturated bond is preferable.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, a (meth) allyl group, a group represented by the following formula (III), and the like, and a group represented by the following formula (III) is preferable.
- R200 represents a hydrogen atom or a methyl group, and a hydrogen atom is preferable.
- R 201 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -CH 2 CH (OH) CH 2- or a polyalkyleneoxy group. Examples of 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.
- 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 carbon number of the alkylene group (including the carbon number of the substituent when the alkylene group has a substituent) is preferably 2 or more, more preferably 2 to 10, and 2 to 6. Is more preferable, 2 to 5 is more preferable, 2 to 4 is more preferable, 2 or 3 is particularly preferable, and 2 is most preferable.
- the said alkylene group may have a substituent.
- Preferred substituents include alkyl groups, aryl groups, halogen atoms and the like.
- the number of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group is preferably 2 to 20, more preferably 2 to 10, and even more preferably 2 to 6.
- the polyalkyleneoxy group includes a polyethyleneoxy group, a polypropyleneoxy group, a polytrimethyleneoxy group, a polytetramethyleneoxy group, or a plurality of ethyleneoxy groups and a plurality of propylenes from the viewpoint of solvent solubility and solvent resistance.
- a group in which an oxy group is bonded is preferable, a polyethyleneoxy group or a polypropyleneoxy group is more preferable, and a polyethyleneoxy group is further preferable.
- the ethyleneoxy groups and the propyleneoxy groups may be randomly arranged or may be arranged by forming a block. , Alternate or the like may be arranged in a pattern. The preferred embodiment of the number of repetitions of the ethyleneoxy group and the like in these groups is as described above.
- R 113 and R 114 are independently hydrogen atoms or monovalent organic groups.
- the monovalent organic group include an aromatic group and an aralkyl group in which an acidic group is bonded to one, two or three carbons constituting the aryl group, preferably one.
- Specific examples thereof include an aromatic group having an acidic group having 6 to 20 carbon atoms and an aralkyl group having an acidic group having 7 to 25 carbon atoms. More specifically, a phenyl group having an acidic group and a benzyl group having an acidic group can be mentioned.
- the acidic group is preferably an OH group. It is also more preferable that R 113 or R 114 is a hydrogen atom, 2-hydroxybenzyl, 3-hydroxybenzyl and 4-hydroxybenzyl.
- R 113 or R 114 is preferably a monovalent organic group.
- the monovalent organic group preferably contains a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, or an aromatic group, and an alkyl group substituted with an aromatic group is more preferable.
- the alkyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic.
- linear or branched alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, a dodecyl group, a tetradecyl group and an octadecyl group.
- Isobutyl group isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, 1-ethylpentyl group, 2-ethylhexyl group 2- (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) ethoxy group, 2- (2- (2) -Ethoxyethoxy) ethoxy) ethoxy) ethoxy group, 2- (2- (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) ethoxy) ethoxy group, and 2- (2- (2- (2- (2-ethoxyethoxy) ethoxy) ethoxy) Ethoxy group is mentioned.
- 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 cyclic 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. Can be mentioned. Of these, the cyclohexyl group is most preferable from the viewpoint of achieving both high sensitivity. Further, as the alkyl group substituted with an aromatic group, a linear alkyl group substituted with an aromatic group described later is preferable.
- aromatic group examples include substituted or unsubstituted benzene ring, naphthalene ring, pentalene ring, inden ring, azulene ring, heptalene ring, indacene ring, perylene ring, pentacene ring, acenaphthene ring, phenanthrene ring, and anthracene.
- the benzene ring is most preferable.
- R 113 is a hydrogen atom or R 114 is a hydrogen atom
- R 113 is a hydrogen atom
- R 114 is a hydrogen atom
- the polyimide precursor forms a salt with a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond.
- the tertiary amine compound having such an ethylenically unsaturated bond include N, N-dimethylaminopropyl methacrylate.
- At least one of R 113 and R 114 may be a polar converting group such as an acid-degradable group.
- the acid-degradable group is not particularly limited as long as it is decomposed by the action of an acid to produce an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxy group or a carboxy group, but is not particularly limited, but is an acetal group, a ketal group, a silyl group, or a silyl ether group.
- a tertiary alkyl ester group or the like is preferable, and an acetal group is more preferable from the viewpoint of exposure sensitivity.
- the acid-degradable group examples include tert-butoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, ethoxyethyl group, methoxyethyl group, ethoxymethyl group, trimethylsilyl group, tert-butoxycarbonylmethyl.
- examples include a group and a trimethylsilyl ether group. From the viewpoint of exposure sensitivity, an ethoxyethyl group or a tetrahydrofuranyl group is preferable.
- the polyimide precursor has a fluorine atom in the structural unit.
- the fluorine atom content in the polyimide precursor is preferably 10% by mass or more, and preferably 20% by mass or less.
- the polyimide precursor may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- the diamine component include bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane and bis (p-aminophenyl) octamethylpentasiloxane.
- the repeating unit represented by the formula (2) is preferably the repeating unit represented by the formula (2-A). That is, it is preferable that at least one of the polyimide precursors used in the present invention is a precursor having a repeating unit represented by the formula (2-A). With such a structure, the width of the exposure latitude can be further widened. Equation (2-A) In formula (2-A), A 1 and A 2 represent oxygen atoms, R 111 and R 112 each independently represent a divalent organic group, and R 113 and R 114 each independently. Representing a hydrogen atom or a monovalent organic group , at least one of R 113 and R 114 is a group containing a polymerizable group, and it is preferable that both are polymerizable groups.
- a 1, A 2, R 111 , R 113 and R 114 each independently have the same meaning as A 1, A 2, R 111 , R 113 and R 114 in formula (2), and preferred ranges are also the same .
- R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and preferred ranges are also the same.
- the polyimide precursor may contain one type of repeating structural unit represented by the formula (2), but may contain two or more types. Further, it may contain a structural isomer of a repeating unit represented by the formula (2). Needless to say, the polyimide precursor may contain other types of repeating structural units in addition to the repeating unit of the above formula (2).
- polyimide precursor in the present invention a polyimide precursor in which 50 mol% or more of all repeating units, further 70 mol% or more, particularly 90 mol% or more is a repeating unit represented by the formula (2) is used. Illustrated.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably 18,000 to 30,000, more preferably 20,000 to 27,000, and even more preferably 22,000 to 25,000.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 7,200 to 14,000, more preferably 8,000 to 12,000, and even more preferably 9,200 to 11,200.
- the degree of dispersion of the molecular weight of the polyimide precursor is preferably 2.5 or more, more preferably 2.7 or more, and further preferably 2.8 or more.
- the upper limit of the dispersity of the molecular weight of the polyimide precursor is not particularly defined, but for example, 4.5 or less is preferable, 4.0 or less is more preferable, 3.8 or less is further preferable, and 3.2 or less is further preferable. Preferably, 3.1 or less is even more preferable, 3.0 or less is even more preferable, and 2.95 or less is particularly preferable.
- the degree of molecular weight dispersion is a value calculated by weight average molecular weight / number average molecular weight.
- the polyimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyimide or a polyimide that is soluble in a developing solution containing an organic solvent as a main component.
- the alkali-soluble polyimide means a polyimide that dissolves 0.1 g or more at 23 ° C. in 100 g of a 2.38 mass% tetramethylammonium aqueous solution, and 0.5 g or more from the viewpoint of pattern forming property.
- a polyimide that dissolves is preferable, and a polyimide that dissolves 1.0 g or more is more preferable.
- the upper limit of the dissolution amount is not particularly limited, but is preferably 100 g or less.
- the polyimide is preferably a polyimide having a plurality of imide structures in the main chain from the viewpoint of the film strength and the insulating property of the obtained organic film.
- 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.
- the polyimide preferably has a fluorine atom.
- the fluorine atom is preferably contained in, for example, R 132 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, or R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, and is preferably contained in the formula (4) described later. It is more preferable that it is contained as an alkyl fluoride group in R 132 in the repeating unit represented by 4) or R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later.
- the amount of fluorine atoms with respect to the total mass of the polyimide is preferably 1 to 50 mol / g, and more preferably 5 to 30 mol / g.
- the polyimide preferably has a silicon atom.
- the silicon atom is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, and is organically modified (poly ) in R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later. ) It is more preferable that it is contained as a siloxane structure. Further, the silicon atom or the organically modified (poly) siloxane structure may be contained in the side chain of the polyimide, but is preferably contained in the main chain of the polyimide.
- the amount of silicon atoms with respect to the total mass of the polyimide is preferably 0.01 to 5 mol / g, more preferably 0.05 to 1 mol / g.
- the polyimide preferably has an ethylenically unsaturated bond.
- the polyimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or at the side chain, but it is preferably provided at the side chain.
- the ethylenically unsaturated bond preferably has radical polymerization property.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 132 in the repeating unit represented by the formula (4) described later or R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, and is preferably contained in the formula described later.
- R 132 in the repeating unit represented by (4) or R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later is contained as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- ethylenically unsaturated bond ethylene R 131 in the repeating unit represented by the preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, which will be described later Equation (4) It is more preferably contained as a group having a sex unsaturated bond.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a group having an optionally substituted vinyl group directly bonded to an aromatic ring such as a vinyl group, an allyl group and a vinylphenyl group, a (meth) acrylamide group and a (meth) group. Examples thereof include an acryloyloxy group and a group represented by the following formula (IV).
- R 20 represents a hydrogen atom or a methyl group, and a methyl group is preferable.
- a (poly) alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms the alkylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, particularly preferably 2 or 3; the number of repetitions is preferably 1 to 12 and 1 ⁇ 6 is more preferable, and 1 to 3 are particularly preferable), or a group in which two or more of these are combined is represented.
- R 21 is preferably a group represented by any of the following formulas (R1) to (R3), and more preferably a group represented by the formula (R1).
- L represents a single bond, an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, a (poly) alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms, or a group in which two or more of these are bonded
- X Indicates an oxygen atom or a sulfur atom
- * represents a bond site with another structure
- ⁇ represents a bond site with an oxygen atom to which R 201 in the formula (III) is bonded.
- a preferred embodiment of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms in L or the (poly) alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms is the above-mentioned R 21 having 2 to 12 carbon atoms. This is the same as the preferred embodiment of 12 alkylene groups or (poly) alkyleneoxy groups having 2 to 30 carbon atoms.
- X is preferably an oxygen atom.
- * is synonymous with * in formula (IV), and the preferred embodiment is also the same.
- the structure represented by the formula (R1) comprises, for example, a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group and a compound having an isocyanato group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-isocyanatoethyl methacrylate). Obtained by reacting.
- the structure represented by the formula (R2) is obtained, for example, by reacting a polyimide having a carboxy group with a compound having a hydroxy group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate, etc.).
- the structure represented by the formula (R3) is obtained by reacting, for example, a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having a glycidyl group and an ethylenically unsaturated bond (for example, glycidyl methacrylate). can get.
- * represents a binding site with another structure, and is preferably a binding site with the main chain of polyimide.
- the amount of the ethylenically unsaturated bond with respect to the total mass of the polyimide is preferably 0.05 to 10 mol / g, more preferably 0.1 to 5 mol / g.
- the polyimide may have a crosslinkable group other than the ethylenically unsaturated bond.
- the crosslinkable group other than the ethylenically unsaturated bond include a cyclic ether group such as an epoxy group and an oxetanyl group, an alkoxymethyl group such as a methoxymethyl group, and a methylol group.
- the crosslinkable group other than the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, for example.
- the amount of the crosslinkable group other than the ethylenically unsaturated bond with respect to the total mass of the polyimide is preferably 0.05 to 10 mol / g, more preferably 0.1 to 5 mol / g.
- the polyimide may have a polarity converting group such as an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group in the polyimide is the same as the acid-decomposable group described in R 113 and R 114 in the above formula (2), and the preferred embodiment is also the same.
- the acid value of the polyimide is preferably 30 mgKOH / g or more, more preferably 50 mgKOH / g or more, and 70 mgKOH / g or more from the viewpoint of improving the developability. Is more preferable.
- the acid value is preferably 500 mgKOH / g or less, more preferably 400 mgKOH / g or less, and even more preferably 200 mgKOH / g or less.
- the acid value of the polyimide is preferably 2 to 35 mgKOH / g, and 3 to 30 mgKOH. / G is more preferable, and 5 to 20 mgKOH / g is even more preferable.
- the acid value is measured by a known method, for example, by the method described in JIS K 0070: 1992.
- an acid group having a pKa of 0 to 10 is preferable, and an acid group having a pKa of 3 to 8 is more preferable, from the viewpoint of achieving both storage stability and developability.
- the pKa is a dissociation reaction in which hydrogen ions are released from an acid, and its equilibrium constant Ka is expressed by its negative common logarithm pKa.
- pKa is a value calculated by ACD / ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified. Alternatively, the values published in "Revised 5th Edition Chemistry Handbook Basics" edited by the Chemical Society of Japan may be referred to.
- the acid group is a polyvalent acid such as phosphoric acid
- pKa is the first dissociation constant.
- the polyimide preferably contains at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a phenolic hydroxy group, and more preferably contains a phenolic hydroxy group.
- the polyimide preferably has a phenolic hydroxy group.
- the polyimide may have a phenolic hydroxy group at the end of the main chain or at the side chain.
- the phenolic hydroxy group is preferably contained in, for example, R 132 in the repeating unit represented by the formula (4) described later, or R 131 in the repeating unit represented by the formula (4) described later.
- the amount of the phenolic hydroxy group with respect to the total mass of the polyimide is preferably 0.1 to 30 mol / g, and more preferably 1 to 20 mol / g.
- the polyimide used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer compound having an imide ring, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (4), and is represented by the formula (4). More preferably, it is a compound containing a repeating unit and having a polymerizable group.
- Equation (4) In formula (4), R 131 represents a divalent organic group and R 132 represents a tetravalent organic group. When having a polymerizable group, the polymerizable group may be located at at least one of R 131 and R 132 , or may be located at the end of the polyimide as shown in the following formula (4-1) or formula (4-2). It may be located in.
- Equation (4-1) In formula (4-1), R133 is a polymerizable group, and the other groups are synonymous with formula (4). Equation (4-2) At least one of R 134 and R 135 is a polymerizable group, and if it is not a polymerizable group, it is an organic group, and the other group is synonymous with the formula (4).
- the polymerizable group has the same meaning as the polymerizable group described in the above-mentioned polymerizable group possessed by the polyimide precursor and the like.
- R 131 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include those similar to R 111 in the formula (2), and the preferred range is also the same. Further, as R 131 , a diamine residue remaining after removal of the amino group of the diamine can be mentioned. Examples of the diamine include aliphatic, cyclic aliphatic and aromatic diamines. Specific examples include an example of R 111 in the polyimide precursor formula (2).
- R 131 is a diamine residue having at least two alkylene glycol units in the main chain from the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of warpage during firing. More preferably, it is a diamine residue containing two or more ethylene glycol chains, one or both of propylene glycol chains in one molecule, and even more preferably, it is a diamine residue containing no aromatic ring.
- diamines containing two or more ethylene glycol chains and / or both of propylene glycol chains in one molecule include Jeffamine® KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, and EDR. -148, EDR-176, D-200, D-400, D-2000, D-4000 (trade name, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.), 1- (2- (2- (2-aminopropoxy) ethoxy) Examples thereof include, but are not limited to, propoxy) propane-2-amine and 1- (1- (1- (2-aminopropoxy) propan-2-yl) oxy) propan-2-amine.
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- examples of the tetravalent organic group include those similar to R 115 in the formula (2), and the preferred range is also the same.
- R 132 includes a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of an anhydride group from the tetracarboxylic dianhydride.
- Specific examples include an example of R 115 in the polyimide precursor formula (2).
- R 132 is preferably an aromatic diamine residue having 1 to 4 aromatic rings.
- R 131 and R 132 has an OH group. More specifically, as R 131 , 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (3-hydroxy-4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2- Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, and the above (DA-1) to (DA-18) are preferable examples. As R 132 , the above (DAA-1) to (DAA-5) are more preferable examples.
- the polyimide has a fluorine atom in the structural unit.
- the content of fluorine atoms in the polyimide is preferably 10% by mass or more, and preferably 20% by mass or less.
- the polyimide may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- the diamine component include bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane and bis (p-aminophenyl) octamethylpentasiloxane.
- the main chain end of polyimide may be sealed with an end-capping agent such as monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound or monoactive ester compound.
- an end-capping agent such as monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound or monoactive ester compound.
- monoamine acid anhydride
- monocarboxylic acid monoacid chloride compound or monoactive ester compound.
- monoactive ester compound preferable.
- monoamine it is more preferable to use monoamine, and preferred compounds of monoamine include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, and 1-hydroxy-7.
- the imidization rate (also referred to as "ring closure rate") of the polyimide is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, from the viewpoint of the film strength, the insulating property, etc. of the obtained organic film. More preferably, it is 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. Next, the polyimide is heat-treated at 350 ° C.
- the polyimide may contain repeating structural units of the above formula (4), all containing one type of R 131 or R 132, and the above formula (4) containing two or more different types of R 131 or R 132. May include repeating units of. Further, the polyimide may contain other types of repeating structural units in addition to the repeating unit of the above formula (4).
- Imide is, for example, a method of reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine compound (partially replaced with a terminal encapsulant which is monoamine) at a low temperature, or a tetracarboxylic acid dianhydride (partly an acid) at a low temperature.
