TW202225268A - 樹脂組成物、硬化物、積層體、硬化物的製造方法及半導體元件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種樹脂組成物、硬化上述樹脂組成物而成之硬化物、含有上述硬化物之積層體、上述硬化物的製造方法及含有上述硬化物或上述積層體之半導體元件,前述樹脂組成物含有:化合物A,其具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000;以及選自包括環化樹脂及其前驅物之群組中之至少一種樹脂,且滿足下述條件1及條件2中的至少一者,條件1:樹脂組成物含有具有聚環氧烷(polyalkylene oxide)結構之化合物B,條件2:化合物A含有聚環氧烷結構。
Description
本發明係關於一種樹脂組成物、硬化物、積層體、硬化物的製造方法及半導體元件。
聚醯亞胺等環化樹脂的耐熱性及絕緣性等優異,因此適用於各種用途。作為上述用途並無特別限定,但是若以實際安裝用半導體元件為例而舉出,則可舉出絕緣膜或密封材料的材料或作為保護膜的利用。又,亦可以用作可撓性基板的基底膜或覆蓋膜等。
例如,在上述之用途中,聚醯亞胺等環化樹脂以包含聚醯亞胺前驅物等環化樹脂的前驅物之樹脂組成物的形態進行使用。
將該等樹脂組成物例如藉由塗佈等適用於基材來形成感光膜,之後依據需要進行曝光、顯影、加熱等,藉此能夠在基材上形成硬化物。
上述聚醯亞胺前驅物等環化樹脂的前驅物例如藉由加熱而環化,並在硬化物中成為聚醯亞胺等環化樹脂。
硬化性樹脂組成物能夠藉由公知的塗佈方法等而適用,因此可以說製造上的適應性優異,例如所適用之樹脂組成物在適用時的形狀、大小、適用位置等設計的自由度高等。從除了聚醯亞胺等環化樹脂所具有之高性能以外這種製造上的適應性優異之觀點考慮,愈來愈期待上述樹脂組成物在產業上的應用開發。
例如,在專利文獻1中記載有一種感光性樹脂組成物,其特徵為,在將聚醯胺及具有光聚合性不飽和鍵之三聚異氰酸衍生物作為必要成分之感光性樹脂組成物中,(A)上述聚醯胺為具有特定的結構單元之聚醯胺,(B)上述具有光聚合性不飽和鍵之三聚異氰酸衍生物為特定的三聚異氰酸衍生物,相對於(A)100質量份之(B)的含量為15~70質量份。
在專利文獻2中記載有特定結構的聚合性醯亞胺化合物。
[專利文獻1]日本特開2007-241195號公報
[專利文獻2]日本特開平7-300458號公報
由樹脂組成物構成之硬化物中,要求提高與金屬的密接性。
本發明的目的在於提供一種所獲得之硬化物與金屬的密接性優異之樹脂組成物、硬化上述樹脂組成物而成之硬化物、含有上述硬化物之積層體、上述硬化物的製造方法及含有上述硬化物或上述積層體之半導體元件。
將本發明的代表性實施態樣的例子示於以下。
<1>一種樹脂組成物,其含有:
化合物A,其具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000;以及
選自包括環化樹脂及其前驅物之群組中之至少一種樹脂,
上述樹脂組成物滿足下述條件1及條件2中的至少一者,
條件1:樹脂組成物含有具有聚環氧烷結構之化合物B;
條件2:化合物A含有聚環氧烷結構。
<2>如<1>所述之樹脂組成物,其中
上述化合物A作為上述聚合性基含有具有乙烯性不飽和鍵之基團。
<3>如<1>或<2>所述之樹脂組成物,其進一步含有自由基聚合起始劑。
<4>如<1>至<3>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述化合物A含有複數個上述醯亞胺結構。
<5>如<1>至<4>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述樹脂含有與上述化合物A中所含有之聚合性基進行反應而能夠共價鍵結之基團。
<6>如<1>至<5>之任一項所述之樹脂組成物,其中
作為上述樹脂,含有聚醯亞胺前驅物。
<7>如<6>所述之樹脂組成物,其中
上述聚醯亞胺前驅物具有由下述式(2)表示之重複單元,
[化學式1]
式(2)中,A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或-NH-,R
111表示2價的有機基,R
115表示4價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
<8>如<7>所述之樹脂組成物,其中
上述式(1)中的R
113及R
114中的至少一者含有自由基聚合性基。
<9>如<1>至<8>之任一項所述之樹脂組成物,其中
上述化合物A為選自包括下述式(2-1)、式(2-2)及式(2-3)之群組中之化合物。
[化學式2]
式(2-1)、式(2-2)及式(2-3)中,R
5、R
6分別獨立地表示含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之有機基。L表示2價的連接基。
<10>如<1>至<9>之任一項所述之硬化性樹脂組成物,其用於形成再配線層用層間絕緣膜。
<11>一種硬化物,其為硬化<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物而成。
<12>一種積層體,其包含2層以上的由<11>所述之硬化物構成之層,在由上述硬化物構成之層之間的任一層之間包含金屬層。
<13>一種硬化物的製造方法,其包括將<1>至<10>之任一項所述之樹脂組成物適用於基材上來形成膜之膜形成步驟。
<14>如<13>所述之硬化物的製造方法,其包括選擇性地曝光上述膜之曝光步驟及使用顯影液顯影上述膜來形成圖案之顯影步驟。
<15>如<13>或<14>所述之硬化物的製造方法,其包括在50~450℃下加熱上述膜之加熱步驟。
<16>一種半導體元件,其含有<11>所述之硬化物或<12>所述之積層體。
[發明效果]
依據本發明可提供一種所獲得之硬化物與金屬的密接性優異之樹脂組成物、硬化上述樹脂組成物而成之硬化物、含有上述硬化物之積層體、上述硬化物的製造方法及含有上述硬化物或上述積層體之半導體元件。
以下,對本發明的主要實施形態進行說明。然而,本發明並不限於所明示之實施形態。
在本說明書中,用“~”記號表示之數值範圍表示將記載於“~”的前後之數值分別作為下限值及上限值包括之範圍。
在本說明書中,“步驟”這一用語不僅表示獨立之步驟,只要能夠實現該步驟所預期之作用,則亦表示包括無法與其他步驟明確區分之步驟。
關於本說明書中之基團(原子團)的表述,未標註經取代及未經取代的表述同時包括不具有取代基的基團(原子團)和具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”不僅包括不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且還包括具有取代基之烷基(取代烷基)。
在本說明書中,除非另有說明,則“曝光”不僅包括利用光之曝光,而且還包括利用電子束、離子束等粒子束之曝光。又,作為用於曝光之光,可舉出水銀燈的明線光譜、以準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等光化射線或放射線。
在本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”這兩者或其中任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”這兩者或其中任一者。
在本說明書中,結構式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。
在本說明書中,總固體成分係指組成物的所有成分中除了溶劑以外之成分的總質量。又,在本說明書中,固體成分濃度為除了溶劑以外之其他成分相對於組成物的總質量之質量百分率。
在本說明書中,除非另有說明,則重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)為使用凝膠滲透層析(GPC)法進行測定之值,並且被定義為聚苯乙烯換算值。在本說明書中,關於重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn),例如能夠藉由使用HLC-8220GPC(TOSOH CORPORATION製),並將保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000及TSKgel Super HZ2000(以上為TOSOH CORPORATION製)串聯連接而用作管柱來求出。除非另有說明,則該等分子量為使用THF(四氫呋喃)作為洗滌液進行測定者。其中,在溶解性低的情況等THF不適合作為洗滌液的情況下,亦能夠使用NMP(N-甲基-2-吡咯啶酮)。又,除非另有說明,則GPC測定中之檢測為使用UV線(紫外線)的波長254nm檢測器者。
在本說明書中,關於構成積層體之各層的位置關係,記載為“上”或“下”時,只要在所關注之複數層中成為標準之層的上側或下側存在其他層即可。亦即,亦可以在成為標準之層與上述其他層之間進一步夾有第3層或第3要素,並且成為標準之層與上述其他層無需接觸。又,除非另有說明,則將對於基材逐漸堆疊層之方向稱為“上”,或者,在具有樹脂組成物層之情況下,將從基材朝向樹脂組成物層之方向稱為“上”,將其相反方向稱為“下”。再者,這種上下方向的設定係為了便於說明本說明書,在實際態樣中,本說明書中之“上”方向亦可以與鉛直朝上不同。
在本說明書中,除非另有說明,則作為組成物中所包含之各成分,組成物亦可以包含與該成分對應之2種以上的化合物。又,除非另有說明,則組成物中之各成分的含量表示與該成分對應之所有化合物的總含量。
在本說明書中,除非另有說明,則溫度為23℃,氣壓為101,325Pa(1氣壓),相對濕度為50%RH。
在本說明書中,較佳態樣的組合為更佳的態樣。
(樹脂組成物)
本發明的樹脂組成物含有:化合物A(以下,亦簡稱為“化合物A”。),其具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000;以及選自包括環化樹脂及其前驅物之群組中之至少一種樹脂,且滿足下述條件1及條件2中的至少一者。
條件1:樹脂組成物含有具有聚環氧烷結構之化合物B(以下,亦簡稱為“化合物B”。)。
條件2:化合物A含有聚環氧烷結構。
本發明的樹脂組成物用於形成提供於曝光及顯影之感光膜為較佳,用於形成提供於曝光及使用了包含有機溶劑之顯影液之顯影之膜為較佳。
又,本發明的樹脂組成物用於形成提供於負型顯影之感光膜為較佳。
在本發明中,負型顯影係指在曝光及顯影中,藉由顯影而去除非曝光部之顯影,正型顯影係指藉由顯影而去除曝光部之顯影。
作為上述曝光的方法、上述顯影液及上述顯影的方法,例如使用在後述硬化物的製造方法的說明中之曝光步驟中所說明之曝光方法、在顯影步驟中所說明之顯影液及顯影方法。
關於本發明的樹脂組成物,所獲得之硬化物與金屬的密接性優異。
可以獲得上述效果之機制雖尚不明確,但是推測為如下。
例如,當將環化樹脂用作金屬配線的絕緣層等的情況下,有時以使含有環化樹脂或其前驅物之樹脂組成物的硬化物與金屬接觸之狀態使用。在這種情況下,要求金屬與硬化物的密接性優異。
本發明的樹脂組成物含有化合物A,該化合物A具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000的化合物A。因此,硬化物中含有來自於化合物A之醯亞胺結構。認為在硬化物與金屬的界面中,硬化物中所含有之上述醯亞胺結構例如與銅等金屬鍵結,藉此與金屬的密接性優異。
又,本發明人等明確如下而完成了本發明:化合物A與環化樹脂的前驅物之間的相溶性較低,但是藉由組成物滿足條件1及條件2中的至少一者來提高組成物內的化合物A與樹脂之間的相溶性,因此可獲得提高上述密接性之效果。
又,推測為上述化合物與硬化物中所含有之環化樹脂之間的相互作用較強,因此耐藥品性亦優異。
在此,在專利文獻1及2中未記載有含有化合物A及環化樹脂的前驅物且滿足上述條件1及條件2中的至少一者之樹脂組成物。
以下,對本發明的樹脂組成物中所含有之成分進行詳細說明。
<化合物A>
本發明的樹脂組成物含有化合物A,該化合物A具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000的化合物A。
當滿足上述條件2之情況下,化合物A在結構中含有聚環氧烷結構。
當滿足上述條件1之情況下,化合物A可以在結構中含有聚環氧烷結構。
化合物A中的聚環氧烷結構的位置並無特別限定,可以包含於連接基中,亦可以包含於不與連接基對應之位置。
化合物A的分子量小於1000,900以下為較佳,800以下為更佳。上述分子量的下限並無特別限定,例如為200以上為較佳。
〔醯亞胺結構〕
化合物A中所含有之醯亞胺結構可以為線狀醯亞胺結構,亦可以為環狀醯亞胺結構,環狀醯亞胺結構為較佳。
作為環狀醯亞胺結構,由下述式(1-1)或式(1-2)表示之結構為較佳,由式(1-1)表示之結構為更佳。
【化學式3】
式(1-1)中,Cy表示環狀結構,i表示0以上Cy的最大取代數以下的整數,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(1-2)中,j及k分別獨立地表示0以上且2以下的整數,j及k中的至少一者為1或2,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(1-1)中,Cy表示環狀結構,可以為單環或縮合環、交聯環、螺環等多環,單環為較佳。
又,Cy可以為脂肪族環、芳香族環或藉由該等的縮合等形成之多環中的任一種,芳香族環為較佳。
該等之中,Cy為苯環為較佳。
i表示0以上Cy的最大取代數以下的整數,0~2為更佳,0或1為特佳。
最大取代數係指環Cy中的能夠進行取代之氫原子的數,若Cy為苯環,則最大取代數為4。
式(1-1)中的*中的至少1個表示與聚合性基的鍵結部位,與N鍵結之*和與Cy鍵結之*中的至少1個表示與聚合性基的鍵結部位為較佳。
式(1-2)中,j及k分別獨立地表示0以上且2以下的整數,1以上且2以下的整數為較佳,1為更佳。
式(1-2)中的*中的至少1個表示與聚合性基的鍵結部位,與N鍵結之*和與碳原子鍵結之*中的至少1個表示與聚合性基的鍵結部位為較佳。
化合物A可以僅含有1個醯亞胺結構,亦可以含有複數個醯亞胺結構,但是從密接性的觀點考慮,含有複數個醯亞胺結構為較佳。
1g化合物A中所含有之醯亞胺結構的莫耳量為1.0mmol/g以上為較佳,1.2mmol/g以上為更佳,1.4mmol/g以上為進一步較佳。上述莫耳量的上限並無特別限定,5.0mmol/g以下為較佳。
〔聚合性基〕
作為化合物A中所含有之聚合性基為能夠藉由熱、自由基等的作用而進行交聯反應的基團,自由基聚合性基為較佳。作為聚合性基的具體例,可舉出具有乙烯性不飽和鍵之基團、烷氧基甲基、羥甲基、醯氧基甲基、環氧基、氧雜環丁基、苯并噁唑基、嵌段異氰酸酯基、胺基,具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出(甲基)丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基苯基等在芳香環上直接鍵結乙烯基而成之基團、烯丙基、乙烯基等,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯氧基為較佳。
化合物A含有複數個聚合性基。
化合物A例如,如包含1個環氧基及1個(甲基)丙烯醯氧基那樣可以包含2種以上的聚合性基,以使其合計成為複數個,但含有複數個具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
化合物A中的聚合性基的數量為2以上即可,2~15為較佳,2~10為更佳,2~4為進一步較佳,2為特佳。
1g化合物A中所含有之聚合性基的莫耳量為1.0mmol/g以上為較佳,1.2mmol/g以上為更佳,1.4mmol/g以上為進一步較佳。上述莫耳量的上限並無特別限定,5.0mmol/g以下為較佳。
〔連接基〕
化合物A具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基。亦即,化合物A中,複數個聚合性基經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結。
上述連接基為藉由上述醯亞胺結構與選自包括可以經取代的烴基、(聚)伸烷氧基(聚環氧烷結構)、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-之群組中之至少1種基團的組合形成之基團為較佳。
作為上述烴基,可舉出飽和脂肪族烴基、不飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或由該等的組合表示之基團,飽和脂肪族烴基、芳香族烴基或由該等的組合表示之基團為更佳。
又,作為上述烴基中的取代基,可舉出氟原子等鹵素原子。
作為上述(聚)伸烷氧基中的伸烷基,可舉出伸乙基、伸丙基、三亞甲基、伸丁基等,伸乙基或伸丙基為較佳。
上述連接基為2價以上的連接基即可,2~6價的連接基為較佳,2~4價的連接基為進一步較佳,2價的連接基為更佳。
〔式(2-1)~式(2-3)〕
該等之中,化合物A為選自包括下述式(2-1)、式(2-2)及式(2-3)之群組中之化合物為較佳。
【化學式4】
式(2-1)、式(2-2)及式(2-3)中,R
5、R
6分別獨立地表示含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之有機基。L表示2價的連接基。
式(2-1)、式(2-2)及式(2-3)中,R
5、R
6分別獨立地表示含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之有機基,由下述式(3-1)表示之基團為較佳。
【化學式5】
式(3-1)中,L
1表示n+1價的連接基,P
1表示具有乙烯性不飽和鍵之基團,n表示1以上的整數。
式(3-1)中,作為L
1,可舉出在上述連接基中說明之基團,較佳的態樣亦相同。
式(3-1)中,作為P
1,可舉出在上述聚合性基中作為具有乙烯性不飽和鍵之基團進行了說明之基團,較佳的態樣亦相同。
式(3-1)中,n為1~10的整數為較佳,1~5的整數為更佳,1或2為進一步較佳,1為特佳。
又,R
5及R
6含有具有相同的乙烯性不飽和鍵之基團之態樣亦為本發明的的較佳的態樣之一。上述態樣中,R
5及R
6為相同的基團亦較佳。
式(2-1)中,作為L,可舉出在上述連接基中說明之基團,-CH
2-、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、-C(CF
3)
2-或-C(CH
3)
2-為較佳。
化合物A的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
<特定樹脂>
本發明的樹脂組成物含有選自包括環化樹脂及其前驅物之群組中之至少1種樹脂(特定樹脂)。
環化樹脂為在主鏈結構中含有醯亞胺環結構或噁唑環結構之樹脂為較佳。
在本發明中,主鏈表示在樹脂分子中相對最長的鍵結鏈。
作為環化樹脂,可舉出聚醯亞胺、聚苯并噁唑、聚醯胺醯亞胺等。
環化樹脂的前驅物係指藉由外部刺激產生化學結構的變化而成為環化樹脂之樹脂,藉由熱產生化學結構的變化而成為環化樹脂之樹脂為較佳,藉由熱產生閉環反應而形成環結構來成為環化樹脂之樹脂為更佳。
作為環化樹脂的前驅物,可舉出聚醯亞胺前驅物、聚苯并噁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺前驅物等。
亦即,本發明的樹脂組成物作為特定樹脂含有選自包括聚醯亞胺、聚醯亞胺前驅物、聚苯并噁唑、聚苯并噁唑前驅物、聚醯胺醯亞胺及聚醯胺醯亞胺前驅物之群組中之至少1種樹脂(特定樹脂)為較佳。
本發明的樹脂組成物作為特定樹脂含有聚醯亞胺或聚醯亞胺前驅物為較佳,含有聚醯亞胺前驅物為更佳。
又,特定樹脂具有聚合性基為較佳,含有自由基聚合性基為更佳。
當特定樹脂具有自由基聚合性基之情況下,本發明的樹脂組成物含有後述自由基聚合起始劑為較佳,含有後述自由基聚合起始劑並且含有後述自由基交聯劑為更佳。此外,依據需要,能夠含有後述增感劑。由這種本發明的樹脂組成物例如可形成負型感光膜。
又,特定樹脂可以具有酸分解性基等極性反轉基。
當特定樹脂具有酸分解性基之情況下,本發明的樹脂組成物含有後述光酸產生劑為較佳。由這種本發明的樹脂組成物例如可形成化學增幅型的正型感光膜或負型感光膜。
又,特定樹脂含有與化合物A中所含有之聚合性基進行反應而能夠共價鍵結之基團為較佳。
例如,當化合物A含有具有乙烯性不飽和鍵之基團之情況下,特定樹脂亦含有具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
又,當化合物A含有環氧基之情況下,特定樹脂亦含有環氧基為較佳。
依據上述態樣,認為化合物A與特定樹脂之間亦形成交聯,並且更提高所獲得之硬化物的耐藥品性。
〔聚醯亞胺前驅物〕
本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物的其種類等並沒有特別規定,但包含由下述式(2)表示之重複單元為較佳。
【化學式8】
式(2)中,A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或-NH-,R
111表示2價的有機基,R
115表示4價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
式(2)中之A
1及A
2分別獨立地表示氧原子或-NH-,氧原子為較佳。
式(2)中之R
111表示2價的有機基。作為2價的有機基,可例示包含直鏈或支鏈的脂肪族基、環狀脂肪族基及芳香族基之基團,包括碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀脂肪族基、碳數3~20的芳香族基或該等的組合之基團為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之基團為更佳。上述直鏈或支鏈的脂肪族基可以經鏈中的烴基包含雜原子之基團取代,並且上述環狀的脂肪族基及芳香族基可以經環員的烴基包含雜原子之基團取代。作為本發明的較佳的實施形態,可例示由-Ar-及-Ar-L-Ar-表示之基團,特佳為由-Ar-L-Ar-表示之基團。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為包括單鍵、可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-或-NHCO-或者上述中的兩個以上的組合之基團。該等較佳的範圍如上所述。
R
