CN116635788A - 感光性干膜、层叠薄膜、层叠薄膜的制造方法及图案化的抗蚀剂膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种感光性干膜,其由化学放大型正型感光性组合物构成,能够抑制由所含有的树脂引起的乳浊和分离,且能够抑制在加热而去除溶剂时产生的气泡的残留。由化学放大型正型感光性组合物构成的感光性干膜包含:产酸剂(A);树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大;有机溶剂(S),树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,有机溶剂(S)包含满足条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)。I)在大气压下的沸点为150℃以上。II)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下。
Description
技术领域
本发明涉及感光性干膜、具有该感光性干膜的层叠薄膜、该层叠薄膜的制造方法、使用所述层叠薄膜的图案化的抗蚀剂膜的制造方法。
背景技术
目前,光电加工(photofabrication)已经成为精密微细加工技术的主流。光电加工是指,将光致抗蚀剂组合物涂布在被加工物表面从而形成光致抗蚀剂层,利用光刻技术使光致抗蚀剂层图案化,并将图案化后的光致抗蚀剂层(光致抗蚀剂图案)作为掩模进行化学蚀刻、电解蚀刻,或进行以电镀为主体的电铸等,来制造半导体封装等各种精密部件的技术的总称。
此外,近年来,随着电子设备的小型化,半导体封装的高密度安装技术不断推进,正在谋求基于封装的多引脚薄膜安装化,封装尺寸的小型化,倒装芯片方式的2维安装技术、3维安装技术的安装密度的提高。在这样的高密度安装技术中,例如封装上突出的凸块等突起电极(安装端子)、或将从晶圆上的***端子延伸的再布线与安装端子相连接的金属柱等作为连接端子而被高精度地配置在基板上。
在如上所述的光电加工中使用了光致抗蚀剂组合物,作为那样的光致抗蚀剂组合物,公知有包含产酸剂的化学放大型感光性组合物(参照专利文献1、2等)。化学放大型感光性组合物是指,通过照射放射线(曝光)而从产酸剂产生酸,通过加热处理促进酸的扩散,从而相对于组合物中的基体树脂等引起酸催化反应,使其碱溶解性发生变化。
这样的化学放大型感光性组合物除了被用于图案化的绝缘膜、蚀刻用掩模的形成以外,还被用于例如通过镀覆工序形成如凸块、金属柱及Cu再布线那样的镀覆造形物等。具体而言,使用化学放大型感光性组合物,在如金属基板那样的支承体上形成所期望的膜厚的光致抗蚀剂层,经由规定的掩模图案进行曝光并显影,形成作为选择性地去除(剥离)了形成镀覆造形物的部分的铸模而使用的光致抗蚀剂图案。然后,通过镀覆将铜等导体埋入该被去除的部分(非抗蚀剂部)后,去除其周围的光致抗蚀剂图案,由此能够形成凸块、金属柱及Cu再布线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-176112号公报
专利文献2:日本特开平11-52562号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在此,在所形成的光致抗蚀剂层较厚等情况下,有时将光致抗蚀剂层设为使用涂敷器、棒涂布器等形成在基材薄膜上的感光性干膜。
将在这样的基材薄膜上形成有感光性干膜而得的层叠薄膜层叠到支承体(基板)上,使得感光性干膜与支承体的表面接触,将基材薄膜进行剥离等,对感光性干膜进行位置选择性曝光并显影,由此能够在支承体上形成抗蚀剂图案。
在这样的层叠薄膜中,为了赋予挠性而在感光性干膜中含有溶剂。然后,在将感光性干膜层叠于支承体(基板)上之后,为了形成形状良好的抗蚀剂图案,从感光性干膜中去除溶剂,然后对感光性干膜进行曝光及显影。
但是,若对现有的感光性干膜进行加热(PAB)而去除溶剂,则存在溶剂蒸发时产生的气泡有时残留在加热(PAB)后的感光性干膜中的问题。若在加热后的感光性干膜中存在气泡,则形成具有非意图的空孔(气泡)的抗蚀剂图案(图案化的抗蚀剂膜)。
另外,在将感光性干膜用于形成上述的镀覆造形物时,为了提高成为铸模的图案的耐化学药品性、耐热性,有时在成为基体的树脂中导入含脂环式烃基基团。
在该情况下,感光性干膜有时会产生乳浊或分离。在产生了乳浊或分离的感光性干膜中,透明性、均匀性较差,且由于难以发挥所含有的产酸剂和树脂的功能,因此难以得到具有所期望的形状的图案化的抗蚀剂膜。
本发明是鉴于上述技术问题而完成的,其目的在于提供一种感光性干膜,其由化学放大型正型感光性组合物构成,可抑制由所含有的树脂引起的乳浊和分离,且能够抑制在加热而去除溶剂时产生的气泡的残留,并提供具有该感光性干膜的层叠薄膜、该层叠薄膜的制造方法、使用上述层叠薄膜的图案化的抗蚀剂膜的制造方法。
用于解决上述技术问题的方案
本发明人等为了达成上述目的而不断锐意研究,结果发现通过如下的感光性干膜能够解决上述技术问题,从而完成了本发明,所述感光性干膜含有:产酸剂(A),通过活性光线或放射线的照射而产生酸;树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大;有机溶剂(S),树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,有机溶剂(S)包含满足下述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)。具体而言,本发明提供以下方案。
本发明的第1方案为一种感光性干膜,其为由化学放大型正型感光性组合物构成的感光性干膜,含有:
产酸剂(A),通过活性光线或放射线的照射而产生酸;树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大;有机溶剂(S),
树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),
丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,
有机溶剂(S)包含满足下述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1):
I)在大气压下的沸点为150℃以上。
II)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下。
本发明的第2方案为一种层叠薄膜,由基材薄膜与第1方案的感光性干膜层叠而得。
本发明的第3方案为一种层叠薄膜的制造方法,是第2方案的层叠薄膜的制造方法,包括:
涂布工序,在基材薄膜上涂布化学放大型正型感光性组合物而形成涂布膜;
干燥工序,加热涂布膜,去除有机溶剂(S)的一部分,由此形成感光性干膜。
本发明的第4方案为一种图案化的抗蚀剂膜的制造方法,包括:层叠工序,将第2方案的层叠薄膜以感光性干膜与基板的表面接触的方式层叠至基板上;
基材薄膜去除工序,从层叠薄膜中去除基材薄膜;
溶剂去除工序,以100℃以上180℃以下加热感光性干膜而去除有机溶剂(S),
曝光工序,在溶剂去除工序之后,对感光性干膜位置选择性地照射活性光线或放射线而进行曝光;
显影工序,对曝光后的感光性干膜进行显影。
发明效果
根据本发明,能够提供一种感光性干膜,其由化学放大型正型感光性组合物构成,可抑制由所含有的树脂引起的乳浊和分离,且可抑制在通过加热去除溶剂时产生的气泡的残留,并提供具有该感光性干膜的层叠薄膜、该层叠薄膜的制造方法、使用上述层叠薄膜的图案化的抗蚀剂膜的制造方法。
具体实施方式
《感光性干膜》
感光性干膜由化学放大型正型感光性组合物(以下也记作感光性组合物)构成。并且,感光性干膜含有:产酸剂(A),通过活性光线或放射线的照射而产生酸(以下也记作产酸剂(A));树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大(以下也记作树脂(B));有机溶剂(S)。树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯。此外,有机溶剂(S)包含满足下述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)。
I)在大气压下的沸点为150℃以上。
II)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下。
这样的感光性干膜可通过具有以下工序的方法制造:涂布工序,涂布感光性组合物而形成涂布膜;干燥工序,加热涂布膜,去除感光性组合物所含有的有机溶剂(S)的一部分,由此形成感光性干膜。
因此,感光性组合物与感光性干膜同样含有产酸剂(A)、树脂(B)与有机溶剂(S),树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),该结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,有机溶剂(S)包含满足条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)。即,典型地,感光性组合物所包含的成分与感光性干膜所包含的成分相同。但是,由于通过对感光性组合物进行加热(干燥)去除有机溶剂(S)的一部分而形成感光性干膜,因此典型地,感光性干膜中的有机溶剂(S)的含有比例比感光性组合物中的有机溶剂(S)的含有比例少。另外,典型地,对于与有机溶剂(S)无关的各成分的掺混比例或树脂中的结构单元的掺混比例,在感光性组合物与感光性干膜中实质上相同。
以下,对感光性组合物的必需或任意的成分与制造方法进行说明。另外,以下进行说明的必需或任意的成分与感光性干膜所包含的必需或任意的成分共通。
<产酸剂(A)>
产酸剂(A)是通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物,只要是通过光直接或间接地产生酸的化合物,就没有特别地限定。作为产酸剂(A),优选为以下所说明的第一~第五方案的产酸剂。以下,对于感光性组合物中优选地使用的产酸剂(A)中的优选方案,作为第一~第五方案进行说明。
作为产酸剂(A)中的第一方案,可例举以下述式(a1)表示的化合物。
【化1】
在上述式(a1)中,X1a表示原子价g的硫原子或碘原子,g为1或2。h表示括号内的结构的重复单元数。R1a为与X1a键合的有机基团,表示碳原子数为6以上30以下的芳基、碳原子数为4以上30以下的杂环基、碳原子数为1以上30以下的烷基、碳原子数为2以上30以下的烯基或碳原子数为2以上30以下的炔基,R1a可以被从由烷基、羟基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳硫基羰基、酰氧基、芳硫基、烷硫基、芳基、杂环、芳氧基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、亚烷基氧基、氨基、氰基、硝基的各基团及卤素构成的组中选择的至少1种取代。R1a的个数为g+h(g-1)+1,R1a可以分别彼此相同也可以不同。此外,2个以上的R1a可以相互直接键合或经由-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2a-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子数为1以上3以下的亚烷基或亚苯基键合而形成包含X1a的环结构。R2a为碳原子数为1以上5以下的烷基或碳原子数为6以上10以下的芳基。
X2a为以下述式(a2)表示的结构。
【化2】
上述式(a2)中,X4a表示碳原子数为1以上8以下的亚烷基、碳原子数为6以上20以下的亚芳基、或碳原子数为8以上20以下的杂环化合物的2价基团,X4a可以被从由碳原子数为1以上8以下的烷基、碳原子数为1以上8以下的烷氧基、碳原子数为6以上10以下的芳基、羟基、氰基、硝基的各基团及卤素构成的组中选择的至少1种取代。X5a表示-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2a-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子数为1以上3以下的亚烷基或亚苯基。h表示括号内的结构的重复单元数。h+1个X4a及h个X5a可以分别相同也可以不同。R2a与前述的定义相同。
X3a-为鎓的抗衡离子,可例举以下述式(a17)表示的氟代烷基氟磷酸阴离子或以下述式(a18)表示的硼酸根阴离子。
【化3】
[(R3a)jPF6-j]- (a17)
上述式(a17)中,R3a表示80%以上的氢原子被氟原子取代而得的烷基。j表示其个数,为1以上5以下的整数。j个R3a可以分别相同也可以不同。
【化4】
上述式(a18)中,R4a~R7a分别独立地表示氟原子或苯基,该苯基的一部分或全部的氢原子可被从由氟原子及三氟甲基构成的组中选择的至少1种取代。
作为以上述式(a1)表示的化合物中的鎓离子,可例举三苯基锍、三对甲苯基锍、4-(苯硫基)苯基二苯基锍、双[4-(二苯基锍基)苯基]硫醚、双〔4-{双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]锍基}苯基〕硫醚、双{4-[双(4-氟苯基)锍基]苯基}硫醚、4-(4-苯甲酰基-2-氯苯硫基)苯基双(4-氟苯基)锍、7-异丙基-9-氧代-10-硫代-9,10-二氢蒽-2-基二对甲苯基锍、7-异丙基-9-氧代-10-硫代-9,10-二氢蒽-2-基二苯基锍、2-[(二苯基)锍基]噻吨酮、4-[4-(4-叔丁基苯甲酰基)苯硫基]苯基二对甲苯基锍、4-(4-苯甲酰基苯硫基)苯基二苯基锍、二苯基苯甲酰甲基锍、4-羟苯基甲基苄基锍、2-萘甲基(1-乙氧基羰基)乙基锍、4-羟苯基甲基苯甲酰甲基锍、苯基[4-(4-联苯硫基)苯基]4-联苯基锍、苯基[4-(4-联苯硫基)苯基]3-联苯基锍、[4-(4-乙酰苯硫基)苯基]二苯基锍、十八烷基甲基苯甲酰甲基锍、二苯基碘鎓、二对甲苯基碘鎓、双(4-十二烷基苯基)碘鎓、双(4-甲氧基苯基)碘鎓、(4-辛氧基苯基)苯基碘鎓、双(4-癸氧基)苯基碘鎓、4-(2-羟基十四烷氧基)苯基苯基碘鎓、4-异丙基苯基(对甲苯基)碘鎓或4-异丁基苯基(对甲苯基)碘鎓等。
以上述式(a1)表示的化合物中的鎓离子中,作为优选的鎓离子,可例举以下述式(a19)表示的锍离子。
【化5】
上述式(a19)中,R8a分别独立地表示从由氢原子、烷基、羟基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰基氧基、烷基氧基羰基、卤素原子、可具有取代基的芳基、芳基羰基构成的组中选择的基团。X2a表示与上述式(a1)中的X2a相同的意思。
作为以上述式(a19)表示的锍离子的具体例,可例举4-(苯硫基)苯基二苯基锍、4-(4-苯甲酰基-2-氯苯硫基)苯基双(4-氟苯基)锍、4-(4-苯甲酰基苯硫基)苯基二苯基锍、苯基[4-(4-联苯硫基)苯基]4-联苯基锍、苯基[4-(4-联苯硫基)苯基]3-联苯基锍、[4-(4-乙酰苯硫基)苯基]二苯基锍、二苯基[4-(对三联苯硫基)苯基]二苯基锍。