- a polyimide precursor is obtained by using a method such as a method of reacting with an end-capping agent (replaced with an end-capping agent), which is completely imidized by a known imidization reaction method, or an imide in the middle.
- Synthesis using a method of stopping the conversion reaction and introducing a partially imidized structure and further, a method of introducing a partially imidized structure by blending a completely imidized polymer with its polyimide precursor.
- a method of introducing a partially imidized structure by blending a completely imidized polymer with its polyimide precursor.
- Examples of commercially available polyimide products include Durimide (registered trademark) 284 (manufactured by FUJIFILM Corporation) and Matrimide 5218 (manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.).
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide is preferably 5,000 to 70,000, more preferably 8,000 to 50,000, and even more preferably 10,000 to 30,000. By setting the weight average molecular weight to 5,000 or more, the breakage resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film having excellent mechanical properties, the weight average molecular weight is particularly preferably 20,000 or more. When two or more kinds of polyimides are contained, it is preferable that the weight average molecular weight of at least one kind of polyimide is in the above range.
- the polybenzoxazole precursor used in the present invention is not particularly defined for its structure and the like, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (3).
- Equation (3) R 121 represents a divalent organic group, R 122 represents a tetravalent organic group, and R 123 and R 124 independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group. Represent.
- R 123 and R 124 are synonymous with R 113 in the formula (2), respectively, and the preferable range is also the same. That is, at least one is preferably a polymerizable group.
- R 121 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group a group containing at least one of an aliphatic group and an aromatic group is preferable.
- the aliphatic group a linear aliphatic group is preferable.
- R 121 is preferably a dicarboxylic acid residue. Only one type of dicarboxylic acid residue may be used, or two or more types may be used.
- a dicarboxylic acid residue a dicarboxylic acid containing an aliphatic group and a dicarboxylic acid residue containing an aromatic group are preferable, and a dicarboxylic acid residue containing an aromatic group is more preferable.
- a dicarboxylic acid containing an aliphatic group a dicarboxylic acid containing a linear or branched (preferably straight chain) aliphatic group is preferable, and a linear or branched (preferably straight chain) aliphatic group and two -COOH are preferable.
- a dicarboxylic acid composed of is more preferable.
- the number of carbon atoms of the linear or branched (preferably linear) aliphatic group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 25, further preferably 3 to 20, and 4 to 20. It is more preferably 15, and particularly preferably 5 to 10.
- the linear aliphatic group is preferably an alkylene group.
- dicarboxylic acid containing a linear aliphatic group examples include malonic acid, dimethylmalonic acid, ethylmalonic acid, isopropylmalonic acid, di-n-butylmalonic acid, succinic acid, tetrafluorosuccinic acid, methylsuccinic acid, 2, 2-Dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid, dimethylmethylsuccinic acid, glutaric acid, hexafluoroglutaric acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 3,3-Dimethylglutaric acid, 3-ethyl-3-methylglutaric acid, adipic acid, octafluoroadipic acid, 3-methyladipic acid, pimelliic acid, 2,2,6,6-tetramethylpimelic acid, suberin Acid, dodecafluorosveric acid, azelaic acid, sebacic acid, hexa
- Z is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 6).
- dicarboxylic acid containing an aromatic group a dicarboxylic acid having the following aromatic groups is preferable, and a dicarboxylic acid consisting of only the following aromatic groups and two -COOH is more preferable.
- A is -CH 2- , -O-, -S-, -SO 2- , -CO-, -NHCO-, -C (CF 3 ) 2- , and -C (CH 3 ) 2- Represents a divalent group selected from the group consisting of, and each independently represents a binding site with another structure.
- dicarboxylic acid containing an aromatic group examples include 4,4'-carbonyldibenzoic acid, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, and terephthalic acid.
- R 122 represents a tetravalent organic group.
- the tetravalent organic group has the same meaning as R 115 in the above formula (2), and the preferable range is also the same.
- R 122 is also preferably a group derived from a bisaminophenol derivative, and examples of the group derived from the bisaminophenol derivative include 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'.
- bisaminophenol derivatives having the following aromatic groups are preferable.
- X 1 represents -O-, -S-, -C (CF 3 ) 2- , -CH 2- , -SO 2- , -NHCO-, and * and # represent other structures, respectively. Represents the binding site of. Further, it is also preferable that R 122 has a structure represented by the above formula.
- any two of the four * and # in total are the binding sites with the nitrogen atom to which R 122 in the formula (3) is bonded, and preferably R 122 in another 2 Exemplary ethynylphenylbiadamantane derivatives (3) is a binding site to the oxygen atom bonding, two * is a bond sites with an oxygen atom R 122 are attached in the formula (3) , And two # are the binding sites with the nitrogen atom to which R 122 in the formula (3) is bound, or two * are the binding sites with the nitrogen atom to which R 122 in the formula (3) is bound.
- the site is a site and two #s are binding sites for the oxygen atom to which R 122 in the formula (3) is bonded, and two * are the oxygen to which the R 122 in the formula (3) is bonded. It is more preferable that the binding site is a binding site with an atom and the two #s are the binding sites with a nitrogen atom to which R 122 in the formula (3) is bonded.
- R 1 is a hydrogen atom, an alkylene, a substituted alkylene, -O-, -S-, -SO 2- , -CO-, -NHCO-, a single bond, or the following formula (A-). It is an organic group selected from the group of sc).
- R 2 is any one of a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, and a cyclic alkyl group, and may be the same or different.
- R 3 is any of a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, and a cyclic alkyl group, and may be the same or different.
- R 2 is an alkyl group and R 3 is an alkyl group has high transparency to i-rays and a high cyclization rate when cured at a low temperature. The effect can be maintained, which is preferable.
- R 1 is an alkylene or a substituted alkylene.
- Specific examples of the alkylene and the substituted alkylene according to R 1 include -CH 2- , -CH (CH 3 )-, -C (CH 3 ) 2- , -CH (CH 2 CH 3 )-, and -C.
- the polybenzoxazole precursor may contain other types of repeating structural units in addition to the repeating unit of the above formula (3). It is preferable to include a diamine residue represented by the following formula (SL) as another type of repeating structural unit in that the occurrence of warpage due to ring closure can be suppressed.
- SL diamine residue represented by the following formula
- Z has an a structure and a b structure
- R 1s is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
- R 2s is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- at least one of R 3s, R 4s , R 5s , and R 6s is an aromatic group
- the rest are hydrogen atoms or organic groups having 1 to 30 carbon atoms, which may be the same or different.
- the polymerization of the a structure and the b structure may be block polymerization or random polymerization.
- the mol% of the Z portion is 5 to 95 mol% for the a structure, 95 to 5 mol% for the b structure, and 100 mol% for a + b.
- preferred Z includes those in which R 5s and R 6s in the b structure are phenyl groups.
- the molecular weight of the structure represented by the formula (SL) is preferably 400 to 4,000, more preferably 500 to 3,000.
- the tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from the tetracarboxylic dianhydride is used as the repeating structural unit. It is also preferable to include it. Examples of such a tetracarboxylic acid residue include the example of R 115 in the formula (2).
- the weight average molecular weight (Mw) of the polybenzoxazole precursor is preferably 18,000 to 30,000, more preferably 20,000 to 29,000, and further, when used in the compositions described below. It is preferably 22,000 to 28,000.
- the number average molecular weight (Mn) is preferably 7,200 to 14,000, more preferably 8,000 to 12,000, and even more preferably 9,200 to 11,200.
- the degree of dispersion of the molecular weight of the polybenzoxazole precursor is preferably 1.4 or more, more preferably 1.5 or more, and further preferably 1.6 or more.
- the upper limit of the dispersity of the molecular weight of the polybenzoxazole precursor is not particularly determined, but for example, it is preferably 2.6 or less, more preferably 2.5 or less, further preferably 2.4 or less, and 2.3 or less. Is more preferable, and 2.2 or less is even more preferable.
- the polybenzoxazole is not particularly limited as long as it is a polymer compound having a benzoxazole ring, but is preferably a compound represented by the following formula (X), and a compound represented by the following formula (X). It is more preferable that the compound has a polymerizable group. As the polymerizable group, a radically polymerizable group is preferable. Further, it may be a compound represented by the following formula (X) and having a polarity converting group such as an acid-degradable group. In formula (X), R 133 represents a divalent organic group and R 134 represents a tetravalent organic group.
- the polar converting group such as a polymerizable group or an acid-degradable group may be located at at least one of R 133 and R 134 , and may be located at least one of the following. It may be located at the end of the polybenzoxazole as shown in the formula (X-1) or the formula (X-2). Equation (X-1) In formula (X-1), at least one of R 135 and R 136 is a polar converting group such as a polymerizable group or an acid-degradable group, and is not a polar converting group such as a polymerizable group or an acid-degradable group.
- R 137 is a polar converting group such as a polymerizable group or an acid-degradable group, the other is a substituent, and the other group is synonymous with the formula (X).
- a polar converting group such as a polymerizable group or an acid-degradable group is synonymous with the polymerizable group described in the polymerizable group possessed by the above-mentioned polyimide precursor or the like.
- R 133 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include an aliphatic or aromatic group.
- Specific examples include the example of R 121 in the formula (3) of the polybenzoxazole precursor. A preferred example thereof is the same as that of R 121.
- R 134 represents a tetravalent organic group.
- the tetravalent organic group include R 122 in the formula (3) of the polybenzoxazole precursor. A preferred example thereof is the same as that of R 122.
- four conjugates of a tetravalent organic group exemplified as R 122 combine with a nitrogen atom and an oxygen atom in the above formula (X) to form a condensed ring.
- R 134 when R 134 is the following organic group, it forms the following structure.
- Polybenzoxazole preferably has an oxazoleization rate of 85% or more, more preferably 90% or more.
- the oxazoleization rate is 85% or more, the membrane shrinkage due to ring closure that occurs when oxazoled by heating is reduced, and the occurrence of warpage can be suppressed more effectively.
- the polybenzoxazole may contain a repeating structural unit of the above formula (X), all comprising one type of R 131 or R 132, and the above formula (excluding two or more different types of R 131 or R 132 ). It may include the repeating unit of X). Further, the polybenzoxazole may contain other types of repeating structural units in addition to the repeating unit of the above formula (X).
- the resulting polybenzoxazole for example, a bis-aminophenol derivative, a dicarboxylic acid or the dicarboxylic acid containing R 133, is reacted with a compound selected from such dicarboxylic acid dichloride and dicarboxylic acid derivatives, the polybenzoxazole precursor ,
- a compound selected from such dicarboxylic acid dichloride and dicarboxylic acid derivatives the polybenzoxazole precursor .
- This is obtained by oxazole using a known oxazole reaction method.
- an active ester-type dicarboxylic acid derivative obtained by reacting 1-hydroxy-1,2,3-benzotriazole or the like in advance may be used in order to increase the reaction yield or the like.
- the weight average molecular weight (Mw) of polybenzoxazole is preferably 5,000 to 70,000, more preferably 8,000 to 50,000, and even more preferably 10,000 to 30,000. By setting the weight average molecular weight to 5,000 or more, the breakage resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film having excellent mechanical properties, the weight average molecular weight is particularly preferably 20,000 or more. When two or more kinds of polybenzoxazole are contained, it is preferable that the weight average molecular weight of at least one kind of polybenzoxazole is in the above range.
- a polyimide precursor or the like 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.
- an organic solvent in the reaction.
- 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 may be produced by synthesizing a polyimide precursor and then cyclizing it by a method such as thermal imidization or chemical imidization (for example, promotion of cyclization reaction by acting a catalyst), or directly. , Polyimide may be synthesized.
- the end of the polyimide precursor or the like is used as an end-capping agent such as an acid anhydride, a monocarboxylic acid, a monoacid chloride compound or a monoactive ester compound. It is preferable to seal. It is more preferable to use monoamine as the terminal encapsulant, and preferred compounds of monoamine are aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-.
- a step of precipitating a solid may be included in the production of the polyimide precursor or the like.
- the polyimide precursor or the like in the reaction solution is precipitated in water, and the polyimide precursor or the like such as tetrahydrofuran is dissolved in a soluble solvent to cause solid precipitation.
- the polyimide precursor or the like can be dried to obtain a powdery polyimide precursor or the like.
- the content of the resin in the composition of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and further preferably 40% by mass or more, based on the total solid content of the composition. It is preferably 50% by mass or more, more preferably 50% by mass or more.
- the resin content in the composition of the present invention is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, and 98% by mass or less, based on the total solid content of the composition. It is more preferably 97% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less.
- the composition of the present invention may contain only one kind of resin, or may contain two or more kinds of resins. When two or more types are included, the total amount is preferably in the above range.
- the composition of the present invention may contain the above-mentioned specific resin and another resin (hereinafter, also simply referred to as “other resin”) different from the specific resin.
- other resins include polyamide-imide, polyamide-imide precursor, phenol resin, polyamide, epoxy resin, polysiloxane, resin containing a siloxane structure, and acrylic resin.
- acrylic resin by further adding an acrylic resin, a composition having excellent coatability can be obtained, and an organic film having excellent solvent 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 solvent resistance of an organic film, and the like.
- the content of the other resin is preferably 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, based on the total solid content of the composition. More preferably, it is more preferably 1% by mass or more, further preferably 2% by mass or more, further preferably 5% by mass or more, further preferably 10% by mass or more. ..
- the content of the other resin in the composition of the present invention is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and 70% by mass, based on the total solid content of the composition. It is more preferably less than or equal to, more 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 preferably 10% by mass or less, based on the total solid content of the composition. More preferably, 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 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 composition of the present invention contains a photosensitizer.
- a photosensitizer a photopolymerization initiator is preferable.
- the composition of the present invention preferably contains a photopolymerization initiator as the photosensitizer.
- 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. Further, it may be an activator that produces an active radical by causing some action with the photoexcited sensitizer.
- the composition of the present invention preferably contains a metal element-containing compound described later as a photoradical polymerization initiator. That is, in the present invention, among the metal element-containing compounds described later, those having a radical polymerization initiatoring ability can be used as a photoradical polymerization initiator.
- having the ability to initiate radical polymerization means that free radicals capable of initiating radical polymerization can be generated.
- a wavelength range in which the metal element-containing compound absorbs light and the radically polymerizable monomer does not absorb light.
- the presence or absence of the polymerization initiation ability can be confirmed by confirming the presence or absence of the disappearance of the radically polymerizable monomer when irradiated with light.
- an appropriate method can be selected depending on the type of radical polymerizable monomer or binder polymer, but for example, it can be confirmed by IR measurement (infrared spectroscopy) or HPLC measurement (high performance liquid chromatography). Good.
- the composition of the present invention contains a metal element-containing compound or the like having a radical polymerization initiating ability
- the composition of the present invention does not substantially contain a radical polymerization initiator other than the above-mentioned metal element-containing compound.
- the fact that the composition of the present invention does not substantially contain a radical polymerization initiator other than the metal element-containing compound means that the content of the radical polymerization initiator other than the metal element-containing compound is the metal element-containing compound. It is said that it is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass, based on the total mass of the above.
- the composition of the present invention may contain the metal element-containing compound and another photoradical polymerization initiator.
- the composition of the present invention may contain the metal element-containing compound and another photoradical polymerization initiator.
- the composition of the present invention contains a metal element-containing compound and another photoradical polymerization initiator, the inclusion of the metal element-containing compound with respect to the total content of the metal element-containing compound and the other photoradical polymerization initiator.
- the amount is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass.
- an oxime compound described later is preferable.
- 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 a 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 as the photoradical polymerization initiator.
- 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, etc.
- 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.
- Examples of the ketone compound include the compounds described in paragraph 0087 of JP-A-2015-087611, the contents of which are 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 IRGACURE 500, IRGACURE-2959, IRGACURE 127, and IRGACURE 727 (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.
- the metallocene compound examples include IRGACURE-784 and IRGACURE-784EG (both manufactured by BASF).
- the metallocene compound includes a metal element-containing compound described later and having a radical polymerization initiation ability.
- the photoradical polymerization initiator is more preferably an oxime compound.
- 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-acetoxyiminobutane-2-one, 3-propionyloxyiminobutane-2-one, 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 Changzhou Powerful Electronics New Materials Co., Ltd.
- Adeka 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 the following structure can also be used.
- an oxime compound having a fluorene ring can also be used.
- Specific examples of the oxime compound having a fluorene ring include the compound described in JP-A-2014-137466 and the compound described in Japanese Patent No. 06636081.
- an oxime compound having a skeleton in which at least one benzene ring of the carbazole ring is a naphthalene ring can also be used. Specific examples of such an oxime compound include the compounds described in International Publication No. 2013/083505.
- 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 is 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, or a triaryl.
- 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 formula (II), the same as R I00
- the groups, R I02 to R I04, are independently alkyls having 1 to 12 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms, or halogens, 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 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 amount is preferably in the above range.
- the composition of the present invention preferably contains a photoacid generator as a photosensitizer.
- a photoacid generator for example, acid is generated in the exposed portion of the composition layer, the solubility of the exposed portion in the developing solution (for example, an alkaline aqueous solution) is increased, and the exposed portion is affected by the developing solution. A positive pattern to be removed can be obtained.
- the composition contains a photoacid generator and a polymerizable compound other than the radically polymerizable compound described later, for example, the acid generated in the exposed portion promotes the cross-linking reaction of the polymerizable compound.