111衍生自二胺為較佳。作為聚醯亞胺前驅物的製造中所使用之二胺,可舉出直鏈或支鏈的脂肪族、環狀脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
具體而言,包含包括碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀脂肪族基、碳數3~20的芳香族基或該等的組合之基團之二胺為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之二胺為更佳。上述直鏈或支鏈的脂肪族基可以經鏈中的烴基包含雜原子之基團取代,並且上述環狀的脂肪族基及芳香族基可以經環員的烴基包含雜原子之基團取代。作為包含芳香族基之基團的例子,可舉出下述。
【化學式9】
式中,A表示單鍵或2價的連接基,單鍵或選自可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-SO
2-、-NHCO-或該等的組合中之基團為較佳,單鍵、選自可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-或-SO
2-中之基團為更佳,-CH
2-、-O-、-S-、-SO
2-、-C(CF
3)
2-或-C(CH
3)
2-為進一步較佳。
式中,*表示與其他結構的鍵結部位。
作為二胺,具體而言,可舉出選自1,2-二胺基乙烷、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷及1,6-二胺基己烷;1,2-二胺基環戊烷或1,3-二胺基環戊烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環己烷或1,4-二胺基環己烷、1,2-雙(胺甲基)環己烷、1,3-雙(胺甲基)環己烷或1,4-雙(胺甲基)環己烷、雙-(4-胺基環己基)甲烷、雙-(3-胺基環己基)甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基環己基甲烷及異佛爾酮二胺;間苯二胺或對苯二胺、二胺基甲苯、4,4’-二胺基聯苯或3,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯醚、3,3’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷及3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯碸及3,3-二胺基二苯碸、4,4’-二胺基二苯醚及3,3’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯甲酮或3,3’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基對聯三苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯碸、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基八氟聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、3,3’,4,4’-四胺基聯苯、3,3’,4,4’-四胺基二苯醚、1,4-二胺基蒽醌、1,5-二胺基蒽醌、3,3-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、9,9’-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-二甲基-3,3’-二胺基二苯碸、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、2,4-二胺基枯烯及2,5-二胺基枯烯、2,5-二甲基-對苯二胺、乙醯胍胺、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,4,6-三甲基-間苯二胺、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷、2,7-二胺基茀、2,5-二胺基吡啶、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、二胺基苯甲醯苯胺、二胺苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟聯甲苯胺及4,4’-二胺基四聯苯中的至少一種二胺。
又,國際公開第2017/038598號的0030~0031段中所記載之二胺(DA-1)~(DA-18)亦較佳。
又,亦可較佳地使用在主鏈上具有國際公開第2017/038598號的0032~0034段中所記載之兩個以上的伸烷基二醇單元之二胺。
從所獲得之有機膜的柔軟性的觀點考慮,R
111由-Ar-L-Ar-表示為較佳。其中,Ar分別獨立地為芳香族基,L為包括可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-或-NHCO-或者上述中的兩個以上的組合之基團。Ar為伸苯基為較佳,L為可以經氟原子取代的碳數1或2的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-或-SO
2-為較佳。此處的脂肪族烴基為伸烷基為較佳。
又,從i射線透射率的觀點考慮,R
111為由下述式(51)或式(61)表示之2價的有機基為較佳。尤其,從i射線透射率、易獲得性的觀點考慮,由式(61)表示之2價的有機基為更佳。
式(51)
【化學式10】
式(51)中,R
50~R
57分別獨立地為氫原子、氟原子或1價的有機基,R
50~R
57中的至少1個為氟原子、甲基或三氟甲基,*分別獨立地表示式(2)中的與氮原子的鍵結部位。
作為R
50~R
57的1價的有機基,可舉出碳數1~10(較佳為碳數1~6)的未經取代的烷基、碳數1~10(較佳為碳數1~6)的氟化烷基等。
【化學式11】
式(61)中,R
58及R
59分別獨立地為氟原子、甲基或三氟甲基,*分別獨立地表示式(2)中的與氮原子的鍵結部位。
作為提供式(51)或式(61)的結構之二胺,可舉出2,2’-二甲基聯苯胺、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(氟)-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基八氟聯苯等。該等可以使用1種或組合使用2種以上。
式(2)中之R
115表示4價的有機基。作為4價的有機基,包含芳香環之4價的有機基為較佳,由下述式(5)或式(6)表示之基團為更佳。
式(5)或式(6)中,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
【化學式12】
式(5)中,R
112為單鍵或2價的連接基,單鍵或選自可以經氟原子取代的碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO
2-及-NHCO-以及該等的組合中之基團為較佳,單鍵、選自可以經氟原子取代的碳數1~3的伸烷基、-O-、-CO-、-S-及SO
2-中之基團為更佳,選自包括-CH
2-、-C(CF
3)
2-、-C(CH
3)
2-、-O-、-CO-、-S-及-SO
2-之群組中之2價的基團為進一步較佳。
關於R
115,具體而言,可舉出從四羧酸二酐去除酐基之後所殘存之四羧酸殘基等。聚醯亞胺前驅物作為相當於R
115之結構可以僅含有1種四羧酸二酐殘基,亦可以含有2種以上四羧酸二酐殘基。
四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。
【化學式13】
式(O)中,R
115表示4價的有機基。R
115的較佳的範圍的含義與式(2)中之R
115的含義相同,較佳的範圍亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可舉出均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧基二鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐及該等碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基衍生物。
又,亦可舉出國際公開第2017/038598號的0038段中所記載之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)作為較佳例。
式(2)中,R
111和R
115中的至少一者亦可以具有OH基。更具體而言,作為R
111,可舉出雙胺基苯酚衍生物的殘基。
式(2)中的R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。作為1價的有機基,含有直鏈或支鏈的烷基、環狀烷基、芳香族基或聚伸烷氧基為較佳。又,R
113及R
114中的至少一者含有聚合性基為較佳,兩者含有聚合性基為更佳。R
113及R
114中的至少一者含有2以上的聚合性基亦較佳。作為聚合性基為能夠藉由熱、自由基等的作用而進行交聯反應的基團,自由基聚合性基為較佳。作為聚合性基的具體例,可舉出具有乙烯性不飽和鍵之基團、烷氧基甲基、羥甲基、醯氧基甲基、環氧基、氧雜環丁基、苯并噁唑基、嵌段異氰酸酯基、胺基。作為聚醯亞胺前驅物所具有之自由基聚合性基,具有乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、異烯丙基、2-甲基烯丙基、具有直接與乙烯基鍵結之芳香環之基團(例如乙烯基苯基等)、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、由下述式(III)表示之基團等,由下述式(III)表示之基團為較佳。
式(III)中,R
200表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。
式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。
式(III)中,R
201表示碳數2~12的伸烷基、-CH
2CH(OH)CH
2-、伸環烷基或聚伸烷氧基。
較佳的R
201的例可舉出伸乙基、伸丙基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十二亞甲基等的伸烷基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、-CH
2CH(OH)CH
2-、聚伸烷氧基,伸乙基、伸丙基等的伸烷基、-CH
2CH(OH)CH
2-、環己基、聚伸烷氧基為更佳,伸乙基、伸丙基等的伸烷基或聚伸烷氧基為進一步較佳。
在本發明中,聚伸烷氧基係指直接鍵結兩個以上的伸烷氧基而獲得之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中之伸烷基可以分別相同,亦可以不同。
在聚伸烷氧基包含伸烷基不同之複數種伸烷氧基之情況下,聚伸烷氧基中之伸烷氧基的排列可以為無規排列,亦可以為具有嵌段之排列,還可以為具有交替等圖案之排列。
上述伸烷基的碳數(在伸烷基具有取代基之情況下,包含取代基的碳數)為2以上為較佳,2~10為更佳,2~6為更佳,2~5為進一步較佳,2~4為更進一步較佳,2或3為特佳,2為最佳。
又,上述伸烷基可以具有取代基。作為較佳的取代基,可舉出烷基、芳基、鹵素原子等。
又,聚伸烷氧基中所包含之伸烷氧基的數量(聚伸烷氧基的重複數)為2~20為較佳,2~10為更佳,2~6為進一步較佳。
作為聚伸烷氧基,從溶劑溶解性及耐溶劑性的觀點考慮,聚乙烯氧基、聚丙烯氧基、聚三亞甲氧基、聚四亞甲氧基或複數個乙烯氧基與複數個丙烯氧基鍵結而獲得之基團為較佳,聚乙烯氧基或聚丙烯氧基為更佳,聚乙烯氧基為進一步較佳。在上述複數個乙烯氧基與複數個丙烯氧基鍵結而獲得之基團中,乙烯氧基與丙烯氧基可以無規排列,亦可以形成嵌段而排列,還可以排列成交替等圖案狀。該等基團中之乙烯氧基等重複數較佳態樣如上所述。
式(2)中,在R
113為氫原子之情況或在R
114為氫原子之情況下,聚醯亞胺前驅物可以與具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物形成共軛鹼。作為這種具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物的例子,可舉出甲基丙烯酸N,N-二甲胺基丙酯。
式(2)中,R
113及R
114中的至少一者可以為酸分解性基等極性反轉基。作為酸分解性基,只要為在酸的作用下分解而產生酚性羥基、羧基等鹼可溶性基者,則並無特別限定,但是縮醛基、縮酮基、甲矽烷基、甲矽烷基醚基、三級烷基酯基等為較佳,從曝光靈敏度的觀點考慮,縮醛基或縮酮基為更佳。
作為酸分解性基的具體例,可舉出三級丁氧基羰基、異丙氧基羰基、四氫吡喃基、四氫呋喃基、乙氧基乙基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、三甲基甲矽烷基、三級丁氧基羰基甲基、三甲基甲矽烷基醚基等。從曝光靈敏度的觀點考慮,乙氧基乙基或四氫呋喃基為較佳。
又,聚醯亞胺前驅物在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺前驅物中的氟原子含量為10質量%以上為較佳,又20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯亞胺前驅物可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺,可舉出使用雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等之態樣。
由式(2)表示之重複單元為由式(2-A)表示之重複單元為較佳。亦即,本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物中的至少一種為具有由式(2-A)表示之重複單元之前驅物為較佳。藉由聚醯亞胺前驅物含有由式(2-A)表示之重複單元,能夠更加寬曝光寬容度的寬度。
式(2-A)
【化學式15】
式(2-A)中,A
1及A
2表示氧原子,R
111及R
112分別獨立地表示2價的有機基,R
113及R
114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基,R
113及R
114中的至少一者為包含聚合性基之基團,兩者含有聚合性基為較佳。
A
1、A
2、R
111、R
113及R
114的含義分別獨立地與式(2)中之A
1、A
2、R
111、R
113及R
114的含義相同,較佳的範圍亦相同。
R
112的含義與式(5)中之R
112的含義相同,較佳的範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物可以包含1種由式(2)表示之重複單元,亦可以包含2種以上。又,亦可以包含由式(2)表示之重複單元的結構異構物。又,聚醯亞胺前驅物除了上述式(2)的重複單元以外,亦可以包含其他種類的重複單元,這是不言而喻的。
作為本發明中的聚醯亞胺前驅物的一實施形態,可舉出由式(2)表示之重複單元的含量為所有重複單元的50莫耳%以上之態樣。上述總含量為70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳,超過90莫耳%為特佳。上述總含量的上限並無特別限定,除了末端之聚醯亞胺前驅物中的所有重複單元可以為由式(2)表示之重複單元。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。
上述聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
在本說明書中,分子量的分散度為利用重量平均分子量/數量平均分子量計算出之值。
又,當樹脂組成物作為特定樹脂包含複數種聚醯亞胺前驅物之情況下,至少1種聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺前驅物作為1個樹脂而計算之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺〕
本發明中所使用之聚醯亞胺可以為鹼可溶性聚醯亞胺,亦可以為可溶於以有機溶劑為主成分之顯影液之聚醯亞胺。
在本說明書中,鹼可溶性聚醯亞胺係指相對於100g的2.38質量%四甲基銨水溶液在23℃下溶解0.1g以上之聚醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上之聚醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上之聚醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並無特別限定,但100g以下為較佳。
又,從所得到之有機膜的膜強度及絕緣性的觀點考慮,聚醯亞胺係在主鏈中具有複數個醯亞胺結構之聚醯亞胺為較佳。
在本說明書中,“主鏈”係指在構成樹脂之高分子化合物的分子中相對最長的鍵結鏈,“側鏈”係指除此以外的鍵結鏈。
-氟原子-
從所得到之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有氟原子亦較佳。
氟原子例如包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
132或由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為氟化烷基而包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
132或由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為更佳。
氟原子相對於聚醯亞胺的總質量之量為5質量%以上為較佳,又20質量%以下為較佳。
-矽原子-
從所得到之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有矽原子亦較佳。
矽原子例如包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為後述之有機改質(聚)矽氧烷結構而包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為更佳。
又,上述矽原子或上述有機改質(聚)矽氧烷結構亦可以包含於聚醯亞胺的側鏈中,但包含於聚醯亞胺的主鏈中為較佳。
矽原子相對於聚醯亞胺的總質量之量為1質量%以上為較佳,20質量%以下為更佳。
-乙烯性不飽和鍵-
從所得到之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
聚醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵,但在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。
乙烯性不飽和鍵包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
132或由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
132或由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為更佳。
在該等之中,乙烯性不飽和鍵包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為更佳。
作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等直接鍵結於芳香環且可以經取代之具有乙烯基之基團、(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、由下述式(IV)表示之基團等。
式(IV)中,R
20表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。
式(IV)中,R
21表示碳數2~12的伸烷基、-O-CH
2CH(OH)CH
2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、碳數2~30的(聚)伸烷氧基(伸烷基的碳數係2~12為較佳,2~6為更佳,2或3為特佳;重複數係1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)或將該等中的2個以上組合而成之基團。
又,作為上述碳數2~12的伸烷基,可以為直鏈狀、支鏈狀、環狀或由該等的組合表示之伸烷基中的任一種。
作為上述碳數2~12的伸烷基,碳數2~8的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳。
在該等之中,R
21為由下述式(R1)~式(R3)中的任一個表示之基團為較佳,由式(R1)表示之基團為更佳。
【化學式17】
式(R1)~(R3)中,L表示單鍵或碳數2~12的伸烷基、碳數2~30的(聚)伸烷氧基或將該等中的2個以上鍵結而成之基團,X表示氧原子或硫原子,*表示與其他結構的鍵結部位,●表示與式(IV)中的R
21所鍵結之氧原子的鍵結部位。
式(R1)~(R3)中,L中之碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣與上述的R
21中之碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣相同。
式(R1)中,X為氧原子為較佳。
式(R1)~(R3)中,*的含義與式(IV)中的*含義相同,較佳態樣亦相同。
由式(R1)表示之結構例如藉由使具有酚性羥基等羥基之聚醯亞胺與具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯等)進行反應而得到。
由式(R2)表示之結構例如藉由使具有羧基之聚醯亞胺與具有羥基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥乙酯等)進行反應而得到。
由式(R3)表示之結構例如藉由使具有酚性羥基等羥基之聚醯亞胺與具有縮水甘油基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸縮水甘油酯等)進行反應而得到。