在以上述式(a17)表示的氟代烷基氟磷酸阴离子中,R3a表示被氟原子取代而得的烷基,优选的碳原子数为1以上8以下,进一步优选的碳原子数为1以上4以下。作为烷基的具体例,可例举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基等直链烷基;异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基等支链烷基,还可例举环丙基、环丁基、环戊基、环己基等环烷基等,烷基的氢原子被氟原子取代的比例通常为80%以上,优选为90%以上,进一步优选为100%。在氟原子的取代率小于80%的情况下,以上述式(a1)表示的鎓氟代烷基氟磷酸盐的酸强度降低。
特别优选的R3a是碳原子数为1以上4以下且氟原子的取代率为100%的直链状或支链状的全氟烷基,作为具体例,可例举CF3、CF3CF2、(CF3)2CF、CF3CF2CF2、CF3CF2CF2CF2、(CF3)2CFCF2、CF3CF2(CF3)CF、(CF3)3C。R3a的个数j为1以上5以下的整数,优选为2以上4以下,特别优选为2或3。
作为优选的氟代烷基氟磷酸阴离子的具体例,可例举[(CF3CF2)2PF4]-、[(CF3CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)2PF4]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CFCF2)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2CF2)2PF4]-、或[(CF3CF2CF2)3PF3]-,其中,特别优选为[(CF3CF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、或[((CF3)2CFCF2)2PF4]-。
作为以上述式(a18)表示的硼酸根阴离子的优选具体例,可例举四(五氟苯基)硼酸根([B(C6F5)4]-)、四[(三氟甲基)苯基]硼酸根([B(C6H4CF3)4]-)、二氟双(五氟苯基)硼酸根([(C6F5)2BF2]-)、三氟(五氟苯基)硼酸根([(C6F5)BF3]-)、四(二氟苯基)硼酸根([B(C6H3F2)4]-)等。其中,特别优选为四(五氟苯基)硼酸根([B(C6F5)4]-)。
作为产酸剂(A)中的第二方案,可例举2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亚甲基二氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(3,4-亚甲基二氧基苯基)均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(3,4-亚甲基二氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、三(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪、三(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪等含卤素的三嗪化合物和三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯等以下述式(a3)表示的含卤素的三嗪化合物。
【化6】
上述式(a3)中,R9a、R10a、R11a分别独立地表示卤代烷基。
此外,作为产酸剂(A)中的第三方案,可例举α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈和含有肟磺酸酯基的以下述式(a4)表示的化合物。
【化7】
上述式(a4)中,R12a表示1价、2价或3价的有机基团,R13a表示取代或未取代的饱和烃基、不饱和烃基或芳香族基,n表示括号内的结构的重复单元数。
上述式(a4)中,作为芳香族基,例如可例举苯基、萘基等芳基或呋喃基、噻吩基等杂芳基。它们可以在环上具有1个以上的适当的取代基,例如卤素原子、烷基、烷氧基、硝基等。此外,R13a特别优选碳原子数为1以上6以下的烷基,可例举甲基、乙基、丙基、丁基。特别优选R12a为芳香族基、R13a为碳原子数为1以上4以下的烷基的化合物。
作为以上述式(a4)表示的产酸剂,在n=1时,可例举R12a为苯基、甲基苯基、甲氧基苯基中的任一者,且R13a为甲基的化合物,具体而言,可例举α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-苯基乙腈、α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲基苯基)乙腈、α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲氧基苯基)乙腈、〔2-(丙基磺酰氧基亚氨基)-2,3-二羟基噻吩-3-亚基〕(邻甲苯基)乙腈等。在n=2时,作为以上述式(a4)表示的产酸剂,具体可例举以下述式表示的产酸剂。
【化8】
此外,作为产酸剂(A)中的第四方案,可例举在阳离子部具有萘环的鎓盐。该“具有萘环”是指具有源自萘的结构,是指至少具有2个环的结构,并且它们的芳香族性被维持。该萘环可以具有碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基、羟基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷氧基等取代基。虽然源自萘环的结构可以是1价基团(游离原子价为1),也可以是2价基团(游离原子价为2)以上,但是期望是1价基团(其中,此时去除与上述取代基键合的部分来对游离原子价进行计数)。萘环的数目优选为1以上3以下。
作为这样的在阳离子部具有萘环的鎓盐的阳离子部,优选为以下述式(a5)表示的结构。
【化9】
上述式(a5)中,R14a、R15a、R16a中的至少1个表示以下述式(a6)表示的基团,其余表示碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基、可具有取代基的苯基、羟基、或碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷氧基。或者,R14a、R15a、R16a中的1个为以下述式(a6)表示的基团,其余2个分别独立地为碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的亚烷基,它们的末端可以键合而成为环状。
【化10】
上述式(a6)中,R17a、R18a分别独立地表示羟基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷氧基、或碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基,R19a表示单键、或可具有取代基的碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的亚烷基。l及m分别独立地表示0以上2以下的整数,l+m为3以下。其中,在存在多个R17a的情况下,它们可以彼此相同也可以不同。此外,在存在多个R18a的情况下,它们可以彼此相同也可以不同。
从化合物的稳定性的方面来看,上述R14a、R15a、R16a中以上述式(a6)表示的基团的数目优选为1个,其余为碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的亚烷基,它们的末端可以键合而成为环状。在该情况下,上述2个亚烷基包含硫原子而构成三~九元环。构成环的原子(包含硫原子)的数目优选为5以上6以下。
此外,作为上述亚烷基可具有的取代基,可例举氧原子(在该情况下,与构成亚烷基的碳原子一起形成羰基)、羟基等。
此外,作为苯基可具有的取代基,可例举羟基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷氧基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基等。
作为这些阳离子部而优选的结构,能够例举以下述式(a7)、(a8)表示的结构等,特别优选以下述式(a8)表示的结构。
【化11】
作为这样的阳离子部,可以是碘鎓盐也可以是锍盐,从产酸效率等方面来看,期望是锍盐。
因此,作为优选为在阳离子部具有萘环的鎓盐的阴离子部的阴离子,期望是可形成锍盐的阴离子。
作为这样的产酸剂的阴离子部,为一部分或全部的氢原子被氟化的氟烷基磺酸离子或芳基磺酸离子。
氟烷基磺酸离子中的烷基可以为碳原子数为1以上20以下的直链状、支链状或环状的烷基,从所产生的酸的体积大小和其扩散距离出发,优选碳原子数为1以上10以下。尤其是支链状或环状的烷基的扩散距离短,故优选。此外,从可廉价地进行合成的方面出发,能够例举甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等作为优选的基团。
芳基磺酸离子中的芳基为碳原子数为6以上20以下的芳基,可例举可被烷基、卤素原子取代或未被取代的苯基、萘基。尤其从可廉价地进行合成的方面来看,优选碳原子数为6以上10以下的芳基。作为优选的芳基的具体例,能够例举苯基、甲苯磺酰基、乙基苯基、萘基、甲基萘基等。
在上述氟烷基磺酸离子或芳基磺酸离子中,一部分或全部的氢原子被氟化的情况下的氟化率优选为10%以上100%以下,更优选为50%以上100%以下,特别是将氢原子全部用氟原子取代而得的物质因酸的强度变强而优选。作为这样的物质,具体而言,可例举三氟甲烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐、全氟辛烷磺酸盐、全氟苯磺酸盐等。
其中,作为优选的阴离子部,可例举以下述式(a9)表示的阴离子部。
【化12】
在上述式(a9)中,R20a为以下述式(a10)、(a11)及(a12)表示的基团。
【化13】
上述式(a10)中,x表示1以上4以下的整数。此外,上述式(a11)中,R21a表示氢原子、羟基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基、或碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷氧基,y表示1以上3以下的整数。其中,从安全性的观点出发,优选为三氟甲烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐。
此外,作为阴离子部,也能够使用以下述式(a13)、(a14)表示的含有氮的阴离子部。
【化14】
上述式(a13)、(a14)中,Xa表示至少1个氢原子被氟原子取代而得的直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的碳原子数为2以上6以下,优选为3以上5以下,最优选碳原子数为3。此外,Ya、Za分别独立地表示至少1个氢原子被氟原子取代而得的直链状或支链状的烷基,该烷基的碳原子数为1以上10以下,优选为1以上7以下,更优选为1以上3以下。
Xa的亚烷基的碳原子数或Ya、Za的烷基的碳原子数越小,在有机溶剂中的溶解性也越良好,因而优选。
此外,在Xa的亚烷基或Ya、Za的烷基中,被氟原子取代的氢原子的数目越多,酸的强度越强,因而优选。该亚烷基或烷基中的氟原子的比例即氟化率优选为70%以上100%以下,更优选为90%以上100%以下,最优选为全部的氢原子被氟原子取代而得的全氟亚烷基或全氟烷基。
作为这样的在阳离子部具有萘环的鎓盐而优选的化合物,可例举以下述式(a15)、(a16)表示的化合物。
【化15】
此外,作为产酸剂(A)中的第五方案,可例举双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(2,4-二甲基苯基磺酰基)重氮甲烷等双磺酰基重氮甲烷类;对甲苯磺酸2-硝基苄基、对甲苯磺酸2,6-二硝基苄基、甲苯磺酸硝基苄酯、甲苯磺酸二硝基苄酯、磺酸硝基苄酯、碳酸硝基苄酯、碳酸二硝基苄酯等硝基苄基衍生物;邻苯三酚三甲磺酸酯、邻苯三酚三甲苯磺酸酯、甲苯磺酸苄酯、磺酸苄酯、N-甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-三氯甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-苯基磺酰氧基马来酰亚胺、N-甲基磺酰氧基邻苯二甲酰亚胺等磺酸酯类;N-(三氟甲基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)-1,8-萘二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)-4-丁基-1,8-萘二甲酰亚胺等三氟甲磺酸酯类;二苯基碘鎓六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、双(对叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(对叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐等鎓盐类;苯偶姻甲苯磺酸酯、α-甲基苯偶姻甲苯磺酸酯等苯偶姻甲苯磺酸酯类;其它二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐、苯基重氮鎓盐、碳酸苄酯等。
可以单独地使用该产酸剂(A),也可以组合2种以上进行使用。此外,产酸剂(A)的含量相对于感光性组合物的总固体成分量优选设为0.1质量%以上10质量%以下,更优选设为0.2质量%以上6质量%以下,特别优选设为0.5质量%以上3质量%以下。通过使产酸剂(A)的使用量在上述范围内,容易制备具备良好的灵敏度、为均匀的溶液、且保存稳定性优异的感光性组合物。
<树脂(B)>
感光性组合物中,作为对碱的溶解性因酸的作用而增大的树脂(B),包含丙烯酸树脂(B3)作为必需成分。并且,丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯。
感光性组合物可以在包含丙烯酸树脂(B3)的同时还包含丙烯酸树脂(B3)以外的对碱的溶解性因酸的作用而增大的任意树脂。其中,丙烯酸树脂(B3)的质量相对于树脂(B)的质量的比率优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为90质量%以上,特别优选为100质量%。
作为丙烯酸树脂(B3)以外的对碱的溶解性因酸的作用而增大的任意树脂,可例举酚醛清漆树脂(B1)、聚羟基苯乙烯树脂(B2)、和丙烯酸树脂(B3)以外的丙烯酸树脂。
以下,对各树脂进行具体说明。
[酚醛清漆树脂(B1)]
