WO2024048435A1 - 樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、積層体の製造方法、半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition, a cured product, a laminate, a method for producing a cured product, a method for producing a laminate, a method for producing a semiconductor device, and a semiconductor device.
- resin materials manufactured from resin compositions containing resin are utilized in various fields.
- cyclized resins such as polyimide have excellent heat resistance and insulation properties, and are therefore used in a variety of applications.
- the above-mentioned uses are not particularly limited, but in the case of semiconductor devices for mounting, for example, they may be used as materials for insulating films and sealing materials, or as protective films. It is also used as a base film and coverlay for flexible substrates.
- a cyclized resin such as polyimide is used in the form of a resin composition containing the cyclized resin or a precursor of the cyclized resin such as a polyimide precursor.
- a resin composition is applied to a base material by coating, for example, to form a photosensitive film, and then, as necessary, exposure, development, heating, etc. are performed to form a cured product on the base material.
- the precursor of the cyclized resin such as a polyimide precursor, is cyclized, for example, by heating, and becomes a cyclized resin such as polyimide in the cured product.
- the resin composition can be applied by known coating methods, there is a high degree of freedom in designing the shape, size, application position, etc. of the resin composition when it is applied. It can be said that it has excellent characteristics.
- cyclized resins such as polyimide
- Patent Document 1 describes (A) an alkali-soluble resin, (B) a copolymer resin, (C) a photoinitiator that generates radicals and bases, (D) an epoxy resin, and (E) a black colorant.
- the alkali-soluble resin (A) contains (A1) a carboxyl group-containing imide resin, and the content of the black colorant (E) is equal to or less than that of the curable resin composition.
- a curable resin composition is described in which the solid content is 1.0% by mass or more based on the total mass of solids.
- a resin composition for obtaining a cured product is required to have excellent adhesion to a substrate even after the resulting cured product is exposed to high-temperature conditions.
- the present invention includes a resin composition that has excellent adhesion to a base material even after the obtained cured product is exposed to high temperature conditions, a cured product obtained by curing the above resin composition, and the above cured product.
- the present invention aims to provide a laminate, a method for producing the cured product, a method for producing the laminate, a method for producing a semiconductor device including the method for producing the cured product, and a semiconductor device including the cured product.
- a resin composition comprising a compound A represented by the following formula (A-1) and having a total number of carbon atoms of 3 to 30.
- R 1 represents a monovalent organic group
- the bonding site in R 1 with the nitrogen atom described in formula (A-1) is a carbon atom
- R 2 is a hydrogen atom
- R 3 represents a monovalent organic group
- R 2 and R 3 may be combined to form a ring structure.
- the resin composition according to ⁇ 1> which contains a compound represented by the following formula (A-2) as the compound A.
- Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic group which may have a substituent, and at least one of the ring member of the aromatic group and the substituent has oxygen.
- R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- ⁇ 4> The resin composition according to ⁇ 2> or ⁇ 3>, wherein at least one of Ar 1 , Ar 2 and R 2 has a heterocyclic structure.
- ⁇ 5> The resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the resin is polyimide or a polyimide precursor.
- ⁇ 6> The resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, further comprising a photopolymerization initiator and a polymerizable compound.
- ⁇ 7> The resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, which is used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer.
- ⁇ 8> A cured product obtained by curing the resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>.
- ⁇ 9> A laminate including two or more layers made of the cured product according to ⁇ 8>, and a metal layer between any of the layers made of the cured product.
- a method for producing a cured product comprising a film forming step of applying the resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7> onto a substrate to form a film.
- the method for producing a cured product according to ⁇ 10> including an exposure step of selectively exposing the film and a development step of developing the film using a developer to form a pattern.
- the method for producing a cured product according to ⁇ 10> or ⁇ 11> which includes a heating step of heating the film at 50 to 450°C.
- a method for producing a laminate including the method for producing a cured product according to any one of ⁇ 10> to ⁇ 12>.
- ⁇ 14> A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the method for manufacturing a cured product according to any one of ⁇ 10> to ⁇ 12>.
- ⁇ 15> A semiconductor device comprising the cured product according to ⁇ 8>.
- a resin composition that has excellent adhesion to a substrate even after the obtained cured product is exposed to high temperature conditions, a cured product obtained by curing the resin composition, and a cured product obtained by curing the resin composition.
- a laminate including the above, a method for producing the cured product, a method for producing the laminate, a method for producing a semiconductor device including the method for producing the cured product, and a semiconductor device including the cured product.
- a numerical range expressed using the symbol " ⁇ ” means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the lower limit and upper limit, respectively.
- the term “step” includes not only independent steps but also steps that cannot be clearly distinguished from other steps as long as the intended effect of the step can be achieved.
- substitution or unsubstitution includes a group having a substituent (atomic group) as well as a group having no substituent (atomic group).
- alkyl group includes not only an alkyl group without a 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 electron beams and ion beams, unless otherwise specified. Examples of the light used for exposure include actinic rays or radiation such as the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays typified by excimer lasers, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, and electron beams.
- (meth)acrylate means both “acrylate” and “methacrylate”, or either “(meth)acrylate”
- (meth)acrylic means both “acrylic” and “methacrylic”
- (meth)acryloyl means either or both of "acryloyl” and “methacryloyl.”
- 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 refers to the total mass of all 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.
- weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) are values measured using gel permeation chromatography (GPC), and are defined as polystyrene equivalent values.
- weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) are expressed using, for example, HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and guard column HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel.
- THF tetrahydrofuran
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- a detector with a wavelength of 254 nm of UV rays is used for detection in the GPC measurement.
- each layer constituting a laminate when the positional relationship of each layer constituting a laminate is described as "upper” or “lower", there is another layer above or below the reference layer among the plurality of layers of interest. It would be good if there was. That is, a third layer or element may be further interposed between the reference layer and the other layer, and the reference layer and the other layer do not need to be in contact with each other.
- the direction in which layers are stacked relative to the base material is referred to as "top”, or if there is a resin composition layer, the direction from the base material to the resin composition layer is referred to as "top”. , the opposite direction is called "down".
- the composition may contain, as each component contained in the composition, two or more compounds corresponding to that component. Further, unless otherwise specified, the content of each component in the composition means the total content of all compounds corresponding to that component.
- the temperature is 23° C.
- the atmospheric pressure is 101,325 Pa (1 atm)
- the relative humidity is 50% RH. In this specification, combinations of preferred aspects are more preferred aspects.
- the resin composition of the present invention is represented by the following formula (A-1) and at least one resin selected from the group consisting of cyclized resins and precursors thereof, and the total carbon Compound A having 3 to 30 atoms.
- R 1 represents a monovalent organic group
- the bonding site in R 1 with the nitrogen atom described in formula (A-1) is a carbon atom
- R 2 is a hydrogen atom
- R 3 represents a monovalent organic group
- R 2 and R 3 may be combined to form a ring structure.
- the resin composition of the present invention is preferably used to form a photosensitive film that is subjected to exposure and development, and is preferably used to form a film that is subjected to exposure and development using a developer containing an organic solvent.
- the resin composition of the present invention can be used, for example, to form an insulating film of a semiconductor device, an interlayer insulating film for a rewiring layer, a stress buffer film, etc., and can be used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer. preferable.
- the resin composition of the present invention is used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer.
- the resin composition of the present invention may be used to form a photosensitive film to be subjected to positive development, or may be used to form a photosensitive film to be subjected to negative development.
- negative development refers to development in which non-exposed areas are removed by development during exposure and development
- positive development refers to development in which exposed areas are removed by development.
- the above-mentioned exposure method, the above-mentioned developer, and the above-mentioned development method include, for example, the exposure method explained in the exposure step in the description of the method for producing a cured product, and the developer and development method explained in the development step. is used.
- a cured product having excellent adhesion to a substrate can be obtained even after being exposed to high-temperature conditions.
- a substrate particularly a metal substrate, particularly a copper substrate
- the resin composition of the present invention contains compound A having a specific structure.
- BACKGROUND ART Conventionally, in order to improve the adhesion between a cured product formed from a resin composition and a base material, a compound having a nitrogen atom has been blended into a resin composition. Here, it is believed that the adhesion is further improved by increasing the number of nitrogen atoms in the compound.
- the above-mentioned compounds sometimes have low thermal stability, and for example, when exposed to high temperature conditions, there are cases where adhesion cannot be maintained.
- Patent Document 1 does not describe a precursor of a cyclized resin and a composition containing Compound A.
- the resin composition of the present invention contains at least one resin (specific resin) selected from the group consisting of cyclized resins and precursors thereof.
- the cyclized resin is preferably a resin containing an imide ring structure or an oxazole ring structure in its main chain structure.
- the "main chain” refers to the relatively longest bond chain in the resin molecule, and the “side chain” refers to other bond chains.
- the cyclized resin include polyimide, polybenzoxazole, polyamideimide, and the like.
- the precursor of cyclized resin refers to a resin that undergoes a chemical structure change due to external stimulation to become a cyclized resin.
- a resin that undergoes a chemical structure change due to heat to become a cyclized resin, and that undergoes a ring-closing reaction due to heat More preferred is a resin that becomes a cyclized resin by forming a ring structure.
- the precursor of the cyclized resin include a polyimide precursor, a polybenzoxazole precursor, a polyamideimide precursor, and the like. That is, the resin composition contains, as the specific resin, at least one resin selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, polyamideimide, and polyamideimide precursor. It is preferable.
- the resin composition contains polyimide or a polyimide precursor as the specific resin. It is preferable that the specific resin has a polymerizable group, and more preferably a radically polymerizable group.
- the resin composition of the present invention preferably contains a radical polymerization initiator, and more preferably contains a radical polymerization initiator and a radical crosslinking agent.
- a sensitizer can be included if necessary.
- a negative photosensitive film is formed from such a resin composition.
- the specific resin may have a polarity converting group such as an acid-decomposable group.
- the resin composition preferably contains a photoacid generator. From such a resin composition, for example, a chemically amplified positive or negative photosensitive film is formed.
- the polyimide precursor used in the present invention is not particularly limited in its type, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (2).
- a 1 and A 2 each independently represent an oxygen atom or -NR z -
- R 111 represents a divalent organic group
- R 115 represents a tetravalent organic group
- R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- R z represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- a 1 and A 2 in formula (2) each independently represent an oxygen atom or -NR z -, and preferably an oxygen atom.
- Rz represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, preferably a hydrogen atom.
- R 111 in formula (2) represents a divalent organic group.
- divalent organic groups include groups containing straight-chain or branched aliphatic groups, cyclic aliphatic groups, and aromatic groups, including straight-chain or branched aliphatic groups having 2 to 20 carbon atoms, A group consisting of a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or a combination thereof is preferable, and a group containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable.
- the hydrocarbon group in the chain may be substituted with a group containing a hetero atom, and in the above cyclic aliphatic group and aromatic group, the hydrocarbon group in the chain may be substituted with a hetero atom. may be substituted with a group containing.
- R 111 in formula (2) include groups represented by -Ar- and -Ar-L-Ar-, with a group represented by -Ar-L-Ar- being preferred.
- Ar is each independently an aromatic group
- L is a single bond or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO -, -S-, -SO 2 -, -NHCO-, or a combination of two or more of the above.
- R 111 is derived from a diamine.
- diamines used in the production of polyimide precursors include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic, and aromatic diamines.
- One type of diamine may be used, or two or more types may be used.
- R 111 is a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or any of these.
- a diamine containing a combination of groups is preferable, and a diamine containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferable.
- the above straight chain or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a hetero atom.
- the above cyclic aliphatic group and aromatic group may have a ring member hydrocarbon group substituted with a hetero atom. may be substituted with a group containing.
- groups containing aromatic groups include the following.
- diamine specifically, 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane or 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'-diaminodipheny
- diamines (DA-1) to (DA-18) described in paragraphs 0030 to 0031 of International Publication No. 2017/038598.
- diamines having two or more alkylene glycol units in the main chain described in paragraphs 0032 to 0034 of International Publication No. 2017/038598 are also preferably used.
- R 111 is preferably represented by -Ar-L-Ar-.
- Ar is each independently an aromatic group
- 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 -, -NHCO-, or a combination of two or more of the above.
- Ar is preferably a phenylene group
- L is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms optionally substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S- or -SO 2 - .
- 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).
- a divalent organic group represented by formula (61) is more preferable.
- R 50 to R 57 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, or a monovalent organic group, and at least one of R 50 to R 57 is a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoro It is a methyl group, and each * independently represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2).
- the monovalent organic groups R 50 to R 57 include unsubstituted alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms), and unsubstituted alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms). Examples include fluorinated alkyl groups.
- R 58 and R 59 each independently represent a fluorine atom, a methyl group, or a trifluoromethyl group, and * each independently represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (2). represent.
- Examples of the diamine giving the structure of formula (51) or formula (61) include 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'- Bis(fluoro)-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminoctafluorobiphenyl, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- R 115 in 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.
- * each independently represents a bonding site with another structure.
- R 112 is a single bond or a divalent linking group, and is a single bond or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may be substituted with a fluorine atom, -O-, A group selected from -CO-, -S-, -SO 2 -, -NHCO-, and combinations thereof is preferable, and the number of carbon atoms optionally substituted with a single bond or a fluorine atom is preferable.
- it is a group selected from 1 to 3 alkylene groups, -O-, -CO-, -S- and -SO 2 -, including -CH 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, - More preferably, it is a divalent group selected from the group consisting of C(CH 3 ) 2 -, -O-, -CO-, -S- and -SO 2 -.
- R 115 include a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of an anhydride group from a tetracarboxylic dianhydride.
- the polyimide precursor may contain only one type of tetracarboxylic dianhydride residue, or may contain two or more types of tetracarboxylic dianhydride residues as the structure corresponding to R115 .
- the tetracarboxylic dianhydride is represented by the following formula (O).
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- the preferred range of R 115 is the same as the preferred range of R 115 in formula (2).
- tetracarboxylic dianhydride examples include pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'- Diphenylsulfidetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3' , 4,4'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, 2,3,
- preferred examples include tetracarboxylic dianhydrides (DAA-1) to (DAA-5) described in paragraph 0038 of International Publication No. 2017/038598.
- R 111 and R 115 may have an OH group. More specifically, R 111 includes a residue of a bisaminophenol derivative.
- R 113 and R 114 in formula (2) each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- the monovalent organic group preferably includes a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, an aromatic group, or a polyalkyleneoxy group.
- at least one of R 113 and R 114 contains a polymerizable group, and it is more preferable that both of them contain a polymerizable group.
- the polymerizable group is a group that can undergo a crosslinking reaction by the action of heat, radicals, etc., and a radically 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, and an amino group. It will be done.
- the radically polymerizable group contained in the polyimide precursor is preferably a group having an ethylenically unsaturated bond.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, an isoallyl group, a 2-methylallyl group, a group having an aromatic ring directly bonded to a vinyl group (for example, a vinyl phenyl group, etc.), and a (meth)acrylamide group.
- (meth)acryloyloxy group a group represented by the following formula (III), and the like, with the group represented by the following formula (III) being preferred.
- R 200 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a methylol group, and preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- * represents a bonding site with another structure.
- R 201 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -CH 2 CH(OH)CH 2 -, a cycloalkylene group or a polyalkyleneoxy group.
- R 201 examples include alkylene groups such as ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, octamethylene group, and dodecamethylene group, 1,2-butanediyl group, 1, Examples include 3-butanediyl group, -CH 2 CH (OH) CH 2 -, polyalkyleneoxy group, alkylene groups such as ethylene group and propylene group, -CH 2 CH (OH) CH 2 -, cyclohexyl group, polyalkylene group.
- An oxy group is more preferred, and an alkylene group such as an ethylene group or a propylene group, or a polyalkyleneoxy group is even more preferred.
- a 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 arrangement or an arrangement having blocks. Alternatively, an arrangement having an alternating pattern or the like may be used.
- the number of carbon atoms in the alkylene group (including the number of carbon atoms in the substituent when the alkylene group has a substituent) is preferably 2 or more, more preferably 2 to 10, and 2 to 6.
- the 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.
- polyalkyleneoxy groups include polyethyleneoxy groups, polypropyleneoxy groups, polytrimethyleneoxy groups, polytetramethyleneoxy groups, or multiple ethyleneoxy groups and multiple propyleneoxy groups.
- a group bonded to an oxy group is preferable, a polyethyleneoxy group or a polypropyleneoxy group is more preferable, and a polyethyleneoxy group is even more preferable.
- the ethyleneoxy groups and propyleneoxy groups may be arranged randomly, or may be arranged to form blocks. , may be arranged in an alternating pattern. Preferred embodiments of the repeating number of ethyleneoxy groups, etc. in these groups are as described above.
- R 113 is a hydrogen atom or when R 114 is a hydrogen atom, even if the polyimide precursor forms a counter salt with a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond.
- a tertiary amine compound having such an ethylenically unsaturated bond is N,N-dimethylaminopropyl methacrylate.
- R 113 and R 114 may be a polarity converting group such as an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group is not particularly limited as long as it decomposes under the action of an acid to produce an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxy group or a carboxy group, but examples include an acetal group, a ketal group, a silyl group, and a silyl ether group. , a tertiary alkyl ester group, etc. are preferable, and from the viewpoint of exposure sensitivity, an acetal group or a ketal group is more preferable.
- acid-decomposable groups include tert-butoxycarbonyl group, isopropoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, ethoxyethyl group, methoxyethyl group, ethoxymethyl group, trimethylsilyl group, tert-butoxycarbonylmethyl group. group, trimethylsilyl ether group, etc. From the viewpoint of exposure sensitivity, an ethoxyethyl group or a tetrahydrofuranyl group is preferred.
- the polyimide precursor has a fluorine atom in its structure.
- 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.
- examples include embodiments in which bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, etc. are used as the diamine.
- the repeating unit represented by formula (2) is preferably a repeating unit represented by formula (2-A). That is, it is preferable that at least one type of polyimide precursor used in the present invention is a precursor having a repeating unit represented by formula (2-A). When the polyimide precursor contains a repeating unit represented by formula (2-A), it becomes possible to further widen the exposure latitude.
- a 1 and A 2 represent an oxygen atom
- R 111 and R 112 each independently represent a divalent organic group
- R 113 and R 114 each independently, It represents 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 preferably both are groups containing a polymerizable group.
- 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 their preferred ranges are also the same.
- R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and the preferred ranges are also the same.
- the polyimide precursor may contain one type of repeating unit represented by formula (2), or may contain two or more types. Furthermore, it may contain structural isomers of the repeating unit represented by formula (2). In addition to the repeating unit of formula (2) above, the polyimide precursor may also contain other types of repeating units.
- An embodiment of the polyimide precursor in the present invention includes an embodiment in which the content of the repeating unit represented by formula (2) is 50 mol% or more of the total repeating units.
- the total content is more preferably 70 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably more than 90 mol%.
- the upper limit of the total content is not particularly limited, and all repeating units in the polyimide precursor excluding the terminal may be repeating units represented by formula (2).
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyimide precursor is preferably 2,000 to 40,000, more preferably 3,000 to 30,000, and even more preferably 4,000 to 20,000.
- the molecular weight dispersity of the polyimide precursor is preferably 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more.
- the upper limit of the degree of molecular weight dispersion of the polyimide precursor is not particularly determined, for example, it is preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
- the molecular weight dispersity is a value calculated from weight average molecular weight/number average molecular weight.
- the resin composition contains multiple types of polyimide precursors as the specific resin, it is preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and degree of dispersion of at least one type of polyimide precursor are within the above ranges.
- the weight average molecular weight, number average molecular weight, and degree of dispersion calculated from the plurality of types of polyimide precursors as one resin are each within the above ranges.
- the polyimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyimide, or may be a polyimide soluble in a developer containing an organic solvent as a main component.
- the alkali-soluble polyimide refers to a polyimide that dissolves 0.1 g or more at 23°C in 100 g of a 2.38% by mass tetramethylammonium aqueous solution, and from the perspective of pattern formation, 0.5 g or more.
- the polyimide is preferably a polyimide that dissolves, and more preferably a polyimide that dissolves 1.0 g or more.
- the upper limit of the amount dissolved is not particularly limited, but is preferably 100 g or less.
- the polyimide is preferably a polyimide having a plurality of imide structures in its main chain from the viewpoint of film strength and insulation properties of the organic film obtained.
- the polyimide has a fluorine atom.
- the fluorine atom is preferably included in, for example, R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described below or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later; It is more preferable that R 132 in the repeating unit represented by formula (4) or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below be included as a fluorinated alkyl group.
- the amount of fluorine atoms based on the total mass of the polyimide is preferably 5% by mass or more, and preferably 20% by mass or less.
- the polyimide contains silicon atoms.
- the silicon atom is preferably included in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and is preferably included in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
- the silicon atom or the organically modified (poly)siloxane structure may be included in the side chain of the polyimide, but is preferably included in the main chain of the polyimide.
- the amount of silicon atoms based on the total mass of the polyimide is preferably 1% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
- the polyimide preferably has ethylenically unsaturated bonds.
- Polyimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or in a side chain, but it is preferable to have it in a side chain.
- the ethylenically unsaturated bond preferably has radical polymerizability.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably included in R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and is preferably included in R 132 or R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond. is more preferable.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably included in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and more preferably included in R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- groups having an ethylenically unsaturated bond include groups having an optionally substituted vinyl group directly bonded to an aromatic ring such as a vinyl group, an allyl group, and a vinyl phenyl group, a (meth)acrylamide group, and a (meth)acrylamide group.
- examples include an acryloyloxy group and a group represented by the following formula (IV).
- R 20 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a methylol group, and preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms may be linear, branched, cyclic, or a combination thereof.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
- R 21 is preferably a group represented by any of the following formulas (R1) to (R3), and more preferably a group represented by 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 combining two or more of these; represents an oxygen atom or a sulfur atom, * represents a bonding site with another structure, and ⁇ represents a bonding site with the oxygen atom to which R 21 in formula (IV) is bonded.
- a preferred embodiment of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms as L is R 21 in formula (IV).
- the preferred embodiments are the same as the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms.
- X is preferably an oxygen atom.
- * has the same meaning as * in formula (IV), and preferred embodiments are also the same.
- the structure represented by formula (R1) includes, 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 reaction.
- the structure represented by formula (R2) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a carboxyl group with a compound having a hydroxyl group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate, etc.).
- the structure represented by formula (R3) can be obtained by, for example, reacting 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 bonding site with another structure, and is preferably a bonding site with the main chain of polyimide.
- the amount of ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, more preferably 0.0005 to 0.05 mol/g.
- the polyimide may have a polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond.
- examples of polymerizable groups other than groups having ethylenically unsaturated bonds include cyclic ether groups such as epoxy groups and oxetanyl groups, alkoxymethyl groups such as methoxymethyl groups, and methylol groups.
- a polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond is preferably included in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, for example.
- the amount of polymerizable groups other than the group having an ethylenically unsaturated bond relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and preferably 0.001 to 0.05 mol/g. More preferred.
- 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 explained for R 113 and R 114 in the above formula (2), and the preferred embodiments are also the same.
- the polarity converting group is contained, for example, in R 131 and R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described below, the terminal of polyimide, and the like.
- 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. It is more preferable that 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 1 to 35 mgKOH/g, more preferably 2 to 30 mgKOH/g.
- the acid value is measured by a known method, for example, by the method described in JIS K 0070:1992.
- the acid group contained in the polyimide is preferably an acid group having a pKa of 0 to 10, more preferably an acid group having a pKa of 3 to 8, from the viewpoint of achieving both storage stability and developability.
- 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).
- the acid group is a polyhydric acid such as phosphoric acid
- the above 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 a phenolic hydroxy group.
- the polyimide 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 included, for example, in R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
- the amount of phenolic hydroxyl groups based on the total mass of the polyimide is preferably 0.1 to 30 mol/g, 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 structure, but it preferably contains a repeating unit represented by the following formula (4).
- R 131 represents a divalent organic group
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- the polymerizable group may be located at at least one of R 131 and R 132 , or may be located at the terminal end of the polyimide as shown in the following formula (4-1) or formula (4-2). It may be located in Formula (4-1)
- R 133 is a polymerizable group, and the other groups have the same meanings as in formula (4).
- Formula (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 groups have the same meanings as in formula (4).
- R 131 represents a divalent organic group.
- the divalent organic group include those similar to R 111 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
- R 131 include diamine residues remaining after removal of the amino group of diamine. Examples of diamines include aliphatic, cycloaliphatic, and aromatic diamines. A specific example is R 111 in formula (2) of the polyimide precursor.
- R 131 is preferably a diamine residue having at least two alkylene glycol units in its main chain in order to more effectively suppress the occurrence of warpage during firing. More preferred are diamine residues containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule, and even more preferred are diamine residues containing no aromatic ring among the above diamines. It is.
- diamines containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule include Jeffamine (registered trademark) KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, and EDR.
- 1-(2-(2-(2-aminopropoxy)ethoxy) Examples include, but are not limited to, propoxy)propan-2-amine, 1-(1-(1-(2-aminopropoxy)propan-2-yl)oxy)propan-2-amine, and the like.
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- examples of the tetravalent organic group include those similar to R 115 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
- R 132 examples include a tetracarboxylic acid residue remaining after the anhydride group is removed from the tetracarboxylic dianhydride.
- a specific example is R 115 in formula (2) of the polyimide precursor. From the viewpoint of the strength of the organic film, 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 listed as preferred examples. As R 132 , the above (DAA-1) to (DAA-5) are mentioned as more preferable examples.
- the polyimide has a fluorine atom in its structure.
- the content of fluorine atoms in the polyimide is preferably 10% by mass or more, and more 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 the polyimide must be capped with a terminal capping agent such as a monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound, or monoactive ester compound. is preferred.