式(IV)中,*表示與其他結構的鍵結部位,與聚醯亞胺的主鏈的鍵結部位為較佳。
乙烯性不飽和鍵相對於聚醯亞胺的總質量之量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.0005~0.05mol/g為更佳。
-除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基-
聚醯亞胺可以具有除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基。
作為除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基,可舉出環氧基、氧環丁基等環狀醚基、甲氧基甲基等烷氧基甲基、羥甲基等。
除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基例如包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳。
除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基相對於聚醯亞胺的總質量之量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.001~0.05mol/g為更佳。
-極性反轉基-
聚醯亞胺可以具有酸分解性基等極性反轉基。聚醯亞胺中之酸分解性基與在上述式(2)中之R
113及R
114中所說明之酸分解性基相同,較佳態樣亦相同。
極性反轉基例如包含於由後述之式(4)表示之重複單元中的R
131、R
132、聚醯亞胺的末端等中。
-酸值-
當將聚醯亞胺提供於鹼顯影時,從提高顯影性之觀點考慮,聚醯亞胺的酸值係30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。
又,上述酸值係500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。
又,當將聚醯亞胺提供於使用了以有機溶劑為主成分之顯影液之顯影(例如,後述之“溶劑顯影”)時,聚醯亞胺的酸值為1~35mgKOH/g為較佳,2~30mgKOH/g為更佳,5~20mgKOH/g為進一步較佳。
上述酸值藉由公知的方法測定,例如,藉由記載於JIS K 0070:1992中的方法測定。
又,作為聚醯亞胺中所包含之酸基,從兼顧保存穩定性及顯影性之觀點考慮,pKa為0~10的酸基為較佳,3~8的酸基為更佳。
pKa係考慮到從酸中釋放氫離子之解離反應而將其平衡常數Ka用其負的常用對數pKa表示者。本說明書中只要沒有特別說明,pKa設為基於ACD/ChemSketch(註冊商標)之計算值。或者,亦可以參閱日本化學會編“修訂5版 化學便覽 基礎編”中公佈的值。
又,當酸基例如為磷酸等多元酸之情況下,上述pKa為第一解離常數。
作為這種酸基,聚醯亞胺包含選自包括羧基及酚性羥基之群組中之至少一種為較佳,包含酚性羥基為更佳。
-酚性羥基-
從使基於鹼顯影液之顯影速度成為適當者之觀點考慮,聚醯亞胺具有酚性羥基為較佳。
聚醯亞胺可以在主鏈末端中具有酚性羥基,亦可以在側鏈中具有酚性羥基。
酚性羥基例如包含於由後述之式(4)表示之重複單元中之R
132或由後述之式(4)表示之重複單元中之R
131中為較佳。
酚性羥基相對於聚醯亞胺的總質量之量為0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
作為本發明中所使用之聚醯亞胺,只要為具有醯亞胺結構之高分子化合物,則並無特別限定,含有由下述式(4)表示之重複單元為較佳。
【化學式18】
式(4)中,R
131表示2價的有機基,R
132表示4價的有機基。
當具有聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R
131及R
132中的至少一者上,如下述式(4-1)或式(4-2)所示,亦可以位於聚醯亞胺的末端。
式(4-1)
【化學式19】
式(4-1)中,R
133為聚合性基,其他基團的含義與式(4)的含義相同。
式(4-2)
【化學式20】
R
134及R
135中的至少一者為聚合性基,當不是聚合性基時為有機基,其他基團的含義與式(4)的含義相同。
作為聚合性基,可舉出上述含有乙烯性不飽和鍵之基團或除了上述具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的交聯性基。
R
131表示2價的有機基。作為2價的有機基,可例示與式(2)中之R
111相同者,較佳的範圍亦相同。
又,作為R
131,可舉出去除二胺的胺基之後殘存之二胺殘基。作為二胺,可舉出脂肪族、環式脂肪族或芳香族二胺等。作為具體例,可舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R
111的例子。
在更有效地抑制煆燒時產生翹曲之觀點上,R
131為在主鏈中具有至少2個伸烷基二醇單元之二胺殘基為較佳。更佳為在1個分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺殘基,進一步較佳為上述二胺且不包含芳香環之二胺殘基。
作為在1個分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺,可舉出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上為商品名,HUNTSMAN公司製)、1-(2-(2-(2-胺基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-胺基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但並不限定於該等。
R
132表示4價的有機基。作為4價的有機基,可例示與式(2)中之R
115相同者,較佳的範圍亦相同。
例如,作為R
115而例示之4價的有機基的4個鍵結子與上述式(4)中的4個-C(=O)-部分鍵結而形成縮合環。
又,R
132可舉出從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基等。作為具體例,可舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R
115的例子。從有機膜的強度的觀點考慮,R
132係具有1~4個芳香環之芳香族二胺殘基為較佳。
在R
131和R
132中的至少一者上具有OH基亦較佳。更具體而言,作為R
131,作為較佳例可舉出2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、上述(DA-1)~(DA-18),作為R
132,作為更佳例可舉出上述(DAA-1)~(DAA-5)。
又,聚醯亞胺在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺中的氟原子的含量係10質量%以上為較佳,又20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯亞胺可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺成分,可舉出雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等。
又,為了提高樹脂組成物的保存穩定性,聚醯亞胺的主鏈末端藉由單胺、酸酐、單羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物等封端劑被密封為較佳。在該等之中,使用單胺為更佳,作為單胺的較佳的化合物,可舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基酚、3-胺基酚、4-胺基酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚、等。該等可以使用2種以上,亦可以藉由使複數種封端劑反應而導入複數種不同的末端基。
-醯亞胺化率(閉環率)-
從所得到之有機膜的膜強度、絕緣性等觀點考慮,聚醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,只要為100%以下即可。
上述醯亞胺化率例如藉由下述方法來進行測定。
測定聚醯亞胺的紅外吸收光譜,求出作為來自於醯亞胺結構之吸收峰值之1377cm
-1附近的峰值強度P1。接著,將該聚醯亞胺在350℃下熱處理1小時之後,再次測定紅外吸收光譜,求出1377cm
-1附近的峰值強度P2。使用所得到之峰值強度P1、P2,依據下述式能夠求出聚醯亞胺的醯亞胺化率。
醯亞胺化率(%)=(峰值強度P1/峰值強度P2)×100
聚醯亞胺可以全部都含有包含1種R
131或R
132之由上述式(4)表示之重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R
131或R
132之由上述式(4)表示之重複單元。又,聚醯亞胺除了由上述式(4)表示之重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。作為其他種類的重複單元,可舉出由下述式(2)表示之重複單元等。
聚醯亞胺例如能夠利用如下方法來進行合成:在低溫下使四羧酸二酐與二胺(將一部分置換為單胺封端劑)進行反應之方法;在低溫下使四羧酸二酐(將一部分置換為酸酐或單醯氯化合物或單活性酯化合物封端劑)與二胺物進行反應之方法;藉由四羧酸二酐和醇來得到二酯,然後使其與二胺(將一部分置換為單胺封端劑)在縮合劑的存在下進行反應之方法;利用藉由四羧酸二酐和醇得到二酯,然後使其餘的二羧酸進行醯氯化,並使其與二胺(將一部分置換為單胺封端劑)進行反應之方法等方法得到聚醯亞胺前驅物,並且使用已知的醯亞胺化反應法使其完全醯亞胺化之方法;或者,在中途停止醯亞胺化反應,導入一部分醯亞胺結構之方法;以及藉由混合完全醯亞胺化之聚合物和該聚醯亞胺前驅物而導入一部分醯亞胺結構之方法。又,亦能夠適用其他公知的聚醯亞胺的合成方法。
聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了得到機械特性(例如,斷裂伸長率)優異之有機膜,重量平均分子量為15,000以上為特佳。
又,聚醯亞胺的數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。
上述聚醯亞胺的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯亞胺的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
又,當樹脂組成物作為特定樹脂包含複數種聚醯亞胺之情況下,至少1種聚醯亞胺的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺作為一個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚苯并噁唑前驅物〕
關於本發明中所使用之聚苯并噁唑前驅物的其結構等並沒有特別規定,但較佳為包含由下述式(3)表示之重複單元。
【化學式21】
式(3)中,R
121表示2價的有機基,R
122表示4價的有機基,R
123及R
124分別獨立地表示氫原子或1價的有機基。
式(3)中,R
123及R
124的含義分別與式(2)中之R
113的含義相同,較佳的範圍亦相同。亦即,至少一者係聚合性基為較佳。
式(3)中,R
121表示2價的有機基。作為2價的有機基,包含脂肪族基及芳香族基中的至少一者之基團為較佳。作為脂肪族基,直鏈脂肪族基為較佳。R
121係二羧酸殘基為較佳。二羧酸殘基可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
作為二羧酸殘基,包含脂肪族基之二羧酸及包含芳香族基之二羧酸殘基為較佳,包含芳香族基之二羧酸殘基為更佳。
作為包含脂肪族基之二羧酸,包含直鏈或支鏈(較佳為直鏈)脂肪族基之二羧酸為較佳,由直鏈或支鏈(較佳為直鏈)脂肪族基和2個-COOH構成之二羧酸為更佳。直鏈或支鏈(較佳為直鏈)脂肪族基的碳數係2~30為較佳,2~25為更佳,3~20為進一步較佳,4~15為進一步較佳,5~10為特佳。直鏈脂肪族基係伸烷基為較佳。
作為包含直鏈脂肪族基之二羧酸,可舉出丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、異丙基丙二酸、二正丁基丙二酸、丁二酸、四氟丁二酸、甲基丁二酸、2,2-二甲基丁二酸、2,3-二甲基丁二酸、二甲基甲基丁二酸、戊二酸、六氟戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、3-乙基-3-甲基戊二酸、己二酸、八氟己二酸、3-甲基己二酸、庚二酸、2,2,6,6-四甲基庚二酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸、三十一烷二酸、三十二烷二酸、二乙醇酸(diglycolic acid)以及下述式所表示之二羧酸等。
作為包含芳香族基之二羧酸,以下的具有芳香族基之二羧酸為較佳,以下的僅由具有芳香族基之基團和2個-COOH構成之二羧酸為更佳。
【化學式23】
式中,A表示選自包括-CH
2-、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、-C(CF
3)
2-及-C(CH
3)
2-之群組中之2價的基團,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。
作為包含芳香族基之二羧酸的具體例,可舉出4,4’-羰基二苯甲酸及4,4’-二羧基二苯醚、鄰苯二甲酸。
式(3)中,R
122表示4價的有機基。作為4價的有機基,其含義與上述式(2)中之R
115的含義相同,較佳的範圍亦相同。
R
122係來自於雙胺基苯酚衍生物之基團亦較佳,作為來自於雙胺基苯酚衍生物之基團,例如可舉出3,3’-二胺基-4,4’-二羥基聯苯、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基聯苯、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯碸、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯碸、雙-(3-胺基-4-羥基苯基)甲烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙-(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、2,2-雙-(4-胺基-3-羥基苯基)六氟丙烷、雙-(4-胺基-3-羥基苯基)甲烷、2,2-雙-(4-胺基-3-羥基苯基)丙烷、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯甲酮、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯甲酮、4,4’-二胺基-3,3’-二羥基二苯醚、3,3’-二胺基-4,4’-二羥基二苯醚、1,4-二胺基-2,5-二羥基苯、1,3-二胺基-2,4-二羥基苯、1,3-二胺基-4,6-二羥基苯等。該等雙胺基苯酚可以單獨使用或者混合使用。
在雙胺基苯酚衍生物之中,下述具有芳香族基之雙胺基苯酚衍生物為較佳。
【化學式24】
式中,X
1表示-O-、-S-、-C(CF
3)
2-、-CH
2-、-SO
2-、-NHCO-,*及#分別表示與其他結構的鍵結部位。R表示氫原子或1價的取代基,氫原子或烴基為較佳,氫原子或烷基為更佳。又,R
122係由上述式表示之結構亦較佳。當R
122為由上述式表示之結構時,在共計4個*及#中,任意2個為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位且其他2個為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為較佳,2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位且2個#為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位,或者2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位且2個#為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位為更佳,2個*為與式(3)中的R
122所鍵結之氧原子的鍵結部位且2個#為與式(3)中的R
122所鍵結之氮原子的鍵結部位為進一步較佳。
式(A-s)中,R
1為氫原子、伸烷基、取代伸烷基、-O-、-S-、-SO
2-、-CO-、-NHCO-、單鍵或選自下述式(A-sc)的群組中之有機基。R
2為氫原子、烷基、烷氧基、醯氧基、環狀烷基中的任一個,其可以相同亦可以不同。R
3為氫原子、直鏈或支鏈烷基、烷氧基、醯氧基、環狀烷基中的任一個,其可以相同亦可以不同。
上述式(A-s)中,認為在酚性羥基的鄰位亦即R
3上亦具有取代基會使醯胺鍵的羰基碳與羥基的距離更靠近,在低溫下硬化時成為高環化率之效果進一步得到提高之觀點上為特佳。
又,上述式(A-s)中,R
2為烷基且R
3為烷基時能夠維持對i射線的高透明性和在低溫下硬化時為高環化率這樣的效果,因此為較佳。
又,上述式(A-s)中,R
1為伸烷基或取代伸烷基為進一步較佳。作為R
1之伸烷基及取代伸烷基的具體例,可舉出碳數1~8的直鏈狀或支鏈狀烷基等,其中,在維持對i射線的高透明性和在低溫下硬化時為高環化率這樣的效果,並且能夠得到對溶劑具有充分的溶解性之平衡優異之聚苯并噁唑前驅物之方面而言,-CH
2-、-CH(CH
3)-、-C(CH
3)
2-為更佳。
作為由上述式(A-s)表示之雙胺基苯酚衍生物的製造方法,例如能夠參閱日本特開2013-256506號公報的段落號0085~0094及實施例1(段落號0189~0190),該等內容被編入本說明書中。
作為由上述式(A-s)表示之雙胺基苯酚衍生物的結構的具體例,可舉出日本特開2013-256506號公報的段落號0070~0080中所記載者,該等內容被編入本說明書中。當然並不限定於該等。
除了上述式(3)的重複單元以外,聚苯并噁唑前驅物亦可以包含其他種類的重複單元。
在能夠抑制伴隨閉環之翹曲的產生之方面而言,聚苯并噁唑前驅物作為其他種類的重複單元含有由下述式(SL)表示之二胺殘基為較佳。
【化學式27】
式(SL)中,Z具有a結構和b結構,R
1s為氫原子或碳數1~10的烴基,R
2s為碳數1~10的烴基,R
3s、R
4s、R
5s、R
6s中的至少1個為芳香族基,其餘為氫原子或碳數1~30的有機基,其分別可以相同亦可以不同。a結構及b結構的聚合可以為嵌段聚合或隨機聚合。關於Z部分的莫耳%,a結構為5~95莫耳%、b結構為95~5莫耳%,a+b為100莫耳%。
式(SL)中,作為較佳的Z,可舉出b結構中的R
5s及R
6s為苯基者。又,由式(SL)表示之結構的分子量為400~4,000為較佳,500~3,000為更佳。藉由將上述分子量設在上述範圍內,能夠更有效地減小聚苯并噁唑前驅物的脫水閉環後的彈性模數,能夠兼顧可抑制翹曲之效果和提高溶劑溶解性之效果。
當包含式(SL)所表示之二胺殘基作為其他種類的重複單元之情況下,進一步包含從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基作為重複結構單元亦為較佳。作為這種四羧酸殘基的例子,可舉出式(2)中的R
115的例子。
聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量(Mw)例如較佳為18,000~30,000,更佳為20,000~29,000,進一步較佳為22,000~28,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為7,200~14,000,更佳為8,000~12,000,進一步較佳為9,200~11,200。
上述聚苯并噁唑前驅物的分子量的分散度為1.4以上為較佳,1.5以上為更佳,1.6以上為進一步較佳。聚苯并噁唑前驅物的分子量的分散度的上限值並沒有特別規定,例如2.6以下為較佳,2.5以下為更佳,2.4以下為進一步較佳,2.3以下為進一步較佳,2.2以下為更進一步較佳。
又,當樹脂組成物作為特定樹脂含有複數種聚苯并噁唑前驅物之情況下,至少1種聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚苯并噁唑前驅物作為1個樹脂而算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚苯并噁唑〕
作為聚苯并噁唑,只要係具有苯并噁唑環之高分子化合物,則沒有特別限定,但由下述式(X)表示之化合物為較佳,由下述式(X)表示且具有聚合性基之化合物為更佳。作為上述聚合性基,自由基聚合性基為較佳。又,亦可以為由下述式(X)表示且具有酸分解性基等極性反轉基之化合物。
【化學式28】
式(X)中,R
133表示2價的有機基,R
134表示4價的有機基。
當具有聚合性基或酸分解性基等極性反轉基之情況下,聚合性基或酸分解性基等極性反轉基可以位於R
133及R
134中的至少一者上,如下述式(X-1)或式(X-2)所示,亦可以位於聚苯并噁唑的末端。
式(X-1)
【化學式29】
式(X-1)中,R
135及R
136中的至少一者為聚合性基或酸分解性基等極性反轉基,當不是聚合性基或酸分解性基等極性反轉基時為有機基,其他基團的含義與式(X)的含義相同。
式(X-2)
【化學式30】
式(X-2)中,R
137為聚合性基或酸分解性基等極性反轉基,其他為取代基,其他基團的含義與式(X)的含義相同。
聚合性基或酸分解性基等極性反轉基的含義與在上述聚醯亞胺前驅物所具有之聚合性基中敘述之聚合性基的含義相同。
R
133表示2價的有機基。作為2價的有機基,可舉出脂肪族基或芳香族基。作為具體例,可舉出聚苯并噁唑前驅物的式(3)中的R
121的例子。又,其較佳例與R
121相同。
R
134表示4價的有機基。作為4價的有機基,可舉出聚苯并噁唑前驅物的式(3)中的R
122的例子。又,其較佳例與R
122相同。
例如,作為R
122而例示之4價的有機基的4個鍵結子與上述式(X)中的氮原子、氧原子鍵結而形成縮合環。例如,當R
134為下述有機基之情況下,形成下述結構。下述結構中,*分別表示與式(X)中的氮原子或氧原子的鍵結部位。
