WO2025170014A1 - 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
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Info
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Definitions
- cyclized resins such as polyimides have excellent heat resistance and insulating properties, and are therefore used in a variety of applications.
- examples of such applications include, but are not limited to, insulating films, sealing materials, and protective films for semiconductor devices used for packaging. They are also used as base films and coverlays for flexible substrates.
- the cyclized resin such as polyimide is used in the form of a resin composition containing the cyclized resin or a precursor thereof.
- a resin composition is applied to a substrate by, for example, coating to form a photosensitive film, and then, if necessary, exposure, development, heating, etc. are carried out to form a cured product on the substrate.
- the resin composition can be applied by known coating methods, etc., and therefore can be said to have excellent adaptability in manufacturing, for example, a high degree of freedom in designing the shape, size, application position, etc. of the resin composition when applied.
- cyclized resins such as polyimides from the viewpoint of such excellent adaptability in manufacturing, there are increasing expectations for the industrial application and development of the above-mentioned resin composition.
- X 11 is —O—, —S—, or —NR N —, where R N is a hydrogen atom or a substituent; R 11 is a monovalent group containing an aromatic heterocycle bonded to X 11 via a ring atom, R 12 to R 16 are hydrogen atoms or substituents; Any two adjacent groups among R 12 to R 16 may be bonded to each other to form a ring; At least one of R 12 to R 16 is directly bonded to the benzene ring to which R 12 to R 16 are bonded via —O— or —NR N2 —, where R N2 is a hydrogen atom or a substituent.
- ⁇ 5> The resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the aromatic heterocycle is a monocyclic or bicyclic nitrogen-containing heterocycle having three or more nitrogen atoms as ring member atoms.
- R 11 is any one of the following structures or any one of the following structures having one or more substituents: * indicates the binding site for X11 .
- ⁇ 7> The resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein X 11 is —NH—.
- a numerical range expressed using the symbol "to” means a range that includes the numerical values before and after "to” as the lower and upper limits, respectively.
- the term “step” includes not only an independent step but also a step that cannot be clearly distinguished from other steps, so long as the intended effect of the step can be achieved.
- groups (atomic groups) when a notation does not specify whether they are substituted or unsubstituted, it encompasses both groups (atomic groups) that have no substituents and groups (atomic groups) that have substituents.
- alkyl group encompasses not only alkyl groups that have no substituents (unsubstituted alkyl groups) but also alkyl groups that have substituents (substituted alkyl groups).
- exposure includes not only exposure using light but also exposure using particle beams such as electron beams and ion beams. Examples of light used for exposure include the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light typified by excimer lasers, extreme ultraviolet light (EUV light), X-rays, electron beams, and other actinic rays or radiation.
- (meth)acrylate means both or either of “acrylate” and “methacrylate”
- (meth)acrylic means both or either of “acrylic” and “methacrylic”
- (meth)acryloyl means both or either of “acryloyl” and “methacryloyl”.
- Me represents a methyl group
- Et represents an ethyl group
- Bu represents a butyl group
- Ph represents a phenyl group.
- total solids content refers to the total mass of all components of the composition excluding the solvent
- solids concentration refers to the mass percentage of the components excluding the solvent relative to the total mass of the composition.
- the 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.
- the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) can be determined, for example, using an HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel Super HZ4000, TSKgel Super HZ3000, and TSKgel Super HZ2000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected in series.
- these molecular weights are measured using NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as the eluent.
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- THF tetrahydrofuran
- detection in GPC measurement is performed using a UV (ultraviolet) ray (ultraviolet) detector with a wavelength of 254 nm.
- a third layer or element may be interposed between the reference layer and the other layer, and the reference layer and the other layer do not need to be in contact.
- the direction in which layers are stacked on the substrate is referred to as "up,” or, if a resin composition layer is present, the direction from the substrate to the resin composition layer is referred to as “up,” and the opposite direction is referred to as “down.”
- the "up" direction in this specification may differ from the vertical upward direction.
- a composition may contain, as each component contained in the composition, two or more compounds corresponding to that component.
- 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 atmosphere)
- the relative humidity is 50% RH.
- combinations of preferred embodiments are more preferred embodiments.
- the resin composition of the present invention comprises at least one resin selected from the group consisting of cyclized resins and precursors thereof, and a compound A, At least one of conditions 1 and 2 is satisfied.
- Condition 1 The resin has a polymerizable group.
- Condition 2 A polymerizable compound is contained in addition to the resin.
- the resin composition of the present invention may be used to form a photosensitive film to be subjected to negative development, or may be used to form a photosensitive film to be subjected to positive development, but is preferably used to form a photosensitive film to be subjected to negative development.
- the resin composition of the present invention is preferably used to form a cured product in which at least a portion thereof is in contact with a metal, such as copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, or an alloy containing these metals, including copper and aluminum or an alloy containing at least one of these metals, with copper or an alloy containing copper being preferred.
- a metal such as copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, or an alloy containing these metals, including copper and aluminum or an alloy containing at least one of these metals, with copper or an alloy containing copper being preferred.
- a cured product can be obtained in which the generation of voids between the cured product and the metal layer is suppressed over a long period of time.
- the mechanism by which the above effects are obtained is unknown, but is speculated as follows.
- the compound represented by formula (1) (compound A) has an aromatic heterocyclic structure and an aromatic ring structure having a specific substituent.
- the aromatic heterocyclic structure is adsorbed onto the metal surface of metal wiring or the like, thereby suppressing migration of the metal into the cured product.
- the aromatic ring structure having the specific substituent reduces the activation of corrosive substances such as acids that are brought in from outside the insulating film or that are generated inside the insulating film.
- 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 the main chain structure.
- the term "main chain” refers to the relatively longest bonding chain in a resin molecule, and the term “side chain” refers to any other bonding chain.
- the cyclized resin include polyimide, polybenzoxazole, and polyamideimide.
- the precursor of a cyclized resin refers to a resin that undergoes a change in chemical structure due to an external stimulus to become a cyclized resin.
- a resin that undergoes a change in chemical structure due to heat to become a cyclized resin is preferred, and a resin that undergoes a ring-closing reaction due to heat to form a ring structure to become a cyclized resin is more preferred.
- the precursor of the cyclized resin include a polyimide precursor, a polybenzoxazole precursor, and a polyamideimide precursor.
- polyimide refers to a resin having a repeating unit containing an imide structure in the molecular chain, and is preferably a resin having a repeating unit containing an imide ring structure in the molecular chain. Furthermore, when the polyimide is a linear resin, the polyimide is preferably a resin having a repeating unit containing an imide structure in the main chain, and more preferably a resin having a repeating unit containing an imide ring structure in the main chain.
- polyimide precursor refers to a resin that changes its chemical structure in response to an external stimulus to become a polyimide, and is preferably a resin that changes its chemical structure in response to heat to become a polyimide, and more preferably a resin that changes its chemical structure in response to heat to become a polyimide by forming a ring structure through a ring-closing reaction.
- the preferred embodiments of the polyimide to be formed are as described above.
- polybenzoxazole precursor refers to a resin that undergoes a change in chemical structure due to an external stimulus to become polybenzoxazole, and is preferably a resin that undergoes a change in chemical structure due to heat to become polybenzoxazole, and more preferably a resin that undergoes a ring-closing reaction due to heat to form a ring structure to become polybenzoxazole.
- the preferred embodiments of the polybenzoxazole to be formed are as described above.
- a polyamideimide precursor refers to a resin that undergoes a change in chemical structure due to an external stimulus to become a polyamideimide, and is preferably a resin that undergoes a change in chemical structure due to heat to become a polyamideimide, and more preferably a resin that undergoes a ring-closing reaction due to heat to form a ring structure to become a polyamideimide.
- the preferred embodiments of the polyamideimide to be formed are as described above.
- the resin composition of the present invention preferably contains a radical polymerization initiator, more preferably contains both a radical polymerization initiator and a radical crosslinking agent. If necessary, a sensitizer may also be contained.
- a negative photosensitive film can be formed from such a resin composition.
- the specific resin may also have a polarity conversion 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-working or negative-working photosensitive film is formed.
- the polyimide precursor used in the present invention is not particularly limited in type, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (2).
- A1 and A2 each independently represent an oxygen atom or -NRz-
- R111 represents a divalent organic group
- R115 represents a tetravalent organic group
- R113 and R114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- Rz represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- R 111 in formula (2) examples include groups represented by -Ar- and -Ar-L-Ar-, with a group represented by -Ar-L-Ar- being preferred.
- each Ar is independently an aromatic group
- L is a single bond, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 — or —NHCO—, or a group consisting of a combination of two or more of the above.
- the preferred ranges for these are as described above.
- R 111 is preferably derived from a diamine.
- diamines used in producing the polyimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic, or aromatic diamines. Only one type of diamine may be used, or two or more types may be used.
- R 111 is preferably a diamine containing 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 a group consisting of a combination thereof, and more preferably a diamine containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms.
- the linear or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a heteroatom
- the cyclic aliphatic group and aromatic group may have a hydrocarbon group in the ring substituted with a group containing a heteroatom.
- groups containing an aromatic group include the following.
- * represents a bonding site with another structure.
- diamines include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, and 1,6-diaminohexane; 1,2- or 1,3-diaminocyclopentane, 1,2-, 1,3-, or 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-, 1,3-, or 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, bis-(4-aminocyclohexyl)methane, bis-(3-aminocyclohexyl)methane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethane, and isophoronediamine; m- or p-phenylenediamine, diaminotoluene, 4,4'- or 3,3'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino
- diamines (DA-1) to (DA-18) described in paragraphs 0030 to 0031 of WO 2017/038598.
- R 111 is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or formula (61). In particular, from the viewpoint of i-line transmittance and ease of availability, R 111 is more preferably a divalent organic group represented by formula (61).
- Examples of diamines that give 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'-diaminooctafluorobiphenyl, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- R X2 and R X3 combine to form a ring structure
- the structure formed by combining R X2 and R X3 is preferably a single bond, -O-, or -C(R) 2 -, more preferably -O- or -C(R) 2 -, and even more preferably -O-.
- R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and more preferably a hydrogen atom.
- R and X5 are each independently preferably an alkyl group or a halogenated alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably a methyl group or a trifluoromethyl group.
- a halogenated alkyl group refers to an alkyl group in which at least one hydrogen atom has been substituted with a halogen atom.
- the halogen atom is preferably F or Cl, and more preferably F.
- R 111 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from the structure represented by formula (V-1)
- R 111 is preferably a group represented by formula (V-1-2) below.
- * represents the bonding site to the two nitrogen atoms to which R 111 is bonded in formula (2)
- n1 represents an integer of 1 to 5.
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 111 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-3), R 111 is preferably a group represented by formula (V-3-3) or formula (V-3-4) below, and from the viewpoint of reducing the dielectric constant of the cured product, a group represented by formula (V-3-3) is preferred.
- * represents the bonding site to the two nitrogen atoms to which R 111 is bonded in formula (2).
- preferred aspects of R X2 and R X3 are as described above.
- the hydrogen atoms in these structures may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 111 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-5)
- R 111 is preferably a group represented by formula (V-5-2) below.
- * represents the bonding site between R 111 and the two nitrogen atoms in formula (2).
- the hydrogen atom in formula (V-5-2) may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group. Examples of the known substituent include an alkyl group, a halogenated alkyl group, and a halogen atom.
- R 111 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-9)
- R 111 is preferably a group represented by formula (V-9-2) below.
- * represents the bonding site to the two nitrogen atoms to which R 111 is bonded in formula (2).
- preferred aspects of R X5 are as described above.
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 111 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-10)
- R 111 is preferably a group represented by formula (V-10-2) below.
- * represents the bonding site between R 111 and the two nitrogen atoms in formula (2).
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- the tetravalent organic group is preferably a tetravalent organic group containing an aromatic ring, and more preferably a group represented by the following formula (5) or (6).
- * each independently represents a bonding site to another structure.
- R 112 represents a single bond or a divalent linking group, and is preferably 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 group selected from combinations thereof; more preferably a single bond, or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, and -SO 2 -; and still more preferably a divalent group selected from the group consisting of -CH 2 -, -C(CF 3 ) 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -O-, -CO-, -S-, and -SO 2 -.
- R 115 preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 4 to 50 carbon atoms, and even more preferably 4 to 40 carbon atoms.
- the organic group containing a structure in which two or more hydrogen atoms have been removed from a structure represented by any one of formulas (V-6) to (V-10) provides the following effects: the pattern of the cured product is less likely to become tapered due to improved ultraviolet light transmittance; and the tolerance for the exposure dose is wide.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-1)
- R 115 is preferably a group represented by the following formula (V-1-1).
- * represents the bonding site to which R 115 in formula (2) bonds with the four carbonyl groups
- n1 represents an integer of 0 to 5, and is also preferably an integer of 1 to 5.
- the hydrogen atoms in the following structure may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-2), R 115 is preferably a group represented by formula (V-2-1) or formula (V-2-2) below, and from the viewpoint of lowering the amine value in the resin, a group represented by formula (V-2-2) is preferred.
- a bond crossing a side of a ring structure means substituting one of the hydrogen atoms in the ring structure.
- L X1 represents a single bond or —O—
- * represents the bonding site with the four carbonyl groups to which R 115 in formula (2) is bonded.
- the definition and preferred embodiments of R X1 are as described above.
- the hydrogen atoms in these structures may be further substituted with R 1 in formula (2) or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-3), R 115 is preferably a group represented by formula (V-3-1) or formula (V-3-2) below, and from the viewpoint of reducing the dielectric constant of the cured product, a group represented by formula (V-3-2) is preferred.
- * represents the bonding site to the four carbonyl groups to which R 115 in formula (2) is bonded.
- the definitions and preferred embodiments of R X2 and R X3 are as described above.
- the hydrogen atoms in these structures may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure in which two or more hydrogen atoms have been removed from a structure represented by formula (V-4), R 115 is preferably a group represented by the following formula (V-4-1).
- * represents the bonding site of R 115 in formula (2) with the four carbonyl groups
- n1 represents an integer of 0 to 5.
- the hydrogen atoms in formula (V-4-1) may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group. Examples of known substituents include an alkyl group, a halogenated alkyl group, and a halogen atom. However, it is also preferable that none of the hydrogen atoms in the structure represented by (V-4-1) are substituted.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-6), R 115 is preferably a group represented by formula (V-6-1) below.
- * represents the bonding site to the four carbonyl groups to which R 115 in formula (2) is bonded.
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-7), R 115 is preferably a group represented by formula (V-7-1) below.
- * represents the bonding site to the four carbonyl groups to which R 115 in formula (2) is bonded.
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-8), R 115 is preferably a group represented by formula (V-8-1) below.
- * represents the bonding site to the four carbonyl groups to which R 115 is bonded in formula (2).
- R X5 The definition and preferred embodiments of R X5 are as described above.
- the hydrogen atom in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 is a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by formula (V-9)
- R 115 is preferably a group represented by formula (V-9-1) below.
- * represents the bonding site to the four carbonyl groups to which R 115 in formula (2) is bonded.
- the hydrogen atoms in the structure below may be further substituted with a group represented by formula (RP-1) described below or a known substituent such as a hydrocarbon group.
- R 115 may be a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from a tetracarboxylic acid dianhydride described in paragraphs 0055 to 0057 of JP-A No. 2023-003421.
- R 115 does not contain an imide structure in its structure. Furthermore, it is preferable that R 115 does not contain a urethane bond, a urea bond, or an amide bond in the structure.
- R N is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom.
- R 115 does not contain an imide structure, a urethane bond, a urea bond, or an amide bond, and it is more preferable that R 115 does not contain an imide structure, a urethane bond, a urea bond, an amide bond, or an ester bond.
- R 115 may be a structure represented by the following formula (X-3), or a structure in which the hydrogen atom of the group represented by X 2 or the hydrogen atom of the group represented by L 3 in the structure represented by formula (X-3) is substituted with a group represented by formula (RP-1) described later.
- X2 's each independently represent a trivalent linking group
- L3 represents a divalent linking group
- * represents a bonding site to another structure.
- preferred embodiments of X2 and L3 are the same as preferred embodiments of X2 and L3 in formula (X-2) described below.
- R 115 include a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from a tetracarboxylic acid dianhydride.
- the polyimide precursor may contain only one type of tetracarboxylic acid dianhydride residue or two or more types of tetracarboxylic acid dianhydride residues as the structure corresponding to R 115.
- the tetracarboxylic dianhydride is preferably represented by the following formula (O).
- R 115 represents a tetravalent organic group.
- the preferred range of R 115 is the same as that of R 115 in formula (2), and the preferred range is also the same.
- tetracarboxylic dianhydrides 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'-diphenylmethane tetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride,
- R 115 and R 111 in formula (2) both contain a ring structure, and it is more preferable that both contain an aromatic ring structure.
- R 115 and R 111 in formula (2) are each preferably an organic group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by any one of formulas (V-1) to (V-10) above, and more preferably an organic group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by any one of formulas (V-1) to (V-4) above. Preferred aspects of these groups are as described above.
- R 111 and R 115 may contain a group represented by formula (RP-1).
- L 1 represents a linking group having a valence of a1+1
- a 1 represents a polymerizable group
- a1 represents an integer of 1 or more
- * represents a bonding site to another structure in R 115 or R 111 in formula (2).
- L1 is preferably a group represented by the following formula (L-2).
- R N represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, when a1 is 1, L x represents a single bond or a divalent linking group, when a1 is 2 or more, L x represents an a1+1-valent linking group, a1 represents an integer of 1 or more, * represents a bonding site to another structure in R 115 or R 111 in formula (2), and # represents a bonding site to A 1 in formula (RP-1).
- Z2 is preferably —O— or —C( ⁇ O)O—.
- R N is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group, and still more preferably a hydrogen atom.
- Lx is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group.
- Lx is preferably a hydrocarbon group, a heterocyclic group, or a group represented by a combination thereof, more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and even more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 3 to 15 carbon atoms.
- a1 has the same meaning as a1 in formula (RP-1).
- a 1 represents a polymerizable group.
- Preferred embodiments of the polymerizable group are the same as the preferred embodiments of the polymerizable group contained in resin A described above.
- A1 is preferably a vinylphenyl group, a (meth)acryloxy group, a vinyl ether group, a maleimide group, an allyl group, or a group containing these, and more preferably a maleimide group, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, or a vinylphenyl group.
- a (meth)acryloxy group is preferred from the viewpoint of reactivity.
- a maleimide group or a vinylphenyl group is preferred from the viewpoint of reducing the dielectric loss tangent of the cured product.
- a 1 in formula (RP-1) is a vinylphenyl group and L 1 is a group represented by formula (L-2-1).
- L X2 represents a hydrocarbon group
- a1 represents an integer of 1 or greater
- * represents a bonding site to another structure in R 115 or R 111 in formula (2)
- # represents a bonding site to A 1 in formula (RP-1).
- L and X2 are preferably saturated aliphatic hydrocarbon groups.
- L X2 is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group.
- a1 has the same meaning as a1 in formula (RP-1).
- a 1 in formula (RP-1) is a maleimide group
- L 1 is a group represented by formula (L-2)
- L X in formula (L-2) is an aromatic group or an aliphatic saturated hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms.
- the aromatic group may be either an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, with an aromatic hydrocarbon group being preferred.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and more preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 carbon atoms.
- heteroatoms in the aromatic heterocyclic group include oxygen atoms, nitrogen atoms, and sulfur atoms.
- the number of heteroatoms in the aromatic heterocyclic group is preferably 1 or 2.
- the aromatic heterocyclic group is preferably a 5- or 6-membered ring containing the heteroatom. Furthermore, the aromatic heterocyclic group may be condensed with another aromatic heterocyclic group or another aromatic hydrocarbon ring group.
- the aliphatic saturated hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms may have any of a linear, branched, or cyclic structure, or a structure represented by a combination thereof.
- the aliphatic saturated hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms preferably has 4 to 20 carbon atoms, and more preferably has 5 to 10 carbon atoms.
- a1 is preferably an integer of 1 to 4, and more preferably an integer of 1 or 2.
- An embodiment in which a1 is 1 is also a preferred embodiment of the present invention.
- R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- the monovalent organic group preferably contains a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, an aromatic group, or a polyalkyleneoxy group. It is also preferable that at least one of R 113 and R 114 contains a polymerizable group, and more preferably that both contain polymerizable groups. It is also preferable that at least one of R 113 and R 114 contains two or more polymerizable groups.
- the polymerizable group is a group capable of undergoing a crosslinking reaction by the action of heat, radicals, or the like, and is preferably a radically polymerizable 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 vinylphenyl group), a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, and a group represented by the following formula (III), and the group represented by the following formula (III) is preferred.
- R 200 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- * represents a bonding site to 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, propylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, octamethylene, and dodecamethylene, 1,2-butanediyl, 1,3-butanediyl, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, and polyalkyleneoxy groups, of which alkylene groups such as ethylene and propylene, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, cyclohexyl, and polyalkyleneoxy groups are more preferred, and alkylene groups such as ethylene and propylene, or polyalkyleneoxy groups are even more preferred.
- alkylene groups such as ethylene, propylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, octamethylene, and dodecamethylene, 1,2-butanediyl, 1,3-butanediyl, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, and polyalky
- 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, even more preferably 2 to 6, still more preferably 2 to 5, still more preferably 2 to 4, still more preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.
- the alkylene group may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and a halogen atom.
- the number of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group (the number of repeating polyalkyleneoxy groups) is preferably 2 to 20, more preferably 2 to 10, and even more preferably 2 to 6.
- a polyethyleneoxy group, a polypropyleneoxy group, a polytrimethyleneoxy group, a polytetramethyleneoxy group, or a group in which a plurality of ethyleneoxy groups and a plurality of propyleneoxy groups are bonded is preferred, a polyethyleneoxy group or a polypropyleneoxy group is more preferred, and a polyethyleneoxy group is even more preferred.
- the ethyleneoxy groups and the propyleneoxy groups may be arranged randomly, may be arranged in blocks, or may be arranged in a pattern such as alternating. The preferred embodiments of the number of repetitions of the ethyleneoxy groups etc. in these groups are as described above.
- the polyimide precursor when R 113 is a hydrogen atom or when R 114 is a hydrogen atom, the polyimide precursor may form a counter salt with a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond.
- a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond examples include N,N-dimethylaminopropyl methacrylate.
- the acid-decomposable group examples include a tert-butoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group, a trimethylsilyl group, a tert-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl ether group, etc. From the viewpoint of exposure sensitivity, an ethoxyethyl group or a tetrahydrofuranyl group is preferred.
- the polyimide precursor has fluorine atoms in its structure.
- the fluorine atom content in the polyimide precursor is preferably 10% by mass or more, and 20% by mass or less.
- the polyimide precursor may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- Specific examples include those using bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, etc. as diamines.
- the repeating unit represented by formula (2) is preferably a repeating unit represented by formula (2-A). That is, at least one of the polyimide precursors used in the present invention is preferably 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 range of 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 represent a hydrogen atom or a monovalent organic group
- at least one of R 113 and R 114 is a group containing a polymerizable group, and it is preferred that 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 the preferred range is also the same.
- R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and the preferred range is also the same.
- the polyimide precursor may contain one type of repeating unit represented by formula (2), or may contain two or more types. It may also contain a structural isomer of the repeating unit represented by formula (2). The polyimide precursor may also contain other types of repeating units in addition to the repeating unit of formula (2).
- One embodiment of the polyimide precursor of the present invention is one in which the content of repeating units represented by formula (2) is 50 mol% or more of all repeating units.
- the total content is more preferably 70 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably more than 90 mol%.
- 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 polyimide precursor preferably has a molecular weight dispersity of 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more.
- the upper limit of the molecular weight dispersity of the polyimide precursor is not particularly limited, but is, for example, 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 by weight average molecular weight/number average molecular weight.
- the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polyimide precursor are within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyimide precursors as a single resin are each within the above-mentioned ranges.
- the imidization rate (also called the "ring closure rate") of the polyimide precursor is preferably less than 70%, more preferably less than 50%, and even more preferably less than 30%, from the standpoint of the film strength, insulating properties, etc. of the resulting organic film.
- the lower limit of the imidization rate may be 0% or more, or may be 5% or more, or 10% or more.
- the imidization rate refers to the ratio of imide ring structures to the total of amic acid structures, amic acid ester structures, and imide ring structures.
- the polyimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyimide, or may be a polyimide that is soluble in a developer containing an organic solvent as a main component.
- alkali-soluble polyimide refers to a polyimide that dissolves at least 0.1 g in 100 g of a 2.38 mass % aqueous tetramethylammonium solution at 23° C.
- a polyimide that dissolves at least 0.5 g is preferred, and a polyimide that dissolves at least 1.0 g is more preferred.
- the upper limit of the dissolution amount is not particularly limited, but it is preferably 100 g or less.
- the polyimide is preferably a polyimide having a plurality of imide structures in the main chain.
- the polyimide contains fluorine atoms.
- the fluorine atom is preferably contained in, for example, R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained as a fluorinated alkyl group in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
- the amount of fluorine atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
- the polyimide contains a silicon atom.
- the silicon atom is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later as an organically modified (poly)siloxane structure described later.
- the silicon atom or the organically modified (poly)siloxane structure may be contained in a side chain of the polyimide, but is preferably contained in the main chain of the polyimide.
- the amount of silicon atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less.
- the polyimide preferably has an ethylenically unsaturated bond.
- the polyimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or in a side chain, but preferably in a side chain.
- the ethylenically unsaturated bond preferably has radical polymerizability.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and more preferably contained in R 132 or R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below, and more preferably contained in R 131 as a group having an ethylenically unsaturated bond.
- the group having an ethylenically unsaturated bond include a group having an optionally substituted vinyl group directly bonded to an aromatic ring, such as a vinyl group, an allyl group, or a vinylphenyl group, a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, a group represented by the above formula (RP-1), 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 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- R 21 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -O-CH 2 CH(OH)CH 2 -, -C( ⁇ O)O-, -O(C ⁇ O)NH-, a (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms (the alkylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 2 or 3 carbon atoms; the alkyleneoxy group preferably has 1 to 12 repeating atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 repeating atoms), or a group consisting of a combination of two or more of these.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms may be any of linear, branched, and cyclic alkylene groups, and alkylene groups represented by a combination thereof.
- the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
- R 21 is preferably a group represented by any one of the following formulae (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 in which two or more of these are bonded together;
- X represents an oxygen atom or a sulfur atom; * represents a bonding site to another structure; and ⁇ represents a bonding site to the oxygen atom to which R21 in formula (IV) is bonded.
- formulas (R1) to (R3) preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms as L are the same as the preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms as R 21 in formula (IV).
- 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) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having an isocyanato group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-isocyanatoethyl methacrylate).
- the structure represented by formula (R2) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a carboxy group with a compound having a hydroxy group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate).
- the structure represented by formula (R3) can be obtained, for example, by 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).
- * represents a bonding site with another structure, and is preferably a bonding site with the main chain of the polyimide.
- the amount of ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and 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.
- polymerizable groups other than the group having an ethylenically unsaturated bond include an epoxy group, a cyclic ether group such as an oxetanyl group, an alkoxymethyl group such as a methoxymethyl group, and a methylol group.
- the polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond is preferably contained in, for example, R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
- the amount of polymerizable groups other than groups having ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.001 to 0.05 mol/g.
- the polyimide may have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
- the acid-decomposable group in the polyimide is the same as the acid-decomposable group described for R 113 and R 114 in the above formula (2), and preferred embodiments are also the same.
- the polarity conversion group is contained, for example, in R 131 and R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described below, or at the terminal of the polyimide.
- the acid value of the polyimide is preferably 30 mgKOH/g or more, more preferably 50 mgKOH/g or more, and even more preferably 70 mgKOH/g or more.
- 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 from 1 to 35 mgKOH/g, more preferably from 2 to 30 mgKOH/g, and even more preferably from 5 to 20 mgKOH/g.
- the acid value is measured by a known method, for example, 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 the equilibrium constant Ka of a dissociation reaction in which a hydrogen ion is released from an acid, expressed as its negative common logarithm pKa.
- pKa is a value calculated using ACD/ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified.
- ACD/ChemSketch registered trademark
- pKa values listed in "Revised 5th Edition Chemistry Handbook, Basic Edition" compiled by the Chemical Society of Japan may be referenced.
- the acid group is a polyacid such as phosphoric acid
- the pKa is the first dissociation constant.
- the polyimide preferably contains at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a phenolic hydroxy group, and more preferably contains a phenolic hydroxy group.
- the polyimide preferably has a phenolic hydroxy group.
- the polyimide may have a phenolic hydroxy group at the end of the main chain or on a side chain.
- the phenolic hydroxy group is preferably contained in, for example, R 132 or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
- the amount of phenolic hydroxy groups relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.1 to 30 mol/g, and more preferably 1 to 20 mol/g.
- the polyimide used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer compound having an imide structure, but it is preferable that it 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 end of the polyimide as shown in the following formula (4-1) or formula (4-2).
- Formula (4-1) In formula (4-1), R 133 is a polymerizable group, and the other groups have the same meanings as in formula (4).
- R 134 and R 135 are 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).
- Examples of the polymerizable group include the above-mentioned group containing an ethylenically unsaturated bond, and crosslinkable groups other than the above-mentioned group having an ethylenically unsaturated bond.
- R 131 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include the same as those of R 111 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
- the divalent organic group is preferably a group containing a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by any one of the above formulas (V-1) to (V-10), and more preferably a structure obtained by removing two or more hydrogen atoms from a structure represented by any one of the above formulas (V-1) to (V-10), which has a group represented by formula (RP-1) as a substituent in these structures.
- R 131 may be a diamine residue remaining after removal of the amino group of the diamine. Examples of the diamine include aliphatic, cycloaliphatic, and aromatic diamines. Specific examples include the examples of R 111 in formula (2) of the polyimide precursor.
- R 131 is preferably a diamine residue having at least two alkylene glycol units in the main chain, from the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of warping during firing, more preferably a diamine residue containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule, and even more preferably a diamine residue of the above diamine that does not contain an aromatic ring.
- diamines containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule include, but are not limited to, Jeffamine (registered trademark) KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, EDR-148, EDR-176, D-200, D-400, D-2000, and D-4000 (all trade names, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.), 1-(2-(2-(2-aminopropoxy)ethoxy)propoxy)propan-2-amine, and 1-(1-(1-(2-aminopropoxy)propan-2-yl)oxy)propan-2-amine.
- R 132 represents a tetravalent organic group.
- examples of the tetravalent organic group include the same as those of R 115 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
- the four bonds of the tetravalent organic group exemplified as R 115 bond to the four —C( ⁇ O)— moieties in formula (4) to form a fused ring.
- the polyimide contains fluorine atoms in its structure.
- the fluorine atom content in the polyimide is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
- polyimide may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure.
- diamine components include bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane.
- polyimides can then be fully imidized using a known imidization reaction method, or by terminating the imidization reaction midway to introduce a partial imide structure.
- a partial imide structure can be introduced by blending a fully imidized polymer with the polyimide precursor.
- Other known polyimide synthesis methods can also be used.
- the weight-average molecular weight (Mw) of the polyimide is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000. By making the weight-average molecular weight 5,000 or more, the fold resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film with excellent mechanical properties (e.g., breaking elongation), the weight-average molecular weight is particularly preferably 15,000 or more.
- the number average molecular weight (Mn) of the polyimide is preferably from 2,000 to 40,000, more preferably from 3,000 to 30,000, and even more preferably from 4,000 to 20,000.
- polybenzoxazole precursor examples include compounds described in paragraphs 0073 to 0095 of WO 2022/145355, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
- polybenzoxazole examples include the compounds described in paragraphs 0096 to 0103 of WO 2022/145355, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
- polyamide-imide precursor examples include compounds described in paragraphs 0104 to 0119 of WO 2022/145355, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
- X2 is exemplified by a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, and an aromatic group, or a group in which two or more of these are linked by a single bond or a linking group.
- a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more of these are combined by a single bond or a linking group is preferred, and an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms are combined by a single bond or a linking group is more preferred.
- the alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- the halogenated alkylene group may contain hydrogen atoms, or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, but it is preferred that all of the hydrogen atoms be substituted with halogen atoms.