作为酚醛清漆树脂(B1),能够使用包含以下述式(b1)表示的结构单元的树脂。
【化16】
上述式(b1)中,R1b表示酸解离性溶解抑制基团,R2b、R3b分别独立地表示氢原子或碳原子数为1以上6以下的烷基。
作为以上述R1b表示的酸解离性溶解抑制基团,优选以下述式(b2)、(b3)表示的基团、碳原子数为1以上6以下的直链状、支链状或环状的烷基、乙烯基氧基乙基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、或三烷基甲硅烷基。
【化17】
上述式(b2)、(b3)中,R4b、R5b分别独立地表示氢原子、或碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基,R6b表示碳原子数为1以上10以下的直链状、支链状或环状的烷基,R7b表示碳原子数为1以上6以下的直链状、支链状或环状的烷基,o表示0或1。
作为上述直链状或支链状的烷基,可例举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。此外,作为上述环状的烷基,可例举环戊基、环己基等。
在此,作为以上述式(b2)表示的酸解离性溶解抑制基团,具体可例举甲氧基乙基、乙氧基乙基、正丙氧基乙基、异丙氧基乙基、正丁氧基乙基、异丁氧基乙基、叔丁氧基乙基、环己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。此外,作为以上述式(b3)表示的酸解离性溶解抑制基团,具体而言,可例举叔丁氧基羰基、叔丁氧基羰基甲基等。此外,作为上述三烷基甲硅烷基,可例举三甲基甲硅烷基、三叔丁基二甲基甲硅烷基等各烷基的碳原子数为1以上6以下的基团。
[聚羟基苯乙烯树脂(B2)]
作为聚羟基苯乙烯树脂(B2),能够使用包含以下述式(b4)表示的结构单元的树脂。
【化18】
上述式(b4)中,R8b表示氢原子或碳原子数为1以上6以下的烷基,R9b表示酸解离性溶解抑制基团。
上述碳原子数为1以上6以下的烷基例如为碳原子数为1以上6以下的直链状、支链状或环状的烷基。作为直链状或支链状的烷基,可例举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等,作为环状的烷基,可例举环戊基、环己基等。
作为上述以R9b表示的酸解离性溶解抑制基团,能够使用与上述式(b2)、(b3)中例示的酸解离性溶解抑制基团同样的酸解离性溶解抑制基团。
进而,出于适度地控制物理、化学特性的目的,聚羟基苯乙烯树脂(B2)能够包含其它的聚合性化合物作为结构单元。作为这样的聚合性化合物,可例举公知的自由基聚合性化合物、阴离子聚合性化合物。此外,作为这样的聚合性化合物,例如能够例举丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等一元羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二元羧酸类;2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等具有羧基及酯键的甲基丙烯酸衍生物类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、富马酸二丁酯等二元羧酸二酯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等含乙烯基的芳香族化合物类;乙酸乙烯酯等含乙烯基的脂肪族化合物类;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯烃类;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基的聚合性化合物类;氯乙烯、偏氯乙烯等含氯的聚合性化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等含酰胺键的聚合性化合物类等。
[丙烯酸树脂(B3)]
作为对碱的溶解性因酸的作用而增大的树脂(B)的丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)为源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯的结构单元(以下也记载为结构单元(B3a))。
另外,在本说明书中,“丙烯酸树脂”是指如下的树脂:源自具有(甲基)丙烯酰氧基的单体的结构单元即丙烯酸结构单元相对于构成树脂的全部结构单元的比率为50摩尔%以上,优选为70摩尔%以上,更优选为90摩尔%以上。
此外,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”这两者。“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”这两者。“(甲基)丙烯酰氧基”是指“丙烯酰氧基”及“甲基丙烯酰氧基”这两者。
作为结构单元(B3a)所包含的酸非解离性的含脂环式烃基基团,可例举多环式的酸非解离性的含脂环式烃基基团。从工业上容易获得等观点来看,作为多环式的酸非解离性的含脂环式烃基基团,优选为三环癸基、金刚烷基、四环十二烷基、异冰片基、降冰片基等。这些酸非解离性的含脂环式烃基基团可以具有碳原子数为1以上5以下的直链状或支链状的烷基作为取代基。
结构单元(B3a)例如能够通过将具有酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯类作为共聚成分而导入至丙烯酸树脂(B3)中。
作为结构单元(B3a),可例举下述式(B3a-1)~(B3a-5)。式(B3a-1)~(B3a-5)中,R25b表示氢原子或甲基。
【化19】
结构单元(B3a)的质量相对于丙烯酸树脂(B3)的质量的比率优选为15质量%以上50质量%以下,更优选为20质量%以上30质量%以下。
丙烯酸树脂(B3)优选为含有从包含例如含-SO2-环式基或含内酯环式基的丙烯酸酯衍生的结构单元(b-3)。在该情况下,在形成抗蚀剂图案时,容易形成具有优选的截面形状的抗蚀剂图案。
(含-SO2-环式基)
在此,“含-SO2-环式基”表示在其环骨架中含有包含-SO2-的环的环式基,具体而言,为-SO2-中的硫原子(S)形成为环式基的环骨架的一部分的环式基。在该环骨架中将包含-SO2-的环计作第一个环,在只有该环的情况下称为单环式基,在还具有其它环结构的情况下,无论其结构如何均称为多环式基。含-SO2-环式基可以是单环式也可以是多环式。
含-SO2-环式基特别优选为在其环骨架中包含-O-SO2-的环式基,即含有-O-SO2-中的-O-S-形成环骨架的一部分的磺酸内酯(sultone)环的环式基。
含-SO2-环式基的碳原子数优选为3以上30以下,更优选为4以上20以下,进一步优选为4以上15以下,特别优选为4以上12以下。该碳原子数是构成环骨架的碳原子的数目,不包含取代基中的碳原子数。
含-SO2-环式基可以为含-SO2-的脂肪族环式基,也可以为含-SO2-的芳香族环式基。优选为含-SO2-的脂肪族环式基。
作为含-SO2-的脂肪族环式基,可例举从构成其环骨架的一部分碳原子被-SO2-或-O-SO2-取代后的脂肪族烃环中去除至少1个氢原子而得的基团。更具体而言,可例举从构成其环骨架的-CH2-被-SO2-取代后的脂肪族烃环中去除至少1个氢原子而得的基团、从构成其环的-CH2-CH2-被-O-SO2-取代后的脂肪族烃环中去除至少1个氢原子而得的基团等。
该脂环式烃环的碳原子数优选为3以上20以下,更优选为3以上12以下。该脂环式烃环可以是多环式的,也可以是单环式的。作为单环式的脂环式烃环,优选为从碳原子数为3以上6以下的单环烷烃中去除2个氢原子而得的基团。作为该单环烷烃,能够例示环戊烷、环己烷等。作为多环式的脂环式烃环,优选为从碳原子数为7以上12以下的多环烷烃中去除2个氢原子而得的基团,作为该多环烷烃,具体而言,可例举金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等。
含-SO2-环式基可以具有取代基。作为该取代基,可例举例如烷基、烷氧基、卤素原子、卤代烷基、羟基、氧原子(=O)、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基、氰基等。
作为该取代基的烷基,优选碳原子数为1以上6以下的烷基。该烷基优选为直链状或支链状。具体而言,可例举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基等。这些之中,优选为甲基或乙基,特别优选为甲基。
作为该取代基的烷氧基,优选碳原子数为1以上6以下的烷氧基。该烷氧基优选为直链状或支链状。具体而言,可例举作为上述取代基的烷基所例举的烷基与氧原子(-O-)键合而得的基团。
作为该取代基的卤素原子,可例举氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,优选氟原子。
作为该取代基的卤代烷基,可例举上述烷基的一部分或全部的氢原子被上述卤素原子取代而得的基团。
作为该取代基的卤代烷基,可例举作为上述取代基的烷基所例举的烷基的一部分或全部的氢原子被上述卤素原子取代而得的基团。作为该卤代烷基,优选为氟代烷基,特别优选为全氟烷基。
上述的-COOR”、-OC(=O)R”中的R”均为氢原子或碳原子数为1以上15以下的直链状、支链状或环状的烷基。
在R”为直链状或支链状的烷基的情况下,该链状的烷基的碳原子数优选为1以上10以下,更优选为1以上5以下,特别优选为1或2。
在R”为环状的烷基的情况下,该环状的烷基的碳原子数优选为3以上15以下,更优选为4以上12以下,特别优选为5以上10以下。具体而言,能够例示从可被氟原子或氟代烷基取代或未被取代的单环烷烃中、或者从双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。更具体而言,可例举从环戊烷、环己烷等单环烷烃中或从金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。
作为该取代基的羟基烷基,优选碳原子数为1以上6以下的羟基烷基。具体而言,可例举作为上述取代基的烷基所例举的烷基的至少1个氢原子被羟基取代而得的基团。
作为含-SO2-环式基,更具体而言,可例举以下述式(3-1)~(3-4)表示的基团。
【化20】
(式中,A’为可以包含氧原子或硫原子的碳原子数为1以上5以下的亚烷基、氧原子或硫原子,z为0以上2以下的整数,R10b为烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基或氰基,R”为氢原子或烷基。)
在上述式(3-1)~(3-4)中,A’为可以包含氧原子(-O-)或硫原子(-S-)的碳原子数为1以上5以下的亚烷基、氧原子或硫原子。作为A’中的碳原子数为1以上5以下的亚烷基,优选为直链状或支链状的亚烷基,可例举亚甲基、亚乙基、正亚丙基、异亚丙基等。
在该亚烷基包含氧原子或硫原子的情况下,作为其具体例,可例举在所述亚烷基的末端或碳原子间介有-O-或-S-的基团,例如可例举-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等。作为A’,优选碳原子数为1以上5以下的亚烷基或-O-,更优选碳原子数为1以上5以下的亚烷基,最优选亚甲基。
z可以为0、1及2中的任一个,最优选为0。在z为2的情况下,多个R10b可以分别相同也可以不同。
作为R10b中的烷基、烷氧基、卤代烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基,可分别例举与上述说明的作为含-SO2-环式基可具有的取代基而例举的烷基、烷氧基、卤代烷基、-COOR”、-OC(=O)R”及羟基烷基同样的基团。
以下,例示以上述式(3-1)~(3-4)表示的具体的环式基。另外,式中的“Ac”表示乙酰基。
【化21】
【化22】
作为含-SO2-环式基,优选为在上述中的以所述式(3-1)表示的基团,更优选为从由以上述化学式(3-1-1)、(3-1-18)、(3-3-1)及(3-4-1)中的任一个表示的基团构成的组中选择的至少一种,最优选为以上述化学式(3-1-1)表示的基团。
(含内酯环式基)
“含内酯环式基”表示在其环骨架中含有包含-O-C(=O)-的环(内酯环)的环式基。将内酯环计作第一个环,在仅有内酯环的情况下称为单环式基,在还具有其它环结构的情况下,无论其结构如何均称为多环式基。含内酯环式基可以为单环式基,也可以为多环式基。
作为结构单元(b-3)中的含内酯环式基,没有特别限定,能够使用任意的含内酯环式基。具体而言,作为含内酯单环式基,可例举从四~六元环内酯中去除1个氢原子而得的基团,例如从β-丙内酯中去除1个氢原子而得的基团、从γ-丁内酯中去除1个氢原子而得的基团、从δ-戊内酯中去除1个氢原子而得的基团等。此外,作为含内酯多环式基,可例举从具有内酯环的双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃中去除1个氢原子而得的基团。
作为结构单元(b-3),只要是具有含-SO2-环式基或含内酯环式基的结构单元,则其它部分的结构并无特别地限定,优选从由作为从与α位的碳原子键合的氢原子可被取代基取代的丙烯酸酯衍生的结构单元的、包含含-SO2-环式基的结构单元(b-3-S)及作为从与α位的碳原子键合的氢原子可被取代基取代的丙烯酸酯衍生的结构单元的、包含含内酯环式基的结构单元(b-3-L)构成的组中选择的至少1种结构单元。
〔结构单元(b-3-S)〕
作为结构单元(b-3-S)的例子,更具体而言,可例举以下述式(b-S1)表示的结构单元。
【化23】
(式中,R为氢原子、碳原子数为1以上5以下的烷基或碳原子数为1以上5以下的卤代烷基,R11b为含-SO2-环式基,R12b为单键或2价连接基团。)
式(b-S1)中,R与上述相同。
R11b与上述例举的含-SO2-环式基相同。
R12b可以为单键、2价连接基团中的任一种。
作为R12b中的2价连接基团,并无特别地限定,作为优选例,可例举可具有取代基的2价烃基、含杂原子的2价连接基团等。
·可具有取代基的2价烃基
作为2价连接基团的烃基,可以是脂肪族烃基,也可以是芳香族烃基。脂肪族烃基表示不具有芳香族性的烃基。该脂肪族烃基可以是饱和的,也可以是不饱和的。通常优选为饱和烃基。作为该脂肪族烃基,更具体而言,可例举直链状或支链状的脂肪族烃基、在结构中含环的脂肪族烃基等。
上述直链状或支链状的脂肪族烃基的碳原子数优选为1以上10以下,更优选为1以上8以下,进一步优选为1以上5以下。
作为直链状的脂肪族烃基,优选为直链状的亚烷基。具体而言,可例举亚甲基[-CH2-]、亚乙基[-(CH2)2-]、亚丙基[-(CH2)3-]、亚丁基[-(CH2)4-]、亚戊基[-(CH2)5-]等。