- monoamines include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7 -aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-aminonaphthalene, 2 -Hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, 1-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy-6- Aminonaphthalene, 2-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzo
- the imidization rate (also referred to as "ring closure rate") of polyimide is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, from the viewpoint of film strength, insulation properties, etc. of the organic film obtained. 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 above imidization rate is measured, for example, by the following method. The infrared absorption spectrum of polyimide is measured, and the peak intensity P1 near 1377 cm ⁇ 1 , which is an absorption peak derived from the imide structure, is determined. Next, the polyimide is heat-treated at 350° C.
- the polyimide may include repeating units represented by the above formula (4) in which all of the repeating units have the same combination of R 131 and R 132 , or two or more repeating units with different combinations of R 131 and R 132 .
- the repeating unit represented by the above formula (4) may be included.
- the polyimide may contain other types of repeating units.
- Other types of repeating units include, for example, the repeating unit represented by the above formula (2).
- Polyimide can be produced, for example, by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine (partly replaced with an acid anhydride) at low temperature; A method of reacting a diester with a diamine (substituted with an end-capping agent that is a compound or a monoacid chloride compound or a monoactive ester compound) with a diamine, and a diester is obtained with a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, and then a diamine (partly of which is a monoamine) is reacted with a diamine.
- a diester is obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and alcohol in the presence of a condensing agent, and then the remaining dicarboxylic acid is converted into an acid chloride, and a diamine (some of which is substituted with a monoamine) is reacted with a condensing agent.
- a polyimide precursor is obtained using a method such as reacting with a terminal capping agent), and this is completely imidized using a known imidization reaction method, or an imidization reaction is performed during the process. It can be synthesized by stopping the polymer and introducing a partial imide structure, or by blending a fully imidized polymer with its polyimide precursor to introduce a partial imide structure. . Further, other known polyimide synthesis methods can also be applied.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polyimide is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, even more preferably 15,000 to 40,000. By setting the weight average molecular weight to 5,000 or more, the bending resistance of the cured film can be improved. In order to obtain an organic film with excellent mechanical properties (for example, elongation at break), the weight average molecular weight is particularly preferably 15,000 or more.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyimide is preferably 2,000 to 40,000, more preferably 3,000 to 30,000, and even more preferably 4,000 to 20,000.
- the molecular weight dispersity of the polyimide is preferably 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more.
- the upper limit of the degree of dispersion of the molecular weight of polyimide is not particularly determined, for example, it is preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
- the weight average molecular weight, number average molecular weight, and degree of dispersion of at least one type of polyimide are within the above ranges. It is also preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and degree of dispersion calculated by considering the plurality of types of polyimides as one resin are each within the above ranges.
- polybenzoxazole precursor examples include compounds described in paragraphs 0073 to 0095 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- polybenzoxazole examples include compounds described in paragraphs 0096 to 0103 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- polyamideimide precursor examples include compounds described in paragraphs 0104 to 0119 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- polyamideimide examples include compounds described in paragraphs 0120 to 0133 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- polyimide precursors can be obtained by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine at low temperature, by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine at low temperature to obtain polyamic acid, and by using a condensing agent or an alkylating agent.
- a method of esterifying using a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol a method of obtaining a diester with a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, and then reacting it with a diamine in the presence of a condensing agent, a method of obtaining a diester with a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, The remaining dicarboxylic acid can then be acid-halogenated using a halogenating agent and reacted with a diamine.
- a method in which a diester is obtained from a tetracarboxylic dianhydride and an alcohol, and then the remaining dicarboxylic acid is acid-halogenated using a halogenating agent and reacted with a diamine is more preferable.
- the condensing agent include dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, 1-ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydroquinoline, 1,1-carbonyldioxy-di-1,2,3-benzotriazole, N, Examples include N'-disuccinimidyl carbonate and trifluoroacetic anhydride.
- alkylating agent examples include N,N-dimethylformamide dimethyl acetal, N,N-dimethylformamide diethyl acetal, N,N-dialkylformamide dialkyl acetal, trimethyl orthoformate, triethyl orthoformate, and the like.
- halogenating agent examples include thionyl chloride, oxalyl chloride, phosphorus oxychloride, and the like.
- an organic solvent In the method for producing polyimide precursors, etc., it is preferable to use an organic solvent during the reaction.
- the number of organic solvents may be one or two or more.
- the organic solvent can be determined as appropriate depending on the raw material, and examples include pyridine, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, ethyl propionate, dimethylacetamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, ⁇ -butyrolactone, etc. is exemplified.
- a basic compound In the method for producing polyimide precursors, etc., it is preferable to add a basic compound during the reaction.
- the number of basic compounds may be one or two or more.
- the basic compound can be determined as appropriate depending on the raw material, but triethylamine, diisopropylethylamine, pyridine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, N,N-dimethyl-4-amino Examples include pyridine.
- -Terminal sealing agent- In the production method of polyimide precursors, etc., in order to further improve storage stability, it is preferable to seal the carboxylic acid anhydride, acid anhydride derivative, or amino group remaining at the end of the resin such as the polyimide precursor.
- examples of the terminal capping agent include monoalcohol, phenol, thiol, thiophenol, monoamine, etc. From the viewpoint of properties, it is more preferable to use monoalcohols, phenols, and monoamines.
- Preferred monoalcohol compounds include primary alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, octanol, dodecinol, benzyl alcohol, 2-phenylethanol, 2-methoxyethanol, 2-chloromethanol, furfuryl alcohol, and isopropanol. , 2-butanol, cyclohexyl alcohol, cyclopentanol, secondary alcohols such as 1-methoxy-2-propanol, and tertiary alcohols such as t-butyl alcohol and adamantane alcohol.
- primary alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, octanol, dodecinol, benzyl alcohol, 2-phenylethanol, 2-methoxyethanol, 2-chloromethanol, furfuryl alcohol, and isopropanol.
- 2-butanol cyclohexyl alcohol
- Preferred phenolic compounds include phenols such as phenol, methoxyphenol, methylphenol, naphthalen-1-ol, naphthalen-2-ol, and hydroxystyrene.
- Preferred monoamine compounds include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6- Aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-aminonaphthalene, 2-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1- Carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, 1-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy-6-aminona
- sealing agents for amino groups include carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid chlorides, carboxylic acid bromides, sulfonic acid chlorides, sulfonic anhydrides, and sulfonic acid carboxylic acid anhydrides, with carboxylic acid anhydrides and carboxylic acid chlorides being more preferred. preferable.
- Preferred carboxylic anhydride compounds include acetic anhydride, propionic anhydride, oxalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, benzoic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, and the like.
- Preferred carboxylic acid chloride compounds include acetyl chloride, acrylic acid chloride, propionyl chloride, methacrylic acid chloride, pivaloyl chloride, cyclohexane carbonyl chloride, 2-ethylhexanoyl chloride, cinnamoyl chloride, and 1-adamantane carbonyl chloride. , heptafluorobutyryl chloride, stearic acid chloride, benzoyl chloride, and the like.
- the method for producing a polyimide precursor or the like may include a step of precipitating a solid. Specifically, after filtering off the water-absorbed by-products of the dehydration condensation agent coexisting in the reaction solution, the obtained product is added to a poor solvent such as water, aliphatic lower alcohol, or a mixture thereof.
- a polyimide precursor or the like can be obtained by depositing the polymer component as a solid and drying it. In order to improve the degree of purification, operations such as redissolving the polyimide precursor, reprecipitation, drying, etc. may be repeated.
- the method may include a step of removing ionic impurities using an ion exchange resin.
- the content of the specific resin in the resin composition of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and 40% by mass or more based on the total solid content of the resin composition. It is even more preferable that the amount is 50% by mass or more. Further, the content of the resin in the resin 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 resin composition. % or less, even more preferably 97% by mass or less, even more preferably 95% by mass or less.
- the resin composition of the present invention may contain only one type of specific resin, or may contain two or more types of specific resin. When two or more types are included, it is preferable that the total amount falls within the above range.
- the resin composition of the present invention contains at least two types of resin.
- the resin composition of the present invention may contain a total of two or more types of specific resin and other resins described below, or may contain two or more types of specific resin, but may contain a specific resin. It is preferable to include two or more types.
- the resin composition of the present invention contains two or more specific resins, for example, two or more polyimides that are polyimide precursors and have different dianhydride-derived structures (R 115 in the above formula (2))
- a precursor is included.
- the resin composition of the present invention may contain the above-mentioned specific resin and another resin different from the specific resin (hereinafter also simply referred to as "other resin").
- Other resins include phenolic resin, polyamide, epoxy resin, polysiloxane, resin containing siloxane structure, (meth)acrylic resin, (meth)acrylamide resin, urethane resin, butyral resin, styryl resin, polyether resin, polyester resin. etc.
- phenolic resin polyamide
- epoxy resin polysiloxane
- resin containing siloxane structure phenolic resin, polyamide, epoxy resin, polysiloxane, resin containing siloxane structure
- a (meth)acrylic resin by further adding a (meth)acrylic resin, a resin composition with excellent coating properties can be obtained, and a pattern (
- a polymerizable group having a high polymerizable group value with a weight average molecular weight of 20,000 or less may be used instead of or in addition to the polymerizable compound described below.
- a polymerizable group having a high polymerizable group value with a weight average molecular weight of 20,000 or less for example, the molar amount of polymerizable groups contained in 1 g of resin
- a (meth)acrylic resin having a concentration of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 mol/g or more
- it is possible to improve the coating properties of the resin composition, the solvent resistance of the pattern (cured product), etc. can.
- the content of the other resins is preferably 0.01% by mass or more, and 0.05% by mass or more based on the total solid content of the resin composition. It is more preferably 1% by mass or more, even more preferably 2% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more. More preferred.
- the content of other resins in the resin 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 resin composition. It is more preferably at most 60% by mass, even more preferably at most 50% by mass.
- the content of other resins may be low.
- the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and 10% by mass or less based on the total solid content of the resin composition. is more preferable, even more preferably 5% by mass or less, 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 resin composition of the present invention may contain only one type of other resin, or may contain two or more types of other resins. When two or more types are included, it is preferable that the total amount falls within the above range.
- the resin composition of the present invention contains Compound A.
- Compound A is represented by the following formula (A-1), and the total number of carbon atoms in formula (A-1) is 3 to 30.
- R 1 represents a monovalent organic group
- the bonding site in R 1 with the nitrogen atom described in formula (A-1) is a carbon atom
- R 2 is a hydrogen atom
- R 3 represents a monovalent organic group
- R 2 and R 3 may be combined to form a ring structure.
- the total number of carbon atoms in formula (A-1) is 3 to 30.
- the total number of carbon atoms contained in formula (A-1) refers to the total number of all carbon atoms contained in the compound represented by formula (A-1).
- the resulting cured product has excellent chemical resistance. It is thought that the copper corrosion inhibitor that could not be adsorbed to the substrate exists on the surface of the film or at intermediate depths. However, if molecules with a total number of carbon atoms exceeding 30 are present on the surface of the film as described above, the plasticity of the film increases, the solubility of the film increases, and the chemical resistance deteriorates. It is thought that this will decrease.
- the lower limit of the number of carbon atoms is preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 6 or more.
- the upper limit of the number of carbon atoms is preferably 25 or less, more preferably 22 or less, and even more preferably 20 or less.
- R 1 may be either an aliphatic group or an aromatic group, but is preferably an aromatic group.
- Examples of the aliphatic group include an alkyl group.
- aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, but from the viewpoint of adhesion of the cured product after being exposed to heating conditions, aromatic A group heterocyclic group is preferred.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and even more preferably a phenyl group.
- R 1 is an aromatic hydrocarbon group
- the aromatic hydrocarbon group may further have a substituent.
- the substituent is not particularly limited, and includes an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, a dimethylphosphoryl group, and the like. Among these, it is preferable to have a substituent having at least one atom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a phosphorus atom.
- R 1 is an aromatic hydrocarbon group having a substituent
- the substituent is bonded to a ring member adjacent to the ring member bonded to the nitrogen atom in formula (A-1) in R 1 is preferred.
- R 1 is a phenyl group having a hydroxy group
- heteroatom in the aromatic heterocyclic group examples include a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, etc., but preferably it contains at least one of a nitrogen atom and a sulfur atom, more preferably a nitrogen atom, and a nitrogen atom. It is particularly preferred that it contains two or more atoms. Furthermore, an embodiment containing a nitrogen atom and a sulfur atom is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- the number of heteroatoms in the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but is preferably from 1 to 8, more preferably from 1 to 6, and even more preferably from 2 to 4.
- the aromatic heterocyclic group mentioned above is a group in which one hydrogen atom is removed from a 5-membered ring structure, a group in which one hydrogen atom is removed from a 6-membered ring structure, and a ring in which a 5-membered ring structure and a 6-membered ring structure are condensed.
- a group in which one hydrogen atom is removed from a structure or a ring structure in which two six-membered ring structures are condensed is preferable.
- Examples of the 5-membered ring structure in a group in which one hydrogen atom is removed from the 5-membered ring structure include a pyrrole ring, a pyrazole ring, an imidazole ring, a 1,2,3-triazole ring, a 1,2,4-triazole ring, and a tetrazole ring. , thiazole ring, thiophene ring, oxazole ring, furan ring and the like.
- Examples of the 6-membered ring structure in a group in which one hydrogen atom is removed from the 6-membered ring structure include a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a 1,2,4-triazine ring, and a 1,3,5-triazine ring. etc.
- Ring structures in which a 5-membered ring structure and a 6-membered ring structure are condensed in a group in which one hydrogen atom is removed from a ring structure in which a 5-membered ring structure and a 6-membered ring structure are condensed include an indole ring, an isoindole ring, Examples include an indolizine ring, an indazole ring, a benzimidazole ring, a 7-azaindole ring, a 7-azaindazole ring, a pyrazolo "1,5-a” pyrimidine ring, a purine ring, a benzothiophene ring, and a benzisothiazole ring.
- Ring structures in which a 5-membered ring structure and a 6-membered ring structure are condensed in a group in which one hydrogen atom is removed from a ring structure in which a 5-membered ring structure and a 6-membered ring structure are condensed include a naphthalene ring, a quinoline ring, and an isoquinoline ring.
- the aromatic heterocyclic group may further have a substituent.
- substituents include an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a hydroxy group, and a cyano group.
- an alkyl group for example, a straight-chain alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, or a branched alkyl group such as an isopropyl group or a 2-ethylhexyl group
- an alkyl group for example, a straight-chain alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, or a branched alkyl group such as an isopropyl group or a 2-ethylhexyl group
- R 1 is not limited to the following structure.
- * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (A-1).
- R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom.
- the monovalent organic group for R 2 is not particularly limited, but includes an alkyl group, an aryl group, and the like, with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group being preferred.
- R 3 represents a monovalent organic group, which may be either an aliphatic group or an aromatic group, but is preferably an aromatic group. Examples of the aliphatic group include an alkyl group.
- aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, but from the viewpoint of adhesion of the cured product after being exposed to heating conditions, aromatic A group hydrocarbon group is preferred.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably a phenyl group or a naphthyl group, and even more preferably a phenyl group.
- the aromatic hydrocarbon group may further have a substituent.
- the substituent is not particularly limited, and examples include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxy group, and a hydroxy group is preferred.
- R 3 is an aromatic hydrocarbon group having a substituent, the substituent is bonded to a ring member adjacent to the ring member bonded to the nitrogen atom in formula (A-1) in R 1 . is preferred.
- R 1 is a phenyl group having a hydroxy group, it is preferable that the bonding site with the nitrogen atom in formula (A-1) and the hydroxy group in the phenyl group exist in the ortho position.
- Preferred embodiments of the aromatic heterocyclic group when R 3 is an aromatic heterocyclic group are the same as the preferred embodiments when R 1 is an aromatic heterocyclic group described above. Further, an embodiment in which R 3 is an aromatic heterocyclic group having no nitrogen atom is also one of the preferred embodiments of the present invention. Examples of the aromatic heterocyclic group in such an embodiment include a furanyl group and a thienyl group.
- R 3 represents a bonding site with the carbon atom in formula (A-1).
- R 2 and R 3 may be combined to form a ring structure.
- the ring structure formed is preferably a ring structure condensed with the aromatic ring structure in R 3 described above, more preferably an aliphatic ring structure condensed with the aromatic ring structure in R 3 described above, More preferably, it is an aliphatic 5-membered ring structure condensed with the aromatic ring structure in R 3 described above.
- Examples of structures in which R 2 and R 3 combine to form a ring structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.
- * represents a bonding site with the nitrogen atom in formula (A-1).
- the carbon atom directly bonded to * through a double bond in the structure below is the carbon atom in formula (A-1).
- the resin composition of the present invention preferably contains a compound represented by the following formula (A-2) as the compound A.
- Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic group which may have a substituent, and at least one of the ring member of the aromatic group and the substituent has oxygen.
- R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- a preferred embodiment of Ar 1 is the same as the preferred embodiment when R 1 in formula (A-1) described above is an aromatic group.
- preferred embodiments of R 2 are the same as the preferred embodiments of R 2 in formula (A-1) above.
- a preferred embodiment of Ar 2 is the same as the preferred embodiment when R 3 in formula (A-1) described above is an aromatic group.
- At least one of the above Ar 1 , the above Ar 2 and the above R 2 has a phenolic hydroxyl group.
- at least one of Ar 1 and Ar 2 has a phenolic hydroxyl group.
- at least one of the above Ar 1 and the above Ar 2 is a 2-hydroxyphenyl group.
- At least one of the above Ar 1 , the above Ar 2 and the above R 2 has a heterocyclic structure. Among these, it is preferable that at least one of Ar 1 and Ar 2 has a heterocyclic structure.
- the heterocyclic structure an aromatic heterocyclic structure is preferable. Preferred embodiments of the aromatic heterocyclic structure are the same as the preferred embodiments in the case where R 1 or R 3 is an aromatic heterocyclic group.
- the molecular weight of compound A is preferably 150 to 2,000, more preferably 160 to 1,000, and even more preferably 180 to 500.
- Compound A can be synthesized, for example, by the method described in Examples below. Further, it may be synthesized using other known synthesis methods, and the synthesis method is not particularly limited.
- compound A examples include, but are not limited to, F-1 to F-23 used in Examples.
- the content of compound A based on the total solid content of the resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 10% by mass.
- the lower limit is more preferably 0.02% by mass or more, even more preferably 0.05% by mass or more, and particularly preferably 0.10% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 8% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less.
- One type of compound A may be used alone, or two or more types may be used in combination. When two or more types are used together, it is preferable that the total amount falls within the above range.
- the content of compound A relative to 100 parts by mass of the specific resin is preferably 0.05 to 8 parts by mass, more preferably 0.10 to 5 parts by mass.
- the resin composition of the present invention may contain an organometallic complex from the viewpoint of chemical resistance.
- the organometallic complex is not particularly limited as long as it is an organic complex compound containing a metal atom, but it is preferably a complex compound containing a metal atom and an organic group, and a compound in which an organic group is coordinated to a metal atom. are more preferred, and metallocene compounds are even more preferred.
- the metallocene compound refers to an organometallic complex having two cyclopentadienyl anion derivatives which may have substituents as ⁇ 5-ligands.
- the organic group is not particularly limited, but preferably a hydrocarbon group or a group consisting of a combination of a hydrocarbon group and a heteroatom.
- a hydrocarbon group As the heteroatom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom are preferable.
- At least one of the above organic groups is preferably a cyclic group, and more preferably at least two are cyclic groups.
- the cyclic group is preferably selected from a 5-membered cyclic group and a 6-membered cyclic group, and more preferably a 5-membered cyclic group.
- the above-mentioned cyclic group may be a hydrocarbon ring or a heterocycle, but a hydrocarbon ring is preferable.
- As the 5-membered cyclic group a cyclopentadienyl group is preferred.
- the organometallic complex preferably contains 2 to 4 cyclic groups in one molecule.
- the metal contained in the organometallic complex is not particularly limited, but it is preferably a metal that falls under Group 4 elements, and more preferably at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, and hafnium.
- at least one metal selected from the group consisting of titanium and zirconium is more preferable, and titanium is particularly preferable.
- the organometallic complex may contain two or more metal atoms or only one metal atom, but preferably contains only one metal atom.
- the organometallic complex may contain two or more metal atoms, it may contain only one kind of metal atom, or it may contain two or more kinds of metal atoms.
- the organometallic complex is preferably a ferrocene compound, a titanocene compound, a zirconocene compound, or a hafnocene compound, more preferably a titanocene compound, a zirconocene compound, or a hafnocene compound, and even more preferably a titanocene compound or a zirconocene compound.
- titanocene compounds are particularly preferred.
- the organometallic complex has the ability to initiate photoradical polymerization.
- having the ability to initiate photoradical polymerization means being able to generate free radicals that can initiate radical polymerization by irradiation with light. For example, when a composition containing a radical cross-linking agent and an organometallic complex is irradiated with light in a wavelength range in which the organometallic complex absorbs light and in which the radical cross-linker does not absorb light, radicals By checking whether the crosslinking agent disappears, it is possible to check whether the photoradical polymerization initiation ability exists.
- the organometallic complex has the ability to initiate photoradical polymerization
- the organometallic complex is preferably a metallocene compound, more preferably a titanocene compound, a zirconocene compound, or a hafnocene compound, and preferably a titanocene compound or a zirconocene compound. are more preferred, and titanocene compounds are particularly preferred.
- the organometallic complex contains at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds, tetraalkoxytitanium compounds, titanium acylate compounds, titanium chelate compounds, zirconocene compounds, and hafnocene compounds.
- the compound is a type of compound, more preferably at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds, zirconocene compounds and hafnocene compounds, and at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds and zirconocene compounds. More preferably, it is a species compound, and particularly preferably a titanocene compound.
- the molecular weight of the organometallic complex is preferably 50 to 2,000, more preferably 100 to 1,000.
- each R is independently a substituent.
- each R is independently selected from an aromatic group, an alkyl group, a halogen atom, and an alkylsulfonyloxy group.
- the metal atom represented by M in formula (P) is preferably an iron atom, a titanium atom, a zirconium atom, or a hafnium atom, more preferably a titanium atom, a zirconium atom, or a hafnium atom, and even more preferably a titanium atom or a zirconium atom. Atoms are particularly preferred.
- the aromatic group for R in formula (P) includes an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenyl group, a 1-naphthyl group, or , 2-naphthyl group, etc.
- the alkyl group for R in formula (P) is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, ethyl group, propyl group, octyl group, isopropyl group. , t-butyl group, isopentyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group, and the like.
- Examples of the halogen atom in R include F, Cl, Br, and I.
- the alkyl group constituting the alkylsulfonyloxy group in R above is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an octyl group, Examples include isopropyl group, t-butyl group, isopentyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, and cyclopentyl group.
- the above R may further have a substituent.
- substituents include halogen atoms (F, Cl, Br, I), hydroxy groups, carboxy groups, amino groups, cyano groups, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, aryloxy Examples include a carbonyl group, an acyloxy group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, and a diarylamino group.
- halogen atoms F, Cl, Br, I
- hydroxy groups carboxy groups, amino groups, cyano groups, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, aryloxy
- substituents include halogen atoms (F, Cl, Br, I), hydroxy groups, carboxy groups, amino groups, cyano groups, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, ary
- organometallic complexes include, but are not limited to, tetraisopropoxytitanium, tetrakis(2-ethylhexyloxy)titanium, diisopropoxybis(ethylacetoacetate)titanium, diisopropoxybis(acetylacetonato)titanium, Bis( ⁇ 5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium, pentamethylcyclopentadienyltitanium trimethoxide, bis ( ⁇ 5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluorophenyl)titanium and the following compounds may be mentioned.
- the content of the organometallic complex is preferably 0.1 to 30% by mass based on the total solid content of the resin composition.
- the lower limit is more preferably 1.0% by mass or more, still more preferably 1.5% by mass or more, and particularly preferably 3.0% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 25% by mass or less.
- One type or two or more types of organometallic complexes can be used. When two or more types are used, the total amount is preferably within the above range.
- the resin composition of the present invention contains a polymerizable compound.
- the resin composition of the present invention contains a photopolymerization initiator and a polymerizable compound, which will be described later.
- the polymerizable compound include radical crosslinking agents and other crosslinking agents.
- the resin composition of the present invention contains a radical crosslinking agent.
- a radical crosslinking agent is a compound having a radically polymerizable group.
- the radically polymerizable group a group containing an ethylenically unsaturated bond is preferable.
- the group containing an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, a vinyl phenyl group, a (meth)acryloyl group, a maleimide group, and a (meth)acrylamide group.
- (meth)acryloyl group, (meth)acrylamide group, and vinylphenyl group are preferable, and from the viewpoint of reactivity, (meth)acryloyl group is more preferable.
- the radical crosslinking agent is preferably a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds, more preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds.
- the radical crosslinking agent may have three or more ethylenically unsaturated bonds.
- the compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is preferably a compound having 2 to 15 ethylenically unsaturated bonds, more preferably a compound having 2 to 10 ethylenically unsaturated bonds, and more preferably a compound having 2 to 6 ethylenically unsaturated bonds. More preferred are compounds having the following.
- the resin composition of the present invention contains a compound having two ethylenically unsaturated bonds and a compound having three or more of the above ethylenically unsaturated bonds. It is also preferable.
- the molecular weight of the radical crosslinking 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 crosslinking agent is preferably 100 or more.
- radical crosslinking agents include unsaturated carboxylic acids (for example, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), their esters, and amides. These are esters of saturated carboxylic acids and polyhydric alcohol compounds, and amides of unsaturated carboxylic acids and polyhydric amine compounds.
- addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having nucleophilic substituents such as hydroxy groups, amino groups, and sulfanyl groups with monofunctional or polyfunctional isocyanates or epoxies, and monofunctional or polyfunctional A dehydration condensation reaction product with a functional carboxylic acid is also preferably used.
- the radical crosslinking agent is also preferably a compound having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure.
- Examples of the compound having a boiling point of 100° C. or higher under normal pressure include the compounds described in paragraph 0203 of International Publication No. 2021/112189. This content is incorporated herein.