- the exposed portion may be more difficult to be removed by the developing solution than the non-exposed portion. According to such an aspect, a negative type 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 compounds include 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. (Manufactured by Kojunyaku Co., Ltd.) and the like.
- 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 composition of the present invention. It is more preferably 2 to 15% by mass. 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 photosensitive resin composition of the present invention preferably 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, aromatic hydrocarbons, sulfoxides, amides, ureas, 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.
- aromatic hydrocarbons for example, toluene, xylene, anisole, limonene and the like are preferable.
- sulfoxides for example, dimethyl sulfoxide is preferable.
- ureas N, N, N', N'-tetramethylurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone 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.
- combinations of N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl lactate, N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl lactate, diacetone alcohol and ethyl lactate, and cyclopentanone and ⁇ -butyrolactone are also preferable.
- the content of the solvent is preferably such that the total solid content concentration of the photosensitive resin composition of the present invention is 5 to 80% by mass, and is preferably 5 to 75% by mass. It is more preferable that the amount is 10 to 70% by mass, and 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 may contain two or more types. When two or more kinds of solvents are contained, the total is preferably in the above range.
- the composition of the present invention may contain a thermal polymerization initiator, and in particular, 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 resin and the polymerizable compound can be allowed to proceed in the heating step described later, so that the solvent resistance can be further improved.
- thermal radical polymerization initiator examples include the compounds described in paragraphs 0074 to 0118 of JP-A-2008-063554.
- 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 composition of the present invention. More preferably, it is 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 amount is preferably in the above range.
- the composition of the present invention may contain a thermoacid generator.
- the thermoacid generator generates an acid by heating and promotes a cross-linking reaction of 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. It has the effect of making it.
- 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 the composition is applied to the substrate, and during final heating (cure: about 100 to 400 ° C.) after patterning by subsequent exposure and development. It is preferable to select an acid-generating agent as the thermal acid generator 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.
- 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, more preferably 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin.
- the content of the thermoacid generator is preferably 0.01 part by mass or more, more preferably 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the resin.
- the composition of the present invention preferably contains an onium salt.
- the 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.
- an ammonium salt or an iminium salt is preferable from the viewpoint of high thermal stability, and a sulfonium salt, an iodonium salt or a phosphonium salt is preferable from the viewpoint of compatibility with a 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 intramolecular 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 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.
- R 1 to R 4 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 carboxylic acid anion, phenol anion, phosphoric acid anion and sulfate anion is preferable, and carboxylic acid anion is more preferable because both salt stability and 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 composition can be further improved.
- the stability, curability and developability of the 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 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 and is a conjugated acid. It is preferable to contain an anion having a pKa (pKaH) of 2.5 or less, and more preferably to contain an anion having a pKa (pKaH) of 1.8 or less.
- 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 be neutralized and the cyclization efficiency of the specific resin or the like is improved. Is more preferable.
- the above pKa includes Determination of Organic Structures by Physical Methods (authors: Brown, HC, McDaniel, D.H., Hafliger, O., Nachod, F. See Nachod, F.C .; 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 the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt is exemplified, 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 the structure to 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 the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt is exemplified, 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.
- R 8 to R 10 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 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 the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt is exemplified, and the preferred embodiment is also the same.
- iodonium cation a diaryl 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 the same as the anion in the above-mentioned ammonium salt is exemplified, 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 each 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 with respect to the total solid content of the 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 composition of the present invention may contain a thermobase generator.
- the composition when the composition contains a polyimide precursor as another resin, the composition preferably contains a thermobase generator.
- 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 fused ring in which two monocyclic rings or 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 to 18 are more preferred, 3 to 12 are more preferred), aryl groups (6 to 22 carbon atoms are preferred, 6 to 18 are more preferred, 6 to 10 are more preferred), or arylalkyl groups (7 carbon atoms are more preferred). ⁇ 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.
- a 4- to 7-membered nitrogen-containing heterocycle is preferable.
- 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). 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 which may be used is more preferable.
- 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), 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, an arylalkyl group is preferable for Rb 13.
- 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), 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 carbon atoms are more preferable). 23 is preferable, 7 to 19 is more preferable, and 7 to 11 is even more preferable), and a hydrogen atom is preferable.
- Rb 35 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 10 carbon atoms). 8 is more preferable), aryl group (6 to 22 carbon atoms are 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 a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 3 carbon atoms), and an alkenyl group (preferably 2 to 12 carbon atoms, 2 to 6 carbon atoms). More preferably, 2 to 3 is more preferable), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, further preferably 6 to 10 carbon atoms), an arylalkyl group (preferably 7 to 23 carbon atoms, 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.
- the following compounds can be mentioned as specific examples of the compound which is a thermal base generator or other specific examples of the thermal base generator.
- the content of the thermal base generator is preferably 0.1 to 50% by mass with respect to the total solid content of the 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 photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a cross-linking agent.
- the cross-linking agent include radical cross-linking agents and other cross-linking agents.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably further contains a radical cross-linking agent.
- the radical cross-linking agent is a compound having a radically polymerizable group.
- a group containing an ethylenically unsaturated bond is preferable.
- the group containing an ethylenically unsaturated bond include a group having an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group, an allyl group, a vinylphenyl group, and a (meth) acryloyl group.
- the (meth) acryloyl group is preferable as the group containing the ethylenically unsaturated bond, and the (meth) acryloyl group is more preferable from the viewpoint of reactivity.
- the radical cross-linking agent may be a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds, but is more preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds.
- the compound having two ethylenically unsaturated bonds is preferably a compound having two groups containing the above ethylenically unsaturated bonds.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a compound having three or more ethylenically unsaturated bonds as a radical cross-linking agent.
- the compound having 3 or more ethylenically unsaturated bonds a compound having 3 to 15 ethylenically unsaturated bonds is preferable, and a compound having 3 to 10 ethylenically unsaturated bonds is more preferable, and 3 to 6 compounds are more preferable.
- the compound having is more preferable.
- the compound having 3 or more ethylenically unsaturated bonds is preferably a compound having 3 or more groups containing the ethylenically unsaturated bond, and more preferably a compound having 3 to 15 ethylenically unsaturated bonds.
- a compound having 3 to 10 is more preferable, and a compound having 3 to 6 is particularly preferable.
- the photosensitive resin composition of the present invention has a compound having two ethylenically unsaturated bonds and three or more ethylenically unsaturated bonds. It is also preferable to include a compound.
- the molecular weight of the radical cross-linking agent 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 radical cross-linking agent is preferably 100 or more.
- radical cross-linking agent examples include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), esters thereof, and amides, which are preferably unsuitable.
- 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.
- radical cross-linking agent a compound having a boiling point of 100 ° C. or higher under normal pressure is also preferable.
- examples are polyethylene glycol di (meth) acrylate, trimethyl ethanetri (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, 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 radical cross-linking agent 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.
- Compounds having two or more groups and cardo resins can also be used.
- dipentaerythritol triacrylate (commercially available KAYARAD D-330; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available KAYARAD D-320; Nihon Kayaku Co., Ltd.) ), A-TMMT: Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.), Dipentaerythritol penta (meth) acrylate (commercially available KAYARAD D-310; Nippon Kayaku Co., Ltd.), Dipentaerythritol hexa (meth) ) Acrylate (commercially available KAYARAD DPHA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., A-DPH; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.), and these (meth) acryloyl groups are mediated by ethylene glycol residues or propylene glycol residues. A structure that is bonded together is preferable
- SR-494 which is a tetrafunctional acrylate having four ethyleneoxy chains manufactured by Sartmer
- SR-209 manufactured by Sartmer 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 are examples of the radical cross-linking agent.
- 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 (Japan) Chemicals (manufactured by 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.
- radical cross-linking agent examples 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.
- radical cross-linking agent compounds having an amino structure or a sulfide structure in the molecule, which are described in JP-A-63-277653, JP-A-63-260909, and JP-A-01-105238, are used. You can also do it.
- the radical cross-linking agent may be a radical cross-linking agent having an acid group such as a carboxy group or a phosphoric acid group.
- the radical cross-linking agent having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and an acid group is obtained by reacting an unreacted hydroxy group of the aliphatic polyhydroxy compound with a non-aromatic carboxylic acid anhydride.
- a radical cross-linking agent provided with is more preferable.
- the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol. Is a compound.
- examples of commercially available products include M-510 and M-520 as polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- the preferable acid value of the radical cross-linking agent having an acid group is 0.1 to 40 mgKOH / g, and particularly preferably 5 to 30 mgKOH / g.
- the acid value of the radical cross-linking agent 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 of the radical cross-linking agent having an acid group is preferably 0.1 to 300 mgKOH / g, and particularly preferably 1 to 100 mgKOH / g. The acid value is measured according to the description of JIS K 0070: 1992.
- a monofunctional radical cross-linking agent can be preferably used as the radical cross-linking agent from the viewpoint of suppressing warpage associated with the control of the elastic modulus of the pattern (cured film).
- the monofunctional radical cross-linking agent include n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, carbitol (meth) acrylate, and cyclohexyl (meth).
- bifunctional metal acrylate or acrylate examples include triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, PEG200 diacrylate, PEG200 dimethacrylate, PEG600 diacrylate, PEG600 dimethacrylate, and polytetraethylene.
- Glycol diacrylate polytetraethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,6-hexane Didiol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecanediacrylate, dimethylol-tricyclodecanedimethacrylate, EO adduct diacrylate of bisphenol A, EO adduct dimethacrylate of bisphenol A, PO adduct diacrylate of bisphenol A, bisphenol A EO adduct Dimethacrylate, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, isocyanuric acid EO-modified diacrylate, isocyanuric acid-modified dimethacrylate, other bifunctional acrylates having urethane bonds, and bifunctional methacrylates
- the content thereof is preferably more than 0% by mass and 60% by mass or less with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention.
- the lower limit is more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 50% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less.
- One type of radical cross-linking agent 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 is preferably in the above range.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains another cross-linking agent different from the above-mentioned radical cross-linking agent.
- the other cross-linking agent refers to a cross-linking agent other than the above-mentioned radical cross-linking agent, and a covalent bond is formed with another compound in the composition or a reaction product thereof by exposure to the above-mentioned photosensitizer.
- the compound has a plurality of groups in the molecule for which the reaction to be formed is promoted, and the reaction of forming a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof is the action of an acid or a base.
- a compound having a plurality of groups promoted by the above in the molecule is preferable.
- the acid or base is preferably an acid or base generated from a photoacid generator or a photobase generator, which is a photosensitizer, in an exposure step such as a first region exposure step or a second region exposure step.
- 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 is a nitrogen atom.
- a compound having a structure directly bonded to is 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 changed to a methylol group or an alkoxymethyl group.
- examples thereof include compounds having a substituted 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 photosensitive 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, and preferably contains a glycoluril-based cross-linking agent and melamine, which will be described later. It is more preferable to contain at least one compound selected from the group consisting of system 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, dihydroxymethylated benzoguanamine, trihydroxymethylated benzoguanamine, tetrahydroxymethylated benzoguanamine, monomethoxymethylated benzoguanamine, dimethoxymethylated benzoguanamine, and trimethoxymethylated benzoguanamine.
- Tetramethoxymethylated benzoguanamine Tetramethoxymethylated benzoguanamine, monomethoxymethylated benzoguanamine, dimethoxymethylated benzoguanamine, trimethoxymethylated benzoguanamine, tetraethoxymethylated benzoguanamine, monopropoxymethylated benzoguanamine, dipropoxymethylated benzoguanamine, tripropoxymethylated benzoguanamine, tetrapropoxy Methylated benzoguanamine, monobutoxymethylated benzoguanamine, dibutoxymethylated benzoguanamine, tributoxymethylated benzoguanamine, tetrabutoxymethylated benzoguanamine and the like can be mentioned.
- 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).
- Compounds to which groups are directly bonded are also preferably used. Specific examples of such compounds include benzenedimethanol, bis (hydroxymethyl) cresol, bis (hydroxymethyl) dimethoxybenzene, bis (hydroxymethyl) diphenyl ether, bis (hydroxymethyl) benzophenone, and hydroxymethylphenyl hydroxymethylbenzoate.
- suitable commercially available products include 46DMOC, 46DMOEP (all manufactured by Asahi Organic Materials Industry Co., Ltd.), DML-PC, DML-PEP, DML-OC, and DML-OEP.
- the photosensitive 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 another 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. Since 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, film shrinkage is unlikely to occur. Therefore, the inclusion of the epoxy compound is effective in suppressing low-temperature curing and warpage of the photosensitive 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.
- 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 (compound having a benzoxazolyl group) Since the benzoxazine compound is a cross-linking reaction derived from the cycloaddition reaction, degassing does not occur at the time of curing, and the heat shrinkage is further reduced to suppress the occurrence of warpage, which is preferable.
- benzoxazine compound are BA type benzoxazine, Bm type benzoxazine, Pd type benzoxazine, FA type benzoxazine (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), 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 other cross-linking agent is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention. It is more preferably 0.5 to 15% by mass, and particularly preferably 1.0 to 10% by mass.
- the other cross-linking agent may contain only one type, or may contain two or more types. When two or more other cross-linking agents are contained, the total is preferably in the above range.
- the photosensitive resin composition of the present invention was 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 at least one compound.
- 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 a compound having one sulfonamide structure is preferable.
- 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 a hydrogen atom, or an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkyl ether group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, an aryl group, an aryl ether group, and a carboxy group.
- 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, a pentoxy group and the like.
- 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 isoxazole ring, an isothiazole ring, a tetrazole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring and a pyrimididine 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 a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkyl ether group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, an aryl group, an aryl ether group, a carboxy group, and a carbonyl group.
- 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, a pentoxy group and the like.
- 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 isoxazole ring, an isothiazole ring, a tetrazole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring and a pyrimididine ring.
- the compound having a thiourea structure may be a compound having two or more thiourea structures, but a compound having one thiourea structure is preferable.
- the compound having a thiourea structure is preferably a compound represented by the following formula (T-2).
- R 4 to R 7 each 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 photosensitive resin composition of the present invention. It is more preferably%, and further preferably 0.2 to 3% by mass.
- the photosensitive 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 type is contained, the content of the compound is preferably within the above range, and when two or more types are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
- the photosensitive 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 photocurable layer.
- the migration inhibitor is not particularly limited, but a heterocycle (pyran ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isooxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, etc.
- triazole-based compounds such as 1,2,4-triazole, benzotriazole, 5-methylbenzotriazole and 4-methylbenzotriazole, and 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 photosensitive 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 photosensitive 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 0.01 to 20.0% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention. It is preferably 0.01 to 5% by mass, further preferably 0.02 to 3% by mass, and particularly preferably 0.05 to 2.5% 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 photosensitive 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, amino compounds, etc. Can be mentioned.
- 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-glycid.
- aluminum-based adhesive aid examples include aluminum tris (ethylacetacetate), aluminumtris (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 photosensitive 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 the thermal radical polymerization initiator, the photoradical polymerization initiator, and the like, and acts such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- the thermal radical polymerization initiator and the photoradical polymerization initiator undergo a chemical change and decompose to generate radicals, acids or bases.
- sensitizer examples include Michler's ketone, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, 2,5-bis (4'-diethylaminobenzal) cyclopentane, and 2,6-bis (4'-diethylaminobenzal).
- sensitizing dye As a sensitizer, you may use a sensitizing dye as a sensitizer.
- 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 photosensitive 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 photosensitive resin composition of the present invention contains various additives such as a surfactant, a chain transfer agent, a higher fatty acid derivative, an inorganic particle, and a curing agent, if necessary, as long as the effects of the present invention can be obtained.
- 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 photosensitive resin composition.
- Each type of surfactant may be added to the curable resin composition of the present invention from the viewpoint of further improving the coatability.
- 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 compound described in paragraphs 0159 to 0165 of International Publication No. 2015/199219 can also be used.
- fluorine-based surfactant examples include Megafuck F171, F172, F173, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, and F479.
- F482, F554, F780, RS-72-K above, manufactured by DIC Co., Ltd.
- Florard FC430, FC431, FC171, Novec FC4430, FC4432 aboveve, manufactured by 3M Japan Ltd.
- Surfron S-382 SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC1068, SC-381, SC-383, S393, KH-40 (above, Asahi Glass Co., Ltd.) ), PF636, PF656, PF6320, PF6520, PF7002 (manufactured by OMNOVA) and the like.
- the fluorine-based surfactant As the fluorine-based surfactant, the compounds described in paragraphs 0015 to 0158 of JP2015-117327 and the compounds described in paragraphs 0117 to 0132 of JP2011-132503 can also be used.
- a block polymer can also be used as the fluorine-based surfactant, and specific examples thereof include compounds described in JP-A-2011-89090.
- the fluorine-based surfactant has a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having a fluorine atom and 2 or more (preferably 5 or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy groups and propyleneoxy groups) (meth).
- a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from an acrylate compound can also be preferably used.
- a fluorine-containing polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain can also be used as the fluorine-based surfactant.
- Specific examples include the compounds described in paragraphs 0050 to 0090 and paragraphs 0289 to 0295 of JP2010-164965, such as Megafuck RS-101, RS-102, RS-718K manufactured by DIC Corporation. Can be mentioned.
- the fluorine content in the fluorine-based surfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass.
- a fluorine-based surfactant having a fluorine content within this range is effective in terms of uniformity of coating film thickness and liquid saving property, and has good solubility in the composition.