- Examples of preferred halogenated alkylene groups include a (ditrifluoromethyl)methylene group.
- the arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group, more preferably a phenylene group, and even more preferably a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group.
- X2 is preferably derived from a tricarboxylic acid compound in which at least one carboxy group may be halogenated.
- the halogenation is preferably chlorination.
- a compound having three carboxy groups is called a tricarboxylic acid compound. Two of the three carboxy groups of the tricarboxylic acid compound may be converted into acid anhydrides.
- the tricarboxylic acid compound which may be halogenated include branched aliphatic, cyclic aliphatic, and aromatic tricarboxylic acid compounds. These tricarboxylic acid compounds may be used alone or in combination of two or more.
- X2 does not contain an imide structure in its structure. Furthermore, it is preferable that X2 does not contain a urethane bond, a urea bond, or an amide bond in the structure. Furthermore, it is preferable that X2 does not contain an ester bond in the structure. Among these, X2 preferably does not contain an imide structure, a urethane bond, a urea bond, or an amide bond, and more preferably does not contain an imide structure, a urethane bond, a urea bond, an amide bond, or an ester bond.
- tricarboxylic acid compounds containing a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more of these groups via a single bond or a linking group are preferred, and tricarboxylic acid compounds containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms via a single bond or a linking group are more preferred.
- the tricarboxylic acid compound examples include 1,2,3-propanetricarboxylic acid, 1,3,5-pentanetricarboxylic acid, citric acid, trimellitic acid, 2,3,6-naphthalenetricarboxylic acid, and compounds in which phthalic acid (or phthalic anhydride) and benzoic acid are linked via a single bond, —O—, —CH 2 —, —C(CH 3 ) 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —SO 2 —, or a phenylene group.
- These compounds may be compounds in which two carboxy groups are anhydrides (e.g., trimellitic anhydride), or may be compounds in which at least one carboxy group is halogenated (e.g., trimellitic anhydride chloride).
- L3 is exemplified by a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, an aromatic group, or a group in which two or more of these are linked by a single bond or a linking group, and is preferably a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more of these are combined by a single bond or a linking group, and more preferably an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms are combined by a single bond or a linking group.
- the halogenated alkylene group is preferably a halogenated alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- the halogen atom in the halogenated alkylene group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, with a fluorine atom being preferred.
- the halogenated alkylene group may contain hydrogen atoms, or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, but it is preferred that all of the hydrogen atoms be substituted with halogen atoms.
- Examples of preferred halogenated alkylene groups include a (ditrifluoromethyl)methylene group.
- the arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group, more preferably a phenylene group, and even more preferably a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group.
- polyamide-imide examples include the compounds described in paragraphs 0120 to 0133 of WO 2022/145355, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
- Polyimides and the like can be produced, for example, by the method described in paragraphs 0134 to 0136 of WO 2022/145355, the disclosure of which is incorporated herein by reference. Alternatively, they can be synthesized by reference to other known methods.
- 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, even more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more, based on the total solid content of the resin composition. Also, 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, even more preferably 98% by mass or less, even more preferably 97% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less, based on the total solid content of the resin composition.
- the resin composition of the present invention may contain only one specific resin or two or more specific resins. When two or more specific resins are contained, the total amount is preferably within the above range.
- the resin composition of the present invention also preferably contains at least two types of resins.
- the resin composition of the present invention may contain a total of two or more types of the specific resin and the other resins described below, or may contain two or more types of specific resins, but it is preferable that the resin composition contains two or more types of specific resins.
- the resin composition of the present invention contains two or more specific resins, it is preferable to contain, for example, two or more polyimide precursors having different dianhydride-derived structures (R 115 in the above formula (2)).
- 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 "another resin").
- other resins include phenolic resins, polyamides, epoxy resins, polysiloxanes, resins containing a siloxane structure, (meth)acrylic resins, (meth)acrylamide resins, urethane resins, butyral resins, styryl resins, polyether resins, and polyester resins.
- phenolic resins polyamides
- epoxy resins polysiloxanes
- resins containing a siloxane structure resins containing a siloxane structure
- (meth)acrylic resins eth)acrylamide resins
- urethane resins urethane resins
- butyral resins styryl resins
- polyether resins e.g., polyether resins
- polyester resins e.g., polyether resins,
- a (meth)acrylic resin having a weight average molecular weight of 20,000 or less and a high polymerizable group value for example, the molar amount of polymerizable groups contained in 1 g of resin is 1 ⁇ 10 -3 mol/g or more
- the resin composition it is possible to improve the coatability of the resin composition and the solvent resistance of the pattern (cured product), etc.
- the content of the other resins is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, even more preferably 1% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more, relative to the total solid content of the resin composition.
- the content of the other resins is preferably 80 mass% or less, more preferably 75 mass% or less, even more preferably 70 mass% or less, still more preferably 60 mass% or less, and even more preferably 50 mass% or less, relative to the total solid content of the resin composition.
- a preferred embodiment of the resin composition of the present invention may be an embodiment in which the content of the other resin is low.
- the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on the total solid content of the resin composition.
- 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. When two or more types are contained, the total amount is preferably in the above range.
- the resin composition of the present invention contains a compound A represented by formula (1).
- X 11 is —O—, —S—, or —NR N —
- R N is a hydrogen atom or a substituent
- R 11 is a monovalent group containing an aromatic heterocycle bonded to X 11 via a ring atom
- R 12 to R 16 are hydrogen atoms or substituents
- adjacent two of R 12 to R 16 may bond to each other to form a ring
- at least one of R 12 to R 16 is directly bonded to the benzene ring to which R 12 to R 16 are bonded via —O— or —NR N2 —
- R N2 is a hydrogen atom or a substituent.
- X11 is -O-, -S-, or -NR N -, preferably -O- or -NR N -, and more preferably -NR N -.
- R N is a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, even more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a hydrogen atom. That is, it is particularly preferable that X11 is -NH-.
- R 11 is a monovalent group containing an aromatic heterocycle bonded to X 11 via a ring atom.
- the heteroatom in the aromatic heterocycle structure include a nitrogen atom, a sulfur atom, and an oxygen atom, and it is preferable that at least a nitrogen atom is contained as the heteroatom.
- the aromatic heterocyclic structure may be a monocyclic structure or a polycyclic structure, but is preferably a monocyclic structure or a bicyclic structure. When the aromatic heterocyclic structure is a polycyclic structure, it is sufficient that at least one of the rings contained in the polycyclic structure is a heterocyclic structure, and it is not necessary that all of the rings contained in the polycyclic structure are heterocyclic structures.
- R 11 preferably contains -NH-, -S-, or -O- in the structure, more preferably contains -NH-, -SH, or -OH, and even more preferably contains -NH-.
- the -NH-, -S-, or -O- may be present in the aromatic heterocyclic structure of R 11 or may be present in a substituent of the aromatic heterocyclic ring.
- the expression "-NH-, -S- or -O-" is present in the aromatic heterocycle of R 11 means that the nitrogen atom, sulfur atom or oxygen atom in -NH-, -S- or -O- is present as a ring member of the aromatic heterocycle.
- compound A has tautomers, it is sufficient that the structure corresponding to R 11 in at least one of the tautomers contains —NH—, —S— or —O— in the structure.
- the substituent i.e., a substituent containing —NH—, —S— or —O—
- when present in the substituent of the aromatic heterocycle includes an amino group or a substituted amino group, a thiol group, a hydroxy group, and the like.
- the aromatic heterocycle in R 11 has at least one partial structure represented by the following formula (R-1):
- N is a nitrogen atom that is a member of the aromatic heterocycle
- * represents a bonding site to an atom that is a member of the heterocyclic structure.
- the aromatic heterocycle preferably has one or two partial structures represented by formula (R-1), and more preferably has only one.
- the structure corresponding to R 11 in at least one of the tautomers may contain the partial structure represented by formula (R-1) in its structure.
- the number of nitrogen atoms in the aromatic heterocycle is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more. Furthermore, the number of nitrogen atoms is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. From the viewpoint of easily adsorbing compound A to metals and easily achieving effects such as suppressing void generation or improving adhesion, the aromatic heterocycle in R 11 is preferably a monocyclic or bicyclic aromatic heterocycle having three or more nitrogen atoms as ring members. The number of nitrogen atoms is more preferably 3 to 6, and even more preferably 3 to 5. In the above embodiment, when the aromatic heterocycle is a bicyclic aromatic heterocycle, the total number of nitrogen atoms present as ring members in the two rings may be three or more.
- heteroaromatic rings are not particularly limited, but examples include the following ring structures and tautomers of the following ring structures:
- the heteroaromatic ring in R 11 is preferably a structure having a 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole or purine ring as a partial structure.
- R 11 contains -NH-, -SH, or -OH in the structure and is a monovalent group containing a monocyclic or bicyclic aromatic heterocycle, and is a monovalent group containing an aromatic heterocycle having three or more nitrogen atoms as ring members; it is also preferable that R 11 has at least one partial structure represented by formula (R-1) and is a monovalent group containing a monocyclic or bicyclic aromatic heterocycle, and is a monovalent group containing an aromatic heterocycle having three or more nitrogen atoms as ring members.
- the aromatic heterocycle preferably has at least one partial structure represented by formula (R-3).
- —NH— is a ring member of the aromatic heterocycle and serves as a partial structure constituting the aromatic heterocycle.
- X 31 is a ring member atom of the aromatic heterocycle and is further bonded to another ring member atom. This other ring member atom may be, for example, a carbon atom or a nitrogen atom.
- X 32 is a ring member atom of the aromatic heterocycle and is a carbon atom or a nitrogen atom and may be further bonded to another ring member atom. This other ring member atom may be, for example, a carbon atom or a nitrogen atom.
- X 33 is a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom.
- X 33 When X 33 is a nitrogen atom, X 33 may be a ring member atom of the aromatic heterocycle, or may be further bonded to another ring member atom to form a polycyclic (e.g., bicyclic) heterocycle as an aromatic heterocycle having at least one partial structure represented by formula (R-3).
- X 31 is preferably a carbon atom.
- X 32 is preferably a carbon atom or a nitrogen atom.
- X 33 is preferably a nitrogen atom or an oxygen atom, more preferably a nitrogen atom, and more preferably an atom that is a ring member of the above aromatic heterocyclic structure.
- bonds are to be bonded to another structure.
- X 31 to X 33 if there are any bonds remaining in addition to the bonds described in formula (R-3), the bonds are to be bonded to another structure.
- the bonds are to be bonded to another structure.
- X 31 is a nitrogen atom
- two bonds are to be bonded to another structure
- X 31 is a carbon atom
- three bonds are to be bonded to another structure.
- Such aromatic heterocycles include the following nitrogen-containing heterocycles and tautomers of any of the following nitrogen-containing heterocycles:
- the aromatic heterocycle in R11 may have a substituent.
- the substituent is preferably an amino group.
- the number of substituents is preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2. Note that "the number of substituents is 0" means that no substituents are present. Examples of the substituent include an amino group.
- the aromatic heterocycle does not have an -NH- partial structure within the ring, it preferably has at least one amino group.
- the position of the bond of the monovalent group is not particularly limited as long as it is bonded to any carbon atom.
- R 11 are preferably groups having any of the following structures or structures in which a hydrogen atom in these structures is substituted: Furthermore, tautomers of these structures may also be used.
- the SP value of the solvent is preferably 10 to 47 (MPa) 1/2 , more preferably 15 to 35 (MPa) 1/2 , even more preferably 18 to 30 (MPa) 1/2 , and particularly preferably 20 to 27 (MPa) 1/2 .
- R 11 may be any of the structures shown below, or any of these structures in which a hydrogen atom is substituted, or may be a tautomer of these structures.
- * is the bonding site to X 11. In the above formula, * not bonded to a ring atom may be bonded to any ring carbon atom.
- R 11 may exist in tautomeric forms other than those shown above, and these tautomeric forms are also included within the scope of the present invention.
- examples of the group having one or more substituents include groups having any of the following structures.
- R 12 to R 16 are hydrogen atoms or substituents, and adjacent two of R 12 to R 16 may be bonded to each other to form a ring, and at least one of R 12 to R 16 is directly bonded to the benzene ring to which R 12 to R 16 are bonded via -O- or -NR N2 -.
- R 12 to R 16 examples include an alkyl group, an aryl group, a halogen atom, -OR O2 , -NR N3 R N2 , and -C( ⁇ O)-OH.
- alkyl group an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferred, and a methyl group or a tert-butyl group is even more preferred.
- the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and even more preferably a phenyl group.
- R O2 , R N2 , and R N3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, even more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a hydrogen atom.
- R O2 , R N2 , and R N3 may each have a structure containing a monovalent group containing an aromatic heterocycle as described above for R 11.
- R 12 to R 16 When adjacent two of R 12 to R 16 are bonded to each other to form a ring, they may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atoms to which they are bonded, for example, by becoming *-O-(CH 2 ) n -O-* or *-N(-R N2 )-C( ⁇ O)-(CH 2 ) n -* (n is an integer of 1 to 3, and * indicates the bonding position).
- the ring structure formed may be an aliphatic ring structure or an aromatic ring structure, but an aliphatic ring structure is preferred.
- An embodiment in which the ring structure formed contains an acetal structure is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- R 14 is a specific substituent and at least one of R 12 , R 13 , R 15 and R 16 is a substituent is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- R 14 is a specific substituent and at least one of R 12 , R 13 , R 15 and R 16 are all hydrogen atoms
- the solubility of compound A in solvents is improved, precipitation is less likely, it can be used at a higher concentration, etc., and it is therefore thought that the effects of suppressing the generation of voids and improving adhesion are more easily obtained for these reasons.
- the SP value of the solvent is preferably 10 to 47 (MPa) 1/2 , more preferably 15 to 35 (MPa) 1/2 , even more preferably 18 to 30 (MPa) 1/2 , and particularly preferably 20 to 27 (MPa) 1/2 .
- preferred embodiments of the specific substituent in R 14 are as described above.
- examples of the substituents in R 12 , R 13 , R 15 and R 16 include the specific substituents described above and other substituents described above, and preferred embodiments of these substituents are also as described above.
- the molecular weight of compound A is preferably less than 2,000, more preferably 1,000 or less, and even more preferably 200 or more and 500 or less.
- the pKa of Compound A is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 12 or more. Furthermore, the pKa of the conjugate acid of compound A (measured in a DSMO solvent) is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5 or less. In this specification, pKa is a value calculated by ACD/ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified.
- Compound A includes, but are not limited to, the compounds used in the examples described below. In particular, any of the following compounds is preferred:
- the content of compound A relative to the total solid content of the resin composition of the present invention is preferably 0.005 to 30% by mass.
- the lower limit is more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.02% by mass or more, and particularly preferably 0.05% by mass or more.
- the upper limit is more preferably 15% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less.
- the content of the compound A is preferably 0.005 to 30 parts by mass, more preferably 0.01 to 15 parts by mass, even more preferably 0.02 to 5 parts by mass, and particularly preferably 0.05 to 1 part by mass.
- the compound A may be used alone or in combination of two or more kinds. When two or more kinds are used in combination, the total amount is preferably in the above range.
- the resin composition of the present invention preferably further contains a polymerizable compound and a photopolymerization initiator. Each of these will be explained below.
- the resin composition of the present invention preferably contains a polymerizable compound, particularly when the specific resin does not have a polymerizable group.
- the polymerizable compound include a polymerizable compound having a radical polymerizable group (radical crosslinking agent) and other crosslinking agents.
- the resin composition of the present invention preferably contains a radical crosslinking agent.
- the radical crosslinking agent is a compound having a radical polymerizable group.
- the radical polymerizable group is preferably a group containing an ethylenically unsaturated bond.
- Examples of the group containing an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, a vinylphenyl group, a (meth)acryloyl group, a maleimide group, and a (meth)acrylamide group.
- a (meth)acryloyl group, a (meth)acrylamide group, and a vinylphenyl group are preferred, and from the viewpoint of reactivity, a (meth)acryloyl group is more preferred.
- 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, and may also 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 even more preferably a compound having 2 to 6 ethylenically unsaturated bonds.
- the resin composition of the present invention contains a compound having two ethylenically unsaturated bonds and the compound having three or more ethylenically unsaturated bonds.
- 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 (e.g., acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), their esters, and amides.
- esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydric alcohol compounds are esters of unsaturated carboxylic acids and polyamine compounds.
- addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having nucleophilic substituents such as hydroxyl groups, amino groups, or sulfanyl groups with monofunctional or polyfunctional isocyanates or epoxy groups, and dehydration condensation reaction products of monofunctional or polyfunctional carboxylic acids.
- the radical crosslinking agent is preferably a compound having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure.
- Examples of compounds having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure include the compounds described in paragraph 0203 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- radical crosslinking agents other than those mentioned above include the radical polymerizable compounds described in paragraphs 0204 to 0208 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- esters examples include UAS-10 and UAB-140 (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), NK Ester M-40G, NK Ester 4G, NK Ester M-9300, NK Ester A-9300, and UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, and AI-600 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and Blenmar PME400 (manufactured by NOF Corporation).
- Suitable radical crosslinking agents include urethane acrylates such as those described in JP-B No. 48-041708, JP-A No. 51-037193, JP-B No. 02-032293, and JP-B No. 02-016765, as well as urethane compounds with an ethylene oxide skeleton such as those described in JP-B No. 58-049860, JP-B No. 56-017654, JP-B No. 62-039417, and JP-B No. 62-039418.
- Compounds with an amino structure or sulfide structure in the molecule such as those described in JP-A Nos. 63-277653, 63-260909, and JP-A No. 01-105238, can also be used as radical crosslinking agents.
- the radical crosslinking agent may be a radical crosslinking agent having an acid group such as a carboxy group or a phosphate group.
- the radical crosslinking agent having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and more preferably a radical crosslinking agent in which an acid group is imparted by reacting a non-aromatic carboxylic anhydride with the unreacted hydroxy groups of an aliphatic polyhydroxy compound.
- a radical crosslinking agent in which an acid group is imparted by reacting a non-aromatic carboxylic anhydride with the unreacted hydroxy groups of an aliphatic polyhydroxy compound, in which the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol.
- examples of commercially available products include polybasic acid-modified acrylic oligomers M-510 and M-520 manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- the acid value of the radical crosslinking agent having an acid group is preferably 0.1 to 300 mgKOH/g, and more preferably 1 to 100 mgKOH/g.
- the acid value of the radical crosslinking agent is within the above range, it provides excellent handling during manufacturing and developability. It also provides good polymerizability.
- the acid value is measured in accordance with the description of JIS K 0070:1992.
- the radical crosslinking agent is preferably a radical crosslinking agent having at least one selected from the group consisting of a urea bond and a urethane bond (hereinafter also referred to as "crosslinking agent U").
- crosslinking agent U a radical crosslinking agent having at least one selected from the group consisting of a urea bond and a urethane bond
- crosslinking agent U the chemical resistance, resolution, etc. may be improved.
- the mechanism by which the above-mentioned effect is obtained is unknown; however, it is thought that, for example, when curing is performed by heating or the like, a part of the crosslinking agent U is thermally decomposed to generate amines or the like, and the amines or the like promote the cyclization of the precursor of the cyclized resin, such as a polyimide precursor.
- the crosslinking agent U has high compatibility with the compound A having an amide structure or an ester structure, and by using the crosslinking agent U in the resin composition of the present invention, it is possible to improve the coatability of the composition.
- the crosslinking agent U may have only one urea bond or one urethane bond, may have one or more urea bonds and one or more urethane bonds, may have no urethane bond but two or more urea bonds, or may have no urea bond but two or more urethane bonds.
- the total number of urea bonds and urethane bonds in the crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the number of urea bonds in the crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the number of urethane bonds in the crosslinking agent U is 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the radical polymerizable group in the crosslinking agent U is not particularly limited, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a (meth)acryloyl group, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, and a maleimide group. Of these, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, or a maleimide group is preferred, and a (meth)acryloxy group is more preferred.
- the crosslinking agent U has two or more radically polymerizable groups, the structures of the radically polymerizable groups may be the same or different.
- the number of radical polymerizable groups in the crosslinking agent U may be one or two or more, and is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 4.
- the radical polymerizable group value (mass of compound per mole of radical polymerizable group) of the crosslinking agent U is preferably 150 to 400 g/mol.
- the lower limit of the radically polymerizable group value is more preferably 200 g/mol or more, even more preferably 210 g/mol or more, still more preferably 220 g/mol or more, even more preferably 230 g/mol or more, still more preferably 240 g/mol or more, and particularly preferably 250 g/mol or more.
- the upper limit of the radically polymerizable group value is more preferably 350 g/mol or less, even more preferably 330 g/mol or less, and particularly preferably 300 g/mol or less.
- the polymerizable group value of the crosslinking agent U is preferably 210 to 400 g/mol, and more preferably 220 to 400 g/mol.
- the crosslinking agent U preferably has a structure represented by the following formula (U-1):
- R U1 is a hydrogen atom or a monovalent organic group
- A is —O— or —NR N —
- R N is a hydrogen atom or a monovalent organic group
- Z U1 is an m-valent organic group
- Z U2 is an (n+1)-valent organic group
- X is a radical polymerizable group
- n is an integer of 1 or more
- m is an integer of 1 or more.
- R U1 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom.
- R 1 N is preferably a hydrogen atom, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom.
- Z U1 is preferably a hydrocarbon group, —O—, —C( ⁇ O)—, —S—, —S( ⁇ O) 2 —, —NR N —, or a group in which two or more of these are bonded together, and more preferably a hydrocarbon group or a group in which a hydrocarbon group is bonded to at least one group selected from the group consisting of —O—, —C( ⁇ O)—, —S—, —S( ⁇ O) 2 —, and —NR N —.
- the hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 18 or less carbon atoms, and even more preferably a hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms.
- Examples of the hydrocarbon group include saturated aliphatic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and groups represented by a combination thereof.
- R N represents a hydrogen atom or a monovalent organic group, and is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- Z U2 is preferably a hydrocarbon group, —O—, —C( ⁇ O)—, —S—, —S( ⁇ O) 2 —, —NR N —, or a group in which two or more of these are bonded together, and more preferably a hydrocarbon group or a group in which a hydrocarbon group is bonded to at least one group selected from the group consisting of —O—, —C( ⁇ O)—, —S—, —S( ⁇ O) 2 —, and —NR N —.
- Examples of the hydrocarbon group include the same groups as those listed for ZU1 , and preferred embodiments are also the same.
- X is not particularly limited, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a (meth)acryloyl group, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, and a maleimide group.
- a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a vinylphenyl group, or a maleimide group is preferred, and a (meth)acryloxy group is more preferred.
- n is preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 4, even more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
- m is preferably an integer of 1 to 10, more preferably an integer of 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
- the crosslinking agent U has at least one of a hydroxy group, an alkyleneoxy group, an amide group, and a cyano group.
- the hydroxy group may be either an alcoholic hydroxy group or a phenolic hydroxy group, but is preferably an alcoholic hydroxy group.
- the alkyleneoxy group is preferably an alkyleneoxy group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyleneoxy group having 2 to 10 carbon atoms, even more preferably an alkyleneoxy group having 2 to 4 carbon atoms, still more preferably an ethylene group or a propylene group, and particularly preferably an ethylene group.
- the alkyleneoxy group may be contained as a polyalkyleneoxy group in the crosslinking agent U.
- the number of repeating alkyleneoxy groups is preferably 2 to 10, and more preferably 2 to 6.
- R represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group.
- the crosslinking agent U may have, in the molecule, two or more structures selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyleneoxy group (however, in the case where a polyalkyleneoxy group is constituted, a polyalkyleneoxy group), an amide group, and a cyano group. However, an embodiment in which only one structure is present in the molecule is also preferred.
- the hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group, and cyano group may be present at any position in the crosslinking agent U.
- the crosslinking agent U is such that at least one selected from the group consisting of the hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group, and cyano group is linked to at least one radically polymerizable group contained in the crosslinking agent U via a linking group containing a urea bond or a urethane bond (hereinafter, also referred to as "linking group L2-1").
- the crosslinking agent U contains only one radically polymerizable group
- the radically polymerizable group contained in the crosslinking agent U and at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, an alkyleneoxy group, an amide group, and a cyano group are linked via a linking group containing a urea bond or a urethane bond (hereinafter also referred to as "linking group L2-2").
- crosslinking agent U contains an alkyleneoxy group (however, when it constitutes a polyalkyleneoxy group, it is a polyalkyleneoxy group) and has the linking group L2-1 or the linking group L2-2
- the structure bonded to the side of the alkyleneoxy group (however, when it constitutes a polyalkyleneoxy group, it is a polyalkyleneoxy group) opposite to the linking group L2-1 or the linking group L2-2 is not particularly limited, but is preferably a hydrocarbon group, a radically polymerizable group, or a group represented by a combination thereof.
- hydrocarbon group a hydrocarbon group having 20 or less carbon atoms is preferred, a hydrocarbon group having 18 or less carbon atoms is more preferred, and a hydrocarbon group having 16 or less carbon atoms is even more preferred.
- hydrocarbon group a saturated aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a bond thereof can be mentioned.
- preferred embodiments of the radically polymerizable group are the same as the preferred embodiments of the radically polymerizable group in crosslinking agent U described above.
- Preferred aspects of the radically polymerizable group are the same as those of the radically polymerizable group in crosslinking agent U described above.
- the carbon atom side of the amide group may be bonded to the linking group L2-1 or L2-2, or the nitrogen atom side of the amide group may be bonded to the linking group L2-1 or L2-2.
- the crosslinking agent U has a hydroxy group.
- the crosslinking agent U preferably contains an aromatic group.
- the aromatic group is preferably directly bonded to a urea bond or a urethane bond contained in the crosslinking agent U.
- the crosslinking agent U contains two or more urea bonds or urethane bonds, it is preferable that one of the urea bonds or urethane bonds is directly bonded to the aromatic group.
- the aromatic group may be an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, or may have a structure in which these form a condensed ring, but is preferably an aromatic hydrocarbon group.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably a group in which two or more hydrogen atoms have been removed from a benzene ring structure.
- the aromatic heterocyclic group is preferably a 5- or 6-membered aromatic heterocyclic group. Examples of the aromatic heterocyclic ring in such an aromatic heterocyclic group include pyrrole, imidazole, triazole, tetrazole, pyrazole, furan, thiophene, oxazole, isoxazole, thiazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, and triazine.
- the heteroatom contained in the aromatic heterocyclic group is preferably a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom.
- the aromatic group is preferably contained in, for example, a linking group that links two or more radically polymerizable groups and includes a urea bond or a urethane bond, or a linking group that links at least one group selected from the group consisting of the above-mentioned hydroxy group, alkyleneoxy group, amide group, and cyano group to at least one radically polymerizable group contained in the crosslinking agent U.
- the number of atoms (linking chain length) between the urea bond or urethane bond and the radical polymerizable group in the crosslinking agent U is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 2 to 20, and even more preferably 2 to 10.
- the crosslinking agent U contains two or more urea bonds or urethane bonds in total, when it contains two or more radically polymerizable groups, or when it contains two or more urea bonds or urethane bonds and two or more radically polymerizable groups, it is sufficient that the minimum number of atoms (linking chain length) between the urea bond or urethane bond and the radically polymerizable group falls within the above range.
- the "number of atoms (linking chain length) between a urea bond or a urethane bond and a polymerizable group” refers to the chain of atoms on the path connecting the two atoms or groups of atoms to be linked, which links these objects with the shortest length (minimum number of atoms).
- the number of atoms (linking chain length) between the urea bond and the radical polymerizable group (methacryloyloxy group) is 2.
- the crosslinking agent U is a compound having a structure without an axis of symmetry.
- the statement that crosslinker U does not have an axis of symmetry means that it is an asymmetric compound, having no axis along which a molecule identical to the original molecule is generated by rotating the entire compound.
- the statement that crosslinker U does not have an axis of symmetry means that the structural formula of crosslinker U cannot be written in a form having an axis of symmetry. It is believed that the absence of an axis of symmetry in the crosslinking agent U inhibits aggregation of the crosslinking agent U molecules in the composition film.
- the molecular weight of the crosslinking agent U is preferably 100 to 2,000, more preferably 150 to 1,500, and even more preferably 200 to 900.
- the method for producing crosslinking agent U is not particularly limited, but it can be obtained, for example, by reacting a radically polymerizable compound, a compound having an isocyanate group, and a compound having at least one of a hydroxy group or an amino group.
- a bifunctional methacrylate or acrylate for the resin composition.
- 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, PEG 600 dimethacrylate, polytetraethylene glycol diacrylate, polytetraethylene glycol dimethacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexyl methyl ...
- Examples of usable surfactants include xanediol diacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecane diacrylate, dimethylol-tricyclodecane dimethacrylate, ethylene oxide (EO) adduct diacrylate of bisphenol A, propylene oxide (PO) adduct dimethacrylate of bisphenol A, propylene oxide (PO) adduct dimethacrylate of bisphenol A, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, EO-modified isocyanuric acid diacrylate, EO-modified isocyanuric acid dimethacrylate, and other bifunctional acrylates and bifunctional methacrylates having a urethane bond.
- EO ethylene oxide
- PO propylene oxide
- PO propylene oxide
- PO propylene oxide
- adduct dimethacrylate of bisphenol A 2-hydroxy-3-acryloyloxyprop
- PEG200 diacrylate refers to polyethylene glycol diacrylate with a formula weight of about 200 for the polyethylene glycol chain.
- a monofunctional radical crosslinking agent can be preferably used as the radical crosslinking agent.
- Examples of the monofunctional radical crosslinking agent include (meth)acrylic acid derivatives such as n-butyl(meth)acrylate, 2-ethylhexyl(meth)acrylate, 2-hydroxyethyl(meth)acrylate, butoxyethyl(meth)acrylate, carbitol(meth)acrylate, cyclohexyl(meth)acrylate, benzyl(meth)acrylate, phenoxyethyl(meth)acrylate, N-methylol(meth)acrylamide, glycidyl(meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, and polypropylene glycol mono(meth)acrylate; N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam; and allyl glycidyl ether.
- (meth)acrylic acid derivatives such as n-butyl(meth)acrylate, 2-ethylhex
- compounds having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure are also preferred as the monofunctional radical crosslinking agent.
- the bifunctional or higher functional radical crosslinking agent 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 not more than 60% by mass, based on the total solids 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.
- a single radical crosslinking agent may be used, or two or more may be used in combination. When two or more types are used in combination, it is preferable that the total amount be within the above range.
- the resin composition of the present invention preferably contains a crosslinking agent other than the above-mentioned radical crosslinking agent.
- the other crosslinking agent refers to a crosslinking agent other than the above-mentioned radical crosslinking agent, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof upon exposure to light by the above-mentioned photoacid generator or photobase generator, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote, by the action of an acid or a base, a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof.
- the acid or base is preferably an acid or base generated from a photoacid generator or a photobase generator in the exposure step.
- Other cross-linking agents include the compounds described in paragraphs 0179 to 0207 of WO 2022/145355, which are incorporated herein by reference.
- any known compound can be used as the photoradical polymerization initiator.
- 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 compounds such as oxime derivatives, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, ⁇ -aminoketone compounds such as aminoacetophenone, ⁇ -hydroxyketone compounds such as hydroxyacetophenone, azo compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boron compounds, and iron arene complexes.
- halogenated hydrocarbon derivatives e.g., compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, compounds having a trihal
- ketone compounds include the compounds described in paragraph 0087 of JP 2015-087611 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Kayacure-DETX-S manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. is also suitable.
- ⁇ -hydroxyketone initiators examples include Omnirad 184, Omnirad 1173, Omnirad 2959, and Omnirad 127 (all manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE-2959, and IRGACURE 127 (all manufactured by BASF).
- ⁇ -aminoketone initiators examples include Omnirad 907, Omnirad 369, Omnirad 369E, and Omnirad 379EG (all manufactured by IGM Resins B.V.), and IRGACURE 907, IRGACURE 369, and IRGACURE 379 (all manufactured by BASF).
- acylphosphine oxide initiators for example, compounds described in paragraphs 0161 to 0163 of WO 2021/112189 can also be suitably used.