- Preferred radical crosslinking agents other than those mentioned above include radically polymerizable compounds described in paragraphs 0204 to 0208 of International Publication No. 2021/112189. This content is incorporated herein.
- radical crosslinking agents examples include dipentaerythritol triacrylate (commercially available product: KAYARAD D-330 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)), dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available product: KAYARAD D-320 (made by Nippon Kayaku Co., Ltd.) Co., Ltd.), A-TMMT (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.)), dipentaerythritol penta(meth)acrylate (commercially available products include KAYARAD D-310 (Nippon Kayaku Co., Ltd.)), dipenta Erythritol hexa(meth)acrylate (commercially available products are KAYARAD DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and A-DPH (manufactured by Shin Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.)), and these (meth)acryloyl groups are ethylene glyco
- radical crosslinking agents include, for example, SR-494, which is a tetrafunctional acrylate with four ethyleneoxy chains, and SR-209, 231, and 239, which are difunctional methacrylates with four ethyleneoxy chains (all of which are sold by Sartomer Co., Ltd.). (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), DPCA-60, a hexafunctional acrylate with six pentyleneoxy chains, TPA-330, a trifunctional acrylate with three isobutyleneoxy chains (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and urethane oligomers.
- SR-494 which is a tetrafunctional acrylate with four ethyleneoxy chains
- SR-209, 231, and 239 which are difunctional methacrylates with four ethyleneoxy chains (all of which are sold by Sartomer Co., Ltd.).
- DPCA-60 a hexafunctional acrylate with six penty
- urethane acrylates as described in Japanese Patent Publication No. 48-041708, Japanese Patent Application Publication No. 51-037193, Japanese Patent Publication No. 02-032293, and Japanese Patent Publication No. 02-016765, Urethane compounds having an ethylene oxide 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 crosslinking 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, can also be used. can.
- the radical crosslinking agent may be a radical crosslinking agent having an acid group such as a carboxy group or a phosphoric acid group.
- the radical crosslinking agent having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and the unreacted hydroxy group of the aliphatic polyhydroxy compound is reacted with a non-aromatic carboxylic acid anhydride to form an acid group.
- a radical crosslinking agent having the following is more preferable.
- the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol. It is a compound that is Commercially available products include, for example, polybasic acid-modified acrylic oligomers manufactured by Toagosei Co., Ltd., such as M-510 and M-520.
- the acid value of the radical crosslinking agent having an acid group is preferably 0.1 to 300 mgKOH/g, more preferably 1 to 100 mgKOH/g. If the acid value of the radical crosslinking agent is within the above range, it will have excellent handling properties during production and excellent developability. Moreover, it has good polymerizability. The above acid value is measured in accordance with the description of JIS K 0070:1992.
- bifunctional methacrylate or acrylate as the resin composition from the viewpoint of pattern resolution and film stretchability.
- Specific compounds include triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, PEG (polyethylene glycol) 200 diacrylate, PEG 200 dimethacrylate, PEG 600 diacrylate, and PEG 600 diacrylate.
- PEG200 diacrylate refers to polyethylene glycol diacrylate in which the formula weight of polyethylene glycol chains is about 200.
- a monofunctional radical crosslinking agent can preferably be used as the radical crosslinking agent from the viewpoint of suppressing warping of the pattern (cured product).
- monofunctional radical crosslinking agents include n-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, butoxyethyl (meth)acrylate, carbitol (meth)acrylate, and cyclohexyl (meth)acrylate.
- (meth)acrylate benzyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, N-methylol (meth)acrylamide, glycidyl (meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, polypropylene glycol mono(meth)acrylate, etc.
- Acrylic acid derivatives, N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam, allyl glycidyl ether, and the like are preferably used.
- the monofunctional radical crosslinking agent a compound having a boiling point of 100° C. or higher at normal pressure is also preferred in order to suppress volatilization before exposure.
- examples of the radical crosslinking agent having two or more functional groups include allyl compounds such as diallyl phthalate and triallyl trimellitate.
- the content of the radical crosslinking agent is preferably more than 0% by mass and 60% by mass or less based on the total solid content of the resin composition.
- the lower limit is more preferably 5% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less.
- One type of radical crosslinking agent may be used alone, or a mixture of two or more types may be used. When two or more types are used together, it is preferable that the total amount falls within the above range.
- the resin composition of the present invention contains another crosslinking agent different from the above-mentioned radical crosslinking agent.
- Other crosslinking agents refer to crosslinking agents other than the above-mentioned radical crosslinking agents, and the above-mentioned photoacid generators or photobase generators can be used to interact with other compounds in the composition or their reaction products.
- the compound has a plurality of groups in its molecule that promote the reaction of forming a covalent bond between the compounds, and the reaction of forming a covalent bond with other compounds in the composition or the reaction products thereof is preferably Compounds having a plurality of groups in the molecule that are promoted by the action of acids or bases are preferred.
- the acid or base is preferably an acid or base generated from a photoacid generator or a photobase generator in the exposure step.
- Other crosslinking agents include compounds described in paragraphs 0179 to 0207 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- the resin composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
- the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator, but it is particularly preferable to include a photopolymerization initiator.
- the photopolymerization initiator is preferably a radical photopolymerization initiator.
- the radical photopolymerization initiator is not particularly limited and can be appropriately selected from known radical photopolymerization initiators. For example, a photoradical polymerization initiator that is sensitive to light in the ultraviolet to visible range is preferred. Alternatively, it may be an activator that acts with a photoexcited sensitizer to generate active radicals.
- the photoradical polymerization initiator contains at least one compound having a molar absorption coefficient of at least about 50 L ⁇ mol ⁇ 1 ⁇ cm ⁇ 1 within the wavelength range of about 240 to 800 nm (preferably 330 to 500 nm). It 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).
- any known compound can be used.
- halogenated hydrocarbon derivatives e.g., 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.
- ketone compound examples include compounds described in paragraph 0087 of JP-A-2015-087611, the contents of which are incorporated herein.
- Kayacure-DETX-S manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. is also suitably used.
- a hydroxyacetophenone compound, an aminoacetophenone compound, and an acylphosphine compound can be suitably 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, the content of which is herein incorporated by reference. Incorporated.
- ⁇ -hydroxyketone initiators examples include Omnirad 184, Omnirad 1173, Omnirad 2959, Omnirad 127 (manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DA ROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE -2959 and IRGACURE 127 (manufactured by BASF) can be used.
- ⁇ -aminoketone initiators examples include Omnirad 907, Omnirad 369, Omnirad 369E, Omnirad 379EG (manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 907, IRGACURE 369. , and IRGACURE 379 (manufactured by BASF) can be used.
- aminoacetophenone initiator the acylphosphine oxide initiator, and the metallocene compound, for example, the compounds described in paragraphs 0161 to 0163 of International Publication No. 2021/112189 can also be suitably used. This content is incorporated herein.
- photoradical polymerization initiator include oxime compounds.
- an oxime compound By using an oxime compound, it becomes possible to improve exposure latitude more effectively.
- Oxime compounds are particularly preferred because they have a wide exposure latitude (exposure margin) and also act as photocuring accelerators.
- oxime compounds include compounds described in JP-A-2001-233842, compounds described in JP-A 2000-080068, compounds described in JP-A 2006-342166, J. C. S. Perkin II (1979, pp. 1653-1660); C. S. Compounds described in Perkin II (1979, pp. 156-162), compounds described in Journal of Photopolymer Science and Technology (1995, pp. 202-232), JP-A-2000-0 Compounds described in Publication No. 66385, Compounds described in Japanese Patent Publication No. 2004-534797, compounds described in Japanese Patent Application Publication No. 2017-019766, compounds described in Patent No. 6065596, compounds described in International Publication No. 2015/152153, International Publication No.
- Preferred oxime compounds include, for example, compounds with the following structures, 3-(benzoyloxy(imino))butan-2-one, 3-(acetoxy(imino))butan-2-one, 3-(propionyloxy( imino))butan-2-one, 2-(acetoxy(imino))pentan-3-one, 2-(acetoxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, 2-(benzoyloxy(imino)) -1-phenylpropan-1-one, 3-((4-toluenesulfonyloxy)imino)butan-2-one, and 2-(ethoxycarbonyloxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, etc.
- an oxime compound as a photoradical polymerization initiator.
- oxime compounds include IRGACURE OXE 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE OXE 03, IRGACURE OXE 04 (manufactured by BASF), and ADEKA Optomer N-1919 (manufactured by ADEKA Corporation, JP-A-2012-014052).
- Examples of the photoradical polymerization initiator include oxime compounds having a fluorene ring described in paragraphs 0169 to 0171 of International Publication No. 2021/112189, and oximes having a skeleton in which at least one benzene ring of a carbazole ring is a naphthalene ring.
- Compounds, oxime compounds having a fluorine atom can also be used.
- an oxime compound having a nitro group, an oxime compound having a benzofuran skeleton, and an oxime compound having a substituent having a hydroxy group bonded to a carbazole skeleton described in paragraphs 0208 to 0210 of International Publication No. 2021/020359 may be used. You can also do it. Their contents are incorporated herein.
- oxime compound OX an oxime compound having an aromatic ring group Ar OX1 (hereinafter also referred to as oxime compound OX) in which an electron-withdrawing group is introduced into the aromatic ring.
- Examples of the electron-withdrawing group possessed by the aromatic ring group Ar OX1 include an acyl group, a nitro group, a trifluoromethyl group, an alkylsulfinyl group, an arylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, and a cyano group,
- An acyl group and a nitro group are preferred, an acyl group is more preferred because a film with excellent light resistance can be easily formed, and a benzoyl group is even more preferred.
- the benzoyl group may have a substituent.
- substituents include halogen atoms, cyano groups, nitro groups, hydroxy groups, alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, heterocyclic groups, heterocyclic oxy groups, alkenyl groups, alkylsulfanyl groups, arylsulfanyl groups, It is preferably an acyl group or an amino group, and more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a heterocyclicoxy group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, or an amino group. More preferably, it is a sulfanyl group or an amino group.
- the oxime compound OX is preferably at least one selected from a compound represented by formula (OX1) and a compound represented by formula (OX2), and more preferably a compound represented by formula (OX2). preferable.
- R X3 to R X14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of R X10 to R X14 is an electron-withdrawing group.
- R X12 is preferably an electron-withdrawing group
- R X10 , R X11 , R X13 , and R X14 are preferably hydrogen atoms.
- oxime compound OX examples include compounds described in paragraph numbers 0083 to 0105 of Japanese Patent No. 4,600,600, the contents of which are incorporated herein.
- Particularly preferable oxime compounds include oxime compounds having a specific substituent group as shown in JP-A No. 2007-269779, and oxime compounds having a thioaryl group as shown in JP-A No. 2009-191061. Incorporated herein.
- photoradical polymerization initiators include trihalomethyltriazine compounds, benzyl dimethyl ketal compounds, ⁇ -hydroxyketone compounds, ⁇ -aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, and triaryl compounds. selected from the group consisting of imidazole dimers, onium salt compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds, and 3-aryl substituted coumarin compounds.
- Compounds such as
- the photoradical polymerization initiator is a trihalomethyltriazine compound, an ⁇ -aminoketone compound, an acylphosphine compound, a phosphine oxide compound, a metallocene compound, an oxime compound, a triarylimidazole dimer, an onium salt compound, a benzophenone compound, an acetophenone compound, At least one compound selected from the group consisting of trihalomethyltriazine compounds, ⁇ -aminoketone compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, and benzophenone compounds is more preferred, and metallocene compounds or oxime compounds are even more preferred.
- a difunctional, trifunctional or more functional photoradical polymerization initiator may be used as the photoradical polymerization initiator.
- a radical photopolymerization initiator two or more radicals are generated from one molecule of the radical photopolymerization initiator, so that good sensitivity can be obtained.
- the crystallinity decreases and the solubility in solvents improves, making it difficult to precipitate over time, thereby improving the stability of the resin composition over time.
- Specific examples of bifunctional or trifunctional or more functional photoradical polymerization initiators include those listed in Japanese Patent Publication No. 2010-527339, Japanese Patent Publication No. 2011-524436, International Publication No.
- the resin composition contains a photopolymerization initiator
- its content is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, and 0.5% by mass based on the total solid content of the resin composition. It is more preferably from 1.0 to 10% by weight, and even more preferably from 1.0 to 10% by weight.
- the photopolymerization initiator may contain only one type, or may contain two or more types. When containing two or more types of photopolymerization initiators, it is preferable that the total amount is within the above range. Note that since the photopolymerization initiator may also function as a thermal polymerization initiator, crosslinking by the photopolymerization initiator may be further promoted by heating with an oven, a hot plate, or the like.
- the resin composition may contain a sensitizer.
- the sensitizer absorbs specific actinic radiation and becomes electronically excited.
- the sensitizer in an electronically excited state comes into contact with a thermal radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator, etc., and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- the thermal radical polymerization initiator and the photo radical polymerization initiator undergo a chemical change and are decomposed to generate radicals, acids, or bases.
- Usable sensitizers include benzophenone series, Michler's ketone series, coumarin series, pyrazole azo series, anilinoazo series, triphenylmethane series, anthraquinone series, anthracene series, anthrapyridone series, benzylidene series, oxonol series, and pyrazolotriazole azo series.
- pyridone azo type cyanine type, phenothiazine type, pyrrolopyrazole azomethine type, xanthene type, phthalocyanine type, penzopyran type, indigo type and the like can be used.
- sensitizer examples include Michler's ketone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 2,5-bis(4'-diethylaminobenzal)cyclopentane, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal) Cyclohexanone, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal)-4-methylcyclohexanone, 4,4'-bis(dimethylamino)chalcone, 4,4'-bis(diethylamino)chalcone, p-dimethylaminocinnamyl Denindanone, p-dimethylaminobenzylideneindanone, 2-(p-dimethylaminophenylbiphenylene)-benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)iso Naphthothiazole, 1,3-
- the content of the sensitizer is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, based on the total solid content of the resin composition. More preferably 0.5 to 10% by mass.
- the sensitizers may be used alone or in combination of two or more.
- the resin composition of the present invention may contain a chain transfer agent.
- Chain transfer agents are defined, for example, in the Polymer Dictionary, 3rd edition (edited by the Society of Polymer Science and Technology, 2005), pages 683-684.
- Examples of chain transfer agents include compounds having -S-S-, -SO 2 -S-, -N-O-, SH, PH, SiH, and GeH in the molecule, and RAFT (Reversible Addition Fragmentation chain Transfer).
- Dithiobenzoate, trithiocarbonate, dithiocarbamate, xanthate compounds and the like having a thiocarbonylthio group used in polymerization are used. These can generate radicals by donating hydrogen to low-activity radicals, or can generate radicals by being oxidized and then deprotonated.
- thiol compounds can be preferably used.
- the content of the chain transfer agent is preferably 0.01 to 20 parts by mass, and 0.1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total solid content of the resin composition. More preferably, 0.5 to 5 parts by mass is even more preferred.
- the number of chain transfer agents may be one, or two or more. When there are two or more types of chain transfer agents, it is preferable that the total is within the above range.
- the resin composition of the present invention may also contain a base generator.
- the base generator is a compound that can generate a base by physical or chemical action.
- Preferred base generators include thermal base generators and photobase generators.
- the resin composition contains a base generator.
- the resin composition contains a thermal base generator, the cyclization reaction of the precursor can be promoted by heating, for example, and the cured product has good mechanical properties and chemical resistance. The performance as an interlayer insulating film for wiring layers is improved.
- the base generator may be an ionic base generator or a nonionic base generator. Examples of the base generated from the base generator include secondary amines and tertiary amines.
- the base generator is not particularly limited, and any known base generator can be used.
- Known base generators include, for example, carbamoyloxime compounds, carbamoylhydroxylamine compounds, carbamic acid compounds, formamide compounds, acetamide compounds, carbamate compounds, benzyl carbamate compounds, nitrobenzyl carbamate compounds, sulfonamide compounds, imidazole derivative compounds, and amine imides. compounds, pyridine derivative compounds, ⁇ -aminoacetophenone derivative compounds, quaternary ammonium salt derivative compounds, iminium salts, pyridinium salts, ⁇ -lactone ring derivative compounds, amine imide compounds, phthalimide derivative compounds, acyloxyimino compounds, and the like.
- Specific examples of nonionic base generators include compounds described in paragraphs 0249 to 0275 of International Publication No. 2022/145355. The above description is incorporated herein.
- Examples of the base generator include, but are not limited to, the following compounds.
- the molecular weight of the nonionic base 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.
- Specific preferred compounds of the ionic base generator include, for example, the compounds described in paragraph numbers 0148 to 0163 of International Publication No. 2018/038002.
- ammonium salts include, but are not limited to, the following compounds.
- iminium salts include, but are not limited to, the following compounds.
- the content of the base generator is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin in the resin composition.
- the lower limit is more preferably 0.3 parts by mass or more, and even more preferably 0.5 parts by mass or more.
- the upper limit is more preferably 30 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, even more preferably 10 parts by mass or less, even more preferably 5 parts by mass or less, and particularly preferably 4 parts by mass or less.
- One type or two or more types of base generators can be used. When two or more types are used, the total amount is preferably within the above range.
- the resin composition of the present invention preferably contains a solvent. Any known solvent can be used as the solvent.
- the solvent is preferably an organic solvent. Examples of the organic solvent include compounds such as esters, ethers, ketones, cyclic 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, ⁇ -butyrolactone.
- alkyloxyacetates e.g., methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (e.g., methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate) , methyl ethoxy acetate, ethyl ethoxy acetate, etc.
- 3-alkyloxypropionate alkyl esters e.g., methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc.
- alkyl 2-alkyloxypropionate esters e.g., methyl 2-alkyloxypropionate, 2-alkyloxypropionate
- propyl 2-alkyloxypropionate etc.
- Methyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate and ethyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate for example, methyl 2-methoxy-2-methylpropionate, ethyl 2-ethoxy-2-methylpropionate, etc.
- Methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, ethyl hexanoate, ethyl heptanoate, dimethyl malonate, diethyl malonate, etc. are preferred. It is mentioned as something.
- ethers include ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene 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, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol Suitable examples include monobutyl ether acetate
- Suitable ketones include, for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 3-methylcyclohexanone, levoglucosenone, dihydrolevoglucosenone, and the like.
- Suitable examples of cyclic hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene.
- Suitable examples of sulfoxides include dimethyl sulfoxide.
- Amides include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylisobutyramide, Preferred examples include 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide, N-formylmorpholine, and N-acetylmorpholine.
- Suitable ureas include N,N,N',N'-tetramethylurea, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and the like.
- 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 include ethylene glycol monophenyl ether, methylphenyl carbinol, n-amyl alcohol, methyl amyl alcohol, and diacetone alcohol.
- solvent selected from methyl ether acetate, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone, or a mixed solvent composed of two or more types is preferable.
- Particularly preferred is the combination of amide, ⁇ -butyrolactone and dimethyl sulfoxide, or the combination of N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl lactate.
- toluene is further added to the solvent used in combination in an amount of about 1 to 10% by mass based on the total mass of the solvent.
- an embodiment containing ⁇ -valerolactone as a solvent is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- the content of ⁇ -valerolactone based on the total mass of the solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and still more preferably 70% by mass or more. preferable.
- the upper limit of the content is not particularly limited and may be 100% by mass. The above content may be determined in consideration of the solubility of components such as the specific resin contained in the resin composition.
- dimethyl sulfoxide and ⁇ -valerolactone when dimethyl sulfoxide and ⁇ -valerolactone are used together, it is preferable to contain 60 to 90% by mass of ⁇ -valerolactone and 10 to 40% by mass of dimethyl sulfoxide, based on the total mass of the solvent. It is more preferable to contain ⁇ 90% by mass of ⁇ -valerolactone and 10 to 30% by mass of dimethyl sulfoxide, and more preferably to contain 75 to 85% by mass of ⁇ -valerolactone and 15 to 25% by mass of dimethyl sulfoxide. More preferred.
- the content of the solvent is preferably such that the total solids concentration of the resin composition of the present invention is 5 to 80% by mass, and preferably 5 to 75% by mass. More preferably, the amount is 10 to 70% by mass, and even more preferably 20 to 70% by mass.
- the solvent content may be adjusted depending on the desired thickness of the coating and the application method. When two or more types of solvents are contained, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the resin composition of the present invention preferably contains a metal adhesion improver from the viewpoint of improving adhesion to metal materials used for electrodes, wiring, etc.
- metal adhesion improvers include silane coupling agents having alkoxysilyl groups, aluminum adhesion aids, titanium adhesion aids, compounds having a sulfonamide structure and thiourea structure, phosphoric acid derivative compounds, ⁇ - Examples include ketoester compounds and amino compounds.
- silane coupling agent examples include the compounds described in paragraph 0316 of International Publication No. 2021/112189 and the compounds described in paragraphs 0067 to 0078 of JP 2018-173573, the contents of which are not included herein. Incorporated. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP-A-2011-128358. It is also preferable to use the following compounds as the silane coupling agent. In the following formula, Me represents a methyl group and Et represents an ethyl group. Further, the following R includes a structure derived from a blocking agent in a blocked isocyanate group.
- the blocking agent may be selected depending on the desorption temperature, and includes alcohol compounds, phenol compounds, pyrazole compounds, triazole compounds, lactam compounds, active methylene compounds, and the like. For example, from the viewpoint of desiring a desorption temperature of 160 to 180°C, caprolactam and the like are preferred. Commercially available products of such compounds include X-12-1293 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- silane coupling agents examples include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane.
- an oligomer type compound having a plurality of alkoxysilyl groups can also be used as the silane coupling agent.
- examples of such oligomer type compounds include compounds containing a repeating unit represented by the following formula (S-1).
- R S1 represents a monovalent organic group
- R S2 represents a hydrogen atom, a hydroxy group, or an alkoxy group
- n represents an integer of 0 to 2.
- R S1 preferably has a structure containing a polymerizable group.
- Examples of the polymerizable group include a group having an ethylenically unsaturated bond, an epoxy group, an oxetanyl group, a benzoxazolyl group, a blocked isocyanate group, and an amino group.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, an isoallyl group, a 2-methylallyl group, a group having an aromatic ring directly bonded to a vinyl group (for example, a vinyl phenyl group, etc.), and a (meth)acrylamide group.
- R S2 is preferably an alkoxy group, more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- n represents an integer from 0 to 2, preferably 1.
- n is 1 or 2 in at least one of the plurality of repeating units represented by formula (S-1) contained in the oligomer type compound, and n is 1 or 2 in at least two. More preferably, n is 2, and even more preferably n is 1 in at least two cases.
- Commercially available products can be used as such oligomer type compounds, and examples of commercially available products include KR-513 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- Aluminum-based adhesion aid examples include aluminum tris (ethyl acetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), ethylacetoacetate aluminum diisopropylate, and the like.
- the content of the metal adhesion improver is preferably 0.01 to 30 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and even more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the specific resin.
- the content of the metal adhesion improver is preferably 0.01 to 30 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and even more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the specific resin.
- the resin composition of the present invention further contains a migration inhibitor.
- a migration inhibitor for example, when a resin composition is applied to a metal layer (or metal wiring) to form a film, metal ions derived from the metal layer (or metal wiring) may migrate into the film. can be effectively suppressed.
- the compound corresponding to the above-mentioned compound A does not correspond to a migration inhibitor.
- Migration inhibitors are not particularly limited, but include heterocycles (pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, 2H-pyran ring, 6H-pyran ring, triazine ring), compounds having thioureas and sulfanyl groups, hindered phenol compounds , salicylic acid derivative compounds, and hydrazide derivative compounds.
- heterocycles pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring
- triazole compounds such as 1,2,4-triazole, benzotriazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, 1H-tetrazole, 5- Tetrazole compounds such as phenyltetrazole and 5-amino-1H-tetrazole can be preferably used.
- an ion trapping agent that traps anions such as halogen ions can also be used.
- Other migration inhibitors include the rust inhibitors described in paragraph 0094 of JP-A-2013-015701, the compounds described in paragraphs 0073 to 0076 of JP-A-2009-283711, and the compounds described in JP-A-2011-059656.
- Compounds described in paragraph 0052, compounds described in paragraphs 0114, 0116, and 0118 of JP 2012-194520, compounds described in paragraph 0166 of WO 2015/199219, etc. can be used, and the contents thereof is incorporated herein.
- migration inhibitors include the following compounds.
- the content of the migration inhibitor is preferably 0.01 to 5.0% by mass, and 0.01 to 5.0% by mass based on the total solid content of the resin composition.
- the amount is more preferably 0.05 to 2.0% by weight, and even more preferably 0.1 to 1.0% by weight.
- Only one type of migration inhibitor may be used, or two or more types may be used. When there are two or more types of migration inhibitors, it is preferable that the total is within the above range.
- the resin composition of the present invention contains a polymerization inhibitor.
- the polymerization inhibitor include phenolic compounds, quinone compounds, amino compounds, N-oxyl free radical compounds, nitro compounds, nitroso compounds, heteroaromatic compounds, and metal compounds.
- Specific compounds of the polymerization inhibitor include the compound described in paragraph 0310 of International Publication No. 2021/112189, p-hydroquinone, o-hydroquinone, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1- Examples include oxyl free radical, phenoxazine, 1,4,4-trimethyl-2,3-diazabicyclo[3.2.2]non-2-ene-N,N-dioxide, and the like. This content is incorporated herein.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 20% by mass, and 0.02 to 20% by mass based on the total solid content of the resin composition. It is more preferably 15% by mass, and even more preferably 0.05 to 10% by mass.
- Only one type of polymerization inhibitor may be used, or two or more types may be used. When there are two or more types of polymerization inhibitors, it is preferable that the total is within the above range.
- the resin composition of the present invention contains a compound (light absorber) whose absorbance at the exposure wavelength decreases upon exposure.