【化學式31】
聚苯并噁唑的噁唑化率為85%以上為較佳,90%以上為更佳。上限並沒有特別限定,可以為100%。藉由噁唑化率為85%以上,由藉由加熱而噁唑化時所產生之閉環所引起之膜收縮減少,能夠更有效地抑制產生翹曲。
上述噁唑化率例如藉由下述方法來進行測量。
測量聚苯并噁唑的紅外吸收光譜,求出作為來自於前驅物的醯胺結構之吸收峰值之1650cm
-1附近的峰值強度Q1。接著,以在1490cm
-1附近發現之芳香環的吸收強度進行標準化。在350℃下對其聚苯并噁唑進行了1小的熱處理之後,再次測量紅外吸收光譜,求出1650cm
-1附近的峰值強度Q2,並且以在1490cm
-1附近發現之芳香環的吸收強度進行標準化。使用所獲得之峰值強度Q1、Q2的標準值,依據下述式,能夠求出聚苯并噁唑的噁唑化率。
噁唑化率(%)=(峰值強度Q1的標準值/峰值強度Q2的標準值)×100
聚苯并噁唑可以全部都含有包含一種R
131或R
132之上述式(X)的重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R
131或R
132之上述式(X)的重複單元。又,聚苯并噁唑除了上述式(X)的重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。
聚苯并噁唑例如藉由使雙胺基苯酚衍生物與包含R
133之二羧酸或選自上述二羧酸的二羧酸二醯氯(dicarboxylic acid dichloride)及二羧酸衍生物等中之化合物進行反應而得到聚苯并噁唑前驅物,並利用已知的噁唑化反應法使其噁唑化而得到。
另外,當二羧酸的情況下,為了提高反應產率等,可以使用使1-羥基-1,2,3-苯并***等預先反應而得到之活性酯型二羧酸衍生物。
聚苯并噁唑的重量平均分子量(Mw)為5,000~70,000為較佳,8,000~50,000為更佳,10,000~30,000為進一步較佳。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了得到機械特性優異之有機膜,重量平均分子量係20,000以上為特佳。又,當含有兩種以上的聚苯并噁唑之情況下,至少一種聚苯并噁唑的重量平均分子量在上述範圍內為較佳。
又,聚苯并噁唑的數量平均分子量(Mn)較佳為7,200~14,000,更佳為8,000~12,000,進一步較佳為9,200~11,200。
上述聚苯并噁唑的分子量的分散度為1.4以上為較佳,1.5以上為更佳,1.6以上為進一步較佳。聚苯并噁唑的分子量的分散度的上限值並沒有特別規定,例如2.6以下為較佳,2.5以下為更佳,2.4以下為進一步較佳,2.3以下為進一步較佳,2.2以下為更進一步較佳。
又,當樹脂組成物作為特定樹脂含有複數種聚苯并噁唑之情況下,至少1種聚苯并噁唑的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚苯并噁唑作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯胺醯亞胺前驅物〕
聚醯胺醯亞胺前驅物含有由下述式(PAI-2)表示之重複單元為較佳。
【化學式32】
式(PAI-2)中,R
117表示3價的有機基,R
111表示2價的有機基,A
2表示氧原子或-NH-,R
113表示氫原子或1價的有機基。
式(PAI-2)中,R
117可例示直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基、雜芳族基團或者單鍵或藉由連接基將該等連接兩個以上而獲得之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團為較佳,碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團為更佳。
作為上述連接基,-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)
2-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為較佳,-O-、-S-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為更佳。
作為上述伸烷基,碳數1~20的伸烷基為較佳,碳數1~10的伸烷基為更佳,碳數1~4的伸烷基為進一步較佳。
作為上述鹵化伸烷基,碳數1~20的鹵化伸烷基為較佳,碳數1~10的鹵化伸烷基為更佳,碳數1~4的鹵化伸烷基為更佳。又,作為上述鹵化伸烷基中之鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。上述鹵化伸烷基可以具有氫原子,亦可以使所有氫原子經鹵素原子取代,但是所有氫原子經鹵素原子取代為較佳。作為較佳的鹵化伸烷基的例子,可舉出(二三氟甲基)亞甲基等。
作為上述伸芳基,伸苯基或伸萘基為較佳,伸苯基為更佳,1,3-伸苯基或1,4-伸苯基為進一步較佳。
又,R
117從至少一個羧基可以被鹵化的三羧酸化合物衍生為較佳。作為上述鹵化,氯化為較佳。
在本發明中,將具有三個羧基之化合物稱為三羧酸化合物。
上述三羧酸化合物的三個羧基中的兩個羧基可以被酸酐化。
作為用於聚醯胺醯亞胺前驅物的製造中之可以被鹵化的三羧酸化合物,可舉出支鏈狀的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族的三羧酸化合物等。
該等三羧酸化合物可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
具體而言,作為三羧酸化合物,包含碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團之三羧酸化合物為較佳,包含碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團之三羧酸化合物為更佳。
又,作為三羧酸化合物的具體例,可舉出藉由單鍵、-O-、-CH
2-、-C(CH
3)
2-、-C(CF
3)
2-、-SO
2-或伸苯基連接1,2,3-丙烷三羧酸、1,3,5-戊烷三羧酸、檸檬酸、偏苯三甲酸、2,3,6-萘三羧酸、鄰苯二甲酸(或者,鄰苯二甲酸酐)與苯甲酸之化合物等。
該等化合物可以為兩個羧基被酐化之化合物(例如,偏苯三甲酸酐),亦可以為至少一個羧基被鹵化之化合物(例如,偏苯三酸酐醯氯)。
式(PAI-2)中,R
111、A
2、R
113的含義分別與上述式(2)中之R
111、A
2、R
113的含義相同,較佳態樣亦相同。
式(PAI-1)中,R
116表示2價的有機基,R
111表示2價的有機基。
式(PAI-1)中,R
116可例示直鏈狀或支鏈狀的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基、雜芳族基團或者單鍵或藉由連接基將該等連接兩個以上而獲得之基團,碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團為較佳,碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團為更佳。
作為上述連接基,-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)
2-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為較佳,-O-、-S-、伸烷基、鹵化伸烷基、伸芳基或該等鍵結兩個以上而形成之連接基為更佳。
作為上述伸烷基,碳數1~20的伸烷基為較佳,碳數1~10的伸烷基為更佳,碳數1~4的伸烷基為進一步較佳。
作為上述鹵化伸烷基,碳數1~20的鹵化伸烷基為較佳,碳數1~10的鹵化伸烷基為更佳,碳數1~4的鹵化伸烷基為更佳。又,作為上述鹵化伸烷基中之鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。上述鹵化伸烷基可以具有氫原子,亦可以使所有氫原子經鹵素原子取代,但是所有氫原子經鹵素原子取代為較佳。作為較佳的鹵化伸烷基的例子,可舉出(二三氟甲基)亞甲基等。
作為上述伸芳基,伸苯基或伸萘基為較佳,伸苯基為更佳,1,3-伸苯基或1,4-伸苯基為進一步較佳。
又,R
116從二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物衍生為較佳。
在本發明中,將具有兩個羧基之化合物稱為二羧酸化合物,且將具有兩個被鹵化之羧基之化合物稱為二羧酸二鹵化物。
二羧酸二鹵化物中之羧基只要被鹵化即可,例如被氯化為較佳。亦即,二羧酸二鹵化物為二羧酸二氯化物化合物為較佳。
作為用於聚醯胺醯亞胺前驅物的製造中之可以被鹵化的二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物,可舉出直鏈狀或支鏈狀的脂肪族、環狀的脂肪族或芳香族二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物等。
該等二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
具體而言,作為二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物,包含碳數2~20的直鏈的脂肪族基、碳數3~20的支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將該等組合兩個以上而獲得之基團之二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物為較佳,包含碳數6~20的芳香族基或者單鍵或藉由連接基將碳數6~20的芳香族基組合兩個以上而獲得之基團之二羧酸化合物或二羧酸二鹵化物為更佳。
又,作為二羧酸化合物的具體例,可舉出丙二酸、二甲基丙二酸、乙基丙二酸、異丙基丙二酸、二正丁基丙二酸、琥珀酸、四氟琥珀酸、甲基琥珀酸、2,2-二甲基琥珀酸、2,3-二甲基琥珀酸、二甲基甲基琥珀酸、戊二酸、六氟戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、2,2-二甲基戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、3-乙基-3-甲基戊二酸、己二酸、八氟己二酸、3-甲基己二酸、庚二酸、2,2,6,6-四甲基庚二酸、辛二酸、十二氟辛二酸、壬二酸、癸二酸、十六氟癸二酸、1,9-壬二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸、十七烷二酸、十八烷二酸、十九烷二酸、二十烷二酸、二十一烷二酸、二十二烷二酸、二十三烷二酸、二十四烷二酸、二十五烷二酸、二十六烷二酸、二十七烷二酸、二十八烷二酸、二十九烷二酸、三十烷二酸、三十一烷二酸、三十二烷二酸、二乙醇酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、4,4’-聯苯羧酸、4,4’-聯苯羧酸、4,4’-二羧基二苯醚、二苯甲酮-4,4’-二羧酸等。
作為二羧酸二鹵化物的具體例,可舉出將上述二羧酸化合物的具體例中之兩個羧基進行鹵化而形成之結構的化合物。
式(PAI-1)中,R
111的含義與上述式(2)中之R
111的含義相同,較佳態樣亦相同。
又,聚醯胺醯亞胺前驅物在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯胺醯亞胺前驅物中的氟原子含量為10質量%以上為較佳,又20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯胺醯亞胺前驅物可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺成分,可舉出使用雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等之態樣。
作為本發明中的聚醯胺醯亞胺前驅物的一實施形態,可舉出由式(PAI-2)表示之重複單元、由式(PAI-1)表示之重複單元及由式(2)表示之重複單元的總含量為所有重複單元的50莫耳%以上之態樣。上述總含量為70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳,超過90莫耳%為特佳。上述總含量的上限並無特別限定,除了末端以外的聚醯胺醯亞胺前驅物中的所有的重複單元可以為由式(PAI-2)表示之重複單元、由式(PAI-1)表示之重複單元及由式(2)表示之重複單元中的任一個。
又,作為本發明中的聚醯胺醯亞胺前驅物的另一實施形態,可舉出由式(PAI-2)表示之重複單元及由式(PAI-1)表示之重複單元的總含量為所有重複單元的50莫耳%以上之態樣。上述總含量為70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳,超過90莫耳%為特佳。上述總含量的上限並無特別限定,除了末端以外的聚醯胺醯亞胺前驅物中的所有的重複單元可以為由式(PAI-2)表示之重複單元或由式(PAI-1)表示之重複單元中的任一個。
聚醯胺醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為2,000~500,000,更佳為5,000~100,000,進一步較佳為10,000~50,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
聚醯胺醯亞胺前驅物的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯胺醯亞胺前驅物的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。又,當樹脂組成物作為特定樹脂包含複數種聚醯胺醯亞胺前驅物之情況下,至少1種聚醯胺醯亞胺前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯胺醯亞胺前驅物作為1個樹脂而計算之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯胺醯亞胺〕
本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺可以為鹼可溶性聚醯胺醯亞胺,亦可以為可溶於以有機溶劑為主成分之顯影液之聚醯胺醯亞胺。
在本說明書中,鹼可溶性聚醯胺醯亞胺係指相對於100g的2.38質量%四甲基銨水溶液在23℃下溶解0.1g以上之聚醯胺醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上之聚醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上之聚醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並無特別限定,但100g以下為較佳。
又,從所得到之有機膜的膜強度及絕緣性的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺為在主鏈中具有複數個醯胺鍵及複數個醯亞胺結構之聚醯亞胺為較佳。
-氟原子-
從所得到之有機膜的膜強度的觀點而言,聚醯胺醯亞胺具有氟原子為較佳。
氟原子例如包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
117或R
111中為較佳,作為氟化烷基包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
117或R
111中為更佳。
氟原子相對於聚醯胺醯亞胺的總質量之量為5質量%以上為較佳,又20質量%以下為較佳。
-乙烯性不飽和鍵-
從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯胺醯亞胺可以具有乙烯性不飽和鍵。
聚醯胺醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵,但在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵為較佳。
上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。
乙烯性不飽和鍵包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
117或R
111中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
117或R
111中為更佳。
具有乙烯性不飽和鍵之基團的較佳態樣與上述聚醯亞胺中的具有乙烯性不飽和鍵之基團的較佳態樣相同。
乙烯性不飽和鍵相對於聚醯胺醯亞胺的總質量之量為0.0001~0.1mol/g為較佳,0.001~0.05mol/g為更佳。
-除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基-
聚醯胺醯亞胺可以具有除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基。
作為聚醯胺醯亞胺中的除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基,可舉出與上述聚醯亞胺中的除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基相同的基團。
除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基例如包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
111中為較佳。
除了乙烯性不飽和鍵以外的聚合性基相對於聚醯胺醯亞胺的總質量之量為0.05~10mol/g為較佳,0.1~5mol/g為更佳。
-極性反轉基-
聚醯胺醯亞胺可以具有酸分解性基等極性反轉基。聚醯胺醯亞胺中之酸分解性基與在上述式(2)中之R
113及R
114中所說明之酸分解性基相同,較佳態樣亦相同。
-酸值-
當將聚醯胺醯亞胺提供於鹼顯影時,從提高顯影性之觀點考慮,聚醯胺醯亞胺的酸值係30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。
又,上述酸值係500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。
又,當將聚醯胺醯亞胺提供於使用了以有機溶劑為主成分之顯影液之顯影(例如,後述之“溶劑顯影”)時,聚醯胺醯亞胺的酸值為2~35mgKOH/g為較佳,3~30mgKOH/g為更佳,5~20mgKOH/g為進一步較佳。
上述酸值藉由公知的方法測定,例如,藉由記載於JIS K 0070:1992中的方法測定。
又,作為聚醯胺醯亞胺中所含有之酸基,可舉出與聚醯亞胺中的酸基相同的基團,較佳態樣亦相同。
-酚性羥基-
從使基於鹼顯影液之顯影速度成為適當者之觀點考慮,聚醯胺醯亞胺具有酚性羥基為較佳。
聚醯胺醯亞胺可以在主鏈末端中具有酚性羥基,亦可以在側鏈中具有酚性羥基。
酚性羥基例如包含於由後述之式(PAI-3)表示之重複單元中的R
117或R
111中為較佳。
酚性羥基相對於聚醯胺醯亞胺的總質量之量為0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
作為本發明中所使用之聚醯胺醯亞胺,只要為具有醯亞胺結構及醯胺鍵之高分子化合物,則並無特別限定,含有由下述式(PAI-3)表示之重複單元為較佳。
【化學式34】
式(PAI-3)中,R
111及R
117的含義分別與式(PAI-2)中的R
111及R
117的含義相同,較佳態樣亦相同。
當具有聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R
111及R
117中的至少一者,亦可以位於聚醯胺醯亞胺的末端。
又,為了提高樹脂組成物的保存穩定性,用單胺、酸酐、單羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物等封端劑密封聚醯胺醯亞胺的主鏈末端為較佳。封端劑的較佳態樣與上述聚醯亞胺中的封端劑的較佳態樣相同。
-醯亞胺化率(閉環率)-
從所得到之有機膜的膜強度、絕緣性等觀點考慮,聚醯胺醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。
上述醯亞胺化率的上限並無特別限定,只要為100%以下即可。
上述醯亞胺化率藉由與上述聚醯亞胺的閉環率相同的方法測量。
聚醯胺醯亞胺可以全部都含有包含1種R
111或R
117之由上述式(PAI-3)表示之重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R
131或R
132之由上述式(PAI-3)表示之重複單元。又,聚醯胺醯亞胺除了由上述式(PAI-3)表示之重複單元以外,還可以包含其他種類的重複單元。作為其他種類的重複單元,可舉出由下述式(PAI-1)或式(PAI-2)表示之重複單元等。
聚醯胺醯亞胺例如能夠藉由公知的方法獲得聚醯胺醯亞胺前驅物,其能夠利用如下方法來合成,亦即,使用已知的醯亞胺化反應法使其完全醯亞胺化之方法或在中途停止醯亞胺化反應導入部分醯亞胺結構之方法、進而藉由將完全醯亞胺化之聚合物與其聚醯胺醯亞胺前驅物混合而導入部分醯亞胺結構之方法。
聚醯胺醯亞胺的重量平均分子量(Mw)為5,000~70,000為較佳,8,000~50,000為更佳,10,000~30,000為進一步較佳。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了得到機械特性優異之有機膜,重量平均分子量係20,000以上為特佳。
又,聚醯胺醯亞胺的數量平均分子量(Mn)較佳為800~250,000,更佳為2,000~50,000,進一步較佳為4,000~25,000。
聚醯胺醯亞胺的分子量的分散度為1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯胺醯亞胺的分子量的分散度的上限值並無特別規定,例如為7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。
又,當樹脂組成物作為特定樹脂包含複數種聚醯胺醯亞胺之情況下,至少1種聚醯胺醯亞胺的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯胺醯亞胺作為1個樹脂計算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺前驅物等的製造方法〕