作为支链状的脂肪族烃基,优选为支链状的亚烷基。具体而言,可例举-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基亚甲基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等烷基亚乙基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基亚丙基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基亚丁基等烷基亚烷基等。作为烷基亚烷基中的烷基,优选碳原子数为1以上5以下的直链状的烷基。
上述的直链状或支链状的脂肪族烃基可以具有取代氢原子的取代基(氢原子以外的基团或原子),也可以不具有取代基。作为该取代基,可例举氟原子、被氟原子取代而得的碳原子数为1以上5以下的氟代烷基、氧代基(=O)等。
作为上述的在结构中含环的脂肪族烃基,可例举在环结构中含杂原子的可含取代基的环状的脂肪族烃基(从脂肪族烃环中去除2个氢原子而得的基团)、该环状的脂肪族烃基与直链状或支链状的脂肪族烃基的末端键合而得的基团、该环状的脂肪族烃基介于直链状或支链状的脂肪族烃基之间的基团等。作为上述的直链状或支链状的脂肪族烃基,可例举与上述同样的基团。
环状的脂肪族烃基的碳原子数优选为3以上20以下,更优选为3以上12以下。
环状的脂肪族烃基可以为多环式,也可以为单环式。作为单环式的脂肪族烃基,优选从单环烷烃去除2个氢原子而得的基团。该单环烷烃的碳原子数优选为3以上6以下。具体而言,可例举环戊烷、环己烷等。作为多环式的脂肪族烃基,优选从多环烷烃去除2个氢原子而得的基团。该多环烷烃的碳原子数优选为7以上12以下。具体而言,可例举金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等。
环状的脂肪族烃基可以具有取代氢原子的取代基(氢原子以外的基团或原子),也可以不具有取代基。作为该取代基,可例举烷基、烷氧基、卤素原子、卤代烷基、羟基、氧代基(=O)等。
作为上述取代基的烷基,优选碳原子数为1以上5以下的烷基,更优选甲基、乙基、丙基、正丁基及叔丁基。
作为上述取代基的烷氧基,优选碳原子数为1以上5以下的烷氧基,更优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基及叔丁氧基,特别优选甲氧基及乙氧基。
作为上述取代基的卤素原子,可例举氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等,优选为氟原子。
作为上述取代基的卤代烷基,可例举上述烷基的一部分或全部的氢原子被上述卤素原子取代而得的基团。
环状的脂肪族烃基中,构成其环结构的一部分碳原子可被-O-或-S-取代。作为包含该杂原子的取代基,优选-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-。
作为2价烃基的芳香族烃基,为具有至少1个芳香环的2价烃基,可以具有取代基。芳香环只要是具有4n+2个π电子的环状共轭体系则没有特别地限定,可以是单环式,也可以是多环式。芳香环的碳原子数优选为5以上30以下,更优选为5以上20以下,进一步优选为6以上15以下,特别优选为6以上12以下。其中,该碳原子数中不包含取代基的碳原子数。
作为芳香环,具体而言,可例举苯、萘、蒽及菲等芳香族烃环;构成所述芳香族烃环的一部分碳原子被杂原子取代而得的芳香族杂环等。作为芳香族杂环中的杂原子,可例举氧原子、硫原子、氮原子等。作为芳香族杂环,具体而言,可例举吡啶环、噻吩环等。
作为2价烃基的芳香族烃基,具体而言,可例举从上述芳香族烃环或芳香族杂环中去除2个氢原子而得的基团(亚芳基或亚杂芳基);从包含2个以上的芳香环的芳香族化合物(例如联苯、芴等)中去除2个氢原子而得的基团;从上述芳香族烃环或芳香族杂环中去除1个氢原子而得的基团(芳基或杂芳基)的1个氢原子被亚烷基取代而得的基团(例如从苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基中的芳基中进一步去除1个氢原子而得的基团)等。
与上述芳基或杂芳基键合的亚烷基的碳原子数优选为1以上4以下,更优选为1以上2以下,特别优选为1。
在上述芳香族烃基中,该芳香族烃基所具有的氢原子可被取代基取代。例如,该芳香族烃基中的与芳香环键合的氢原子可被取代基取代。作为该取代基,例如可例举烷基、烷氧基、卤素原子、卤代烷基、羟基、氧代基(=O)等。
作为上述取代基的烷基,优选碳原子数为1以上5以下的烷基,更优选甲基、乙基、正丙基、正丁基及叔丁基。
作为上述取代基的烷氧基,优选碳原子数为1以上5以下的烷氧基,且优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基及叔丁氧基,更优选甲氧基及乙氧基。
作为上述取代基的卤素原子可例举氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,优选氟原子。
作为上述取代基的卤代烷基,可例举上述烷基的一部分或全部的氢原子被所述卤素原子取代而得的基团。
·含杂原子的2价连接基团
含杂原子的2价连接基团中的杂原子是指碳原子及氢原子以外的原子,例如可例举氧原子、氮原子、硫原子及卤素原子等。
作为含杂原子的2价连接基团,具体而言,可例举-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-C(=NH)-、=N-等非烃类连接基团、这些非烃类连接基团中的至少1种与2价烃基的组合等。作为该2价烃基,可例举与上述可具有取代基的2价烃基相同的基团,优选为直链状或支链状的脂肪族烃基。
上述中,-C(=O)-NH-中的-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-中的H可以分别被烷基、酰基等取代基取代。该取代基的碳原子数优选为1以上10以下,更优选为1以上8以下,特别优选为1以上5以下。
作为R12b中的2价连接基团,特别优选为直链状或支链状的亚烷基、环状的脂肪族烃基或含杂原子的2价连接基团。
在R12b中的2价连接基团为直链状或支链状亚烷基的情况下,该亚烷基的碳原子数优选为1以上10以下,更优选为1以上6以下,特别优选为1以上4以下,最优选为1以上3以下。具体而言,可例举与在作为所述2价连接基团的“可具有取代基的2价烃基”的说明中、作为直链状或支链状的脂肪族烃基而例举的直链状的亚烷基、支链状的亚烷基相同的基团。
在R12b中的2价连接基团为环状的脂肪族烃基的情况下,作为该环状的脂肪族烃基,可例举与在作为所述2价连接基团的“可具有取代基的2价烃基”的说明中、作为“在结构中含环的脂肪族烃基”而例举的环状的脂肪族烃基相同的基团。
作为该环状的脂肪族烃基,特别优选为从环戊烷、环己烷、降冰片烷、异冰片烷、金刚烷、三环癸烷或四环十二烷中去除两个以上的氢原子而得的基团。
在R12b中的2价连接基团为含杂原子的2价连接基团的情况下,就作为该连接基团而优选的例子而言,可例举-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-(H可以被烷基、酰基等取代基取代)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、以通式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-或-Y1-O-C(=O)-Y2-表示的基团[式中,Y1及Y2分别独立地为可具有取代基的2价烃基,O为氧原子,m’为0以上3以下的整数]等。
在R12b中的2价连接基团为-NH-的情况下,-NH-中的氢原子可被烷基、酰基等取代基取代。该取代基(烷基、酰基等)的碳原子数优选为1以上10以下,更优选为1以上8以下,特别优选为1以上5以下。
式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-或-Y1-O-C(=O)-Y2-中,Y1及Y2分别独立地为可具有取代基的2价烃基。作为该2价烃基,可例举与在作为所述2价连接基团的说明中所例举的“可具有取代基的2价烃基”相同的基团。
作为Y1,优选直链状的脂肪族烃基,更优选直链状的亚烷基,更优选碳原子数为1以上5以下的直链状的亚烷基,特别优选亚甲基及亚乙基。
作为Y2,优选直链状或支链状的脂肪族烃基,更优选亚甲基、亚乙基及烷基亚甲基。该烷基亚甲基中的烷基优选碳原子数为1以上5以下的直链状的烷基,更优选碳原子数为1以上3以下的直链状的烷基,特别优选甲基。
在以式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-表示的基团中,m’为0以上3以下的整数,优选为0以上2以下的整数,更优选为0或1,特别优选为1。即,作为以式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-表示的基团,特别优选以式-Y1-C(=O)-O-Y2-表示的基团。其中,优选以式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-表示的基团。该式中,a’为1以上10以下的整数,优选为1以上8以下的整数,更优选为1以上5以下的整数,进一步优选为1或2,最优选为1。b’为1以上10以下的整数,优选为1以上8以下的整数,更优选为1以上5以下的整数,进一步优选为1或2,最优选为1。
对于R12b中的2价连接基团,作为含杂原子的2价连接基团,优选由至少1种非烃基与2价烃基的组合构成的有机基团。其中,优选具有氧原子作为杂原子的直链状的基团例如包含醚键或酯键的基团,更优选以上述式-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-或-Y1-O-C(=O)-Y2-表示的基团,特别优选以上述式-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-或-Y1-O-C(=O)-Y2-表示的基团。
作为R12b中的2价连接基团,优选亚烷基或包含酯键(-C(=O)-O-)的2价连接基团。
该亚烷基优选为直链状或支链状的亚烷基。作为该直链状的脂肪族烃基的优选例,可例举亚甲基[-CH2-]、亚乙基[-(CH2)2-]、亚丙基[-(CH2)3-]、亚丁基[-(CH2)4-]及亚戊基[-(CH2)5-]等。作为该支链状的亚烷基的优选例,可例举:-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等烷基亚甲基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等烷基亚乙基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等烷基亚丙基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等烷基亚丁基等烷基亚烷基等。
作为包含酯键的2价连接基团,特别优选以式:-R13b-C(=O)-O-[式中,R13b为2价连接基团]表示的基团。即,结构单元(b-3-S)优选为以下述式(b-S1-1)表示的结构单元。
【化24】
(式中,R及R11b分别与上述相同,R13b为2价连接基团。)
作为R13b,并无特别地限定,例如可例举与上述R12b中的2价连接基团相同的基团。
作为R13b的2价连接基团,优选为直链状或支链状的亚烷基、在结构中含环的脂肪族烃基、或含杂原子的2价连接基团,更优选为直链状或支链状的亚烷基、或包含氧原子作为杂原子的2价连接基团。
作为直链状的亚烷基,优选为亚甲基或亚乙基,特别优选为亚甲基。作为支链状的亚烷基,优选为烷基亚甲基或烷基亚乙基,特别优选为-CH(CH3)-、-C(CH3)2-或-C(CH3)2CH2-。
作为包含氧原子的2价连接基团,优选包含醚键或酯键的2价连接基团,更优选上述的-Y1-O-Y2-、-[Y1-C(=O)-O]m’-Y2-或-Y1-O-C(=O)-Y2-。Y1及Y2分别独立地为可具有取代基的2价烃基,m’为0以上3以下的整数。其中,优选-Y1-O-C(=O)-Y2-,特别优选以-(CH2)c-O-C(=O)-(CH2)d-表示的基团。c为1以上5以下的整数,优选为1或2。d为1以上5以下的整数,优选为1或2。
作为结构单元(b-3-S),特别地,优选为以下述式(b-S1-11)或(b-S1-12)表示的结构单元,更优选为以式(b-S1-12)表示的结构单元。
【化25】
(式中,R、A’、R10b、z及R13b分别与上述相同。)
式(b-S1-11)中,A’优选为亚甲基、氧原子(-O-)或硫原子(-S-)。
作为R13b,优选为直链状或支链状的亚烷基、或包含氧原子的2价连接基团。作为R13b中的直链状或支链状的亚烷基、包含氧原子的2价连接基团,可分别例举与所述的直链状或支链状的亚烷基、包含氧原子的2价连接基团同样的基团。
作为以式(b-S1-12)表示的结构单元,特别地,优选为以下述式(b-S1-12a)或(b-S1-12b)表示的结构单元。
【化26】
(式中,R及A’分别与上述相同,c~e分别独立地为1以上3以下的整数。)
〔结构单元(b-3-L)〕
作为结构单元(b-3-L)的例子,例如可例举将上述式(b-S1)中的R11b以含内酯环式基进行取代而得的结构单元,更具体而言,可例举以下述式(b-L1)~(b-L5)表示的结构单元。
【化27】
(式中,R为氢原子、碳原子数为1以上5以下的烷基或碳原子数为1以上5以下的卤代烷基;R’分别独立地为氢原子、烷基、烷氧基、卤代烷基、羟基、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基或氰基,R”为氢原子或烷基;R12b为单键或2价连接基团,s”为0以上2以下的整数;A”为可以包含氧原子或硫原子的碳原子数为1以上5以下的亚烷基、氧原子或硫原子;r为0或1。)
式(b-L1)~(b-L5)中的R与上述相同。
作为R’中的烷基、烷氧基、卤代烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基,可分别例举与作为含-SO2-环式基可具有的取代基而例举的有关烷基、烷氧基、卤代烷基、-COOR”、-OC(=O)R”、羟基烷基的前述说明的基团相同的基团。
若考虑工业上容易获得等,则R’优选为氢原子。
R”中的烷基可以为直链状、支链状、环状的任一种。
在R”为直链状或支链状的烷基的情况下,优选碳原子数为1以上10以下,进一步优选碳原子数为1以上5以下。
在R”为环状的烷基的情况下,优选碳原子数为3以上15以下,进一步优选碳原子数为4以上12以下,最优选碳原子数为5以上10以下。具体而言,能够例示从可被氟原子或氟代烷基取代或未被取代的单环烷烃中、或者从双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。具体而言,可例举从环戊烷、环己烷等单环烷烃中或从金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。