- the contents of this specification are incorporated herein by reference.
- a more preferred example of a photoradical polymerization initiator is an oxime compound.
- an oxime compound By using an oxime compound, it is possible to more effectively improve the exposure latitude.
- Oxime compounds are particularly preferred because they have a wide exposure latitude (exposure margin) and also function as a photocuring accelerator.
- oxime compounds include compounds described in JP 2001-233842 A, compounds described in JP 2000-080068 A, compounds described in JP 2006-342166 A, compounds described in J. C. S. Perkin II (1979, pp. 1653-1660), compounds described in J. C. S. Perkin II (1979, pp. 1653-1660), and compounds described in J. C. S. Compounds described in Perkin II (1979, pp. 156-162), compounds described in Journal of Photopolymer Science and Technology (1995, pp.
- Preferred oxime compounds include, for example, compounds having the following structure: 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.
- oxime compounds include IRGACURE OXE 01, IRGACURE OXE 02, IRGACURE OXE 03, and IRGACURE OXE 04 (manufactured by BASF), ADEKA OPTOMER N-1919 (manufactured by ADEKA Corporation, photoradical polymerization initiator 2 described in JP 2012-014052 A), TR-PBG-304, TR-PBG-305 (manufactured by Changzhou Strong Electronic New Materials Co., Ltd.), ADEKA ARCLES NCI-730, NCI-831, and ADEKA ARCLES NCI-930 (manufactured by ADEKA Corporation), DFI-091 (manufactured by Daito ChemiX Co., Ltd.), and SpeedCure PDO (SARTOMER Also, an oxime compound having the following structure can be used.
- an oxime compound having a fluorene ring described in paragraphs 0169 to 0171 of WO 2021/112189 an oxime compound having a skeleton in which at least one benzene ring of a carbazole ring is replaced with a naphthalene ring, or an oxime compound having a fluorine atom can be used.
- oxime compounds having a nitro group oxime compounds having a benzofuran skeleton, and oxime compounds in which a substituent having a hydroxy group is bonded to a carbazole skeleton, as described in paragraphs 0208 to 0210 of WO 2021/020359, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the photopolymerization initiator preferably contains a compound represented by the following formula (P-1).
- the content thereof is preferably 0.1 to 30 mass% relative to the total solid content of the resin composition, more preferably 0.1 to 20 mass%, even more preferably 0.5 to 15 mass%, and even more preferably 1.0 to 10 mass%.
- Only one type of photopolymerization initiator may be contained, or two or more types may be contained. When two or more types of photopolymerization initiators are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
- the photopolymerization initiator may also function as a thermal polymerization initiator, the crosslinking by the photopolymerization initiator may be further promoted by heating in 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 electronically excited sensitizer comes into contact with a thermal radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator, or the like, and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- the thermal radical polymerization initiator or the photoradical polymerization initiator undergoes a chemical change and decomposes, generating a radical, an acid, or a base.
- Usable sensitizers include benzophenone-based, Michler's ketone-based, coumarin-based, pyrazole azo-based, anilino azo-based, triphenylmethane-based, anthraquinone-based, anthracene-based, anthrapyridone-based, benzylidene-based, oxonol-based, pyrazolotriazole azo-based, pyridone azo-based, cyanine-based, phenothiazine-based, pyrrolopyrazole azomethine-based, xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based, and indigo-based compounds.
- Examples of the sensitizer include the compounds described in paragraph 0202 of WO 2023/190064.
- the content of the sensitizer is preferably 0.01 to 20 mass%, more preferably 0.1 to 15 mass%, and even more preferably 0.5 to 10 mass%, based on the total solids content of the resin composition.
- One type of sensitizer may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the resin composition of the present invention may contain a chain transfer agent.
- Chain transfer agents are defined, for example, in the Third Edition of the Polymer Dictionary (edited by the Society of Polymer Science, 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 dithiobenzoates, trithiocarbonates, dithiocarbamates, and xanthate compounds having a thiocarbonylthio group used in RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) polymerization. These donate hydrogen to low-activity radicals to generate radicals, or can generate radicals by being oxidized and then deprotonated. Thiol compounds are particularly preferred.
- chain transfer agent may be the compound described in paragraphs 0152-0153 of WO 2015/199219, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the content of the chain transfer agent is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total solids content of the resin composition. Only one type of chain transfer agent may be used, or two or more types may be used. When two or more types of chain transfer agents are used, the total amount is preferably within the above range.
- the resin composition of the present invention contains two or more types of polymerization initiators.
- the resin composition of the present invention preferably contains a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator described below, or contains the above-mentioned photoradical polymerization initiator and the above-mentioned photoacid generator.
- the content of the thermal polymerization initiator is preferably 20 to 70 mass%, more preferably 30 to 60 mass%, relative to the total content of the photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator.
- the content ratio of the photoacid generator relative to the total content of the photopolymerization initiator and the photoacid generator is preferably 20 to 70 mass%, more preferably 30 to 60 mass%.
- thermal polymerization initiator examples include a thermal radical polymerization initiator.
- a thermal radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by thermal energy and initiates or promotes the polymerization reaction of a polymerizable compound. Addition of the thermal radical polymerization initiator can also promote the polymerization reaction of the resin and the polymerizable compound, thereby further improving solvent resistance.
- a thermal polymerization initiator is included, its content is preferably 0.1 to 30 mass% of the total solids content of the resin composition, more preferably 0.1 to 20 mass%, and even more preferably 0.5 to 15 mass%.
- the resin composition may contain only one type of thermal polymerization initiator, or two or more types. If two or more types of thermal polymerization initiators are included, the total amount is preferably within the above range.
- Examples of the base generated from the base generator include secondary amines and tertiary amines.
- the base generator is not particularly limited, and known base generators can be used, such as carbamoyl oxime compounds, carbamoyl hydroxylamine compounds, carbamic acid compounds, formamide compounds, acetamide compounds, carbamate compounds, benzyl carbamate compounds, nitrobenzyl carbamate compounds, sulfonamide compounds, imidazole derivative compounds, amine imide 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, and acyloxyimino compounds.
- Specific examples of non-ionic base generators include the compounds described in paragraphs 0249 to 0275 of WO 2022/145355, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
- base generators 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 for the ionic base generator include, for example, the compounds described in paragraphs 0148 to 0163 of WO 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 base generator is an amine in which the amino group is protected with a t-butoxycarbonyl group.
- Amine compounds protected by a t-butoxycarbonyl group include, for example, ethanolamine, 3-amino-1-propanol, 1-amino-2-propanol, 2-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol, 2-amino-1-butanol, 1-amino-2-butanol, 3-amino-2,2-dimethyl-1-propanol, 4-amino-2-methyl-1-butanol, valinol, 3-amino-1,2-propanediol, and 2-amino-1,3-propanediol.
- the content of the base generator is preferably 0.1 to 50 parts by mass relative to 100 parts by mass 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, still 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.
- the base generator may be used alone or in combination of two or more. 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, for example, 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, ⁇ -caprolactone, ⁇ -valerolactone, alkyl alkyloxyacetates (for example, methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (for example, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.)), alkyl 3-alkyloxypropionates (for example, methyl 3-alkyloxy
- Suitable examples of 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 monobutyl ether acetate, di
- ketones include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 3-methylcyclohexanone, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone.
- Suitable examples of cyclic hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene.
- a suitable example of a sulfoxide is dimethyl sulfoxide.
- Preferred amides include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylisobutyramide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide, N-formylmorpholine, and N-acetylmorpholine.
- Preferred ureas include N,N,N',N'-tetramethylurea and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
- 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, ethylene glycol monophenyl ether, methylphenyl carbinol, n-amyl alcohol, methyl amyl alcohol, and diacetone alcohol.
- Another preferred embodiment of the present invention is to further add toluene to these combined solvents in an amount of about 1 to 10% by mass, based on the total mass of the solvents.
- an embodiment in which ⁇ -valerolactone is contained as a solvent is also one of the preferred embodiments of the present invention.
- the content of ⁇ -valerolactone relative to the total mass of the solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more.
- the upper limit of the content is not particularly limited and may be 100% by mass. The content may be determined taking into consideration the solubility of components such as the specific resin contained in the resin composition, etc.
- the resin composition of the present invention preferably contains ethyl lactate and one or more solvents selected from the group consisting of ⁇ -butyrolactone and N-methyl-2-pyrrolidone.
- ethyl lactate provides excellent film-forming properties. This is thought to be because ethyl lactate has low hydrophilicity, and the inclusion of ethyl lactate inhibits precipitation of the resin due to moisture in the residual solvent when the composition is dried.
- the content of the one or more solvents selected from the group consisting of ⁇ -butyrolactone and N-methyl-2-pyrrolidone relative to the total content of the one or more solvents selected from the group consisting of ⁇ -butyrolactone and N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl lactate is preferably 80 to 99.9 mass%, more preferably 90 to 99.5 mass%, and even more preferably 90 to 99.0 mass%.
- the resin composition of the present invention preferably further contains dimethyl sulfoxide as a solvent.
- dimethyl sulfoxide improves the storage stability of the composition, which is presumably because dimethyl sulfoxide has high polarity and therefore inhibits aggregation of the resin in the composition.
- the content of dimethyl sulfoxide relative to the total mass of the solvent is preferably 10 to 40 mass%, more preferably 15 to 35 mass%, and even more preferably 20 to 30 mass%.
- silane coupling agent examples include the compounds described in paragraph 0316 of WO 2021/112189 and the compounds described in paragraphs 0067 to 0078 of JP 2018-173573 A, the contents of which are incorporated herein by reference. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents, as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP 2011-128358 A. 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. Furthermore, the following R represents a structure derived from a blocking agent in a blocked isocyanate group.
- Blocking agents may be selected depending on the desorption temperature, and examples include alcohol compounds, phenol compounds, pyrazole compounds, triazole compounds, lactam compounds, and active methylene compounds.
- caprolactam is preferred from the perspective of achieving a desorption temperature of 160 to 180°C.
- Commercially available products of such compounds include X-12-1293 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- silane coupling agents include, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl
- 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 1 S1 represents a monovalent organic group
- R 1 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 vinylphenyl group), a (meth)acrylamide group, and a (meth)acryloyloxy group.
- a vinylphenyl group, a (meth)acrylamide group, or a (meth)acryloyloxy group is preferred, a vinylphenyl group or a (meth)acryloyloxy group is more preferred, and a (meth)acryloyloxy group is even more preferred.
- R S2 is preferably an alkoxy group, more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- n represents an integer of 0 to 2, and is preferably 1.
- the structures of the repeating units represented by formula (S-1) contained in the oligomer-type compound may be the same.
- n is 1 or 2 in at least one, more preferably that n is 1 or 2 in at least two, and even more preferably that n is 1 in at least two.
- commercially available products can be used, and examples of commercially available products include KR-513 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
- Aluminum-based adhesion promoter examples include aluminum tris(ethylacetoacetate), aluminum tris(acetylacetonate), and ethylacetoacetate aluminum diisopropylate.
- metal adhesion improvers that can be used include the compounds described in paragraphs 0046 to 0049 of JP 2014-186186 A and the sulfide-based compounds described in paragraphs 0032 to 0043 of JP 2013-072935 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the content of the metal adhesion improver is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin. By ensuring that the content is above the above lower limit, the adhesion between the pattern and the metal layer will be good, and by ensuring that the content is below the above upper limit, the heat resistance and mechanical properties of the pattern will be good. Only one type of metal adhesion improver may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the resin composition of the present invention preferably further contains a migration inhibitor, which can effectively inhibit migration of metal ions derived from the metal layer (or metal wiring) into the film when the resin composition is applied to the metal layer (or metal wiring) to form a film.
- a migration inhibitor which can effectively inhibit migration of metal ions derived from the metal layer (or metal wiring) into the film when the resin composition is applied to the metal layer (or metal wiring) to form a film.
- the compound corresponding to the above-mentioned compound A does not correspond to the migration inhibitor as used herein.
- Migration inhibitors are not particularly limited, but include compounds having a heterocycle (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), thioureas and compounds having a sulfanyl group, hindered phenol compounds, salicylic acid derivative compounds, and hydrazide derivative compounds.
- a heterocycle pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring,
- triazole compounds such as 1,2,4-triazole, benzotriazole, 3-amino-1,2,4-triazole, and 3,5-diamino-1,2,4-triazole
- tetrazole compounds such as 1H-tetrazole, 5-phenyltetrazole, and 5-amino-1H-tetrazole are preferred.
- Ion trapping agents that capture anions such as halogen ions can also be used as migration inhibitors.
- Other migration inhibitors that can be used include the rust inhibitors described in paragraph 0094 of JP 2013-015701 A, the compounds described in paragraphs 0073 to 0076 of JP 2009-283711 A, the compounds described in paragraph 0052 of JP 2011-059656 A, the compounds described in paragraphs 0114, 0116, and 0118 of JP 2012-194520 A, and the compounds described in paragraph 0166 of WO 2015/199219, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the migration inhibitor may contain a compound B represented by the following formula (X-1).
- X X1 represents —O— or —NR N1 —
- R N1 represents a hydrogen atom or a substituent
- R X1 represents an aromatic heterocyclic structure which may have a substituent
- R X2 to R X6 are hydrogen atoms or substituents
- at least one of R X2 to R X6 is a substituent whose bonding site to the benzene ring depicted in formula (X-1) is —O—, —NR N2 — or —S—
- R N2 is a hydrogen atom or a substituent
- at least two of R X2 to R X6 may be bonded to form a ring structure.
- X X1 and R X1 to R X6 in formula (X-1) are the same as preferred embodiments of X 11 and R 11 to R 16 in formula (1), respectively.
- the content of the migration inhibitor is preferably 0.01 to 5.0 mass%, more preferably 0.05 to 2.0 mass%, and even more preferably 0.1 to 1.0 mass%, relative to the total solids content of the resin composition.
- the migration inhibitor may be one type or two or more types. If two or more types of migration inhibitors are used, it is preferable that the total amount is within the above range.
- the resin composition of the present invention also preferably contains a compound (light absorber) that reduces the absorbance of light at the exposure wavelength upon exposure.
- a compound light absorber
- Examples of the light absorber include the compounds described in paragraphs 0159 to 0183 of WO 2022/202647 and the compounds described in paragraphs 0088 to 0108 of JP 2019-206689 A. The contents of these compounds are incorporated herein by reference.
- the content of the light absorber relative to the total solid content of the resin composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and even more preferably 1 to 5% by mass.
- the resin composition of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor, such as a phenolic compound, a quinone compound, an amino compound, an N-oxyl free radical compound, a nitro compound, a nitroso compound, a heteroaromatic ring compound, or a metal compound.
- a polymerization inhibitor such as a phenolic compound, a quinone compound, an amino compound, an N-oxyl free radical compound, a nitro compound, a nitroso compound, a heteroaromatic ring compound, or a metal compound.
- polymerization inhibitor compounds include the compounds described in paragraph 0310 of WO 2021/112189, p-hydroquinone, o-hydroquinone, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical, phenoxazine, and 1,4,4-trimethyl-2,3-diazabicyclo[3.2.2]non-2-ene-N,N-dioxide.
- the contents of this document are incorporated herein by reference.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 20 mass%, more preferably 0.02 to 15 mass%, and even more preferably 0.05 to 10 mass%, based on the total solids content of the resin composition.
- the resin composition of the present invention may contain various additives, such as surfactants, higher fatty acid derivatives, thermal polymerization initiators, inorganic particles, UV absorbers, 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.), as needed, as long as the effects of the present invention are achieved.
- auxiliary agents e.g., antifoaming agents, flame retardants, etc.
- surfactant various surfactants can be used, such as a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, a hydrocarbon-based surfactant, etc.
- the surfactant may be a nonionic surfactant, a cationic surfactant, or an anionic surfactant.
- the liquid properties (particularly fluidity) when the coating liquid composition is prepared are further improved, and the uniformity of the coating thickness and liquid saving can be further improved.
- the interfacial tension between the surface to be coated and the coating liquid is reduced, improving the wettability of the surface to be coated and the coatability of the surface to be coated. This makes it possible to more effectively form a uniform film with minimal thickness unevenness.
- fluorosurfactants examples include compounds described in paragraph 0328 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- a fluorine-based surfactant a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from a (meth)acrylate compound having a fluorine atom and a repeating unit derived from a (meth)acrylate compound having two or more (preferably five or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy groups or propyleneoxy groups) can also be preferably used, and examples thereof include the following compounds.
- the weight average molecular weight of the compound is preferably 3,000 to 50,000, and more preferably 5,000 to 30,000.
- the fluorosurfactant may also be a fluorine-containing polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain. Specific examples include the compounds described in paragraphs 0050 to 0090 and 0289 to 0295 of JP 2010-164965 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Commercially available products include Megafac RS-101, RS-102, and RS-718K manufactured by DIC Corporation.
- the fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass. Fluorosurfactants with a fluorine content within this range are effective in terms of uniformity of the coating film thickness and liquid saving, and also have good solubility in the composition.
- silicone surfactants examples include the compounds described in paragraphs 0329 to 0334 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the surfactant may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the surfactant is preferably from 0.001 to 2.0% by mass, more preferably from 0.005 to 1.0% by mass, based on the total solid content of the composition.
- inorganic particles include calcium carbonate, calcium phosphate, silica, kaolin, talc, titanium dioxide, alumina, barium sulfate, calcium fluoride, lithium fluoride, zeolite, molybdenum sulfide, and glass.
- the average particle size of the inorganic particles is preferably from 0.01 to 2.0 ⁇ m, more preferably from 0.02 to 1.5 ⁇ m, even more preferably from 0.03 to 1.0 ⁇ m, and particularly preferably from 0.04 to 0.5 ⁇ m.
- the above-mentioned average particle size of the inorganic particles is the primary particle size and also the volume average particle size, which can be measured by a dynamic light scattering method using, for example, a Nanotrac WAVE II EX-150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). When the above measurement is difficult, the measurement can also be performed by a centrifugal sedimentation light transmission method, an X-ray transmission method, or a laser diffraction/scattering method.
- Usable organic titanium compounds include those in which an organic group is bonded to a titanium atom via a covalent bond or an ionic bond.
- Specific examples of the organotitanium compound are shown below as I) to VII):
- I) Titanium chelate compounds Titanium chelate compounds having two or more alkoxy groups are more preferred because they provide good storage stability to the resin composition and a good curing pattern.
- titanium bis(triethanolamine) diisopropoxide titanium di(n-butoxide) bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(tetramethylheptanedionate), and titanium diisopropoxide bis(ethylacetoacetate).
- Titanocene compounds for example, pentamethylcyclopentadienyltitanium trimethoxide, bis( ⁇ 5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluorophenyl)titanium, bis( ⁇ 5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium, and the like.
- Monoalkoxytitanium compounds For example, titanium tris(dioctylphosphate) isopropoxide, titanium tris(dodecylbenzenesulfonate) isopropoxide, etc.
- R 12 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
- the hydrocarbon group for R 12 may be either an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, with aromatic hydrocarbon groups being preferred.
- the aliphatic hydrocarbon group may be a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, but a saturated aliphatic hydrocarbon group is preferred.
- the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and even more preferably a phenylene group.
- an organotitanium compound is included, its content is preferably 0.05 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin. If the content is 0.05 parts by mass or more, the heat resistance and chemical resistance of the resulting cured pattern will be better, and if it is 10 parts by mass or less, the storage stability of the composition will be superior.
- antioxidants By including an antioxidant as an additive, the elongation properties of the cured film and adhesion to metal materials can be improved.
- antioxidants include phenol compounds, phosphite ester compounds, and thioether compounds. Specific examples of antioxidants include the compounds described in paragraphs 0348 to 0357 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the content of the antioxidant is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin.
- the content of the antioxidant is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin.
- 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 the water content is less than 2.0%, the storage stability of the resin composition is improved. Methods for maintaining the moisture content include adjusting the humidity during storage and reducing the porosity of the container during storage.
- the metal content of the resin composition of the present invention is preferably less than 5 ppm by mass (parts per million), more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass.
- metals include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, copper, chromium, and nickel, but this does not include metals contained as complexes of organic compounds with metals. When multiple metals are contained, it is preferable that the total amount of these metals is within the above range.
- the content of halogen atoms is preferably less than 500 ppm by mass, more preferably less than 300 ppm by mass, and even more preferably less than 200 ppm by mass from the viewpoint of wiring corrosion.
- 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.
- Examples of halogen atoms include chlorine atoms and bromine atoms. It is preferable that the total of chlorine atoms and bromine atoms, or chlorine ions and bromine ions, is within the above range.
- a preferred method for adjusting the content of halogen atoms is ion exchange treatment.
- any conventional container known in the art can be used as a container for storing the resin composition of the present invention.
- a container for storing the resin composition of the present invention For the purpose of preventing impurities from being mixed into the raw materials or the resin composition of the present invention, it is also preferable to use a multi-layer bottle whose inner wall is made up of six layers of six types of resin, or a bottle with a seven-layer structure made up of six types of resin. Examples of such containers include the container described in JP 2015-123351 A.
- 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, with the heating temperature being 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 according to the application, such as film, rod, sphere, or pellet.
- the cured product is preferably in the form of a film.
- 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 even 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-mentioned components.
- the mixing method is not particularly limited, and can be carried out by a conventionally known method. Examples of the mixing method include mixing with a stirring blade, mixing with a ball mill, and mixing by rotating a tank.
- the temperature during mixing is preferably 10 to 30°C, more preferably 15 to 25°C.
- Filtration using a filter is preferably performed to remove foreign matter such as dust and fine particles from the resin composition of the present invention.
- the filter pore size 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 filter material is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. When the filter material is polyethylene, HDPE (high-density polyethylene) is more preferable.
- the filter may be pre-washed with an organic solvent. In the filter filtration process, multiple types of filters may be connected in series or parallel. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes or materials may be combined.
- connection mode is a mode in which an HDPE filter with a pore size of 1 ⁇ m is connected in series as the first stage and an HDPE filter with a pore size of 0.2 ⁇ m is connected in series as the second stage.
- Various materials may also be filtered multiple times. When filtration is performed multiple times, circulating filtration may be used. Filtration may also be performed under pressure. When filtration is performed under pressure, the pressure to be applied is, for example, preferably 0.01 MPa or more and 1.0 MPa or less, more preferably 0.03 MPa or more and 0.9 MPa or less, even more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less, and even more preferably 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less.
- impurities may be removed using an adsorbent.
- Filter filtration and impurity removal using an adsorbent may be combined.
- Known adsorbents can be used as the adsorbent.
- the adsorbent include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
- the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film-forming step of applying the resin composition onto a substrate to form a film.
- the method for producing a cured product more preferably includes the above-mentioned film formation step, an exposure step of selectively exposing the film formed in the film formation step, and a development step of developing the film exposed in the exposure step with a developer to form a pattern.
- the resin composition of the present invention can be used in a film-forming process in which the resin composition is applied to a substrate to form a film.
- the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film-forming step of applying the resin composition onto a substrate to form a film.
- the type of substrate can be appropriately determined depending on the application and is not particularly limited.
- substrates include semiconductor production substrates such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon, quartz, glass, optical films, ceramic materials, vapor deposition films, magnetic films, reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, and Fe (for example, substrates formed from metals and substrates on which a metal layer is formed by plating, vapor deposition, etc.), paper, SOG (Spin On Glass), TFT (thin film transistor) array substrates, mold substrates, and electrode plates for plasma display panels (PDPs).
- semiconductor production substrates such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, and amorphous silicon, quartz, glass, optical films, ceramic materials, vapor deposition films, magnetic films, reflective films, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, and Fe (for example, substrates formed from metals and substrates on which a metal layer is formed by plating, vapor deposition,
- the substrate is particularly preferably a semiconductor production substrate, and more preferably a silicon substrate, a Cu substrate, or a mold substrate. These substrates may have a layer such as an adhesion layer made of hexamethyldisilazane (HMDS) or an oxide layer provided on the surface.
- HMDS hexamethyldisilazane
- the shape of the substrate is not particularly limited, and may be circular or rectangular.
- the size of the substrate is preferably, for example, a diameter of 100 to 450 mm, more preferably 200 to 450 mm, if it is circular, and preferably, a short side length of 100 to 1000 mm, more preferably 200 to 700 mm, if it is rectangular.
- a plate-shaped substrate preferably a panel-shaped substrate (substrate) is used as the substrate.
- a resin composition When a film is formed by applying a resin composition to the surface of a resin layer (e.g., a layer made of a cured product) or the surface of a metal layer, the resin layer or metal layer serves as the substrate.
- a resin layer e.g., a layer made of a cured product
- the resin layer or metal layer serves as the substrate.
- the resin composition is preferably applied to a substrate by coating.
- Specific examples of the application method include dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spray coating, spin coating, slit coating, and inkjet coating. From the viewpoint of uniformity of the film thickness, spin coating, slit coating, spray coating, or inkjet coating is preferred, and from the viewpoint of uniformity of the film thickness and productivity, spin coating and slit coating are more preferred.
- the solid content concentration of the resin composition and application conditions depending on the application method, a film of the desired thickness can be obtained.
- the application method can be appropriately selected depending on the shape of the substrate. For circular substrates such as wafers, spin coating, spray coating, inkjet coating, etc.
- slit coating for example, it can be applied at a rotation speed of 500 to 3,500 rpm for about 10 seconds to 3 minutes.
- a coating film may be formed by applying the coating to a temporary support in advance using the above-mentioned application method, and then transferred onto the substrate.
- the transfer method the production methods described in paragraphs 0023 and 0036 to 0051 of JP-A No. 2006-023696 and paragraphs 0096 to 0108 of JP-A No. 2006-047592 can be suitably used.
- a process for removing excess film from the edge of the substrate may be performed, such as edge bead rinsing (EBR) or back rinsing.
- EBR edge bead rinsing
- a pre-wetting step may be employed in which various solvents are applied to the substrate before the resin composition is applied to the substrate to improve the wettability of the substrate, and then the resin composition is applied.
- the film may be subjected to a step (drying step) of drying the formed film (layer) 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 carried out after the film-forming step and before the exposure step.
- the drying temperature of the film in the drying step is preferably 50 to 150°C, more preferably 70 to 130°C, and even more preferably 90 to 110°C. Drying may also be performed under reduced pressure.
- the drying time is, for example, 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 to 10 minutes, and more preferably 2 to 7 minutes.
- the film may be subjected to an exposure step to selectively expose the film to light.
- the method for producing a cured product may include an exposure step of selectively exposing the film formed in the film formation step to light. Selective exposure means that only a portion of the film is exposed, and selective exposure results in exposed and unexposed areas of the film.
- the exposure dose is not particularly limited as long as it can cure the resin composition of the present invention, but 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.
- the exposure wavelength in relation to the light source, (1) semiconductor laser (wavelengths 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 wavelengths 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm
- exposure with a high-pressure mercury lamp is particularly preferred, and exposure with i-line is more preferred from the viewpoint of exposure sensitivity.
- the exposure method is not particularly limited as long as it is a method that exposes at least a part of the film made of the resin composition of the present invention, and examples thereof include exposure using a photomask and exposure by laser direct imaging.
- the film may be subjected to a step of heating after exposure (post-exposure baking step). That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a post-exposure baking step in which the film exposed in the exposure step is heated.
- the post-exposure baking step can be carried out after the exposure step and before the development step.
- the heating temperature in the post-exposure baking step is preferably 50°C to 140°C, more preferably 60°C to 120°C.
- the heating time in the post-exposure baking step is preferably from 30 seconds to 300 minutes, more preferably from 1 minute to 10 minutes.
- the temperature rise rate in the post-exposure heating step from the starting temperature to the maximum heating temperature is preferably 1 to 12° C./min, more preferably 2 to 10° C./min, and even more preferably 3 to 10° C./min.
- the temperature rise rate may be changed during heating as needed.
- the heating means in the post-exposure baking step is not particularly limited, and known means such as a hot plate, an oven, and an infrared heater can be used. It is also preferable to carry out the heating in an atmosphere of low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.
- the film After exposure, the film may be subjected to a development step in which it is developed with a developer to form a pattern. That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a development step in which the film exposed in the exposure step is developed with a developer to form a pattern. Development removes either the exposed or unexposed portions of the film, forming a pattern.
- development in which the non-exposed portions of the film are removed by the development process is called negative development
- development in which the exposed portions of the film are removed by the development process is called positive development.
- the developer used in the development step may be an aqueous alkaline solution or a developer containing an organic solvent.
- basic compounds that the alkaline aqueous solution may contain include inorganic alkalis, primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts, of which 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, e
- TMAH tetramethylammonium
- Suitable alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methyl isobutylcarbinol, and triethylene glycol
- suitable amides include N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, and dimethylformamide.
- the organic solvent can be used alone or in combination of two or more.
- a developer containing at least one 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 cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone, and dimethyl sulfoxide is more preferred, and a developer containing cyclopentanone is particularly preferred.
- the content of the organic solvent relative to the total weight of the developer is preferably 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, even more preferably 80% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more.
- the above content may also be 100% by weight.
- the developer may further contain other components.
- other components include known surfactants and known defoaming agents.
- the method of supplying the developer is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and examples thereof include a method of immersing a substrate on which a film has been formed in the developer, puddle development in which the developer is supplied to a film formed on a substrate using a nozzle, and a method of continuously supplying the developer.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, and a spray nozzle.
- a method of supplying the developer through a straight nozzle or a method of continuously supplying the developer through a spray nozzle is preferred, and from the viewpoint of the permeability of the developer into the image areas, a method of supplying the developer through a spray nozzle is more preferred.
- a process may be employed in which the developer is continuously supplied through a straight nozzle, the substrate is spun to remove the developer from the substrate, and after spin drying, the developer is continuously supplied again through a straight nozzle, and the substrate is spun to remove the developer from the substrate, and this process may be repeated multiple times.
- Methods for supplying the developer in the development step include a step in which the developer is continuously supplied to the substrate, a step in which the developer is kept substantially stationary on the substrate, a step in which the developer is vibrated on the substrate by ultrasonic waves or the like, and a step in which these are combined.
- Rinse solution When the developer is an alkaline aqueous solution, for example, water can be used as the rinse liquid.
- the developer is a developer containing an organic solvent, for example, a solvent different from the solvent contained in the developer (for example, water, an organic solvent different from the organic solvent contained in the developer) can be used as the rinse liquid.
- the organic solvent include the same organic solvents as those exemplified when the developer contains an organic solvent.
- the organic solvent contained in the rinse liquid is preferably different from the organic solvent contained in the developer, and more preferably an organic solvent that has a lower solubility for the pattern than the organic solvent contained in the developer.
- the organic solvent can be used alone or in combination of two or more.
- Preferred organic solvents are cyclopentanone, gamma-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, PGMEA, and PGME, with cyclopentanone, gamma-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, PGMEA, and PGME being more preferred, and cyclohexanone and PGMEA being even more preferred.
- the organic solvent preferably accounts for 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more, of the total mass of the rinse solution.
- the organic solvent may account for 100% by mass of the total mass of the rinse solution.
- the rinse solution may further contain other ingredients.
- other components include known surfactants and known defoaming agents.
- the method of supplying the rinse liquid is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and examples thereof include a method of immersing the substrate in the rinse liquid, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by puddling, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by showering, and a method of continuously supplying the rinse liquid onto the substrate by means of a straight nozzle or the like.
- the rinse liquid can be supplied using a shower nozzle, a straight nozzle, a spray nozzle, etc., and the method of continuously supplying the rinse liquid using a spray nozzle is preferred, and from the viewpoint of the permeability of the rinse liquid into the image areas, the method of supplying the rinse liquid using a spray nozzle is more preferred.
- the type of nozzle is not particularly limited, and examples include a straight nozzle, a shower nozzle, a spray nozzle, etc.
- the pattern obtained by the development step (if a rinsing step is performed, the pattern after rinsing) may be subjected to a heating step in which the pattern obtained by the development step is heated. 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 development step. The method for producing a cured product of the present invention may also include a heating step of heating a pattern obtained by another method without performing a development step, or a film obtained in the film-forming step. In the heating step, the resin such as the polyimide precursor is cyclized to form a resin such as a 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, still more preferably 160 to 250°C, and particularly preferably 160 to 230°C.