- Whether or not a certain compound a contained in the resin composition corresponds to a light absorber can be determined by the following method. First, a solution of compound a with the same concentration as that contained in the resin composition is prepared, and the molar extinction coefficient (mol ⁇ 1 ⁇ L ⁇ cm ⁇ 1 , also referred to as “molar extinction coefficient 1”) of compound a at the wavelength of exposure light is determined. ). The above measurement is performed quickly so as to minimize the influence of changes such as a decrease in the molar extinction coefficient of compound a.
- the solvent in the above solution when the resin composition contains a solvent, that solvent is used, and when the resin composition does not contain a solvent, N-methyl-2-pyrrolidone is used.
- the solution of compound a is irradiated with exposure light.
- the exposure amount is 500 mJ as an integrated amount for 1 mol of compound a.
- the molar extinction coefficient (mol ⁇ 1 ⁇ L ⁇ cm ⁇ 1 , also referred to as “molar extinction coefficient 2”) of compound a at the wavelength of the exposure light is measured.
- Attenuation rate (%) 1 - molar extinction coefficient 2 / molar extinction coefficient 1 x 100
- the attenuation rate is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. Further, the lower limit of the attenuation rate is not particularly limited, and may be 0% or more.
- the wavelength of the exposure light may be any wavelength at which the photosensitive film is exposed. Further, the wavelength of the exposure light is preferably a wavelength to which the photopolymerization initiator contained in the resin composition is sensitive.
- a photopolymerization initiator having sensitivity to a certain wavelength means that a polymerization initiation species is generated when the photopolymerization initiator is exposed to light at a certain wavelength.
- the wavelength of the exposure light is (1) semiconductor laser (wavelength: 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm, 355 nm, etc.), (2) metal halide lamp, (3) high pressure mercury lamp, G-line (wavelength 436nm), H-line (wavelength 405nm), I-line (wavelength 365nm), Broad (3 wavelengths of g, h, i-line), (4) Excimer laser, KrF excimer laser (wavelength 248nm), ArF excimer Laser (wavelength 193 nm), F2 excimer laser (wavelength 157 nm), (5) Extreme ultraviolet light; EUV (wavelength 13.6 nm), (6) Electron beam, (7) YAG laser second harmonic 532 nm, third harmonic Examples include 355 nm.
- the wavelength of the exposure light may be selected, for example, from a wavelength to which the photopolymerization initiator is sensitive, preferably the h-line (wavelength: 405 nm) or the i-line (wavelength: 365 nm), and more preferably the i-line (wavelength: 365 nm).
- the light absorber may be a compound that generates radical polymerization initiation species upon exposure to light, but from the viewpoint of resolution and chemical resistance, it is preferably a compound that does not generate radical polymerization initiation species upon exposure. Whether the light absorber is a compound that generates radical polymerization initiating species upon exposure to light is determined by the following method. A solution containing a light absorber and a radical crosslinking agent at the same concentration as that contained in the resin composition is prepared. When the resin composition contains a radical crosslinking agent, the same compound as the radical crosslinking agent contained in the resin composition is used at the same concentration as the radical crosslinking agent in the solution.
- the resin composition does not contain a radical crosslinker, methyl methacrylate is used at a concentration five times that of the light absorber. After that, exposure light is irradiated. The exposure amount is 500 mJ as an integrated amount.
- the polymerization of the polymerizable compound is determined by, for example, high performance liquid chromatography, and if the ratio of the molar amount of the polymerizable compound to the total molar amount of the polymerizable compound is 10% or less, the light absorber is It is determined that the compound does not generate radical polymerization initiation species upon exposure to light.
- the molar amount ratio is preferably 5% or less, more preferably 3% or less.
- the lower limit of the above molar amount ratio is not particularly limited, and may be 0%.
- the wavelength of the exposure light may be any wavelength at which the photosensitive film is exposed. Further, the wavelength of the exposure light is preferably a wavelength to which the photopolymerization initiator contained in the resin composition is sensitive.
- Examples of the compound that generates a radical polymerization initiator upon exposure to light include the same compounds as the above-mentioned photoradical polymerization initiators.
- the composition contains a photoradical polymerization initiator as a light absorber
- the one having the lowest polymerization initiating ability of the generated radical species is the light absorber
- the others are the photopolymerization initiators.
- Examples of compounds that do not generate radical polymerization initiation species upon exposure include photoacid generators, photobase generators, and dyes whose absorption wavelength changes upon exposure.
- the light absorber is preferably a naphthoquinone diazide compound or a dye whose absorbance changes upon exposure, and more preferably a naphthoquinone diazide compound. It is also conceivable to use, as the light absorber, a combination of, for example, a photoacid generator or a photobase generator and a compound whose absorbance at the exposure wavelength decreases depending on the pH.
- Naphthoquinonediazide compound examples include compounds that produce indenecarboxylic acid upon exposure and have a low absorbance at the exposure wavelength, and compounds having a 1,2-naphthoquinonediazide structure are preferred.
- the naphthoquinone diazide compound is preferably a naphthoquinone diazide sulfonic acid ester of a hydroxy compound.
- compounds represented by any of the following formulas (H1) to (H6) are preferred.
- R 1 and R 2 each independently represent a monovalent organic group
- R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- n1, n2, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 5
- at least one of m1 and m2 is an integer of 1 to 5.
- Z represents a tetravalent organic group
- L 1 , L 2 , L 3 and L 4 each independently represent a single bond or a divalent organic group
- R 5 , R 6 , R 7 and R8 each independently represent a monovalent organic group
- n3, n4, n5 and n6 each independently represent an integer of 0 to 3
- m3, m4, m5 and m6 each independently represent 0 ⁇ 2, and at least one of m3, m4, m5, and m6 is 1 or 2.
- R 9 and R 10 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- L 5 each independently represents a divalent organic group
- n7 represents an integer from 3 to 8. represent.
- L 6 represents a divalent organic group
- L 7 and L 8 each independently represent a divalent organic group containing an aliphatic tertiary or quaternary carbon.
- R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom or a monovalent organic represents a group
- L 9 , L 10 and L 11 each independently represent a single bond or a divalent organic group
- m7, m8, m9, m10 each independently represent an integer from 0 to 2, m7, At least one of m8, m9, and m10 is 1 or 2.
- R 42 , R 43 , R 44 , and R 45 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- R 46 and R 47 each independently represent a monovalent organic group.
- n16 and n17 each independently represent an integer from 0 to 4
- m11 and m12 each independently represent an integer from 0 to 4
- at least one of m11 and m12 is an integer from 1 to 4. be.
- R 1 and R 2 are each independently preferably a monovalent organic group having 1 to 60 carbon atoms, more preferably a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms.
- Examples of the monovalent organic group in R 1 and R 2 include a hydrocarbon group that may have a substituent, such as an aromatic hydrocarbon group that may have a substituent such as a hydroxy group. Can be mentioned.
- R 3 and R 4 are each independently preferably a monovalent organic group having 1 to 60 carbon atoms, more preferably a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. .
- Examples of the monovalent organic group in R 3 and R 4 include a hydrocarbon group that may have a substituent, such as a hydrocarbon group that may have a substituent such as a hydroxy group.
- n1 and n2 are each independently preferably 0 or 1, and more preferably 0.
- m1 and m2 are preferably both 1.
- the compound represented by formula (H1) is preferably a compound represented by any one of formulas (H1-1) to (H1-5).
- R 21 , R 22 and R 23 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, preferably a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and hydrogen An atom or a group represented by the following formula (R-1) is more preferable.
- R 29 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an alkoxy group
- n13 represents an integer of 0 to 2
- * represents a bonding site with another structure.
- n8, n9 and n10 each independently represent an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1.
- R 24 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
- n14, n15 and n16 each independently represent an integer from 0 to 2.
- R 30 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- R 25 , R 26 , R 27 and R 28 each independently represent a monovalent organic group, and are represented by a hydrogen atom, an alkyl group, or the above formula (R-1). It is preferable that it is a group.
- n11, n12 and n13 each independently represent an integer of 0 to 2, preferably 0 or 1.
- the compound represented by formula (H1-1) is preferably a compound represented by any one of the following formulas (H1-1-1) to (H1-1-4).
- the compound represented by the formula (H1-2) is preferably a compound represented by the following formula (H1-2-1) or (H1-2-2).
- Z is preferably a tetravalent group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a group represented by any of the following formulas (Z-1) to (Z-4).
- * represents a bonding site with another structure.
- L 1 , L 2 , L 3 and L 4 are preferably each independently a single bond or a methylene group.
- R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently preferably an organic group having 1 to 30 carbon atoms.
- n3, n4, n5 and n6 are each independently preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1.
- m3, m4, m5 and m6 are each independently preferably 1 or 2, more preferably 1.
- Examples of the compound represented by formula (H2) include compounds having the following structure.
- R 9 and R 10 each independently preferably represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms.
- each L 5 is preferably independently a group represented by the following formula (L-1).
- R 30 represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms
- n14 represents an integer of 1 to 5
- * represents a bonding site with another structure.
- n7 is preferably an integer of 4 to 6. Examples of the compound represented by formula (H3) include the following compounds.
- each n independently represents an integer of 0 to 9.
- L 7 and L 8 are each independently preferably a divalent organic group having 2 to 20 carbon atoms. Examples of the compound represented by formula (H4) include the following compounds.
- R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl A group, an alkoxy group, an allyl group or an acyl group are preferred.
- R 31 and R 32 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group
- R 34 , R 35 , R 36 and R 37 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group
- n15 is an integer of 1 to 5
- R 38 , R 39 , R 40 and R 41 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group
- Examples of the compound represented by formula (H5) include the following compounds.
- R 42 , R 43 , R 44 , and R 45 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group, preferably a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. , a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- R 46 and R 47 are each independently preferably an alkyl group, an alkoxy group, or an aryl group, and more preferably an alkyl group.
- n16 and n17 are each independently preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1.
- n16 and n17 are each independently preferably an integer of 1 to 3, more preferably 2 or 3. Examples of the compound represented by formula (H6) include the following compounds.
- hydroxy compounds include 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,4,6-trihydroxybenzophenone, 2,3,4-trihydroxy-2'- Methylbenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,4,6,3',4'-pentahydroxybenzophenone, 2,3, 4,2',4'-pentahydroxybenzophenone, 2,3,4,2',5'-pentahydroxybenzophenone, 2,4,6,3',4',5'-hexahydroxybenzophenone, 2,3 , 4,3',4',5'-hexahydroxybenzophenone and other polyhydroxybenzophenones; Polyhydroxyphenylalkyl ketones such as 2,3,4-trihydroxyacetophenone, 2,3,4-trihydroxyphenylpentyl ketone, 2,3,4-trihydroxyphenylhexyl ketone, Bis(
- polyhydroxybiphenyls Bis(polyhydroxy) sulfides such as 4,4'-thiobis(1,3-dihydroxy)benzene, Bis(polyhydroxyphenyl) ethers such as 2,2',4,4'-tetrahydroxydiphenyl ether, Bis(polyhydroxyphenyl) sulfoxides such as 2,2',4,4'-tetrahydroxydiphenyl sulfoxide, Bis(polyhydroxyphenyl)sulfones such as 2,2',4,4'-diphenylsulfone, Tris(4-hydroxyphenyl)methane, 4,4',4''-trihydroxy-3,5,3',5'-tetramethyltriphenylmethane, 4,4',3'',4''-tetrahydroxy- 3,5,3',5'-tetramethyltriphenylmethane, 4-[bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)methyl]-2-methoxy-phenol, 4,
- JP-A-4-253058 Polyhydroxy compounds described in JP-A-5-224410, such as ⁇ , ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′, ⁇ ′′, ⁇ ′′-hexakis-(4-hydroxyphenyl)-1,3,5-triethylbenzene, etc. JP-A-5-303200, EP-530148 of polyhydroxy compounds, 1,2,2,3-tetra(p-hydroxyphenyl)propane, 1,3,3,5-tetra(p-hydroxyphenyl)pentane, etc.
- naphthoquinone diazide sulfonic acid examples include 6-diazo 5,6-dihydro-5-oxo-1-naphthalene sulfonic acid, 1,2-naphthoquinone-(2)-diazo-5-sulfonic acid, and mixtures thereof. It may also be used as
- the method for producing naphthoquinone diazide sulfonyl ester of a hydroxy compound is not particularly limited, but for example, naphthoquinone diazide sulfonic acid is converted into a sulfonyl chloride with chlorosulfonic acid or thionyl chloride, and the resulting naphthoquinone diazide sulfonyl chloride is condensed with a hydroxy compound. Obtained by reaction.
- esterification is performed by reacting a predetermined amount of a hydroxy compound and naphthoquinonediazide sulfonyl chloride in a solvent such as dioxane, acetone, or tetrahydrofuran in the presence of a basic catalyst such as triethylamine, and the resulting product is washed with water. , can be obtained by drying.
- a solvent such as dioxane, acetone, or tetrahydrofuran
- a basic catalyst such as triethylamine
- the esterification rate of the naphthoquinonediazide sulfonic acid ester is not particularly limited, but is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. Further, the upper limit of the esterification rate is not particularly limited, and may be 100%. The esterification rate can be confirmed by 1 H-NMR or the like as the proportion of esterified groups among the hydroxy groups of the hydroxy compound.
- the resin composition of the present invention may optionally contain various additives, such as surfactants, higher fatty acid derivatives, thermal polymerization initiators, inorganic particles, ultraviolet absorbers, etc., as long as the effects of the present invention can be obtained. Contains organic titanium compounds, antioxidants, photoacid generators, anti-aggregation agents, phenolic compounds, other polymer compounds, plasticizers, and other auxiliary agents (e.g. antifoaming agents, flame retardants, etc.). You can stay there.
- the resin composition of the present invention may also contain a urea compound, a carbodiimide compound, or an isourea compound. By appropriately containing these components, properties such as film physical properties can be adjusted.
- the viscosity of the resin composition of the present invention can be adjusted by adjusting the solid content concentration of the resin composition.
- it is preferably 1,000 mm 2 /s to 12,000 mm 2 /s, more preferably 2,000 mm 2 /s to 10,000 mm 2 /s, and 2,500 mm 2 /s to 8,000 mm. 2 /s is more preferable.
- it becomes easy to obtain a coating film with high uniformity. If it is 1,000 mm 2 /s or more, it is easy to coat with the thickness required for example as an insulating film for rewiring, and if it is 12,000 mm 2 /s or less, the coating surface quality is excellent. A coating film is obtained.
- the water content of the resin composition of the present invention is preferably less than 2.0% by mass, more preferably less than 1.5% by mass, and even more preferably less than 1.0% by mass. If it is less than 2.0%, the storage stability of the resin composition will improve.
- Methods for maintaining the moisture content include adjusting the humidity during storage conditions and reducing the porosity of the storage container during storage.
- the metal content of the 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 insulation.
- metals include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, copper, chromium, and nickel, but metals included as complexes of organic compounds and metals are excluded. When a plurality of metals are included, the total of these metals is preferably within the above range.
- a method for reducing metal impurities that is unintentionally included in the resin composition of the present invention is to select a raw material with a low metal content as a raw material constituting the resin composition of the present invention.
- Methods include filtering the raw materials constituting the product, lining the inside of the apparatus with polytetrafluoroethylene, etc., and performing distillation under conditions that suppress contamination as much as possible.
- the resin composition of the present invention has a halogen atom content of preferably less than 500 mass ppm, more preferably less than 300 mass ppm, and more preferably less than 200 mass ppm from the viewpoint of wiring corrosion. is even more preferable.
- those present in the form of halogen ions are preferably less than 5 ppm by mass, more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass.
- the halogen atom include a chlorine atom and a bromine atom. It is preferable that the total of chlorine atoms and bromine atoms, or the total of chlorine ions and bromine ions, is each within the above range.
- Preferred methods for adjusting the content of halogen atoms include ion exchange treatment.
- the storage container may be a multilayer bottle whose inner wall is made of 6 types of 6 layers of resin, or a container with 7 layers of 6 types of resin. It is also preferred to use structured bottles. Examples of such a container include the container described in JP-A No. 2015-123351.
- a cured product of the resin composition By curing the resin composition of the present invention, a cured product of the resin composition can be obtained.
- the cured product of the present invention is a cured product obtained by curing a resin composition.
- the resin composition is preferably cured by heating, and the heating temperature is more preferably 120°C to 400°C, even more preferably 140°C to 380°C, and particularly preferably 170°C to 350°C.
- the form of the cured product of the resin composition is not particularly limited, and can be selected depending on the purpose, such as film, rod, sphere, or pellet form. In the present invention, the cured product is preferably in the form of a film.
- the thickness of the cured product is preferably 0.5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
- the shrinkage rate when the resin composition of the present invention is cured is preferably 50% or less, more preferably 45% or less, and even more preferably 40% or less.
- the imidization reaction rate of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and still more preferably 90% or more. If it is 70% or more, the cured product may have excellent mechanical properties.
- the elongation at break of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more.
- the glass transition temperature (Tg) of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 180°C or higher, more preferably 210°C or higher, and even more preferably 230°C or higher.
- the resin composition of the present invention can be prepared by mixing the above components.
- the mixing method is not particularly limited and can be performed by a conventionally known method. Examples of the mixing method include mixing using a stirring blade, mixing using a ball mill, and mixing using a rotating tank.
- the temperature during mixing is preferably 10 to 30°C, more preferably 15 to 25°C.
- the filter pore diameter is, for example, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, even more preferably 0.5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.1 ⁇ m or less.
- the material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon. When the material of the filter is polyethylene, it is more preferably HDPE (high density polyethylene).
- the filter may be washed in advance with an organic solvent. In the filter filtration step, a plurality of types of filters may be connected in series or in parallel. When using multiple types of filters, filters with different pore sizes or materials may be used in combination.
- connection mode examples include a mode in which an HDPE filter with a pore diameter of 1 ⁇ m is connected in series as the first stage and an HDPE filter with a pore diameter of 0.2 ⁇ m as the second stage. Additionally, various materials may be filtered multiple times. When filtration is performed multiple times, circulation filtration may be used. Alternatively, filtration may be performed under pressure.
- the pressure to be applied is preferably, for example, 0.01 MPa or more and 1.0 MPa or less, more preferably 0.03 MPa or more and 0.9 MPa or less, still more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less, and 0.01 MPa or more and 0.9 MPa or less, still more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less, and 0.01 MPa or more and 0.9 MPa or less, for example. Even more preferably 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less.
- impurity removal treatment using an adsorbent may be performed. Filter filtration and impurity removal treatment using an adsorbent may be combined.
- a known adsorbent can be used. Examples include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon. After filtration using a filter, the resin composition filled in the bottle may be placed under reduced pressure and degassed.
- the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film forming step of applying the resin composition onto a base material to form a film.
- the method for producing a cured product includes the above film forming step, an exposure step of selectively exposing the film formed in the film forming step, and developing the film exposed in the exposure step using a developer to form a pattern. It is more preferable to include a developing step.
- the method for producing a cured product includes the film formation step, the exposure step, the development step, a heating step of heating the pattern obtained in the development step, and a post-development exposure step of exposing the pattern obtained in the development step. It is particularly preferable to include at least one of them.
- the method for producing a cured product includes the above-mentioned film forming step and the step of heating the above-mentioned film. The details of each step will be explained below.
- the resin composition of the present invention can be used in a film forming step in which a film is formed by applying it on a substrate.
- the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film forming step of applying the resin composition onto a base material to form a film.
- the type of base material can be appropriately determined depending on the purpose and is not particularly limited.
- the base material include semiconductor manufacturing base materials such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon, quartz, glass, optical films, ceramic materials, vapor deposited films, magnetic films, reflective films, Ni, Cu,
- a metal base material such as Cr or Fe (for example, a base material formed from a metal or a base material on which a metal layer is formed by, for example, plating or vapor deposition), paper, SOG (Spin On Examples include glass), TFT (thin film transistor) array substrates, mold substrates, and electrode plates for plasma display panels (PDP).
- the base material is particularly preferably a semiconductor production base material, and more preferably a silicon base material, a Cu base material, and a mold base material. These base materials may be provided with a layer such as an adhesive layer or an oxidized layer made of hexamethyldisilazane (HMDS) or the like on the surface.
- the shape of the base material is not particularly limited, and may be circular or rectangular. As for the size of the base material, if it is circular, the diameter is preferably 100 to 450 mm, more preferably 200 to 450 mm. If it is rectangular, the length of the short side is preferably 100 to 1000 mm, more preferably 200 to 700 mm.
- a plate-shaped, preferably panel-shaped base material (substrate) is used as the base material.
- the resin layer or metal layer serves as the base material.
- Coating is preferred as a means for applying the resin composition onto the substrate.
- the methods to be applied include dip coating method, air knife coating method, curtain coating method, wire bar coating method, gravure coating method, extrusion coating method, spray coating method, spin coating method, slit coating method, Examples include inkjet method. From the viewpoint of uniformity of film thickness, spin coating method, slit coating method, spray coating method, or inkjet method is preferable, and from the viewpoint of uniformity of film thickness and productivity, spin coating method and slit coating method are preferable. A coating method is more preferred. A film with a desired thickness can be obtained by adjusting the solid content concentration and application conditions of the resin composition depending on the means to be applied.
- the coating method can be appropriately selected depending on the shape of the substrate, and for circular substrates such as wafers, spin coating, spray coating, inkjet methods, etc. are preferable, and for rectangular substrates, slit coating, spray coating, etc. method, inkjet method, etc. are preferred.
- spin coating it can be applied, for example, at a rotation speed of 500 to 3,500 rpm for about 10 seconds to 3 minutes. It is also possible to apply a method in which a coating film that has been previously formed on a temporary support by the above-mentioned application method is transferred onto a base material.
- the transfer method the production method described in paragraphs 0023, 0036 to 0051 of JP-A No.
- 2006-023696 and paragraphs 0096 to 0108 of JP-A No. 2006-047592 can be suitably used. Further, a step of removing excess film may be performed at the end of the base material. Examples of such processes include edge bead rinsing (EBR), back rinsing, and the like.
- EBR edge bead rinsing
- a pre-wet process may be employed in which various solvents are applied to the base material before the resin composition is applied to the base material to improve the wettability of the base material, and then the resin composition is applied.
- the film may be subjected to a step of drying the formed film (layer) (drying step) in order to remove the solvent.
- the method for producing a cured product of the present invention may include a drying step of drying the film formed in the film forming step.
- the drying step is preferably performed after the film forming step and before the exposure step.
- the drying temperature of the membrane in the drying step is preferably 50 to 150°C, more preferably 70 to 130°C, even more preferably 90 to 110°C.
- drying may be performed under reduced pressure.
- the drying time is exemplified by 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 minute to 10 minutes, and more preferably 2 minutes to 7 minutes.
- the film may be subjected to an exposure process that selectively exposes the film.
- the method for producing a cured product may include an exposure step of selectively exposing the film formed in the film forming step. Selectively exposing means exposing a portion of the film. Furthermore, by selectively exposing the film, an exposed area (exposed area) and an unexposed area (unexposed area) are formed in the film.
- the exposure amount is not particularly limited as long as it can cure the resin composition of the present invention, but for example, it is preferably 50 to 10,000 mJ/cm 2 and more preferably 200 to 8,000 mJ/cm 2 in terms of exposure energy at a wavelength of 365 nm. preferable.
- the exposure wavelength can be appropriately determined in the range of 190 to 1,000 nm, preferably 240 to 550 nm.
- the exposure wavelength is: (1) semiconductor laser (wavelength: 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm, 355 nm, etc.), (2) metal halide lamp, (3) high pressure mercury lamp, G-line (wavelength) 436 nm), h line (wavelength 405 nm), i line (wavelength 365 nm), broad (three wavelengths of g, h, i line), (4) excimer laser, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm) ), F2 excimer laser (wavelength 157 nm), (5) extreme ultraviolet light; EUV (wavelength 13.6 nm), (6) electron beam, (7) YAG laser second harmonic 532 nm, third harmonic 355 nm, etc.
- semiconductor laser wavelength: 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm,
- the resin composition of the present invention exposure using a high-pressure mercury lamp is particularly preferred, and from the viewpoint of exposure sensitivity, exposure using i-line is more preferred.
- the method of exposure is not particularly limited, and may be any method as long as at least a portion of the film made of the resin composition of the present invention is exposed to light, and examples thereof include exposure using a photomask, exposure using a laser direct imaging method, etc. .
- the film may be subjected to a heating step after exposure (post-exposure heating step). That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a post-exposure heating step of heating the film exposed in the exposure step.
- the post-exposure heating step can be performed after the exposure step and before the development step.
- 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 30 seconds to 300 minutes, more preferably 1 minute to 10 minutes.
- the temperature increase 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 temperature increase rate may be changed as appropriate during heating.
- the heating means in the post-exposure heating step is not particularly limited, and a known hot plate, oven, infrared heater, etc. can be used. It is also preferable that the heating be performed in an atmosphere with a low oxygen concentration, such as by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.
- the exposed film may be subjected to a development step of developing a pattern using a developer. That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a development step of developing the film exposed in the exposure step using a developer to form a pattern. By performing development, one of the exposed and non-exposed areas of the film is removed and a pattern is formed.
- development in which the non-exposed portions of the film are removed in the developing step is referred to as negative development
- development in which the exposed portions of the film are removed in the development step is referred to as positive development.
- Examples of the developer used in the development step include an alkaline aqueous solution or a developer containing an organic solvent.
- examples of basic compounds that the alkaline aqueous solution may contain include inorganic alkalis, primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts.
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- potassium hydroxide sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-butylamine, triethylamine, methyldiethylamine , dimethylethanolamine, triethanolamine, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, Butyltrimethylammonium hydroxide, methyltriamylammonium hydroxide, dibutyldipentylammonium hydroxide, dimethylbis(2-hydroxyethyl)ammoni
- the compound described in paragraph 0387 of International Publication No. 2021/112189 can be used as the organic solvent.
- alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methylisobutylcarbinol, triethylene glycol, etc.
- Amides include N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, Dimethylformamide and the like are also suitable.
- the developer contains an organic solvent
- one type of organic solvent or a mixture of two or more types can be used.