聚醯亞胺前驅物等例如能夠利用如下方法來獲得:在低溫中使四羧酸二酐和二胺進行反應之方法、在低溫中使四羧酸二酐和二胺進行反應來獲得聚醯胺酸並且使用縮合劑或烷化劑進行酯化之方法、藉由四羧酸二酐及醇獲得二酯之後在縮合劑的存在下與二胺進行反應之方法、藉由四羧酸二酐及醇獲得二酯之後使用鹵化劑酸鹵化剩餘的二羧酸並且與二胺進行反應之方法等。上述製造方法中,藉由四羧酸二酐及醇獲得二酯之後使用鹵化劑酸鹵化剩餘的二羧酸並且與二胺進行反應之方法為更佳。
作為上述縮合劑,例如可舉出二環己基碳化二醯亞胺、二異丙基碳化二醯亞胺、1-乙氧基羰基-2-乙氧基-1,2-二羥基喹啉、1,1-羰基二氧基-二-1,2,3-苯并***、N,N’-二琥珀醯亞胺碳酸酯、三氟乙酸酐等。
作為上述烷化劑,可舉出N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二烷基甲醯胺二烷基縮醛、原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯等。
作為上述鹵化劑,可舉出亞硫醯氯、草醯氯、氯氧化磷等。
在聚醯亞胺前驅物等的製造方法中,在進行反應時,使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以為1種,亦可以為2種以上。
作為有機溶劑,能夠依據原料適當地確定,可例示吡啶、二甘醇二甲醚(二乙二醇二甲醚)、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、丙酸乙酯、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、γ-丁內酯等。
在聚醯亞胺前驅物等的製造方法中,進行反應時,添加鹼性化合物為較佳。鹼性化合物可以為1種,亦可以為2種以上。
鹼性化合物能夠依據原料適當地確定,可例示三乙胺、二異丙基乙胺、吡啶、1,8-二吖雙環[5.4.0]十一碳-7-烯、N,N-二甲基-4-胺基吡啶等。
-封端劑-
在製造聚醯亞胺前驅物等時,為了更加提高保存穩定性,在聚醯亞胺前驅物等的樹脂末端密封殘留之羧酸酐、酸酐衍生物或者胺基為較佳。密封殘留於樹脂末端之羧酸酐及酸酐衍生物時,作為封端劑,可舉出單醇、苯酚、硫醇、苯硫酚、單胺等,從反應性、膜的穩定性考慮,使用單醇、苯酚類或單胺為更佳。作為一元醇的較佳的化合物,可舉出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、十二醇、苯甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-氯甲醇、糠醇等一級醇、異丙醇、2-丁醇、環己醇、環戊醇、1-甲氧基-2-丙醇等二級醇、三級丁醇、金剛烷醇等三級醇。作為酚類的較佳化合物,可舉出酚、甲氧基酚、甲基酚、萘-1-醇、萘-2-醇、羥基苯乙烯等酚類等。又,作為單胺的較佳的化合物,苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基酚、3-胺基酚、4-胺基酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚為較佳。該等可以使用2種以上,亦可以藉由使複數種封端劑反應而導入複數種不同的末端基。
又,密封樹脂末端的胺基時,能夠用具有能夠與胺基反應的官能基之化合物進行密封。對胺基的較佳封端劑為羧酸酐、羧酸氯化物、羧酸溴化物、磺酸氯化物、磺酸酐、磺酸羧酸酐等為較佳,羧酸酐、羧酸氯化物為更佳。作為羧酸酐的較佳之化合物,可舉出乙酸酐、丙酸酐、草酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、苯甲酸酐、5-降莰冰片烯-2,3-二羧酸酐等。又,作為羧酸氯化物的較佳化合物,可舉出乙醯氯、丙烯醯氯、丙醯氯、甲基丙烯醯氯、新戊醯氯、環己烷甲醯氯、2-乙基己醯氯、桂皮醯氯、1-金剛烷甲醯氯、七氟丁醯氯、硬脂醯、苯甲醯氯等。
-固體析出-
在製造聚醯亞胺前驅物等時,可以包括使固體析出之步驟。具體而言,依據需要對反應液中共存之脫水縮合劑的吸水副產物進行過濾之後,將所獲得之聚合物成分投入於水、脂肪族低級醇或其混合液等的不良溶劑中,析出聚合物成分,藉此以固體形式析出,使其乾燥,藉此能夠獲得聚醯亞胺前驅物等。為了提高純化度,可以對聚醯亞胺前驅物等反覆進行再溶解、再沉澱析出、乾燥等的操作。另外,亦可以包括使用離子交換樹脂去除離子性雜質之步驟。
〔含量〕
本發明的樹脂組成物中之特定樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的樹脂組成物中之樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳,97質量%以下為更進一步較佳,95質量%以下為又更進一步較佳。
本發明的樹脂組成物可以僅包含1種特定樹脂,亦可以包含2種以上。當包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
又,本發明的樹脂組成物含有至少2種樹脂亦較佳。
具體而言,本發明的樹脂組成物可以含有總計2種以上特定樹脂及後述之其他樹脂,可以含有2種以上特定樹脂,含有2種以上特定樹脂為較佳。
當本發明的樹脂組成物含有2種以上特定樹脂之情況下,例如含有來自於二無水物之結構(在上述式(2)中之R
115)不同之2種以上的聚醯亞胺前驅物為較佳。
<其他樹脂>
本發明的樹脂組成物可以包含上述特定樹脂和與特定樹脂不同之其他樹脂(以下,亦簡稱為“其他樹脂”)。
作為其他樹脂,可舉出酚樹脂、聚醯胺、環氧樹脂、包含聚矽氧烷、矽氧烷結構之樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯酸醯胺樹脂、胺酯樹脂、丁醛樹脂、苯乙烯樹脂、聚醚樹脂、聚酯樹脂等。
例如,藉由進一步加入(甲基)丙烯酸樹脂,可以獲得塗佈性優異之樹脂組成物,又可以獲得耐溶劑性優異之圖案(硬化物)。
例如,代替後述聚合性化合物或除了後述聚合性化合物以外,將重量平均分子量為20,000以下的聚合性基值高的(例如,樹脂1g中之聚合性基的含有莫耳量為1×10
-3莫耳/g以上)(甲基)丙烯酸樹脂添加至樹脂組成物中,從而能夠提高樹脂組成物的塗佈性、圖案(硬化物)的耐溶劑性等。
在本發明的樹脂組成物包含其他樹脂之情況下,其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為0.01質量%以上為較佳,0.05質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳,2質量%以上為更進一步較佳,5質量%以上為又更進一步較佳,10質量%以上為再更進一步較佳。
又,本發明的樹脂組成物中之其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳,70質量%以下為進一步較佳,60質量%以下為更進一步較佳,50質量%以下為又更進一步較佳。
又,作為本發明的樹脂組成物的較佳的一態樣,亦能夠設為其他樹脂的含量為低含量之態樣。在上述態樣中,其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳,10質量%以下為進一步較佳,5量%以下為更進一步較佳,1質量%以下為又更進一步較佳。上述含量的下限並無特別限定,只要為0質量%以上即可。
本發明的樹脂組成物可以僅包含1種其他樹脂,亦可以包含2種以上。當包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<化合物B>
當滿足上述條件1之情況下,本發明的樹脂組成物含有具有聚環氧烷結構之化合物B。
當滿足上述條件2之情況下,本發明的樹脂組成物含有具有聚環氧烷結構之化合物B為較佳。
聚環氧烷結構的重複數為2~30為較佳,2~20為更佳。
化合物B為具有聚合性基之化合物為較佳。
當化合物B具有聚合性基之情況下,化合物B為後述之聚合性化合物且具有聚環氧烷結構之化合物為較佳。
又,聚環氧烷結構中的伸烷基為碳數2~10的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳,碳數2或3的伸烷基為進一步較佳,伸乙基或伸丙基為特佳,伸乙基為最佳。
聚環氧烷結構中所含有之複數個環氧烷結構可以彼此相同,亦可以不同。
例如,可以為聚環氧乙烷結構,亦可以為環氧乙烷結構和環氧丙烷結構隨機鍵結之結構。該等之中,作為聚環氧烷結構,聚環氧乙烷結構或聚環氧丙烷結構為較佳,聚環氧乙烷結構為更佳。
作為化合物B,可舉出聚乙二醇二丙烯酸酯、EO(環氧乙烷)改質新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、EO改質新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、EO改質二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、EO改質二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二(甲基)丙烯酸酯、三聚異氰酸環氧乙烷改質二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇/丙二醇)單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丙二醇-單(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇/四亞甲基二醇)單(甲基)丙烯酸酯、丙二醇/聚丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、聚丙二醇單丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、辛氧基聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂酸聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、硬脂氧聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、硬脂氧聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、月桂酸聚乙二醇丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇丙烯酸酯、壬基苯氧基聚(乙二醇丙二醇)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚伸丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇-二丙烯酸酯、環氧丙烷-環氧乙烷改質-雙酚A-二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二環氧丙基醚、聚氧化乙烯月桂基醚、聚氧化乙烯鯨蠟醚、聚氧化乙烯油基醚、聚氧化乙烯硬脂醚、聚氧化乙烯異癸基醚、聚氧化乙烯‐2‐乙基己基醚、聚氧化乙烯單月桂酸、聚氧化乙烯單硬脂酸酯、聚氧化乙烯單油酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇二油酸酯、聚丙二醇二硬脂酸酯等。
在此,例如,聚(乙二醇/丙二醇)單(甲基)丙烯酸酯等記載表示隨機包含乙烯氧基結構和丙烯氧基結構,聚乙二醇-聚丙二醇-單(甲基)丙烯酸酯等記載表示包含聚乙烯氧基結構和聚丙烯氧基結構作為嵌段。
相對於本發明的樹脂組成物的總質量之化合物B的含量為1~30質量%為較佳,2~25質量%為更佳,3~20質量%為進一步較佳。
<聚合性化合物>
本發明的樹脂組成物包含聚合性化合物為較佳。
作為聚合性化合物,可舉出自由基交聯劑或其他交聯劑。
〔自由基交聯劑〕
本發明的樹脂組成物包含自由基交聯劑為較佳。
自由基交聯劑為具有自由基聚合性基之化合物。作為自由基聚合性基,包含乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,可舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基、順丁烯二醯亞胺基、(甲基)丙烯醯胺基等具有乙烯性不飽和鍵之基團。
在該等之中,作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基苯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯基為更佳。
自由基交聯劑為具有一個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,但是具有兩個以上之化合物為更佳。自由基交聯劑可以具有三個以上的乙烯性不飽和鍵。
作為上述具有兩個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物,具有2~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有2~6個之化合物為進一步較佳。
又,從所獲得之圖案(硬化物)的膜強度的觀點考慮,本發明的樹脂組成物包含具有兩個乙烯性不飽和鍵之化合物和上述具有三個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物亦較佳。
自由基交聯劑的分子量為2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基交聯劑的分子量的下限為100以上為較佳。
作為自由基交聯劑的具體例,可舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)或其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯及不飽和羧酸與多元胺化合物的醯胺類。又,亦可較佳地使用具有羥基或胺基、氫硫基等親核性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或多官能羧酸的脫水縮合反應物等。又,具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的加成反應物以及具有鹵素基或甲苯磺醯氧基等脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦較佳。又,作為另一例,亦能夠使用替換成不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等之化合物群組來代替上述不飽和羧酸。作為具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0113~0122段的記載,該等內容被編入本說明書中。
又,自由基交聯劑為在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。作為其例,能夠舉出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸酯、甘油或三羥甲基乙烷等在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷之後進行(甲基)丙烯酸酯化而獲得之化合物、如日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號各公報中所記載之(甲基)丙烯酸胺基甲酸乙酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中所記載之聚酯丙烯酸酯類,作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物之環氧丙烯酸酯類等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及該等混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載之化合物亦較佳。又,亦能夠舉出使(甲基)丙烯酸環氧丙酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和鍵之化合物與多官能羧酸進行反應而獲得之多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為除了上述以外的較佳的自由基交聯劑物,亦能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之具有茀環且具有兩個以上的具有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物或卡多(cardo)樹脂。
進而,作為其他例,亦能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中所記載之特定的不飽和化合物或日本特開平02-025493號公報中所記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,亦能夠使用日本特開昭61-022048號公報中所記載之包含全氟烷基之化合物。進而,亦能夠使用在“Journal of the Adhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300~308頁(1984年)中作為光聚合性單體及寡聚物所介紹者。
除了上述以外,亦能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中,作為式(1)及式(2)而與其具體例一同記載的如下化合物亦能夠用作自由基交聯劑,該化合物為在多官能醇中加成環氧乙烷或環氧丙烷之後進行(甲基)丙烯酸酯化而獲得之化合物。
進而,亦能夠使用日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載之化合物作為自由基交聯劑,該等內容被編入本說明書中。
作為自由基交聯劑,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造、A-TMMT:Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造、A-DPH;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)及該等(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基或丙二醇殘基鍵結之結構為較佳。亦能夠使用該等寡聚物類型。
作為自由基交聯劑的市售品,例如可舉出Sartomer Company, Inc製的作為具有四個乙烯氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有四個乙烯氧基鏈之2官能甲基丙烯酸酯之Sartomer Company, Inc製SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製的作為具有戊烯氧基鏈鏈之6官能丙烯酸酯之DPCA-60、作為具有三個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯之TPA-330、胺基甲酸乙酯寡聚物UAS-10、UAB-140(NIPPON PAPER INDUSTRIES CO.,LTD.製)、NK Ester M-40G、NK Ester 4G、NK Ester M-9300、NK Ester A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd製)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION製)等。
作為自由基交聯劑,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之胺基甲酸乙酯丙烯酸酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸乙酯化合物類亦較佳。進而,作為自由基交聯劑,亦能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中所記載之在分子內具有胺基結構或硫化物結構之化合物。
自由基交聯劑可以為具有羧基、磷酸基等酸基之自由基交聯劑。具有酸基之自由基交聯劑為脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基交聯劑為更佳。特佳為在使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基交聯劑中,脂肪族多羥基化合物為新戊四醇或二新戊四醇之化合物。作為市售品,例如作為TOAGOSEI CO., LTD.製的多元酸改質丙烯酸寡聚物,可舉出M-510、M-520等。
具有酸基之自由基交聯劑的較佳酸值為0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。只要自由基交聯劑的酸值在上述範圍內,則製造上的操作性優異,進而顯影性優異。又,聚合性良好。關於上述酸值,依據JIS K 0070:1992的記載來測定。
從圖案的解析性和膜的伸縮性的觀點考慮,樹脂組成物使用2官能的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯為較佳。
作為具體的化合物,能夠使用三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、PEG(聚乙二醇)200二丙烯酸酯、PEG200二甲基丙烯酸酯、PEG600二丙烯酸酯、PEG600二甲基丙烯酸酯、聚四乙二醇二丙烯酸酯、聚四乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二甲基丙烯酸酯、雙酚A的PO(環氧丙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的PO加成物二甲基丙烯酸酯、2羥基-3-丙烯醯氧基丙基甲基丙烯酸酯、異三聚氰酸EO改質二丙烯酸酯、異三聚氰酸改質二甲基丙烯酸酯、具有其他胺基甲酸乙酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺基甲酸乙酯鍵之2官能甲基丙烯酸酯。該等依據需要能夠混合使用2種以上。