- the silicone-based surfactant include Torre Silicone DC3PA, Torre Silicone SH7PA, Torre Silicone DC11PA, Torre Silicone SH21PA, Torre Silicone SH28PA, Torre Silicone SH29PA, Torre Silicone SH30PA, Torre Silicone SH8400 (all, Toray Dow Corning Co., Ltd.).
- TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4460, TSF-4452 (all manufactured by Momentive Performance Materials Co., Ltd.), KP341, KF6001, KF6002 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) ), BYK307, BYK323, BYK330 (all manufactured by Big Chemie Co., Ltd.) and the like.
- the hydrocarbon-based surfactant include Pionin A-76, New Calgen FS-3PG, Pionin B-709, Pionin B-811-N, Pionin D-1004, Pionin D-3104, Pionin D-3605, and Pionin.
- Nonionic surfactants include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane and their ethoxylates and propoxylates (eg, glycerol propoxylate, glycerol ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, etc.
- organosiloxane polymer KP341 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- (meth) acrylic acid-based (co) polymer Polyflow No. 75, No. 77, No. 90, No. 95 manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- W001 Yusho Co., Ltd.
- the anionic surfactant include W004, W005, W017 (Yusho Co., Ltd.), Sandet BL (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) and the like.
- 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.
- the surfactant may be only one kind or two or more kinds. When there are two or more types of surfactant, the total is preferably in the above range.
- the photosensitive 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.
- As the chain transfer agent for example, a group of compounds having SH, PH, SiH, and GeH in the molecule is 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 photosensitive 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.
- Higher fatty acid derivative In the photosensitive resin composition of the present invention, in order to prevent polymerization inhibition due to oxygen, a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide is added, and the photosensitive resin composition is dried in the process of application and drying. It may be unevenly distributed on the surface of an object.
- the content of the higher fatty acid derivative is 0.1 to 10% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition of the present invention.
- 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 resin composition of the present invention may contain inorganic particles. Specific examples of the inorganic particles include calcium carbonate, calcium phosphate, silica, kaolin, talc, titanium dioxide, alumina, barium sulfate, calcium fluoride, lithium fluoride, zeolite, molybdenum sulfide, and glass.
- the average particle size of the inorganic particles is preferably 0.01 to 2.0 ⁇ m, more preferably 0.02 to 1.5 ⁇ m, further preferably 0.03 to 1.0 ⁇ m, and particularly preferably 0.04 to 0.5 ⁇ m. preferable.
- the composition of the present invention may contain an ultraviolet absorber.
- an ultraviolet absorber such as salicylate-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, substituted acrylonitrile-based, or triazine-based can be used.
- salicylate-based ultraviolet absorbers include phenyl salicylate, p-octylphenyl salicylate, pt-butylphenyl salicylate and the like, and examples of benzophenone-based ultraviolet absorbers include 2,2'-dihydroxy-4-.
- Methoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone, 2,2', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2- Hydroxy-4-octoxybenzophenone and the like can be mentioned.
- benzotriazole-based ultraviolet absorbers include 2- (2'-hydroxy-3', 5'-di-tert-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-3).
- Examples of the substituted acrylonitrile-based ultraviolet absorber include ethyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate, 2-ethylhexyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate, and the like. Furthermore, examples of triazine-based ultraviolet absorbers include 2- [4-[(2-hydroxy-3-dodecyloxypropyl) oxy] -2-hydroxyphenyl] -4,6-bis (2,4-dimethylphenyl).
- the various ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more.
- the composition of the present invention may or may not contain an ultraviolet absorber, but when it is contained, the content of the ultraviolet absorber is 0.001% by mass with respect to the total solid content mass of the composition of the present invention. It is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less.
- Organic titanium compound The resin composition of the present embodiment may contain an organic titanium compound. Since the resin composition contains an organic titanium compound, a resin layer having excellent chemical resistance can be formed even when cured at a low temperature.
- Examples of the organic titanium compound that can be used include those in which an organic group is bonded to a titanium atom via a covalent bond or an ionic bond. Specific examples of the organic titanium compound are shown in I) to VII) below.
- I) Titanium chelate compound Among them, a titanium chelate compound having two or more alkoxy groups is more preferable because the negative photosensitive resin composition has good storage stability and a good curing pattern can be obtained. Specific examples are titanium bis (triethanolamine) diisopropoxyside, titanium di (n-butoxide) bis (2,4-pentanionate, titanium diisopropoxyside bis (2,4-pentanionate)).
- Titanium diisopropoxyside bis tetramethylheptandionate
- titanium diisopropoxyside bis ethylacetacetate
- Tetraalkoxytitanium compounds For example, titanium tetra (n-butoxide), titanium tetraethoxide, titanium tetra (2-ethylhexoxyside), titanium tetraisobutoxide, titanium tetraisopropoxyside, titanium tetramethoxide.
- Titanium Tetramethoxypropoxyside Titanium Tetramethylphenoxide, Titanium Tetra (n-Noniloxide), Titanium Tetra (n-Propoxide), Titanium Tetrasteeryloxyside, Titanium Tetrakiss Butokiside ⁇ ] etc.
- Titanocene compounds for example, pentamethylcyclopentadienyl titanium trimethoxide, bis ( ⁇ 5-2,4-cyclopentadiene-1-yl) bis (2,6-difluorophenyl) titanium, bis ( ⁇ 5-2, 2). 4-Cyclopentadiene-1-yl) bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrole-1-yl) phenyl) titanium and the like.
- VI) Titanium tetraacetylacetone compound For example, titanium tetraacetylacetone.
- Titanate Coupling Agent For example, isopropyltridodecylbenzenesulfonyl titanate and the like.
- the organic titanium compound at least one compound selected from the group consisting of the above-mentioned I) titanium chelate compound, II) tetraalkoxytitanium compound, and III) titanocene compound has better chemical resistance. It is preferable from the viewpoint of playing.
- -Pyrrole-1-yl) phenyl) titanium is preferred.
- the blending amount is preferably 0.05 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the precursor of the cyclized resin. ..
- the blending amount is 0.05 parts by mass or more, good heat resistance and chemical resistance are exhibited in the obtained curing pattern, while when it is 10 parts by mass or less, the storage stability of the composition is excellent.
- the composition of the present invention may contain an antioxidant. By containing an antioxidant as an additive, it is possible to improve the elongation characteristics of the film after curing and the adhesion with a metal material. Examples of the antioxidant include phenol compounds, phosphite ester compounds, thioether compounds and the like.
- any phenol compound known as a phenolic antioxidant can be used.
- Preferred phenolic compounds include hindered phenolic compounds.
- a compound having a substituent at a site (ortho position) adjacent to the phenolic hydroxy group is preferable.
- a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms is preferable.
- the antioxidant a compound having a phenol group and a phosphite ester group in the same molecule is also preferable.
- a phosphorus-based antioxidant can also be preferably used.
- antioxidants include, for example, Adekastab AO-20, Adekastab AO-30, Adekastab AO-40, Adekastab AO-50, Adekastab AO-50F, Adekastab AO-60, Adekastab AO-60G, Adekastab AO-80. , ADEKA STAB AO-330 (above, manufactured by ADEKA Corporation) and the like.
- the antioxidant the compounds described in paragraphs 0023 to 0048 of Japanese Patent No. 6268967 can also be used.
- the composition of the present invention may contain a latent antioxidant, if necessary.
- the latent antioxidant is a compound whose site that functions as an antioxidant is protected by a protecting group, and is heated at 100 to 250 ° C. or at 80 to 200 ° C. in the presence of an acid / base catalyst. As a result, a compound in which the protecting group is eliminated and functions as an antioxidant can be mentioned.
- Examples of the latent antioxidant include compounds described in International Publication No. 2014/021023, International Publication No. 2017/030005, and JP-A-2017-008219.
- Examples of commercially available products of latent antioxidants include ADEKA ARKULS GPA-5001 (manufactured by ADEKA Corporation) and the like.
- antioxidants examples include 2,2-thiobis (4-methyl-6-t-butylphenol), 2,6-di-t-butylphenol and compounds represented by the following general formula (3). ..
- R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 2 or more carbon atoms
- R 6 represents an alkylene group having 2 or more carbon atoms
- R 7 represents a 1- to tetravalent organic group containing at least one of an alkylene group having 2 or more carbon atoms, an O atom, and an N atom.
- k represents an integer of 1 to 4.
- the compound represented by the general formula (3) suppresses oxidative deterioration of the aliphatic group and the phenolic hydroxyl group of the resin.
- R7 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an alkyl ether group, an alkylsilyl group, an alkoxysilyl group, an aryl group, an arylether group, a carboxyl group, a carbonyl group, an allyl group, a vinyl group, a heterocyclic group, and-.
- R7 include O-, -NH-, -NHNH-, and combinations thereof, and may further have a substituent.
- alkyl ether and -NH- from the viewpoint of solubility in a developing solution and metal adhesion, and -NH- is more preferable from the viewpoint of metal adhesion due to interaction with resin and metal complex formation.
- -NH- is more preferable from the viewpoint of metal adhesion due to interaction with resin and metal complex formation.
- Examples of the compound represented by the following general formula (3) include the following, but the compound is not limited to the following structure.
- the amount of the antioxidant added is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to the resin.
- the amount added is less than 0.1 parts by mass, it is difficult to obtain the effect of improving the elongation characteristics of the film after curing and the adhesion to the metal material, and if it is more than 10 parts by mass, the interaction with the photosensitizer. This may lead to a decrease in the sensitivity of the resin composition.
- Only one type of antioxidant may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, it is preferable that the total amount thereof is within the above range.
- the water content of the photosensitive 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.
- Examples of the method for maintaining the water content include adjusting the humidity under storage conditions and reducing the porosity of the storage container during storage.
- the metal content of the photosensitive 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, the total of these metals is preferably in the above range.
- a raw material having a low metal content is selected as a raw material constituting the photosensitive resin composition of the present invention.
- Methods such as filtering the raw materials constituting the photosensitive 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 are mentioned. be able to.
- the photosensitive 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.
- ion exchange treatment and the like are preferably mentioned.
- a conventionally known storage container can be used as the storage container for the photosensitive 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 photosensitive 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 photosensitive 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 is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.1 ⁇ m or less. On the other hand, from the viewpoint of productivity, 5 ⁇ m or less is preferable, 3 ⁇ m or less is more preferable, and 1 ⁇ m or less is further preferable.
- the filter material is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
- the filter may be one that has been pre-cleaned with an organic solvent. In the filter filtration step, a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel.
- filters having different pore diameters or materials may be used in combination. Moreover, you may filter various materials a plurality of times. When filtering a plurality of times, circulation filtration may be used. Moreover, you may pressurize and perform filtration. When pressurizing and filtering, the pressurizing pressure is preferably 0.05 MPa or more and 0.3 MPa or less. On the other hand, from the viewpoint of productivity, 0.01 MPa or more and 1.0 MPa or less is preferable, 0.03 MPa or more and 0.9 MPa or less is more preferable, and 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less is further preferable. In addition to filtration using a filter, impurities may be removed using an adsorbent.
- Filter filtration and impurity removal treatment using an adsorbent may be combined.
- a known adsorbent can be used. Examples thereof include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
- reaction mixture was then cooled to ⁇ 10 ° C. and 16.12 g (135.5 mmol) of SOCL 2 was added over 10 minutes, keeping the temperature at ⁇ 10 ⁇ 4 ° C. After diluting with 50 mL of N-methylpyrrolidone, the reaction mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Then, a solution prepared by dissolving 11.08 g (58.7 mmol) of 4,4′-oxydianiline in 100 mL of N-methylpyrrolidone was added dropwise to the reaction mixture at 20-23 ° C. over 20 minutes. The reaction mixture was then stirred at room temperature overnight.
- the polyimide precursor was then precipitated in addition to 5 liters of water and the water-polyimide precursor mixture was stirred at a rate of 5,000 rpm for 15 minutes.
- the polyimide precursor was collected by filtration, added to 4 liters of water, stirred again for 30 minutes, and collected again by filtration. Then, the obtained polyimide precursor was dried under reduced pressure at 45 ° C. for 3 days to obtain a polyimide precursor PIP-3.
- this reaction solution was cooled to -5 ° C or lower in an ice / methanol bath, and 9.59 g (0.090 mol) of butyryl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was maintained while maintaining the reaction temperature at ⁇ 0 ° C or lower. ) And 34.5 g of a mixed solution of NMP were added dropwise. After the dropping was completed, the mixture was further stirred for 16 hours.
- the reaction was diluted with 550 g of NMP and placed in a vigorously stirred 4 L deionized water / methanol (80/20 volume ratio) mixture, the precipitated white powder recovered by filtration and washed with deionized water. ..
- the polymer was dried at 50 ° C.
- resin A-1a 25.00 g of resin A-1a, 125 g of NMP and 125 g of methyl ethyl ketone were added to a 500 mL eggplant flask, and the mixture was concentrated under reduced pressure at 60 ° C. until the contents reached 160 g.
- 0.43 g (1.85 mmol) of camphorsulfonic acid manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
- 5.12 g (0.065 mol) of 2,3-dihydrofuran (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1.5 hours.
- Examples and Comparative Examples> In each example, the components shown in Tables 1 to 3 below were mixed to obtain each photosensitive resin composition. Further, in the comparative example, the components shown in Table 3 below were mixed to obtain a comparative composition. Specifically, the content of the components shown in Tables 1 to 3 was the amount shown in "Mass parts" in Tables 1 to 3. Further, in each composition, the solvent content was adjusted so that the solid content concentration of the composition was the value shown in Tables 1 to 3. The obtained photosensitive resin composition and comparative composition were pressure-filtered through a filter made of polytetrafluoroethylene having a filter pore size of 0.8 ⁇ m. Further, in Tables 1 to 3, the description of "-" indicates that the composition does not contain the corresponding component.
- [Radical cross-linking agent] -B-1 Tetraethylene glycol dimethacrylate-B-2: Dipentaerythritol hexaacrylate-B-3: Light ester BP-6EM (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) ⁇ B-4: SR209 (manufactured by Sartmer Japan Co., Ltd.)
- ⁇ Silane coupling agent ⁇ -D-1 N- (3- (triethoxysilyl) propyl) phthalamide acid-D-2: Benzophenone-3,3'-bis (N- (3-triethoxysilyl) propylamide) -4,4' -Dicarboxylic acid D-3: IM-1000 (manufactured by JX Nippon Mining & Metals Co., Ltd.) -D-4: N- [3- (triethoxysilyl) propyl] maleic acid monoamide-D-5: KBM-403 (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
- each photosensitive resin composition or comparative composition was applied (coated) in layers on a silicon wafer by a spin coating method to form a photosensitive film.
- the silicon wafer to which the photosensitive film was applied was dried on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes, and on the silicon wafer, in the “Film thickness ( ⁇ m)” column of Tables 1 to 3.
- a photosensitive film of the stated thickness was formed.
- the photosensitive film on the formed silicon wafer is a semiconductor laser having the laser output described in the “laser output (W)” column and the exposure wavelength described in the “exposure wavelength (nm)” column of Tables 1 to 3. Was exposed using.
- Example 1 a total of four exposures were performed with a laser output of 0.6 W. Further, in Example 20, the first region exposure process has an output of 0.6 W, the second region exposure process has an output of 1.2 W, and the third region exposure process has an output of 1.8 W, and the fourth region has an output of 1.8 W. Each exposure step was performed with an output of 1.8 W. Further, in the example in which "HP" was described in the "Exposure wavelength (nm)" column, exposure was performed using a high-pressure mercury lamp. The exposure was performed at the number of times described in the "Exposure number” column of Tables 1 to 3 and at the interval described in "Interval (seconds)".
- Example 1 a total of four exposures (quadruple exposure) were performed with an interval of 10 seconds each (time during which no exposure was performed). Further, in Example 5, a total of four exposures were performed while changing the interval to 5 seconds, 10 seconds, and 15 seconds.
- each exposure step was performed with equal exposure. When a high-pressure mercury lamp was used for the exposure, the exposure amount was the i-line exposure amount. The exposure was performed through a mask (a binary mask having a pattern of 1: 1 line and space and a line width of 20 ⁇ m).
- Example 11 the development was carried out after heating at 100 ° C./60 seconds on a hot plate, and then the developed pattern and the silicon wafer on which the pattern was formed were placed at 10 ° C. in a nitrogen atmosphere. After the temperature is raised at a heating rate of / minute and reaches the temperature described in the “Cure temperature (° C.)” column of Tables 1 to 3, in the “Cure time (min)” column of Tables 1 to 3.
- a silicon wafer on which a pattern was formed was obtained by maintaining and curing for the described time. For the silicon wafer on which the obtained pattern (line and space pattern) was formed, the silicon wafer was cut so as to be perpendicular to the line and space pattern, and the pattern cross section was exposed.
- the pattern cross section of the line and space pattern was observed at a magnification of 200 times, and the cross section shape of the pattern was evaluated.
- the taper angle formed by the surface of the silicon wafer (the surface of the substrate) and the side surface of the pattern was measured and evaluated according to the following evaluation criteria. It can be said that the closer the taper angle is to 90 °, the better the pattern shape.
- C The taper angle was less than 80 ° or 100 ° or more.
- the minimum line width is less than 10 ⁇ m
- B The minimum line width is 10 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m
- C The minimum line width is 20 ⁇ m or more, or a pattern having a line width with edge sharpness cannot be obtained. It was.