- the heating step is preferably a step in which the cyclization reaction of the polyimide precursor is promoted within the pattern by the action of the base generated from the base generator due to heating.
- 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 heating rate from the initial temperature to the maximum heating temperature is preferably 1 to 8°C/sec, more preferably 2 to 7°C/sec, and even more preferably 3 to 6°C/sec.
- the heating time (heating time at the maximum 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 less, more preferably 250°C or less, and even more preferably 240°C or less.
- Heating may be performed in stages. For example, the temperature may be increased from 25°C to 120°C at a rate of 3°C/min, held at 120°C for 60 minutes, increased from 120°C to 180°C at a rate of 2°C/min, and held at 180°C for 120 minutes. It is also preferable to treat the film while irradiating it with ultraviolet light, as described in U.S. Pat. No. 9,159,547. Such a pretreatment step can improve the film properties.
- the pretreatment step may be performed for a short period of time, preferably from 10 seconds to 2 hours, more preferably from 15 seconds to 30 minutes.
- the pretreatment step may be performed in two or more steps.
- a first pretreatment step may be performed in the range of 100 to 150°C, followed by a second pretreatment step in the range of 150 to 200°C.
- the material may be cooled, and in this case, the cooling rate is preferably 1 to 5° C./min.
- the heating step is preferably performed in an atmosphere with a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, or by performing the heating step under reduced pressure, etc.
- 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 examples thereof include a hot plate, an infrared oven, an electric heating oven, a hot air oven, and an infrared oven.
- the pattern obtained by the development step (if a rinsing step is performed, the pattern after rinsing) may be subjected to a post-development exposure step in which the pattern after the development step is exposed to light, instead of or in addition to the heating step. That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a post-development exposure step of exposing the pattern obtained by the development step.
- the method for producing a cured product of the present invention may include both 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 or the like progresses due to exposure of a photobase generator to light, or a reaction in which elimination of an acid-decomposable group progresses due to exposure of a photoacid generator to light, can be promoted.
- the exposure dose 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 a wavelength to which the photosensitive compound has sensitivity.
- the post-development exposure step can be carried out using, for example, the light source used in the exposure step described above, and it is preferable to use broadband light.
- the pattern obtained by the development step (which is preferably subjected to at least one of the heating step and the post-development exposure step) may be subjected to a metal layer forming step in which a metal layer is formed on the pattern. That is, the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the pattern obtained by the development step (preferably the pattern has been subjected to at least one of a heating step and a post-development exposure step).
- the metal layer is not particularly limited and any existing metal species can be used, including 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 A, JP 2001-521288 A, JP 2004-214501 A, JP 2004-101850 A, U.S. Patent No. 7,888,181 B2, and U.S. Patent No. 9,177,926 B2 can be used.
- suitable methods include photolithography, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), lift-off, electroplating, electroless plating, etching, printing, and combinations of these. More specific examples include patterning methods that combine sputtering, photolithography, and etching, and patterning methods that combine photolithography and electroplating.
- a preferred form of plating is electroplating using a copper sulfate or copper cyanide plating solution.
- the thickness of the metal layer at its thickest point is preferably 0.01 to 50 ⁇ m, and more preferably 1 to 10 ⁇ m.
- Examples of fields to which the cured product manufacturing method 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, etc. Other examples include etching patterns for sealing films, substrate materials (base films, coverlays, and interlayer insulating films for flexible printed circuit boards), and insulating films for packaging applications such as those described above.
- the method for producing the cured product of the present invention, or the cured product of the present invention can also be used to produce printing plates such as offset printing plates or screen printing plates, to etch molded parts, and to produce protective lacquers and dielectric layers in electronics, particularly microelectronics.
- the laminate of the present invention refers to a structure having a plurality of layers each made of the cured product of the present invention.
- the laminate is a laminate including two or more layers made of a cured product, and may be a laminate including three or more layers.
- at least one is a layer made of the cured product of the present invention, and from the viewpoint of suppressing shrinkage of the cured product or deformation of the cured product associated with the shrinkage, it is also preferable that all of the layers made of the cured product contained in the 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 a metal layer between any two 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, between the steps for producing a cured product that are performed multiple times. Preferred aspects of the metal layer-forming step are as described above.
- the laminate for example, a laminate including at least a layer structure in which three layers, a layer made of a first cured product, a metal layer, and a layer made of a second cured product, are laminated in this order, can be mentioned as a preferred example. It is preferable that the layer made of the first cured product and the layer made of the second cured product are both layers made of the cured product of the present invention.
- 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 may have the same composition or different compositions.
- the metal layer in the laminate of the present invention is preferably used as metal wiring such as a rewiring layer.
- the method for producing the laminate of the present invention preferably includes a lamination step.
- the lamination process is a series of processes including (a) a film formation process (layer formation process), (b) an exposure process, (c) a development process, and (d) at least one of a heating process and a post-development exposure process, which are carried out again on the surface of the pattern (resin layer) or metal layer in this order.
- at least one of the (a) film formation process and the (d) heating process and the post-development exposure process may be repeated.
- the (e) metal layer formation process may be included. It goes without saying that the lamination process may further include the above-mentioned drying process, etc. as appropriate.
- a surface activation treatment step may be performed after the exposure step, the heating step, or the metal layer formation step.
- An example of a surface activation treatment is plasma treatment. Details of the surface activation treatment will be described later.
- a cured product (resin layer) of the resin composition of the present invention is further formed to cover the metal layer.
- a cured product (resin layer) of the resin composition of the present invention is further formed to cover the metal layer.
- Specific examples include an embodiment in which the following steps are repeated in this order: (a) film formation step, (b) exposure step, (c) development step, (d) at least one of a heating step and a post-development exposure step, and (e) metal layer formation step; or an embodiment in which the following steps are repeated in this order: (a) film formation step, (d) at least one of a heating step and a post-development exposure step, and (e) metal layer formation step.
- the method for producing a laminate of the present invention preferably includes a surface activation treatment step of subjecting at least a portion of the metal layer and the resin composition layer to a surface activation treatment.
- the surface activation treatment step is usually performed after the metal layer formation step, but the resin composition layer may be subjected to the surface activation treatment step after the above-mentioned development step (preferably after at least one of the heating step and the post-development exposure step) and then the metal layer formation step may be performed.
- the surface activation treatment may be performed on at least a portion of the metal layer, or on at least a portion of the resin composition layer after exposure, or on at least a portion of both the metal layer and the resin composition layer after exposure.
- the surface activation treatment is preferably performed on at least a portion of the metal layer, and it is preferable to perform the surface activation treatment on part or all of the region of the metal layer on which the resin composition layer is formed on the surface. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the metal layer, it is possible to improve the adhesion with the resin composition layer (film) provided on the surface. It is preferable that the surface activation treatment is also performed on a part or all of the resin composition layer (resin layer) after exposure. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the resin composition layer, it is possible to improve the adhesion with a metal layer or a resin layer provided on the surface that has been surface-activated.
- the resin composition layer when negative development is performed, etc., if the resin composition layer is cured, it is less susceptible to damage due to the surface treatment, and adhesion is likely to be improved.
- the surface activation treatment can be carried out, for example, by the method described in paragraph 0415 of WO 2021/112189, the contents of which are incorporated herein by reference.
- the present invention also discloses a semiconductor device comprising the cured product or laminate of the present invention.
- the present invention also discloses a method for producing a semiconductor device, which includes the method for producing the cured product of the present invention or the method for producing the laminate.
- semiconductor devices 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 and FIG. 1 of JP-A-2016-027357 can be referred to, and the contents of these can be incorporated into this specification.
- the weight average molecular weight and number average molecular weight were measured by the following methods. GPC measurements were performed using a high-speed GPC system HLC-8420GPC (manufactured by Tosoh Corporation) with a TSK guard column Super AW-H (4.6 mm ⁇ 35 mm) and two TSKgel Super AWM-H (4.6 mm ⁇ 150 mm) columns connected in series. A 0.01 mol/L solution of lithium bromide in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) was used as the eluent.
- Synthesis Example 2 Synthesis of Cyclized Resin Precursor (P-2)
- a cyclized resin precursor (P-2) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the amounts of 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and bisphthalic dianhydride (BPDA) were changed.
- the weight average molecular weight (Mw) was 22,000.
- a resin (P-2) having a Mw of 30,000 was also synthesized by changing the equivalent weight of the diamine used. It was confirmed by 1 H-NMR that the structure of the cyclized resin precursor (P-2) was a structure represented by the following formula (P-2).
- AT-1- AT-1 was obtained in the same manner as in Synthesis Example AA-1, except that 3,3'-dihydroxybenzidine was replaced with p-methoxyphenol.
- the structure of AT-1 is shown below: The structure was confirmed by 1 H-NMR spectrum.
- the weight average molecular weight of the obtained cyclized resin (P-21) was 30,000.
- the cyclized resin (P-21) is a resin having a repeating unit represented by the following formula (P-21).
- the structure of the repeating unit was determined from 1H -NMR spectrum.
- each component shown in the table below was mixed to obtain a resin composition.
- the components shown in the table below were mixed to obtain a comparative composition.
- the content (blending amount) of each component shown in the table other than the solvent is the amount (parts by mass) shown in the "parts by mass” column of each column in the table.
- the solvent contents (amounts blended) were adjusted so that the solid content of the composition was the value (mass %) of "solid content concentration” in the table, and the ratio (mass ratio) of the content of each solvent to the total mass of the solvents was the ratio shown in the "Ratio" column in the table.
- the resulting resin composition and comparative composition were filtered under pressure using a polytetrafluoroethylene filter with a pore width of 0.8 ⁇ m.
- "-" indicates that the composition does not contain the corresponding component.
- M-1 NK Ester 4G (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
- M-2 Compound having the following structure
- M-3 NK Ester A-DCP (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
- M-4 Compound having the following structure
- M-5 Compound having the following structure
- M-6 Viscoat #802 (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Ltd.)
- M-7 NK Ester TMPT (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
- M-8 NK Ester A-9300 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
- the subscripts in the parentheses indicate the number of repetitions.
- AR-1 to AR-5 Compounds having the following structure
- D-1 Compound having the following structure
- D-2 IRGANOX 3114 (manufactured by BASF)
- D-3 IRGANOX 1330 (manufactured by BASF)
- D-4 IRGANOX 1010 (manufactured by BASF)
- D-5 IRGANOX MD 1024 (manufactured by BASF)
- E-1 Tetrazole
- E-2 8-azaadenine
- E-3 Amitrole
- E-4 5-aminotetrazole
- E-5 Compound of the following structure
- E-6 Compound of the following structure
- F-1 N-phenyldiethanolamine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-2 Compound having the following structure
- F-3 7-(diethylamino)coumarin-3-carboxylate ethyl (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-4 1,3-dicyclohexylurea (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-5 Methyl acetoacetate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-6 Ethyl acetoacetate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-7 tetraisopropyl titanate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- F-8 Compound having the following structure
- F-9 Compound having the following structure
- F-10 Compound having the following structure
- F-11 Ester of 2,2',3,3'-tetrahydro-3,3,3',3'-tetramethyl-1,1'-spirobi(1
- the Si wafer with the resulting resin composition layer or comparative composition layer formed thereon was dried on a hot plate at 100°C for 5 minutes, leaving a resin composition layer or comparative composition layer with a uniform thickness on the substrate (Si wafer) having the film thickness listed in the "Film Thickness ( ⁇ m)" column in the table.
- the resin composition layer or comparative composition layer on the Si wafer was exposed to light with an exposure energy of 500 mJ/ cm2 .
- a stepper was used as the light source, and exposure was carried out with light having the exposure wavelength (nm) shown in the "Exposure wavelength (nm)" column of the table.
- A The thickness of the copper oxide film was 110 nm or less.
- B The thickness of the copper oxide film was more than 110 nm and 140 nm or less.
- C The thickness of the copper oxide film was more than 140 nm and 170 nm or less.
- D The thickness of the copper oxide film was more than 170 nm and 200 nm or less.
- E The thickness of the copper oxide film exceeded 200 nm.
- the cured product formed from the resin composition of the present invention can suppress corrosion of metal wiring even when exposed to high temperature conditions, and therefore voids are less likely to occur between the metal layer and the cured product over a long period of time.
- the comparative composition according to Comparative Example 1 does not contain the specific compound. It is clear that with such a comparative composition, voids form between the metal layer and the cured product after a long period of time.
- Example 201 The resin composition used in Example 1 was applied in the form of a layer by spin coating onto the surface of the thin copper layer of a resin substrate having a thin copper layer formed on its surface, and dried at 100°C for 5 minutes to form a photosensitive film with a thickness of 20 ⁇ m. This was then exposed using a stepper (Nikon Corporation, NSR1505 i6). The exposure was carried out 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 exposure, the film was developed in cyclopentanone for 2 minutes and rinsed with PGMEA for 30 seconds to obtain a layer pattern.
- the temperature was increased 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 interlayer insulating film for a rewiring layer had excellent insulating properties. Furthermore, when a semiconductor device was manufactured using this interlayer insulating film for rewiring layer, it was confirmed that it operated without any problems.
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Abstract
環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と、式(1)で表される化合物Aとを含み、樹脂が重合性基を有するという条件1及び樹脂とは別に重合性化合物を含むという条件2の少なくとも1つを満足する樹脂組成物、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: 式(1)中、X11は-NH-、R11は、芳香族複素環を含む一価の基であり、R12~R16は水素原子又は置換基である。
Description
本発明は、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、半導体デバイスに関する。
現代では様々な分野において、樹脂を含む樹脂組成物から製造された樹脂材料を活用することが行われている。
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。
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。
例えば上述した用途において、ポリイミド等の環化樹脂は、環化樹脂又はその前駆体を含む樹脂組成物の形態で用いられる。
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。
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。
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。
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。
例えば、特許文献1には、以下の成分:(A)ポリイミド前駆体、ポリイミド、又はこれらの両方を含む樹脂、(B)光重合開始剤、および(C)含窒素複素環化合物を含むネガ型感光性樹脂組成物であって、ポリイミド前駆体、ポリイミド、及び、含窒素複素環化合物がそれぞれ特定の構造であるネガ型感光性樹脂組成物が記載されている。
ポリイミド等の環化樹脂を含む硬化物を絶縁膜等の金属層と接するような態様で用いる場合に、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイド(空隙)が発生することが抑制されることが求められる。
本発明は、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制される硬化物が得られる樹脂組成物、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制される硬化物及び積層体、上記樹脂組成物を硬化してなる硬化物、上記硬化物を含む積層体、上記硬化物の製造方法、上記積層体の製造方法、上記硬化物の製造方法を含む半導体デバイスの製造方法、並びに、上記硬化物を含む半導体デバイスを提供することを目的とする。
本発明の代表的な実施態様の例を以下に示す。
<1> 環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と、
下記式(1)で表される化合物Aと、
を含み、
条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する樹脂組成物:
条件1:上記樹脂が重合性基を有する;
条件2:上記樹脂とは別に重合性化合物を含む。
式(1)中、
X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、RNは水素原子又は置換基であり、
R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基であり、
R12~R16は水素原子又は置換基であり、
R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合しており、RN2は水素原子又は置換基である。
<2> R11が-NH-、-OH、及び-SHからなる群より選ばれた少なくとも1つの部分構造を有する、<1>に記載の樹脂組成物。
<3> 上記芳香族複素環内に-NH-を有する、<2>に記載の樹脂組成物。
<4> 上記芳香族複素環が式(R-3)で表される部分構造を少なくとも一つ有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
式(R-3)中、
-NH-は上記芳香族複素環の環員であり、
X31は上記芳香族複素環の環員原子であり、
X32は上記芳香族複素環の環員原子であって、炭素原子又は窒素原子であり、
X33は窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であり、窒素原子であるX33は上記芳香族複素環の環員原子であってもよい。
<5> 上記芳香族複素環が単環式又は二環式の含窒素複素環であって、環員原子として窒素原子を3個以上有する、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6> R11が以下のいずれかの構造であるか、又は以下のいずれかの構造において1つ以上の置換基を有している構造である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物:
*はX11との結合部位である。
<7> X11が-NH-である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8> R12~R16の少なくとも1つが-OH又は-NHRN2である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<9> 化合物Aの分子量が2000未満である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<10> 化合物Aが下記のいずれかの化合物である、<1>に記載の樹脂組成物。
<11> 上記樹脂がポリイミド又はポリイミド前駆体である、<1>~<10>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<12> 上記樹脂が重合性基を有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<13> 光重合開始剤を更に含む、<1>~<12>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<14> 酸化防止剤を更に含む、<1>~<13>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<15> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<14>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<16> <1>~<15>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。
<17> <16>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。
<18> <1>~<15>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。
<19> 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、<18>に記載の硬化物の製造方法。
<20> 上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を含む、<18>又は<19>に記載の硬化物の製造方法。
<21> <18>~<20>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。
<22> <18>~<20>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。
<23> <16>に記載の硬化物を含む、半導体デバイス。
<1> 環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と、
下記式(1)で表される化合物Aと、
を含み、
条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する樹脂組成物:
条件1:上記樹脂が重合性基を有する;
条件2:上記樹脂とは別に重合性化合物を含む。
X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、RNは水素原子又は置換基であり、
R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基であり、
R12~R16は水素原子又は置換基であり、
R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合しており、RN2は水素原子又は置換基である。
<2> R11が-NH-、-OH、及び-SHからなる群より選ばれた少なくとも1つの部分構造を有する、<1>に記載の樹脂組成物。
<3> 上記芳香族複素環内に-NH-を有する、<2>に記載の樹脂組成物。
<4> 上記芳香族複素環が式(R-3)で表される部分構造を少なくとも一つ有する、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
-NH-は上記芳香族複素環の環員であり、
X31は上記芳香族複素環の環員原子であり、
X32は上記芳香族複素環の環員原子であって、炭素原子又は窒素原子であり、
X33は窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であり、窒素原子であるX33は上記芳香族複素環の環員原子であってもよい。
<5> 上記芳香族複素環が単環式又は二環式の含窒素複素環であって、環員原子として窒素原子を3個以上有する、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6> R11が以下のいずれかの構造であるか、又は以下のいずれかの構造において1つ以上の置換基を有している構造である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物:
<7> X11が-NH-である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8> R12~R16の少なくとも1つが-OH又は-NHRN2である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<9> 化合物Aの分子量が2000未満である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<10> 化合物Aが下記のいずれかの化合物である、<1>に記載の樹脂組成物。
<12> 上記樹脂が重合性基を有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<13> 光重合開始剤を更に含む、<1>~<12>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<14> 酸化防止剤を更に含む、<1>~<13>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<15> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<14>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<16> <1>~<15>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。
<17> <16>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。
<18> <1>~<15>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。
<19> 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、<18>に記載の硬化物の製造方法。
<20> 上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を含む、<18>又は<19>に記載の硬化物の製造方法。
<21> <18>~<20>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。
<22> <18>~<20>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。
<23> <16>に記載の硬化物を含む、半導体デバイス。
本発明によれば、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制される硬化物が得られる樹脂組成物、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制される硬化物及び積層体、上記樹脂組成物を硬化してなる硬化物、上記硬化物を含む積層体、上記硬化物の製造方法、上記積層体の製造方法、上記硬化物の製造方法を含む半導体デバイスの製造方法、並びに、上記硬化物を含む半導体デバイスが提供される。
以下、本発明の主要な実施形態について説明する。しかしながら、本発明は、明示した実施形態に限られるものではない。
本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)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NMP(N-メチル-2-ピロリドン)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NMPが適していない場合にはTHF(テトラヒドロフラン)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。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NMP(N-メチル-2-ピロリドン)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NMPが適していない場合にはTHF(テトラヒドロフラン)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。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。
(樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と化合物Aとを含み、
条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する。
条件1:上記樹脂が重合性基を有する。
条件2:上記樹脂とは別に重合性化合物を含む。
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と化合物Aとを含み、
条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する。
条件1:上記樹脂が重合性基を有する。
条件2:上記樹脂とは別に重合性化合物を含む。
本発明の樹脂組成物は、露光及び現像に供される感光膜の形成に用いられることが好ましく、露光及び有機溶剤を含む現像液を用いた現像に供される膜の形成に用いられることが好ましい。
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。
また、本発明の樹脂組成物は、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し、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が、ネガ型現像に供される感光膜の形成に用いられることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、少なくとも一部が金属と接する硬化物の形成に用いられることが好ましい。金属としては、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属を含む合金が例示され、銅及びアルミニウム又はこれらのうち少なくとも1種を含む合金が挙げられ、銅又は銅を含む合金が好ましい。
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。
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。
また、本発明の樹脂組成物は、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し、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が、ネガ型現像に供される感光膜の形成に用いられることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、少なくとも一部が金属と接する硬化物の形成に用いられることが好ましい。金属としては、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属を含む合金が例示され、銅及びアルミニウム又はこれらのうち少なくとも1種を含む合金が挙げられ、銅又は銅を含む合金が好ましい。
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。
本発明の樹脂組成物によれば、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制される硬化物が得られる。
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。
式(1)で表される化合物(化合物A)は、芳香族複素環構造と、特定の置換基を有する芳香環構造とを有する。ここで、上記芳香族複素環構造が金属配線等の金属表面に吸着することで、硬化物への金属のマイグレーションが抑制されると考えられる。
また、上記芳香環構造が上記特定の置換基を有することにより、絶縁膜外部から持ち込まれる、又は、絶縁膜内部で発生する酸等の腐食性物質は低活性化されると考えられる。
さらには、上記芳香族複素環構造の吸着により、上記芳香環構造及び上記特定の置換基を金属表面近傍に密に偏在させることができるため、例えば単にマイグレーション抑制剤及び酸化防止剤を併用した場合と比較して、マイグレーション抑制の効果は更に増大すると考えられる。
さらに、化合物Aはエーテル構造、スルフィド構造、またはアミン構造を有するため、特定樹脂との相溶性に優れる。そのため、膜の形成時に析出しにくく、金属上に適用した場合には均一に近い状態で上記金属への吸着が起こるため、上述のボイドの発生の抑制という効果が得られると考えられる。
加えて、上記の条件1及び2を満たすことにより、硬化物である絶縁膜においては架橋構造が形成される。この架橋構造により、絶縁膜に腐食性物質が外部から侵入することが抑制され、また、内部で発生する腐食性物質の移動は妨げられると考えられる。ここで、上記特定の置換基を有する芳香環構造は重合禁止能を有する。しかし、上述の通り本発明においては、化合物Aは金属表面近傍に偏在すると考えられるため、膜の金属層と接する箇所以外の外部との界面付近や、膜の内部における架橋構造の形成においては重合禁止能が発揮されにくく、十分な架橋構造が形成されやすいと考えられる。
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。
式(1)で表される化合物(化合物A)は、芳香族複素環構造と、特定の置換基を有する芳香環構造とを有する。ここで、上記芳香族複素環構造が金属配線等の金属表面に吸着することで、硬化物への金属のマイグレーションが抑制されると考えられる。
また、上記芳香環構造が上記特定の置換基を有することにより、絶縁膜外部から持ち込まれる、又は、絶縁膜内部で発生する酸等の腐食性物質は低活性化されると考えられる。
さらには、上記芳香族複素環構造の吸着により、上記芳香環構造及び上記特定の置換基を金属表面近傍に密に偏在させることができるため、例えば単にマイグレーション抑制剤及び酸化防止剤を併用した場合と比較して、マイグレーション抑制の効果は更に増大すると考えられる。
さらに、化合物Aはエーテル構造、スルフィド構造、またはアミン構造を有するため、特定樹脂との相溶性に優れる。そのため、膜の形成時に析出しにくく、金属上に適用した場合には均一に近い状態で上記金属への吸着が起こるため、上述のボイドの発生の抑制という効果が得られると考えられる。
加えて、上記の条件1及び2を満たすことにより、硬化物である絶縁膜においては架橋構造が形成される。この架橋構造により、絶縁膜に腐食性物質が外部から侵入することが抑制され、また、内部で発生する腐食性物質の移動は妨げられると考えられる。ここで、上記特定の置換基を有する芳香環構造は重合禁止能を有する。しかし、上述の通り本発明においては、化合物Aは金属表面近傍に偏在すると考えられるため、膜の金属層と接する箇所以外の外部との界面付近や、膜の内部における架橋構造の形成においては重合禁止能が発揮されにくく、十分な架橋構造が形成されやすいと考えられる。
ここで、特許文献1には、化合物A(特定化合物)を組成物に含有させることについては記載も示唆もない。
以下、本発明の樹脂組成物に含まれる成分について詳細に説明する。
<特定樹脂>
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂及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。
本発明の樹脂組成物は、環化樹脂及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。