再者,例如PEG200二丙烯酸酯係指為聚乙二醇二丙烯酸酯且聚乙二醇鏈的式量為200左右者。
關於本發明的樹脂組成物,從伴隨圖案(硬化物)的彈性模數控制而抑制翹曲的觀點考慮,能夠較佳地使用單官能自由基交聯劑作為自由基交聯劑。作為單官能自由基交聯劑,可較佳地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、丁氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、芐基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、環氧丙基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯基環氧丙醚等。作為單官能自由基交聯劑,為了抑制曝光前的揮發,在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。
除此以外,作為2官能以上的自由基交聯劑,可舉出鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物類。
在含有自由基交聯劑之情況下,其含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
自由基交聯劑可以單獨使用1種,亦可以混合使用2種以上。在併用2種以上之情況下,其合計量在上述範圍內為較佳。
〔其他交聯劑〕
本發明的樹脂組成物包含與上述自由基交聯劑不同之其他交聯劑亦較佳。
在本發明中,其他交聯劑係指除了上述自由基交聯劑以外的交聯劑,在分子內具有複數個藉由上述光酸產生劑或光鹼產生劑的感光而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳,在分子內具有複數個藉由酸或鹼的作用而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳。
上述酸或鹼為在曝光步驟中從光酸產生劑或光鹼產生劑產生之酸或鹼為較佳。
作為其他交聯劑,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少一種基團之化合物為較佳,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少一種基團與氮原子直接鍵結之結構之化合物為更佳。
作為其他交聯劑,例如可舉出具有使甲醛或甲醛和醇與三聚氰胺、甘脲、脲、伸烷基脲、苯并胍胺等含有胺基之化合物進行反應而經醯氧基甲基、羥甲基或烷氧基甲基取代上述胺基的氫原子之結構之化合物。該等化合物的製造方法並無特別限定,只要為具有與藉由上述方法製造的化合物相同之結構之化合物即可。又,亦可以為該等化合物的羥甲基彼此自縮合而成之寡聚物。
將作為上述含有胺基之化合物而使用了三聚氰胺之交聯劑稱為三聚氰胺系交聯劑,將使用了甘脲、脲或伸烷基脲之交聯劑稱為脲系交聯劑,將使用了伸烷基脲之交聯劑稱為伸烷基脲系交聯劑,將使用了苯并胍胺之交聯劑稱為苯并胍胺系交聯劑。
在該等之中,本發明的樹脂組成物包含選自包括脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中之至少一種化合物為較佳,包含選自包括後述甘脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中之至少一種化合物為更佳。
作為含有本發明中之烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少一個之化合物,能夠舉出烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香族基或下述脲結構的氮原子上或三𠯤上取代之化合物作為結構例。
上述化合物所具有之烷氧基甲基或醯氧基甲基為碳數2~5為較佳,碳數2或3為較佳,碳數2為更佳。
上述化合物所具有之烷氧基甲基及醯氧基甲基的總數為1~10為較佳,更佳為2~8,特佳為3~6。
上述化合物的分子量較佳為1500以下,180~1200為較佳。
R
100表示烷基或醯基。
R
101及R
102分別獨立地表示1價的有機基,並且可以相互鍵結而形成環。
作為烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香族基上取代之化合物,例如能夠舉出下述通式的各種化合物。
式中,X表示單鍵或2價的有機基,每個R
104分別獨立地表示烷基或醯基,R
103表示氫原子、烷基、烯基、芳基、芳烷基或藉由酸的作用進行分解而產生鹼可溶性基之基團(例如,藉由酸的作用進行脫離之基團、由-C(R
4)
2COOR
5表示之基團(R
4分別獨立地表示氫原子或碳數1~4的烷基,R
5表示藉由酸的作用進行脫離之基團。))。
R
105分別獨立地表示烷基或烯基,a、b及c分別獨立地為1~3,d為0~4,e為0~3,f為0~3,a+d為5以下,b+e為4以下,c+f為4以下。
關於藉由酸的作用進行分解而產生鹼可溶性基之基團、藉由酸的作用進行脫離之基團、由-C(R
4)
2COOR
5表示之基團中之R
5,例如能夠舉出-C(R
36)(R
37)(R
38)、-C(R
36)(R
37)(OR
39)、-C(R
01)(R
02)(OR
39)等。
式中,R
36~R
39分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R
36與R
37可以相互鍵結而形成環。
作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~5的烷基為更佳。
上述烷基可以為直鏈狀、支鏈狀中的任一個。
作為上述環烷基,碳數3~12的環烷基為較佳,碳數3~8的環烷基為更佳。
上述環烷基可以為單環結構,亦可以為縮合環等多環結構。
上述芳基為碳數6~30的芳香族烴基為較佳,苯基為更佳。
作為上述芳烷基,碳數7~20的芳烷基為較佳,碳數7~16的芳烷基為更佳。
上述芳烷基係指經烷基取代之芳基,該等烷基及芳基的較佳態樣與上述烷基及芳基的較佳態樣相同。
上述烯基為碳數3~20的烯基為較佳,碳數3~16的烯基為更佳。
又,該等基團在可以獲得本發明的效果之範圍內可以進一步具有公知的取代基。
R
01及R
02分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為藉由酸的作用分解產生鹼可溶性基之基團或藉由酸的作用脫離之基團,較佳為三級烷基酯基、縮醛基、枯基酯基、烯醇酯基等。進一步較佳為三級烷基酯基、縮醛基。
作為具有烷氧基甲基之化合物,具體而言,能夠舉出以下結構。關於具有醯氧基甲基之化合物,能夠舉出將下述化合物的烷氧基甲基變更為醯氧基甲基之化合物。作為在分子內具有烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物,能夠舉出以下各種化合物,但是並不限定於該等。
關於含有烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少一個之化合物,可以使用市售者,亦可以使用藉由公知的方法合成者。
從耐熱性的觀點考慮,烷氧基甲基或醯氧基甲基直接在芳香環或三𠯤環上取代之化合物為較佳。
作為三聚氰胺系交聯劑的具體例,可舉出六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等。
作為脲系交聯劑的具體例,例如可舉出單羥甲基化甘脲、二羥甲基化甘脲、三羥甲基化甘脲、四羥甲基化甘脲、單甲氧基甲基化甘脲,二甲氧基甲基化甘脲、三甲氧基甲基化甘脲、四甲氧基甲基化甘脲、單乙氧基甲基化甘脲、二乙氧基甲基化甘脲、三乙氧基甲基化甘脲、四乙氧基甲基化甘脲、單丙氧基甲基化甘脲、二丙氧基甲基化甘脲、三丙氧基甲基化甘脲、四丙氧基甲基化甘脲、單丁氧基甲基化甘脲、二丁氧基甲基化甘脲、三丁氧基甲基化甘脲或四丁氧基甲基化甘脲等甘脲系交聯劑;
雙甲氧基甲基脲、雙乙氧基甲基脲、雙丙氧基甲基脲、雙丁氧基甲基脲等的脲系交聯劑、
單羥甲基化伸乙脲或二羥甲基化伸乙脲、單甲氧基甲基化伸乙脲、二甲氧基甲基化伸乙脲、單乙氧基甲基化伸乙脲、二乙氧基甲基化伸乙脲、單丙氧基甲基化伸乙脲、二丙氧基甲基化伸乙脲、單丁氧基甲基化伸乙脲或二丁氧基甲基化伸乙脲等伸乙脲系交聯劑;
單羥甲基化伸丙脲、二羥甲基化伸丙脲、單甲氧基甲基化伸丙脲、二甲氧基甲基化伸丙脲、單乙氧基甲基化伸丙脲、二乙氧基甲基化伸丙脲、單丙氧基甲基化伸丙脲、二丙氧基甲基化伸丙脲、單丁氧基甲基化伸丙脲或二丁氧基甲基化伸丙脲等伸丙脲系交聯劑;
1,3-二(甲氧基甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啶酮、1,3-二(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啶酮等。
作為苯并胍胺系交聯劑的具體例,例如可舉出單羥甲基化苯并胍胺、二羥甲基化苯并胍胺、三羥甲基化苯并胍胺、四羥甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四甲氧基甲基化苯并胍胺、單乙氧基甲基化苯并胍胺、二乙氧基甲基化苯并胍胺、三乙氧基甲基化苯并胍胺、四乙氧基甲基化苯并胍胺、單丙氧基甲基化苯并胍胺、二丙氧基甲基化苯并胍胺、三丙氧基甲基化苯并胍胺、四丙氧基甲基化苯并胍胺、單丁氧基甲基化苯并胍胺、二丁氧基甲基化苯并胍胺、三丁氧基甲基化苯并胍胺、四丁氧基甲基化苯并胍胺等。
除此以外,作為具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少一種基團之化合物,亦可較佳地使用在芳香環(較佳為苯環)上直接鍵結有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中之至少一種基團之化合物。
作為這種化合物的具體例,可舉出苯二甲醇、雙(羥甲基)甲酚、雙(羥甲基)二甲氧基苯、雙(羥甲基)二苯醚、雙(羥甲基)二苯甲酮、羥甲基苯甲酸羥甲基苯酯、雙(羥甲基)聯苯、二甲基雙(羥甲基)聯苯、雙(甲氧基甲基)苯、雙(甲氧基甲基)甲酚、雙(甲氧基甲基)二甲氧基苯、雙(甲氧基甲基)二苯醚、雙(甲氧基甲基)二苯甲酮、甲氧基甲基苯甲酸甲氧基甲基苯酯、雙(甲氧基甲基)聯苯、二甲基雙(甲氧基甲基)聯苯、4,4’,4’’-亞乙基三[2,6-雙(甲氧基甲基)苯酚]、5,5’-[2,2,2‐三氟‐1‐(三氟甲基)亞乙基]雙[2‐羥基‐1,3‐苯二甲醇]、3,3’,5,5’-四(甲氧基甲基)-1,1’-聯苯-4,4’-二醇等。
作為其他交聯劑,亦可以使用市售品,作為較佳的市售品,可舉出46DMOC、46DMOEP(以上為ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上為Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、NIKARAC(註冊商標,以下相同)MX-290、NIKARAC MX-280、NIKARAC MX-270、NIKARAC MX-279、NIKARAC MW-100LM、NIKARAC MX-750LM(以上為Sanwa Chemical Co.,Ltd.製)等。
又,本發明的樹脂組成物包含選自包括環氧化合物、氧環丁烷化合物及苯并噁𠯤化合物之群組中之至少一種化合物作為其他交聯劑亦較佳。
-環氧化合物(具有環氧基之化合物)-
作為環氧化合物,在一分子中具有兩個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應,並且不會產生由交聯引起之脫水反應,因此不易引起膜收縮。因此,含有環氧化合物對抑制本發明的樹脂組成物的低溫硬化及翹曲係有效的。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性模數進一步下降,並且能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基表示環氧乙烷的重複單元數為2以上者,重複單元數為2~15為較佳。
作為環氧化合物的例子,能夠舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、六亞甲基二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二縮水甘油醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(縮水甘油氧基丙基)矽氧烷等環氧環氧基之矽酮等,但是並不限定於該等。具體而言,可舉出EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-830LVP、EPICLON(註冊商標)EXA-8183、EPICLON(註冊商標)EXA-8169、EPICLON(註冊商標)N-660、EPICLON(註冊商標)N-665-EXP-S、EPICLON(註冊商標)N-740(以上為產品名,DIC CORPORATION製)、Rika Resin(註冊商標)BEO-20E、Rika Resin(註冊商標)BEO-60E、Rika Resin(註冊商標)HBE-100、Rika Resin(註冊商標)DME-100、Rika Resin(註冊商標)L-200(產品名,New Japan Chemical Co.,Ltd.)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為產品名,ADEKA CORPORATION製)、CELLOXIDE(註冊商標)2021P、CELLOXIDE(註冊商標)2081、CELLOXIDE(註冊商標)2000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT401、EPOLEAD(註冊商標)PB4700、EPOLEAD(註冊商標)PB3600(以上為產品名,Daicel Corporation製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為產品名,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)等。又,亦可較佳地使用以下化合物。
式中,n為1~5的整數、m為1~20的整數。
在上述結構之中,從兼顧耐熱性和伸長率的提高之觀點考慮,n為1~2、m為3~7為較佳。
-氧雜環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)-
作為氧雜環丁烷化合物,能夠舉出在一分子中具有兩個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧雜環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]酯等。作為具體的例子,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO., LTD.製的ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221),該等可以單獨使用或混合使用2種以上。
-苯并噁𠯤化合物(具有苯并噁唑基之化合物)-
由於由開環加成反應引起之交聯反應,苯并噁𠯤化合物在硬化時不產生脫氣,從而進一步減少熱收縮以抑制產生翹曲,因此為較佳。
作為苯并噁𠯤化合物的較佳例,可舉出P-d型苯并噁𠯤、F-a型苯并噁𠯤、(以上為產品名,Shikoku Chemicals Corporation製)、聚羥基苯乙烯樹脂的苯并噁𠯤加成物、酚醛清漆型二氫苯并噁𠯤化合物。該等可以單獨使用或者混合使用2種以上。
其他交聯劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。其他交聯劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的其他交聯劑之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
〔聚合起始劑〕
本發明的樹脂組成物含有能夠藉由光和/或熱量引發聚合之聚合起始劑為較佳。尤其含有光聚合起始劑為較佳。
聚合起始劑為自由基聚合起始劑為較佳。作為自由基聚合起始劑,並無特別限制,能夠從公知的自由基聚合起始劑中適當選擇。例如,對紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,亦可以為與光激勵之增感劑產生某些作用而生成活性自由基之活性劑。
光自由基聚合起始劑至少含有1種在波長約240~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內至少具有約50L・mol
-1・cm
-1莫耳吸光係數之化合物為較佳。關於化合物的莫耳吸光係數,能夠使用公知的方法來測定。例如,藉由紫外-可見光分光光度計(Varian Medical Systems, Inc.製Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑在0.01g/L的濃度下進行測定為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意使用公知的化合物。例如可舉出滷化烴衍生物(例如具有三𠯤骨架之化合物、具有噁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基膦氧化物等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮等α-胺基酮化合物、羥基苯乙酮等α-羥基酮化合物、偶氮系化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、有機硼化合物、鐵芳烴錯合物等。關於該等詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開第2015/199219號的0138~0151段的記載,該內容被編入本說明書中。又,可舉出日本特開2014-130173號公報的0065~0111段、日本專利第6301489號公報中所記載之化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019中所記載之過氧化物系光聚合起始劑、國際公開第2018/221177號中所記載之光聚合起始劑、國際公開第2018/110179號中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-043864號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-044030號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-167313號公報中所記載之過氧化物系起始劑,該等內容亦被編入本說明書中。
作為酮化合物,例如可例示日本特開2015-087611號公報的0087段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。市售品中,亦可較佳地使用KAYACURE-DETX-S(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)。
在本發明的一實施態樣中,作為光自由基聚合起始劑,能夠較佳地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物及醯基膦化合物。更具體而言,例如能夠使用日本特開平10-291969號公報中所記載之胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中所記載之醯基氧化膦系起始劑,該內容被編入本說明書中。
作為α-羥基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上為IGM Resins B.V.公司製)、IRGACURE 184(IRGACURE為註冊商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(產品名:均為BASF公司製)。
作為α-胺基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上為IGM Resins B.V.公司製)、IRGACURE 907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(產品名:均為BASF公司製)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,亦能夠使用極大吸收波長與365nm或405nm等波長光源匹配之日本特開2009-191179號公報中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為醯基氧化膦系起始劑,可舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用Omnirad 819、Omnirad TPO(以上為IGM Resins B.V.公司製)、IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(產品名:均為BASF公司製)。
作為茂金屬化合物,可例示IRGACURE-784、IRGACURE-784EG(均為BASF公司製)、Keycure VIS 813(King Brother Chem製)等。
作為光自由基聚合起始劑,可以更佳地舉出肟化合物。藉由使用肟化合物,能夠更有效地提高曝光寬容度。肟化合物的曝光寬容度(曝光餘裕度)較廣,並且亦作為光硬化促進劑而起作用,因此為特佳。
作為肟化合物的具體例,可舉出日本特開2001-233842號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)中所記載之化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)中所記載之化合物、日本特開2000-066385號公報中所記載之化合物、日本特表2004-534797號公報中所記載之化合物、日本特開2017-019766號公報中所記載之化合物、日本專利第6065596號公報中所記載之化合物、國際公開第2015/152153號中所記載之化合物、國際公開第2017/051680號中所記載之化合物、日本特開2017-198865號公報中所記載之化合物、國際公開第2017/164127號的0025~0038段中所記載之化合物、國際公開第2013/167515號中所記載之化合物等,該內容被編入本說明書中。