- the pattern forming method according to Comparative Example 1 does not have a second exposure step and performs only one exposure. In such an example, it can be seen that the pattern shape is inferior.
- Example 101 The photosensitive resin composition used in Example 1 was applied in layers to the surface of the copper thin layer of the resin base material having the copper thin layer formed on the surface by a spin coating method, and dried at 80 ° C. for 3 minutes. After forming a photocurable layer having a thickness of 20 ⁇ m, a semiconductor laser having a laser output of 0.6 W was used, and a total of four exposures were performed with an interval of 10 seconds each (time during which no exposure was performed). The exposure was performed through a mask (a binary mask having a pattern of 1: 1 line and space and a line width of 10 ⁇ m) at a wavelength of 365 nm.
- a mask a binary mask having a pattern of 1: 1 line and space and a line width of 10 ⁇ m
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Abstract
Description
このような感光性樹脂組成物を、例えば塗布等により基材に適用し、その後、必要に応じて露光、現像、加熱等を行うことにより、硬化した樹脂を基材上に形成することができる。
感光性樹脂組成物は、公知の塗布方法等により適用可能であるため、例えば、適用される感光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、ポリベンゾオキサゾール等が有する高い性能に加え、このような製造上の適応性に優れる観点から、これらの樹脂を含む感光性樹脂組成物の産業上の応用展開がますます期待されている。
上記パターンの形成において、得られるパターンの形状に優れたパターン形成方法の提供が望まれている。
<1> 感光性樹脂組成物からなる感光膜の一部の領域である第一領域を選択的に露光する第一領域露光工程、
上記第一領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第二領域を選択的に露光する第二領域露光工程、及び、
上記第二領域露光工程後の感光膜を現像する現像工程を含み、
上記第一領域に含まれる少なくとも一部の領域と上記第二領域に含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、
上記感光性樹脂組成物が、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂、並びに、感光剤を含む、
パターン形成方法。
<2> 上記第二領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第三領域を選択的に露光する第三領域露光工程、及び、上記第三領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第四領域を選択的に露光する第四領域露光工程を含み、上記現像工程が、上記第四領域露光工程後の感光膜を現像する工程であり、上記第三領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域及び上記第四領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、かつ、上記第四領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域及び上記第三領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域である、<1>に記載のパターン形成方法。
<3> 上記現像工程の前に含まれる感光膜の一部の領域を露光する工程のうち、ある1つの露光する工程の終了から、別の1つの露光する工程の開始までの時間であり、かつ、他の露光する工程を含まない時間が0.1秒以上である、<1>又は<2>に記載のパターン形成方法。
<4> 上記第一領域露光工程、及び、上記第二領域露光工程における露光波長が300~450nmである、<1>~<3>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<5> 上記感光性樹脂組成物からなる感光膜の膜厚が、10μm以上である、<1>~<4>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<6> 上記現像工程における現像が、現像液として有機溶剤を用いて行われる、<1>~<5>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<7> 上記第一領域の総面積に対する、上記第一領域及び上記第二領域の両方に含まれる領域の面積の割合が、50%~100%である、<1>~<6>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<8> 上記樹脂が、ポリイミド前駆体である、<1>~<7>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<9> 上記樹脂が、ラジカル重合性基を有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<10> 上記感光性樹脂組成物が、ラジカル架橋剤を更に含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<11> 上記感光性樹脂組成物が、増感剤を更に含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載のパターン形成方法。
<12> <1>~<11>のいずれか1つに記載のパターン形成方法における、上記感光膜の形成に供される感光性樹脂組成物。
<13> <1>~<11>のいずれか1つに記載のパターン形成方法を含む、積層体の製造方法。
<14> <1>~<11>のいずれか1つに記載のパターン形成方法、又は、<13>に記載の積層体の製造方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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、光硬化性層がある場合には、基材から光硬化性層へ向かう方向を「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)、相対湿度は50%RH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。
本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂組成物からなる感光膜の一部の領域である第一領域を選択的に露光する第一領域露光工程、上記第一領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第二領域を選択的に露光する第二領域露光工程、及び、上記第二領域露光工程後の感光膜を現像する現像工程を含み、上記第一領域に含まれる少なくとも一部の領域と上記第二領域に含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、上記感光性樹脂組成物が、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂(以下、「特定樹脂」ともいう)、並びに、感光剤を含む。
上記効果が得られるメカニズムは不明であるが、下記のように推測される。
本発明者らは鋭意検討した結果、上記感光性樹脂組成物から形成された感光膜に対して、上記第一領域露光工程、及び、上記第二領域露光工程を行うことにより、露光現像後のパターンの形状がテーパ状又は逆テーパ状になることが抑制されることを見出した。
これは、露光を一度の露光で行うのではなく、第一領域露光工程、第二領域露光工程、と分割して行うことにより、1度の露光により感光剤から発生するラジカル、酸等の量を少なくすることができ、結果として、上記ラジカル、酸等の感光膜中での拡散が抑制されるためであると推測される。
本発明において、パターンが形成された基板の表面とパターンの側面とのなす角をテーパ角といい、テーパ角が90°を大きく下回る場合(例えば、テーパ角が80°未満となる場合など)のパターン形状を逆テーパ状、テーパ角が90°を大きく超える場合(例えば、テーパ角が100°を超える場合など)のパターン形状をテーパ状という。
本発明において、パターンの形状に優れるとは、テーパ角が90°に近いことをいう。
例えば、感光膜が後述するネガ型感光膜である場合、特に感光膜の厚さ方向における露光光源側の部分の感光膜においては、露光光のエネルギーが強いため感光剤が感光されやすく、例えばラジカル、酸等が発生しやすいと考えられる。また、感光膜の厚さ方向における露光光源とは反対の側(例えば、基材側)の部分の感光膜においては、露光光が減衰し、露光光のエネルギーが弱いため感光剤が感光されにくく、例えばラジカル、酸等が発生しにくいと考えられる。その結果、感光膜における上記露光光源側と上記基材側とで組成物の硬化度合いに差ができるため、パターン形状が逆テーパ状となりやすいと考えられる。
また、感光膜が後述するポジ型感光膜である場合、特に感光膜における厚さ方向の露光光源側においては、露光光のエネルギーが強いため感光剤が感光されやすく、例えば酸が発生しやすいと考えられる。また、感光膜における厚さ方向の露光光源とは反対の側(例えば、基材側)においては、露光光が減衰し、エネルギーが弱いため感光剤が感光されにくく、例えば酸が発生しにくいと考えられる。その結果、感光膜における上記露光光源側と上記基材側とで組成物の現像液への溶解性に差ができるため、パターン形状がテーパ状となりやすいと考えられる。
このようなネガ型感光膜又はポジ型感光膜に対し、露光を第一領域露光工程、及び、第二領域露光工程として、露光を分割して行った場合には、第一領域露光工程と、第二領域露光工程との間に露光を行わない時間が存在するため、その後のラジカル、酸等の拡散が抑制され、パターン形状が逆テーパ状又はテーパ状となることが抑制されると考えられる。
以下、本発明のパターン形成方法について詳細に説明する。
また、本発明のパターン形成方法は、第一領域露光工程と、第二領域露光工程に加えて、後述する第三領域露光工程、第四領域露光工程、他の露光工程等の工程を更に含んでもよい。
本発明において、第一領域露光工程、第二領域露光工程、第三領域露光工程、第四領域露光工程、他の露光工程等の感光膜の露光を含む工程を、併せて単に「露光工程」ともいう。
本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂組成物からなる感光膜の一部を露光する第一領域露光工程を含む。
第一領域露光工程においては、後述する感光剤が感光し、上記感光膜の現像液に対する溶解度が変化する。
具体的には、例えば感光剤が後述する光重合開始剤である場合、感光膜において重合が進行し、第一領域工程後の感光膜の現像液に対する溶解度が低下する。
また、例えば感光剤が後述する光酸発生剤であり、現像液が後述するアルカリ現像液である場合、感光膜において酸が発生し、現像液に対する溶解度が増大する。
更に、例えば感光剤が後述する光酸発生剤であり、現像液が後述する有機溶剤である場合、感光膜において酸が発生し、現像液に対する溶解度が低下する。
このように、第一領域露光工程においては、感光剤の感光により、特定樹脂又は架橋剤に含まれる架橋性基と他の基との結合反応が促進されることにより、感光膜の現像液に対する溶解度が変化してもよいし、感光剤の感光による化学変化により発生した生成物によって、感光膜の現像液に対する溶解度が変化してもよい。
ポジ型感光膜とは、第一領域露光工程及び第二領域露光工程等の露光工程において露光された部分(露光部)が現像液により除去される感光膜をいい、ネガ型感光膜とは、上記露光工程において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感光膜をいう。
また、本発明において、露光により感光剤から発生する酸の触媒作用を利用した感光膜を、化学増幅型感光膜ともいう。化学増幅型感光膜は、酸分解性基等の極性変換基を有する樹脂と、光酸発生剤とを含むことが好ましい。
感光膜の厚さは、特に限定されないが、本発明の効果が得られやすい観点からは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。上記厚さの上限は特に限定されないが、50μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。
また、フォトマスク等のマスクパターンを用いなくてよい、マスクパターンを使用するとしても使用の自由度が向上する、不要な波長の除去が容易である、又は、露光照度の向上が容易であり露光時間を短縮できる、若しくは、露光光源の寿命を向上できるなどの観点からは、半導体レーザー等のレーザー光源を用いた露光であることが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、第一領域露光工程後に行われ、上記第一領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第二領域を選択的に露光する第二領域露光工程を含む。
第二領域露光工程は、上記第一領域に含まれる少なくとも一部の領域と上記第二領域に含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であること以外は、第一領域露光工程と同様の方法により行うことが可能である。
また、第二領域露光工程における露光波長は、第一領域露光工程における露光波長と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
また、第二領域露光工程における露光手段は、第一領域露光工程における露光手段と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
上記割合を100%とすることも本発明のパターン形成方法の好ましい態様の一態様である。
本発明のパターン形成方法は、上記第二領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第三領域を選択的に露光する第三領域露光工程を含み、上記現像工程が、上記第三領域露光工程後の感光膜を現像する工程であり、上記第三領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であることが好ましい。
また、本発明のパターン形成方法は、上記第二領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第三領域を選択的に露光する第三領域露光工程、及び、上記第三領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第四領域を選択的に露光する第四領域露光工程を含み、上記現像工程が、上記第四領域露光工程後の感光膜を現像する工程であり、上記第三領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域及び上記第四領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、かつ、上記第四領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域及び上記第三領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であることが好ましい。
また、第三領域露光工程、及び、第四領域露光工程における露光波長は、それぞれ、第一領域露光工程における露光波長と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
また、第三領域露光工程、及び、第四領域露光工程における露光手段は、それぞれ、第一領域露光工程における露光手段と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
上記割合を100%とすることも本発明のパターン形成方法の好ましい態様の一態様である。
上記第四領域の総面積に対する、上記第四領域と、上記第一領域、上記第二領域及び上記第三領域のいずれかに少なくとも含まれる領域との両方に含まれる領域の面積の割合は、50~100%であることが好ましく、70~100%であることがより好ましく、80~100%であることが更に好ましく、90~100%であることが特に好ましい。
上記割合を100%とすることも本発明のパターン形成方法の好ましい態様の一態様である。
本発明のパターン形成方法は、上記第四工程の後に、上述の第一領域露光工程、第二領域露光工程、第三領域露光工程、第四領域露光工程以外の、他の露光工程を更に含んでもよい。
本発明のパターン形成方法は、上記第四領域露光工程後の感光膜の一部の領域である他の領域を選択的に露光する他の露光工程を含み、上記現像工程が、上記他の露光工程後の感光膜を現像する工程であり、上記他の領域に含まれる少なくとも一部の領域と、上記第一領域、上記第二領域、上記第三領域、上記第四領域、及び、別の他の露光工程における他の領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であることが好ましい。
他の露光工程は、上述の第一領域露光工程と同様の方法により行うことができる。
また、他の露光工程は、感光性樹脂組成物からなる感光膜の一部を露光する工程でなく感光膜の全部を露光(全面露光)する工程であってもよい。
また、他の露光工程における露光波長は、第一領域露光工程における露光波長と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
また、他の露光工程における露光手段は、それぞれ、第一領域露光工程における露光手段と同一であってもよいし、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
本発明のパターン形成方法は、感光膜を露光する工程(上記第一領域露光工程、上記第二領域露光工程、上記第三領域露光工程、上記第四領域露光工程、及び、上記他の露光工程が含まれる)を合計で2~10回含むことが好ましく、3~8回含むことがより好ましく、4~7回含むことが更に好ましい。
上記割合を100%とすることも本発明のパターン形成方法の好ましい態様の一態様である。
また、感光膜に含まれる、少なくとも1回露光される領域の総面積に対する、2回以上露光される領域の総面積の割合は、50~100%であることが好ましく、70~100%であることがより好ましく、80~100%であることが更に好ましく、90~100%であることが特に好ましい。
上記割合を100%とすることも本発明のパターン形成方法の好ましい態様の一態様である。
本発明のパターン形成方法において、上記現像工程の前に含まれる感光膜の一部の領域を露光する工程のうち、ある1つの露光する工程の終了から、別の1つの露光する工程の開始までの時間であり、かつ、他の露光する工程を含まない時間が0.1秒以上であることが好ましく、0.5秒以上であることがより好ましく、1秒以上であることが更に好ましく、5秒以上であることが特に好ましい。上記時間の上限は、特に限定されず、例えば24時間以下などとすればよい。
本発明において、ある1つの露光する工程の終了から、別の1つの露光する工程の開始までの時間であり、かつ、他の露光する工程を含まない時間を、「インターバル」ともいう。
上記インターバルを設けることにより、感光剤の感光により発生するラジカル、酸等の拡散が抑制され、パターン形状に優れると考えられる。
例えば、感光膜が架橋剤を含むなど、感光膜中の成分の架橋(ラジカル架橋剤の重合、又は、他の架橋剤の架橋など)により現像液への溶解性が変化する感光膜である場合には、上記インターバル中に架橋が進行し、場の運動性が低下すると考えられる。そのため、インターバル後に更に露光された場合に発生するラジカル、酸等の拡散が抑制されると考えられる。
また、例えば、感光膜が酸分解性基等の極性変換基を有する特定樹脂を含むなど、感光膜中の成分の脱保護等の構造変化により現像液への溶解性が変化する感光膜である場合には、上記インターバル中に場の極性が増大し、極性分子の拡散性が低下すると考えられる。そのため、インターバル後に更に露光された場合に発生する酸等の拡散が抑制されると考えられる。
一例として、露光工程として、第一領域露光工程~第四領域露光工程の計4回の露光を行う場合、第一領域露光工程、10秒間のインターバル、第二領域露光工程、10秒間のインターバル、第三領域露光工程、10秒間のインターバル、第四領域露光工程、の順で露光を行うことが可能である。
感光膜を露光する工程を3回以上含む場合、上記露光間のインターバルは複数存在するが、上記複数のインターバルは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、上記インターバルが複数存在する場合、上記複数のインターバルのうち、少なくとも1つのインターバルが、0.1秒以上であることが好ましく、0.5秒以上であることがより好ましく、1秒以上であることが更に好ましく、5秒以上であることが特に好ましい。上記インターバルの上限は、特に限定されず、例えば24時間以下などとすればよい。
例えば、別の一例として、露光工程として、第一領域露光工程~第四領域露光工程の計4回の露光を行う場合、第一領域露光工程、5秒間のインターバル、第二領域露光工程、10秒間のインターバル、第三領域露光工程、15秒間のインターバル、第四領域露光工程、の順で露光を行うことも可能である。
また逆に、露光工程として、第一領域露光工程~第四領域露光工程の計4回の露光を行う場合、第一領域露光工程、15秒間のインターバル、第二領域露光工程、10秒間のインターバル、第三領域露光工程、5秒間のインターバル、第四領域露光工程、の順で露光を行うことも可能である。
上述の態様の中でも、本発明のパターン形成方法において、上記第一領域露光工程、及び、上記第二領域露光工程における露光波長が300~450nmであることが好ましく、300~420nmであることがより好ましい。
また、本発明のパターン形成方法が、上記第三領域露光工程、及び、上記第四領域露光工程を含む場合、上記第一領域露光工程、上記第二領域露光工程、上記第三領域露光工程、及び、上記第四領域露光工程における露光波長が300~450nmであることが好ましく、300~420nmであることがより好ましい。
本発明のパターン形成方法において、第一領域露光工程、第二領域露光工程等の露光工程により感光膜が露光される露光量(感光膜における、第一領域露光工程、第二領域露光工程、第三領域露光工程等の複数回の露光による露光量の合計量)は、感光剤が感度を有する波長における露光エネルギー換算で、100~10,000mJ/cm2であることが好ましく、200~8,000mJ/cm2であることがより好ましい。
また、複数回の露光における焦点位置は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
第一領域露光工程、第二領域露光工程等の各工程における露光量は特に限定されず、合計が上述の露光量の範囲内に含まれていれば、それぞれの工程における露光量は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
さらに、第一領域露光工程、第二領域露光工程等の各工程における露光出力は同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第一領域露光工程よりも第二領域露光工程において高い露光出力で露光することも好ましい。第一領域露光工程~第四領域露光工程の計4回の露光を行う場合、後の工程ほど高い露光出力で露光することも好ましい。
本発明のパターン形成方法は、露光後に加熱する工程(露光後加熱工程)を含んでもよい。
露光後加熱工程は、上記第一領域露光工程、第二領域露光工程等の露光工程後、現像工程前に行われてもよいし、第一領域露光工程後に1回、第二領域露光工程後に1回、など、感光膜を露光する工程を1回行うごとに行われてもよいし、感光膜を露光する工程を1回行うごとに露光後加熱工程を行うか否かを決定してもよい。
露光後加熱工程における加熱温度は、50℃~140℃であることが好ましく、60℃~120℃であることがより好ましい。
露光後加熱工程における加熱時間は、1分間~300分間が好ましく、5分間~120分間がより好ましい。
露光後加熱工程における昇温速度は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分が好ましく、2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。
また、昇温速度は加熱途中で適宜変更してもよい。
露光後加熱工程における加熱手段としては、特に限定されず、公知のホットプレート、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。
また、加熱に際し、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことも好ましい。
本発明のパターン形成方法は、感光性樹脂組成物から感光膜を形成する膜形成工程を含んでいてもよい。
第一領域露光工程における上記感光膜は、膜形成工程により形成された感光膜であってもよいし、購入等の手段により入手した感光膜であってもよい。
膜形成工程は、感光性樹脂組成物を基材に適用して膜(層状)にし、感光膜を得る工程であることが好ましい。
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、Cu基材およびモールド基材がより好ましい。
また、これらの基材には表面に密着層や酸化層などの層が設けられていてもよい。
また、基材の形状は特に限定されず、円形状であっても矩形状であってもよい。
これらの基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
また、基材の形状は特に限定されず、円形状であっても矩形状であってもよい。
基材のサイズとしては、円形状であれば、例えば直径が100~450mmであり、好ましくは200~450mmである。矩形状であれば、例えば短辺の長さが100~1000mmであり、好ましくは200~700mmである。
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、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、基材の端部において余分な膜の除去を行なう工程を行なってもよい。このような工程の例には、エッジビードリンス(EBR)、エアナイフ、バックリンスなどが挙げられる。樹脂組成物を基材に塗布する前に基材を種々の溶剤を塗布し、基材の濡れ性を向上させた後に樹脂組成物を塗布するプリウェット工程を採用しても良い。
本発明のパターン形成方法は、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するために形成された膜(層)を乾燥する工程(乾燥工程)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。
本発明のパターン形成方法は、上記露光後の上記感光膜を現像液により現像してパターンを得る現像工程を含む。
現像を行うことにより、露光部、及び、非露光部の一方が除去される。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、例えばノズルからの吐出、スプレー噴霧、基材の現像液浸漬などが挙げられ、ノズルからの吐出が好ましく利用される。現像工程には、現像液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上で略静止状態で保たれる工程、現像液を超音波等で振動させる工程およびそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
本発明に係る現像工程における現像は、現像液として有機溶剤を用いて行われることが好ましく、現像液として有機溶剤を現像液の全質量に対して50質量%以上含む現像液を用いて行われることがより好ましい。
また、現像液は、公知の界面活性剤を含んでもよい。
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現像液の全質量に対して50質量%以上含む現像液を用いる場合を溶剤現像という。
アルカリ現像における現像液は、pHが10~15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。
アルカリ化合物として、例えばTMAHを用いる場合、TMAHの含有量は、現像液の全質量に対して0.01~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.3~3質量%が更に好ましい。
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。