- a developer containing at least one member selected from the group consisting of cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, and cyclohexanone is particularly preferred.
- a developer containing at least one selected from the group consisting of and dimethyl sulfoxide is more preferred, and a developer containing cyclopentanone is particularly preferred.
- the content of the organic solvent relative to the total mass of the developer is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 80% by mass or more. is more preferable, and particularly preferably 90% by mass or more. Moreover, the said content may be 100 mass %.
- the developer may further contain at least one of a basic compound and a base generator.
- the developer may further contain at least one of the basic compound and the base generator in the developer permeates into the pattern, performance such as elongation at break of the pattern may be improved.
- an organic base is preferable from the viewpoint of reliability when remaining in the cured film (adhesion to the substrate when the cured product is further heated).
- a basic compound having an amino group is preferable, and primary amines, secondary amines, tertiary amines, ammonium salts, tertiary amides, etc.
- a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine or an ammonium salt is preferred, a secondary amine, a tertiary amine or an ammonium salt is more preferred, a secondary amine or a tertiary amine is even more preferred, and a tertiary amine is particularly preferred.
- the basic compound is preferably one that does not easily remain in the cured film (obtained cured product), and from the viewpoint of promoting cyclization, it can be used by vaporization etc. It is preferable that the amount remaining is not likely to decrease before heating.
- the boiling point of the basic compound is preferably 30°C to 350°C, more preferably 80°C to 270°C, and even more preferably 100°C to 230°C at normal pressure (101,325 Pa).
- the boiling point of the basic compound is preferably higher than the boiling point of the organic solvent contained in the developer minus 20°C, and more preferably higher than the boiling point of the organic solvent contained in the developer.
- the basic compound used preferably has a boiling point of 80°C or higher, more preferably 100°C or higher.
- the developer may contain only one type of basic compound, or may contain two or more types of basic compounds.
- basic compounds include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, hexylamine, dodecylamine, cyclohexylamine, cyclohexylmethylamine, cyclohexyldimethylamine, aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, diphenylamine, pyridine, butylamine, isobutylamine, dibutylamine, tributylamine, dicyclohexylamine, DBU (diazabicycloundecene), DABCO (1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), N , N-diisopropylethylamine, tetramethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, ethylenediamine, butanediamine, 1,5-diaminopentane, N-methylhexy
- the preferred embodiments of the base generator are the same as the preferred embodiments of the base generator contained in the above-mentioned composition.
- the base generator is preferably a thermal base generator.
- the content of the basic compound or base generator is preferably 10% by mass or less, and 5% by mass or less based on the total mass of the developer. More preferred.
- the lower limit of the above content is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more, for example. If the basic compound or base generator is solid in the environment in which the developer is used, the content of the basic compound or base generator should be 70 to 100% by mass based on the total solid content of the developer. is also preferable.
- the developing solution may contain only one type of at least one of a basic compound and a base generator, or may contain two or more types. When at least one of the basic compound and the base generator is two or more types, it is preferable that the total is within the above range.
- the developer may further contain other components.
- other components include known surfactants and known antifoaming agents.
- the method of supplying the developer is not particularly limited as long as the desired pattern can be formed, and methods include immersing the base material on which the film is formed in the developer, and supplying the developer to the film formed on the base material using a nozzle.
- a method of supplying with a spray nozzle is more preferable.
- the base material is spun to remove the developer from the base material, and after spin drying, the developer is continuously supplied again using the straight nozzle, the base material is spun, and the developer is applied to the base material.
- a process of removing from above may be adopted, or this process may be repeated multiple times.
- Methods for supplying the developer in the development process include a process in which the developer is continuously supplied to the base material, a process in which the developer is kept in a substantially stationary state on the base material, and a process in which the developer is applied to the base material using ultrasonic waves. Examples include a step of vibrating with the like, and a step of combining these.
- the development time is preferably 10 seconds to 10 minutes, more preferably 20 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the developer during development is not particularly limited, but is preferably 10 to 45°C, more preferably 18 to 30°C.
- the pattern may be further cleaned (rinsed) with a rinse solution.
- a method such as supplying a rinsing liquid before the developer in contact with the pattern is completely dried may be adopted.
- the developing solution is an alkaline aqueous solution
- water can be used as the rinsing solution, for example.
- the developer is a developer containing an organic solvent, for example, a solvent different from the solvent contained in the developer (e.g., water, an organic solvent different from the organic solvent contained in the developer) is used as the rinse agent. be able to.
- Examples of the organic solvent when the rinsing liquid contains an organic solvent include the same organic solvents as those exemplified in the case where the above-mentioned developer contains an organic solvent.
- the organic solvent contained in the rinsing liquid is preferably an organic solvent different from the organic solvent contained in the developer, and more preferably an organic solvent in which the pattern has a lower solubility than the organic solvent contained in the developer.
- the rinsing liquid contains an organic solvent
- the organic solvent is preferably cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, PGMEA, or PGME, more preferably cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, dimethyl sulfoxide, PGMEA, or PGME, and cyclohexanone or PGMEA. More preferred.
- the organic solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, based on the total mass of the rinsing liquid. Moreover, the organic solvent may be 100% by mass with respect to the total mass of the rinsing liquid.
- the rinsing liquid may contain at least one of a basic compound and a base generator.
- a basic compound and a base generator when the developer contains an organic solvent, one preferred embodiment of the present invention is an embodiment in which the rinsing solution contains an organic solvent and at least one of a basic compound and a base generator.
- the basic compound and base generator contained in the rinsing solution include the compounds exemplified as the basic compound and base generator that may be included when the above-mentioned developer contains an organic solvent, and preferred embodiments are also included. The same is true.
- the basic compound and base generator contained in the rinsing liquid may be selected in consideration of their solubility in the solvent in the rinsing liquid.
- the content of the basic compound or base generator is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the rinsing liquid. preferable.
- the lower limit of the above content is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more, for example. If the basic compound or base generator is solid in the environment where the rinse solution is used, the content of the basic compound or base generator should be 70 to 100% by mass based on the total solid content of the rinse solution. is also preferable.
- the rinsing liquid may contain only one type of at least one of the basic compound and the base generator, or may contain two or more types of the basic compound and the base generator. .
- the total is within the above range.
- the rinse solution may further contain other components.
- other components include known surfactants and known antifoaming agents.
- a method of supplying the rinsing liquid using a spray nozzle is more preferable.
- a method of supplying the rinsing liquid using a spray nozzle is more preferable.
- the type of nozzle and examples include straight nozzles, shower nozzles, spray nozzles, and the like.
- the rinsing step is preferably a step in which the rinsing liquid is supplied to the exposed film through a straight nozzle or continuously, and more preferably a step in which the rinsing liquid is supplied through a spray nozzle.
- Methods for supplying the rinsing liquid in the rinsing process include a process in which the rinsing liquid is continuously supplied to the substrate, a process in which the rinsing liquid is kept almost stationary on the substrate, and a process in which the rinsing liquid is applied to the substrate by ultrasonic waves. It is possible to adopt a process of vibrating the wafer, etc., and a process of combining these.
- the rinsing time is preferably 10 seconds to 10 minutes, more preferably 20 seconds to 5 minutes.
- the temperature of the rinsing liquid during rinsing is not particularly limited, but is preferably 10 to 45°C, more preferably 18 to 30°C.
- the developing step may include a step of bringing the processing solution into contact with the pattern after processing using the developer or after cleaning the pattern with a rinse solution.
- a method may be adopted in which the processing liquid is supplied before the developing liquid or rinsing liquid in contact with the pattern is completely dried.
- the treatment liquid examples include a treatment liquid containing at least one of water and an organic solvent, and at least one of a basic compound and a base generator.
- Preferred embodiments of the organic solvent, and at least one of the basic compound and base generator are the same as the preferred embodiments of the organic solvent, and at least one of the basic compound and base generator used in the above-mentioned rinsing liquid.
- the method for supplying the treatment liquid to the pattern can be the same as the method for supplying the rinsing liquid described above, and the preferred embodiments are also the same.
- the content of the basic compound or base generator in the treatment liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the treatment liquid.
- the lower limit of the content is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more, for example.
- the content of the basic compound or base generator is 70 to 100% by mass based on the total solid content of the treatment liquid. It's also good to have one.
- the processing liquid contains at least one of a basic compound and a base generator
- the processing liquid may contain only one type of at least one of the basic compound and the base generator, or may contain two or more types of the basic compound and the base generator. .
- at least one of the basic compound and the base generator is two or more types, it is preferable that the total is within the above range.
- the pattern obtained by the development step may be subjected to a heating step of heating the pattern obtained by the development. That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a heating step of heating the pattern obtained in the developing step. Further, the method for producing a cured product of the present invention may include a heating step of heating a pattern obtained by another method without performing a developing step, or a film obtained by a film forming step. In the heating step, a resin such as a polyimide precursor is cyclized to become a resin such as polyimide.
- the heating temperature (maximum heating temperature) in the heating step is preferably 50 to 450°C, more preferably 150 to 350°C, even more preferably 150 to 250°C, even more preferably 160 to 250°C, particularly 160 to 230°C. preferable.
- the heating step is preferably a step of promoting the cyclization reaction of the polyimide precursor within the pattern by heating and the action of a base generated from the base generator.
- Heating in the heating step is preferably carried out at a temperature increase rate of 1 to 12° C./min from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature.
- the temperature increase rate is more preferably 2 to 10°C/min, and even more preferably 3 to 10°C/min.
- the temperature at the start of heating is preferably 20°C to 150°C, more preferably 20°C to 130°C, 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, for example, 30°C higher than the boiling point of the solvent contained in the resin composition. It is preferable to raise the temperature from a lower temperature by ⁇ 200°C.
- the heating time (heating time at the highest heating temperature) is preferably 5 to 360 minutes, more preferably 10 to 300 minutes, and even more preferably 15 to 240 minutes.
- the heating temperature is preferably 30°C or higher, more preferably 80°C or higher, even more preferably 100°C or higher, and particularly preferably 120°C or higher.
- the upper limit of the heating temperature is preferably 350°C or lower, more preferably 250°C or lower, and even more preferably 240°C or lower.
- Heating may be performed in stages. As an example, the temperature is raised from 25°C to 120°C at a rate of 3°C/min, held at 120°C for 60 minutes, and the temperature is raised from 120°C to 180°C at a rate of 2°C/min, and held at 180°C for 120 minutes. , etc. may be performed. It is also preferable to perform the treatment while irradiating ultraviolet rays as described in US Pat. No. 9,159,547. Such pretreatment steps can improve the properties of the film. The pretreatment step is preferably carried out for a short time of about 10 seconds to 2 hours, more preferably 15 seconds to 30 minutes.
- the pretreatment step may be performed in two or more steps, for example, the first pretreatment step is performed at a temperature of 100 to 150°C, and then the second pretreatment step is performed at a temperature of 150 to 200°C. Good too. Furthermore, 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 with a low oxygen concentration, such as by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, or under reduced pressure, from the viewpoint of preventing decomposition of the specific resin.
- the oxygen concentration is preferably 50 ppm (volume ratio) or less, more preferably 20 ppm (volume ratio) or less.
- the heating means in the heating step is not particularly limited, but includes, for example, a hot plate, an infrared oven, an electric oven, a hot air oven, an infrared oven, and the like.
- the pattern obtained in the development process (in the case of performing a rinsing process, the pattern after rinsing) is subjected to a post-development exposure process in which the pattern after the development process is exposed to light, instead of or in addition to the above heating process. may be served.
- the method for producing a cured product of the present invention may include a post-development exposure step of exposing the pattern obtained in the development step.
- the method for producing a cured product of the present invention may include a heating step and a post-development exposure step, or may include only one of the heating step and the post-development exposure step.
- the post-development exposure step for example, a reaction in which cyclization of a polyimide precursor etc.
- the post-development exposure step at least a portion of the pattern obtained in the development step may be exposed, but it is preferable that the entire pattern be exposed.
- the exposure amount in the post-development exposure step is preferably 50 to 20,000 mJ/cm 2 , more preferably 100 to 15,000 mJ/cm 2 in terms of exposure energy at the wavelength to which the photosensitive compound is sensitive.
- the post-development exposure step can be performed, for example, using the light source used in the above-mentioned exposure step, and it is preferable to use broadband light.
- the pattern obtained by the development process may be subjected to a metal layer forming process of forming a metal layer on the pattern. That is, the method for producing a cured product of the present invention includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the pattern obtained in the development step (preferably one that has been subjected to at least one of a heating step and a post-development exposure step). It is preferable to include.
- metal layer existing metal species can be used without particular limitation, and examples include copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing these metals. copper and aluminum are more preferred, and copper is even more preferred.
- the method for forming the metal layer is not particularly limited, and existing methods can be applied.
- the methods described in JP 2007-157879, JP 2001-521288, JP 2004-214501, JP 2004-101850, US Patent No. 7888181B2, and US Patent No. 9177926B2 are used. can do.
- photolithography, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), lift-off, electrolytic plating, electroless plating, etching, printing, and a combination thereof can be used.
- a patterning method that combines sputtering, photolithography, and etching, and a patterning method that combines photolithography and electrolytic plating can be mentioned.
- a preferred embodiment of plating includes electrolytic plating using copper sulfate or copper cyanide plating solution.
- the thickness of the metal layer is preferably 0.01 to 50 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m at the thickest part.
- Fields to which the method for producing a cured product of the present invention or the cured product can be applied include insulating films for electronic devices, interlayer insulating films for rewiring layers, stress buffer films, and the like. Other methods include forming a pattern by etching a sealing film, a substrate material (a base film or coverlay of a flexible printed circuit board, an interlayer insulating film), or an insulating film for mounting purposes as described above.
- a substrate material a base film or coverlay of a flexible printed circuit board, an interlayer insulating film
- an insulating film for mounting purposes as described above.
- the method for producing a cured product of the present invention or the cured product of the present invention can be used for producing plates such as offset plates or screen plates, for etching molded parts, and for use in protective lacquers and dielectric layers in electronics, particularly microelectronics. It can also be used for manufacturing.
- the laminate of the present invention refers to a structure having a plurality of layers made of the cured product of the present invention.
- the laminate is a laminate including two or more layers made of cured material, and may be a laminate in which three or more layers are laminated. At least one of the two or more layers made of the cured product contained in the laminate is a layer made of the cured product of the present invention, and shrinkage of the cured product or deformation of the cured product due to the shrinkage, etc. From the viewpoint of suppression, it is also preferable that all the layers made of the cured product contained in the above-mentioned laminate are layers made of the cured product of the present invention.
- the method for producing a laminate of the present invention preferably includes the method for producing a cured product of the present invention, and more preferably includes repeating the method for producing a cured product of the present invention multiple times.
- the laminate of the present invention preferably includes two or more layers made of a cured product and includes a metal layer between any of the layers made of the cured product.
- the metal layer is preferably formed by the metal layer forming step. That is, the method for producing a laminate of the present invention preferably further includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the layer made of the cured product during the method for producing the cured product which is performed multiple times. A preferred embodiment of the metal layer forming step is as described above.
- the resin composition of the present invention used to form the layer made of the first cured product and the resin composition of the present invention used to form the layer made of the second cured product have the same composition. It may be a product or 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 manufacturing a laminate of the present invention includes a lamination step.
- the lamination process refers to (a) film formation process (layer formation process), (b) exposure process, (c) development process, (d) heating process and development on the surface of the pattern (resin layer) or metal layer again. This is a series of steps including performing at least one of the post-exposure steps in this order.
- an embodiment may be adopted in which at least one of (a) the film forming step and (d) the heating step and the post-development exposure step are repeated.
- a metal layer forming step may be included after at least one of the (d) heating step and the post-development exposure step.
- the lamination step may further include the above-mentioned drying step and the like as appropriate.
- a surface activation treatment step may be performed after the exposure step, the heating step, or the metal layer forming step.
- Plasma treatment is exemplified as the surface activation treatment. Details of the surface activation treatment will be described later.
- the above lamination step is preferably performed 2 to 20 times, more preferably 2 to 9 times.
- the above layers may have the same composition, shape, thickness, etc., or may have different compositions, shapes, thicknesses, etc.
- a cured product (resin layer) of the resin composition of the present invention is further formed to cover the metal layer.
- the following steps are repeated in the following order: (a) film formation step, (b) exposure step, (c) development step, (d) at least one of the heating step and post-development exposure step, and (e) metal layer formation step.
- an embodiment may be mentioned in which (a) a film forming step, (d) at least one of a heating step and a post-development exposure step, and (e) a metal layer forming step are repeated in this order.
- the method for producing a laminate of the present invention preferably includes a surface activation treatment step of surface activation treatment of at least a portion of the metal layer and the resin composition layer.
- the surface activation treatment step is usually performed after the metal layer forming step, but after the development step (preferably after at least one of the heating step and the post-development exposure step), the resin composition layer is subjected to the surface activation treatment. After performing this step, the metal layer forming step may be performed.
- the surface activation treatment may be performed on at least a portion of the metal layer, or may be performed on at least a portion of the resin composition layer after exposure, or the surface activation treatment may be performed on at least a portion of the metal layer and the resin composition layer after exposure.
- the surface activation treatment is preferably performed on at least a part of the metal layer, and it is preferable that the surface activation treatment is performed on a part or all of the region of the metal layer on which the resin composition layer is to be formed.
- the surface activation treatment is also performed on part or all of the resin composition layer (resin layer) after exposure.
- the resin composition layer when the resin composition layer is hardened, such as when performing negative development, it is less likely to be damaged by surface treatment and adhesion is likely to be improved.
- the surface activation treatment can be performed, for example, by the method described in paragraph 0415 of International Publication No. 2021/112189. This content is incorporated herein.
- the present invention also discloses a semiconductor device containing the cured product or laminate of the present invention.
- the present invention also discloses a method for manufacturing a semiconductor device, including a method for manufacturing a cured product of the present invention or a method for manufacturing a laminate.
- a semiconductor device using the resin composition of the present invention for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer the descriptions in paragraphs 0213 to 0218 of JP 2016-027357A and the description in FIG. 1 can be referred to, Their contents are incorporated herein.
- resin 2 with an Mw of 5,000, resin 2 with an Mw of 10,000, and resin 2 with an Mw of 30,000 can also be used. Synthesized.
- the resin was obtained by filtration, stirred again in 1 liter of methanol for 30 minutes and filtered again.
- the obtained resin was dried at 40° C. for one day under reduced pressure to obtain Resin 10.
- Mw weight average molecular weight
- P-10 1 H-NMR
- Examples and comparative examples> In each Example, the components listed in the table below were mixed to obtain each resin composition. In addition, in a comparative example, the components listed in the table below were mixed to obtain a comparative composition. Specifically, the content (blended amount) of each component listed in the table other than the solvent was the amount (parts by mass) listed in the "parts by mass” column in each column of the table. The content (compounding amount) of the solvent is determined so that the solid content concentration of the composition is the value of "solid content concentration" (mass %) in the table, and the ratio of the content of each solvent to the total mass of the solvent (mass %) is determined. The ratio) was set to be the ratio described in the "Ratio" column in the table. The obtained resin composition and comparative composition were pressure-filtered using a polytetrafluoroethylene filter with a pore width of 0.8 ⁇ m. Furthermore, in the table, the description "-" indicates that the composition does not contain the corresponding component.
- ⁇ I-1 to I-5 Compounds with the following structure ⁇ I-6: Omnirad 1312 (manufactured by IGM) ⁇ I-7: Omnirad TPO H (manufactured by IGM)
- Silane coupling agent (metal adhesion improver)] - C-1 to C-3 Compounds with the following structure.
- Et represents an ethyl group.
- ⁇ C-4 X-12-1293 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., silane coupling agent with protected isocyanate group)
- ⁇ C-5 KR-513 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., silane coupling agent that is an acrylic group-containing oligomer)
- Tris-PA trade name, manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd.
- Tris-PA trade name, manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd.
- 47.49 g 0.07 mol
- 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride in an amount corresponding to 83.3 mol% of the OH group.
- the flask was adjusted to 30°C in a constant temperature bath.
- 17.9 g of triethylamine was dissolved in 18 g of acetone and charged into a dropping funnel, which was then dropped into the flask over 30 minutes.
- F-1 to F-23 Compounds with the following structure.
- F-1 to F-23 are compounds corresponding to the above-mentioned compound A.
- FR-1 Compound with the following structure.
- FR-1 is a compound that does not fall under the above-mentioned compound A.
- a resin composition layer or a comparative composition layer having a uniform thickness was used.
- the resin composition layer or the comparative composition layer on the copper substrate was exposed to an exposure energy of 500 mJ/ cm2 , and in the examples where "negative” was written in the "Development conditions” column of the table, a 100 ⁇ m square square shape was formed.
- “Positive” is written in the "Development Conditions” column of the table, a photomask with a non-mask area formed thereon is used, and a photomask with a 100 ⁇ m square mask area formed thereon is used. It was exposed to light having the exposure wavelength (nm) described in the "Exposure wavelength (nm)" column.
- TMAH aqueous solution in the table means a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
- the exposed resin composition layer is heated at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using a hot plate. After reaching the temperature listed in the “Cure Temperature (° C.)” column of the table, the temperature was maintained for the time “Cure Time (min)” in the table to obtain a cured product.
- the resin film obtained in each example was heated using an infrared lamp heating device (RTP-6, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.).
- the temperature was raised at a rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere, and after reaching 230° C., the temperature was maintained for the “cure time (min)” in the table to obtain a cured product.
- the obtained copper substrate with the cured product was placed in a tank at a temperature of 175° C. in the atmosphere for 192 hours.
- Cross-sectional SEM (scanning microscope) measurement was performed to evaluate the void area ratio between the Cu wiring pattern and the cured product.
- the void area ratio was calculated using the following formula.
- Void area ratio (%) (area of voids observed by SEM measurement) / (total area of cured product) x 100 Based on the value of the void area ratio obtained, evaluation was performed according to the following evaluation criteria.
- the evaluation results are listed in the column of "Adhesion after heat resistance test" in the table. It can be said that the smaller the void area ratio, the better the adhesion of the cured film after the heat resistance test, and it can be said that it is difficult for voids to form between the metal layer and the cured product even after a long period of time has passed.
- -Evaluation criteria A: The void area ratio was 0.5% or less.
- C The void area ratio was more than 1% and less than 2%.
- D The void area ratio exceeded 2%.
- composition stability The resin composition or comparative composition prepared in each Example or Comparative Example was allowed to stand at 38° C. for 3 days under light shielding conditions. After the above-mentioned standing is completed, the viscosity is measured using a viscometer (Toki Sangyo RE-85L), and compared with the initial state (before the above-mentioned standing), the viscosity change rate after the above-mentioned standing is completed is determined. It was calculated according to the following formula and evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are listed in the "composition stability" column of the table. It can be said that the smaller the viscosity change rate, the more excellent the composition stability is.
- Viscosity change rate (%)
- C The absolute value of the viscosity change rate was more than 5% and less than 8%.
- D The absolute value of the viscosity change rate was more than 8% and less than 10%.
- E The absolute value of the above viscosity change rate exceeded 10%.
- the cured product formed from the resin composition of the present invention has excellent adhesion even after the heat resistance test.
- the comparative composition according to Comparative Example 1 does not contain Compound A. It can be seen that such comparative compositions have poor adhesion after the heat resistance test.
- Example 101 The resin composition used in Example 1 was applied in a layered manner by spin coating to the surface of the thin copper layer of the resin base material on which the thin copper layer was formed, and dried at 100°C for 5 minutes to determine the film thickness. After forming a 20 ⁇ m photoresist film, it was exposed using a stepper (NSR1505 i6, manufactured by Nikon Corporation). Exposure was performed at a wavelength of 365 nm through a mask (a binary mask with a 1:1 line-and-space pattern and a line width of 10 ⁇ m). After the above exposure, it was developed with cyclopentanone for 2 minutes and rinsed with PGMEA for 30 seconds to obtain a layer pattern.
- NSR1505 i6 a binary mask with a 1:1 line-and-space pattern and a line width of 10 ⁇ m
- the temperature was raised at a rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere, and after reaching 230° C., the temperature was maintained at 230° C. for 180 minutes to form an interlayer insulating film for a rewiring layer.
- This rewiring layer interlayer insulating film had excellent insulation properties. Furthermore, when a semiconductor device was manufactured using this interlayer insulating film for rewiring layer, it was confirmed that it operated without any problem.