作為較佳的肟化合物,例如可舉出下述結構的化合物、3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。在本發明的樹脂組成物中,尤其使用肟化合物(肟系的光自由基聚合起始劑)作為光自由基聚合起始劑為較佳。肟系光自由基聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連接基。
市售品中,亦可較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上為BASF公司製)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION製造、日本特開2012-014052號公報中所記載之光自由基聚合起始劑2)。又,亦能夠使用TR-PBG-304、TR-PBG-305(Changzhou Tronly New Electronic Materials Co.,Ltd.製)、ADEKA ARKLSNCI-730、NCI-831及ADEKA ARKLSNCI-930(ADEKA Corporation製)。又,能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co.,Ltd.製)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製)。又,亦能夠使用下述結構的肟化合物。
【化學式41】
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有茀環之肟化合物。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2014-137466號公報中所記載之化合物、日本專利第6636081號中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有咔唑環中的至少一個苯環成為萘環之骨架之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可舉出國際公開第2013/083505號中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
又,亦能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可舉出日本特開2010-262028號公報中所記載之化合物、日本特表2014-500852號公報的0345段中所記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報的0101段中所記載之化合物(C-3)等,該內容被編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,能夠使用具有硝基之肟化合物。將具有硝基之肟化合物設為二聚體亦較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2013-114249號公報的0031~0047段、日本特開2014-137466號公報的0008~0012、0070~0079段中所記載之化合物、日本專利4223071號公報的0007~0025段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,作為具有硝基之肟化合物,亦可舉出ADEKA ARKLSNCI-831(ADEKA Corporation製)。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物。作為具體例,可舉出國際公開第2015/036910號中所記載之OE-01~OE-75。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用在咔唑骨架鍵結有具有羥基之取代基之肟化合物。作為該等光聚合起始劑可舉出國際公開第2019/088055號中所記載之化合物等,該內容被編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有在芳香族環導入拉電子基團而成之芳香族環基Ar
OX1之肟化合物(以下,亦稱為肟化合物OX)。作為上述芳香族環基Ar
OX1所具有之拉電子基團,可舉出醯基、硝基、三氟甲基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、氰基,醯基及硝基為較佳,從容易形成耐光性優異之膜之理由考慮,醯基為更佳,苯甲醯基為進一步較佳。苯甲醯基可以具有取代基。作為取代基,鹵素原子、氰基、硝基、羥基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烯基、烷基硫基、芳基硫基、醯基或胺基為較佳,烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基或胺基為更佳,烷氧基、烷基硫基或胺基為進一步較佳。
肟化合物OX為選自由式(OX1)表示之化合物及由式(OX2)表示之化合物中之至少1種為較佳,由式(OX2)表示之化合物為更佳。
【化學式42】
式中,R
X1表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯基、醯氧基、胺基、膦醯基、胺甲醯基或胺磺醯基,
R
X2表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基硫烷基、芳基硫烷基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯氧基或胺基,
R
X3~R
X14分別獨立地表示氫原子或取代基。
其中,R
X10~R
X14中的至少一個為拉電子基團。
上述式中,R
X12為拉電子基團,R
X10、R
X11、R
X13、R
X14為氫原子為較佳。
作為肟化合物OX的具體例,可舉出日本專利第4600600號公報的0083~0105段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為最佳的肟化合物,可舉出日本特開2007-269779號公報中所示之具有特定取代基之肟化合物或日本特開2009-191061號公報中所示之具有硫基芳基之肟化合物等,該內容被編入本說明書中。
從曝光靈敏度的觀點考慮,光自由基聚合起始劑為選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯基-苯-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物之群組中之化合物為較佳。
進一步較佳的光自由基聚合起始劑為三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、鎓鹽化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚體、二苯甲酮化合物之群組中之至少一種化合物為更進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為又更進一步較佳。
又,光自由基聚合起始劑亦能夠使用二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二胺基二苯甲酮(米其勒酮(Michler’s ketone))等N,N’-四烷基-4,4’-二胺基二苯甲酮,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-口末啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-口末啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環縮環而形成之醌類、安息香烷基醚等安息香醚化合物、安息香、烷基安息香等安息香化合物、苄基二甲基縮酮等苄基衍生物等。又,亦能夠使用由下述式(I)表示之化合物。
式(I)中,R
I00為碳數1~20的烷基、藉由1個以上的氧原子而中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、苯基或碳數1~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、鹵素原子、環戊基、環己基、碳數2~12的烯基、經藉由1個以上的氧原子而中斷之碳數2~18的烷基及碳數1~4的烷基中的至少一個取代的苯基或聯苯基,R
I01為由式(II)表示之基團或為與R
I00相同的基團,R
I02~R
I04分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或鹵素原子。
式中,R
I05~R
I07與上述式(I)的R
I02~R
I04相同。
又,光自由基聚合起始劑亦能夠使用國際公開第2015/125469號的0048~0055段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,亦可以使用2官能或者3官能以上的光自由基聚合起始劑。藉由使用該等光自由基聚合起始劑,由光自由基聚合起始劑的一個分子產生2個以上的自由基,因此可獲得良好的靈敏度。又,在使用非對稱結構的化合物之情況下,結晶性下降而在溶劑等中的溶解性得到提高,隨時間而變得難以析出,從而能夠提高樹脂組成物的經時穩定性。作為2官能或者3官能以上的光自由基聚合起始劑的具體例,可舉出日本特表2010-527339號公報、日本特表2011-524436號公報、國際公開第2015/004565號、日本特表2016-532675號公報的0407~0412段、國際公開第2017/033680號的0039~0055段中所記載之肟化合物的二聚體、日本特表2013-522445號公報中所記載之化合物(E)及化合物(G)、國際公開第2016/034963號中所記載之Cmpd1~7、日本特表2017-523465號公報的0007段中所記載之肟酯類光起始劑、日本特開2017-167399號公報的0020~0033段中所記載之光起始劑、日本特開2017-151342號公報的0017~0026段中所記載之光聚合起始劑(A)、日本專利第6469669號公報中所記載之肟酯光起始劑等,該內容被編入本說明書中。
在包含光聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,更進一步較佳為1.0~10質量%。光聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的光聚合起始劑之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
另外,由於有時光聚合起始劑亦作為熱聚合起始劑而發揮功能,因此有時藉由烘箱或加熱板等的加熱進而進行基於光聚合起始劑之交聯。
〔增感劑〕
樹脂組成物可以含有增感劑。增感劑吸收特定的活性放射線而成為電子激勵狀態。成為電子激發狀態之增感劑與熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑等接觸而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑引發化學變化而分解,並生成自由基、酸或鹼。
作為能夠使用的增感劑,能夠使用二苯甲酮系、米其勒酮系、氧雜萘鄰酮系、吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽系、蒽吡啶酮系、亞苄基系、氧雜菁系、吡唑并***偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻𠯤系、吡咯并吡唑次甲基偶氮系、口山口星系、酞菁系、苯并哌喃系、靛藍系等化合物。
作為增感劑,例如可舉出米其勒酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,5-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環戊烷、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環己酮、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)-4-甲基環己酮、4,4’-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4’-雙(二乙胺基)查耳酮、對二甲基胺基苯亞烯丙基二氫茚酮、對二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(對二甲基胺基苯基亞聯苯基)-苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4’-二甲基胺基亞苄基)丙酮、1,3-雙(4’-二乙胺基亞苄基)丙酮、3,3’-羰基-雙(7-二乙胺基香豆素)、3-乙醯基-7-二甲基胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-苄氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-甲氧基羰基-7-二乙胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二乙胺基香豆素(7-(二乙胺基)香豆素-3-羧酸乙酯)、N-苯基-N’-乙基乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、N-對甲苯基二乙醇胺、N-苯基乙醇胺、4-口末啉基二苯甲酮、二甲基胺基苯甲酸異戊酯、二乙胺基苯甲酸異戊酯、2-巰基苯并咪唑、1-苯基-5-巰基四唑、2-巰基苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并噁唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)萘并(1,2-d)噻唑、2-(對二甲基胺基苯甲醯基)苯乙烯、二苯基乙醯胺、苯甲醯苯胺、N-甲基乙醯苯胺、3’,4’-二甲基乙醯苯胺等。
又,可以使用其他敏化色素。
關於敏化色素的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0161~0163段的記載,該內容被編入本說明書中。
在樹脂組成物包含增感劑之情況下,增感劑的含量相對於樹脂組成物的總固體成分為0.01~20質量%為較佳,0.1~15質量%為更佳,0.5~10質量%為進一步較佳。增感劑可以單獨使用1種,亦可以併用2種以上。
〔鏈轉移劑〕
本發明的樹脂組成物可以含有鏈轉移劑。關於鏈轉移劑,例如在高分子詞典第三版(高分子學會(The Society of Polymer Science,Japan)編,2005年)683-684頁中被定義。作為鏈轉移劑,例如可使用在分子內具有-S-S-、-SO
2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH及GeH之化合物群組、用於RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer,可逆加成碎斷鏈轉移)聚合之具有硫代羰基硫基之二硫代苯甲酸、三硫碳酸酯、二硫胺基甲酸酯、黃原酸酯化合物等。該等對低活性自由基供給氫而生成自由基或者在被氧化之後可以藉由去質子來生成自由基。尤其,能夠較佳地使用硫醇化合物。
又,鏈轉移劑亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0152~0153段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
在本發明的樹脂組成物具有鏈轉移劑之情況下,鏈轉移劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分100質量份為0.01~20質量份為較佳,0.1~10質量份為更佳,0.5~5質量份為進一步較佳。鏈轉移劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。在鏈轉移劑為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
〔光酸產生劑〕
本發明的樹脂組成物含有光酸產生劑為較佳。
光酸產生劑表示藉由200nm~900nm的光照射而產生布忍斯特酸及路易斯酸中的至少一者之化合物。所照射之光較佳為波長300nm~450nm的光,更佳為330nm~420nm的光。在單獨使用光酸產生劑或與增感劑的併用時,能夠藉由感光而產生酸的光酸產生劑為較佳。
作為所產生之酸的例子,可較佳地舉出鹵化氫、羧酸、磺酸、亞磺酸、硫代亞磺酸、磷酸、磷酸單酯、磷酸二酯、硼衍生物、磷衍生物、銻衍生物、過氧化鹵素、磺醯胺等。
作為本發明的樹脂組成物中所使用之光酸產生劑,例如可舉出醌二疊氮化合物、肟磺酸鹽化合物、有機鹵化化合物、有機硼酸鹽化合物、二碸化合物、鎓鹽化合物等。
從靈敏度、保存穩定性的觀點考慮,有機鹵素化合物、肟磺酸鹽化合物、鎓鹽化合物為較佳,從所形成之膜的機械特性等之觀點考慮,肟酯為較佳。
作為醌二疊氮化合物,可舉出醌二疊氮的磺酸酯鍵於1價或多元的羥基化合物而獲得者,醌二疊氮的磺酸磺醯胺鍵於1價或多元的胺化合物而獲得者,醌二疊氮的磺酸酯鍵和/或磺醯胺鍵於聚羥基聚胺化合物而獲得者等。該等聚羥基化合物、聚胺基化合物、聚羥基聚胺基化合物的所有官能基可以未經醌二疊氮取代,但是進行平均而官能基整體的40莫耳%以上經醌二疊氮取代為較佳。藉由含有這種醌二疊氮化合物,能夠獲得對作為通常的紫外線之水銀燈的i射線(波長365nm)、h射線(波長405nm)、g射線(波長436nm)進行感光之樹脂組成物。
作為羥基化合物,具體而言,能夠舉出酚、三羥基二苯甲酮、4甲氧基酚、異丙醇、辛醇、三級丁醇、環己醇、萘酚、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亞甲基三-FR-CR、BisRS-26X、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、二羥甲基-BisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP(以上為產品名,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A、46DMOC、46DMOEP、TM-BIP-A(以上為產品名,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)、2,6-二甲氧基甲基-4-三級丁基酚、2,6-二甲氧基甲基-對甲酚、2,6-二乙醯氧基甲基-對甲酚、萘酚、四羥基二苯甲酮、沒食子酸甲基酯、雙酚A、雙酚E、亞甲基雙酚、BisP-AP(產品名,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、酚醛清漆樹脂等,但是並不限定於該等。
作為胺基化合物,具體而言,能夠舉出苯胺、甲基苯胺、二乙胺、丁胺、1,4-伸苯基二胺、1,3-伸苯基二胺、4,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯醚等,但是並不限定於該等。
又,作為聚羥基聚胺基化合物,具體而言,能夠舉出2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、3,3’-二羥基聯苯胺等,但是並不限定於該等。
在該等之中,包含酚化合物及與4-萘醌二疊氮磺醯基的酯作為醌二疊氮化合物為較佳。解析度藉此,能夠獲得對i射線曝光之更高的靈敏度和更高的解析度。
本發明的樹脂組成物中所使用之醌二疊氮化合物的含量相對於樹脂100質量份為1~50質量份為較佳,10~40質量份為更佳。藉由將醌二疊氮化合物的含量設在該範圍內,可以獲得曝光部和未曝光部的對比度,從而能夠實現更高靈敏度化,因此為較佳。進而,可以依據需要添加增感劑等。
光酸產生劑為包含肟磺酸鹽基之化合物(以下,亦簡稱為“肟磺酸鹽化合物”)為較佳。
肟磺酸鹽化合物只要具有肟磺酸鹽基,則並無特別限制,但是由下述式(OS-1)、後述式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)表示之肟磺酸鹽化合物為較佳。
式(OS-1)中,X
3表示烷基、烷氧基或鹵素原子。在存在複數個X
3之情況下,分別可以相同,亦可以不同。上述X
3中之烷基及烷氧基可以具有取代基。作為上述X
3中之烷基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷基為較佳。作為上述X
3中之烷氧基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷氧基為較佳。作為上述X
3中之鹵素原子,氯原子或氟原子為較佳。
式(OS-1)中,m3表示0~3的整數,0或1為較佳。在m3為2或3時,複數個X
3可以相同亦可以不同。
式(OS-1)中,R
34表示烷基或芳基,碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基、碳數1~5的鹵化烷氧基、可以經W取代的苯基、可以經W取代的萘基或可以經W取代的蒽基為較佳。W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基或碳數1~5的鹵化烷氧基、碳數6~20的芳基、碳數6~20的鹵化芳基。
式(OS-1)中,m3為3,X
3為甲基,X
3的取代位置為鄰位,R
34為碳數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降崁基甲基或對甲苯基的化合物為特佳。
作為由式(OS-1)表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可例示日本特開2011-209692號公報的0064~0068段、日本特開2015-194674號公報的0158~0167段中所記載之以下化合物,該等內容被編入本說明書中。
式(OS-103)~式(OS-105)中,R
s1表示烷基、芳基或雜芳基,有時存在複數個之R
s2分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,有時存在複數個之R