現像液は、他の成分を更に含んでもよい。他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔現像液の供給方法〕
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材を現像液に浸漬する方法、基材上にノズルを用いて現像液を供給するパドル現像、または、現像液を連続供給する方法が挙げられる。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
現像液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、現像液をストレートノズルで供給する方法、又はスプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部への現像液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。
また、現像液をストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去し、スピン乾燥後に再度ストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去する工程を採用してもよく、この工程を複数回繰り返しても良い。
また現像工程における現像液の供給方法としては、現像液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上で現像液が略静止状態で保たれる工程、基材上で現像液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
溶剤現像の場合、リンスは、現像液とは異なる有機溶剤で行うことが好ましい。
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、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましく、5秒~1分が更に好ましい。
リンス時のリンス液の温度は、特に定めるものではないが、10~45℃が好ましく、18℃~30℃がより好ましい。
リンス液が有機溶剤を含む場合の有機溶剤としては、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(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、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、芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、リモネン等、スルホキシド類としてジメチルスルホキシド、並びに、アルコール類として、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルイソブチルカルビノール、トリエチレングリコール等、並びに、アミド類として、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が好適に挙げられる。
リンス液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。本発明では特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、シクロヘキサノン、PGMEA、PGMEが好ましく、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、PGMEA、PGMEがより好ましく、シクロヘキサノン、PGMEAがさらに好ましい。
リンス液が有機溶剤を含む場合、リンス液は、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、リンス液は、100質量%が有機溶剤であってもよい。
リンス液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔リンス液の供給方法〕
リンス液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材をリンス液に浸漬する方法、基材上でのパドル現像、基材にリンス液をシャワーで供給する方法、基材上にストレートノズル等の手段によりリンス液を連続供給する方法が挙げられる。
リンス液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率性の観点からは、リンス液をシャワーノズル、ストレートノズル、スプレーノズルなどで供給する方法が好ましく、スプレーノズルにて連続供給する方法がより好ましい。画像部へのリンス液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
すなわち、リンス工程は、リンス液を上記露光後の膜に対してストレートノズルにより供給、又は、連続供給する工程であることが好ましく、リンス液をスプレーノズルにより供給する工程であることがより好ましい。
またリンス工程におけるリンス液の供給方法としては、リンス液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上でリンス液が略静止状態で保たれる工程、基材上でリンス液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
本発明の製造方法は、現像された上記膜を加熱する工程(加熱工程)を含むことが好ましい。
加熱工程において、例えば感光膜がポリイミド前駆体、若しくは、ポリベンゾオキサゾール前駆体等の前駆体を含む場合、又は、感光膜が架橋剤等の架橋性成分を含む等の場合に、硬化したパターン(「硬化膜」ともいう)を得ることが可能となる。
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。加熱工程では、例えば、未反応の架橋剤の架橋等を進行させることができる。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℃以上であることが一層好ましく、160℃以上であることがより一層好ましく、170℃以上であることが更に一層好ましい。上限としては、500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましく、350℃以下であることが更に好ましく、250℃以下であることが一層好ましく、220℃以下であることがより一層好ましい。
加熱工程における加熱手段としては、特に限定されないが、例えばホットプレート、赤外炉、電熱式オーブン、熱風式オーブンなどが挙げられる。
本発明のパターン形成方法は、第一領域露光工程、第二領域露光工程等の露光工程後のパターン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。
本発明のパターン形成方法により得られるパターン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)「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。
本発明の積層体の製造方法は、本発明のパターン形成方法を含むことが好ましい。
本発明の積層体の製造方法により得られる積層体は、パターンを2層以上含む積層体であり、3~7層積層した積層体としてもよい。
本発明の積層体に含まれるパターンは、上述の硬化膜であってもよい。
上記積層体に含まれる2層以上の上記パターンのうち、少なくとも1つが本発明のパターン形成方法により得られるパターンであり、パターン形状を向上する観点からは、上記積層体に含まれる全てのパターンが本発明のパターン形成方法により得られるパターンであることが好ましい。
上記積層体は、パターンを2層以上含み、上記パターン同士のいずれかの間に金属層を含む態様が好ましい。上記金属層は、上記金属層形成工程により形成されることが好ましい。
上記積層体としては、例えば、第一のパターン、金属層、第二のパターンの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いものとして挙げられる。
上記第一のパターン及び上記第二のパターンは、いずれも本発明のパターン形成方法により得られたパターンであることが好ましい。上記第一のパターンの形成に用いられる本発明の感光性樹脂組成物と、上記第二のパターンの形成に用いられる本発明の感光性樹脂組成物とは、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。本発明の積層体における金属層は、再配線層などの金属配線として好ましく用いられる。
本発明の積層体の製造方法は、積層工程を含むことが好ましい。
積層工程とは、パターン又は金属層の表面に、再度、(a)膜形成工程(層形成工程)、(b)第一領域露光工程、(c)第二領域露光工程、(d)現像工程、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した後に、(b)第一領域露光工程以降の工程を行う態様であってもよい。また、上記(c)第二領域露光工程の後に、第三領域露光工程、第四領域露光工程など、露光を行う工程を1又は複数含んでもよい。
また、上記(d)現像工程の後に、上述の加熱工程を含んでもよい。
また、(d)現像工程の後には、上述の金属層形成工程を含んでもよい。積層工程には、更に、上記乾燥工程等を適宜含んでいてもよいことは言うまでもない。
例えば、樹脂層/金属層/樹脂層/金属層/樹脂層/金属層のように、樹脂層を2層以上20層以下とする構成が挙げられ、3層以上7層以下とする構成が好ましく、3層以上5層以下とする構成が更に好ましい。
また、積層工程における各層は、組成、形状、膜厚等が同一の層であってもよいし、異なる層であってもよい。
<表面活性化処理工程>
本発明の硬化膜の製造方法は、上記金属層および感光性樹脂組成物層の少なくとも一部を表面活性化処理する、表面活性化処理工程を含んでもよい。
表面活性化処理工程は、通常、金属層形成工程の後に行うが、上記露光現像工程の後、感光性樹脂組成物層に表面活性化処理工程を行ってから、金属層形成工程を行ってもよい。
表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、露光後の感光性樹脂組成物層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、金属層および露光後の感光性樹脂組成物層の両方について、それぞれ、少なくとも一部に行ってもよい。表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部について行うことが好ましく、金属層のうち、表面に感光性樹脂組成物層を形成する領域の一部または全部に表面活性化処理を行うことが好ましい。このように、金属層の表面に表面活性化処理を行うことにより、その表面に設けられる樹脂層との密着性を向上させることができる。
また、表面活性化処理は、露光後の感光性樹脂組成物層(樹脂層)の一部または全部についても行うことが好ましい。このように、感光性樹脂組成物層の表面に表面活性化処理を行うことにより、表面活性化処理した表面に設けられる金属層や樹脂層との密着性を向上させることができる。
表面活性化処理としては、具体的には、各種原料ガス(酸素、水素、アルゴン、窒素、窒素/水素混合ガス、アルゴン/酸素混合ガスなど)のプラズマ処理、コロナ放電処理、CF4/O2、NF3/O2、SF6、NF3、NF3/O2によるエッチング処理、紫外線(UV)オゾン法による表面処理、塩酸水溶液に浸漬して酸化皮膜を除去した後にアミノ基とチオール基を少なくとも一種有する化合物を含む有機表面処理剤への浸漬処理、ブラシを用いた機械的な粗面化処理から選択され、プラズマ処理が好ましく、特に原料ガスに酸素を用いた酸素プラズマ処理が好ましい。コロナ放電処理の場合、エネルギーは、500~200,000J/m2が好ましく、1,000~100,000J/m2がより好ましく、10,000~50,000J/m2が最も好ましい。
本発明は、本発明のパターン形成方法、又は、本発明の積層体の製造方法を含む半導体デバイスの製造方法も開示する。本発明の感光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。
以下、本発明のパターン形成方法、本発明の積層体の製造方法、又は、本発明の半導体デバイスの製造方法において用いられる感光性樹脂組成物の詳細について説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、本発明のパターン形成方法、本発明の積層体の製造方法、又は、本発明の半導体デバイスの製造方法において用いられる感光性樹脂組成物である。
本発明の感光性樹脂組成物は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂並びに感光剤を含む。
以下、本発明の感光性樹脂組成物に含まれる、各成分の詳細について説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂(特定樹脂)を含む。
本発明の感光性樹脂組成物は、特定樹脂として、ポリイミド又はポリイミド前駆体を含むことが好ましく、ポリイミド前駆体を含むことがより好ましい。
また、特定樹脂はラジカル重合性基を有することが好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、感光性樹脂組成物は、感光剤として後述の光ラジカル重合開始剤を含むことが好ましく、感光剤として後述の光ラジカル重合開始剤を含み、かつ、後述のラジカル架橋剤を含むことがより好ましく、感光剤として後述の光ラジカル重合開始剤を含み、後述のラジカル架橋剤を含み、かつ、後述の増感剤を含むことが更に好ましい。このような感光性樹脂組成物からは、例えば、ネガ型感光層が形成される。
また、特定樹脂は、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。
特定樹脂が酸分解性基を有する場合、感光性樹脂組成物は、感光剤として後述の光酸発生剤を含むことが好ましい。このような感光性樹脂組成物からは、例えば、化学増幅型であるポジ型感光層又はネガ型感光層が形成される。
本発明で用いるポリイミド前駆体は、その種類等特に定めるものではないが、下記式(2)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
式(2)
式(2)におけるR111は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、直鎖又は分岐の脂肪族基、環状の脂肪族基及び芳香族基を含む基が例示され、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数6~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含む基がより好ましい。本発明の特に好ましい実施形態として、-Ar-L-Ar-で表される基であることが例示される。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、L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-、-CO-、-S-、-SO2-又はNHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。これらの好ましい範囲は、上述のとおりである。
具体的には、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数6~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基を含むジアミンであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基からなる基を含むジアミンであることがより好ましい。芳香族基の例としては、下記が挙げられる。
式中、*は他の構造との結合部位を表す。
式(51)
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(51)又は(61)の構造を与えるジアミン化合物としては、2,2’-ジメチルベンジジン、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。これらは1種で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、以下のジアミンも好適に使用できる。
テトラカルボン酸二無水物は、下記式(O)で表されることが好ましい。
式(O)
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、下記式(III)で表される基などが挙げられ、下記式(III)で表される基が好ましい。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-又はポリアルキレンオキシ基を表す。
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、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基がより好ましく、有機膜において式(2)を満たしやすくする観点からは、ポリアルキレンオキシ基が更に好ましい。
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。
上記アルキレン基の炭素数(アルキレン基が置換基を有する場合、置換基の炭素数を含む)は、2以上であることが好ましく、2~10であることがより好ましく、2~6であることがより好ましく、2~5であることが更に好ましく、2~4であることが一層好ましく、2又は3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、上記アルキレン基は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等が挙げられる。
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、2~6が更に好ましい。
ポリアルキレンオキシ基としては、溶剤溶解性及び耐溶剤性の観点からは、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、ポリトリメチレンオキシ基、ポリテトラメチレンオキシ基、又は、複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基が好ましく、ポリエチレンオキシ基又はポリプロピレンオキシ基がより好ましく、ポリエチレンオキシ基が更に好ましい。上記複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基において、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基とはランダムに配列していてもよいし、ブロックを形成して配列していてもよいし、交互等のパターン状に配列していてもよい。これらの基におけるエチレンオキシ基等の繰り返し数の好ましい態様は上述の通りである。
R113又はR114が、水素原子、2-ヒドロキシベンジル、3-ヒドロキシベンジル及び4-ヒドロキシベンジルであることもより好ましい。
アルキル基の炭素数は1~30が好ましい。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、2-エチルヘキシル基2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ基、2-(2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ基、2-(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ基、及び2-(2-(2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ基が挙げられる。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。中でも、高感度化との両立の観点から、シクロヘキシル基が最も好ましい。また、芳香族基で置換されたアルキル基としては、後述す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、置換又は無置換のベンゼン環、ナフタレン環、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、フルオレン環、ビフェニル環、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。ベンゼン環が最も好ましい。
酸分解性基の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。露光感度の観点からは、エトキシエチル基、又は、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
式(2-A)
R112は、式(5)におけるR112と同義であり、好ましい範囲も同様である。
上記ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、2.5以上が好ましく、2.7以上がより好ましく、2.8以上であることが更に好ましい。ポリイミド前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、4.5以下が好ましく、4.0以下がより好ましく、3.8以下が更に好ましく、3.2以下が一層好ましく、3.1以下がより一層好ましく、3.0以下が更に一層好ましく、2.95以下が特に好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量/数平均分子量により算出される値である。
本発明に用いられるポリイミドは、アルカリ可溶性ポリイミドであってもよく、有機溶剤を主成分とする現像液に対して可溶なポリイミドであってもよい。
本明細書において、アルカリ可溶性ポリイミドとは、100gの2.38質量%テトラメチルアンモニウム水溶液に対し、23℃で0.1g以上溶解するポリイミドをいい、パターン形成性の観点からは、0.5g以上溶解するポリイミドであることが好ましく、1.0g以上溶解するポリイミドであることが更に好ましい。上記溶解量の上限は特に限定されないが、100g以下であることが好ましい。
また、ポリイミドは、得られる有機膜の膜強度及び絶縁性の観点からは、複数個のイミド構造を主鎖に有するポリイミドであることが好ましい。
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。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、フッ素原子を有することが好ましい。
フッ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(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、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(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。
ポリイミド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。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、ケイ素原子を有することが好ましい。
ケイ素原子は、例えば、後述する式(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、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に後述する有機変性(ポリ)シロキサン構造として含まれることがより好ましい。
また、上記ケイ素原子又は上記有機変性(ポリ)シロキサン構造はポリイミドの側鎖に含まれていてもよいが、ポリイミドの主鎖に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するケイ素原子の量は、0.01~5mol/gであることが好ましく、0.05~1mol/gであることがより好ましい。
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有することが好ましい。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を主鎖末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよいが、側鎖に有することが好ましい。
上記エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性を有することが好ましい。
エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(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、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
これらの中でも、エチレン性不飽和結合は、後述する式(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、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基等の芳香環に直接結合した、置換されていてもよいビニル基を有する基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
式(R1)~(R3)中、Lにおける炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様は、上述のR21における、炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様と同様である。
式(R1)中、Xは酸素原子であることが好ましい。
式(R1)~(R3)中、*は式(IV)中の*と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(R1)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、イソシアナト基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-イソシアナトエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R2)で表される構造は、例えば、カルボキシ基を有するポリイミドと、ヒドロキシ基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-ヒドロキシエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R3)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、グリシジル基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、グリシジルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合以外の架橋性基を有していてもよい。
エチレン性不飽和結合以外の架橋性基としては、エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基、メトキシメチル基等のアルコキシメチル基、メチロール基等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合以外の架橋性基は、例えば、後述する式(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い。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合以外の架橋性基の量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~5mol/gであることがより好ましい。
ポリイミドは、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。ポリイミドにおける酸分解性基は、上述の式(2)におけるR113及びR114において説明した酸分解性基と同様であり、好ましい態様も同様である。
ポリイミドがアルカリ現像に供される場合、現像性を向上する観点からは、ポリイミドの酸価は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、70mgKOH/g以上であることが更に好ましい。
また、上記酸価は500mgKOH/g以下であることが好ましく、400mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
また、ポリイミドが有機溶剤を主成分とする現像液を用いた現像(例えば、後述する「溶剤現像」)に供される場合、ポリイミドの酸価は、2~35mgKOH/gが好ましく、3~30mgKOH/gがより好ましく、5~20mgKOH/gが更に好ましい。
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。
また、ポリイミドに含まれる酸基としては、保存安定性及び現像性の両立の観点から、pKaが0~10である酸基が好ましく、3~8である酸基がより好ましい。
pKaとは、酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。本明細書において、pKaは、特に断らない限り、ACD/ChemSketch(登録商標)による計算値とする。又は、日本化学会編「改定5版 化学便覧 基礎編」に掲載の値を参照してもよい。