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Abstract
Description
例えば、ポリイミド等の環化樹脂は、耐熱性及び絶縁性等に優れるため、様々な用途に適用されている。上記用途としては、特に限定されないが、実装用の半導体デバイスを例に挙げると、絶縁膜や封止材の材料、又は、保護膜としての利用が挙げられる。また、フレキシブル基板のベースフィルムやカバーレイなどとしても用いられている。
このような樹脂組成物を、例えば塗布等により基材に適用して感光膜を形成し、その後、必要に応じて露光、現像、加熱等を行うことにより、硬化物を基材上に形成することができる。
ポリイミド前駆体等の上記環化樹脂の前駆体は、例えば加熱により環化され、硬化物中でポリイミド等の環化樹脂となる。
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、適用される樹脂組成物の適用時の形状、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。ポリイミド等の環化樹脂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、上述の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。
<1> 環化樹脂及びその前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂と、
下記式(A-1)で表され、式(A-1)が有する総炭素原子数が3~30である化合物Aとを含む
樹脂組成物。
式(A-1)中、R1は1価の有機基を表し、R1における式(A-1)中に記載された窒素原子との結合部位は炭素原子であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表し、R3は1価の有機基を表し、R2とR3とが結合して環構造を形成してもよい。
<2> 上記化合物Aとして、下記式(A-2)で表される化合物を含む、<1>に記載の樹脂組成物。
式(A-2)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい芳香族基であって、上記芳香族基の環員及び上記置換基の少なくとも一方に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びリン原子よりなる群から選択される少なくとも1つの原子を有する基であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表す。
<3> 上記Ar1、上記Ar2及び上記R2の少なくとも1つがフェノール性水酸基を有する、<2>に記載の樹脂組成物。
<4> 上記Ar1、上記Ar2及び上記R2の少なくとも1つが複素環構造を有する、<2>又は<3>に記載の樹脂組成物。
<5> 上記樹脂がポリイミド又はポリイミド前駆体である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6> 光重合開始剤及び重合性化合物を更に含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<7> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8> <1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
<9> <8>に記載の硬化物からなる層を2層以上含み、上記硬化物からなる層同士のいずれかの間に金属層を含む積層体。
<10> <1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化物の製造方法。
<11> 上記膜を選択的に露光する露光工程及び上記膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含む、<10>に記載の硬化物の製造方法。
<12> 上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を含む、<10>又は<11>に記載の硬化物の製造方法。
<13> <10>~<12>のいずれか1つに記載の硬化物の製造方法を含む、積層体の製造方法。
<14> <10>~<12>のいずれか1つに記載の硬化物の製造方法を含む、半導体デバイスの製造方法。
<15> <8>に記載の硬化物を含む、半導体デバイス。
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)法を用いて測定した値であり、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、及び、TSKgel Super HZ2000(以上、東ソー(株)製)を直列に連結して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。ただし、溶解性が低い場合など、溶離液としてTHFが適していない場合にはNMP(N-メチル-2-ピロリドン)を用いることもできる。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。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、樹脂組成物層がある場合には、基材から樹脂組成物層へ向かう方向を「上」と称し、その反対方向を「下」と称する。なお、このような上下方向の設定は、本明細書中における便宜のためであり、実際の態様においては、本明細書における「上」方向は、鉛直上向きと異なることもありうる。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)、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。
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂及びその前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂と、下記式(A-1)で表され、式(A-1)が有する総炭素原子数が3~30である化合物Aとを含む
。
式(A-1)中、R1は1価の有機基を表し、R1における式(A-1)中に記載された窒素原子との結合部位は炭素原子であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表し、R3は1価の有機基を表し、R2とR3とが結合して環構造を形成してもよい。
本発明の樹脂組成物は、例えば、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等の形成に用いることができ、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。
特に、本発明の樹脂組成物が、再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられることも、本発明の好ましい態様の1つである。
また、本発明の樹脂組成物は、ポジ型現像に供される感光膜の形成に用いられてもよいし、ネガ型現像に供される感光膜の形成に用いられてもよい。
本発明において、ネガ型現像とは、露光及び現像において、現像により非露光部が除去される現像をいい、ポジ型現像とは、現像により露光部が除去される現像をいう。
上記露光の方法、上記現像液、及び、上記現像の方法としては、例えば、後述する硬化物の製造方法の説明における露光工程において説明された露光方法、現像工程において説明された現像液及び現像方法が使用される。
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。
従来から、樹脂組成物から形成される硬化物と基材との密着性を向上するために、窒素原子を有する化合物を樹脂組成物に配合することが行われている。
ここで、上記化合物における窒素原子数を増加させることにより、上記密着性はより向上すると考えられている。
しかし、上記化合物は熱安定性が低い場合が有り、例えば高温条件に晒された場合には密着性が維持できない場合が有った。
例えば、先行文献1には2-ピリジンカルバルデヒド=2-ピリジルヒドラゾンが記載されているが、この化合物は、シッフ塩基部位であるC=N結合における窒素原子に対して、単結合で窒素原子が直接結合した構造を有している。このような構造を有する化合物は、高温条件下において分解しやすいことが分かった。
本明細書において、ある構造とある構造とが直接結合するとは、構造同士の間に連結基などを介さずに結合することをいう。
本発明に係る化合物Aは式(A-1)で表される構造を有する。式(A-1)で表される化合物は、上記のようにシッフ塩基部位であるC=N結合における窒素原子に対して、窒素原子ではなく炭素原子が直接結合していることから耐熱性に優れ、化合物Aは高温条件下においても分解しにくいと考えられる。
その結果、本発明の樹脂組成物から得られる硬化物は、高温条件に晒された後であっても基材(特に、金属基材、更には銅基材)との密着性に優れると考えられる。
一般的には、基材との密着性を向上させたい場合には、化合物中の窒素原子数を増加させるという方策がとられる場合が有る。しかし、本発明は、単純に窒素原子数を増加させるのではなく、上述のようにシッフ塩基部位であるC=N結合における窒素原子に対して、窒素原子ではなく炭素原子が直接結合しているという構造を導入することで、高温条件に晒された後であっても基材との密着性を向上できるという効果が得られることを見出したものである。このような効果は先行文献からは予期できないものである。
また、本発明に係る化合物Aは上述の通り熱安定性の高い化合物であり、このような化合物は組成物の保管中にも分解しにくいと考えられる。結果として、このような化合物Aを含む組成物は、組成物自体の安定性(組成物安定性)にも優れると考えられる。
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂およびその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂(特定樹脂)を含む。
環化樹脂は、主鎖構造中にイミド環構造又はオキサゾール環構造を含む樹脂であることが好ましい。
本発明において、「主鎖」とは、樹脂分子中で相対的に最も長い結合鎖を表し、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
環化樹脂としては、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド等が挙げられる。
環化樹脂の前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じて環化樹脂となる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じて環化樹脂となる樹脂が好ましく、熱により閉環反応を生じて環構造が形成されることにより環化樹脂となる樹脂がより好ましい。
環化樹脂の前駆体としては、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド前駆体等が挙げられる。
すなわち、樹脂組成物は、特定樹脂として、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、及び、ポリアミドイミド前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂を含むことが好ましい。
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い。
特定樹脂は重合性基を有することが好ましく、ラジカル重合性基を含むことがより好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、本発明の樹脂組成物は、ラジカル重合開始剤を含むことが好ましく、ラジカル重合開始剤を含み、かつ、ラジカル架橋剤を含むことがより好ましい。さらに必要に応じて、増感剤を含むことができる。このような樹脂組成物からは、例えば、ネガ型感光膜が形成される。
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、樹脂組成物は、光酸発生剤を含むことが好ましい。このような樹脂組成物からは、例えば、化学増幅型であるポジ型感光膜又はネガ型感光膜が形成される。
本発明で用いるポリイミド前駆体は、その種類等は特に限定されないが、下記式(2)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
式(2)中、A1及びA2は、それぞれ独立に、酸素原子又は-NRz-を表し、R111は、2価の有機基を表し、R115は、4価の有機基を表し、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、Rzは水素原子又は1価の有機基を表す。
Rzは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子が好ましい。
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3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20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。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。式(2)におけるR111の例としては、-Ar-および-Ar-L-Ar-で表される基が挙げられ、-Ar-L-Ar-で表される基が好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-若しくは-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、R111は、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20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の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。芳香族基を含む基の例としては、下記が挙げられる。
式中、Aは単結合又は2価の連結基を表し、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-SO2-、-NHCO-、又は、これらの組み合わせから選択される基であることが好ましく、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-C(=O)-、-S-、若しくは、-SO2-から選択される基であることがより好ましく、-CH2-、-O-、-S-、-SO2-、-C(CF3)2-、又は、-C(CH3)2-であることが更に好ましい。
式中、*は他の構造との結合部位を表す。
1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン及びイソホロンジアミン;
m-又はp-フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-又は3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-又は3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4-及び2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-m-フェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、p-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジン及び4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。
式(51)
式(51)中、R50~R57は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子又は1価の有機基であり、R50~R57の少なくとも1つは、フッ素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であり、*はそれぞれ独立に、式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(61)中、R58及びR59は、それぞれ独立に、フッ素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であり、*はそれぞれ独立に、式(2)中の窒素原子との結合部位を表す。
式(51)又は式(61)の構造を与えるジアミンとしては、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種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
式(5)又は式(6)中、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
式(5)中、R112は単結合又は2価の連結基であり、単結合、又は、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、及び-NHCO-、ならびに、これらの組み合わせから選択される基であることが好ましく、単結合、または、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~3のアルキレン基、-O-、-CO-、-S-及び-SO2-から選択される基であることがより好ましく、-CH2-、-C(CF3)2-、-C(CH3)2-、-O-、-CO-、-S-及び-SO2-からなる群より選択される2価の基であることが更に好ましい。
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)中、R115は、4価の有機基を表す。R115の好ましい範囲は式(2)におけるR115の好ましい範囲と同様である。
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、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(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(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、*は他の構造との結合部位を表す。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロアルキレン基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、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロヘキシル基、ポリアルキレンオキシ基がより好ましく、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、又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であることがより更に好ましく、2であることが特に好ましい。
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返し数の好ましい態様は上述の通りである。
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)
式(2-A)中、A1及びA2は、酸素原子を表し、R111及びR112は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、R113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R113及びR114の少なくとも一方は、重合性基を含む基であり、両方が重合性基を含む基であることが好ましい。
上記ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0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、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
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。
樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリイミド前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリイミド前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリイミド前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
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。
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。
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も好ましい。
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、5質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
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も好ましい。
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。
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、1質量%以上が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
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R131に含まれることが好ましく、R132又は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、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。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表されるアルキレン基のいずれであってもよい。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、炭素数2~8のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましい。
式(R1)~(R3)中、Lとしての炭素数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、式(IV)のR21としての炭素数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を有する基以外の重合性基を有していてもよい。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基としては、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を有する基以外の重合性基は、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を有する基以外の重合性基の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.001~0.05mol/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。
極性変換基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131、R132、ポリイミドの末端などに含まれる。
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。
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。
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、「溶剤現像」)に供される場合、ポリイミドの酸価は、1~35mgKOH/gが好ましく、2~30mgKOH/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。
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。pKa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。
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からなる群より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)中、R131は、2価の有機基を表し、R132は、4価の有機基を表す。
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(4-1)中、R133は重合性基であり、他の基は式(4)と同義である。
式(4-2)
R134及びR135の少なくとも一方は重合性基であり、重合性基でない場合は有機基であり、他の基は式(4)と同義である。
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。
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、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
ポリイミドの数平均分子量(Mn)は、2,000~40,000が好ましく、3,000~30,000がより好ましく、4,000~20,000が更に好ましい。
上記ポリイミドの分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上が更に好ましい。ポリイミド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、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリイミドを含む場合、少なくとも1種のポリイミドの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。上記複数種のポリイミドを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
ポリベンゾオキサゾール前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0073~0095に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリベンゾオキサゾールとしては、国際公開第2022/145355号の段落0096~0103に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリアミドイミド前駆体としては、国際公開第2022/145355号の段落0104~0119に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリアミドイミドとしては、国際公開第2022/145355号の段落0120~0133に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
ポリイミド前駆体等は、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させてポリアミック酸を得、縮合剤又はアルキル化剤を用いてエステル化する方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得て、その後ジアミンと縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸をハロゲン化剤を用いて酸ハロゲン化し、ジアミンと反応させる方法、などの方法を利用して得ることができる。上記製造方法のうち、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸をハロゲン化剤を用いて酸ハロゲン化し、ジアミンと反応させる方法がより好ましい。
上記縮合剤としては、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1,2-ジヒドロキノリン、1,1-カルボニルジオキシ-ジ-1,2,3-ベンゾトリアゾール、N,N’-ジスクシンイミジルカーボネート、無水トリフルオロ酢酸等が挙げられる。
上記アルキル化剤としては、N,N-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N-ジアルキルホルムアミドジアルキルアセタール、オルトギ酸トリメチル、オルトギ酸トリエチル等が挙げられる。
上記ハロゲン化剤としては、塩化チオニル、塩化オキサリル、オキシ塩化リン等が挙げられる。
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、N-エチルピロリドン、プロピオン酸エチル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン等が例示される。
ポリイミド前駆体等の製造方法では、反応に際し、塩基性化合物を添加することが好ましい。塩基性化合物は1種でもよいし、2種以上でもよい。
塩基性化合物は、原料に応じて適宜定めることができるが、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン等が例示される。
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、ポリイミド前駆体等の樹脂末端に残存するカルボン酸無水物、酸無水物誘導体、或いは、アミノ基を封止することが好ましい。樹脂末端に残存するカルボン酸無水物、及び酸無水物誘導体を封止する際、末端封止剤としては、モノアルコール、フェノール、チオール、チオフェノール、モノアミン等が挙げられ、反応性、膜の安定性から、モノアルコール、フェノール類やモノアミンを用いることがより好ましい。モノアルコールの好ましい化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデシノール、ベンジルアルコール、2-フェニルエタノール、2-メトキシエタノール、2-クロロメタノール、フルフリルアルコール等の1級アルコール、イソプロパノール、2-ブタノール、シクロヘキシルアルコール、シクロペンタノール、1-メトキシ-2-プロパノール等の2級アルコール、t-ブチルアルコール、アダマンタンアルコール等の3級アルコールが挙げられる。フェノール類の好ましい化合物としては、フェノール、メトキシフェノール、メチルフェノール、ナフタレン-1-オール、ナフタレン-2-オール、ヒドロキシスチレン等のフェノール類などが挙げられる。また、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。
また、樹脂末端のアミノ基を封止する際、アミノ基と反応可能な官能基を有する化合物で封止することが可能である。アミノ基に対する好ましい封止剤は、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリド、カルボン酸ブロミド、スルホン酸クロリド、無水スルホン酸、スルホン酸カルボン酸無水物などが好ましく、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリドがより好ましい。カルボン酸無水物の好ましい化合物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物などが挙げられる。また、カルボン酸クロリドの好ましい化合物としては、塩化アセチル、アクリル酸クロリド、プロピオニルクロリド、メタクリル酸クロリド、ピバロイルクロリド、シクロヘキサンカルボニルクロリド、2-エチルヘキサノイルクロリド、シンナモイルクロリド、1-アダマンタンカルボニルクロリド、ヘプタフルオロブチリルクロリド、ステアリン酸クロリド、ベンゾイルクロリド、などが挙げられる。
ポリイミド前駆体等の製造方法に際し、固体を析出する工程を含んでいてもよい。具体的には、反応液中に共存している脱水縮合剤の吸水副生物を必要に応じて濾別した後、水、脂肪族低級アルコール、又はその混合液等の貧溶媒に、得られた重合体成分を投入し、重合体成分を析出させることで、固体として析出させ、乾燥させることでポリイミド前駆体等を得ることができる。精製度を向上させるために、ポリイミド前駆体等を再溶解、再沈析出、乾燥等の操作を繰返してもよい。さらに、イオン交換樹脂を用いてイオン性不純物を除去する工程を含んでいてもよい。
本発明の樹脂組成物における特定樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが一層好ましい。また、本発明の樹脂組成物における樹脂の含有量は、樹脂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。
本発明の樹脂組成物は、特定樹脂を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。
具体的には、本発明の樹脂組成物は、特定樹脂と、後述する他の樹脂とを合計で2種以上含んでもよいし、特定樹脂を2種以上含んでいてもよいが、特定樹脂を2種以上含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物が特定樹脂を2種以上含む場合、例えば、ポリイミド前駆体であって、二無水物由来の構造(上述の式(2)でいうR115)が異なる2種以上のポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、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、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、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、スチリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
例えば、(メタ)アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた樹脂組成物が得られ、また、耐溶剤性に優れたパターン(硬化物)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(例えば、樹脂1gにおける重合性基の含有モル量が1×10-3モル/g以上である)(メタ)アクリル樹脂を樹脂組成物に添加することにより、樹脂組成物の塗布性、パターン(硬化物)の耐溶剤性等を向上させることができる。
本発明の樹脂組成物における、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
本発明の樹脂組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
本発明の樹脂組成物は、他の樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、化合物Aを含む。
化合物Aは、下記式(A-1)で表され、式(A-1)が有する総炭素原子数が3~30である化合物である。
式(A-1)中、R1は1価の有機基を表し、R1における式(A-1)中に記載された窒素原子との結合部位は炭素原子であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表し、R3は1価の有機基を表し、R2とR3とが結合して環構造を形成してもよい。
式(A-1)が有する総炭素原子数は3~30である。
式(A-1)が有する総炭素原子数とは、式(A-1)で表される化合物に含まれる全ての炭素原子の合計数をいう。
総炭素原子数が30以下であることにより、得られる硬化物の耐薬品性に優れる。基板に吸着できなかった銅腐食防止剤は膜の表面や中程度の深さ位置に存在すると考えられる。しかし、総炭素原子数が30を超えるような分子が上記のように膜の表面等に存在してしまうと、膜の可塑性が増大して膜の溶解性が増大してしまい、耐薬品性が低下すると考えられる。
上記炭素原子数の下限は4以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、6以上であることが更に好ましい。
上記炭素原子数の上限は25以下であることが好ましく、22以下であることがより好ましく、20以下であることが更に好ましい。
式(A-1)中、R1は脂肪族基又は芳香族基のいずれであってもよいが、芳香族基であることが好ましい。
上記脂肪族基としては、アルキル基等が挙げられる。
また、R1が芳香族炭化水素基である場合、芳香族炭化水素基は置換基を更に有してもよい。置換基としては特に限定されず、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ジメチルホスホリル基等が挙げられる。
これらの中でも、置換基として、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びリン原子よりなる群から選択される少なくとも1つの原子を有する置換基を有することが好ましい。
R1が置換基を有する芳香族炭化水素基である場合、置換基は、R1における式(A-1)中の窒素原子と結合する環員に対して、隣接する環員に結合することが好ましい。例えば、R1がヒドロキシ基を有するフェニル基である場合、上記フェニル基において式(A-1)中の窒素原子との結合部位と、上記ヒドロキシ基とがオルト位に存在することが好ましい。
芳香族複素環基における複素原子の数は、特に限定されないが、1~8であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、2~4であることが更に好ましい。
5員環構造から1つの水素原子を除いた基における5員環構造としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3-トリアゾール環、1,2,4-トリアゾール環、テトラゾール環、チアゾール環、チオフェン環、オキサゾール環、フラン環等が挙げられる。
6員環構造から1つの水素原子を除いた基における6員環構造としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、1,2,4-トリアジン環、1,3,5-トリアジン環等が挙げられる。
5員環構造と6員環構造とが縮合した環構造から1つの水素原子を除いた基における5員環構造と6員環構造とが縮合した環構造としては、インドール環、イソインドール環、インドリジン環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、7-アザインドール環、7-アザインダゾール環、ピラゾロ「1,5-a」ピリミジン環、プリン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾイソチアゾール環等が挙げられる。
5員環構造と6員環構造とが縮合した環構造から1つの水素原子を除いた基における5員環構造と6員環構造とが縮合した環構造としては、ナフタレン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、フタラジン環、キノアゾリン環、シノリン環、ナフチリジン環、ピリド[3,2‐d]ピリミジン環、ピリド[4,3‐d]ピリミジン環、ピリド[3,4‐b]ピラジン環、ピリド[2,3‐b]ピラジン環、プテリジン環等が挙げられる。
例えば、化合物Aの溶剤への溶解性を増大させる観点からは、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基等の直鎖アルキル基、又は、イソプロピル基、2-エチルへキシル基等の分岐アルキル基)を含む置換基を有してもよい。
式(A-1)中、R2は水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子であることが好ましい。
R2における1価の有機基としては、特に限定されないが、アルキル基、アリール基等が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基又はフェニル基が好ましい。
式(A-1)中、R3は1価の有機基を表し、脂肪族基又は芳香族基のいずれであってもよいが、芳香族基であることが好ましい。
上記脂肪族基としては、アルキル基等が挙げられる。
また、R3が芳香族炭化水素基である場合、芳香族炭化水素基は置換基を更に有してもよい。置換基としては特に限定されず、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられるが、ヒドロキシ基が好ましい。
R3が置換基を有する芳香族炭化水素基である場合、置換基は、R1における式(A-1)中の窒素原子と結合する環員に対して、隣接する環員に結合することが好ましい。例えば、R1がヒドロキシ基を有するフェニル基である場合、上記フェニル基において式(A-1)中の窒素原子との結合部位と、上記ヒドロキシ基とがオルト位に存在することが好ましい。
また、R3が窒素原子を有しない芳香族複素環基である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。このような態様における芳香族複素環基としては、フラニル基、チエニル基等が挙げられる。
R2とR3が結合して環構造を形成する場合の構造の例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記構造中、*は式(A-1)中の窒素原子との結合部位を表す。下記構造中の*と二重結合により直接結合する炭素原子は、式(A-1)中の炭素原子である。
式(A-2)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい芳香族基であって、上記芳香族基の環員及び上記置換基の少なくとも一方に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びリン原子よりなる群から選択される少なくとも1つの原子を有する基であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表す。
式(A-2)中、R2の好ましい態様は、上述の式(A-1)中のR2の好ましい態様と同様である。
式(A-2)中、Ar2の好ましい態様は、上述の式(A-1)中のR3が芳香族基である場合の好ましい態様と同様である。
中でも、上記Ar1及び上記Ar2の少なくとも1つがフェノール性水酸基を有することが好ましい。
具体的には、上記Ar1及び上記Ar2の少なくとも1つが2-ヒドロキシフェニル基であることが好ましい。
中でも、上記Ar1及び上記Ar2の少なくとも1つが複素環構造を有することが好ましい。
複素環構造としては、芳香族複素環構造が好ましい。上記芳香族複素環構造の好ましい態様は、上述のR1又はR3が芳香族複素環基である場合の好ましい態様と同様である。
化合物Aの分子量は、150~2,000であることが好ましく、160~1,000であることがより好ましく、180~500であることが更に好ましい。
化合物Aは、例えば、後述する実施例に記載の方法により合成できる。また、その他公知の合成方法を用いて合成してもよく、合成方法は特に限定されるものではない。
化合物Aの具体例としては、特に限定されないが、実施例で使用されたF-1~F-23が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の全固形分に対する、化合物Aの含有量は、0.01~10質量%であることが好ましい。下限は0.02質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上が更に好ましく、0.10質量%以上が特に好ましい。上限は、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。