作为A”,可例举与上述式(3-1)中的A’相同的基团。A”优选碳原子数为1以上5以下的亚烷基、氧原子(-O-)或硫原子(-S-),更优选碳原子数为1以上5以下的亚烷基或-O-。作为碳原子数为1以上5以下的亚烷基,更优选亚甲基或二甲基亚甲基,最优选亚甲基。
R12b与上述式(b-S1)中的R12b相同。
式(b-L1)中,s”优选为1或2。
以下,对以上述式(b-L1)~(b-L3)表示的结构单元的具体例进行例示。以下的各式中,Rα表示氢原子、甲基或三氟甲基。
【化28】
【化29】
【化30】
作为结构单元(b-3-L),优选从由以上述式(b-L1)~(b-L5)表示的结构单元构成的组中选择的至少1种,更优选从由以式(b-L1)~(b-L3)表示的结构单元构成的组中选择的至少1种,特别优选从由以所述的式(b-L1)或(b-L3)表示的结构单元构成的组中选择的至少1种。
其中,优选从由以上述式(b-L1-1)、(b-L1-2)、(b-L2-1)、(b-L2-7)、(b-L2-12)、(b-L2-14)、(b-L3-1)及(b-L3-5)表示的结构单元构成的组中选择的至少1种。
此外,作为结构单元(b-3-L),还优选以下述式(b-L6)~(b-L7)表示的结构单元。
【化31】
式(b-L6)及(b-L7)中,R及R12b与上述相同。
此外,丙烯酸树脂(B3)中,作为因酸的作用使丙烯酸树脂(B3)对碱的溶解性提高的结构单元,包括具有酸解离性基团的以下述式(b5)~(b7)表示的结构单元。
【化32】
上述式(b5)~(b7)中,R14b及R18b~R23b分别独立地表示氢原子、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基、氟原子、或碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的氟代烷基,R15b~R17b分别独立地表示碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的烷基、碳原子数为1以上6以下的直链状或支链状的氟代烷基、或碳原子数为5以上20以下的脂肪族环式基,R16b及R17b可以相互键合而与两者所键合的碳原子一起形成碳原子数为5以上20以下的烃环,Yb表示可具有取代基的脂肪族环式基或烷基,p表示0以上4以下的整数,q表示0或1。
另外,作为上述直链状或支链状的烷基,可例举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。此外,氟代烷基是指,上述烷基的一部分或全部的氢原子被氟原子取代而得的基团。
作为脂肪族环式基的具体例,可例举从单环烷烃中或从双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团。具体而言,可例举从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃中或从金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去除1个氢原子而得的基团。特别地,优选从环己烷、金刚烷中去除1个氢原子而得的基团(可进一步具有取代基)。
在上述R16b及R17b未相互键合形成烃环的情况下,从高对比度、分辨率、焦深宽度等良好的方面来看,作为上述R15b、R16b及R17b,优选碳原子数为1以上4以下的直链状或支链状的烷基,更优选碳原子数为2以上4以下的直链状或支链状的烷基。作为上述R19b、R20b、R22b、R23b,优选氢原子或甲基。
上述R16b及R17b也可以与两者所键合的碳原子一起形成碳原子数为5以上20以下的脂肪族环式基。作为这样的脂肪族环式基的具体例,可例举从单环烷烃中或从双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团。具体而言,可例举从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃中或从金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团。特别地,优选为从环己烷、金刚烷中去除1个以上的氢原子而得的基团(可进一步具有取代基)。
进而,在上述R16b及R17b形成的脂肪族环式基在其环骨架上具有取代基的情况下,作为该取代基的例子,可例举羟基、羧基、氰基、氧原子(=O)等极性基团、或碳原子数为1以上4以下的直链状或支链状的烷基。作为极性基团,特别优选为氧原子(=O)。
上述Yb为脂肪族环式基或烷基,可例举从单环烷烃中或从双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。具体而言,可例举从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃中或从金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去除1个以上的氢原子而得的基团等。特别优选从金刚烷中去除1个以上的氢原子而得的基团(可进一步具有取代基)。
进而,在上述Yb的脂肪族环式基在其环骨架上具有取代基的情况下,作为该取代基的例子,可例举羟基、羧基、氰基、氧原子(=O)等极性基团、或碳原子数为1以上4以下的直链状或支链状的烷基。作为极性基团,特别优选为氧原子(=O)。
此外,在Yb为烷基的情况下,优选碳原子数为1以上20以下、优选为6以上15以下的直链状或支链状的烷基。这样的烷基特别优选为烷氧基烷基,作为这样的烷氧基烷基,可例举1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-正丙氧基乙基、1-异丙氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-异丁氧基乙基、1-叔丁氧基乙基、1-甲氧基丙基、1-乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。
作为以上述式(b5)表示的结构单元的优选具体例,能够例举以下述式(b5-1)~(b5-33)表示的结构单元。
【化33】
上述式(b5-1)~(b5-33)中,R24b表示氢原子或甲基。
作为以上述式(b6)表示的结构单元的优选具体例,能够例举以下述式(b6-1)~(b6-26)表示的结构单元。
【化34】
上述式(b6-1)~(b6-26)中,R24b表示氢原子或甲基。
作为以上述式(b7)表示的结构单元的优选具体例,能够例举以下述式(b7-1)~(b7-15)表示的结构单元。
【化35】
上述式(b7-1)~(b7-15)中,R24b表示氢原子或甲基。
在以上说明的以式(b5)~(b7)表示的结构单元中,从容易合成并且比较容易高灵敏度化的观点来看,优选为以式(b6)表示的结构单元。此外,在以式(b6)表示的结构单元中,优选Yb是烷基的结构单元,且优选R19b及R20b中的一方或双方是烷基的结构单元。
进而,丙烯酸树脂(B3)优选为由包含以上述式(b5)~(b7)表示的结构单元并且包含从具有醚键的聚合性化合物衍生的结构单元的共聚物构成的树脂。
作为上述的具有醚键的聚合性化合物,能够例示具有醚键及酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物,作为具体例,可例举(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯等。此外,上述具有醚键的聚合性化合物优选为(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯。这些聚合性化合物可以单独地使用,也可以将2种以上组合使用。
进而,出于适度地控制物理、化学特性的目的,在丙烯酸树脂(B3)中,能够包含其它的聚合性化合物作为结构单元。作为这样的聚合性化合物,可例举公知的自由基聚合性化合物、阴离子聚合性化合物。
作为这样的聚合性化合物,例如能够例举丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等一元羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二元羧酸类;2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等具有羧基及酯键的甲基丙烯酸衍生物类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、富马酸二丁酯等二元羧酸二酯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等含乙烯基的芳香族化合物类;乙酸乙烯酯等含乙烯基的脂肪族化合物类;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯烃类;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基的聚合性化合物类;氯乙烯、偏氯乙烯等含氯的聚合性化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等含酰胺键的聚合性化合物类等。
如上所述,丙烯酸树脂(B3)也可以包含源自上述一元羧酸类或二元羧酸类这样的具有羧基的聚合性化合物的结构单元。然而,从容易形成包括截面形状为更良好的矩形的非抗蚀剂部的抗蚀剂图案的观点等来看,丙烯酸树脂(B3)中的源自具有羧基的聚合性化合物的结构单元的比率优选为小于20质量%,更优选为0.1质量%以上15质量%以下,特别优选为1质量%以上10质量%以下。
此外,作为聚合性化合物,能够例举含乙烯基的芳香族化合物类等。
在丙烯酸树脂(B3)包含了含有含-SO2-环式基或含内酯环式基的结构单元(b-3)的情况下,丙烯酸树脂(B3)中的结构单元(b-3)的含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,特别优选为10质量%以上50质量%以下,最优选为10质量%以上30质量%以下。在感光性组合物包含上述范围内的量的结构单元(b-3)的情况下,容易兼顾良好的显影性与良好的图案形状。另外,丙烯酸树脂(B3)也可以不包含含有含-SO2-环式基或含内酯环式基的结构单元(b-3)。
此外,丙烯酸树脂(B3)优选包含5质量%以上的、以上述式(b5)~(b7)表示的结构单元,更优选包含10质量%以上,特别优选包含10质量%以上50质量%以下。
此外,丙烯酸树脂(B3)优选包含0.1质量%以上30质量%以下的、以上述式(b6)表示的结构单元,更优选包含1质量%以上20质量%以下,特别优选包含5质量%以上10质量%以下。
丙烯酸树脂(B3)优选包含源自上述的具有醚键的聚合性化合物的结构单元。丙烯酸树脂(B3)中,源自具有醚键的聚合性化合物的结构单元的含量优选为0质量%以上50质量%以下,更优选为5质量%以上40质量%以下,进一步优选为5质量%以上30质量%以下。
只要感光性组合物含有规定量的丙烯酸树脂(B3),则也能够使用以上说明的丙烯酸树脂(B3)以外的丙烯酸树脂作为树脂(B)。作为这样的丙烯酸树脂(B3)以外的丙烯酸树脂,只要是包含以上述的式(b5)~(b7)表示的结构单元的树脂,则没有特别地限定。
以上说明的树脂(B)的聚苯乙烯换算质均分子量优选为10000以上600000以下,更优选为20000以上400000以下,进一步优选为30000以上300000以下。通过设为这样的质均分子量,能够在使感光性干膜从基板的剥离性不降低的前提下保持感光性干膜的充分的强度,进而能够防止镀覆时的外形(profile)的膨胀或裂纹的产生。
此外,树脂(B)的分子量分布系数优选为1.05以上。在此,分子量分布系数是指将质均分子量除以数均分子量得到的值。通过设为这样的分子量分布系数,能够得到所期望的相对于镀覆的应力抗性或能够避免由镀覆处理得到的金属层变得容易膨胀的问题。
树脂(B)的含量相对于感光性组合物的总质量优选为5质量%以上60质量%以下。
此外,树脂(B)的含量相对于感光性组合物的总固体成分质量优选为5质量%以上99质量%以下,更优选为50质量%以上99质量%以下。
<酸扩散抑制剂(C)>
为了提高抗蚀剂图案的形状或感光性树脂膜的静置稳定性等,感光性组合物优选还含有酸扩散抑制剂(C)。作为酸扩散抑制剂(C),优选含氮化合物(C1),能够根据需要进一步含有有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物(C2)。
[含氮化合物(C1)]
作为含氮化合物(C1),能够例举三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、三正戊胺、三苄胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、甲基脲、1,1-二甲基脲、1,3-二甲基脲、1,1,3,3-四甲基脲、1,3-二苯基脲、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、8-羟基喹啉、吖啶、嘌呤、吡咯烷、哌啶、2,4,6-三(2-吡啶基)均三嗪、吗啉、4-甲基吗啉、哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、吡啶等。它们可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
此外,也能够将ADK STAB LA-52、ADK STAB LA-57、ADK STAB LA-63P、ADK STABLA-68、ADK STAB LA-72、ADK STAB LA-77Y、ADK STAB LA-77G、ADK STAB LA-81、ADK STABLA-82及ADK STAB LA-87(均为ADEKA公司制)或4-羟基-1,2,2,6,6-五甲基哌啶衍生物等市售的受阻胺化合物或2,6-二苯基吡啶及2,6-二叔丁基吡啶等2,6-位被烃基等取代基取代而得的吡啶作为含氮化合物(C1)使用。
相对于上述树脂(B)及下述碱可溶性树脂(D)的合计质量100质量份,含氮化合物(C1)通常以0质量份以上5质量份以下的范围来使用,特别优选以0质量份以上3质量份以下的范围来使用。
[有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物(C2)]
在有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物(C2)中,作为有机羧酸,具体而言,优选为丙二酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、苯甲酸、水杨酸等,特别优选为水杨酸。
作为磷的含氧酸或其衍生物,可例举磷酸、磷酸二正丁酯、磷酸二苯酯等磷酸及它们的酯这样的衍生物;膦酸、膦酸二甲酯、膦酸二正丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯等膦酸及它们的酯这样的衍生物;次膦酸、苯基次膦酸等次膦酸及它们的酯这样的衍生物等。在这些之中,特别优选为膦酸。它们可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