本明細書において、ポリイミドとは分子鎖内にイミド構造を含む繰返し単位を有する樹脂をいい、分子鎖内にイミド環構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
また、ポリイミドが直鎖状の樹脂である場合、ポリイミドは主鎖内にイミド構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましく、主鎖内にイミド環構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることがより好ましい。
本明細書において、イミド構造とは、*-C(=O)N(-*)C(=O)-*で表される構造をいい、*は他の構造との結合部位を表し、炭素原子との結合部位であることが好ましく、第四級炭素原子との結合部位であることがより好ましい。
本明細書において、イミド環構造とは、上記イミド構造における炭素原子2つと窒素原子の全てを環員として含む環構造をいう。イミド環構造は、5員環であることが好ましい。
また、ポリイミドが直鎖状の樹脂である場合、ポリイミドは主鎖内にイミド構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましく、主鎖内にイミド環構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることがより好ましい。
本明細書において、イミド構造とは、*-C(=O)N(-*)C(=O)-*で表される構造をいい、*は他の構造との結合部位を表し、炭素原子との結合部位であることが好ましく、第四級炭素原子との結合部位であることがより好ましい。
本明細書において、イミド環構造とは、上記イミド構造における炭素原子2つと窒素原子の全てを環員として含む環構造をいう。イミド環構造は、5員環であることが好ましい。
本明細書において、ポリイミド前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じてポリイミドとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じてポリイミド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ポリイミドとなる樹脂がより好ましい。
形成されるポリイミドの好ましい態様は上述の通りである。
形成されるポリイミドの好ましい態様は上述の通りである。
本明細書において、ポリベンゾオキサゾールとは分子鎖内にベンゾオキサゾール構造を含む繰返し単位を有する樹脂をいう。
また、ポリベンゾオキサゾールが直鎖状の樹脂である場合、ポリベンゾオキサゾールは主鎖内にベンゾオキサゾール構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
本発明において、ベンゾオキサゾール構造とは、下記式(PBO-1)で表される構造をいう。
式(PBO-1)中、*は他の構造との結合部位を表す。
また、ポリベンゾオキサゾールが直鎖状の樹脂である場合、ポリベンゾオキサゾールは主鎖内にベンゾオキサゾール構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。
本発明において、ベンゾオキサゾール構造とは、下記式(PBO-1)で表される構造をいう。
本明細書において、ポリベンゾオキサゾール前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じてポリベンゾオキサゾールとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じてポリベンゾオキサゾール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ポリベンゾオキサゾールとなる樹脂がより好ましい。
形成されるポリベンゾオキサゾールの好ましい態様は上述の通りである。
形成されるポリベンゾオキサゾールの好ましい態様は上述の通りである。
本明細書において、ポリアミドイミドとは、イミド構造に加えて、分子鎖内にアミド結合を有する樹脂をいい、分子鎖内にイミド環構造及びアミド構造を含む繰返し単位を有する樹脂であることが好ましい。本明細書において、アミド結合とは*-C(=O)N(-#)-*で表される構造をいい、*は他の構造との結合部位を表し、炭素原子との結合部位であることが好ましく、第四級炭素原子との結合部位であることがより好ましい。また#は他の構造との結合部位を表し、水素原子又は炭素原子との結合部位であることが好ましく、水素原子との結合部位であることがより好ましい。
本明細書において、ポリアミドイミド前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じてポリアミドイミドとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じてポリアミドイミド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ポリアミドイミドとなる樹脂がより好ましい。
形成されるポリアミドイミドの好ましい態様は上述の通りである。
本明細書において、ポリアミドイミド前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じてポリアミドイミドとなる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じてポリアミドイミド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ポリアミドイミドとなる樹脂がより好ましい。
形成されるポリアミドイミドの好ましい態様は上述の通りである。
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。
樹脂組成物は、条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する。
条件1:樹脂が重合性基を有する;
条件2:樹脂とは別に重合性化合物を含む。
樹脂組成物において、少なくとも樹脂が重合性基を有することが好ましく、樹脂が重合性基を有するとともに樹脂とは別に重合性化合物を含むことがより好ましい。
特定樹脂が有する重合性はラジカル重合性基であることが好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、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。
樹脂組成物は、条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する。
条件1:樹脂が重合性基を有する;
条件2:樹脂とは別に重合性化合物を含む。
樹脂組成物において、少なくとも樹脂が重合性基を有することが好ましく、樹脂が重合性基を有するとともに樹脂とは別に重合性化合物を含むことがより好ましい。
特定樹脂が有する重合性はラジカル重合性基であることが好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、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。
〔ポリイミド前駆体〕
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。
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)におけるA1及びA2は、それぞれ独立に、酸素原子又は-NRz-を表し、酸素原子が好ましい。
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及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。
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及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。
R111は、ジアミンから誘導されることが好ましい。ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンとしては、直鎖又は分岐の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。ジアミンは、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
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及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。
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及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、*は他の構造との結合部位を表す。
ジアミンとしては、具体的には、1,2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン又は1,6-ジアミノヘキサン;
1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン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。
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。
また、国際公開第2017/038598号の段落0030~0031に記載のジアミン(DA-1)~(DA-18)も好ましい。
また、国際公開第2017/038598号の段落0032~0034に記載の2つ以上のアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミンも好ましく用いられる。
R111は、得られる有機膜の柔軟性の観点から、-Ar-L-Ar-で表されることが好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-又は-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。Arは、フェニレン基が好ましく、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-が好ましい。ここでの脂肪族炭化水素基は、アルキレン基が好ましい。
また、R111は、i線透過率の観点から、下記式(51)又は式(61)で表される2価の有機基であることが好ましい。特に、i線透過率、入手のし易さの観点から、式(61)で表される2価の有機基であることがより好ましい。
式(51)
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(51)
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(51)又は式(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。
R111の炭素数は、4以上であることが好ましく、4~50であることがより好ましく、4~40であることが更に好ましい。
式(2)中、R111は下記式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基であってもよい。
式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、硬化物の耐薬品性及び平坦性が向上する。
式(V-2)中、RX1はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン化アルキル基である。
式(V-3)中、RX2及びRX3はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、RX2とRX3は結合して環構造を形成してもよい。
式(V-8)中、RX5はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン化アルキル基である。
式(2)中、R111は下記式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基であってもよい。
式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、硬化物の耐薬品性及び平坦性が向上する。
式(V-3)中、RX2及びRX3はそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、RX2とRX3は結合して環構造を形成してもよい。
式(V-8)中、RX5はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はハロゲン化アルキル基である。
式(V-2)中、RX1はそれぞれ独立に、アルキル基又はハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、メチル基又はトリフルオロメチル基が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基の水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子により置換された基をいう。ハロゲン原子としては、F又はClが好ましく、Fがより好ましい。
式(V-3)中、RX2及びRX3はそれぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。RX2とRX3が結合して環構造を形成する場合、RX2とRX3が結合して形成される構造は、単結合、-O-又は-C(R)2-であることが好ましく、-O-又は-C(R)2-であることがより好ましく、-O-であることが更に好ましい。Rは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基が好ましく、水素原子が更に好ましい。
式(V-8)中、RX5はそれぞれ独立に、アルキル基又はハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、メチル基又はトリフルオロメチル基が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基の水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子により置換された基をいう。ハロゲン原子としては、F又はClが好ましく、Fがより好ましい。
式(V-3)中、RX2及びRX3はそれぞれ独立に、水素原子であることが好ましい。RX2とRX3が結合して環構造を形成する場合、RX2とRX3が結合して形成される構造は、単結合、-O-又は-C(R)2-であることが好ましく、-O-又は-C(R)2-であることがより好ましく、-O-であることが更に好ましい。Rは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子、アルキル基又はアリール基が好ましく、水素原子が更に好ましい。
式(V-8)中、RX5はそれぞれ独立に、アルキル基又はハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数1~4のハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、メチル基又はトリフルオロメチル基が更に好ましい。ハロゲン化アルキル基とは、アルキル基の水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子により置換された基をいう。ハロゲン原子としては、F又はClが好ましく、Fがより好ましい。
R111が、式(V-1)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-1-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表し、n1は1~5の整数を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-2)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-2-3)又は式(V-2-4)で表される基であることが好ましく、硬化物の誘電率を低下させる等の観点からは、式(V-2-4)で表される基であることが好ましい。下記式中、LX1は単結合又は-O-を表し、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、RX1の好ましい態様は上述の通りである。また、これらの構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-3)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-3-3)又は式(V-3-4)で表される基であることが好ましく、硬化物の誘電率を低下させる等の観点からは、式(V-3-3)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、RX2及びRX3の好ましい態様は上述の通りである。また、これらの構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-4)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-4-2)又は式(V-4-3)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表し、n1は0~5の整数を表す。またn1が0である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。公知の置換基としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
R111が、式(V-5)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-5-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、式(V-5-2)における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。公知の置換基としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。ただし、(V-5-2)で表される構造における水素原子がいずれも置換されていないことも好ましい。
R111が、式(V-6)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-6-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-7)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-7-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-8)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-8-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-9)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-9-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、RX5の好ましい態様は上述の通りである。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R111が、式(V-10)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R111は下記式(V-10-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR111が結合する2つの窒素原子との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
その他、R111は特開2023-003421号公報の段落0042~0053に記載の基であってもよい。
また、R111は構造中にイミド構造を含まないことが好ましい。
また、R111は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
更に、R111は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
これらの中でも、Y1はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
また、R111は構造中にイミド構造を含まないことが好ましい。
また、R111は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
更に、R111は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
これらの中でも、Y1はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
式(2)におけるR115は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、芳香環を含む4価の有機基が好ましく、下記式(5)又は式(6)で表される基がより好ましい。
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、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-、-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。
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。
R115の炭素数は、4以上であることが好ましく、4~50であることがより好ましく、4~40であることが更に好ましい。
これらの中でも、R115が上述の式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、硬化物の耐薬品性及び平坦性が向上する。
また、R115が式(V-1)~式(V-5)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、現像残渣の発生の抑制、硬化物の低誘電率化、熱膨張係数の低減等の効果も得られる。
式(V-6)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、紫外光の透過性の向上により硬化物のパターンがテーパー状になりにくい、露光量に対する許容度が広い等の効果も得られる。
また、R115が式(V-1)~式(V-5)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、現像残渣の発生の抑制、硬化物の低誘電率化、熱膨張係数の低減等の効果も得られる。
式(V-6)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることにより、紫外光の透過性の向上により硬化物のパターンがテーパー状になりにくい、露光量に対する許容度が広い等の効果も得られる。
R115が、式(V-1)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-1-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表し、n1は0~5の整数を表し、1~5の整数であることも好ましい。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-2)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-2-1)又は式(V-2-2)で表される基であることが好ましく、樹脂におけるアミン価を下げる等の観点からは、式(V-2-2)で表される基であることが好ましい。本明細書において、環構造の辺と交差する結合は、その環構造における水素原子のいずれかを置換することを意味している。下記式中、LX1は単結合又は-O-を表し、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、RX1の定義及び好ましい態様は上述の通りである。また、これらの構造における水素原子は、式(2)中のR1、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-3)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-3-1)又は式(V-3-2)で表される基であることが好ましく、硬化物の誘電率を低下させる等の観点からは、式(V-3-2)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、RX2及びRX3の定義及び好ましい態様は上述の通りである。また、これらの構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-4)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-4-1)で表される基であることが好ましい。
下記式(V-4-1)中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表し、n1は0~5の整数を表す。また、式(V-4-1)における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。公知の置換基としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。ただし、(V-4-1)で表される構造における水素原子がいずれも置換されていないことも好ましい。
下記式(V-4-1)中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表し、n1は0~5の整数を表す。また、式(V-4-1)における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。公知の置換基としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。ただし、(V-4-1)で表される構造における水素原子がいずれも置換されていないことも好ましい。
R115が、式(V-5)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-5-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、式(V-5-1)における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。公知の置換基としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。ただし、(V-5-1)で表される構造における水素原子がいずれも置換されていないことも好ましい。
R115が、式(V-6)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-6-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-7)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-7-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-8)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-8-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。RX5の定義及び好ましい態様は上述の通りである。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-9)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-9-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、又は、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
R115が、式(V-10)で表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基である場合、R115は下記式(V-10-1)で表される基であることが好ましい。下記式中、*は式(2)中のR115が結合する4つのカルボニル基との結合部位を表す。また、下記構造における水素原子は、後述する式(RP-1)で表される基、炭化水素基等の公知の置換基により更に置換されていてもよい。
その他、R115は特開2023-003421号公報の段落0055~0057に記載のテトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基であってもよい。
また、R115は構造中にイミド構造を含まないことが好ましい。
また、R115は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
本発明において、ウレタン結合とは*-O-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNは水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。RNは水素原子又は炭化水素基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
本発明において、ウレア結合とは、*-NRN-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNはそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。RNの好ましい態様は上述の通りである。
更に、R115は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
本発明において、エステル結合とは、*-O-C(=O)-*で表される結合である。
これらの中でも、R115はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
また、R115は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
本発明において、ウレタン結合とは*-O-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNは水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。RNは水素原子又は炭化水素基が好ましく、水素原子又はアルキル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
本発明において、ウレア結合とは、*-NRN-C(=O)-NRN-*で表される結合であり、RNはそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、*はそれぞれ、炭素原子との結合部位を表す。RNの好ましい態様は上述の通りである。
更に、R115は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
本発明において、エステル結合とは、*-O-C(=O)-*で表される結合である。
これらの中でも、R115はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
また、R115は下記式(X-3)で表される構造、又は、式(X-3)で表される構造におけるX2で表される基の水素原子若しくはL3で表される基の水素原子が後述する式(RP-1)で表される基により置換された構造であってもよい。
式(X-3)中、X2はそれぞれ独立に、3価の連結基を表し、L3は2価の連結基を表し、*は他の構造との結合部位を表す。
式(X-3)中、X2及びL3の好ましい態様は、後述する式(X-2)中のX2及びL3の好ましい態様と同様である。
式(X-3)中、X2及びL3の好ましい態様は、後述する式(X-2)中のX2及びL3の好ましい態様と同様である。
R115は、具体的には、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。ポリイミド前駆体は、R115に該当する構造として、テトラカルボン酸二無水物残基を、1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
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と同義であり、好ましい範囲も同様である。
テトラカルボン酸二無水物は、下記式(O)で表されることが好ましい。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ジフェニルヘキサフルオロプロパン-3,3,4,4-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ならびに、これらの炭素数1~6のアルキル及び炭素数1~6のアルコキシ誘導体が挙げられる。
また、国際公開第2017/038598号の段落0038に記載のテトラカルボン酸二無水物(DAA-1)~(DAA-5)も好ましい例として挙げられる。
これらの中でも、式(2)におけるR115及びR111が、いずれも環構造を含むことが好ましく、いずれも芳香環構造を含むことがより好ましい。
また、式(2)におけるR115及びR111が、それぞれ、上記式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることが好ましく、上記式(V-1)~式(V-4)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることがより好ましい。これらの基の好ましい態様は上述の通りである。
また、式(2)におけるR115及びR111が、それぞれ、上記式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることが好ましく、上記式(V-1)~式(V-4)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む有機基であることがより好ましい。これらの基の好ましい態様は上述の通りである。
式(2)において、R111とR115の少なくとも一方がOH基を有することも可能である。より具体的には、R111として、ビスアミノフェノール誘導体の残基が挙げられる。
〔式(RP-1)で表される基〕
式(2)において、R111とR115の少なくとも一方が式(RP-1)で表される基を含んでもよい。
式(RP-1)中、L1はa1+1価の連結基を表し、A1は重合性基を表し、a1は1以上の整数を表し、*は式(2)中のR115又はR111における他の構造との結合部位を表す。
式(2)において、R111とR115の少なくとも一方が式(RP-1)で表される基を含んでもよい。
式(RP-1)中、L1は下記式(L-2)で表される基であることが好ましい。
式(L-2)中、Z2は-O-、-NRN-、-C(=O)O-又は-C(=O)NRN-を表し、RNは水素原子又は1価の有機基を表し、a1が1である場合、Lxは単結合又は2価の連結基を表し、a1が2以上である場合、Lxはa1+1価の連結基を表し、a1は1以上の整数を表し、*は式(2)中のR115又はR111中の他の構造との結合部位を表し、#は式(RP-1)中のA1との結合部位を表す。
式(L-2)中、Z2は-O-又は-C(=O)O-であることが好ましい。また、Z2が-NRN-である場合、RNは水素原子又は炭化水素基が好ましく、水素原子、アルキル基又はフェニル基がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
式(L-2)中、a1が1である場合、Lxはアルキレン基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基であることが更に好ましく、メチレン基であることが特に好ましい。
式(L-2)中、a1が2以上である場合、Lxは炭化水素基、ヘテロ環基、又は、これらの組み合わせにより表される基であることが好ましく、炭素数2~20の飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数3~15の飽和脂肪族炭化水素基であることが更に好ましい。
式(L-2)中、a1は式(RP-1)中のa1と同義である。
式(L-2)中、a1が1である場合、Lxはアルキレン基であることが好ましく、炭素数1~10のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基であることが更に好ましく、メチレン基であることが特に好ましい。
式(L-2)中、a1が2以上である場合、Lxは炭化水素基、ヘテロ環基、又は、これらの組み合わせにより表される基であることが好ましく、炭素数2~20の飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数3~15の飽和脂肪族炭化水素基であることが更に好ましい。
式(L-2)中、a1は式(RP-1)中のa1と同義である。
式(RP-1)中、A1は重合性基を表す。重合性基の好ましい態様は、上述の樹脂Aが有する重合性基の好ましい態様の通りである。
これらの中でも、A1はビニルフェニル基、(メタ)アクリロキシ基、ビニルエーテル基、マレイミド基、アリル基又はこれらを含む基であることが好ましく、マレイミド基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基又はビニルフェニル基であることがより好ましい。特に、反応性の観点からは(メタ)アクリロキシ基が好ましい。また、硬化物の誘電正接を低下させる観点からは、マレイミド基又はビニルフェニル基が好ましい。
特に、式(2)に含まれる式(RP-1)におけるA1の少なくとも1つが、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロキシ基、ビニルエーテル基、マレイミド基、アリル基、エポキシ基又はこれらを含む基であることが好ましく、マレイミド基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基又はビニルフェニル基であることがより好ましく、ビニルフェニル基であることが更に好ましい。
特に、式(2)に含まれる式(RP-1)におけるA1の少なくとも1つが、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロキシ基、ビニルエーテル基、マレイミド基、アリル基、エポキシ基又はこれらを含む基であることが好ましく、マレイミド基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基又はビニルフェニル基であることがより好ましく、ビニルフェニル基であることが更に好ましい。
これらの中でも、式(RP-1)におけるA1がビニルフェニル基であり、L1が式(L-2-1)で表される基であることが好ましい。
式(L-2-1)中、LX2は炭化水素基を表し、a1は1以上の整数を表し、*は式(2)中のR115又はR111中の他の構造との結合部位を表し、#は式(RP-1)中のA1との結合部位を表す。
式(L-2-1)中、LX2は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。
a1が1の場合、LX2はアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましく、メチレン基が特に好ましい。
式(L-2-1)中、a1は式(RP-1)中のa1と同義である。
式(L-2-1)中、LX2は脂肪族飽和炭化水素基が好ましい。
a1が1の場合、LX2はアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましく、メチレン基が特に好ましい。
式(L-2-1)中、a1は式(RP-1)中のa1と同義である。
また、式(RP-1)におけるA1がマレイミド基であり、L1が式(L-2)で表される基であって、式(L-2)におけるLXが芳香族基、又は、炭素数4以上の脂肪族飽和炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族基としては、芳香族炭化水素基、芳香族ヘテロ環基のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素基が好ましい。
芳香族炭化水素基としては、炭素数6~10の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6の芳香族炭化水素基がより好ましい。
芳香族ヘテロ環基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。芳香族ヘテロ環基におけるヘテロ原子の数は、1又は2が好ましい。また、芳香族ヘテロ環基としては、上記ヘテロ原子を含む5員環又は6員環が好ましい。更に、芳香族ヘテロ環基には、他の芳香族ヘテロ環基又は他の芳香族炭化水素環基が縮合していてもよい。
炭素数4以上の脂肪族飽和炭化水素基としては、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構造のいずれであってもよい。
炭素数4以上の脂肪族飽和炭化水素基の炭素数は、4~20であることが好ましく、5~10であることがより好ましい。
上記芳香族基としては、芳香族炭化水素基、芳香族ヘテロ環基のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素基が好ましい。
芳香族炭化水素基としては、炭素数6~10の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6の芳香族炭化水素基がより好ましい。
芳香族ヘテロ環基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。芳香族ヘテロ環基におけるヘテロ原子の数は、1又は2が好ましい。また、芳香族ヘテロ環基としては、上記ヘテロ原子を含む5員環又は6員環が好ましい。更に、芳香族ヘテロ環基には、他の芳香族ヘテロ環基又は他の芳香族炭化水素環基が縮合していてもよい。
炭素数4以上の脂肪族飽和炭化水素基としては、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構造のいずれであってもよい。
炭素数4以上の脂肪族飽和炭化水素基の炭素数は、4~20であることが好ましく、5~10であることがより好ましい。
式(RP-1)中、a1は1~4の整数であることが好ましく、1~2の整数であることがより好ましい。また、a1が1である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
また、式(RP-1)中に含まれるエステル結合の数は1又は0であることが好ましい。
式(2)におけるR113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、直鎖又は分岐のアルキル基、環状アルキル基、芳香族基、又はポリアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。また、R113及びR114の少なくとも一方が重合性基を含むことが好ましく、両方が重合性基を含むことがより好ましい。R113及びR114の少なくとも一方が2以上の重合性基を含むことも好ましい。重合性基としては、熱、ラジカル等の作用により、架橋反応することが可能な基であって、ラジカル重合性基が好ましい。重合性基の具体例としては、エチレン性不飽和結合を有する基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アシルオキシメチル基、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、アミノ基が挙げられる。ポリイミド前駆体が有するラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基が好ましい。
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、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。
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、R200は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(III)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であることがより一層好ましく、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。
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であることがより一層好ましく、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。
式(2)において、R113が水素原子である場合、又は、R114が水素原子である場合、ポリイミド前駆体はエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物と対塩を形成していてもよい。このようなエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物の例としては、N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリレートが挙げられる。
式(2)において、R113及びR114の少なくとも一方が、酸分解性基等の極性変換基であってもよい。酸分解性基としては、酸の作用で分解して、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基等のアルカリ可溶性基を生じるものであれば特に限定されないが、アセタール基、ケタール基、シリル基、シリルエーテル基、第三級アルキルエステル基等が好ましく、露光感度の観点からは、アセタール基又はケタール基がより好ましい。
酸分解性基の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。露光感度の観点からは、エトキシエチル基、又は、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
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。
ポリイミド前駆体は、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド前駆体中のフッ素原子含有量は、10質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
また、基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミド前駆体は、シロキサン構造を有する脂肪族基と共重合していてもよい。具体的には、ジアミンとして、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを用いる態様が挙げられる。
式(2)で表される繰返し単位は、式(2-A)で表される繰返し単位であることが好ましい。すなわち、本発明で用いるポリイミド前駆体の少なくとも1種が、式(2-A)で表される繰返し単位を有する前駆体であることが好ましい。ポリイミド前駆体が式(2-A)で表される繰返し単位を含むことにより、露光ラチチュードの幅をより広げることが可能になる。
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。
式(2-A)
A1、A2、R111、R113及びR114は、それぞれ独立に、式(2)におけるA1、A2、R111、R113及びR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。R112は、式(5)におけるR112と同義であり、好ましい範囲も同様である。
ポリイミド前駆体は、式(2)で表される繰返し単位を1種含んでいてもよいが、2種以上で含んでいてもよい。また、式(2)で表される繰返し単位の構造異性体を含んでいてもよい。ポリイミド前駆体は、上記式(2)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位をも含んでいてもよい。
本発明におけるポリイミド前駆体の一実施形態として、式(2)で表される繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の50モル%以上である態様が挙げられる。上記合計含有量は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、90モル%超であることが特に好ましい。上記合計含有量の上限は、特に限定されず、末端を除くポリイミド前駆体における全ての繰返し単位が、式(2)で表される繰返し単位であってもよい。
ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、5,000~100,000が好ましく、10,000~50,000がより好ましく、15,000~40,000が更に好ましい。ポリイミド前駆体の数平均分子量(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。
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。
特定樹脂がポリイミド前駆体である場合、ポリイミド前駆体のイミド化率(「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%未満であることが好ましく、50%未満であることがより好ましく、30%未満であることが更に好ましい。上記イミド化率の下限は、0%以上であればよく、5%以上であってもよく、10%以上であってもよい。イミド化率とは、アミック酸構造、アミック酸エステル構造及びイミド環構造の合計に対するイミド環構造の割合をいう。
〔ポリイミド〕
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。
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。
-フッ素原子-
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、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。
-ケイ素原子-
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、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、また、20質量%以下が好ましい。
-エチレン性不飽和結合-
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、上述の式(RP-1)で表される基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
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、上述の式(RP-1)で表される基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
式(IV)中、R20は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(IV)中、R21は、炭素数2~12のアルキレン基、-O-CH2CH(OH)CH2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基(アルキレン基の炭素数は2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2又は3が特に好ましい、アルキレンオキシ基の繰返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)、又はこれらを2以上組み合わせた基を表す。
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。
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。
これらの中でも、R21は下記式(R1)~式(R3)のいずれかで表される基であることが好ましく、式(R1)で表される基であることがより好ましい。
式(R1)~(R3)中、Lは単結合、又は、炭素数2~12のアルキレン基、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基若しくはこれらを2以上結合した基を表し、Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、*は他の構造との結合部位を表し、●は式(IV)中のR21が結合する酸素原子との結合部位を表す。
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。
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。
式(IV)中、*は他の構造との結合部位を表し、ポリイミドの主鎖との結合部位であることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.0005~0.05mol/gであ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以外の重合性基-
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、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。
-極性変換基-
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。
-酸価-
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。
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。
-フェノール性ヒドロキシ基-
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。
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。
本発明で用いるポリイミドとしては、イミド構造を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(4)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
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)
式(4-2)中、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。
重合性基を有する場合、重合性基は、R131及びR132の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(4-1)又は式(4-2)に示すようにポリイミドの末端に位置していてもよい。
式(4-1)
式(4-2)
重合性基としては、上述のエチレン性不飽和結合を含む基、又は、上述のエチレン性不飽和結合を有する基以外の架橋性基が挙げられる。
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。
これらの中でも、2価の有機基としては上述の式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基が好ましく、上述の式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造であって、これら構造における置換基として式(RP-1)で表される基を有する構造であることがより好ましい。
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。
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。
これらの中でも、2価の有機基としては上述の式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造を含む基が好ましく、上述の式(V-1)~式(V-10)のいずれかで表される構造から2以上の水素原子を除いた構造であって、これら構造における置換基として式(RP-1)で表される基を有する構造であることがより好ましい。
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。
R131は、少なくとも2つのアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミン残基であることが、焼成時における反りの発生をより効果的に抑制する点で好ましい。より好ましくは、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミン残基であり、更に好ましくは上記ジアミンであって、芳香環を含まないジアミン残基である。
エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミンとしては、ジェファーミン(登録商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)、1-(2-(2-(2-アミノプロポキシ)エトキシ)プロポキシ)プロパン-2-アミン、1-(1-(1-(2-アミノプロポキシ)プロパン-2-イル)オキシ)プロパン-2-アミンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
R132は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、式(2)におけるR115と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
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。
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。
R132は、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR115の例が挙げられる。有機膜の強度の観点から、R132は1~4つの芳香環を有する芳香族ジアミン残基であることが好ましい。
R131とR132の少なくとも一方にOH基を有することも好ましい。より具体的には、R131として、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、上記の(DA-1)~(DA-18)が好ましい例として挙げられ、R132として、上記の(DAA-1)~(DAA-5)がより好ましい例として挙げられる。
ポリイミドは、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド中のフッ素原子の含有量は10質量%以上が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミドは、シロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどが挙げられる。
樹脂組成物の保存安定性を向上させるため、ポリイミドの主鎖末端はモノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤により封止されていることが好ましい。これらのうち、モノアミンを用いることがより好ましく、モノアミンの好ましい化合物としては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。
-イミド化率(閉環率)-
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%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
イミド化率とは、アミック酸構造、アミック酸エステル構造及びイミド環構造の合計に対するイミド環構造の割合をいう。
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%以上であることが更に好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
イミド化率とは、アミック酸構造、アミック酸エステル構造及びイミド環構造の合計に対するイミド環構造の割合をいう。