化合物Aは1種を単独で用いてもよいが、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する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。
また、本発明の樹脂組成物における、特定樹脂100質量部に対する化合物Aの含有量は、0.05~8質量部が好ましく、0.10~5質量部がより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、耐薬品性の観点から、有機金属錯体を含んでいてもよい。
有機金属錯体は、金属原子を含む有機錯体化合物である限り特に限定されないが、金属原子及び有機基を含む錯体化合物であることが好ましく、金属原子に対して有機基が配位した化合物であることがより好ましく、メタロセン化合物であることが更に好ましい。
メタロセン化合物とは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニルアニオン誘導体2個をη5-配位子として有する有機金属錯体をいう。
上記有機基としては、特に限定されないが、炭化水素基、又は、炭化水素基とヘテロ原子との組み合わせからなる基が好ましい。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましい。
上記有機基の少なくとも1つは環状基であることが好ましく、少なくとも2つは環状基であることがより好ましい。
上記環状基は、5員環の環状基及び6員環の環状基から選択されることが好ましく、5員環の環状基であることがより好ましい。
上記環状基は、炭化水素環でも複素環でもよいが、炭化水素環が好ましい。
5員環の環状基としては、シクロペンタジエニル基が好ましい。
有機金属錯体は、1分子中に2~4個の環状基を含むことが好ましい。
本発明において、光ラジカル重合開始能を有するとは、光の照射により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、ラジカル架橋剤と有機金属錯体とを含む組成物に対して、有機金属錯体が光を吸収する波長域であって、ラジカル架橋剤が光を吸収しない波長域の光を照射した時に、ラジカル架橋剤の消失の有無を確認することにより光ラジカル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ためには、ラジカル架橋剤の種類に応じて適宜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)により確認することができる。
有機金属錯体が光ラジカル重合開始能を有する場合、有機金属錯体はメタロセン化合物であることが好ましく、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物又はハフノセン化合物であることがより好ましく、チタノセン化合物、又は、ジルコノセン化合物であることが更に好ましく、チタノセン化合物であることが特に好ましい。
有機金属錯体が光ラジカル重合開始能を有しない場合、有機金属錯体は、チタノセン化合物、テトラアルコキシチタン化合物、チタンアシレート化合物、チタンキレート化合物、ジルコノセン化合物及びハフノセン化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましく、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物及びハフノセン化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることがより好ましく、チタノセン化合物及びジルコノセン化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが更に好ましく、チタノセン化合物であることが特に好ましい。
式(P)中、Mは、金属原子であり、Rはそれぞれ独立に、置換基である。
Rは、それぞれ独立に、芳香族基、アルキル基、ハロゲン原子及びアルキルスルホニルオキシ基から選択されることが好ましい。
式(P)中のRにおける芳香族基としては、炭素数6~20の芳香族基が挙げられ、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、フェニル基、1-ナフチル基、又は、2-ナフチル基等が挙げられる。
式(P)中のRにおけるアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、イソプロピル基、t-ブチル基、イソペンチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
上記Rにおけるハロゲン原子としては、F、Cl、Br、Iが挙げられる。
上記Rにおけるアルキルスルホニルオキシ基を構成するアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、イソプロピル基、t-ブチル基、イソペンチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
上記Rは、更に置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、シアノ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、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、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基及びジアリールアミノ基等が挙げられる。
有機金属錯体は、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。
本発明の樹脂組成物は、重合性化合物を含むことが好ましい。
ここで、本発明の樹脂組成物は、後述する光重合開始剤及び重合性化合物を含むことも好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル架橋剤、又は、他の架橋剤が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、ラジカル架橋剤を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、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基などが挙げられる。
これらの中でも、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
上記エチレン性不飽和結合を2個以上有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を2~15個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を2~10個有する化合物がより好ましく、2~6個有する化合物が更に好ましい。
得られるパターン(硬化物)の膜強度の観点からは、本発明の樹脂組成物は、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、PEG(ポリエチレングリコール)200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、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジメタクリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸EO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。
なお、例えばPEG200ジアクリレートとは、ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のものをいう。
本発明の樹脂組成物は、パターン(硬化物)の反り抑制の観点から、ラジカル架橋剤として、単官能ラジカル架橋剤を好ましく用いることができる。単官能ラジカル架橋剤としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル架橋剤としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、2官能以上のラジカル架橋剤としては、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、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も好ましい。
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、上述の光酸発生剤、又は、光塩基発生剤の感光により、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、露光工程において、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、国際公開第2022/145355号の段落0179~0207に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
本発明の樹脂組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は熱重合開始剤であっても光重合開始剤であってもよいが、特に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作用し、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
また、国際公開第2021/020359号に記載の段落0208~0210に記載のニトロ基を有するオキシム化合物、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物、カルバゾール骨格にヒドロキシ基を有する置換基が結合したオキシム化合物を用いることもできる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
式中、RX1は、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミノ基、ホスフィノイル基、カルバモイル基またはスルファモイル基を表し、
RX2は、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシルオキシ基またはアミノ基を表し、
RX3~RX14は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。
ただし、RX10~RX14のうち少なくとも一つは、電子求引性基である。
なお、光重合開始剤は熱重合開始剤としても機能する場合があるため、オーブンやホットプレート等の加熱によって光重合開始剤による架橋を更に進行させられる場合がある。
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。
使用可能な増感剤として、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ペンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
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、他の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。
本発明の樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、塩基発生剤を含んでもよい。ここで、塩基発生剤とは、物理的または化学的な作用によって塩基を発生することができる化合物である。好ましい塩基発生剤としては、熱塩基発生剤および光塩基発生剤が挙げられる。
特に、樹脂組成物が環化樹脂の前駆体を含む場合、樹脂組成物は塩基発生剤を含むことが好ましい。樹脂組成物が熱塩基発生剤を含有することによって、例えば加熱により前駆体の環化反応を促進でき、硬化物の機械特性や耐薬品性が良好なものとなり、例えば半導体パッケージ中に含まれる再配線層用層間絶縁膜としての性能が良好となる。
塩基発生剤としては、イオン型塩基発生剤でもよく、非イオン型塩基発生剤でもよい。塩基発生剤から発生する塩基としては、例えば、2級アミン、3級アミンが挙げられる。
塩基発生剤は特に限定されず、公知の塩基発生剤を用いることができる。公知の塩基発生剤としては、例えば、カルバモイルオキシム化合物、カルバモイルヒドロキシルアミン化合物、カルバミン酸化合物、ホルムアミド化合物、アセトアミド化合物、カルバメート化合物、ベンジルカルバメート化合物、ニトロベンジルカルバメート化合物、スルホンアミド化合物、イミダゾール誘導体化合物、アミンイミド化合物、ピリジン誘導体化合物、α-アミノアセトフェノン誘導体化合物、4級アンモニウム塩誘導体化合物、イミニウム塩、ピリジニウム塩、α-ラクトン環誘導体化合物、アミンイミド化合物、フタルイミド誘導体化合物、アシルオキシイミノ化合物等が挙げられる。
非イオン型塩基発生剤の具体例としては、国際公開第2022/145355号の段落0249~0275に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
塩基発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、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、環状炭化水素類、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。
特に、樹脂組成物の保存安定性等の観点からは、溶剤としてγ-バレロラクトンを含む態様も、本発明の好ましい態様の一つである。このような態様において、溶剤の全質量に対するγ-バレロラクトンの含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。また、上記含有量の上限は、特に限定されず100質量%であってもよい。上記含有量は、樹脂組成物に含まれる特定樹脂などの成分の溶解度等を考慮して決定すればよい。
また、ジメチルスルホキシドとγ-バレロラクトンとを併用する場合、溶剤の全質量に対して、60~90質量%のγ-バレロラクトンと、10~40質量%のジメチルスルホキシドを含むことが好ましく、70~90質量%のγ-バレロラクトンと、10~30質量%のジメチルスルホキシドを含むことがより好ましく、75~85質量%のγ-バレロラクトンと、15~25質量%のジメチルスルホキシドを含むことが更に好ましい。
本発明の樹脂組成物は、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観点から、金属接着性改良剤を含むことが好ましい。金属接着性改良剤としては、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、β-ケトエステル化合物、アミノ化合物等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0316に記載の化合物、特開2018-173573の段落0067~0078に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Meはメチル基を、Etはエチル基を表す。また、下記Rはブロックイソシアネート基におけるブロック化剤由来の構造が挙げられる。ブロック化剤としては、脱離温度に応じて選択すればよいが、アルコール化合物、フェノール化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、ラクタム化合物、活性メチレン化合物等が挙げられる。例えば、脱離温度を160~180℃としたい観点からは、カプロラクタムなどが好ましい。このような化合物の市販品としては、X-12-1293(信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
また、シランカップリング剤として、アルコキシシリル基を複数個有するオリゴマータイプの化合物を用いることもできる。
このようなオリゴマータイプの化合物としては、下記式(S-1)で表される繰返し単位を含む化合物などが挙げられる。
式(S-1)中、RS1は1価の有機基を表し、RS2は水素原子、ヒドロキシ基又はアルコキシ基を表し、nは0~2の整数を表す。
RS1は重合性基を含む構造であることが好ましい。重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基、エポキシ基、オキセタニル基、ベンゾオキサゾリル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基等が挙げられる。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、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基などが挙げられ、ビニルフェニル基、(メタ)アクリルアミド基又は(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましく、ビニルフェニル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基がより好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基が更に好ましい。
RS2はアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基又はエトキシ基であることがより好ましい。
nは0~2の整数を表し、1であることが好ましい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位の構造は、それぞれ同一であってもよい。
ここで、オリゴマータイプの化合物に含まれる複数の式(S-1)で表される繰返し単位のうち、少なくとも1つにおいてnが1又は2であることが好ましく、少なくとも2つにおいてnが1又は2であることがより好ましく、少なくとも2つにおいてnが1であることが更に好ましい。
このようなオリゴマータイプの化合物としては市販品を用いることができ、市販品としては例えば、KR-513(信越化学工業株式会社製)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、例えば、樹脂組成物を金属層(又は金属配線)に適用して膜を形成した際に、金属層(又は金属配線)由来の金属イオンが膜内へ移動することを効果的に抑制することができる。
ただし、上述の化合物Aに該当する化合物は、マイグレーション抑制剤には該当しないものとする。
本発明の樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。重合禁止剤としてはフェノール系化合物、キノン系化合物、アミノ系化合物、N-オキシルフリーラジカル化合物系化合物、ニトロ系化合物、ニトロソ系化合物、ヘテロ芳香環系化合物、金属化合物などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、露光によりその露光波長の吸光度が小さくなる化合物(光吸収剤)を含むことも好ましい。
まず、樹脂組成物に含まれる濃度と同濃度の化合物aの溶液を調製し、露光光の波長における化合物aのモル吸光係数(mol-1・L・cm-1、「モル吸光係数1」ともいう。)を測定する。上記測定は、化合物aのモル吸光係数の低下などの変化の影響が小さくなるよう手早く行う。上記溶液における溶剤は、樹脂組成物が溶剤を含む場合はその溶剤を、樹脂組成物が溶剤を含まない場合はN-メチル-2-ピロリドンを用いる。
次に、上記化合物aの溶液に対して露光光の照射を行う。露光量は1モルの化合物aに対して積算量として500mJとする。
その後、露光後の上記化合物aの溶液を用い、露光光の波長における化合物aのモル吸光係数(mol-1・L・cm-1、「モル吸光係数2」ともいう。)を測定する。
上記モル吸光係数1及びモル吸光係数2から、下記式に基づいて減衰率(%)を算出し、減衰率(%)が5%以上である場合に、化合物aは露光によりその露光波長の吸光度が小さくなる化合物(すなわち、光吸収剤)であると判断する。
減衰率(%)=1-モル吸光係数2/モル吸光係数1×100
上記減衰率は、10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましい。また、上記減衰率の下限は特に限定されず、0%以上であればよい。
上記露光光の波長としては、樹脂組成物を感光膜の形成に用いる場合にはその感光膜が露光される波長であればよい。
また、上記露光光の波長としては、樹脂組成物に含まれる光重合開始剤が感度を有する波長であることが好ましい。光重合開始剤がある波長に対して感度を有するとは、光重合開始剤をある波長において露光した際に重合開始種を生じることをいう。
上記露光光の波長としては、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm etc.)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極端紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線、(7)YAGレーザーの第二高調波532nm、第三高調波355nm等が挙げられる。
露光光の波長は、例えば光重合開始剤が感度を有する波長を選択すればよいが、h線(波長 405nm)又はi線(波長 365nm)が好ましく、i線(波長 365nm)がより好ましい。
光吸収剤が露光によりラジカル重合開始種を発生する化合物であるか否かは、下記の方法により判定される。
樹脂組成物に含まれる濃度と同濃度の光吸収剤、及び、ラジカル架橋剤を含む溶液を調製する。樹脂組成物がラジカル架橋剤を含む場合、上記溶液中のラジカル架橋剤としては、樹脂組成物に含まれるラジカル架橋剤と同一の化合物を同濃度で使用する。樹脂組成物がラジカル架橋剤を含まない場合、メタクリル酸メチルを光吸収剤の5倍の濃度で使用する。
その後、露光光の照射を行う。露光量は積算量として500mJとする。
露光後に、例えば高速液体クロマトグラフィにより重合性化合物の重合を判断し、重合性化合物の全モル量に対して重合した重合性化合物のモル量の割合が10%以下である場合に、光吸収剤が露光によりラジカル重合開始種を発生しない化合物であると判定する。
上記モル量の割合は5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましい。また、上記モル量の割合の下限は特に限定されず、0%であってもよい。
上記露光光の波長としては、樹脂組成物を感光膜の形成に用いる場合にはその感光膜が露光される波長であればよい。
また、上記露光光の波長としては、樹脂組成物に含まれる光重合開始剤が感度を有する波長であることが好ましい。
露光によりラジカル重合開始種を発生しない化合物としては、光酸発生剤、光塩基発生剤、その他、露光により吸収波長が変化する色素等が挙げられる。
これらの中でも、光吸収剤としては、ナフトキノンジアジド化合物、又は、露光により吸光度が変化する色素であることが好ましく、ナフトキノンジアジド化合物であることがより好ましい。
また、光吸収剤として、例えば、光酸発生剤又は光塩基発生剤と、pHにより露光波長の吸光度が小さくなる化合物とを組み合わせて用いることも考えられる。
ナフトキノンジアジド化合物としては、露光によりインデンカルボン酸を生じてその露光波長の吸光度が小さくなる化合物が挙げられ、1,2-ナフトキノンジアジド構造を有する化合物が好ましい。
ナフトキノンジアジド化合物としては、ヒドロキシ化合物のナフトキノンジアジドスルホン酸エステルであることが好ましい。
上記ヒドロキシ化合物としては、下記式(H1)~(H6)のいずれかで表される化合物が好ましい。
式(H1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、1価の有機基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、n1、n2、m1及びm2はそれぞれ独立に、0~5の整数であり、m1及びm2の少なくとも1つは1~5の整数である。
式(H2)中、Zは4価の有機基を表し、L1、L2、L3及びL4はそれぞれ独立に、単結合又は2価の有機基を表し、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、1価の有機基を表し、n3、n4、n5及びn6はそれぞれ独立に、0~3の整数であり、m3、m4、m5及びm6はそれぞれ独立に、0~2の整数であり、m3、m4、m5及びm6のうち少なくとも1つは1又は2である。
式(H3)中、R9及びR10はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、L5はそれぞれ独立に、2価の有機基を表し、n7は3~8の整数を表す。
式(H4)中、L6は2価の有機基を表し、L7及びL8はそれぞれ独立に、脂肪族の3級又は4級炭素を含む2価の有機基を表す。
式(H5)中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19及びR20はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子又は1価の有機基を表し、L9、L10およびL11はそれぞれ独立に、単結合又は2価の有機基を表し、m7、m8、m9、m10はそれぞれ独立に、0~2の整数を表し、m7、m8、m9、m10のうち少なくとも1つは1又は2である。
式(H6)中、R42、R43、R44、及びR45はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、R46、及びR47はそれぞれ独立に、1価の有機基を表し、n16及びn17はそれぞれ独立に、0~4の整数を表し、m11及びm12はそれぞれ独立に、0~4の整数を表し、m11及びm12のうち少なくとも1つは1~4の整数である。
式(H1)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、炭素数1~60の1価の有機基であることが好ましく、炭素数1~30の1価の有機基であることがより好ましい。R3及びR4における1価の有機基としては、置換基を有してもよい炭化水素基が挙げられ、例えば、ヒドロキシ基等の置換基を有してもよい炭化水素基等が挙げられる。
式(H1)中、n1及びn2はそれぞれ独立に、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
式(H1)中、m1及びm2はいずれも1であることが好ましい。
式(H1-1)中、R21、R22及びR23はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子又は炭素数1~20の1価の有機基が好ましく、水素原子又は下記式(R-1)で表される基がより好ましい。
式(R-1)中、R29は水素原子、アルキル基又はアルコキシ基を表し、n13は0~2の整数を表し、*は他の構造との結合部位を表す。
(H1-1)中、n8、n9及びn10はそれぞれ独立に、0~2の整数を表し、0又は1が好ましい。
式(H1-3)中、n11、n12及びn13はそれぞれ独立に、0~2の整数を表し、0又は1が好ましい。
式(H1-2)で表される化合物としては下記式(H1-2-1)または(H1-2-2)で表される化合物が好ましい。
式(H1-3)で表される化合物としては下記式(H1-3-1)~式(H1-3-3)で表される化合物が好ましい。
式(H2)中、L1、L2、L3及びL4はそれぞれ独立に、単結合又はメチレン基であることが好ましい。
式(H2)中、R5、R6、R7及びR8はそれぞれ独立に、炭素数1~30の有機基が好ましい。
式(H2)中、n3、n4、n5及びn6はそれぞれ独立に、0~2の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。
式(H2)中、m3、m4、m5及びm6はそれぞれ独立に、1又は2であることが好ましく、1であることがより好ましい。
式(H2)で表される化合物としては、下記構造の化合物が例示される。
式(H3)中、L5はそれぞれ独立に、下記式(L-1)で表される基であることが好ましい。
式(L-1)中、R30は炭素数1~20の1価の有機基を表し、n14は1~5の整数を表し、*は他の構造との結合部位を表す。
式(H3)中、n7は4~6の整数であることが好ましい。
式(H3)で表される化合物としては、下記化合物が挙げられる。下記式中、nはそれぞれ独立に、0~9の整数を表す。
式(H4)中、L7及びL8はそれぞれ独立に、炭素数2~20の2価の有機基であることが好ましい。
式(H4)で表される化合物としては、下記化合物が挙げられる。
式(H5)中、L9、L10およびL11はそれぞれ独立に、単結合、-O-、-S-、-S(=O)2-、-C(=O)-、-C(=O)O-、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、フェニレンまたは炭素数1~20の2価の有機基が好ましく、下記式(L-2)~式(L-4)のいずれかで表される基であることがより好ましい。
式(L-2)~式(L-4)中、R31及びR32はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基又はアリール基を表し、R34、R35、R36及びR37はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表し、n15は、1~5の整数であり、R38、R39、R40及びR41はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表し、*は他の構造との結合部位を表す。
式(H5)で表される化合物としては、下記化合物が挙げられる。
式(H6)中、R46、及びR47はそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
式(H6)中、n16及びn17はそれぞれ独立に、0~2の整数が好ましく、0又は1がより好ましい。
式(H6)中、n16及びn17はそれぞれ独立に、1~3の整数が好ましく、2又は3がより好ましい。
式(H6)で表される化合物としては、下記化合物が挙げられる。
2,3,4-トリヒドロキシアセトフェノン、2,3,4-トリヒドロキシフェニルペンチルケトン、2,3,4-トリヒドロキシフェニルヘキシルケトン等のポリヒドロキシフェニルアルキルケトン類、
ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)プロパン-1、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)プロパン-1、ノルジヒドログアイアレチン酸、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等のビス((ポリ)ヒドロキシフェニル)アルカン類、
3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸プロピル、2,3,4-トリヒドロキシ安息香酸フェニル、3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸フェニル等のポリヒドロキシ安息香酸エステル類、
ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)メタン、ビス(3-アセチル-4,5,6-トリヒドロキシフェニル)-メタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、ビス(2,4,6-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン等のビス(ポリヒドロキシベンゾイル)アルカン又はビス(ポリヒドロキシベンゾイル)アリール類、
エチレングリコール-ジ(3,5-ジヒドロキシベンゾエート)、エチレングリコール-ジ(3,4,5-トリヒドロキシベンゾエート)等のアルキレン-ジ(ポリヒドロキシベンゾエート)類、
2,3,4-ビフェニルトリオール、3,4,5-ビフェニルトリオール、3,5,3′,5′-ビフェニルテトロール、2,4,2′,4′-ビフェニルテトロール、2,4,6,3′,5′-ビフェニルペントール、2,4,6,2′,4′,6′-ビフェニルヘキソール、2,3,4,2′,3′,4′-ビフェニルヘキソール等のポリヒドロキシビフェニル類、
4,4′-チオビス(1,3-ジヒドロキシ)ベンゼン等のビス(ポリヒドロキシ)スルフィド類、
2,2′,4,4′-テトラヒドロキシジフェニルエーテル等のビス(ポリヒドロキシフェニル)エーテル類、
2,2′,4,4′-テトラヒドロキシジフェニルスルフォキシド等のビス(ポリヒドロキシフェニル)スルフォキシド類、
2,2′,4,4′-ジフェニルスルフォン等のビス(ポリヒドロキシフェニル)スルフォン類、
トリス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、4,4′,4″-トリヒドロキシ-3,5,3′,5′-テトラメチルトリフェニルメタン、4,4′,3″,4″-テトラヒドロキシ-3,5,3′,5′-テトラメチルトリフェニルメタン、4-[ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)メチル]-2-メトキシ-フェノール、4,4′-(3,4-ジオール-ベンジリデン)ビス[2,6-ジメチルフェノール]、4,4′-[(2-ヒドロキシ-フェニル)メチレン]ビス[2-シクロヘキシル-5-メチルフェノール、4,4′,2″,3″,4″-ペンタヒドロキシ-3,5,3′,5′-テトラメチルトリフェニルメタン、2,3,4,2′,3′,4′-ヘキサヒドロキシ-5,5′-ジアセチルトリフェニルメタン、2,3,4,2′,3′,4′,3″,4″-オクタヒドロキシ-5,5′-ジアセチルトリフェニルメタン、2,4,6,2′,4′,6′-ヘキサヒドロキシ-5,5′-ジプロピオニルトリフェニルメタン等のポリヒドロキシトリフェニルメタン類、4,4′-(フェニルメチレン)ビスフェノール、4,4′-(1-フェニル-エチリデン)ビス[2-メチルフェノール]、4,4′,4″-エチリデン-トリスフェノール等のポリヒドロキシトリフェニルエタン類、
3,3,3′,3′-テトラメチル-1,1′-スピロビ-インダン-5,6,5′,6′-テトロール、3,3,3′,3′-テトラメチル-1,1′-スピロビ-インダン-5,6,7,5′,6′,7′-ヘキソオール、3,3,3′,3′-テトラメチル-1,1′-スピロビ-インダン-4,5,6,4′,5′,6′-ヘキソオール、3,3,3′,3′-テトラメチル-1,1′-スピロビ-インダン-4,5,6,5′,6′,7′-ヘキソオール等のポリヒドロキシスピロビーインダン類、2,4,4-トリメチル-2′,4′,7′-トリヒドロキシフラバン、等のポリヒドロキシフラバン類、
3,3-ビス(3,4-ジヒドロキシフェニル)フタリド、3,3-ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)フタリド、3′,4′,5′,6′-テトラヒドロキシスピロ[フタリド-3,9′-キサンテン]等のポリヒドロキシフタリド類、モリン、ケルセチン、ルチン等のフラボノ色素類、
α,α′,α″-トリス(4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3,5-ジエチル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3,5-ジn-プロピル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3,5-ジイソプロピル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3,5-ジn-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(3-メトキシ-4-ヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、α,α′,α″-トリス(2,4-ジヒドロキシフェニル)1,3,5-トリイソプロピルベンゼン、1,3,5-トリス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,3,5-トリス(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゼン、2,4,6-トリス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニルチオメチル)メシチレン、1-[α-メチル-α-(4′-ヒドロキシフェニル)エチル]-4-[α,α’-ビス(4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル(4′-ヒドロキシフェニル)エチル]-3-[α,α’-ビス(4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル-α-(3′,5′-ジメチル-4′-ヒドロキシフェニル)エチル]-4-[α,α′-ビス(3″,5″-ジメチル-4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル(3′-メチル-4′-ヒドロキシフェニル)エチル]-4-[α′,α′-ビス(3″-メチル-4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル-α-(3′-メトキシ-4′-ヒドロキシフェニル)エチル]-4-[α′,α′-ビス(3″-メトキシ-4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル-α-(2′,4′-ジヒドロキシフェニル)エチル]-4-[α′,α′-ビス(4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1-[α-メチル(2′,4′-ジヒドロキシフェニル)エチル]-3-[α′,α′-ビス(4″-ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン等の特開平4-253058に記載のポリヒドロキシ化合物、α,α,α′,α′,α″,α″-ヘキサキス-(4-ヒドロキシフェニル)-1,3,5-トリエチルベンゼン等の特開平5-224410号に記載のポリヒドロキシ化合物、1,2,2,3-テトラ(p-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,3,3,5-テトラ(p-ヒドロキシフェニル)ペンタン等の特開平5-303200号、EP-530148に記載のポリ(ヒドロキシフェニル)アルカン類、
p-ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,4,6-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、m-ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、m-ビス(2,4,6-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,5-ジヒドロキシ-3-ブロムベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,3,4-トリヒドロキシ-5-メチルベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,3,4-トリヒドロキシ-5-メトキシベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,3,4-トリヒドロキシ-5-ニトロベンゾイル)ベンゼン、p-ビス(2,3,4-トリヒドロキシ-5-シアノベンゾイル)ベンゼン、1,3,5-トリス(2,5-ジヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、1,3,5-トリス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、1,2,3-トリス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、1,2,4-トリス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、1,2,4,5-テトラキス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン、α,α′-ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)p-キシレン、α,α′,α′-トリス(2,3,4-トリヒドロキシベンゾイル)メシレン、
2,6-ビス-(2-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス-(2-ヒドロキシ-5′-メチルベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス-(2,4,6-トリヒドロキシベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス-(2,3,4-トリヒドロキシベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス(2,3,4-トリヒドロキシベンジル)-3,5-ジメチル-フェノール、4,6-ビス-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンジル)-ピロガロール、2,6-ビス-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンジル)-1,3,4-トリヒドロキシ-フェノール、4,6-ビス-(2,4,6-トリヒドロキシベンジル)-2,4-ジメチル-フェノール、4,6-ビス-(2,3,4-トリヒドロキシベンジル)-2,5-ジメチル-フェノール、2,6-ビス-(4-ヒドロキシベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス(4-ヒドロキシベンジル)-4-シクロヘキシルフェノール、2,6-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルベンジル)-p-クレゾール、2,6-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルベンジル)-4-フェニル-フェノール、2,2′,6,6′-テトラキス[(4-ヒドロキシフェニル)メチル]-4,4′-メチレンジフェノール、2,2′,6,6′-テトラキス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]-4,4′-メチレンジフェノール、2,2′,6,6′-テトラキス[(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)メチル]-4,4′-メチレンジフェノール、2,2′-ビス[(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)メチル]6,6′-ジメチル-4,4′-メチレンジフェノール、2,2’,3,3’-テトラヒドロ-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビ(1H-インデン)-5,5’,6,6’,7,7’ヘキサノール、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)-(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)メタン等を挙げることができる。
また、ノボラック樹脂等フェノール樹脂の低核体を用いる事もできる。
例えば、ヒドロキシ化合物とナフトキノンジアジドスルホニルクロリドの所定量をジオキサン、アセトン、又はテトラヒドロフラン等の溶媒中において、トリエチルアミン等の塩基性触媒の存在下で反応させてエステル化を行い、得られた生成物を水洗、乾燥することにより得ることができる。
上記エステル化率は、ヒドロキシ化合物が有するヒドロキシ基のうち、エステル化された基の割合として、1H-NMR等により確認することができる。
本発明の樹脂組成物は、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、高級脂肪酸誘導体、熱重合開始剤、無機粒子、紫外線吸収剤、有機チタン化合物、酸化防止剤、光酸発生剤、凝集防止剤、フェノール系化合物、他の高分子化合物、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、消泡剤、難燃剤など)等を含んでいてもよい。その他、本発明の樹脂組成物は、ウレア化合物、カルボジイミド化合物又はイソウレア化合物を含んでもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。これらの添加剤を配合する場合、その合計含有量は本発明の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。