また、酸基が例えばリン酸等の多価の酸である場合、上記pKaは第一解離定数である。
このような酸基として、ポリイミドは、カルボキシ基、及び、フェノール性ヒドロキシ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、フェノール性ヒドロキシ基を含むことがより好ましい。
アルカリ現像液による現像速度を適切なものとする観点からは、ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を有することが好ましい。
ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を主鎖末端に有してもよいし、側鎖に有してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(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い。
ポリイミドの全質量に対するフェノール性ヒドロキシ基の量は、0.1~30mol/gであることが好ましく、1~20mol/gであることがより好ましい。
式(4)
重合性基を有する場合、重合性基は、R131及びR132の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(4-1)又は式(4-2)に示すようにポリイミドの末端に位置していてもよい。
式(4-1)
式(4-2)
R131は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、式(2)におけるR111と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
また、R131としては、ジアミンのアミノ基の除去後に残存するジアミン残基が挙げられる。ジアミンとしては、脂肪族、環式脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR111の例が挙げられる。
例えば、R115として例示される4価の有機基の4つの結合子が、上記式(4)中の4つの-C(=O)-の部分と結合して縮合環を形成する。
ポリイミドのイミド化率(「閉環率」ともいう)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、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%以上であることがより好ましい。
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
ポリイミドの市販品としては、Durimide(登録商標)284(富士フイルム(株)製)、Matrimide5218(HUNTSMAN(株)製)が例示される。
本発明で用いるポリベンゾオキサゾール前駆体は、その構造等について特に定めるものではないが、好ましくは下記式(3)で表される繰り返し単位を含む。
式(3)
式(3)において、R121は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、脂肪族基及び芳香族基の少なくとも一方を含む基が好ましい。脂肪族基としては、直鎖の脂肪族基が好ましい。R121は、ジカルボン酸残基が好ましい。ジカルボン酸残基は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
脂肪族基を含むジカルボン酸としては、直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基を含むジカルボン酸が好ましく、直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基と2つの-COOHからなるジカルボン酸がより好ましい。直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基の炭素数は、2~30であることが好ましく、2~25であることがより好ましく、3~20であることが更に好ましく、4~15であることが一層好ましく、5~10であることが特に好ましい。直鎖の脂肪族基はアルキレン基であることが好ましい。
直鎖の脂肪族基を含むジカルボン酸としては、マロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、イソプロピルマロン酸、ジ-n-ブチルマロン酸、スクシン酸、テトラフルオロスクシン酸、メチルスクシン酸、2,2-ジメチルスクシン酸、2,3-ジメチルスクシン酸、ジメチルメチルスクシン酸、グルタル酸、ヘキサフルオログルタル酸、2-メチルグルタル酸、3-メチルグルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジメチルグルタル酸、3-エチル-3-メチルグルタル酸、アジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、3-メチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2,6,6-テトラメチルピメリン酸、スベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、1,9-ノナン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、ヘンエイコサン二酸、ドコサン二酸、トリコサン二酸、テトラコサン二酸、ペンタコサン二酸、ヘキサコサン二酸、ヘプタコサン二酸、オクタコサン二酸、ノナコサン二酸、トリアコンタン二酸、ヘントリアコンタン二酸、ドトリアコンタン二酸、ジグリコール酸、更に下記式で表されるジカルボン酸等が挙げられる。
R122は、また、ビスアミノフェノール誘導体由来の基であることが好ましく、ビスアミノフェノール誘導体由来の基としては、例えば、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス-(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)メタン、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、2,2-ビス-(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス-(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス-(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,4-ジアミノ-2,5-ジヒドロキシベンゼン、1,3-ジアミノ-2,4-ジヒドロキシベンゼン、1,3-ジアミノ-4,6-ジヒドロキシベンゼンなどが挙げられる。これらのビスアミノフェノールは、単独にて、あるいは混合して使用してもよい。
閉環に伴う反りの発生を抑制できる点で、下記式(SL)で表されるジアミン残基を他の種類の繰り返し構造単位として含むことが好ましい。
上記ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度は、1.4以上であることが好ましく、1.5以上がより好ましく、1.6以上であることが更に好ましい。ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、2.6以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.4以下が更に好ましく、2.3以下が一層好ましく、2.2以下がより一層好ましい。
ポリベンゾオキサゾールとしては、ベンゾオキサゾール環を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(X)で表される化合物であることが好ましく、下記式(X)で表される化合物であって、重合性基を有する化合物であることがより好ましい。上記重合性基としては、ラジカル重合性基が好ましい。また、下記式(X)で表される化合物であって、酸分解性基等の極性変換基を有する化合物であってもよい。
重合性基又は酸分解性基等の極性変換基を有する場合、重合性基又は酸分解性基等の極性変換基は、R133及びR134の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(X-1)又は式(X-2)に示すようにポリベンゾオキサゾールの末端に位置していてもよい。
式(X-1)
式(X-2)
例えば、R122として例示される4価の有機基の4つの結合子が、上記式(X)中の窒素原子、酸素原子と結合して縮合環を形成する。例えば、R134が、下記有機基である場合、下記構造を形成する。
なお、ジカルボン酸の場合には反応収率等を高めるため、1-ヒドロキシ-1,2,3-ベンゾトリアゾール等を予め反応させた活性エステル型のジカルボン酸誘導体を用いてもよい。
ポリイミド前駆体等は、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。
ポリイミド前駆体等の製造方法では、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。
ポリイミドは、ポリイミド前駆体を合成してから、熱イミド化、化学イミド化(例えば、触媒を作用させることによる環化反応の促進)等の方法により環化させて製造してもよいし、直接、ポリイミドを合成してもよい。
ポリイミド前駆体等の製造方法に際し、保存安定性をより向上させるため、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、ポリイミド前駆体等の末端を封止することが好ましい。末端封止剤としては、モノアミンを用いることがより好ましく、モノアミンの好ましい化合物としては、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。
ポリイミド前駆体等の製造に際し、固体を析出する工程を含んでいてもよい。具体的には、反応液中のポリイミド前駆体等を、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等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。
その後、ポリイミド前駆体等を乾燥して、粉末状のポリイミド前駆体等を得ることができる。
本発明の組成物における樹脂の含有量は、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く、50質量%以上であることが一層好ましい。また、本発明の組成物における樹脂の含有量は、組成物の全固形分に対し、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。
本発明の組成物は、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。
本発明の組成物は、上述した特定樹脂と、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。)とを含んでもよい。
他の樹脂としては、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、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、耐溶剤性に優れた有機膜が得られる。
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、有機膜の耐溶剤性等を向上させることができる。
また、本発明の組成物における、他の樹脂の含有量は、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、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。
本発明の組成物は、感光剤を含む。
感光剤としては、光重合開始剤が好ましい。
本発明の組成物は、感光剤として、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。
ここで、ラジカル重合開始能を有するとは、ラジカル重合を開始させることのできるフリーラジカルを発生させることができることを意味する。例えば、ラジカル重合性モノマーとバインダーポリマーと金属元素含有化合物とを含む組成物に対して、金属元素含有化合物が光を吸収する波長域であって、ラジカル重合性モノマーが光を吸収しない波長域の光を照射した時に、ラジカル重合性モノマーの消失の有無を確認することにより重合開始能の有無を確認することができる。消失の有無を確認するには、ラジカル重合性モノマーやバインダーポリマーの種類に応じて適宜の方法を選択できるが、例えばIR測定(赤外分光測定)又はHPLC測定(高速液体クロマトグラフィ)により確認すればよい。
また、本発明の組成物が、ラジカル重合開始能を有する金属元素含有化合物等を含む場合、本発明の組成物が、上記金属元素含有化合物と、他の光ラジカル重合開始剤とを含むことも好ましい。
本発明の組成物において、金属元素含有化合物と、他の光ラジカル重合開始剤とを含む場合、金属元素含有化合物と、他の光ラジカル重合開始剤の合計含有量に対する、金属元素含有化合物の含有量は、20~80質量%であることが好ましく、30~70質量%であることがより好ましい。
また、上記他の光ラジカル重合開始剤としては、後述のオキシム化合物が好ましい。
光重合開始剤としては、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。そのようなオキシム化合物の具体例としては、国際公開第2013/083505号に記載の化合物が挙げられる。
また、本発明の組成物は、感光剤として、光酸発生剤を含むことも好ましい。
光酸発生剤を含有することで、例えば、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パターンを得ることができる。
また、組成物が、光酸発生剤と、後述するラジカル重合性化合物以外の重合性化合物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上記重合性化合物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、ネガ型のパターンを得ることができる。
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。
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。
本発明の感光性樹脂組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
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、芳香族炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、ウレア類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
ウレア類として、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン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。
本発明の組成物は、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、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、より耐溶剤性を向上できる。
本発明の組成物は、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種の化合物の架橋反応を促進させる効果がある。
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。
本発明の組成物は、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、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。
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。
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。
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。
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)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、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、組成物の安定性、硬化性及び現像性を更に向上できる。
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)。
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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の組成物は、熱塩基発生剤を含んでもよい。
特に、組成物が他の樹脂としてポリイミド前駆体を含む場合、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。
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。
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。
本発明の感光性樹脂組成物は、架橋剤を含むことが好ましい。
架橋剤としては、ラジカル架橋剤、又は、他の架橋剤が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物は、ラジカル架橋剤を更に含むことが好ましい。
ラジカル架橋剤は、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、エチレン性不飽和結合を含む基が好ましい。上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、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。
これらの中でも、上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、(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。
エチレン性不飽和結合を2個有する化合物は、上記エチレン性不飽和結合を含む基を2個有する化合物であることが好ましい。
また、得られるパターン(硬化膜)の膜強度の観点からは、本発明の感光性樹脂組成物は、ラジカル架橋剤として、エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物を含むことが好ましい。上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を3~15個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を3~10個有する化合物がより好ましく、3~6個有する化合物が更に好ましい。
また、上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物は、上記エチレン性不飽和結合を含む基を3個以上有する化合物であることが好ましく、3~15個有する化合物であることがより好ましく、3~10個有する化合物であることが更に好ましく、3~6個有する化合物であることが特に好ましい。
また、得られるパターン(硬化膜)の膜強度の観点からは、本発明の感光性樹脂組成物は、エチレン性不飽和結合を2個有する化合物と、上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物とを含むことも好ましい。
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、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付加物ジメタクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタクリレート、2-ヒドロキシ-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。
本発明の感光性樹脂組成物は、上述したラジカル架橋剤とは異なる、他の架橋剤を含むことが好ましい。
本発明において、他の架橋剤とは、上述したラジカル架橋剤以外の架橋剤をいい、上述の感光剤の感光により、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する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く、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が酸又は塩基の作用によって促進される基を分子内に複数個有する化合物が好ましい。
上記酸又は塩基は、第一領域露光工程、第二領域露光工程等の露光工程において、感光剤である光酸発生剤又は光塩基発生剤から発生する酸又は塩基であることが好ましい。
他の架橋剤としては、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。
他の架橋剤としては、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、本発明の感光性樹脂組成物は、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い。
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。
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。
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、感光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。
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。
得られるパターン(硬化膜)の基材への密着性を向上する観点からは、本発明の感光性樹脂組成物は、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。
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。
チオウレア構造とは、下記式(T-1)で表される構造である。
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。
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。
本発明の感光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。
本発明の感光性樹脂組成物は、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の合計量が、上記の範囲となることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、マイグレーション抑制剤を更に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光硬化性層内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
本発明の感光性樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、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んでいることが好ましい。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、アミノ化合物などが挙げられる。
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。
本発明の感光性樹脂組成物は、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、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)ベンゾチアゾール、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。
本発明の感光性樹脂組成物は、本発明の効果が得られる範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、界面活性剤、連鎖移動剤、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、その合計配合量は感光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。
〔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。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、RS-72-K(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171、ノベックFC4430、同FC4432(以上、スリーエム ジャパン(株)製)、サーフロンS-382、同SC-101、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC1068、同SC-381、同SC-383、同S393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落0015~0158に記載の化合物、特開2011-132503号公報の段落0117~0132に記載の化合物を用いることもできる。フッ素系界面活性剤としてブロックポリマーを用いることもでき、具体例としては、例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられる。
フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。
フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落0050~0090および段落0289~0295に記載された化合物、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン(株)製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー(株)製)等が挙げられる。
炭化水素系界面活性剤としては、例えば、パイオニンA-76、ニューカルゲンFS-3PG、パイオニンB-709、パイオニンB-811-N、パイオニンD-1004、パイオニンD-3104、パイオニンD-3605、パイオニンD-6112、パイオニンD-2104-D、パイオニンD-212、パイオニンD-931、パイオニンD-941、パイオニンD-951、パイオニンE-5310、パイオニンP-1050-B、パイオニンP-1028-P、パイオニンP-4050-T等(以上、竹本油脂社製)、などが挙げられる。
ノニオン型界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセロールエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル、プルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(和光純薬工業(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。
カチオン型界面活性剤として具体的には、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.77、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株))等が挙げられる。
アニオン型界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株))、サンデットBL(三洋化成(株)製)等が挙げられる。
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。
本発明の感光性樹脂組成物は、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SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群が用いられる。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。
本発明の感光性樹脂組成物は、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感光性樹脂組成物の表面に偏在させてもよい。
〔無機粒子〕
本発明の樹脂組成物は、無機粒子を含んでもよい。無機粒子として、具体的には、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、ガラス等を含むことができる。
無機粒子の平均粒子径としては、0.01~2.0μmが好ましく、0.02~1.5μmがより好ましく、0.03~1.0μmがさらに好ましく、0.04~0.5μmが特に好ましい。