相对于上述树脂(B)及下述碱可溶性树脂(D)的合计质量100质量份,有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物(C2)通常以0质量份以上5质量份以下的范围来使用,特别优选以0质量份以上3质量份以下的范围来使用。
此外,为了形成盐而使其稳定化,有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物(C2)优选使用与上述含氮化合物(C1)同等的量。
<碱可溶性树脂(D)>
虽然感光性组合物也可以不含有碱可溶性树脂(D),但为了提高裂纹抗性,优选还含有碱可溶性树脂(D)。在此,碱可溶性树脂是指:利用树脂浓度20质量%的树脂溶液(溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯)在基板上形成膜厚1μm的树脂膜,并在2.38质量%的TMAH水溶液中浸渍1分钟时溶解0.01μm以上的树脂。另外,碱可溶性树脂(D)不具有酸解离性基团。作为碱可溶性树脂(D),优选为从由酚醛清漆树脂(D1)、聚羟基苯乙烯树脂(D2)及丙烯酸树脂(D3)构成的组中选择的至少1种树脂。
[酚醛清漆树脂(D1)]
酚醛清漆树脂例如是由具有酚羟基的芳香族化合物(以下,简称为“酚类”)与醛类在酸催化剂下加成缩合而得到的。
作为上述酚类,例如可例举苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、对苯基苯酚、间苯二酚、对苯二酚、对苯二酚单甲醚、连苯三酚、间苯三酚、羟基联苯、双酚A、没食子酸、没食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。
作为上述醛类,例如可例举甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。
加成缩合反应时的催化剂没有特别地限定,例如可使用酸催化剂中的盐酸、硝酸、硫酸、甲酸、草酸、乙酸等。
另外,通过使用邻甲酚、将树脂中羟基的氢原子取代为其它的取代基、或使用体积大的醛类,能够进一步提高酚醛清漆树脂的柔软性。
酚醛清漆树脂(D1)的质均分子量在不妨碍本发明的目的的范围内并无特别地限定,优选为1000以上50000以下。
[聚羟基苯乙烯树脂(D2)]
作为构成聚羟基苯乙烯树脂(D2)的羟基苯乙烯类化合物,可例举对羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等。
进而,聚羟基苯乙烯树脂(D2)优选设为与苯乙烯树脂的共聚物。作为构成这样的苯乙烯树脂的苯乙烯类化合物,可例举苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
聚羟基苯乙烯树脂(D2)的质均分子量在不妨碍本发明的目的的范围内并无特别地限定,优选为1000以上50000以下。
[丙烯酸树脂(D3)]
作为丙烯酸树脂(D3),优选包含由具有醚键的聚合性化合物衍生的结构单元及由具有羧基的聚合性化合物衍生的结构单元。
作为上述具有醚键的聚合性化合物,能够例示2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、3-甲氧基丁基(甲基)丙烯酸酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、四氢糠基(甲基)丙烯酸酯等具有醚键及酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等。上述具有醚键的聚合性化合物优选为2-甲氧基乙基丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。这些聚合性化合物可以单独地使用,也可以将2种以上组合使用。
作为上述具有羧基的聚合性化合物,能够例示丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等一元羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二元羧酸类;2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基马来酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸等具有羧基及酯键的化合物等。上述具有羧基的聚合性化合物优选为丙烯酸、甲基丙烯酸。这些聚合性化合物可以单独地使用,也可以将2种以上组合使用。
丙烯酸树脂(D3)的质均分子量在不妨碍本发明的目的的范围内并无特别地限定,优选为50000以上800000以下。
在将上述树脂(B)与碱可溶性树脂(D)的合计设为100质量份的情况下,碱可溶性树脂(D)的含量优选为0质量份以上80质量份以下,更优选为0质量份以上60质量份以下。通过将碱可溶性树脂(D)的含量设为上述的范围,从而存在能够提高裂纹抗性、防止显影时的膜减少的倾向。
<含硫化合物(E)>
在将由感光性组合物构成的感光性干膜用于形成在金属基板上的图案的情况下,感光性组合物优选包含含硫化合物(E)。含硫化合物(E)是包含能够与金属配位的硫原子的化合物。另外,关于能够产生2个以上的互变异构体的化合物,在至少1个互变异构体包含与构成金属基板的表面的金属进行配位的硫原子的情况下,该化合物属于含硫化合物。
在由Cu等金属构成的表面上形成作为镀覆用的铸模来使用的抗蚀剂图案的情况下,容易产生底脚等截面形状的不良情况。但是,在感光性组合物包含含硫化合物(E)的情况下,即使在基板中的由金属构成的表面上形成抗蚀剂图案的情况下,也容易抑制底脚等截面形状的不良情况的发生。另外,“底脚”是指由于抗蚀剂部在基板表面与抗蚀剂图案的接触面附近向非抗蚀剂部侧突出,从而在非抗蚀剂部中底部的宽度相比顶部的宽度更窄的现象。
在将由感光性组合物构成的感光性干膜用于形成在金属基板以外的基板上的图案的情况下,感光性组合物无需特别包含含硫化合物。在将由感光性组合物构成的感光性干膜用于形成在金属基板以外的基板上的图案的情况下,从因感光性组合物的成分数的减少而容易制造感光性组合物的观点、能够降低感光性组合物的制造成本的观点等来看,感光性组合物优选不包含含硫化合物(E)。
另外,不会特别发生用于形成在金属基板以外的基板上的图案的由感光性组合物构成的感光性干膜因包含含硫化合物(E)而导致的不良情况。
能够与金属配位的硫原子例如作为巯基(-SH)、硫代羧基(-CO-SH)、二硫代羧基(-CS-SH)及硫代羰基(-CS-)等而包含于含硫化合物中。
从容易与金属配位、底脚的抑制效果优异的方面来看,含硫化合物优选具有巯基。
作为具有巯基的含硫化合物的优选例,可例举以下述式(e1)表示的化合物。
【化36】
(式中,Re1及Re2分别独立地表示氢原子或烷基,Re3表示单键或亚烷基,Re4表示可包含碳以外的原子的u价的脂肪族基,u表示2以上4以下的整数。)
在Re1及Re2为烷基的情况下,该烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。在Re1及Re2为烷基的情况下,该烷基的碳原子数在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别地限定。作为该烷基的碳原子数,优选为1以上4以下,特别优选为1或2,最优选为1。作为Re1与Re2的组合,优选的是一方为氢原子而另一方为烷基,特别优选的是一方为氢原子而另一方为甲基。
在Re3为亚烷基的情况下,该亚烷基可以为直链状,也可以为支链状,优选为直链状。在Re3为亚烷基的情况下,该亚烷基的碳原子数在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限定。作为该亚烷基的碳原子数,优选为1以上10以下,更优选为1以上5以下,特别优选为1或2,最优选为1。
Re4为可包含碳以外的原子的2价以上4价以下的脂肪族基。作为Re4可包含的碳以外的原子,可例举氮原子、氧原子、硫原子、氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等。作为Re4的脂肪族基的结构可以为直链状,也可以为支链状,也可以为环状,还可以为将这些结构组合而得的结构。
在以式(e1)表示的化合物中,更优选以下述式(e2)表示的化合物。
【化37】
(式(e2)中,Re4及u与式(e1)同义。)
在以上述式(e2)表示的化合物中,优选下述的化合物。
【化38】
以下述式(e3-L1)~(e3-L7)表示的化合物也被例举为具有巯基的含硫化合物的优选例。
【化39】
(式(e3-L1)~(e3-L7)中,R’、s”、A”及r与对于丙烯酸树脂(B3)所述的式(b-L1)~(b-L7)相同。)
作为以上述式(e3-L1)~(e3-L7)表示的巯基化合物的优选具体例,可例举下述的化合物。
【化40】
以下述式(e3-1)~(e3-4)表示的化合物也被例举为具有巯基的含硫化合物的优选例。
【化41】
(对于式(e3-1)~(e3-4)中的简写符号的定义,与关于丙烯酸树脂(B3)所述的、对于式(3-1)~(3-4)所述的内容相同。)
作为以上述式(e3-1)~(e3-4)表示的巯基化合物的优选具体例,可例举下述的化合物。
【化42】
此外,作为具有巯基的化合物的优选例,可例举以下述式(e4)表示的化合物。
【化43】
(在式(e4)中,Re5为从由羟基、碳原子数为1以上4以下的烷基、碳原子数为1以上4以下的烷氧基、碳原子数为1以上4以下的烷硫基、碳原子数为1以上4以下的羟基烷基、碳原子数为1以上4以下的巯基烷基、碳原子数为1以上4以下的卤代烷基及卤素原子构成的组中选择的基团,n1为0以上3以下的整数,n0为0以上3以下的整数,在n1为2或3的情况下,Re5可以相同也可以不同。)
作为Re5为碳原子数为1以上4以下的可具有羟基的烷基的情况下的具体例,可例举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基及叔丁基。在这些烷基中,优选为甲基、羟基甲基及乙基。
作为Re5为碳原子数为1以上4以下的烷氧基的情况下的具体例,可例举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基及叔丁氧基。在这些烷氧基中,优选为甲氧基及乙氧基,更优选为甲氧基。
作为Re5为碳原子数为1以上4以下的烷硫基的情况下的具体例,可例举甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基及叔丁硫基。在这些烷硫基中,优选为甲硫基及乙硫基,更优选为甲硫基。
作为Re5为碳原子数为1以上4以下的羟基烷基的情况下的具体例,可例举羟基甲基、2-羟基乙基、1-羟基乙基、3-羟基-正丙基及4-羟基-正丁基等。在这些羟基烷基中,优选为羟基甲基、2-羟基乙基及1-羟基乙基,更优选为羟基甲基。
作为Re5为碳原子数为1以上4以下的巯基烷基的情况下的具体例,可例举巯基甲基、2-巯基乙基、1-巯基乙基、3-巯基-正丙基及4-巯基-正丁基等。在这些巯基烷基中,优选为巯基甲基、2-巯基乙基及1-巯基乙基,更优选为巯基甲基。
在Re5为碳原子数为1以上4以下的卤代烷基的情况下,作为卤代烷基中所含的卤素原子,可例举氟、氯、溴、碘等。作为Re5为碳原子数为1以上4以下的卤代烷基的情况下的具体例,可例举氯甲基、溴甲基、碘甲基、氟甲基、二氯甲基、二溴甲基、二氟甲基、三氯甲基、三溴甲基、三氟甲基、2-氯乙基、2-溴乙基、2-氟乙基、1,2-二氯乙基、2,2-二氟乙基、1-氯-2-氟乙基、3-氯-正丙基、3-溴-正丙基、3-氟-正丙基及4-氯-正丁基等。在这些卤代烷基中,优选为氯甲基、溴甲基、碘甲基、氟甲基、二氯甲基、二溴甲基、二氟甲基、三氯甲基、三溴甲基及三氟甲基,更优选为氯甲基、二氯甲基、三氯甲基及三氟甲基。
作为Re5为卤素原子的情况下的具体例,可例举氟、氯、溴或碘。
在式(e4)中,n1为0以上3以下的整数,更优选为1。在n1为2或3的情况下,多个Re5可以相同也可以不同。
在以式(e4)表示的化合物中,苯环上的Re5的取代位置并无特别限定。苯环上的Re5的取代位置优选相对于-(CH2)n0-SH的键合位置为间位或对位。
作为以式(e4)表示的化合物,优选至少具有1个从由烷基、羟基烷基及巯基烷基构成的组中选择的基团作为Re5的化合物,更优选具有1个从由烷基、羟基烷基及巯基烷基构成的组中选择的基团作为Re5的化合物。在以式(e4)表示的化合物具有1个从由烷基、羟基烷基及巯基烷基构成的组中选择的基团作为Re5的情况下,烷基、羟基烷基或巯基烷基的苯环上的取代位置优选相对于-(CH2)n0-SH的键合位置为间位或对位,更优选为对位。
在式(e4)中,n0为0以上3以下的整数。从化合物的制备、获得较为容易的方面来看,n0优选为0或1,更优选为0。
作为以式(e4)表示的化合物的具体例,可例举对巯基苯酚、对硫代甲酚、间硫代甲酚、4-(甲硫基)苯硫醇、4-甲氧基苯硫醇、3-甲氧基苯硫醇、4-乙氧基苯硫醇、4-异丙氧基苯硫醇、4-叔丁氧基苯硫醇、3,4-二甲氧基苯硫醇、3,4,5-三甲氧基苯硫醇、4-乙基苯硫醇、4-异丙基苯硫醇、4-正丁基苯硫醇、4-叔丁基苯硫醇、3-乙基苯硫醇、3-异丙基苯硫醇、3-正丁基苯硫醇、3-叔丁基苯硫醇、3,5-二甲基苯硫醇、3,4-二甲基苯硫醇、3-叔丁基-4-甲基苯硫醇、3-叔-4-甲基苯硫醇、3-叔丁基-5-甲基苯硫醇、4-叔丁基-3-甲基苯硫醇、4-巯基苄醇、3-巯基苄醇、4-(巯基甲基)苯酚、3-(巯基甲基)苯酚、1,4-二(巯基甲基)苯酚、1,3-二(巯基甲基)苯酚、4-氟苯硫醇、3-氟苯硫醇、4-氯苯硫醇、3-氯苯硫醇、4-溴苯硫醇、4-碘苯硫醇、3-溴苯硫醇、3,4-二氯苯硫醇、3,5-二氯苯硫醇、3,4-二氟苯硫醇、3,5-二氟苯硫醇、4-巯基儿茶酚、2,6-二叔丁基-4-巯基苯酚、3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯硫醇、4-溴-3-甲基苯硫醇、4-(三氟甲基)苯硫醇、3-(三氟甲基)苯硫醇、3,5-双(三氟甲基)苯硫醇、4-甲硫基苯硫醇、4-乙硫基苯硫醇、4-正丁硫基苯硫醇及4-叔丁硫基苯硫醇等。
此外,作为具有巯基的含硫化合物,可例举包含被巯基取代而得的含氮芳香族杂环的化合物及包含被巯基取代而得的含氮芳香族杂环的化合物的互变异构体。
作为含氮芳香族杂环的优选具体例,可例举咪唑、吡唑、1,2,3-***、1,2,4-***、恶唑、噻唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪、1,2,3-三嗪、1,2,4-三嗪、1,3,5-三嗪、吲哚、吲唑、苯并咪唑、苯并恶唑、苯并噻唑、1H-苯并***、喹啉、异喹啉、噌啉、酞嗪、喹唑啉、喹喔啉及1,8-萘啶(naphthyridine)。