これらの他の添加剤としては、、国際公開第2022/145355号の段落0316~00358に記載の化合物が挙げられる。上記記載は本明細書に組み込まれる。
本発明の樹脂組成物の粘度は、樹脂組成物の固形分濃度により調整できる。塗布膜厚の観点から、1,000mm2/s~12,000mm2/sが好ましく、2,000mm2/s~10,000mm2/sがより好ましく、2,500mm2/s~8,000mm2/sが更に好ましい。上記範囲であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。1,000mm2/s以上であれば、例えば再配線用絶縁膜として必要とされる膜厚で塗布することが容易であり、12,000mm2/s以下であれば、塗布面状に優れた塗膜が得られる。
本発明の樹脂組成物の含水率は、2.0質量%未満であることが好ましく、1.5質量%未満であることがより好ましく、1.0質量%未満であることが更に好ましい。2.0%未満であれば、樹脂組成物の保存安定性が向上する。
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。
本発明の樹脂組成物を硬化することにより、樹脂組成物の硬化物を得ることができる。
本発明の硬化物は、樹脂組成物を硬化してなる硬化物である。
樹脂組成物の硬化は加熱によるものであることが好ましく、加熱温度が120℃~400℃がより好ましく、140℃~380℃が更に好ましく、170℃~350℃が特に好ましい。樹脂組成物の硬化物の形態は、特に限定されず、フィルム状、棒状、球状、ペレット状など、用途に合わせて選択することができる。本発明において、硬化物は、フィルム状であることが好ましい。樹脂組成物のパターン加工によって、壁面への保護膜の形成、導通のためのビアホール形成、インピーダンスや静電容量あるいは内部応力の調整、放熱機能付与など、用途にあわせて、硬化物の形状を選択することもできる。硬化物(硬化物からなる膜)の膜厚は、0.5μm以上150μm以下であることが好ましい。
本発明の樹脂組成物を硬化した際の収縮率は、50%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、40%以下が更に好ましい。ここで、収縮率は、樹脂組成物の硬化前後の体積変化の百分率を指し、下記の式より算出することができる。
収縮率[%]=100-(硬化後の体積÷硬化前の体積)×100
本発明の樹脂組成物の硬化物のイミド化反応率は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。70%以上であれば、機械特性に優れた硬化物となる場合がある。
本発明の樹脂組成物の硬化物の破断伸びは、30%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。
本発明の樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、180℃以上であることが好ましく、210℃以上であることがより好ましく、230℃以上であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物は、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。
混合方法としては、撹拌羽による混合、ボールミルによる混合、タンクを回転させる混合などが挙げられる。
混合中の温度は10~30℃が好ましく、15~25℃がより好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
フィルターを用いたろ過後、ボトルに充填した樹脂組成物を減圧下に置き、脱気する工程を施しても良い。
本発明の硬化物の製造方法は、樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
硬化物の製造方法は、上記膜形成工程、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程、及び、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含むことがより好ましい。
硬化物の製造方法は、上記膜形成工程、上記露光工程、上記現像工程、並びに、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程及び現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程の少なくとも一方を含むことが特に好ましい。
また、硬化物の製造方法は、上記膜形成工程、及び、上記膜を加熱する工程を含むことも好ましい。
以下、各工程の詳細について説明する。
本発明の樹脂組成物は、基材上に適用して膜を形成する膜形成工程に用いることができる。
本発明の硬化物の製造方法は、樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
基材の種類は、用途に応じて適宜定めることができ、特に限定されない。基材としては、例えば、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(例えば、金属から形成された基材、及び、金属層が例えばめっきや蒸着等により形成された基材のいずれであってもよい)、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、モールド基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板などが挙げられる。基材は、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。
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。
基材の形状は特に限定されず、円形状であってもよく、矩形状であってもよい。
基材のサイズは、円形状であれば、例えば直径が100~450mmが好ましく、200~450mmがより好ましい。矩形状であれば、例えば短辺の長さが100~1000mmが好ましく、200~700mmがより好ましい。
基材としては、例えば板状、好ましくはパネル状の基材(基板)が用いられる。
適用する手段としては、具体的には、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法などが挙げられる。膜の厚さの均一性の観点から、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、又は、インクジェット法が好ましく、膜の厚さの均一性の観点および生産性の観点からスピンコート法およびスリットコート法がより好ましい。適用する手段に応じて樹脂組成物の固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの膜を得ることができる。また、基材の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウエハ等の円形基材であればスピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基材であればスリットコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~3,500rpmの回転数で、10秒~3分程度適用することができる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を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)、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に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。
上記膜は、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するため、形成された膜(層)を乾燥する工程(乾燥工程)に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、膜形成工程により形成された膜を乾燥する乾燥工程を含んでもよい。
上記乾燥工程は膜形成工程の後、露光工程の前に行われることが好ましい。
乾燥工程における膜の乾燥温度は50~150℃が好ましく、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。また、減圧により乾燥を行っても良い。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、2分~7分がより好ましい。
上記膜は、膜を選択的に露光する露光工程に供されてもよい。
硬化物の製造方法は、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程を含んでもよい。
選択的に露光するとは、膜の一部を露光することを意味している。また、選択的に露光することにより、膜には露光された領域(露光部)と露光されていない領域(非露光部)が形成される。
露光量は、本発明の樹脂組成物を硬化できる限り特に限定されないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で50~10,000mJ/cm2が好ましく、200~8,000mJ/cm2がより好ましい。
露光の方式は特に限定されず、本発明の樹脂組成物からなる膜の少なくとも一部が露光される方式であればよいが、フォトマスクを使用した露光、レーザーダイレクトイメージング法による露光等が挙げられる。
上記膜は、露光後に加熱する工程(露光後加熱工程)に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、露光工程により露光された膜を加熱する露光後加熱工程を含んでもよい。
露光後加熱工程は、露光工程後、現像工程前に行うことができる。
露光後加熱工程における加熱温度は、50℃~140℃が好ましく、60℃~120℃がより好ましい。
露光後加熱工程における加熱時間は、30秒間~300分間が好ましく、1分間~10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下で行うことも好ましい。
露光後の上記膜は、現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含んでもよい。
現像を行うことにより、膜の露光部及び非露光部のうち一方が除去され、パターンが形成される。
ここで、膜の非露光部が現像工程により除去される現像をネガ型現像といい、膜の露光部が現像工程により除去される現像をポジ型現像という。
現像工程において用いられる現像液としては、アルカリ水溶液、又は、有機溶剤を含む現像液が挙げられる。
塩基性化合物としては、アミノ基を有する塩基性化合物が好ましく、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アンモニウム塩、3級アミドなどが好ましいが、イミド化反応を促進する為には、1級アミン、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩が好ましく、2級アミン、3級アミン又はアンモニウム塩がより好ましく、2級アミン又は3級アミンが更に好ましく、3級アミンが特に好ましい。
塩基性化合物としては、硬化物の機械特性(破断伸び)の観点からは、硬化膜(得られる硬化物)中に残存しにくいものが好ましく、環化の促進の観点からは、気化等により、加熱前に残存量が減少しにくいものであることが好ましい。
したがって、塩基性化合物の沸点は、常圧(101,325Pa)で30℃~350℃が好ましく、80℃~270℃がより好ましく、100℃~230℃が更に好ましい。
塩基性化合物の沸点は、現像液に含まれる有機溶剤の沸点から20℃を減算した温度よりも高いことが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤の沸点よりも高いことがより好ましい。
例えば、有機溶剤の沸点が100℃である場合、使用される塩基性化合物は、沸点が80℃以上が好ましく、沸点が100℃以上がより好ましい。
現像液は塩基性化合物を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。
塩基性化合物又は塩基発生剤が現像液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、現像液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
現像液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
他の成分としては、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。
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、膜が形成された基材を現像液に浸漬する方法、基材上に形成された膜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ある。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。
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挙げられる。
現像液がアルカリ水溶液である場合、リンス液としては、例えば水を用いることができる。現像液が有機溶剤を含む現像液である場合、リンス液としては、例えば、現像液に含まれる溶剤とは異なる溶剤(例えば、水、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤)を用いることができる。
リンス液に含まれる有機溶剤は、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤であることが好ましく、現像液に含まれる有機溶剤よりも、パターンの溶解度が小さい有機溶剤がより好ましい。
特に限定されないが、現像液が有機溶剤を含む場合、リンス液が有機溶剤と塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方とを含む態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤としては、上述の現像液が有機溶剤を含む場合に含まれてもよい塩基性化合物及び塩基発生剤として例示された化合物が挙げられ、好ましい態様も同様である。
リンス液に含まれる塩基性化合物及び塩基発生剤は、リンス液における溶剤への溶解度等を考慮して選択すればよい。
塩基性化合物又は塩基発生剤がリンス液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、リンス液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
リンス液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、リンス液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
他の成分としては、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、基材に液盛りによりリンス液を供給する方法、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ある。
リンス液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、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あり、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。
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。
上記有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様は、上述のリンス液において用いられる有機溶剤、及び、塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方の好ましい態様と同様である。
処理液のパターンへの供給方法は、上述のリンス液の供給方法と同様の方法を用いることができ、好ましい態様も同様である。
また、塩基性化合物又は塩基発生剤が処理液が用いられる環境で固体である場合、塩基性化合物又は塩基発生剤の含有量は、処理液の全固形分に対して、70~100質量%であることも好ましい。
処理液が塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を含む場合、処理液は塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方を1種のみ含有してもよいし、2種以上を含有してもよい。塩基性化合物及び塩基発生剤の少なくとも一方が2種以上である場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記現像により得られたパターンを加熱する加熱工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程を含んでもよい。
また、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程を行わずに他の方法で得られたパターン、又は、膜形成工程により得られた膜を加熱する加熱工程を含んでもよい。
加熱工程において、ポリイミド前駆体等の樹脂は環化してポリイミド等の樹脂となる。
また、特定樹脂、又は特定樹脂以外の架橋剤における未反応の架橋性基の架橋なども進行する。
加熱工程における加熱温度(最高加熱温度)としては、50~450℃が好ましく、150~350℃がより好ましく、150~250℃が更に好ましく、160~250℃が一層好ましく、160~230℃が特に好ましい。
加えて、急速加熱可能なオーブンの場合、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~8℃/秒の昇温速度で行うことが好ましく、2~7℃/秒がより好ましく、3~6℃/秒が更に好ましい。
上記加熱温度の上限は、350℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、240℃以下が更に好ましい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
加熱工程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、赤外線オーブンなどが挙げられる。
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記加熱工程に代えて、又は、上記加熱工程に加えて、現像工程後のパターンを露光する現像後露光工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程を含んでもよい。本発明の硬化物の製造方法は、加熱工程及び現像後露光工程を含んでもよいし、加熱工程及び現像後露光工程の一方のみを含んでもよい。
現像後露光工程においては、例えば、光塩基発生剤の感光によってポリイミド前駆体等の環化が進行する反応や、光酸発生剤の感光によって酸分解性基の脱離が進行する反応などを促進することができる。
現像後露光工程においては、現像工程において得られたパターンの少なくとも一部が露光されればよいが、上記パターンの全部が露光されることが好ましい。
現像後露光工程における露光量は、感光性化合物が感度を有する波長における露光エネルギー換算で、50~20,000mJ/cm2が好ましく、100~15,000mJ/cm2がより好ましい。
現像後露光工程は、例えば、上述の露光工程における光源を用いて行うことができ、ブロードバンド光を用いることが好ましい。
現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)は、パターン上に金属層を形成する金属層形成工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)上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。
本発明の硬化物の製造方法、又は、硬化物の適用可能な分野としては、電子デバイスの絶縁膜、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。
本発明の積層体とは、本発明の硬化物からなる層を複数層有する構造体をいう。
積層体は、硬化物からなる層を2層以上含む積層体であり、3層以上積層した積層体としてもよい。
上記積層体に含まれる2層以上の上記硬化物からなる層のうち、少なくとも1つが本発明の硬化物からなる層であり、硬化物の収縮、又は、上記収縮に伴う硬化物の変形等を抑制する観点からは、上記積層体に含まれる全ての硬化物からなる層が本発明の硬化物からなる層であることも好ましい。
すなわち、本発明の積層体の製造方法は、複数回行われる硬化物の製造方法の間に、硬化物からなる層上に金属層を形成する金属層形成工程を更に含むことが好ましい。金属層形成工程の好ましい態様は上述の通りである。
上記積層体としては、例えば、第一の硬化物からなる層、金属層、第二の硬化物からなる層の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。
上記第一の硬化物からなる層及び上記第二の硬化物からなる層は、いずれも本発明の硬化物からなる層であることが好ましい。上記第一の硬化物からなる層の形成に用いられる本発明の樹脂組成物と、上記第二の硬化物からなる層の形成に用いられる本発明の樹脂組成物とは、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(樹脂層)又は金属層の表面に、再度、(a)膜形成工程(層形成工程)、(b)露光工程、(c)現像工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方を、この順に行うことを含む一連の工程である。ただし、(a)膜形成工程および(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方を繰り返す態様であってもよい。また、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後には(e)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好ましく、2層以上9層以下とする構成が更に好ましい。
上記各層はそれぞれ、組成、形状、膜厚等が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
本発明の積層体の製造方法は、上記金属層および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むことが好ましい。
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、上記現像工程の後(好ましくは、加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後)、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組成物層(膜)との密着性を向上させることができる。
表面活性化処理は、露光後の樹脂組成物層(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、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。特にネガ型現像を行う場合など、樹脂組成物層が硬化されている場合には、表面処理によるダメージを受けにくく、密着性が向上しやすい。
表面活性化処理は、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0415に記載の方法により実施することができる。この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明は、本発明の硬化物、又は、積層体を含む半導体デバイスも開示する。
また、本発明は、本発明の硬化物の製造方法、又は、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。
〔合成例1:環化樹脂の前駆体(樹脂1)の合成〕
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)23.48gとビスフタル酸二無水物(BPDA)22.27gをセパラブルフラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)39.69gとテトラヒドロフラン136.83gを入れて室温(25℃)下で撹拌し、撹拌しながらピリジン24.66gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)62.46gをテトラヒドロフラン61.57gに溶解した溶液を撹拌しながら40分かけて反応混合物に加え、続いて4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)27.42gをテトラヒドロフラン119.73gに懸濁したものを撹拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間撹拌した後、エチルアルコール7.17gを加えて1時間撹拌し、次に、テトラヒドロフラン136.83gを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。
得られた反応液を716.21gのエチルアルコールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン403.49gに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を8470.26gの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した後、真空乾燥して粉末状の樹脂1を80.3g得た。樹脂1の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。1H-NMRにより、樹脂1の構造は、下記式(P-1)で表される構造であることを確認した。
21.2gの4,4’-オキシジフタル酸無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mLのジグリム(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4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合成した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら、17.0gの塩化チオニルを60分かけて加えた。50mLのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mLのN-メチルピロリドンに12.6gの4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを溶解させた溶液を、-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を室温で2時間撹拌した。その後、エタノール10.0gを添加して室温で1時間撹拌した。
次いで、6000gの水を加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、沈殿物(水-ポリイミド前駆体混合物)を15分間撹拌した。撹拌後の沈殿物(ポリイミド前駆体の固体)をろ取し、テトラヒドロフラン500gに溶解させた。得られた溶液に6000gの水(貧溶媒)を加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、沈殿物(水-ポリイミド前駆体混合物)を15分間撹拌した。撹拌後の沈殿物(ポリイミド前駆体の固体)を再びろ過して減圧下で、45℃で3日間乾燥した。
乾燥後の粉体46.6gをテトラヒドロフラン419.6gに溶解させた後に、2.3gのトリエチルアミンを添加して室温で35分間撹拌した。その後、エタノール3000gを添加して、沈殿物をろ取した。得られた沈殿物をテトラヒドロフラン281.8gに溶解した。そこに水17.1gとイオン交換樹脂UP6040(AmberTec社製)46.6gを添加して、4時間撹拌した。その後、イオン交換樹脂をろ過で取り除き、得られたポリマー溶液を5,600gの水に加えて沈殿物を得た。沈殿物をろ取し、減圧下45℃で24時間乾燥させることで、樹脂2を45.1g得た。
1H-NMRにより、樹脂2の構造は、下記式(P-2)で表される構造であることを確認した。樹脂2の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。また、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの当量を適宜調整することにより、Mwが5,000である樹脂2、Mwが10,000である樹脂2、Mwが30,000である樹脂2についてもそれぞれ合成した。
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例2と同様の方法により下記式(P-3)~式(P-9)のいずれかで表される構造の樹脂3~樹脂9を合成した。
樹脂3のMwは20,000、樹脂4のMwは20,000、樹脂5のMwは20,000、樹脂6のMwは20,000、樹脂7のMwは20,000、樹脂8のMwは20,000、樹脂9のMwは20,000であった。
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(東京化成工業(株)製)18.0g(40.5ミリモル)をN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成工業(株)製)7.95g(39.7ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、45℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン12.8g(160ミリモル)、無水酢酸10.3g(101ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)40.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1リットルのメタノールの中で沈殿させ、3000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、樹脂10を得た。樹脂10の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。1H-NMRにより、樹脂10の構造は、下記式(P-10)で表される構造であるとことを確認した。
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例10と同様の方法により下記式(P-11)で表される構造の樹脂11を合成した。
樹脂11のMwは20,000であった。
各実施例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各樹脂組成物を得た。また、比較例において、下記表に記載の成分を混合し、比較用組成物を得た。
具体的には、溶剤以外の表に記載の各成分の含有量(配合量)は、表の各欄の「質量部」の欄に記載の量(質量部)とした。
溶剤の含有量(配合量)は、組成物の固形分濃度が表中の「固形分濃度」の値(質量%)となるようにし、溶剤の全質量に対する各溶剤の含有量の比率(質量比)は、表中の「比率」の欄に記載の比率となるようにした。
得られた樹脂組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを用いて加圧ろ過した。
また、表中、「-」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。
・樹脂1~樹脂11:上記合成例により得られた樹脂1~樹脂11
・M-1~M-2:下記構造の化合物。括弧の添え字は繰返し数を表す。
・DPHA:KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
・I-1~I-5:下記構造の化合物
・I-6:Omnirad 1312(IGM社製)
・I-7:Omnirad TPO H(IGM社製)
・A-1~A-5:下記構造の化合物
・B-1~B-4:下記構造の化合物
・C-1~C-3:下記構造の化合物。下記式中、Etはエチル基を表す。
・C-4:X-12-1293(信越化学工業株式会社製、イソシアネート基を保護したシランカップリング剤)
・C-5:KR-513(信越化学工業株式会社製、アクリル基含有オリゴマーであるシランカップリング剤)
・D-1~D-4:下記構造の化合物
・E-1~E-7、E-9:下記構造の化合物
E-8は特開2019-206689号公報の段落0184に記載の方法で合成した。
具体的には、撹拌機、滴下ロート及び温度計を付したセパラブルフラスコ内で4,4’-(1-(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-プロピル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール(本州化学工業社製 商品名 Tris-PA)30g(0.0707モル)を、このOH基の83.3モル%に相当する量の1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロライド47.49g(0.177モル)をアセトン300gに撹拌溶解した後、フラスコを恒温槽にて30℃に調整した。
次に、アセトン18gにトリエチルアミン17.9gを溶解し、滴下ロートに仕込んだ後、これを30分掛けてフラスコ中へ滴下した。滴下終了後、更に30分間撹拌を続け、その後、塩酸を滴下し、更に30分間撹拌を行なって、反応を終了させた。その後、反応物を濾過して、トリエチルアミン塩酸塩を除去した。ビーカー中で純水1640gと塩酸30gを混合撹拌し、混合物に濾液を撹拌しながら滴下して、析出物を得た。この析出物を水洗、濾過した後、40℃減圧下で48時間乾燥し、E-8を得た。
F-1~F-23:下記構造の化合物。F-1~F-23は上述の化合物Aに該当する化合物である。
FR-1:下記構造の化合物。FR-1は上述の化合物Aには該当しない化合物である。
フラスコ中で2-アミノフェノール10.00gとエタノール170mLを撹拌し、2-ヒドロキシベンズアルデヒド11.18gを添加した。ギ酸0.08gを添加した後に90℃に昇温し、2時間撹拌した。室温まで空冷することで固体が析出したため、減圧濾過により固体を回収し、エタノール85mLで掛け洗い洗浄した。固体を真空乾燥することで、F-1を18.53g得た(収率95%)。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ 13.82 (br s, 1H), 9.75 (br s, 1H), 8.97 (s, 1H), 7.62 (dd, 1H), 7.40-7.35 (m, 2H), 7.14 (dt, 1H), 6.99 (d, 1H), 6.96-6.94 (m, 2H), 6.89 (dt, 1H).
また、適宜原料を変更した以外は、F-1の合成と同様の方法により、F-2~F-23を合成した。
・NMP:N-メチル-2-ピロリドン
・EL:乳酸エチル
・DMSO:ジメチルスルホキシド
・GBL:γ-ブチロラクトン
・GVL:γ-バレロラクトン
・MDMPA:3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド
・toluen:トルエン
〔耐熱試験後の密着性の評価〕
前処理を行っていない8 inchのCu配線パターンつきSiウェハ(L/S 10 μm(厚み5 μm)の(櫛歯型) Cu配線パターンつき Siウェハ)上に各実施例及び比較例において調製した樹脂組成物又は比較用組成物をスピンコート法により層状に適用して、樹脂組成物層又は比較用組成物層を形成した。得られた樹脂組成物層又は比較用組成物層を形成した銅基板をホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、銅基板上に表の「膜厚(μm)」の欄に記載の膜厚であって、厚さの均一な樹脂組成物層又は比較用組成物層とした。銅基板上の樹脂組成物層又は比較用組成物層を、500mJ/cm2の露光エネルギーで、表の「現像条件」の欄に「ネガ」と記載された例においては100μm四方の正方形状の非マスク部が形成されたフォトマスクを、表の「現像条件」の欄に「ポジ」と記載された例においては100μm四方の正方形状のマスク部が形成されたフォトマスクをそれぞれ使用して表の「露光波長(nm)」の欄に記載の露光波長(nm)の光により露光した。
露光条件の欄に「M」と記載された例においては、光源としてステッパーを用いて露光した。
露光条件の欄に「D」と記載された例においては、光源として、ダイレクト露光装置(アドテック DE-6UH III)を用いて、フォトマスクは使用せず、100μm四方の範囲にレーザーダイレクトイメージング露光を行った。
その後、表に記載の現像液で60秒間現像して、100μm四方の正方形状の樹脂層を得た。表の「TMAH水溶液」の記載は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38質量%水溶液を意味している。
「キュア温度」の欄に数値が記載された例においては、ホットプレートを使用して、上記露光後の樹脂組成物層を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表の「キュア温度(℃)」の欄に記載の温度に達した後、上記温度を表の「キュア時間(min)」の時間において維持し、硬化物を得た。
「キュア温度(℃)」の欄に「IR」と記載された例においては、赤外線ランプ加熱装置(アドバンス理工社製、RTP-6)を用いて、各実施例において得られた樹脂膜を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃に達した後、上記温度を表の「キュア時間(min)」の時間において維持し、硬化物を得た。
得られた硬化物付きの銅基板を、温度175℃、大気下の槽内で192時間経過させた。
断面SEM(走査型顕微鏡)測定を実施し、Cu配線パターンと硬化物の間の空隙面積率を評価した。空隙面積率は、下記の式により算出した。
空隙面積率(%)=(SEM測定により観察された空隙部の面積)/(硬化物の全面積)×100
得られた空隙面積率の値から、下記評価基準に従って評価を行った。評価結果は表の「耐熱試験後の密着性」の欄に記載した。空隙面積率が小さければ小さいほど硬化膜の耐熱試験後の密着性に優れるといえ、長期間の経過後であっても金属層と硬化物との間に空隙が生じにくいといえる。
-評価基準-
A:空隙面積率が0.5%以下であった。
B:空隙面積率が0.5%を超えて1%以下であった。
C:空隙面積率が1%を超えて2%以下であった。
D:空隙面積率が2%を超えた。
各実施例又は比較例において調製した樹脂組成物又は比較用組成物を、遮光条件下で38℃、3日間において静置した。上記静置の完了後、粘度計(東機産業 RE-85L)を用いて、粘度を測定し、初期状態(上記静置実施前)と比較して、上記静置完了後の粘度変化率を下記式に従って算出し、下記評価基準に従って評価した。評価結果は表の「組成物安定性」の欄に記載した。粘度変化率が小さいほど組成物は組成物安定性に優れるといえる。
粘度変化率(%)=|(上記静置完了後の粘度-上記静置実施前の粘度)|/(上記静置実施前の粘度)×100
-評価基準-
A:上記粘度変化率の絶対値が3%以下であった。
B:上記粘度変化率の絶対値が3%を超え5%以下であった。
C:上記粘度変化率の絶対値が5%を超え8%以下であった。
D:上記粘度変化率の絶対値が8%を超え10%以下であった。
E:上記粘度変化率の絶対値が10%を超えた。
比較例1に係る比較用組成物は、化合物Aを含有しない。このような比較用組成物については、耐熱試験後の硬化物の密着性に劣ることが分かる。
実施例1において使用した樹脂組成物を、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、100℃で5分間乾燥し、膜厚20μmの感光膜を形成した後、ステッパー((株)ニコン製、NSR1505 i6)を用いて露光した。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、線幅が10μmであるバイナリマスク)を介して、波長365nmで行った。上記露光後、シクロペンタノンで2分間現像し、PGMEAで30秒間リンスし、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、230℃で180分間維持して、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、この再配線層用層間絶縁膜を使用して半導体デバイスを製造したところ、問題なく動作することを確認した。
Claims (15)
- 環化樹脂及びその前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂と、
下記式(A-1)で表され、式(A-1)が有する総炭素原子数が3~30である化合物Aとを含む
樹脂組成物。
式(A-1)中、R1は1価の有機基を表し、R1における式(A-1)中に記載された窒素原子との結合部位は炭素原子であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表し、R3は1価の有機基を表し、R2とR3とが結合して環構造を形成してもよい。 - 前記化合物Aとして、下記式(A-2)で表される化合物を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
式(A-2)中、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい芳香族基であって、前記芳香族基の環員及び前記置換基の少なくとも一方に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びリン原子よりなる群から選択される少なくとも1つの原子を有する基であり、R2は水素原子又は1価の有機基を表す。 - 前記Ar1、前記Ar2及び前記R2の少なくとも1つがフェノール性水酸基を有する、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 前記Ar1、前記Ar2及び前記R2の少なくとも1つが複素環構造を有する、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂がポリイミド又はポリイミド前駆体である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 光重合開始剤及び重合性化合物を更に含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項8に記載の硬化物からなる層を2層以上含み、前記硬化物からなる層同士のいずれかの間に金属層を含む積層体。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化物の製造方法。
- 前記膜を選択的に露光する露光工程及び前記膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含む、請求項10に記載の硬化物の製造方法。
- 前記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を含む、請求項10に記載の硬化物の製造方法。
- 請求項10に記載の硬化物の製造方法を含む、積層体の製造方法。
- 請求項10に記載の硬化物の製造方法を含む、半導体デバイスの製造方法。
- 請求項8に記載の硬化物を含む、半導体デバイス。
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