無機粒子を多量に含有させることによって、硬化膜の機械特性が劣化することがある。また、無機粒子の平均粒子径が2.0μmを超えると、露光光の散乱によって解像度が低下することがある。
〔紫外線吸収剤〕
本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、置換アクリロニトリル系、トリアジン系などの紫外線吸収剤を使用することができる。
サリシレート系紫外線吸収剤の例としては、フェニルサリシレート、p-オクチルフェニルサリシレート、p-t-ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられ、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例としては、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の例としては、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-アミル-5’-イソブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-プロピルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(1,1,3,3-テトラメチル)フェニル]ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
置換アクリロニトリル系紫外線吸収剤の例としては、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸エチル、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸2-エチルヘキシルなどが挙げられる。さらに、トリアジン系紫外線吸収剤の例としては、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのモノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-プロピルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-プロピルオキシフェニル)-6-(4-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-ヘキシルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス[2-ヒドロキシ-4-(3-ブトキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]-1,3,5-トリアジンなどのトリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物等が挙げられる。
本発明においては、前記各種の紫外線吸収剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、0.001質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下であることがより好ましい。
〔有機チタン化合物〕
本実施形態の樹脂組成物は、有機チタン化合物を含有してもよい。樹脂組成物が有機チタン化合物を含有することにより、低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる樹脂層を形成できる。
使用可能な有機チタン化合物としては、チタン原子に有機基が共有結合又はイオン結合を介して結合しているものが挙げられる。
有機チタン化合物の具体例を、以下のI)~VII)に示す。
I)チタンキレート化合物:中でも、ネガ型感光性樹脂組成物の保存安定性がよく、良好な硬化パターンが得られることから、アルコキシ基を2個以上有するチタンキレート化合物がより好ましい。具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)等である。
II)テトラアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ(2-エチルヘキソキサイド)、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ(n-ノニロキサイド)、チタニウムテトラ(n-プロポキサイド)、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス[ビス{2,2-(アリロキシメチル)ブトキサイド}]等である。
III)チタノセン化合物:例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム等である。
IV)モノアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムトリス(ジオクチルホスフェート)イソプロポキサイド、チタニウムトリス(ドデシルベンゼンスルホネート)イソプロポキサイド等である。
V)チタニウムオキサイド化合物:例えば、チタニウムオキサイドビス(ペンタンジオネート)、チタニウムオキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、フタロシアニンチタニウムオキサイド等である。
VI)チタニウムテトラアセチルアセトネート化合物:例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート等である。
VII)チタネートカップリング剤:例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等である。
中でも、有機チタン化合物としては、上記I)チタンキレート化合物、II)テトラアルコキシチタン化合物、及びIII)チタノセン化合物から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが、より良好な耐薬品性を奏するという観点から好ましい。特に、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、及びビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウムが好ましい。
有機チタン化合物を配合する場合、その配合量は、環化樹脂の前駆体100質量部に対し、0.05~10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~2質量部である。配合量が0.05質量部以上である場合、得られる硬化パターンに良好な耐熱性及び耐薬品性が発現し、一方、10質量部以下である場合、組成物の保存安定性に優れる。
〔酸化防止剤〕
本発明の組成物は、酸化防止剤を含んでいてもよい。添加剤として酸化防止剤を含有することで、硬化後の膜の伸度特性や、金属材料との密着性を向上させることができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。また、酸化防止剤は、特許第6268967号公報の段落番号0023~0048に記載された化合物を使用することもできる。
また、本発明の組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開第2014/021023号、国際公開第2017/030005号、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤の市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。好ましい酸化防止剤の例としては、2,2-チオビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,6-ジ-t-ブチルフェノールおよび下記一般式(3)で表される化合物が挙げられる。
一般式(3)で表される化合物は、樹脂の脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制する。また、金属材料への防錆作用により、金属酸化を抑制することができる。
樹脂と金属材料に同時に作用できるため、kは2~4の整数がより好ましい。R7としては、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、カルボキシル基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、-O-、-NH-、-NHNH-、それらを組み合わせたものなどが挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。この中でも、現像液への溶解性や金属密着性の点から、アルキルエーテル、-NH-を有することが好ましく、樹脂との相互作用と金属錯形成による金属密着性の点から-NH-がより好ましい。
下記一般式(3)で表される化合物は、例としては以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。
本発明の感光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。
水分の含有量を維持する方法としては、保管条件における湿度の調整、保管時の収容容器の空隙率低減などが挙げられる。
ハロゲン原子の含有量を調節する方法としては、イオン交換処理などが好ましく挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物は、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。
本発明の感光性樹脂組成物は、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。
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。
〔ポリイミド前駆体PIP-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’-ビフタル酸無水物 9.49g(32.25ミリモル)、オキシジフタル酸二無水物 10.0g(32.25ミリモル)をジグリム 140mL中に懸濁させた。2-ヒドロキシエチルメタクリレート 16.8g(129ミリモル)、ヒドロキノン 0.05g、純水 0.05g及びピリジン 10.7g(135ミリモル)を続いて添加し、60℃の温度で18時間撹拌した。次いで、混合物を-20℃まで冷却した後、塩化チオニル 16.1g(135.5ミリモル)を90分かけて滴下した。ピリジニウムヒドロクロリドの白色沈澱が得られた。次いで、混合物を室温まで温め、2時間撹拌した後、ピリジン 9.7g(123ミリモル)及びN-メチルピロリドン(NMP) 25mLを添加し、透明溶液を得た。次いで、得られた透明溶液に、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル 11.8g(58.7ミリモル)をNMP 100mL中に溶解させたものを、1時間かけて滴下により添加した。次いで、メタノール 5.6g(17.5ミリモル)と3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシトルエン 0.05gを加え、混合物を2時間撹拌した。次いで、4リットルの水の中でポリイミド前駆体樹脂を沈殿させ、水-ポリイミド前駆体樹脂混合物を500rpmの速度で15分間撹拌した。ポリイミド前駆体樹脂を濾過して取得し、4リットルの水の中で再度30分間撹拌し再び濾過した。次いで、得られたポリイミド前駆体樹脂を減圧下、45℃で3日間乾燥し、ポリイミド前駆体PIP-1を得た。
〔ポリイミド前駆体PIP-2の合成〕
上記合成例1において、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを、等モル量の1,6-ジアミノヘキサンに変更した以外は、合成例1と同様の方法によりポリイミド前駆体PIP-2を得た。
〔ポリイミド前駆体PIP-3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(4,4’-オキシジフタル酸を140℃で12時間乾燥したもの)と、18.6g(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、10.7gのピリジンと、140gのダイグライム(ジエチレングリコールジメチルエーテル)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と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。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’-オキシジアニリンを溶解させた溶液を、20~23℃で20分かけて反応混合物に滴下した。次いで、反応混合物を室温で1晩撹拌した。次いで、5リットルの水に加えて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濾取し、4リットルの水に加えて再度30分間撹拌し、再び濾取した。次いで、得られたポリイミド前駆体を減圧下、45℃で3日間乾燥し、ポリイミド前駆体PIP-3を得た。
〔ポリイミドPI-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、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 65.56g(179mmol)、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン 2.48g(10mmol)をN-メチルピロリドン(NMP) 300gに溶解させた。続いて、オキシジフタル酸二無水物 62.04g(200mmol)を添加し、40℃の温度で2時間撹拌した。次いで、トルエン 50mL及び3-アミノフェノール 2.18g(10mmol)を添加し、40℃で2時間撹拌した。撹拌後、200ml/minの流量の窒素をフローしながら、温度を180℃に昇温し、6時間撹拌した。
上記反応液を25℃まで冷却した後、p-メトキシフェノール0.005gを加え、溶解した。この溶液に、2-イソシアナトエチルメタクリレート 24.82g(160mmol)を滴下し、25℃で2時間撹拌した後、更に60℃で3時間撹拌した。これを25℃に冷却し、酢酸10gを加えて25℃で1時間撹拌した。撹拌後、2リットルの水/メタノール=75/25(体積比)中で沈殿させ、2,000rpm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、1.5リットルの水でかけ洗いした後、濾物を2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。得られたポリイミドを減圧下で、40℃で1日間乾燥し、ポリイミドPI-1を得た。
〔ポリベンゾオキサゾール前駆体PBP-1の合成〕
温度計、撹拌器、窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、73.25g(0.200mol)のヘキサフルオロ-2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン(Bis-AP-AF、セントラル硝子(株)製)、31.64g(0.400mol)のピリジンおよび293gのNMPを添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/メタノールバスで-15℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を-5℃~-15℃で維持しながら、30.11g(0.144mol)の1,4-シクロヘキサンジカルボン酸ジクロリドの30質量%NMP溶液と、3.83g(0.016mol)のセバコイルクロリド(東京化成工業(株)製)、96.25gのNMPの混合溶液を滴下した。滴下が完了した後、得られた混合物を室温で16時間撹拌した。
次に、この反応液を氷/メタノールバスで-5℃以下まで冷却し、反応温度を-0℃以下で維持しながらブチリルクロリド(東京化成工業(株)製)9.59g(0.090mol)と34.5gのNMPの混合液を滴下した。滴下が完了した後、さらに16時間撹拌した。
この反応液をNMP550gで希釈し、激しく撹拌した4Lの脱イオン水/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃で2日間乾燥させ、樹脂A-1aを得た。
500mLナスフラスコに25.00gの樹脂A-1a、125gのNMPと125gのメチルエチルケトンを添加し、60℃で内容物が160gになるまで減圧濃縮した。ここに、0.43g(1.85mmol)のカンファースルホン酸(東京化成工業(株)製)と、5.12g(0.065mol)の2,3-ジヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)を添加し、室温で1.5時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン0.37gとNMP150gを加えて希釈した。
得られた溶液を激しく撹拌した2Lの脱イオン水/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、ポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体PBP-1を得た。
各実施例において、それぞれ、下記表1~表3に記載の成分を混合し、各感光性樹脂組成物を得た。また、比較例において、下記表3に記載の成分を混合し、比較用組成物を得た。
具体的には、表1~表3に記載の成分の含有量は、表1~表3の「質量部」に記載の量とした。また、各組成物において、溶剤の含有量は、組成物の固形分濃度が表1~表3に記載の値となるようにした。
得られた感光性樹脂組成物及び比較用組成物を、フィルタ孔径が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。
また、表1~表3中、「-」の記載は該当する成分を組成物が含有していないことを示している。
・PIP-1~PIP-3:上記で合成したPIP-1~PIP-3
・PI-1:上記で合成したPI-1
・PBP-1:上記で合成したPBP-1
・B-1:テトラエチレングリコールジメタクリレート
・B-2:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
・B-3:ライトエステルBP-6EM(共栄社化学(株)製)
・B-4:SR209(サートマー・ジャパン(株)製)
・C-1:Irgacure 784(BASF社製)
・C-2:Irgacure OXE-01(BASF社製)
・C-3:ADEKA NCI-930((株)ADEKA製)
・C-4:下記構造の化合物
・D-1:N-(3-(トリエトキシシリル)プロピル)フタルアミド酸
・D-2:ベンゾフェノン-3,3’-ビス(N-(3-トリエトキシシリル)プロピルアミド)-4,4’-ジカルボン酸
・D-3:IM-1000(JX金属(株)製)
・D-4:N-[3-(トリエトキシシリル)プロピル]マレイン酸モノアミド
・D-5:KBM-403(3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学(株)製)
・F-1:7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル
・F-2:N-フェニルジエタノールアミン
・G-1:1H-テトラゾール
・H-1:二カラックMX-270((株)三和ケミカル製)
・I-1:p-トルエンスルホン酸イソプロピル
・J-1:1,3-ジブチルチオウレア
・L-1:F-554(DIC(株)製)
・S-1:N-メチル-2-ピロリドン
・S-2:乳酸エチル
・S-3:γ-ブチロラクトン
・S-4:ジメチルスルホキシド
表1~表3中、「比率」の欄の記載は、溶剤の全質量に対する各溶剤の含有量(質量%)を示している。
〔パターン形状の評価〕
各実施例及び比較例において、それぞれ、各感光性樹脂組成物又は比較用組成物を、シリコンウェハ上にスピンコート法により層状に適用(塗布)して、感光膜を形成した。
各実施例及び比較例において、上記感光膜を適用したシリコンウェハをホットプレート上で、80℃で3分間乾燥し、シリコンウェハ上に表1~表3の「膜厚(μm)」の欄に記載の厚さの感光膜を形成した。
形成されたシリコンウェハ上の感光膜を、表1~表3の「レーザー出力(W)」の欄に記載のレーザー出力、「露光波長(nm)」の欄に記載の露光波長を有する半導体レーザーを用いて露光した。例えば、実施例1においては、計4回の露光全てをレーザー出力0.6Wとして行った。また、実施例20においては、第一領域露光工程を0.6Wの出力で、第二領域露光工程を1.2Wの出力で、第三領域露光工程を1.8Wの出力で、第四領域露光工程を1.8Wの出力で、それぞれ行った。また、「露光波長(nm)」の欄に「HP」と記載した例においては、高圧水銀灯を用いて露光を行った。
露光は、表1~表3の「露光回数」の欄に記載の回数、「インターバル(秒)」に記載のインターバルで露光した。例えば、実施例1においては、各10秒のインターバル(露光を行わない時間)を挟んで計4回の露光(4重露光)を行った。また、実施例5においては、インターバルを5秒、10秒、15秒と変化させながら、計4回の露光を行った。
各実施例又は比較例において、各露光工程は等しい露光量で行なった。また、露光に高圧水銀灯を用いた場合、上記露光量はi線の露光量とした。
露光はマスク(パターンが1:1ラインアンドスペースであり、線幅20μmであるバイナリマスク)を介して行った。
上記露光後、表1~表3の「現像液」の欄に「A」と記載された例においては、シクロペンタノンを用いて60秒間現像し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)で20秒間リンスして、感光膜のラインアンドスペースパターンを得た。表1~表3の「現像液」の欄に「B」と記載された例においては、2.5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て60秒間現像し、純水で20秒間リンスして、露光後の感光膜のラインアンドスペースパターンを得た。実施例11においては、ホットプレート上で100℃/60秒間の加熱後に上記現像を行った
その後、上記現像後のパターン、及び、上記パターンが形成されたシリコンウェハを、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表1~表3の「キュア温度(℃)」の欄に記載の温度に達した後、表1~表3の「キュア時間(min)」欄に記載の時間維持して硬化し、パターンが形成されたシリコンウェハを得た。
得られたパターン(ラインアンドスペースパターン)が形成されたシリコンウェハについて、ラインアンドスペースパターンに対して垂直になるようにシリコンウェハをカットし、パターン断面を露出させた。光学顕微鏡を用いて、倍率200倍で、上記ラインアンドスペースパターンのパターン断面を観察し、パターンの断面形状の評価を行った。
具体的には、各実施例及び比較例において、それぞれ、シリコンウェハの表面(基板表面)とパターンの側面とのなすテーパ角を測定し、下記評価基準に従って評価した。テーパ角が90°に近いほど、パターン形状に優れるといえる。
-評価基準-
A:テーパ角が85°以上95°以下であった。
B:テーパ角が80°以上85°未満、又は、95°超100°未満であった
C:テーパ角が80°未満又は100°以上であった。
各実施例及び比較例において、パターン形状の評価と同様の方法により、シリコンウェハ上に表1~表3の「膜厚(μm)」の欄に記載の厚さの感光膜を形成した。
形成されたシリコンウェハ上の感光膜を、フォトマスクとして5μmから25μmまで1μm刻みのラインアンドスペースパターンが形成されたフォトマスクを使用した以外は、パターン形状の評価と同様の方法により露光した。
上記露光後、パターン形状の評価と同様の方法により各感光膜を現像、加熱し、パターンが形成されたシリコンウェハを得た。
上記現像後のパターンを、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、最小線幅を決定した。
評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表1~表3に記載した。上記最小線幅が小さいほど解像性に優れるといえる。
A:最小線幅が10μm未満である
B:最小線幅が10μm以上20μm未満である
C:最小線幅が20μm以上であるか、又は、エッジの鋭さを持つ線幅を有するパターンが得られなかった。
実施例1において使用した感光性樹脂組成物を、表面に銅薄層が形成された樹脂基材の銅薄層の表面にスピンコート法により層状に適用して、80℃で3分間乾燥し、膜厚20μmの光硬化性層を形成した後、レーザー出力0.6Wの半導体レーザーを用い、計4回の露光を、各10秒のインターバル(露光を行わない時間)を挟んで行った。露光はマスク(パターンが1:1ラインアンドスペースであり、線幅が10μmであるバイナリマスク)を介して、波長365nmで行った。露光の後、シクロペンタノンを用いて60秒間現像し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)で20秒間リンスして、層のパターンを得た。
次いで、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃に達した後、120分間維持して硬化し、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 (14)
- 感光性樹脂組成物からなる感光膜の一部の領域である第一領域を選択的に露光する第一領域露光工程、
前記第一領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第二領域を選択的に露光する第二領域露光工程、及び、
前記第二領域露光工程後の感光膜を現像する現像工程を含み、
前記第一領域に含まれる少なくとも一部の領域と前記第二領域に含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、
前記感光性樹脂組成物が、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール及びポリベンゾオキサゾール前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂、並びに、感光剤を含む、
パターン形成方法。 - 前記第二領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第三領域を選択的に露光する第三領域露光工程、及び、前記第三領域露光工程後の感光膜の一部の領域である第四領域を選択的に露光する第四領域露光工程を含み、前記現像工程が、前記第四領域露光工程後の感光膜を現像する工程であり、前記第三領域に含まれる少なくとも一部の領域と、前記第一領域、前記第二領域及び前記第四領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域であり、かつ、前記第四領域に含まれる少なくとも一部の領域と、前記第一領域、前記第二領域及び前記第三領域のいずれかに含まれる少なくとも一部の領域とが共通する領域である、請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記現像工程の前に含まれる感光膜の一部の領域を露光する工程のうち、ある1つの露光する工程の終了から、別の1つの露光する工程の開始までの時間であり、かつ、他の露光する工程を含まない時間が0.1秒以上である、請求項1又は2に記載のパターン形成方法。
- 前記第一領域露光工程、及び、前記第二領域露光工程における露光波長が300~450nmである、請求項1~3のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記感光性樹脂組成物からなる感光膜の膜厚が、10μm以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記現像工程における現像が、現像液として有機溶剤を用いて行われる、請求項1~5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記第一領域の総面積に対する、前記第一領域及び前記第二領域の両方に含まれる領域の面積の割合が、50%~100%である、請求項1~6のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記樹脂が、ポリイミド前駆体である、請求項1~7のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記樹脂が、ラジカル重合性基を有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記感光性樹脂組成物が、ラジカル架橋剤を更に含む、請求項1~9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 前記感光性樹脂組成物が、増感剤を更に含む、請求項1~10のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法における、前記感光膜の形成に供される感光性樹脂組成物。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法を含む、積層体の製造方法。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のパターン形成方法、又は、請求項13に記載の積層体の製造方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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