作为适宜为含硫化合物的含氮杂环化合物及含氮杂环化合物的互变异构体的优选具体例,可例举以下的化合物。
【化44】
在感光性组合物包含含硫化合物(E)的情况下,其使用量相对于上述树脂(B)及碱可溶性树脂(D)的合计质量100质量份优选为0.01质量份以上5质量份以下,更优选为0.02质量份以上3质量份以下。
<有机溶剂(S)>
感光性组合物含有有机溶剂(S)。并且,有机溶剂(S)包含满足下述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)。
I)在大气压下的沸点为150℃以上。
II)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下。
高沸点有机溶剂(S1)的大气压下的沸点优选为230℃以下,更优选为220℃以下,进一步优选为215℃以下。
与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh能够通过由查尔斯·汉森(CharlesHansen)等人开发的软件(软件名:Hansen Solubility Parameter in Practice(HSPiP))求出。
氢键的能量项δh优选为10.0(MPa)0.5以下,更优选为9.5(MPa)0.5以下。
氢键的能量项δh优选为5.5(MPa)0.5以上。
高沸点有机溶剂(S1)的蒸发速度没有特别限定,例如将乙酸丁酯的蒸发速度设为100时的相对蒸发速度优选为60以下,更优选为40以下。另外,该相对蒸发速度可按照ASTMD 3539-87标准试验法所规定的那样,作为相对于在温度25℃、相对湿度55%RH下的乙酸正丁酯的每单位时间的重量减少量的相对速度而求出。
作为高沸点有机溶剂(S1),可例举苯甲醚、3-乙氧基丙酸甲酯、3-甲氧基乙酸丁酯、环己醇乙酸酯、二丙二醇二甲醚、3-甲氧基-3-甲基-1-乙酸丁酯(Solfit acetate)、丙二醇二乙酸酯、γ-丁内酯、二丙二醇甲醚乙酸酯及丙二醇单丁醚。
有机溶剂(S)还可以在包含高沸点有机溶剂(S1)的同时还包含高沸点有机溶剂(S1)以外的有机溶剂。其中,高沸点有机溶剂(S1)的质量相对于有机溶剂(S)的质量的比率优选为10质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为90质量%以上,特别优选为100质量%。
在感光性组合物中,有机溶剂(S)的含量即高沸点有机溶剂(S1)的质量与根据需要含有的高沸点有机溶剂(S1)以外的有机溶剂的质量的合计在不妨碍本发明的目的的范围内,没有特别限定。
在将感光性组合物进行涂布及干燥(加热)而得到的感光性干膜(感光性层)的膜厚成为40μm以上的膜厚的情况下,以使感光性组合物的固体成分浓度优选成为30质量%以上、更优选成为40质量%以上的范围来使用有机溶剂(S)。感光性组合物的固体成分浓度的上限优选为60质量%以下。在本说明书中,固体成分是指有机溶剂(S)及水以外的成分。
另外,从感光性干膜的挠性的观点来看,感光性干膜中的有机溶剂(S)的含量优选为10质量%以上25质量%以下,更优选为15质量%以上25质量%以下。
<其它成分>
为了提高可塑性,感光性组合物也可以还含有聚乙烯树脂。作为聚乙烯树脂的具体例,可例举聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚羟基苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基苯甲酸、聚乙烯甲基醚、聚乙烯乙基醚、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基苯酚及它们的共聚物等。从玻璃化转变点较低的方面来看,聚乙烯树脂优选为聚乙烯甲基醚。
感光性组合物也可以含有路易斯酸性化合物。通过使感光性组合物包含路易斯酸性化合物,从而容易得到高灵敏度的感光性组合物,并且更容易使用由感光性组合物构成的感光性干膜形成截面形状为矩形的抗蚀剂图案。
此外,在使用由感光性组合物构成的感光性干膜来形成图案的情况下,在形成图案时的各工序的所需时间或各工序间的所需时间较长的情况下,有时产生难以形成所期望的形状或尺寸的图案、或显影性恶化的不良影响。但是,通过在感光性组合物中掺混路易斯酸性化合物,从而能够缓和这样的对图案形状或显影性的不良影响,并且能够拓宽工艺裕度(process margin)。
在此,路易斯酸性化合物是指“具有能够接受至少1个电子对的空的轨道、且发挥作为电子对受体的作用的化合物”。
作为路易斯酸性化合物,只要是符合上述的定义且被本领域技术人员认知为路易斯酸性化合物的化合物,则并无特别地限定。作为路易斯酸性化合物,优选使用不属于布朗斯台德酸(质子酸)的化合物。
作为路易斯酸性化合物的具体例,可例举氟化硼、氟化硼的醚络合物(例如BF3·Et2O、BF3·Me2O、BF3·THF等。Et为乙基,Me为甲基,THF为四氢呋喃)、有机硼化合物(例如硼酸三正辛酯、硼酸三正丁酯、硼酸三苯酯及三苯基硼等)、氯化钛、氯化铝、溴化铝、氯化镓、溴化镓、氯化铟、三氟乙酸铊、氯化锡、氯化锌、溴化锌、碘化锌、三氟甲磺酸锌、乙酸锌、硝酸锌、四氟硼酸锌、氯化锰、溴化锰、氯化镍、溴化镍、氰化镍、乙酰丙酮镍、氯化镉、溴化镉、氯化亚锡、溴化亚锡、硫酸亚锡及酒石酸亚锡等。
此外,作为路易斯酸性化合物的其它的具体例,可例举稀土类金属元素的氯化物、溴化物、硫酸盐、硝酸盐、羧酸盐或三氟甲烷磺酸盐;和氯化钴、氯化亚铁及氯化钇等。
在此,作为稀土类金属元素,例如为镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱及镥等。
从容易获得、因其添加带来的效果良好的方面来看,路易斯酸性化合物优选含有包含元素周期表第13族元素的路易斯酸性化合物。
在此,作为元素周期表第13族元素,可例举硼、铝、镓、铟及铊。
在上述的元素周期表第13族元素中,从获得路易斯酸性化合物的容易性、添加效果特别优异的方面出发,优选硼。即,路易斯酸性化合物优选含有包含硼的路易斯酸性化合物。
作为包含硼的路易斯酸性化合物,例如可例举氟化硼、氟化硼的醚络合物、氯化硼及溴化硼等卤化硼类和各种有机硼化合物。作为包含硼的路易斯酸性化合物,从路易斯酸性化合物中的卤素原子的含有比率较少、也容易将感光性组合物应用于要求低卤素含量的用途的方面来看,优选有机硼化合物。
作为有机硼化合物的优选例,可例举以下述式(f1)表示的硼化合物。
B(Rf1)t1(ORf2)(3-t1)...(f1)
(式(f1)中,Rf1及Rf2分别独立地为碳原子数为1以上20以下的烃基,上述烃基可具有1个以上的取代基,t1为0以上3以下的整数,在存在多个Rf1的情况下,多个Rf1中的2个可以相互键合而形成环,在存在多个ORf2的情况下,多个ORf2中的2个可以相互键合而形成环。)
感光性组合物优选包含1种以上的以上述式(f1)表示的硼化合物作为路易斯酸性化合物。
式(f1)中,在Rf1及Rf2为烃基的情况下,该烃基的碳原子数为1以上20以下。作为碳原子数为1以上20以下的烃基,可以为脂肪族烃基,也可以为芳香族烃基,还可以为由脂肪族基与芳香族基的组合构成的烃基。
作为碳原子数为1以上20以下的烃基,优选饱和脂肪族烃基或芳香族烃基。作为Rf1及Rf2的烃基的碳原子数优选为1以上10以下。在烃基为脂肪族烃基的情况下,其碳原子数更优选为1以上6以下,特别优选为1以上4以下。
作为Rf1及Rf2的烃基可以为饱和烃基,也可以为不饱和烃基,优选为饱和烃基。
在作为Rf1及Rf2的烃基为脂肪族烃基的情况下,该脂肪族烃基可以为直链状,也可以为支链状,也可以为环状,还可以为这些结构的组合。
作为芳香族烃基的优选具体例,可例举苯基、萘-1-基、萘-2-基、4-苯基苯基、3-苯基苯基及2-苯基苯基。其中,优选苯基。
作为饱和脂肪族烃基,优选烷基。作为烷基的优选具体例,可例举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基及正癸基。
作为Rf1及Rf2的烃基可以具有1个以上的取代基。作为取代基的例子,可例举卤素原子、羟基、烷基、芳烷基、烷氧基、环烷基氧基、芳氧基、芳烷基氧基、烷硫基、环烷硫基、芳硫基、芳烷硫基、酰基、酰氧基、酰硫基、烷氧基羰基、环烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基、N-单取代氨基、N,N-二取代氨基、氨基甲酰基(-CO-NH2)、N-单取代氨基甲酰基、N,N-二取代氨基甲酰基、硝基及氰基等。
取代基的碳原子数只要在不妨碍本发明的目的的范围内,则并无特别地限定,优选为1以上10以下,更优选为1以上6以下。
作为以上述式(f1)表示的有机硼化合物的优选具体例,可例举下述的化合物。另外,下述式中,Pen表示戊基,Hex表示己基,Hep表示庚基,Oct表示辛基,Non表示壬基,Dec表示癸基。
【化45】
【化46】
【化47】
【化48】
【化49】
相对于上述树脂(B)及上述碱可溶性树脂(D)的合计质量100质量份,优选以0.01质量份以上5质量份以下的范围来使用路易斯酸性化合物,更优选以0.01质量份以上3质量份以下的范围来使用,进一步优选以0.05质量份以上2质量份以下的范围来使用。
此外,在将由感光性组合物构成的感光性干膜用于形成作为镀覆造形物形成用的铸模的图案的情况下,为了提高使用由感光性组合物构成的感光性干膜而形成的铸模与金属基板的粘接性,感光性组合物也可以还含有粘接助剂。
此外,为了提高涂布性、消泡性、流平性等,感光性组合物也可以还含有表面活性剂。作为表面活性剂,例如优选使用氟类表面活性剂或有机硅类表面活性剂。
作为氟类表面活性剂的具体例,可例举BM-1000、BM-1100(均为BM化学公司制)、MEGAFAC F142D、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F183(均为大日本油墨化学工业公司制)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均为住友3M公司制)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均为旭硝子公司制)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均为东丽有机硅公司制)等市售的氟类表面活性剂,但不限定于这些。
作为有机硅类表面活性剂,能够优选地使用未改性有机硅类表面活性剂、聚醚改性有机硅类表面活性剂、聚酯改性有机硅类表面活性剂、烷基改性有机硅类表面活性剂、芳烷基改性有机硅类表面活性剂及反应性有机硅类表面活性剂等。
作为有机硅类表面活性剂,能够使用市售的有机硅类表面活性剂。作为市售的有机硅类表面活性剂的具体例,可例举Paintad M(东丽·道康宁公司制)、Topica K1000、Topica K2000、Topica K5000(均为高千穗产业公司制)、XL-121(聚醚改性有机硅类表面活性剂,科莱恩公司制)、BYK-310(聚酯改性有机硅类表面活性剂,毕克化学公司制)等。
此外,为了对相对于显影液的溶解性进行微调,感光性组合物可以还含有酸或酸酐。
作为酸及酸酐的具体例,能够例举乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、苯甲酸、肉桂酸等一元羧酸类;乳酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、2-羟基肉桂酸、3-羟基肉桂酸、4-羟基肉桂酸、5-羟基间苯二甲酸、丁香酸等羟基一元羧酸类;草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、衣康酸、六氢邻苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,2-环己烷二羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、丁烷四羧酸、偏苯三酸、均苯四酸、环戊烷四羧酸、丁烷四羧酸、1,2,5,8-萘四羧酸等多元羧酸类;衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二烯基琥珀酸酐、三羧酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸酐、环戊烷四羧酸二酐、邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇双偏苯三酸酐、甘油三偏苯三酸酐等酸酐;等。
此外,为了提高灵敏度,感光性组合物可以还含有公知的敏化剂。
另外,以通常的方法将上述各成分混合、搅拌从而制备上述的感光性组合物。作为能够在将上述各成分混合、搅拌时使用的装置,可例举溶解器、均化器、三辊研磨机等。在将上述各成分均匀地混合后,可进一步使用筛网、膜滤器等对得到的混合物进行过滤。
对于使用上述感光性组合物,即使用包含作为对碱的溶解性因酸的作用而增大的树脂(B)的包含结构单元(B3a)的丙烯酸树脂,并且包含满足上述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)作为有机溶剂(S),所述结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯的感光性组合物形成的本发明的感光性干膜,包含作为对碱的溶解性因酸的作用而增大的树脂(B)的包含结构单元(B3a)的丙烯酸树脂,并且包含满足上述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)作为有机溶剂(S),所述结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯。
由这样的上述感光性组合物构成的感光性干膜如后述的实施例所示,可抑制由所含有的树脂引起的乳浊和分离,并且起到能够抑制在加热(PAB)而去除溶剂时产生的气泡的残留这样的效果。
起到这样的效果的理由的详细情况尚不明确,但推测如下。
若想要加热(PAB)感光性干膜而去除溶剂,则首先感光性干膜的表面的溶剂蒸发,由此能够在感光性干膜的表面形成比感光性干膜内部更硬的层。由于该硬层成为障碍,因此感光性干膜内部所包含的溶剂蒸发时产生的气泡难以从该表面排出。因此,气泡残留在感光性干膜中。
然而,由于本发明的感光性干膜包含作为树脂(B)的包含结构单元(B3a)的丙烯酸树脂(B3),并且包含满足上述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1)作为有机溶剂(S),所述结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,因此上述硬层的形成得以抑制,或不形成硬层。因此,通过对感光性干膜进行加热(PAB)而在使溶剂蒸发时产生的气泡容易从感光性干膜排出,气泡的残留得以抑制。
此外,包含上述成分的感光性干膜也可抑制由所含有的树脂引起的乳浊和分离。
感光性干膜的膜厚优选为40μm以上200μm以下,更优选为60μm以上150μm以下。