ポリイミドは、繰り返し単位のすべてがR131及びR132の組み合わせが同じである上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよく、R131及びR132の組み合わせが異なる2種以上を含む上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよい。ポリイミドは、上記式(4)で表される繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位を含んでいてもよい。他の種類の繰返し単位としては、例えば、上述の式(2)で表される繰返し単位等が挙げられる。
ポリイミドは、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)を反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物(一部を酸無水物又はモノ酸クロリド化合物又はモノ活性エステル化合物である末端封止剤に置換)とジアミンを反応させる方法、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、その後ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)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酸クロリド化し、ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と反応させる方法などの方法を利用して、ポリイミド前駆体を得、これを、既知のイミド化反応法を用いて完全イミド化させる方法、又は、途中でイミド化反応を停止し、一部イミド構造を導入する方法、更には、完全イミド化したポリマーと、そのポリイミド前駆体をブレンドする事によって、一部イミド構造を導入する方法を利用して合成することができる。また、その他公知のポリイミドの合成方法を適用することもできる。
ポリイミドの重量平均分子量(Mw)は、5,000~100,000が好ましく、10,000~50,000がより好ましく、15,000~40,000が更に好ましい。重量平均分子量を5,000以上とすることにより、硬化後の膜の耐折れ性を向上させることができる。機械特性(例えば、破断伸び)に優れた有機膜を得るため、重量平均分子量は、15,000以上が特に好ましい。
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〕
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〕
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〕
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。
また、特定樹脂がポリアミドイミドである場合、式(2)中のR115が下記式(X-2)で表される構造、又は、式(X-2)で表される構造におけるX2で表される基の水素原子若しくはL3で表される基の水素原子が式(RP-1)で表される基により置換された構造であってもよい。
上記態様において、式(2)中のA1、A2、R111、R113及びR114の好ましい態様は上述の通りである。
式(X-2)中、X2はそれぞれ独立に、3価の連結基を表し、L3は2価の連結基を表し、*は他の構造との結合部位を表す。
上記態様において、式(2)中のA1、A2、R111、R113及びR114の好ましい態様は上述の通りである。
式(X-2)中、X2は直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族基、環状の脂肪族基、及び芳香族基、又は単結合若しくは連結基によりこれらを2以上連結した基が例示され、炭素数2~20の直鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の分岐鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基がより好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基が更に好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基が更に好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
また、X2は少なくとも1つのカルボキシ基がハロゲン化されていてもよいトリカルボン酸化合物から誘導されることが好ましい。上記ハロゲン化としては、塩素化が好ましい。
本発明において、カルボキシ基を3つ有する化合物をトリカルボン酸化合物という。
上記トリカルボン酸化合物の3つのカルボキシ基のうち2つのカルボキシ基は酸無水物化されていてもよい。
ハロゲン化されていてもよいトリカルボン酸化合物としては、分岐鎖状の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族のトリカルボン酸化合物などが挙げられる。
これらのトリカルボン酸化合物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
本発明において、カルボキシ基を3つ有する化合物をトリカルボン酸化合物という。
上記トリカルボン酸化合物の3つのカルボキシ基のうち2つのカルボキシ基は酸無水物化されていてもよい。
ハロゲン化されていてもよいトリカルボン酸化合物としては、分岐鎖状の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族のトリカルボン酸化合物などが挙げられる。
これらのトリカルボン酸化合物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
X2は構造中にイミド構造を含まないことが好ましい。
また、X2は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
更に、X2は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
これらの中でも、X2はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
また、X2は構造中にウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましい。
更に、X2は構造中にエステル結合を含まないことが好ましい。
これらの中でも、X2はイミド構造、ウレタン結合、ウレア結合及びアミド結合を含まないことが好ましく、イミド構造、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合及びエステル結合を含まないことがより好ましい。
具体的には、トリカルボン酸化合物としては、炭素数2~20の直鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の分岐鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基を含むトリカルボン酸化合物が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基を含むトリカルボン酸化合物がより好ましい。
また、トリカルボン酸化合物の具体例としては、1,2,3-プロパントリカルボン酸、1,3,5-ペンタントリカルボン酸、クエン酸、トリメリット酸、2,3,6-ナフタレントリカルボン酸、フタル酸(又は、無水フタル酸)と安息香酸とが単結合、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-又はフェニレン基で連結された化合物等が挙げられる。
これらの化合物は、2つのカルボキシ基が無水物化した化合物(例えば、トリメリット酸無水物)であってもよいし、少なくとも1つのカルボキシ基がハロゲン化した化合物(例えば、無水トリメリット酸クロリド)であってもよい。
これらの化合物は、2つのカルボキシ基が無水物化した化合物(例えば、トリメリット酸無水物)であってもよいし、少なくとも1つのカルボキシ基がハロゲン化した化合物(例えば、無水トリメリット酸クロリド)であってもよい。
式(X-2)中、L3は直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族基、環状の脂肪族基、芳香族基、又は単結合若しくは連結基によりこれらを2以上連結した基が例示され、炭素数2~20の直鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の分岐鎖状の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基がより好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基が更に好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基が更に好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
〔ポリアミドイミド〕
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の製造方法〕
ポリイミド等は、例えば、国際公開第2022/145355号の段落0134~0136に記載の方法により製造される。上記記載は本明細書に組み込まれる。また、その他公知の方法を参考に合成すればよい。
ポリイミド等は、例えば、国際公開第2022/145355号の段落0134~0136に記載の方法により製造される。上記記載は本明細書に組み込まれる。また、その他公知の方法を参考に合成すればよい。
〔含有量〕
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。
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。
本発明の樹脂組成物は、少なくとも2種の樹脂を含むことも好ましい。
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。
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。
<他の樹脂>
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が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、2質量%以上であることが一層好ましく、5質量%以上であることがより一層好ましく、10質量%以上であることが更に一層好ましい。
本発明の樹脂組成物が他の樹脂を含む場合、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が他の樹脂を含む場合、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。
<化合物A>
本発明の樹脂組成物は式(1)で表される化合物Aを含む。
式(1)中、
X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、RNは水素原子又は置換基であり、R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基であり、R12~R16は水素原子又は置換基であり、R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合しており、RN2は水素原子又は置換基である。
本発明の樹脂組成物は式(1)で表される化合物Aを含む。
X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、RNは水素原子又は置換基であり、R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基であり、R12~R16は水素原子又は置換基であり、R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合しており、RN2は水素原子又は置換基である。
〔X11〕
式(1)中、X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、-O-又は-NRN-であることが好ましく、-NRN-であることがより好ましい。RNは水素原子又は置換基であり、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましく、水素原子であることが特に好ましい。すなわち、X11は-NH-であることが特に好ましい。
式(1)中、X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、-O-又は-NRN-であることが好ましく、-NRN-であることがより好ましい。RNは水素原子又は置換基であり、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましく、水素原子であることが特に好ましい。すなわち、X11は-NH-であることが特に好ましい。
〔R11〕
式(1)中、R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基である。芳香族複素環構造における複素原子としては、窒素原子、硫黄原子、酸素原子等が挙げられ、少なくとも窒素原子を複素原子として含むことが好ましい。
芳香族複素環構造としては、単環式構造であっても多環式構造であってもよいが、単環式構造又は二環式構造であることが好ましい。
芳香族複素環構造が多環式構造である場合、多環式構造に含まれる環のうち少なくとも1つが複素環構造であればよく、多環式構造に含まれる環の全てが複素環構造であることを要しない。
式(1)中、R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基である。芳香族複素環構造における複素原子としては、窒素原子、硫黄原子、酸素原子等が挙げられ、少なくとも窒素原子を複素原子として含むことが好ましい。
芳香族複素環構造としては、単環式構造であっても多環式構造であってもよいが、単環式構造又は二環式構造であることが好ましい。
芳香族複素環構造が多環式構造である場合、多環式構造に含まれる環のうち少なくとも1つが複素環構造であればよく、多環式構造に含まれる環の全てが複素環構造であることを要しない。
R11は、化合物Aが金属に吸着しやすく、ボイドの発生の抑制又は密着性の向上等の効果が得られやすい観点から、構造中に-NH-又は-S-又は-O-を含むことが好ましく、-NH-、-SH又は-OHを含むことがより好ましく、-NH-を含むことがさらに好ましい。ここで、上記-NH-、-S-又は-O-は、R11における芳香族複素環構造内に存在してもよいし、上記芳香族複素環の置換基内に存在してもよい。
-NH-、-S-又は-O-がR11における芳香族複素環内に存在する、とは、-NH-又は-S-又は-O-における窒素原子、硫黄原子又は酸素原子が、上記芳香族複素環の環員として存在することを意味している。
ここで、化合物Aに互変異生体が存在する場合、互変異生体のうち少なくとも1つにおけるR11に該当する構造が構造中に-NH-、-S-又は-O-を含めばよい。
上記芳香族複素環の置換基内に存在する場合の置換基(すなわち、-NH-、-S-又は-O-を含む置換基)としては、アミノ基又は置換アミノ基、チオール基、ヒドロキシ基などが挙げられる。
-NH-、-S-又は-O-がR11における芳香族複素環内に存在する、とは、-NH-又は-S-又は-O-における窒素原子、硫黄原子又は酸素原子が、上記芳香族複素環の環員として存在することを意味している。
ここで、化合物Aに互変異生体が存在する場合、互変異生体のうち少なくとも1つにおけるR11に該当する構造が構造中に-NH-、-S-又は-O-を含めばよい。
上記芳香族複素環の置換基内に存在する場合の置換基(すなわち、-NH-、-S-又は-O-を含む置換基)としては、アミノ基又は置換アミノ基、チオール基、ヒドロキシ基などが挙げられる。
化合物Aが金属に吸着しやすく、ボイドの発生の抑制又は密着性の向上等の効果が得られやすい観点からは、R11における上記芳香族複素環は、下記式(R-1)で表される部分構造を少なくとも一つ有することが好ましい。
式(R-1)中、Nは上記芳香族複素環の環員である窒素原子であり、*はそれぞれ、上記複素環構造の環員である原子との結合部位を表す。
上記芳香族複素環は、式(R-1)で表される部分構造を1又は2つ有することが好ましく、1つのみ有することがより好ましい。
ここで、化合物Aが互変異生体を有する場合、互変異生体のうち少なくとも1つにおけるR11に該当する構造が構造中に式(R-1)で表される部分構造を含めばよい。
ここで、化合物Aが互変異生体を有する場合、互変異生体のうち少なくとも1つにおけるR11に該当する構造が構造中に式(R-1)で表される部分構造を含めばよい。
上記芳香族複素環における窒素原子の数は、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。また、上記窒素原子の数は、10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい
ここで、化合物Aが金属に吸着しやすく、ボイドの発生の抑制又は密着性の向上等の効果が得られやすい観点からは、R11における上記芳香族複素環は、単環式又は二環式の芳香族複素環であって、窒素原子を環員として3個以上有する芳香族複素環であることも好ましい。上記窒素原子の数は、3~6個であることがより好ましく、3~5個であることが更に好ましい。
上記態様において、芳香族複素環が二環式の芳香族複素環である場合、2つの環に環員として存在する窒素原子の合計が3個以上であればよい。
ここで、化合物Aが金属に吸着しやすく、ボイドの発生の抑制又は密着性の向上等の効果が得られやすい観点からは、R11における上記芳香族複素環は、単環式又は二環式の芳香族複素環であって、窒素原子を環員として3個以上有する芳香族複素環であることも好ましい。上記窒素原子の数は、3~6個であることがより好ましく、3~5個であることが更に好ましい。
上記態様において、芳香族複素環が二環式の芳香族複素環である場合、2つの環に環員として存在する窒素原子の合計が3個以上であればよい。
このような複素芳香環としては特に限定されないが、例えば以下のような環構造及び以下の環構造の互変位性体が挙げられる。
これらの中でも、R11における上記複素芳香環としては1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール又はプリン環を部分構造として有する構造が好ましい。
ここで、R11が構造中に-NH-、-SH、又は-OHを含み、かつ、単環式又は二環式の芳香族複素環を含む一価の基であって、窒素原子を環員として3個以上有する芳香族複素環を含む一価の基であることも好ましく、R11が式(R-1)で表される部分構造を少なくとも一つ有し、かつ、単環式又は二環式の芳香族複素環を含む一価の基であって、窒素原子を環員として3個以上有する芳香族複素環を含む一価の基であることも好ましい。
また、上記芳香族複素環は式(R-3)で表される部分構造を少なくとも一つ有することが好ましい。
式(R-3)中、-NH-は上記芳香族複素環の環員であり、上記芳香族複素環を構成する部分構造となる。X31は上記芳香族複素環の環員原子であり、さらに他の環員原子と結合する。この他の環員原子は例えば炭素原子又は窒素原子であればよい。X32は上記芳香族複素環の環員原子であって、炭素原子又は窒素原子であり、さらに他の環員原子と結合していてもよい。この他の環員原子は例えば炭素原子又は窒素原子であればよい。X33は窒素原子、酸素原子又は硫黄原子である。X33が窒素原子のとき、X33は、上記芳香族複素環の環員原子であってもよく、又は、さらに別の環員原子と結合し、式(R-3)で表される部分構造を少なくとも一つ有する芳香族複素環として多環式(例えば二環式)の複素環を形成していてもよい。
式(R-3)中、X31は、炭素原子であることが好ましい。
式(R-3)中、X32は、炭素原子又は窒素原子であることが好ましい。
式(R-3)中、X33は窒素原子又は酸素原子が好ましく、窒素原子がより好ましい。また、X33は上記芳香族複素環構造の環員である原子であることが好ましい。
X31~X33において、各原子の結合手が式(R-3)中に記載された結合に対して余る場合、その結合手は他の構造と結合するものとする。例えばX31が窒素原子である場合には2本の結合手が、炭素原子である場合には3本の結合手が他の構造と結合する。
式(R-3)中、X31は、炭素原子であることが好ましい。
式(R-3)中、X32は、炭素原子又は窒素原子であることが好ましい。
式(R-3)中、X33は窒素原子又は酸素原子が好ましく、窒素原子がより好ましい。また、X33は上記芳香族複素環構造の環員である原子であることが好ましい。
X31~X33において、各原子の結合手が式(R-3)中に記載された結合に対して余る場合、その結合手は他の構造と結合するものとする。例えばX31が窒素原子である場合には2本の結合手が、炭素原子である場合には3本の結合手が他の構造と結合する。
このような芳香族複素環としては以下の含窒素複素環、及び以下の含窒素複素環のいずれかの互変位性体が挙げられる。
R11における上記芳香族複素環は置換基を有していてもよい。置換基としてはアミノ基が好ましい。置換基の数は0~3であることが好ましく、0~2であることがより好ましい。なお、「置換基の数が0」とは置換基を有していないことを示す。置換基としてはアミノ基などが挙げられる。上記芳香族複素環が環内に-NH-の部分構造を持たない場合は少なくとも1つのアミノ基を有することが好ましい。
一価の基の結合手の位置は特に限定されないがいずれかの炭素原子で結合していればよい。
一価の基の結合手の位置は特に限定されないがいずれかの炭素原子で結合していればよい。
R11の具体例としては、以下のいずれかの構造の基又は、これらの構造において水素原子が置換された構造であることが好ましい。また、これらの構造の互変異生体であってもよい。
*はX11との結合部位である。上記式において、環員原子に結合していない*はいずれかの環員炭素原子に結合していてもよい。
R11がこれらの構造であることにより、化合物Aの溶剤への溶解性が向上し、析出しにくくなる、より高濃度で用いることができるようになる、等の理由から、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。
ここで、上記溶剤のSP値は10~47(MPa)1/2が好ましく、15~35(MPa)1/2であることがより好ましく、18~30(MPa)1/2であることがさらに好ましく、20~27(MPa)1/2であることが特に好ましい。
SP値は、Charles M.Hansen著の文献「Hansen Solubility Parameters;A Users Handbook(CRC Press,2007)」に記載されている値を使用した。また、上記文献に記載のない溶媒については、コンピュータソフトウェア「Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP ver.5.4.08)」を用いることにより、その化学構造から推算する。
R11がこれらの構造であることにより、化合物Aの溶剤への溶解性が向上し、析出しにくくなる、より高濃度で用いることができるようになる、等の理由から、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。
ここで、上記溶剤のSP値は10~47(MPa)1/2が好ましく、15~35(MPa)1/2であることがより好ましく、18~30(MPa)1/2であることがさらに好ましく、20~27(MPa)1/2であることが特に好ましい。
SP値は、Charles M.Hansen著の文献「Hansen Solubility Parameters;A Users Handbook(CRC Press,2007)」に記載されている値を使用した。また、上記文献に記載のない溶媒については、コンピュータソフトウェア「Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP ver.5.4.08)」を用いることにより、その化学構造から推算する。
その他、R11は下記に記載のうちいずれかの構造、又は、これらの構造において水素原子が置換された構造であってもよい。また、これらの構造の互変異生体であってもよい。
*はX11との結合部位である。上記式において、環員原子に結合していない*はいずれかの環員炭素原子に結合していてもよい。
なお、上記のR11の例として挙げた構造は上記形態とは別の互変位性形態で存在していてもよい。これらの互変位体もまた本発明の範囲に含まれる。
上記の上記のR11の例として挙げたいずれかの構造において1つ以上の置換基を有している構造の基の例としては以下のいずれかの構造の基が挙げられる。
上記の上記のR11の例として挙げたいずれかの構造において1つ以上の置換基を有している構造の基の例としては以下のいずれかの構造の基が挙げられる。
〔R12~R16〕
式(1)中、R12~R16は水素原子又は置換基であり、R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合している。(以下、ベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合している置換基を「特定置換基」ともいう。)R12~R16のいずれかが置換基であるときの置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、-ORO2、-NRN3RN2、-C(=O)-OH等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基又はtert-ブチル基がさらに好ましい。アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。RO2、RN2、RN3は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基であり、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましく、水素原子であることが特に好ましい。RO2、RN2、RN3は、上記のR11として説明した芳香族複素環を含む一価の基を含む構造であってもよい。例えば、RO2が上記の芳香族複素環を含む一価の基で置換されたアリールであってもよく、上記の芳香族複素環を含む一価の基と-O-、-NH―等で連結しているアリールであってもよい。またRN2が上記の芳香族複素環を含む一価の基であってもよい。
R12~R16は少なくとも1つが-OH又は-NHRN2であることが好ましい。
また、R13~R15のうち1つが置換基であることが好ましく、R14が置換基であることがより好ましい。
R12~R16のうちの隣接する2つが互いに結合して環を形成する場合、例えば、互いに結合して、*-O-(CH2)n-O-*、*-N(-RN2)-C(=O)-(CH2)n-*(nは1~3の整数であり、*は結合位置を示す)となることにより、当該2つがそれぞれ結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。形成される環構造は脂肪族環構造であっても芳香族環構造であってもよいが、脂肪族環構造が好ましい。
形成される環構造がアセタール構造を含む態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
式(1)中、R12~R16は水素原子又は置換基であり、R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合している。(以下、ベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合している置換基を「特定置換基」ともいう。)R12~R16のいずれかが置換基であるときの置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、-ORO2、-NRN3RN2、-C(=O)-OH等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1~6のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、メチル基又はtert-ブチル基がさらに好ましい。アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~10のアリール基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。RO2、RN2、RN3は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基であり、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましく、水素原子であることが特に好ましい。RO2、RN2、RN3は、上記のR11として説明した芳香族複素環を含む一価の基を含む構造であってもよい。例えば、RO2が上記の芳香族複素環を含む一価の基で置換されたアリールであってもよく、上記の芳香族複素環を含む一価の基と-O-、-NH―等で連結しているアリールであってもよい。またRN2が上記の芳香族複素環を含む一価の基であってもよい。
R12~R16は少なくとも1つが-OH又は-NHRN2であることが好ましい。
また、R13~R15のうち1つが置換基であることが好ましく、R14が置換基であることがより好ましい。
R12~R16のうちの隣接する2つが互いに結合して環を形成する場合、例えば、互いに結合して、*-O-(CH2)n-O-*、*-N(-RN2)-C(=O)-(CH2)n-*(nは1~3の整数であり、*は結合位置を示す)となることにより、当該2つがそれぞれ結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。形成される環構造は脂肪族環構造であっても芳香族環構造であってもよいが、脂肪族環構造が好ましい。
形成される環構造がアセタール構造を含む態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
R13、R14及びR15のうち少なくとも1つが、特定置換基であることが好ましく、式(1)中に記載されたベンゼン環との結合部位が-O-又は-NRN2-である置換基であることがより好ましく、-OH又は-NHRN2であることがさらに好ましく、-OHであることが特に好ましい。
このような態様によれば、R11における芳香族複素環構造が金属に吸着した場合に、金属とは反対の方向に特定置換基が配置されるため、酸等の腐食性物質が特定置換基によりクエンチされやすくなり、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。
このような態様によれば、R11における芳香族複素環構造が金属に吸着した場合に、金属とは反対の方向に特定置換基が配置されるため、酸等の腐食性物質が特定置換基によりクエンチされやすくなり、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。
また、R14が特定置換基であり、R12、R13、R15及びR16のうち少なくとも1つが置換基である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
このような態様によれば、R14が特定置換基であり、R12、R13、R15及びR16がいずれも水素原子である場合と比較して、化合物Aの溶剤への溶解性が向上し、析出しにくくなる、より高濃度で用いることができるようになる、等の理由から、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。ここで、上記溶剤のSP値は10~47(MPa)1/2が好ましく、15~35(MPa)1/2であることがより好ましく、18~30(MPa)1/2であることがさらに好ましく、20~27(MPa)1/2であることが特に好ましい。
上記態様において、R14における特定置換基の好ましい態様は上述の通りである。
上記態様において、R12、R13、R15及びR16における置換基としては、上述の特定置換基、又は、上述のその他の置換基が挙げられ、これらの置換基の好ましい態様も上述の通りである。
このような態様によれば、R14が特定置換基であり、R12、R13、R15及びR16がいずれも水素原子である場合と比較して、化合物Aの溶剤への溶解性が向上し、析出しにくくなる、より高濃度で用いることができるようになる、等の理由から、ボイドの発生の抑制、密着性の向上という効果がより得られやすいと考えられる。ここで、上記溶剤のSP値は10~47(MPa)1/2が好ましく、15~35(MPa)1/2であることがより好ましく、18~30(MPa)1/2であることがさらに好ましく、20~27(MPa)1/2であることが特に好ましい。
上記態様において、R14における特定置換基の好ましい態様は上述の通りである。
上記態様において、R12、R13、R15及びR16における置換基としては、上述の特定置換基、又は、上述のその他の置換基が挙げられ、これらの置換基の好ましい態様も上述の通りである。
〔分子量〕
化合物Aの分子量は、2000未満であることが好ましく、1000以下であることがより好ましく、200以上500以下であることが更に好ましい。
化合物Aの分子量は、2000未満であることが好ましく、1000以下であることがより好ましく、200以上500以下であることが更に好ましい。
〔pKa〕
化合物AのpKa(DSMO溶媒中で測定)は5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、12以上であることがさらに好ましい。
また、化合物Aの共役酸のpKa(DSMO溶媒中で測定)は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、5以下であることがさらに好ましい。
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。
化合物AのpKa(DSMO溶媒中で測定)は5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、12以上であることがさらに好ましい。
また、化合物Aの共役酸のpKa(DSMO溶媒中で測定)は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、5以下であることがさらに好ましい。
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。
〔具体例〕
化合物Aの具体例としては、特に限定されないが、後述する実施例において使用された化合物が挙げられる。
特に以下のいずれかの化合物が好ましい。
化合物Aの具体例としては、特に限定されないが、後述する実施例において使用された化合物が挙げられる。
特に以下のいずれかの化合物が好ましい。
〔合成方法〕
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。
〔含有量〕
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、0.005~30質量%であることが好ましい。下限は0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、0.05質量%以上が特に好ましい。上限は、15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、1質量%以下であることが特に好ましい。
また、上記特定樹脂の含有量を100質量部とした場合の上記化合物Aの含有量は、0.005~30質量部であることが好ましく、0.01~15質量部であることがより好ましく、0.02~5質量部であることが更に好ましく、0.05~1質量部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
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、0.005~30質量%であることが好ましい。下限は0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、0.05質量%以上が特に好ましい。上限は、15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、1質量%以下であることが特に好ましい。
また、上記特定樹脂の含有量を100質量部とした場合の上記化合物Aの含有量は、0.005~30質量部であることが好ましく、0.01~15質量部であることがより好ましく、0.02~5質量部であることが更に好ましく、0.05~1質量部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
本発明の樹脂組成物は、重合性化合物及び光重合開始剤を更に含むことが好ましい。
以下、それぞれについて説明する。
以下、それぞれについて説明する。
<重合性化合物>
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。特に特定樹脂が重合性基を有していないとき、本発明の樹脂組成物は、重合性化合物を含む。
重合性化合物としては、ラジカル重合性基を有する重合性化合物(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、重合性化合物を含むことが好ましい。特に特定樹脂が重合性基を有していないとき、本発明の樹脂組成物は、重合性化合物を含む。
重合性化合物としては、ラジカル重合性基を有する重合性化合物(ラジカル架橋剤)、又は、他の架橋剤が挙げられる。
〔ラジカル架橋剤〕
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。
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。
ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を1個以上有する化合物であることが好ましいが、2個以上有する化合物であることがより好ましい。ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を3個以上有していてもよい。
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。
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。
ラジカル架橋剤の分子量は、2,000以下が好ましく、1,500以下がより好ましく、900以下が更に好ましい。ラジカル架橋剤の分子量の下限は、100以上が好ましい。
ラジカル架橋剤の具体例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル、及び不飽和カルボン酸と多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシ基やアミノ基、スルファニル基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類又はエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲノ基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0113~0122の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル架橋剤は、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物としては、国際公開第2021/112189号公報の段落0203に記載の化合物等が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
上述以外の好ましいラジカル架橋剤としては、国際公開第2021/112189号公報の段落0204~0208に記載のラジカル重合性化合物等が挙げられる。この内容は本明細書に組み込まれる。
ラジカル架橋剤としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D-320(日本化薬(株)製)、A-TMMT(新中村化学工業(株)製))、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)、A-DPH(新中村化学工業社製))、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール残基又はプロピレングリコール残基を介して結合している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。
ラジカル架橋剤の市販品としては、例えばエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、エチレンオキシ鎖を4個有する2官能メタクリレートであるSR-209、231、239(以上、サートマー社製)、ペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330(以上、日本化薬(株)製)、ウレタンオリゴマーであるUAS-10、UAB-140(以上、日本製紙社製)、NKエステルM-40G、NKエステル4G、NKエステルM-9300、NKエステルA-9300、UA-7200(以上、新中村化学工業社製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(以上、共栄社化学社製)、ブレンマーPME400(日油(株)製)などが挙げられる。
ラジカル架橋剤としては、特公昭48-041708号公報、特開昭51-037193号公報、特公平02-032293号公報、特公平02-016765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-049860号公報、特公昭56-017654号公報、特公昭62-039417号公報、特公昭62-039418号公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。ラジカル架橋剤として、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平01-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。
ラジカル架橋剤は、カルボキシ基、リン酸基等の酸基を有するラジカル架橋剤であってもよい。酸基を有するラジカル架橋剤は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルが好ましく、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤がより好ましい。特に好ましくは、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールである化合物である。市販品としては、例えば、東亞合成(株)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M-510、M-520などが挙げられる。
酸基を有するラジカル架橋剤の酸価は、0.1~300mgKOH/gが好ましく、1~100mgKOH/gがより好ましい。ラジカル架橋剤の酸価が上記範囲であれば、製造上の取扱性に優れ、現像性に優れる。また、重合性が良好である。上記酸価は、JIS K 0070:1992の記載に準拠して測定される。
ラジカル架橋剤としては、ウレア結合、及び、ウレタン結合からなる群より選ばれた少なくとも一方を有するラジカル架橋剤(以下、「架橋剤U」ともいう。)も好ましい。
樹脂組成物が架橋剤Uを含むことにより、耐薬品性、解像性等が向上する場合が有る。
上記効果が得られるメカニズムは不明だが、例えば、加熱等による硬化時に架橋剤Uの一部が熱分解することにより、アミンなどが発生し、上記アミン等がポリイミド前駆体等の環化樹脂の前駆体の環化を促進すると考えられる。
また、架橋剤Uはアミド構造又はエステル構造を有する化合物Aとの相溶性が高く、架橋剤Uを本発明の樹脂組成物に用いることにより、組成物の塗布性を向上することも可能である。
架橋剤Uはウレア結合又はウレタン結合を1つのみ有してもよいし、1以上のウレア結合と1以上のウレタン結合とを有してもよいし、ウレタン結合を有さず2以上のウレア結合を有してもよいし、ウレア結合を有さず2以上のウレタン結合を有してもよい。
架橋剤Uにおけるウレア結合及びウレタン結合の合計数は、1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレタン結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレア結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレタン結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
樹脂組成物が架橋剤Uを含むことにより、耐薬品性、解像性等が向上する場合が有る。
上記効果が得られるメカニズムは不明だが、例えば、加熱等による硬化時に架橋剤Uの一部が熱分解することにより、アミンなどが発生し、上記アミン等がポリイミド前駆体等の環化樹脂の前駆体の環化を促進すると考えられる。
また、架橋剤Uはアミド構造又はエステル構造を有する化合物Aとの相溶性が高く、架橋剤Uを本発明の樹脂組成物に用いることにより、組成物の塗布性を向上することも可能である。
架橋剤Uはウレア結合又はウレタン結合を1つのみ有してもよいし、1以上のウレア結合と1以上のウレタン結合とを有してもよいし、ウレタン結合を有さず2以上のウレア結合を有してもよいし、ウレア結合を有さず2以上のウレタン結合を有してもよい。
架橋剤Uにおけるウレア結合及びウレタン結合の合計数は、1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレタン結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレア結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合を有しない場合、架橋剤Uにおけるウレタン結合の数は1以上であり、1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基は、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
架橋剤Uがラジカル重合性基を2以上有する場合、それぞれのラジカル重合性基の構造は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の数は、1つのみであってもよいし、2以上であってもよく、1~10が好ましく、1~6が更に好ましく、1~4が特に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基価(ラジカル重合性基1モル当たりの化合物の質量)は、150~400g/molであることが好ましい。
上記ラジカル重合性基価の下限は、硬化物の耐薬品性の観点より、200g/mol以上であることがより好ましく、210g/mol以上であることが更に好ましく、220g/mol以上であることが一層好ましく、230g/mol以上であることがより一層好ましく、240g/mol以上であることがより更に好ましく、250g/mol以上であることが特に好ましい。
上記ラジカル重合性基価の上限は、現像性の観点より、350g/mol以下であることがより好ましく、330g/mol以下であることが更に好ましく、300g/mol以下であることが特に好ましい。
中でも、架橋剤Uの重合性基価は、210~400g/molであることが好ましく、220~400g/molであることがより好ましい。
架橋剤Uがラジカル重合性基を2以上有する場合、それぞれのラジカル重合性基の構造は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の数は、1つのみであってもよいし、2以上であってもよく、1~10が好ましく、1~6が更に好ましく、1~4が特に好ましい。
架橋剤Uにおけるラジカル重合性基価(ラジカル重合性基1モル当たりの化合物の質量)は、150~400g/molであることが好ましい。
上記ラジカル重合性基価の下限は、硬化物の耐薬品性の観点より、200g/mol以上であることがより好ましく、210g/mol以上であることが更に好ましく、220g/mol以上であることが一層好ましく、230g/mol以上であることがより一層好ましく、240g/mol以上であることがより更に好ましく、250g/mol以上であることが特に好ましい。
上記ラジカル重合性基価の上限は、現像性の観点より、350g/mol以下であることがより好ましく、330g/mol以下であることが更に好ましく、300g/mol以下であることが特に好ましい。
中でも、架橋剤Uの重合性基価は、210~400g/molであることが好ましく、220~400g/molであることがより好ましい。
架橋剤Uは、例えば下記式(U-1)で表される構造であることが好ましい。
式(U-1)中、RU1は水素原子又は1価の有機基であり、Aは-O-又は-NRN-であり、RNは水素原子又は1価の有機基であり、ZU1はm価の有機基であり、ZU2はn+1価の有機基であり、Xはラジカル重合性基であり、nは1以上の整数であり、mは1以上の整数である。
RU1は水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
RNは水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
ZU1は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。RNは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましい。
ZU2は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、ZU1において挙げられたものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
Xは特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
nは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。
mは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
RNは水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
ZU1は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。RNは水素原子又は1価の有機基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はメチル基であることが更に好ましい。
ZU2は炭化水素基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NRN-、若しくは、これらが2以上結合した基が好ましく、炭化水素基、又は、炭化水素基と、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、及び、-NRN-からなる群より選ばれた少なくとも1種の基とが結合した基がより好ましい。
上記炭化水素基としては、ZU1において挙げられたものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
Xは特に限定されないが、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、マレイミド基等が挙げられ、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基、又は、マレイミド基が好ましく、(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。
nは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましく、1であることが特に好ましい。
mは1~10の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、1又は2であることが更に好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基の少なくとも1つを有することも好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、ヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基であってもフェノール性ヒドロキシ基であってもよいが、アルコール性ヒドロキシ基であることが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、アルキレンオキシ基としては、炭素数2~20のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数2~10のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数2~4のアルキレンオキシ基が更に好ましく、エチレン基又はプロピレン基が更により好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アルキレンオキシ基は、ポリアルキレンオキシ基として架橋剤Uに含まれてもよい。この場合のアルキレンオキシ基の繰返し数は、2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましい。
アミド基は、-C(=O)-NRN-により表される結合をいう。RNは上述の通りである。架橋剤Uがアミド基を有する場合、架橋剤Uは、例えば、R-C(=O)-NRN-*で表される基、又は、*-C(=O)-NRN-Rで表される基として含むことができる。Rは水素原子又は1価の置換基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた構造を、分子内に2以上有してもよいが、分子内に1つのみ有する態様も好ましい。
上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基は架橋剤Uのいずれの位置に存在してもよいが、耐薬品性の観点からは、架橋剤Uは、上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-1」ともいう。)により連結されていることも好ましい。
特に、架橋剤Uがラジカル重合性基を1つのみ含む場合、架橋剤Uに含まれるラジカル重合性基と、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つとが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-2」ともいう。)により連結されていることが好ましい。
架橋剤Uがアルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。また、ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。
架橋剤Uがアミド基を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アミド基の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。また、上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。また、上記態様において、アミド基の炭素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよいし、アミド基の窒素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよい。
これらの中でも、基材との密着性、耐薬品性、及び、Cuボイド抑制の観点からは、架橋剤Uはヒドロキシ基を有することが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、ヒドロキシ基は、アルコール性ヒドロキシ基であってもフェノール性ヒドロキシ基であってもよいが、アルコール性ヒドロキシ基であることが好ましい。
得られる硬化膜の耐薬品性の観点から、アルキレンオキシ基としては、炭素数2~20のアルキレンオキシ基が好ましく、炭素数2~10のアルキレンオキシ基がより好ましく、炭素数2~4のアルキレンオキシ基が更に好ましく、エチレン基又はプロピレン基が更により好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アルキレンオキシ基は、ポリアルキレンオキシ基として架橋剤Uに含まれてもよい。この場合のアルキレンオキシ基の繰返し数は、2~10であることが好ましく、2~6であることがより好ましい。
アミド基は、-C(=O)-NRN-により表される結合をいう。RNは上述の通りである。架橋剤Uがアミド基を有する場合、架橋剤Uは、例えば、R-C(=O)-NRN-*で表される基、又は、*-C(=O)-NRN-Rで表される基として含むことができる。Rは水素原子又は1価の置換基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
架橋剤Uは、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた構造を、分子内に2以上有してもよいが、分子内に1つのみ有する態様も好ましい。
上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基は架橋剤Uのいずれの位置に存在してもよいが、耐薬品性の観点からは、架橋剤Uは、上記ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-1」ともいう。)により連結されていることも好ましい。
特に、架橋剤Uがラジカル重合性基を1つのみ含む場合、架橋剤Uに含まれるラジカル重合性基と、ヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つとが、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基(以下、「連結基L2-2」ともいう。)により連結されていることが好ましい。
架橋剤Uがアルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アルキレンオキシ基(ただし、ポリアルキレンオキシ基を構成する場合は、ポリアルキレンオキシ基)の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。また、ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。
架橋剤Uがアミド基を含み、かつ、上記連結基L2-1又は上記連結基L2-2を有する場合、アミド基の連結基L2-1又は連結基L2-2とは反対の側に結合する構造は、特に限定されないが、炭化水素基、ラジカル重合性基又はこれらの組み合わせにより表される基が好ましい。上記炭化水素基としては、炭素数20以下の炭化水素基が好ましく、18以下の炭化水素基がより好ましく、16以下の炭化水素基が更に好ましい。また、上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基などが挙げられる。ラジカル重合性基の好ましい態様は上述の架橋剤Uにおけるラジカル重合性基の好ましい態様と同様である。また、上記態様において、アミド基の炭素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよいし、アミド基の窒素原子側が連結基L2-1又は連結基L2-2と結合してもよい。
これらの中でも、基材との密着性、耐薬品性、及び、Cuボイド抑制の観点からは、架橋剤Uはヒドロキシ基を有することが好ましい。
架橋剤Uは、特定樹脂との相溶性等の観点より、芳香族基を含むことが好ましい。
上記芳香族基は、架橋剤Uに含まれるウレア結合又はウレタン結合と直接結合することが好ましい。架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合のうち1つと、芳香族基とが直接結合することが好ましい。
芳香族基は、芳香族炭化水素基であっても、芳香族ヘテロ環基であってもよく、これらが縮合環を形成した構造でもよいが、芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、ベンゼン環構造から2以上の水素原子を除いた基が更に好ましい。
上記芳香族ヘテロ環基としては、5員環又は6員環の芳香族ヘテロ環基が好ましい。このような芳香族ヘテロ環基における芳香族ヘテロ環としては、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、フラン、チオフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン等が挙げられる。これらの環は、例えば、インドール、ベンゾイミダゾールのように更に他の環と縮合していてもよい。
上記芳香族ヘテロ環基に含まれるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。
上記芳香族基は、例えば、2以上のラジカル重合性基を連結し、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基、又は、上述のヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とを連結する連結基に含まれることが好ましい。
上記芳香族基は、架橋剤Uに含まれるウレア結合又はウレタン結合と直接結合することが好ましい。架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合のうち1つと、芳香族基とが直接結合することが好ましい。
芳香族基は、芳香族炭化水素基であっても、芳香族ヘテロ環基であってもよく、これらが縮合環を形成した構造でもよいが、芳香族炭化水素基であることが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~30の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~20の芳香族炭化水素基がより好ましく、ベンゼン環構造から2以上の水素原子を除いた基が更に好ましい。
上記芳香族ヘテロ環基としては、5員環又は6員環の芳香族ヘテロ環基が好ましい。このような芳香族ヘテロ環基における芳香族ヘテロ環としては、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、フラン、チオフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン等が挙げられる。これらの環は、例えば、インドール、ベンゾイミダゾールのように更に他の環と縮合していてもよい。
上記芳香族ヘテロ環基に含まれるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。
上記芳香族基は、例えば、2以上のラジカル重合性基を連結し、ウレア結合又はウレタン結合を含む連結基、又は、上述のヒドロキシ基、アルキレンオキシ基、アミド基及びシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも1つと、架橋剤Uに含まれる少なくとも1つのラジカル重合性基とを連結する連結基に含まれることが好ましい。
架橋剤Uにおけるウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基との間の原子数(連結鎖長)は、特に限定されないが、30以下であることが好ましく、2~20であることがより好ましく、2~10であることが更に好ましい。
架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を合計で2以上含む場合、ラジカル重合性基を2以上含む場合、又は、ウレア結合若しくはウレタン結合を2以上含み、かつ、ラジカル重合性基を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基の間の原子数(連結鎖長)のうち、最小のものが上記範囲内であればよい。
本明細書において、「ウレア結合又はウレタン結合と重合性基との間の原子数(連結鎖長)」とは、連結対象の2つの原子又は原子群の間を結ぶ経路上の原子鎖のうち、これらの連結対象を最短(最小原子数)で結ぶものをいう。例えば、下記式で表される構造において、ウレア結合とラジカル重合性基(メタクリロイルオキシ基)との間の原子数(連結鎖長)は2である。
架橋剤Uがウレア結合又はウレタン結合を合計で2以上含む場合、ラジカル重合性基を2以上含む場合、又は、ウレア結合若しくはウレタン結合を2以上含み、かつ、ラジカル重合性基を2以上含む場合、ウレア結合又はウレタン結合とラジカル重合性基の間の原子数(連結鎖長)のうち、最小のものが上記範囲内であればよい。
本明細書において、「ウレア結合又はウレタン結合と重合性基との間の原子数(連結鎖長)」とは、連結対象の2つの原子又は原子群の間を結ぶ経路上の原子鎖のうち、これらの連結対象を最短(最小原子数)で結ぶものをいう。例えば、下記式で表される構造において、ウレア結合とラジカル重合性基(メタクリロイルオキシ基)との間の原子数(連結鎖長)は2である。
〔対称軸〕
架橋剤Uは対称軸を有しない構造の化合物であることも好ましい。
架橋剤Uが対称軸を有しないとは、化合物全体を回転させることにより元の分子と同一の分子を生じる軸を有さず、左右非対称の化合物である事をいう。また、架橋剤Uの構造式を紙面上に表記した場合において、架橋剤Uが対称軸を有しないとは、架橋剤Uの構造式を、対称軸を有する形に表記することができないことをいう。
架橋剤Uが対称軸を有しないことにより、組成物膜中では架橋剤U同士の凝集が抑制されると考えられる。
架橋剤Uは対称軸を有しない構造の化合物であることも好ましい。
架橋剤Uが対称軸を有しないとは、化合物全体を回転させることにより元の分子と同一の分子を生じる軸を有さず、左右非対称の化合物である事をいう。また、架橋剤Uの構造式を紙面上に表記した場合において、架橋剤Uが対称軸を有しないとは、架橋剤Uの構造式を、対称軸を有する形に表記することができないことをいう。
架橋剤Uが対称軸を有しないことにより、組成物膜中では架橋剤U同士の凝集が抑制されると考えられる。
〔分子量〕
架橋剤Uの分子量は、100~2,000であることが好ましく、150~1500であることがより好ましく、200~900であることが更に好ましい。
架橋剤Uの分子量は、100~2,000であることが好ましく、150~1500であることがより好ましく、200~900であることが更に好ましい。
架橋剤Uの製造方法は特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性化合物とイソシアネート基とを有する化合物と、ヒドロキシ基又はアミノ基の少なくとも一方を有する化合物とを反応することにより得ることができる。
架橋剤Uの具体例を以下に示すが、架橋剤Uはこれに限定されるものではない。
樹脂組成物は、パターンの解像性と膜の伸縮性の観点から、2官能のメタアクリレート又はアクリレートを用いることが好ましい。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、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。
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。
ラジカル架橋剤を含有する場合、ラジカル架橋剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0質量%超60質量%以下であることが好ましい。下限は5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。
ラジカル架橋剤は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。
〔他の架橋剤〕
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、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。
他の架橋剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.5~15質量%であることが更に好ましく、1.0~10質量%であることが特に好ましい。他の架橋剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。他の架橋剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
〔重合開始剤〕
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。
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。
光ラジカル重合開始剤は、波長約240~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50L・mol-1・cm-1のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、公知の化合物を任意に使用できる。例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物、トリハロメチル基を有する化合物など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノンなどのα-アミノケトン化合物、ヒドロキシアセトフェノンなどのα-ヒドロキシケトン化合物、アゾ系化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ素化合物、鉄アレーン錯体などが挙げられる。これらの詳細については、特開2016-027357号公報の段落0165~0182、国際公開第2015/199219号の段落0138~0151の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2014-130173号公報の段落0065~0111、特許第6301489号公報に記載された化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019に記載されたパーオキサイド系光重合開始剤、国際公開第2018/221177号に記載の光重合開始剤、国際公開第2018/110179号に記載の光重合開始剤、特開2019-043864号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-044030号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-167313号公報に記載の過酸化物系開始剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ケトン化合物としては、例えば、特開2015-087611号公報の段落0087に記載の化合物が例示され、この内容は本明細書に組み込まれる。市販品では、カヤキュア-DETX-S(日本化薬(株)製)も好適に用いられる。
本発明の一実施態様において、光ラジカル重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤を用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
α-ヒドロキシケトン系開始剤としては、Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(以上、BASF社製)を用いることができる。
α-アミノケトン系開始剤としては、Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 907、IRGACURE 369、及び、IRGACURE 379(以上、BASF社製)を用いることができる。
アミノアセトフェノン系開始剤、アシルホスフィンオキシド系開始剤、メタロセン化合物としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0161~0163に記載の化合物も好適に使用することができる。この内容は本明細書に組み込まれる。
光ラジカル重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。オキシム化合物を用いることにより、露光ラチチュードをより効果的に向上させることが可能になる。オキシム化合物は、露光ラチチュード(露光マージン)が広く、かつ、光硬化促進剤としても働くため、特に好ましい。
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-066385号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2017-019766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開第2015/152153号に記載の化合物、国際公開第2017/051680号に記載の化合物、特開2017-198865号公報に記載の化合物、国際公開第2017/164127号の段落番号0025~0038に記載の化合物、国際公開第2013/167515号に記載の化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-(ベンゾイルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、3-(アセトキシ(イミノ))ブタン-2-オン、3-(プロピオニルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、2-(アセトキシ(イミノ))ペンタン-3-オン、2-(アセトキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、2-(ベンゾイルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、3-((4-トルエンスルホニルオキシ)イミノ)ブタン-2-オン、及び2-(エトキシカルボニルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。樹脂組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物を用いることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としてのオキシム化合物は、分子内に>C=N-O-C(=O)-の連結基を有する。
オキシム化合物の市販品としては、IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上、BASF社製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-014052号公報に記載の光ラジカル重合開始剤2)、TR-PBG-304、TR-PBG-305(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-730、NCI-831及びアデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)、DFI-091(ダイトーケミックス(株)製)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製)が挙げられる。また、下記の構造のオキシム化合物を用いることもできる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、国際公開第2021/112189号の段落0169~0171に記載のフルオレン環を有するオキシム化合物、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。
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。
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。
これらの中でも、光重合開始剤は、下記式(P-1)で表される化合物を含むことが好ましい。
その他、光重合開始剤としては、特開2023-058585号公報の段落0113~0117に記載の化合物を用いることもできる。この記載は本願明細書に組み込まれる。
樹脂組成物が光重合開始剤を含む場合、その含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%が好ましく、0.1~20質量%がより好ましく、0.5~15質量%が更に好ましく、1.0~10質量%が更により好ましい。光重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
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。
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。
〔増感剤〕
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、ベンゾピラン系、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、国際公開第2023/190064の段落0202に記載の化合物が挙げられる。
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、ベンゾピラン系、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、国際公開第2023/190064の段落0202に記載の化合物が挙げられる。
樹脂組成物が増感剤を含む場合、増感剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましく、0.5~10質量%が更に好ましい。増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
〔連鎖移動剤〕
本発明の樹脂組成物は、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、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
また、連鎖移動剤は、国際公開第2015/199219号の段落0152~0153に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
樹脂組成物が連鎖移動剤を有する場合、連鎖移動剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分100質量部に対し、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5質量部が更に好ましい。連鎖移動剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。連鎖移動剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物が、重合開始剤として、2種以上の重合開始剤を含むことも本発明の好ましい態様の一つである。
具体的には、本発明の樹脂組成物は、光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むか、又は、上述の光ラジカル重合開始剤及び上述の光酸発生剤を含むことが好ましい。
具体的には、本発明の樹脂組成物は、光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むか、又は、上述の光ラジカル重合開始剤及び上述の光酸発生剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含むことにより、露光によるパターン形成が可能となり、かつ、後述の加熱工程による硬化時にラジカル重合も進行しやすくなり、耐薬品性等の性能が向上する場合が有る。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び熱重合開始剤の合計含有量に対し、熱重合開始剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光重合開始剤及び後述の熱重合開始剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び熱重合開始剤の合計含有量に対し、熱重合開始剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光ラジカル重合開始剤及び光酸発生剤を含むことにより解像性等の性能が向上する場合がある。
光重合開始剤及び光酸発生剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び光酸発生剤の合計含有量に対し、光酸発生剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
光重合開始剤及び光酸発生剤を含む場合の含有比率としては、光重合開始剤及び光酸発生剤の合計含有量に対し、光酸発生剤の含有量が20~70質量%であることが好ましく、30~60質量%であることがより好ましい。
〔熱重合開始剤〕
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐溶剤性を向上できる。
熱重合開始剤としては、例えば、熱ラジカル重合開始剤が挙げられる。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐溶剤性を向上できる。
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-063554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
熱重合開始剤を含む場合、その含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.5~15質量%であることが更に好ましい。樹脂組成物は熱重合開始剤を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。熱重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
<塩基発生剤>
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、物理的又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、熱塩基発生剤及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。
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、物理的又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、熱塩基発生剤及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。
他の塩基発生剤としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
非イオン型塩基発生剤の分子量は、800以下が好ましく、600以下がより好ましく、500以下が更に好ましい。下限は、100以上が好ましく、200以上がより好ましく、300以上が更に好ましい。
イオン型塩基発生剤の具体的な好ましい化合物としては、例えば、国際公開第2018/038002号の段落番号0148~0163に記載の化合物が挙げられる。
アンモニウム塩の具体例としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
イミニウム塩の具体例としては、下記の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
また、塩基発生剤としては、保存安定性及びキュア時に脱保護で塩基を発生させる観点からアミノ基がt-ブトキシカルボニル基によって保護されたアミンであることが好ましい。
t-ブトキシカルボニル基によって保護されたアミン化合物としては、例えば、エタノールアミン、3-アミノ-1-プロパノール、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-1-プロパノール、4-アミノ-1-ブタノール、2-アミノ-1-ブタノール、1-アミノ-2-ブタノール、3-アミノ-2,2-ジメチル-1-プロパノール、4-アミノ-2-メチル-1-ブタノール、バリノール、3-アミノ-1,2-プロパンジオール、2-アミノ-1,3-プロパンジオール、チラミン、ノルエフェドリン、2-アミノ-1-フェニル-1,3-プロパンジオール、2-アミノシクロヘキサノール、4-アミノシクロヘキサノール、4-アミノシクロヘキサンエタノール、4-(2-アミノエチル)シクロヘキサノール、N-メチルエタノールアミン、3-(メチルアミノ)-1-プロパノール、3-(イソプロピルアミノ)プロパノール、N-シクロヘキシルエタノールアミン、α-[2-(メチルアミノ)エチル]ベンジルアルコール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、3-ピロリジノール、2-ピロリジンメタノール、4-ヒドロキシピペリジン、3-ヒドロキシピペリジン、4-ヒドロキシ-4-フェニルピペリジン、4-(3-ヒドロキシフェニル)ピペリジン、4-ピペリジンメタノール、3-ピペリジンメタノール、2-ピペリジンメタノール、4-ピペリジンエタノール、2-ピペリジンエタノール、2-(4-ピペリジル)-2-プロパノール、1,4-ブタノールビス(3-アミノプロピル)エーテル、1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、2,2’-オキシビス(エチルアミン)、1,14-ジアミノ-3,6,9,12-テトラオキサテトラデカン、1-アザ-15-クラウン5-エーテル、ジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、1,11-ジアミノ-3,6,9-トリオキサウンデカン、又は、アミノ酸及びその誘導体のアミノ基をt-ブトキシカルボニル基によって保護した化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
樹脂組成物が塩基発生剤を含む場合、塩基発生剤の含有量は、樹脂組成物中の樹脂100質量部に対し、0.1~50質量部が好ましい。下限は、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上が更に好ましい。上限は、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下が更に好ましく、10質量部以下が一層好ましく、5質量部以下がより一層好ましく、4質量部以下が特に好ましい。
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。
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。
<溶剤>
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。
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。
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸へキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル、ヘキサン酸エチル、ヘプタン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等が好適なものとして挙げられる。
エーテル類として、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が好適なものとして挙げられる。
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、3-メチルシクロヘキサノン、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノン等が好適なものとして挙げられる。
環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類が好適なものとして挙げられる。
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、N-ホルミルモルホリン、N-アセチルモルホリン等が好適なものとして挙げられる。
ウレア類として、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が好適なものとして挙げられる。
アルコール類として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メチルフェニルカルビノール、n-アミルアルコール、メチルアミルアルコール、及び、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。
溶剤は、塗布面性状の改良などの観点から、2種以上を混合する形態も好ましい。
本発明では、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、トルエン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノンから選択される1種の溶剤、又は、2種以上で構成される混合溶剤が好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用、ジメチルスルホキシドとγ-バレロラクトンとの併用、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドとγ-ブチロラクトンとの併用、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミドとγ-ブチロラクトンとジメチルスルホキシドとの併用、又は、N-メチル-2-ピロリドンと乳酸エチルとの併用が特に好ましい。これらの併用された溶剤に、更にトルエンを溶剤の全質量に対して1~10質量%程度添加する態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
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1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と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と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とを含むことが更に好ましい。
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1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と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と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とを含むことが更に好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、溶剤としてγ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤と乳酸エチルとを含むことが好ましい。
乳酸エチルを含むことにより成膜性に優れる。これは、乳酸エチルは親水性が低いため、これを含むことにより組成物の乾燥時に残留溶媒中の水分による樹脂の析出が抑制されるためであると考えられる。
上記態様において、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤と乳酸エチルとの合計含有量は、溶剤の全質量に対して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。上記含有量の上限は、特に限定されず100質量%以下であればよい。
また、上記態様において、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤と乳酸エチルとの合計含有量に対する、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤の含有量は、80~99.9質量%であることが好ましく、90~99.5質量%であることがより好ましく、90~99.0質量%であることが更に好ましい。
また、上記態様において、本発明の樹脂組成物は、溶剤としてジメチルスルホキシドを更に含むことが好ましい。
ジメチルスルホキシドを含むことにより組成物の保存安定性が向上する。これは、ジメチルスルホキシドは極性が高いため、樹脂の組成物中での凝集が抑制されるためであると推測される。
ジメチルスルホキシドを含む場合、溶剤の全質量に対するジメチルスルホキシドの含有量は、10~40質量%であることが好ましく、15~35質量%であることがより好ましく、20~30質量%であることが更に好ましい。
乳酸エチルを含むことにより成膜性に優れる。これは、乳酸エチルは親水性が低いため、これを含むことにより組成物の乾燥時に残留溶媒中の水分による樹脂の析出が抑制されるためであると考えられる。
上記態様において、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤と乳酸エチルとの合計含有量は、溶剤の全質量に対して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。上記含有量の上限は、特に限定されず100質量%以下であればよい。
また、上記態様において、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤と乳酸エチルとの合計含有量に対する、γ-ブチロラクトン及びN-メチル-2-ピロリドンからなる群より選択される1つ以上の溶剤の含有量は、80~99.9質量%であることが好ましく、90~99.5質量%であることがより好ましく、90~99.0質量%であることが更に好ましい。
また、上記態様において、本発明の樹脂組成物は、溶剤としてジメチルスルホキシドを更に含むことが好ましい。
ジメチルスルホキシドを含むことにより組成物の保存安定性が向上する。これは、ジメチルスルホキシドは極性が高いため、樹脂の組成物中での凝集が抑制されるためであると推測される。
ジメチルスルホキシドを含む場合、溶剤の全質量に対するジメチルスルホキシドの含有量は、10~40質量%であることが好ましく、15~35質量%であることがより好ましく、20~30質量%であることが更に好ましい。
溶剤の含有量は、塗布性の観点から、本発明の樹脂組成物の全固形分濃度が5~80質量%になる量とすることが好ましく、5~75質量%となる量にすることがより好ましく、10~70質量%となる量にすることが更に好ましく、20~70質量%となるようにすることが一層好ましい。溶剤含有量は、塗膜の所望の厚さと塗布方法に応じて調節すればよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<金属接着性改良剤>
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。
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〕
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)製)などが挙げられる。
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)製)などが挙げられる。
他のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物が挙げられる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
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)製)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。
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)製)が挙げられる。
〔アルミニウム系接着助剤〕
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
その他の金属接着性改良剤としては、特開2014-186186号公報の段落0046~0049に記載の化合物、特開2013-072935号公報の段落0032~0043に記載のスルフィド系化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
金属接着性改良剤の含有量は特定樹脂100質量部に対して、0.01~30質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5質量部が更に好ましい。上記下限値以上とすることでパターンと金属層との接着性が良好となり、上記上限値以下とすることでパターンの耐熱性、機械特性が良好となる。金属接着性改良剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。2種以上用いる場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<マイグレーション抑制剤>
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。
上述の化合物Aに該当する化合物は、ここでいう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、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。
上述の化合物Aに該当する化合物は、ここでいうマイグレーション抑制剤には該当しないものとする。
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環及び6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類及びスルファニル基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール、5-アミノ―1H-テトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。
マイグレーション抑制剤としては、ハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉するイオントラップ剤を使用することもできる。
その他のマイグレーション抑制剤としては、特開2013-015701号公報の段落0094に記載の防錆剤、特開2009-283711号公報の段落0073~0076に記載の化合物、特開2011-059656号公報の段落0052に記載の化合物、特開2012-194520号公報の段落0114、0116及び0118に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0166に記載の化合物などを使用することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
マイグレーション抑制剤の具体例としては、下記化合物を挙げることができる。
また、マイグレーション抑制剤として、下記式(X-1)で表される化合物Bを含んでもよい。
式(X-1)中、XX1は-O-又は-NRN1-を表し、RN1は水素原子又は置換基を表し、RX1は置換基を有してもよい芳香族複素環構造を表し、RX2~RX6は水素原子又は置換基であり、RX2~RX6の少なくとも一つが、式(X-1)中に記載されたベンゼン環との結合部位が-O-、-NRN2-又は-S-である置換基であり、RN2は水素原子又は置換基であり、RX2~RX6のうち少なくとも二つが結合して環構造を形成してもよい。
ここで、式(X-1)中のXX1、RX1~RX6の好ましい態様は、式(1)中のX11、R11~R16の好ましい態様とそれぞれ同様である。
本発明の樹脂組成物がマイグレーション抑制剤を有する場合、マイグレーション抑制剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.05~2.0質量%であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることが更に好ましい。
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<光吸収剤>
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。
光吸収剤としては、国際公開第2022/202647号の段落0159~0183に記載の化合物、特開2019-206689号公報の段落0088~0108に記載の化合物等が挙げられる。これら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、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。
光吸収剤としては、国際公開第2022/202647号の段落0159~0183に記載の化合物、特開2019-206689号公報の段落0088~0108に記載の化合物等が挙げられる。これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、光吸収剤として、下記構造の化合物を含むことも好ましい。
本発明の樹脂組成物の全固形分に対する光吸収剤の含有量は、特に限定されないが、0.1~20質量%であることが好ましく、0.5~10質量%であることがより好ましく、1~5質量%であることが更に好ましい。
<重合禁止剤>
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、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。
重合禁止剤の具体的な化合物としては、国際公開第2021/112189の段落0310に記載の化合物、p-ヒドロキノン、o-ヒドロキノン、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、フェノキサジン、1,4,4-トリメチル-2,3-ジアザビシクロ[3.2.2]ノナ-2-エン-N,N-ジオキシド等が挙げられる。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が重合禁止剤を有する場合、重合禁止剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが好ましく、0.02~15質量%であることがより好ましく、0.05~10質量%であることが更に好ましい。
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<その他の添加剤>
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。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。
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。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。
〔界面活性剤〕
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。界面活性剤はノニオン型界面活性剤であってもよく、カチオン型界面活性剤であってもよく、アニオン型界面活性剤であってもよい。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。界面活性剤はノニオン型界面活性剤であってもよく、カチオン型界面活性剤であってもよく、アニオン型界面活性剤であってもよい。
本発明の樹脂組成物に界面活性剤を含有させることで、塗布液組成物を調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上し、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。即ち、界面活性剤を含有する塗布液を用いて膜形成する場合、被塗布面と塗布液との界面張力が低下して、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、厚みムラが小さい均一な膜の形成をより好適に行うことができる。
フッ素系界面活性剤としては、国際公開第2021/112189号の段落0328に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができ、例えば、下記化合物が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができ、例えば、下記化合物が挙げられる。
上記化合物の重量平均分子量は、3,000~50,000であることが好ましく、5,000~30,000であることがより好ましい。
フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落0050~0090及び段落0289~0295に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、市販品としては、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落0050~0090及び段落0289~0295に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、市販品としては、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、7~25質量%が特に好ましい。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
シリコーン系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤、ノニオン型界面活性剤、カチオン型界面活性剤、アニオン型界面活性剤としては、それぞれ、国際公開第2021/112189号の段落0329~0334に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。
界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。
〔無機粒子〕
無機粒子として、具体的には、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、ガラス等が挙げられる。
無機粒子として、具体的には、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、ガラス等が挙げられる。
無機粒子の平均粒子径は、0.01~2.0μmが好ましく、0.02~1.5μmがより好ましく、0.03~1.0μmがさらに好ましく、0.04~0.5μmが特に好ましい。
無機粒子の上記平均粒子径は、一次粒子径であり、また体積平均粒子径である。体積平均粒子径は、例えば、Nanotrac WAVE II EX-150(日機装社製)による動的光散乱法で測定できる。
上記測定が困難である場合は、遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法で測定することもできる。
無機粒子の上記平均粒子径は、一次粒子径であり、また体積平均粒子径である。体積平均粒子径は、例えば、Nanotrac WAVE II EX-150(日機装社製)による動的光散乱法で測定できる。
上記測定が困難である場合は、遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法で測定することもできる。
〔有機チタン化合物〕
樹脂組成物が有機チタン化合物を含有することにより、低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる樹脂層を形成できる。
樹脂組成物が有機チタン化合物を含有することにより、低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる樹脂層を形成できる。
使用可能な有機チタン化合物としては、チタン原子に有機基が共有結合又はイオン結合を介して結合しているものが挙げられる。
有機チタン化合物の具体例を、以下のI)~VII)に示す:
I)チタンキレート化合物:樹脂組成物の保存安定性がよく、良好な硬化パターンが得られることから、アルコキシ基を2個以上有するチタンキレート化合物がより好ましい。具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)等である。
II)テトラアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ(2-エチルヘキソキサイド)、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ(n-ノニロキサイド)、チタニウムテトラ(n-プロポキサイド)、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス[ビス{2,2-(アリロキシメチル)ブトキサイド}]等である。
III)チタノセン化合物:例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム等である。
IV)モノアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムトリス(ジオクチルホスフェート)イソプロポキサイド、チタニウムトリス(ドデシルベンゼンスルホネート)イソプロポキサイド等である。
V)チタニウムオキサイド化合物:例えば、チタニウムオキサイドビス(ペンタンジオネート)、チタニウムオキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、フタロシアニンチタニウムオキサイド等である。
VI)チタニウムテトラアセチルアセトネート化合物:例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート等である。
VII)チタネートカップリング剤:例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等である。
有機チタン化合物の具体例を、以下のI)~VII)に示す:
I)チタンキレート化合物:樹脂組成物の保存安定性がよく、良好な硬化パターンが得られることから、アルコキシ基を2個以上有するチタンキレート化合物がより好ましい。具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)等である。
II)テトラアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ(2-エチルヘキソキサイド)、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ(n-ノニロキサイド)、チタニウムテトラ(n-プロポキサイド)、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス[ビス{2,2-(アリロキシメチル)ブトキサイド}]等である。
III)チタノセン化合物:例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム等である。
IV)モノアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムトリス(ジオクチルホスフェート)イソプロポキサイド、チタニウムトリス(ドデシルベンゼンスルホネート)イソプロポキサイド等である。
V)チタニウムオキサイド化合物:例えば、チタニウムオキサイドビス(ペンタンジオネート)、チタニウムオキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、フタロシアニンチタニウムオキサイド等である。
VI)チタニウムテトラアセチルアセトネート化合物:例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート等である。
VII)チタネートカップリング剤:例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等である。
なかでも、有機チタン化合物としては、より良好な耐薬品性の観点から、上記I)チタンキレート化合物、II)テトラアルコキシチタン化合物、及びIII)チタノセン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。特に、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、及びビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウムが好ましい。
また、有機チタン化合物として、又は、有機チタン化合物に代えて、下記式(T-1)で表される化合物を含むことも好ましい。
式(T-1)中、Mは、チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、l1は、0~2の整数であり、l2は0又は1であり、l1+l2×2は0~2の整数であり、mは0~4の整数、nは0~2の整数であり、l1+l2+m+n×2=4であり、R11は各々独立に置換もしくは無置換のシクロペンタジエニル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、又は、置換もしくは無置換のフェノキシ基であり、R12は置換若しくは無置換の炭化水素基であり、R2は各々独立に、下記式(T-2)で表される構造を含む基であり、R3は各々独立に、下記式(T-2)で表される構造を含む基であり、XAはそれぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子である。
式(T-2)中、X1~X3はそれぞれ独立に、-C(-*)=又は-N=を表し、*はそれぞれ他の構造との結合部位を表し、#は金属原子との結合部位を表す。
式(T-1)中、組成物の保存安定性の観点からは、Mはチタンであることが好ましい。
式(T-1)中、l1及びl2が0である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
式(T-1)中、mは2又は4であることが好ましく、2であることがより好ましい。
式(T-1)中、nは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。
ここで、式(T-1)中、l1及びl2が0であり、mが0、2又は4であることも好ましい。
式(T-1)中、l1及びl2が0である態様も、本発明の好ましい態様の一つである。
式(T-1)中、mは2又は4であることが好ましく、2であることがより好ましい。
式(T-1)中、nは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。
ここで、式(T-1)中、l1及びl2が0であり、mが0、2又は4であることも好ましい。
式(T-1)中、特定金属錯体の安定性の観点からは、R11は置換又は無置換のシクロペンタジエニル配位子が好ましい。
また、R11におけるシクロペンタジエニル基、アルコキシ基及びフェノキシ基は置換されていてもよいが、無置換である態様も本発明の好ましい態様の一つである。
また、R11におけるシクロペンタジエニル基、アルコキシ基及びフェノキシ基は置換されていてもよいが、無置換である態様も本発明の好ましい態様の一つである。
式(T-1)中、R12は炭素数1~20の炭化水素基であることが好ましく、炭素数2~10の炭化水素基であることがより好ましい。
R12における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基であっても不飽和脂肪族炭化水素基であってもよいが、飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。
芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
R12における置換基としては、1価の置換基が好ましく、ハロゲン原子等が挙げられる。また、R12が芳香族炭化水素基である場合、置換基としてアルキル基を有してもよい。
これらの中でも、式(T-1)中、R12は無置換のフェニレン基であることが好ましい。また、R12におけるフェニレン基は1,2-フェニレン基であることが好ましい。
R12における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれであってもよいが、芳香族炭化水素基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基であっても不飽和脂肪族炭化水素基であってもよいが、飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。
芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニレン基が更に好ましい。
R12における置換基としては、1価の置換基が好ましく、ハロゲン原子等が挙げられる。また、R12が芳香族炭化水素基である場合、置換基としてアルキル基を有してもよい。
これらの中でも、式(T-1)中、R12は無置換のフェニレン基であることが好ましい。また、R12におけるフェニレン基は1,2-フェニレン基であることが好ましい。
式(T-1)中、mが2以上であり、R2が2以上含まれる場合、その2以上のR2の構造はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式(T-1)中、nが2以上であり、R3が2以上含まれる場合、その2以上のR3の構造はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式(T-1)中、nが2以上であり、R3が2以上含まれる場合、その2以上のR3の構造はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式(T-2)中、X1~X3はそれぞれ独立に、-C(-*)=又は-N=を表し、少なくとも1つが-C(-*)=を表すことが好ましく、少なくとも2つが-C(-*)=を表すことがより好ましい。
式(T-1)で表される化合物の具体例としては、実施例におけるF-11に該当する化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
有機チタン化合物を含む場合、その含有量は、特定樹脂100質量部に対し、0.05~10質量部であることが好ましく、0.1~5質量部であることがより好ましい。含有量が0.05質量部以上である場合、得られる硬化パターンの耐熱性及び耐薬品性がより良好となり、10質量部以下である場合、組成物の保存安定性により優れる。
有機チタン化合物を含む場合、その含有量は、特定樹脂100質量部に対し、0.05~10質量部であることが好ましく、0.1~2質量部であることがより好ましい。含有量が0.05質量部以上である場合、得られる硬化パターンの耐熱性及び耐薬品性がより良好となり、10質量部以下である場合、組成物の保存安定性により優れる。
〔酸化防止剤〕
添加剤として酸化防止剤を含有することで、硬化後の膜の伸度特性や、金属材料との密着性を向上させることができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。酸化防止剤の具体例としては、国際公開第2021/112189号の段落0348~0357に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
添加剤として酸化防止剤を含有することで、硬化後の膜の伸度特性や、金属材料との密着性を向上させることができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。酸化防止剤の具体例としては、国際公開第2021/112189号の段落0348~0357に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
酸化防止剤の含有量は、特定樹脂100質量部に対し、0.1~10質量部が好ましく、0.5~5質量部がより好ましい。添加量を0.1質量部以上とすることにより、高温高湿環境下においても伸度特性や金属材料に対する密着性向上の効果が得られやすく、また10質量部以下とすることにより、例えば感光剤との相互作用により、樹脂組成物の感度が向上する。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
他の添加剤としては、国際公開第2022/145355号の段落0249~0282、0316~0358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。
<樹脂組成物の特性>
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。
<樹脂組成物の含有物質についての制限>
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。
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。
本発明の樹脂組成物の金属含有量は、絶縁性の観点から、5質量ppm(parts per million)未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。金属としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、銅、クロム、ニッケルなどが挙げられるが、有機化合物と金属との錯体として含まれる金属は除く。金属を複数含む場合は、これらの金属の合計が上記範囲であることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、本発明の樹脂組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、本発明の樹脂組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフルオロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、半導体材料としての用途を考慮すると、ハロゲン原子の含有量が、配線腐食性の観点から、500質量ppm未満が好ましく、300質量ppm未満がより好ましく、200質量ppm未満が更に好ましい。中でも、ハロゲンイオンの状態で存在するものは、5質量ppm未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。ハロゲン原子としては、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。塩素原子及び臭素原子、又は塩素イオン及び臭素イオンの合計がそれぞれ上記範囲であることが好ましい。