此外,从感光性干膜的挠性的观点来看,感光性干膜中的有机溶剂(S)的含量比率优选为10质量%以上25质量%以下左右。
此外,在感光性干膜中,高沸点有机溶剂(S1)相对于有机溶剂(S)的含有比率优选为50质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为100质量%以上。
《层叠薄膜及层叠薄膜的制造方法》
层叠薄膜是由基材薄膜与上述感光性干膜层叠而得的层叠体。
作为基材薄膜,优选具有透光性。具体而言,可例举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜等,从透光性及断裂强度的平衡优异的方面来看,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
这样的层叠薄膜能够通过包括以下工序的层叠薄膜的制造方法来制造:涂布工序,在基材薄膜上涂布上述化学放大型正型感光性组合物而形成涂布膜;干燥工序,加热涂布膜,去除有机溶剂(S)的一部分,由此形成感光性干膜。
在涂布工序中,在基材薄膜上涂布上述感光性组合物形成涂布膜时,优选使用涂敷器、棒涂布器、线棒涂布器、辊涂布器、幕帘涂布器等。通过旋涂机等难以形成较厚的涂布膜,但通过使用上述这些容易形成较厚的膜。
在干燥工序中,对涂布膜进行加热,去除有机溶剂(S)的一部分,由此形成感光性干膜(感光性层)。通过干燥工序而有机溶剂(S)的一部分得以去除,但有机溶剂(S)的另一部分未被去除而残留。因此,感光性干膜(感光性层)具有挠性。
涂布膜的加热温度没有特别限定,例如为50℃以上100℃以下,优选为50℃以上90℃以下。
在层叠薄膜中,也可以在感光性干膜(感光性层)的基材薄膜的相反侧的面进一步具有保护薄膜。作为该保护薄膜,可例举聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜等。
《图案化的抗蚀剂膜的制造方法及带铸模基板的制造方法》
能够使用以上所说明的层叠薄膜在基板上形成图案化的抗蚀剂膜。该图案化的抗蚀剂膜优选作为绝缘膜、蚀刻掩模及用于形成镀覆造形物的铸模等来使用。
可例举包括以下工序的图案化的抗蚀剂膜的制造方法作为优选的方法:
层叠工序,将上述层叠薄膜以感光性干膜与基板的表面接触的方式层叠至基板上;
基材薄膜去除工序,从层叠薄膜中去除基材薄膜;
溶剂去除工序,以100℃以上180℃以下加热(PAB)感光性干膜而去除有机溶剂(S);
曝光工序,在所述溶剂去除工序之后,对感光性干膜位置选择性地照射活性光线或放射线而进行曝光;
显影工序,对曝光后的感光性干膜进行显影。
具备用于形成镀覆造形物的铸模的带铸模基板的制造方法除了具有使用具有金属表面的基板作为基板并在具有金属表面的基板的金属表面上以感光性干膜与金属表面接触的方式层叠上述层叠薄膜的工序、并且在显影工序中利用显影制作用于形成镀覆造形物的铸模以外,与图案化的抗蚀剂膜的制造方法相同。
作为将层叠薄膜层叠的基板,没有特别地限定,能够使用以往公知的基板,例如能够例示电子部件用的基板或在其上形成了规定的布线图案的基板等。作为基板,也能够使用硅基板或玻璃基板等。
在制造具备用于形成镀覆造形物的铸模的带铸模基板的情况下,作为基板,使用具有金属表面的基板。作为构成金属表面的金属种类,优选为铜、金、铝,更优选为铜。
在层叠工序中,例如,在基板上以感光性干膜与基板的表面接触的方式载置层叠薄膜,利用加压辊等将感光性干膜与基板压接。
在基材薄膜去除工序中,从层叠薄膜将基材薄膜进行剥离等而去除。由此,成为在基板上仅形成感光性干膜的状态。
在溶剂去除工序中,将感光性干膜以100℃以上180℃以下进行加热(PAB)而去除有机溶剂(S)。通过去除有机溶剂(S),能够通过后级的曝光工序及显影工序形成具有良好形状的抗蚀剂图案。
在溶剂去除工序中,对感光性干膜进行加热的温度只要为100℃以上180℃以下即可,例如下限优选为120℃以上、130℃以上,上限优选为150℃以下、145℃以下。
在溶剂去除工序中,对感光性干膜进行加热的时间例如为2分钟以上120分钟以下左右。
在通过溶剂去除工序进行加热而去除有机溶剂(S)后的感光性干膜中,有机溶剂(S)的含有比率优选为小于10质量%,更优选为8质量%以下。
在此,若想要加热感光性干膜而去除感光性干膜中包含的有机溶剂,则有时在有机溶剂蒸发时产生的气泡残留在感光性干膜中。但利用上述感光性干膜可抑制气泡的残留。
在曝光工序中,对如上述那样在基板上形成的感光性干膜,经由规定的图案的掩模选择性地照射(曝光)活性光线或放射线,例如波长为300nm以上500nm以下的紫外线或可见光线。
作为放射线的线源,能够使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、氩气激光等。此外,放射线中包括微波、红外线、可见光线、紫外线、X射线、γ射线、电子射线、质子射线、中子射线、离子射线等。放射线照射量根据感光性组合物的组成、感光性层的膜厚等的不同而不同,例如为100mJ/cm2以上10000mJ/cm2以下。此外,为了产生酸,放射线中包含使产酸剂(A)活化的光线。
曝光后,优选使用公知的方法加热(PEB)感光性干膜从而促进酸的扩散,在感光性干膜中被曝光的部分中,使感光性干膜对碱性显影液等显影液的溶解性发生变化。
接着,在显影工序中,将被曝光后的感光性干膜按照以往已知的方法进行显影,溶解并去除不需要的部分,由此形成规定的抗蚀剂图案(图案化的抗蚀剂膜)或用于形成镀覆造形物的铸模。此时,作为显影液,可使用碱性水溶液。
作为显影液,例如能够使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、正丙胺、二乙胺、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5,4,0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4,3,0]-5-壬烷等碱类的水溶液。此外,也能够将在上述碱类的水溶液中添加有适当量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂的水溶液作为显影液使用。
此外,根据感光性组合物的组成的不同,也能够应用基于有机溶剂进行的显影。
显影时间根据感光性干膜的组成、感光性干膜的膜厚等的不同而不同,通常为1分钟以上30分钟以下之间。显影方法可以是盛液法、浸渍法、静态显影法、喷雾显影法等中的任一种。
在显影后,例如进行30秒以上90秒以下之间的流动水清洗,使用空***、烤箱等进行干燥。像这样地,在具有金属表面的基板的金属表面上,形成图案化为期望的形状的抗蚀剂图案。此外,像这样地,能够制造在基板表面上具备抗蚀剂图案的基板。
《镀覆造形物的制造方法》
在利用上述的方法形成的带铸模基板的铸模中的非抗蚀剂部(被显影液去除的部分)中,利用镀覆埋入金属等导体,由此能够形成例如凸块及金属柱等连接端子、或Cu再布线那样的镀覆造形物。另外,镀覆处理方法没有特别地限制,能够采用以往公知的各种方法。作为镀覆液,特别优选使用焊接镀覆液、铜镀覆液、金镀覆液、镍镀覆液。剩余的铸模在最后根据常规方法使用剥离液等去除。
实施例
以下,通过实施例对本发明更详细地进行说明,但是本发明并不限定于这些实施例。
〔实施例1~20及比较例1~18〕
在实施例及比较例中,使用下式的PAG1作为产酸剂(A)。
【化50】
PAG1
在实施例及比较例中,作为对碱的溶解性因酸的作用而增大的树脂(树脂(B)),使用下述的B1及B2。下述结构式中的各结构单元中的括号的右下的数字表示树脂中的结构单元的含量(质量%)。B1的质均分子量Mw为80500,分子量分布系数(Mw/Mn)为5.82。B2的质均分子量Mw为80800,分子量分布系数(Mw/Mn)为5.08。
【化51】
B1
B2
在实施例及比较例中,使用下式的化合物C1作为酸扩散控制剂(C)。
【化52】
C1
在实施例及比较例中,使用下式的含硫化合物E1作为含硫化合物(E)。
【化53】
E1
分别使表1及表2所记载的种类的树脂(B)100质量份、1.5质量份上述产酸剂(A)、0.1质量份上述酸扩散控制剂(C)、0.02质量份上述含硫化合物(E)、0.05质量份表面活性剂(BYK310,毕克化学公司制)以固体成分浓度达到40~55质量%的方式溶解于表1及表2所记载的有机溶剂(S)中,从而得到实施例1~20及比较例1~18的感光性组合物。另外,在各实施例及比较例中在40~55质量%的范围内调整固体成分浓度,使得使用感光性组合物通过下述〔具备感光性干膜的层叠薄膜的制作〕制作的感光性干膜中的有机溶剂的含量成为18质量%。
在表1及表2中,记载了使用的有机溶剂的沸点以及与汉森溶解度参数相关的氢键的能量项δh。
〔具备感光性干膜的层叠薄膜的制作〕
将实施例及比较例的感光性组合物在作为基材薄膜的长300mm×宽500mm的长方形的PET薄膜上的整面上用涂敷器涂布后,用烘箱通过80℃、20分钟的加热使涂布膜干燥,得到在PET薄膜上具备膜厚120μm的感光性层(感光性干膜)的层叠薄膜。在全部实施例及比较例中,所得到的层叠薄膜中的感光性层(感光性干膜)包含18质量%的感光性组合物所具有的有机溶剂。
〔干膜的外观评价〕
通过目视观察所得到的层叠薄膜的感光性干膜,将未观察到树脂的分离和乳浊的透明的感光性干膜设为○评价、看到乳浊的感光性干膜设为×评价、看到树脂的分离的感光性干膜设为××评价。将结果示出在表1及表2。
〔加热(PAB)后的感光性干膜中存在的气泡的评价〕
使用干膜层压机(VA-700,大成LAMINATOR株式会社制)在速度1m/分钟、压力0.5MPa(G)、加热温度70℃的条件下将所得到的层叠薄膜以感光性干膜(感光性层)与基板的铜溅射表面接触的方式粘贴至铜溅射硅晶圆基板(8英寸)的表面,在基板上层叠膜厚120μm的感光性干膜。
接着,剥离PET薄膜,使用加热板,以140℃加热10分钟(PAB),由此从感光性干膜中去除有机溶剂。另外,在以140℃加热10分钟(PAB)后的感光性干膜中,有机溶剂以小于10质量%残留。
通过显微镜观察基板上的感光性干膜,将以140℃加热10分钟(PAB)后的感光性干膜中存在的气泡的数目为10个以下的情况设为○评价,11个以上50个以下的情况设为×评价,51个以上的情况设为××评价。将结果示出在表1及表2的“加热后的气泡”一栏。
〔图案化的抗蚀剂膜的形成〕
在上述的〔加热(PAB)后的感光性干膜中存在的气泡的评价〕中,对于以140℃加热10分钟(PAB)后的实施例的感光性干膜使用投影曝光装置Prisma GHI(Ultratech公司制,NA=0.16)经由规定的掩模以2000mJ/cm2的曝光量选择性地进行曝光。接着,将基板载置在加热板上以100℃进行3分钟的曝光后加热(PEB)。其后,将2.38%四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液(显影液,NMD-3,东京应化工业株式会社制)滴加至感光性干膜,以23℃静置60秒钟(静态显影),将其重复进行10次来显影。其后,流动水清洗60秒钟并进行旋转干燥,从而得到具有直径40μm的接触孔图案的抗蚀剂图案(图案化的抗蚀剂膜)。另外,得到的抗蚀剂图案的形状在实施例1~20中不存在差异。
[表1]
[表2]
根据实施例1~20可知,如下的感光性干膜不会产生由树脂引起的乳浊和分离,且能够抑制加热(PAB)干膜后的气泡的残留:所述感光性干膜由感光性树脂组合物构成,该感光性树脂组合物包含:产酸剂(A),通过活性光线或放射线的照射而产生酸;树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大;有机溶剂(S),作为树脂(B),包含丙烯酸树脂(B3),丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,作为有机溶剂(S),包含I)在大气压下的沸点为150℃以上且II)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下的高沸点有机溶剂(S1),所述感光性干膜包含该产酸剂(A)、作为树脂(B)的丙烯酸树脂(B3)、作为有机溶剂(S)的高沸点有机溶剂(S1)。此外,根据实施例1~20可知,通过使用所得到的干膜,能够形成具有良好的形状的抗蚀剂图案。
另一方面,根据比较例1~18可知,既不包含作为树脂(B)的丙烯酸树脂(B3)也不包含作为有机溶剂(S)的高沸点有机溶剂(S1)的干膜会产生由树脂引起的乳浊或分离,或者加热(PAB)干膜之后存在大量气泡。
Claims (9)
1.一种感光性干膜,其为由化学放大型正型感光性组合物构成的感光性干膜,其特征在于,含有:
产酸剂(A),通过活性光线或放射线的照射而产生酸;树脂(B),对碱的溶解性因酸的作用而增大;有机溶剂(S),
所述树脂(B)包含丙烯酸树脂(B3),
所述丙烯酸树脂(B3)包含结构单元(B3a),所述结构单元(B3a)源自包含酸非解离性的含脂环式烃基基团的(甲基)丙烯酸酯,
所述有机溶剂(S)包含满足下述条件I)及II)的高沸点有机溶剂(S1):
I)在大气压下的沸点为150℃以上;
I I)与汉森溶解度参数相关的、氢键的能量项δh的值为11(MPa)0.5以下。
2.如权利要求1所述的感光性干膜,其特征在于,所述高沸点有机溶剂(S1)的质量相对于所述有机溶剂(S)的质量的比率为10质量%以上。
3.如权利要求1或2所述的感光性干膜,其特征在于,所述结构单元(B3a)的质量相对于所述丙烯酸树脂(B3)的质量的比率为15质量%以上50质量%以下。
4.如权利要求1~3的任一项所述的感光性干膜,其特征在于,所述高沸点有机溶剂(S1)是从由苯甲醚、3-乙氧基丙酸甲酯、3-甲氧基乙酸丁酯、环己醇乙酸酯、二丙二醇二甲醚、3-甲氧基-3-甲基-1-乙酸丁酯、丙二醇二乙酸酯、γ-丁内酯、二丙二醇甲醚乙酸酯及丙二醇单丁醚构成的组中选择的至少1种。
5.如权利要求1~4的任一项所述的感光性干膜,其特征在于,膜厚为40μm以上200μm以下。
6.一种层叠薄膜,由基材薄膜与权利要求1~5的任一项所述的感光性干膜层叠而得。
7.一种层叠薄膜的制造方法,为权利要求6所述的层叠薄膜的制造方法,其特征在于,包括:
涂布工序,在基材薄膜上涂布所述化学放大型正型感光性组合物而形成涂布膜;
干燥工序,加热所述涂布膜,去除所述有机溶剂(S)的一部分,由此形成所述感光性干膜。
8.如权利要求7所述的层叠薄膜的制造方法,其特征在于,对所述涂布膜的加热通过50℃以上100℃以下的范围内的温度进行。
9.一种图案化的抗蚀剂膜的制造方法,其特征在于,包括:
层叠工序,在基板上层叠权利要求6所述的层叠薄膜,以使所述感光性干膜与所述基板的表面接触;
基材薄膜去除工序,从所述层叠薄膜中去除所述基材薄膜;
溶剂去除工序,以100℃以上180℃以下加热所述感光性干膜从而去处所述有机溶剂(S);
曝光工序,在所述溶剂去除工序后,对所述感光性干膜位置选择性地照射活性光线或放射线从而进行曝光;
显影工序,将曝光后的所述感光性干膜显影。
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