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。
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の収容容器としては従来公知の収容容器を用いることができる。収容容器としては、原材料や本発明の樹脂組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。
<樹脂組成物の硬化物>
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
<樹脂組成物の硬化物の特性>
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。
<樹脂組成物の調製>
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。
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。
本発明の樹脂組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、例えば5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましく、0.5μm以下が更に好ましく、0.1μm以下が更により好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン又はナイロンが好ましい。フィルターの材質がポリエチレンである場合はHDPE(高密度ポリエチレン)であることがより好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。接続態様としては、例えば、1段目として孔径1μmのHDPEフィルターを、2段目として孔径0.2μmのHDPEフィルターを、直列に接続した態様が挙げられる。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は例えば0.01MPa以上1.0MPa以下が好ましく、0.03MPa以上0.9MPa以下がより好ましく、0.05MPa以上0.7MPa以下が更に好ましく、0.05MPa以上0.5MPa以下が更により好ましい。
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。
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。
(硬化物の製造方法)
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。
<膜形成工程>
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。
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〕
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基材及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。
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基材及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。
樹脂層(例えば、硬化物からなる層)の表面や金属層の表面に樹脂組成物を適用して膜を形成する場合は、樹脂層や金属層が基材となる。
樹脂組成物を基材上に適用する手段としては、塗布が好ましい。
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及び生産性の観点からスピンコート法及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。
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及び生産性の観点からスピンコート法及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。
<乾燥工程>
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。
<露光工程>
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。
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。
露光波長は、190~1,000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm、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。本発明の樹脂組成物については、特に高圧水銀灯による露光が好ましく、露光感度の観点で、i線による露光がより好ましい。
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。
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。
<露光後加熱工程>
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。
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。
<現像工程>
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。
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。
〔現像液〕
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。
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。
現像液がアルカリ水溶液である場合、アルカリ水溶液が含みうる塩基性化合物としては、無機アルカリ類、第一級アミン類、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩が挙げられ、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジンが好ましく、より好ましくはTMAHである。現像液における塩基性化合物の含有量は、現像液全質量中0.01~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.3~3質量%が更に好ましい。
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤としては、国際公開第2021/112189号の段落0387に記載の化合物を用いることができる。この内容は本明細書に組み込まれる。また、アルコール類として、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルイソブチルカルビノール、トリエチレングリコール等、アミド類として、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等も好適に挙げられる。
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。本発明では特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、及び、シクロヘキサノンよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液が好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン及びジメチルスルホキシドよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液がより好ましく、シクロペンタノンを含む現像液が特に好ましい。
現像液が有機溶剤を含む場合、現像液の全質量に対する有機溶剤の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。また、上記含有量は、100質量%であってもよい。
現像液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔現像液の供給方法〕
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、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、又は、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、又は、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。
現像時間としては、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましい。現像時の現像液の温度は、特に定めるものではないが、10~45℃が好ましく、18℃~30℃がより好ましい。
現像工程において、現像液を用いた処理の後、更に、リンス液によるパターンの洗浄(リンス)を行ってもよい。また、パターン上に接する現像液が乾燥しきらないうちにリンス液を供給するなどの方法を採用しても良い。
〔リンス液〕
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。
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。
リンス液が有機溶剤を含む場合の有機溶剤としては、上述の現像液が有機溶剤を含む場合において例示した有機溶剤と同様の有機溶剤が挙げられる。
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。
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。
リンス液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。有機溶剤は、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、シクロヘキサノン、PGMEA、PGMEが好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、PGMEA、PGMEがより好ましく、シクロヘキサノン、PGMEAがさらに好ましい。
リンス液が有機溶剤を含む場合、リンス液の全質量に対し、有機溶剤は50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。また、リンス液の全質量に対し、有機溶剤は100質量%であってもよい。
リンス液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
〔リンス液の供給方法〕
リンス液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材をリンス液に浸漬する方法、基材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。
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。
リンス時間としては、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましい。リンス時のリンス液の温度は、特に定めるものではないが、10~45℃が好ましく、18℃~30℃がより好ましい。
<加熱工程>
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。
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。
加熱工程は、加熱により、上記塩基発生剤から発生した塩基等の作用により、上記パターン内で上記ポリイミド前駆体の環化反応を促進する工程であることが好ましい。
加熱工程における加熱は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分の昇温速度で行うことが好ましい。上記昇温速度は2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。昇温速度を1℃/分以上とすることにより、生産性を確保しつつ、酸又は溶剤の過剰な揮発を防止することができ、昇温速度を12℃/分以下とすることにより、硬化物の残存応力を緩和することができる。
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。
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。
加熱開始時の温度は、20℃~150℃が好ましく、20℃~130℃がより好ましく、25℃~120℃が更に好ましい。加熱開始時の温度は、最高加熱温度まで加熱する工程を開始する際の温度のことをいう。例えば、本発明の樹脂組成物を基材の上に適用した後、乾燥させる場合、この乾燥後の膜(層)の温度であり、例えば、樹脂組成物に含まれる溶剤の沸点よりも、30~200℃低い温度から昇温させることが好ましい。
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、5~360分が好ましく、10~300分がより好ましく、15~240分が更に好ましい。
特に多層の積層体を形成する場合、層間の密着性の観点から、加熱温度は30℃以上であることが好ましく、80℃以上がより好ましく、100℃以上が更に好ましく、120℃以上が特に好ましい。
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。
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。
加熱は段階的に行ってもよい。例として、25℃から120℃まで3℃/分で昇温し、120℃にて60分保持し、120℃から180℃まで2℃/分で昇温し、180℃にて120分保持する、といった工程を行ってもよい。また、米国特許第9159547号明細書に記載のように紫外線を照射しながら処理することも好ましい。このような前処理工程により膜の特性を向上させることが可能である。前処理工程は10秒間~2時間程度の短い時間で行うとよく、15秒~30分間がより好ましい。前処理工程は2段階以上のステップとしてもよく、例えば100~150℃の範囲で1段階目の前処理工程を行い、その後に150~200℃の範囲で2段階目の前処理工程を行ってもよい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
加熱工程は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す、減圧下で行う等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことが特定樹脂の分解を防ぐ観点で好ましい。酸素濃度は、50ppm(体積比)以下が好ましく、20ppm(体積比)以下がより好ましい。
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。
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。
<現像後露光工程>
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(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。
<金属層形成工程>
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。
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。
金属層としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属を含む合金が例示され、銅及びアルミニウムがより好ましく、銅が更に好ましい。
金属層の形成方法は、特に限定なく、既存の方法を適用することができる。例えば、特開2007-157879号公報、特表2001-521288号公報、特開2004-214501号公報、特開2004-101850号公報、米国特許第7888181B2、米国特許第9177926B2に記載された方法を使用することができる。例えば、フォトリソグラフィ、PVD(物理蒸着法)、CVD(化学気相成長法)、リフトオフ、電解めっき、無電解めっき、エッチング、印刷、及びこれらを組み合わせた方法などが考えられる。より具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングを組み合わせたパターニング方法、フォトリソグラフィと電解めっきを組み合わせたパターニング方法が挙げられる。めっきの好ましい態様としては、硫酸銅やシアン化銅めっき液を用いた電解めっきが挙げられる。
金属層の厚さとしては、最も厚肉の部分で、0.01~50μmが好ましく、1~10μmがより好ましい。
<用途>
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。
本発明の硬化物の製造方法、又は、本発明の硬化物は、オフセット版面又はスクリーン版面などの版面の製造、成形部品のエッチングへの使用、エレクトロニクス、特に、マイクロエレクトロニクスにおける保護ラッカー及び誘電層の製造などにも用いることもできる。
(積層体、及び、積層体の製造方法)
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。
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、本発明の硬化物の製造方法を含むことが好ましく、本発明の硬化物の製造方法を複数回繰り返すことを含むことがより好ましい。
本発明の積層体は、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態様が好ましい。上記金属層は、上記金属層形成工程により形成されることが好ましい。
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。
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。
<積層工程>
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)膜形成工程及び(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。
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)膜形成工程及び(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。
積層工程後、更に積層工程を行う場合には、上記露光工程後、上記加熱工程の後、又は、上記金属層形成工程後に、更に、表面活性化処理工程を行ってもよい。表面活性化処理としては、プラズマ処理が例示される。表面活性化処理の詳細については後述する。
上記積層工程は、2~20回行うことが好ましく、2~9回行うことがより好ましい。
例えば、樹脂層/金属層/樹脂層/金属層/樹脂層/金属層のように、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。
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。
本発明では特に、金属層を設けた後、更に、上記金属層を覆うように、上記本発明の樹脂組成物の硬化物(樹脂層)を形成する態様が好ましい。具体的には、(a)膜形成工程、(b)露光工程、(c)現像工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方、(e)金属層形成工程、の順序で繰り返す態様、又は、(a)膜形成工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方、(e)金属層形成工程の順序で繰り返す態様が挙げられる。本発明の樹脂組成物層(樹脂層)を積層する積層工程と、金属層形成工程を交互に行うことにより、本発明の樹脂組成物層(樹脂層)と金属層を交互に積層することができる。
(表面活性化処理工程)
本発明の積層体の製造方法は、上記金属層及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、金属層及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又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)の一部又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。
本発明の積層体の製造方法は、上記金属層及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、金属層及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又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)の一部又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。
(半導体デバイス及びその製造方法)
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。
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。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。「部」、「%」は特に述べない限り、質量基準である。
〔合成例1:環化樹脂の前駆体(P-1)の合成〕
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)とビスフタル酸二無水物(BPDA)の使用モル比を60:40とした以外は、国際公開第2022/044998号の段落0397に記載の方法に従い。環化樹脂の前駆体(P-1)を合成した。重量平均分子量(Mw)は28,000であった。1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-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。
また、使用するジアミンの当量を変更することにより、Mwが30,000である樹脂(P-1)も合成した。
以上及び以下の合成例において、特に記載しない限り、重量平均分子量及び数平均分子量は以下の方法で測定した。
高速GPC装置HLC-8420GPC(東ソー(株)製)を用い、ガードカラムとして、TSK gurdcolumn Super AW-H(4.6mm×35mm)、カラムとして、TSKgel Super AWM-H(4.6mm×150mm)2本を直列に連結してGPC測定を行った。溶離液としては、0.01mol/LのリチウムブロマイドのNMP(N-メチル-2-ピロリドン)溶液を用いた。
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)とビスフタル酸二無水物(BPDA)の使用モル比を60:40とした以外は、国際公開第2022/044998号の段落0397に記載の方法に従い。環化樹脂の前駆体(P-1)を合成した。重量平均分子量(Mw)は28,000であった。1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-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。
また、使用するジアミンの当量を変更することにより、Mwが30,000である樹脂(P-1)も合成した。
以上及び以下の合成例において、特に記載しない限り、重量平均分子量及び数平均分子量は以下の方法で測定した。
高速GPC装置HLC-8420GPC(東ソー(株)製)を用い、ガードカラムとして、TSK gurdcolumn Super AW-H(4.6mm×35mm)、カラムとして、TSKgel Super AWM-H(4.6mm×150mm)2本を直列に連結してGPC測定を行った。溶離液としては、0.01mol/LのリチウムブロマイドのNMP(N-メチル-2-ピロリドン)溶液を用いた。
〔合成例2:環化樹脂の前駆体(P-2)の合成〕
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)とビスフタル酸二無水物(BPDA)の量を変更した以外は合成例1と同様の方法により環化樹脂の前駆体(P-2)を合成した。重量平均分子量(Mw)は22,000であった。
また、使用するジアミンの当量を変更することにより、Mwが30,000である樹脂(P-2)も合成した。
1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-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。
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)とビスフタル酸二無水物(BPDA)の量を変更した以外は合成例1と同様の方法により環化樹脂の前駆体(P-2)を合成した。重量平均分子量(Mw)は22,000であった。
また、使用するジアミンの当量を変更することにより、Mwが30,000である樹脂(P-2)も合成した。
1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-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。
〔合成例3:環化樹脂の前駆体(P-3)の合成〕
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、環化樹脂の前駆体(P-3)を45.1g得た。
1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-3)の構造は、下記式(P-3)で表される構造であることを確認した。重量平均分子量(Mw)は30,000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15,000、20,000、40,000、又は、50,000である環化樹脂の前駆体(P-3)もそれぞれ合成した。
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、環化樹脂の前駆体(P-3)を45.1g得た。
1H-NMRにより、環化樹脂の前駆体(P-3)の構造は、下記式(P-3)で表される構造であることを確認した。重量平均分子量(Mw)は30,000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15,000、20,000、40,000、又は、50,000である環化樹脂の前駆体(P-3)もそれぞれ合成した。
〔合成例4~16:環化樹脂の前駆体(P-4~P-16)の合成〕
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例3と同様の方法により下記式(P-4)~(P-16)のいずれかで表される環化樹脂の前駆体(P-3)~(P-16)を合成した。環化樹脂の前駆体(P-4)~(P-16)のMwはいずれも30,000であった。
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例3と同様の方法により下記式(P-4)~(P-16)のいずれかで表される環化樹脂の前駆体(P-3)~(P-16)を合成した。環化樹脂の前駆体(P-4)~(P-16)のMwはいずれも30,000であった。
〔合成例17:環化樹脂(P-17)の合成〕
-合成例AA-1-
48.65g(225ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジンとジメチルホルムアミド375mLをフラスコ中で混合した。氷冷下、二炭酸ジ-t-ブチル98.21g(450ミリモル)を滴下した。滴下終了後60℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却した後、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルを35mg、p-クロロメチルスチレン68.68g(450ミリモル)、炭酸カリウム74.63g(540ミリモル)とヨウ化カリウム8.96g(54.0ミリモル)を添加し、60℃の温度で3時間撹拌した。反応終了後、吸引ろ過操作によりろ過を行い、ろ液を500mLの水中に滴下した。白色結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。得られた白色固体はアセトン1000mLを用いて60℃下で再結晶精製を行った。下記中間体AA-1aが125g(収率85.6%)得られた。
AA-1aの構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)8.04-7.94(s,2H), 7.75-7.64(d,2H), 7.56-7.42(m,8H), 7.27-7.20(d,2H), 7.19-7.12(d,2H), 6.79-6.64(2H), 5.89-5.77(2H), 5.30-5.15(6H), 1.49-1.43(s,18H)
-合成例AA-1-
48.65g(225ミリモル)の3,3’-ジヒドロキシベンジジンとジメチルホルムアミド375mLをフラスコ中で混合した。氷冷下、二炭酸ジ-t-ブチル98.21g(450ミリモル)を滴下した。滴下終了後60℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却した後、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルを35mg、p-クロロメチルスチレン68.68g(450ミリモル)、炭酸カリウム74.63g(540ミリモル)とヨウ化カリウム8.96g(54.0ミリモル)を添加し、60℃の温度で3時間撹拌した。反応終了後、吸引ろ過操作によりろ過を行い、ろ液を500mLの水中に滴下した。白色結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。得られた白色固体はアセトン1000mLを用いて60℃下で再結晶精製を行った。下記中間体AA-1aが125g(収率85.6%)得られた。
AA-1aの構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)8.04-7.94(s,2H), 7.75-7.64(d,2H), 7.56-7.42(m,8H), 7.27-7.20(d,2H), 7.19-7.12(d,2H), 6.79-6.64(2H), 5.89-5.77(2H), 5.30-5.15(6H), 1.49-1.43(s,18H)
75.0g(115.6ミリモル)の(AA-1a)と塩化メチレン500mLをフラスコ中で混合した。室温下でトリフルオロ酢酸131.8g(1156ミリモル)を添加した後、40℃の温度で5時間撹拌した。反応終了後、氷冷下でメタノール250mL、次いでトリエチルアミン117.0g(1156ミリモル)を滴下した。淡黄色の結晶が析出したので吸引ろ過により析出固体を回収した。メタノール750mLで懸濁洗浄を行い、(AA-1)40.5g(収率73%)を得た。AA-1の構造を下記に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.53-7.45(s,8H), 7.05-6.98(d,2H), 6.92-6.85(d,2H), 6.79-6.63(4H), 5.89-5.78(d,2H), 5.29-5.22(d,2H), 5.20-5.13(s,4H), 4.92-4.64(4H)
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.53-7.45(s,8H), 7.05-6.98(d,2H), 6.92-6.85(d,2H), 6.79-6.63(4H), 5.89-5.78(d,2H), 5.29-5.22(d,2H), 5.20-5.13(s,4H), 4.92-4.64(4H)
-合成例AT-1-
合成例AA-1において3,3’-ジヒドロキシベンジジンをp-メトキシフェノールに代えた以外は同様の方法にてAT-1を得た。
AT-1の構造を以下に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.52-7.42(d,2H), 7.42-7.32(d,2H), 6.80-6.63(3H), 6.54-6.43(d,2H), 5.92-5.77(1H), 5.30-5.19(1H), 4.95-4.89(s,2H), 4.68-4.54(2H)
30.0g(57.64ミリモル)の4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物と0.08gの2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル フリーラジカルをN-メチルピロリドン(NMP)120gに溶解し、溶解液を得た。続いて、5.14g(24.2ミリモル)のm-トリジン、10.86g(24.2ミリモル)のAA-1、1.30g(5.76ミリモル)のAT-1を100gのNMPに溶解させ、0℃~10℃の温度で1時間かけて上記溶解液に滴下し、25℃で60分撹拌した後、ピリジン18.2gと無水酢酸14.7gを添加し、80℃で4時間反応させた。反応終了後、25℃まで冷却し、テトラヒドロフラン200gで希釈した。続いて、2.0Lのメタノールと0.5Lの水の混合液に反応液を滴下させて、15分撹拌した後、ポリイミド樹脂をろ過した。次に、1Lの水で上記樹脂をリスラリーし、ろ過した後、1Lのメタノールで再度リスラリーし、ろ過し、減圧下、40℃で10時間乾燥させた。続いて、上記で乾燥した樹脂をテトラヒドロフラン250gに溶解し、イオン交換樹脂(MB-1:オルガノ社製)40gを添加し、4時間撹拌し、イオン交換樹脂をろ過して取り除いた後、2Lのメタノールの中でポリイミド樹脂を沈殿させ、15分間撹拌した。ポリイミド樹脂を濾過して取得し、減圧下、45℃で1日間乾燥し環化樹脂(P-17)を得た。得られた環化樹脂(P-17)の重量平均分子量は30,000であった。環化樹脂(P-17)は、下記式(P-17)で表される繰返し単位を有する樹脂である。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。
合成例AA-1において3,3’-ジヒドロキシベンジジンをp-メトキシフェノールに代えた以外は同様の方法にてAT-1を得た。
AT-1の構造を以下に示す。下記構造であることは1H-NMRスペクトルから確認した。
1H-NMR(BRUKER、AVANCE NEO 400):δ(ppm,DMSO-d6)7.52-7.42(d,2H), 7.42-7.32(d,2H), 6.80-6.63(3H), 6.54-6.43(d,2H), 5.92-5.77(1H), 5.30-5.19(1H), 4.95-4.89(s,2H), 4.68-4.54(2H)
〔合成例P-21:樹脂(P-21)の合成(環化樹脂)〕
4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物33.6g(64.5mmol)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル6.23g(28.8mmol)、m-トリジン6.11g(28.8ミリモル)と4-アミノフェノール0.76g(7.0mmol)をNMP200ml中に溶解させたものを、窒素雰囲気下、200℃で3時間攪拌し、ポリイミドを得た。次いで室温でTEMPO0.1gとMOI(2-イソシアナトエチルメタクリレート)50.4g(324mmol)を添加し、60℃に昇温した後にネオスタンU-600(日東化成株式会社製、無機ビスマス)0.1gを加え、3時間攪拌した。得られたポリイミド溶液にTHF630mlを加え、メタノール2500mlに滴下し、ポリマーを沈殿させた。ろ過して採取したポリマーを減圧下、40℃で1日間乾燥し粉体としてポリイミド(P-21)を得た。得られた環化樹脂(P-21)の重量平均分子量は30,000であった。環化樹脂(P-21)は、下記式(P-21)で表される繰返し単位を有する樹脂である。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。
4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物33.6g(64.5mmol)、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル6.23g(28.8mmol)、m-トリジン6.11g(28.8ミリモル)と4-アミノフェノール0.76g(7.0mmol)をNMP200ml中に溶解させたものを、窒素雰囲気下、200℃で3時間攪拌し、ポリイミドを得た。次いで室温でTEMPO0.1gとMOI(2-イソシアナトエチルメタクリレート)50.4g(324mmol)を添加し、60℃に昇温した後にネオスタンU-600(日東化成株式会社製、無機ビスマス)0.1gを加え、3時間攪拌した。得られたポリイミド溶液にTHF630mlを加え、メタノール2500mlに滴下し、ポリマーを沈殿させた。ろ過して採取したポリマーを減圧下、40℃で1日間乾燥し粉体としてポリイミド(P-21)を得た。得られた環化樹脂(P-21)の重量平均分子量は30,000であった。環化樹脂(P-21)は、下記式(P-21)で表される繰返し単位を有する樹脂である。繰返し単位の構造は、1H-NMRスペクトルから決定した。
〔合成例18~20、22~23:環化樹脂(P-18)~(P-20)、(P-22)~(P-23)の合成〕
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例17と同様の方法により下記式(P-18)~(P-20)のいずれかで表される構造の環化樹脂(P-18)~(P-20)を合成した。
また、使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例P-21と同様の方法により下記式(P-22)~下記式(P-23)のいずれかで表される構造の樹脂(P-22)~(P-23)を合成した。
環化樹脂(P-18)~(P-20)、(P-22)~(P-23)のMwはいずれも30,000であった。
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例17と同様の方法により下記式(P-18)~(P-20)のいずれかで表される構造の環化樹脂(P-18)~(P-20)を合成した。
また、使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例P-21と同様の方法により下記式(P-22)~下記式(P-23)のいずれかで表される構造の樹脂(P-22)~(P-23)を合成した。
環化樹脂(P-18)~(P-20)、(P-22)~(P-23)のMwはいずれも30,000であった。
<実施例及び比較例>
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を用いて加圧ろ過した。
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。
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を用いて加圧ろ過した。
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。
表に記載した各成分の詳細は下記の通りである。
〔樹脂〕
・P-1~P-23:上記合成例により得られたP-1~P-23
・P-1~P-23:上記合成例により得られたP-1~P-23
〔モノマー(重合性化合物)〕
M-1:NKエステル4G(新中村化学工業(株)製)
M-2:下記構造の化合物
M-3:NKエステルA-DCP(新中村化学工業(株)製)
M-4:下記構造の化合物
M-5:下記構造の化合物
M-6:ビスコート#802(大阪有機化学工業(株)製)
M-7:NKエステルTMPT(新中村化学工業(株)製)
M-8:NKエステルA-9300(新中村化学工業(株)製)
括弧の添え字は繰返し数を表す。
M-1:NKエステル4G(新中村化学工業(株)製)
M-2:下記構造の化合物
M-3:NKエステルA-DCP(新中村化学工業(株)製)
M-4:下記構造の化合物
M-5:下記構造の化合物
M-6:ビスコート#802(大阪有機化学工業(株)製)
M-7:NKエステルTMPT(新中村化学工業(株)製)
M-8:NKエステルA-9300(新中村化学工業(株)製)
〔重合開始剤〕
I-1:下記構造の化合物
I-2:IRGACURE OXE 01(BASF社製)
I-3:下記構造の化合物
I-4:下記構造の化合物
I-5:TR-PBG-304(TRONLY社製)
I-6:TR-PBG-305(TRONLY社製)
I-7:TR-PBG-3057(TRONLY社製)
I-8:下記構造の化合物
I-9:過酸化ベンゾイル(東京化成工業(株)製)
I-1:下記構造の化合物
I-2:IRGACURE OXE 01(BASF社製)
I-3:下記構造の化合物
I-4:下記構造の化合物
I-5:TR-PBG-304(TRONLY社製)
I-6:TR-PBG-305(TRONLY社製)
I-7:TR-PBG-3057(TRONLY社製)
I-8:下記構造の化合物
I-9:過酸化ベンゾイル(東京化成工業(株)製)
〔塩基発生剤〕
・AR-1~AR-5:下記構造の化合物
・AR-1~AR-5:下記構造の化合物
〔特定化合物(化合物A)〕
・A-1~A-47:下記構造の化合物。
・A-1~A-47:下記構造の化合物。
〔特定化合物の合成〕
-化合物A-1の合成-
フラスコ中、6-クロロプリン3.00g、4-アミノフェノール6.35g、1-ブタノール31.4gを混合し、80℃で5時間撹拌した。室温に冷却後、反応液にジイソプロピルエーテル50mLを添加し、析出した固体をろ過により回収した。回収した固体をアセトン60mLに懸濁させ、50℃で1時間撹拌した。固体をろ過により回収し、アセトン60mLを用いて洗浄した。回収した固体をメタノール60mLに懸濁させ、50℃で1時間撹拌した。固体をろ過により回収し、メタノール60mLを用いて洗浄した。得られた固体を風乾することで、化合物A-1を4.2g得た(収率 96%)。
1H-NMR,400MHz,δ(DMSO-d6) ppm:6.73 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.64 (2H, d, J = 8.4 Hz), 8.22 (1H, s), 8.28 (1H,s), 9.16 (1H, s), 9.48 (1H, br-s), 13.07 (1H, br-s).
また、同様の方法により、化合物A-2~A-35を合成した。
-化合物A-1の合成-
フラスコ中、6-クロロプリン3.00g、4-アミノフェノール6.35g、1-ブタノール31.4gを混合し、80℃で5時間撹拌した。室温に冷却後、反応液にジイソプロピルエーテル50mLを添加し、析出した固体をろ過により回収した。回収した固体をアセトン60mLに懸濁させ、50℃で1時間撹拌した。固体をろ過により回収し、アセトン60mLを用いて洗浄した。回収した固体をメタノール60mLに懸濁させ、50℃で1時間撹拌した。固体をろ過により回収し、メタノール60mLを用いて洗浄した。得られた固体を風乾することで、化合物A-1を4.2g得た(収率 96%)。
1H-NMR,400MHz,δ(DMSO-d6) ppm:6.73 (2H, d, J = 8.8 Hz), 7.64 (2H, d, J = 8.4 Hz), 8.22 (1H, s), 8.28 (1H,s), 9.16 (1H, s), 9.48 (1H, br-s), 13.07 (1H, br-s).
また、同様の方法により、化合物A-2~A-35を合成した。
〔重合禁止剤〕
・B-1~B-5:下記構造の化合物
・B-1~B-5:下記構造の化合物
〔シランカップリング剤〕
C-1:下記構造の化合物
C-2:下記構造の化合物
C-3:下記構造の化合物
C-4:下記構造の化合物
C-5:X-12-1293(信越化学工業(株)製)
C-6:KR-513(信越化学工業(株)製)
C-1:下記構造の化合物
C-2:下記構造の化合物
C-3:下記構造の化合物
C-4:下記構造の化合物
C-5:X-12-1293(信越化学工業(株)製)
C-6:KR-513(信越化学工業(株)製)
〔酸化防止剤〕
D-1:下記構造の化合物
D-2:IRGANOX 3114(BASF社製)
D-3:IRGANOX 1330(BASF社製)
D-4:IRGANOX 1010(BASF社製)
D-5:IRGANOX MD 1024(BASF社製)
D-1:下記構造の化合物
D-2:IRGANOX 3114(BASF社製)
D-3:IRGANOX 1330(BASF社製)
D-4:IRGANOX 1010(BASF社製)
D-5:IRGANOX MD 1024(BASF社製)
〔マイグレーション抑制剤〕
E-1:テトラゾール
E-2:8-アザアデニン
E-3:アミトロール
E-4:5-アミノテトラゾール
E-5:下記構造の化合物
E-6:下記構造の化合物
E-1:テトラゾール
E-2:8-アザアデニン
E-3:アミトロール
E-4:5-アミノテトラゾール
E-5:下記構造の化合物
E-6:下記構造の化合物
〔添加剤〕
F-1:N-フェニルジエタノールアミン(東京化成工業(株)製)
F-2:下記構造の化合物
F-3:7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル(東京化成工業(株)製)
F-4:1,3-ジシクロヘキシル尿素(東京化成工業(株)製)
F-5:アセト酢酸メチル(東京化成工業(株)製)
F-6:アセト酢酸エチル(東京化成工業(株)製)
F-7:チタン酸テトライソプロピル(東京化成工業(株)製)
F-8:下記構造の化合物
F-9:下記構造の化合物
F-10:下記構造の化合物
F-11:2,2’,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’ヘキサノールと1,2-ナフトキノン-(2)-ジアゾ-5-スルホン酸とのエステル(NQD(ナフトキノンジアジド))
F-12:下記構造の化合物
F-13:下記構造の化合物
F-1:N-フェニルジエタノールアミン(東京化成工業(株)製)
F-2:下記構造の化合物
F-3:7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル(東京化成工業(株)製)
F-4:1,3-ジシクロヘキシル尿素(東京化成工業(株)製)
F-5:アセト酢酸メチル(東京化成工業(株)製)
F-6:アセト酢酸エチル(東京化成工業(株)製)
F-7:チタン酸テトライソプロピル(東京化成工業(株)製)
F-8:下記構造の化合物
F-9:下記構造の化合物
F-10:下記構造の化合物
F-11:2,2’,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’ヘキサノールと1,2-ナフトキノン-(2)-ジアゾ-5-スルホン酸とのエステル(NQD(ナフトキノンジアジド))
F-12:下記構造の化合物
F-13:下記構造の化合物
〔溶剤〕
S-1:N-メチル-2-ピロリドン
S-2:乳酸エチル
S-3:γ-ブチロラクトン
S-4:ジメチルスルホキシド
S-5:γ-バレロラクトン
S-6:3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド
S-7:3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド
S-1:N-メチル-2-ピロリドン
S-2:乳酸エチル
S-3:γ-ブチロラクトン
S-4:ジメチルスルホキシド
S-5:γ-バレロラクトン
S-6:3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド
S-7:3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド
<評価>
〔耐熱試験後の銅基板界面ボイドの評価〕
前処理を行っていない8inchのCu配線パターンつきSiウエハ(幅10μm、厚み5μmの1:1ラインアンドスペースパターンの(櫛歯型)Cu配線パターンつきSiウエハ)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Siウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、基板(Siウエハ)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。Siウエハ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「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、表の「露光波長(nm)」の欄に記載の露光波長(nm)の光により、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。表中の「CP」の記載はシクロペンタノンを表している。
表中、露光波長、露光条件、現像液の欄に「-」の記載のある例については露光現像を行なわなかった。
上記露光後の樹脂組成物層を、「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。
また、「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180分間維持し、硬化物を得た。
得られた硬化物付きの基板を、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)/(SEM測定により観察されたCu配線部の面積)×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「耐熱試験後のボイド」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、高温条件下に晒されたとしても金属配線の腐食を抑制でき、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制されるといえる。
-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1.5%以下であった。
D:空隙面積率が1.5%を超えて2%以下であった。
E:空隙面積率が2%を超えた。
〔耐熱試験後の銅基板界面ボイドの評価〕
前処理を行っていない8inchのCu配線パターンつきSiウエハ(幅10μm、厚み5μmの1:1ラインアンドスペースパターンの(櫛歯型)Cu配線パターンつきSiウエハ)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Siウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、基板(Siウエハ)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。Siウエハ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「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、表の「露光波長(nm)」の欄に記載の露光波長(nm)の光により、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。表中の「CP」の記載はシクロペンタノンを表している。
表中、露光波長、露光条件、現像液の欄に「-」の記載のある例については露光現像を行なわなかった。
上記露光後の樹脂組成物層を、「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。
また、「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180分間維持し、硬化物を得た。
得られた硬化物付きの基板を、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)/(SEM測定により観察されたCu配線部の面積)×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「耐熱試験後のボイド」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、高温条件下に晒されたとしても金属配線の腐食を抑制でき、長期間に渡って、硬化物と金属層との間にボイドが発生することが抑制されるといえる。
-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1.5%以下であった。
D:空隙面積率が1.5%を超えて2%以下であった。
E:空隙面積率が2%を超えた。
〔耐熱試験後の酸化銅膜厚の評価〕
上記と同様の方法で作製した硬化物付きの銅基板を、温度175℃、大気下の槽内で192時間経過させる耐熱試験を実施した。
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酸化銅被膜の膜厚を測定した。
得られた酸化銅被膜の膜厚から、下記評価基準に従って評価を行った。評価結果は表の「耐熱試験後の酸化銅膜厚」の欄に記載した。酸化銅被膜の膜厚が小さければ小さいほどCu配線パターンの変性が抑えられているといえる。
-評価基準-
A:酸化銅被膜の膜厚が110nm以下であった。
B:酸化銅被膜の膜厚が110nmを超えて140nm以下であった。
C:酸化銅被膜の膜厚が140nmを超えて170nm以下であった。
D:酸化銅被膜の膜厚が170nmを超えて200nm以下であった。
E:酸化銅被膜の膜厚が200nmを超えた。
上記と同様の方法で作製した硬化物付きの銅基板を、温度175℃、大気下の槽内で192時間経過させる耐熱試験を実施した。
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酸化銅被膜の膜厚を測定した。
得られた酸化銅被膜の膜厚から、下記評価基準に従って評価を行った。評価結果は表の「耐熱試験後の酸化銅膜厚」の欄に記載した。酸化銅被膜の膜厚が小さければ小さいほどCu配線パターンの変性が抑えられているといえる。
-評価基準-
A:酸化銅被膜の膜厚が110nm以下であった。
B:酸化銅被膜の膜厚が110nmを超えて140nm以下であった。
C:酸化銅被膜の膜厚が140nmを超えて170nm以下であった。
D:酸化銅被膜の膜厚が170nmを超えて200nm以下であった。
E:酸化銅被膜の膜厚が200nmを超えた。
以上の結果から、本発明の樹脂組成物から形成される硬化物は、高温条件下に晒されたとしても金属配線の腐食を抑制できる、ひいては、長期間に渡って金属層と硬化物との間にボイドが生じにくいことが分かる。
比較例1に係る比較用組成物は、特定化合物を含有しない。このような比較用組成物については、長期間経過後、金属層と硬化物との間に空隙が生じてしまうことが分かる。
比較例1に係る比較用組成物は、特定化合物を含有しない。このような比較用組成物については、長期間経過後、金属層と硬化物との間に空隙が生じてしまうことが分かる。
<実施例201>
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。
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 (23)
- 環化樹脂及びその前駆体からなる群より選ばれた少なくとも1種の樹脂と、
下記式(1)で表される化合物Aと、
を含み、
条件1及び条件2の少なくとも1つを満足する樹脂組成物:
条件1:前記樹脂が重合性基を有する;
条件2:前記樹脂とは別に重合性化合物を含む。
式(1)中、
X11は-O-、-S-、又は-NRN-であり、RNは水素原子又は置換基であり、
R11は、X11に環員原子で結合する芳香族複素環を含む一価の基であり、
R12~R16は水素原子又は置換基であり、
R12~R16のうちの隣接する2つは互いに結合して環を形成していてもよく、
R12~R16の少なくとも一つはR12~R16が結合するベンゼン環と-O-又は-NRN2-において直接結合しており、RN2は水素原子又は置換基である。 - R11が-NH-、-OH、及び-SHからなる群より選ばれた少なくとも1つの部分構造を有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記芳香族複素環内に-NH-を有する、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 前記芳香族複素環が式(R-3)で表される部分構造を少なくとも一つ有する、請求項3に記載の樹脂組成物。
式(R-3)中、
-NH-は前記芳香族複素環の環員であり、
X31は前記芳香族複素環の環員原子であり、
X32は前記芳香族複素環の環員原子であって、炭素原子又は窒素原子であり、
X33は窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であり、窒素原子であるX33は前記芳香族複素環の環員原子であってもよい。 - 前記芳香族複素環が単環式又は二環式の含窒素複素環であって、環員原子として窒素原子を3個以上有する、請求項3に記載の樹脂組成物。
- R11が以下のいずれかの構造であるか、又は以下のいずれかの構造において1つ以上の置換基を有している構造である、請求項3に記載の樹脂組成物:
*はX11との結合部位である。 - X11が-NH-である、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- R12~R16の少なくとも1つが-OH又は-NHRN2である、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 化合物Aの分子量が2000未満である、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 化合物Aが下記のいずれかの化合物である、請求項1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1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂が重合性基を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 光重合開始剤を更に含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 酸化防止剤を更に含む、請求項1~6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1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1~6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16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1~6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18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19に記載の硬化物の製造方法。
- 請求項20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20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16に記載の硬化物を含む、半導体デバイス。
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|---|---|---|---|
| JP2024-018284 | 2024-02-09 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025170014A1 true WO2025170014A1 (ja) | 2025-08-14 |
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2025
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