s6分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,Xs表示O或S,ns表示1或2,ms表示0~6的整數。
式(OS-103)~式(OS-105)中,由R
s1表示之烷基(碳數1~30為較佳)、芳基(碳數6~30為較佳)或雜芳基(碳數4~30為較佳)在可以獲得本發明的效果之範圍內可以具有公知的取代基。
式(OS-103)~式(OS-105)中,R
s2為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳)或芳基(碳數6~30為較佳)為較佳,氫原子或烷基為更佳。在化合物中有時存在兩個以上之R
s2中,一個或兩個為烷基、芳基或鹵素原子為較佳,一個為烷基、芳基或鹵素原子為更佳,一個為烷基且其餘為氫原子為特佳。由R
s2表示之烷基或芳基在可以獲得本發明的效果之範圍內可以具有公知的取代基。
式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)中,Xs表示O或S,O為較佳。上述式(OS-103)~(OS-105)中,包含Xs作為環員之環為5員環或6員環。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ns表示1或2,在Xs為O之情況下,ns為1為較佳,又在Xs為S之情況下,ns為2為較佳。
式(OS-103)~式(OS-105)中,由R
s6表示之烷基(碳數1~30為較佳)及烷氧基(碳數1~30為較佳)可以具有取代基。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ms表示0~6的整數,0~2的整數為較佳,0或1為更佳,0為特佳。
又,由上述式(OS-103)表示之化合物為由下述式(OS-106)、式(OS-110)或式(OS-111)表示之化合物為特佳,由上述式(OS-104)表示之化合物為由下述式(OS-107)表示之化合物為特佳,由上述式(OS-105)表示之化合物為由下述式(OS-108)或式(OS-109)表示之化合物為特佳。
【化學式47】
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t1表示烷基、芳基或雜芳基,R
t7表示氫原子或溴原子,R
t8表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,R
t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,R
t2表示氫原子或甲基。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t7表示氫原子或溴原子,氫原子為較佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t8表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,碳數1~8的烷基、鹵素原子或苯基為較佳,碳數1~8的烷基為更佳,碳數1~6的烷基為進一步較佳,甲基為特佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R
t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,氫原子為較佳。
R
t2表示氫原子或甲基,氫原子為較佳。
又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟的立體結構(E,Z),可以為其中任一者,亦可以為混合物。
作為由上述式(OS-103)~式(OS-105)表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可例示日本特開2011-209692號公報的0088~0095段、日本特開2015-194674號公報的0168~0194段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
作為包含至少一個肟磺酸鹽基之肟磺酸鹽化合物的較佳的其他態樣,可舉出由下述式(OS-101)、式(OS-102)表示之化合物。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u9表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧羰基、醯基、胺甲醯基、胺磺醯基、磺基、氰基、芳基或雜芳基。R
u9為氰基或芳基之態樣為更佳,R
u9為氰基、苯基或萘基之態樣為進一步較佳。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u2a表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,Xu表示-O-、-S-、-NH-、-NR
u5-、-CH
2-、-CR
u6H-或CR
u6R
u7-,R
u5~R
u7分別獨立地表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R
u1~R
u4分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、烷氧基、胺基、烷氧羰基、烷基羰基、芳基羰基、醯胺基、磺基、氰基或芳基。R
u1~R
u4中的兩個分別可以相互鍵結而形成環。此時,環可以進行縮環而與苯環一同形成縮合環。作為R
u1~R
u4,氫原子、鹵素原子或烷基為較佳,又R
u1~R
u4中的至少兩個相互鍵結而形成芳基之態樣亦較佳。其中,R
u1~R
u4均為氫原子之態樣為較佳。上述取代基均可以進一步具有取代基。
由上述式(OS-101)表示之化合物為由式(OS-102)表示之化合物為更佳。
又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟或苯并噻唑環的立體結構(E,Z等),分別可以為其中任一者,亦可以為混合物。
作為由式(OS-101)表示之化合物的具體例,可例示日本特開2011-209692號公報的0102~0106段、日本特開2015-194674號公報的0195~0207段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
在上述化合物之中,下述b-9、b-16、b-31、b-33為較佳。
【化學式49】
作為市售品,能夠舉出WPAG-336(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)、WPAG-443(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)、MBZ-101(Midori Kagaku Co.,Ltd.製)等。
作為有機鹵化化合物,具體而言,可舉出若林等“Bull Chem.Soc Japan”42、2924(1969)、美國專利第3,905,815號說明書、日本特公昭46-4605號、日本特開昭48-36281號公報、日本特開昭55-32070號公報、日本特開昭60-239736號公報、日本特開昭61-169835號公報、日本特開昭61-169837號公報、日本特開昭62-58241號公報、日本特開昭62-212401號公報、日本特開昭63-70243號公報、日本特開昭63-298339號公報、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)等中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。尤其,可舉出經三鹵甲基取代之噁唑化合物:對稱三𠯤化合物作為較佳例。
更佳地,可舉出至少一個單、二或三鹵素取代甲基與對稱三𠯤環鍵結而成之對稱三𠯤衍生物,具體而言,例如可舉出2,4,6-三(單氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(二氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-正丙基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(3,4-環氧苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對氯苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-〔1-(對甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯乙烯基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對異丙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(4-萘氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苯硫基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-苄硫基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(二溴甲基)-對稱三𠯤、2,4,6-三(三溴甲基)-對稱三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)-對稱三𠯤、2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)-對稱三𠯤等。
作為有機硼酸鹽化合物,例如可舉出日本特開昭62-143044號公報、日本特開昭62-150242號公報、日本特開平9-188685號公報、日本特開平9-188686號公報、日本特開平9-188710號公報、日本特開2000-131837號公報、日本特開2002-107916號公報、日本專利第2764769號公報、日本特開2002-116539號公報等及Kunz,Martin“Rad Tech'98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago”等中所記載之有機硼酸鹽、日本特開平6-157623號公報、日本特開平6-175564號公報、日本特開平6-175561號公報中所記載之有機硼鋶錯合物或有機硼氧代鋶錯合物、日本特開平6-175554號公報、日本特開平6-175553號公報中所記載之有機硼錪錯合物、日本特開平9-188710號公報中所記載之有機硼鏻錯合物、日本特開平6-348011號公報、日本特開平7-128785號公報、日本特開平7-140589號公報、日本特開平7-306527號公報、日本特開平7-292014號公報等有機硼過渡金屬配位錯合物等作為具體例,該等內容被編入本說明書中。
作為二碸化合物,可舉出日本特開昭61-166544號公報、日本專利申請2001-132318公報等中所記載之化合物及重氮二碸化合物。
作為上述鎓鹽化合物,例如可舉出S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal et al,Polymer,21,423(1980)中所記載之重氮鹽、美國專利第4,069,055號說明書、日本特開平4-365049號公報等中所記載之銨鹽、美國專利第4,069,055號、美國專利第4,069,056號的各說明書中所記載之鏻鹽、歐洲專利第104,143號、美國專利第339,049號、美國專利第410,201號的各說明書、日本特開平2-150848號、日本特開平2-296514號公報中所記載之錪鹽、歐洲專利第370,693號、歐洲專利第390,214號、歐洲專利第233,567號、歐洲專利第297,443號、歐洲專利第297,442號、美國專利第4,933,377號、美國專利第161,811號、美國專利第410,201號、美國專利第339,049號、美國專利第4,760,013號、美國專利第4,734,444號、美國專利第2,833,827號、德國專利第2,904,626號、德國專利第3,604,580號、德國專利第3,604,581號的各說明書中所記載之鋶鹽、J.V.Crivello et al,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello et al,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)中所記載之硒鹽、C.S.Wen et al,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)中所記載之砷鹽、吡啶鎓鹽等鎓鹽等,該等內容被編入本說明書中。
作為鎓鹽,可舉出由下述通式(RI-I)~(RI-III)表示之鎓鹽。
【化學式51】
式(RI-I)中,Ar
11表示可以具有1~6個取代基之碳數20以下的芳基,作為較佳的取代基,可舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數6~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的烷基胺基、碳數2~12的二烷基胺基、烷基的碳數為1~12的烷基醯胺基或芳基的碳數為6~20的芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z
11 -表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子為較佳。式(RI-II)中,Ar
21、Ar
22分別獨立地表示可以具有1~6個取代基的碳數1~20的芳基,作為較佳的取代基,可舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的單烷基胺基、烷基的碳數分別獨立地為1~12的二烷基胺基、烷基的碳數為1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z
21 -表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。式(RI-III)中,R
31、R
32、R
33分別獨立地表示可以具有1~6個取代基之碳數6~20的芳基或烷基、烯基、炔基,較佳地,從反應性、穩定性的方面考慮,芳基為較佳。作為較佳的取代基,可舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的單烷基胺基、烷基的碳數分別獨立地為1~12的二烷基胺基、烷基的碳數為1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z
31 -表示1價的陰離子,其為鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面考慮,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。
光酸產生劑相對於樹脂組成物的總固體成分使用0.1~20質量%為較佳,使用0.5~18質量%為更佳,使用0.5~10質量%為進一步較佳,使用0.5~3質量%為更進一步較佳,使用0.5~1.2質量%為又更進一步較佳。
光酸產生劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用複數種。在組合使用複數種的情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
又,為了對所期望的光源賦予感光性,與增感劑併用亦較佳。
<鹼產生劑>
本發明的樹脂組成物可以包含鹼產生劑。其中,鹼產生劑為能夠藉由物理或化學作用而產生鹼之化合物。作為對本發明的樹脂組成物來說較佳的鹼產生劑,可舉出熱鹼產生劑及光鹼產生劑。
尤其,在樹脂組成物包含環化樹脂的前驅物之情況下,樹脂組成物包含鹼產生劑為較佳。藉由使樹脂組成物含有熱鹼產生劑,例如藉由加熱而能夠促進前驅物的環化反應,成為硬化物的機械特性或耐藥品性良好者,例如作為半導體封裝中所包含之再配線層用層間絕緣膜的性能變得良好。
作為鹼產生劑,可以為離子型鹼產生劑,亦可以為非離子型鹼產生劑。作為從鹼產生劑產生之鹼,例如可舉出二級胺、三級胺。
對本發明之鹼產生劑並無特別限制,能夠使用公知的鹼產生劑。作為公知的鹼產生劑,例如能夠使用胺甲醯基肟化合物、胺甲醯基羥胺化合物、胺甲酸化合物、甲醯胺化合物、乙醯胺化合物、胺基甲酸酯化合物、苄胺基甲酸酯化合物、硝基苄胺基甲酸酯化合物、磺酸醯胺化合物、咪唑衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、吡啶衍生物化合物、α-胺基苯乙酮衍生物化合物、四級銨鹽衍生物化合物、吡啶鎓鹽、α-內酯環衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、鄰苯二甲醯亞胺衍生物化合物、醯氧基亞胺基化合物等。
作為非離子型鹼產生劑的具體的化合物,可舉出由式(B1)、式(B2)或式(B3)表示之化合物。
【化學式56】
式(B1)及式(B2)中,Rb
1、Rb
2及Rb
3分別獨立地為不具有三級胺結構的有機基、鹵素原子或氫原子。其中,Rb
1及Rb
2不會同時成為氫原子。又,Rb
1、Rb
2及Rb
3均不具有羧基。再者,在本說明書中,三級胺結構係指3價的氮原子的三個鍵結鍵均與烴系碳原子進行共價鍵之結構。因此,在所鍵結之碳原子為形成羰基之碳原子之情況亦即在與氮原子一同形成醯胺基之情況下,並不限於此。
式(B1)、式(B2)中,Rb
1、Rb
2及Rb
3中的至少一個包含環狀結構為較佳,至少兩個包含環狀結構為更佳。作為環狀結構,可以為單環及縮合環中的任一個,單環或兩個單環縮合而成之縮合環為較佳。單環為5員環或6員環為較佳,6員環為更佳。單環為環己環及苯環為較佳,環己環為更佳。
更具體而言,Rb
1及Rb
2為氫原子、烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)或芳烷基(碳數7~25為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)為較佳。該等基團可以在發揮本發明的效果之範圍內具有取代基。Rb
1與Rb
2可以相互鍵結而形成環。作為所形成之環,4~7員的含氮雜環為較佳。尤其,Rb
1及Rb
2為可以具有取代基之直鏈、支鏈或環狀的烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)為較佳,可以具有取代基之環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)為更佳,可以具有取代基之環己基為進一步較佳。
作為Rb
3,可舉出烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)、芳烯基(碳數8~24為較佳,8~20為更佳,8~16為進一步較佳)、烷氧基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳氧基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)或芳烷氧基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)。其中,環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳烯基、芳烷氧基為較佳。Rb
3在發揮本發明的效果之範圍內還可以具有取代基。
式中,Rb
11及Rb
12和Rb
31及Rb
32的含義分別與式(B1)中之Rb
1及Rb
2的含義相同。
Rb
13為烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),在發揮本發明的效果之範圍內可以具有取代基。其中,Rb
13為芳烷基為較佳。
Rb
33及Rb
34分別獨立地為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~8為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~8為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子為較佳。
Rb
35為烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),芳基為較佳。
Rb
11及Rb
12的含義與式(B1-1)中之Rb
11及Rb
12的含義相同。
Rb
15及Rb
16為氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子或甲基為較佳。
Rb
17為烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),其中,芳基為較佳。
在式(B3)中,L表示烴基,該烴基為在連接相鄰之氧原子和碳原子之連接鏈的路徑上具有飽和烴基之2價的烴基,並且連接鏈的路徑上的原子數為3個以上。又,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基。
在本說明書中,“連接鏈”係指,在連接連接對象的兩個原子或連接原子群組之間之路徑上的原子鏈中以最短(最小原子數)的方式連接該等連接對象者。例如,在由下述式表示之化合物中,L由伸苯基伸乙基構成,並且具有伸乙基作為飽和烴基,連接鏈由四個碳原子構成,連接鏈的路徑上的原子數(亦即,為構成連接鏈之原子的數量,以下,亦稱為“連接鏈長度”或者“連接鏈的長度”。)為4個。
【化學式60】
式(B3)之L中的碳數(亦包含除了連接鏈中的碳原子以外的碳原子)為3~24為較佳。上限為12以下為更佳,10以下為進一步較佳,8以下為特佳。下限為4以上為更佳。從快速進行上述分子內環化反應之觀點考慮,L的連接鏈長度的上限為12以下為較佳,8以下為更佳,6以下為進一步較佳,5以下為特佳。尤其,L的連接鏈長度為4或5為較佳,4為最佳。作為鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可舉出國際公開第2020/066416號的0102~0168段中所記載之化合物、國際公開第2018/038002號的0143~0177段中所記載之化合物。
式(N1)中,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基,R
C1表示氫原子或保護基,L表示2價的連接基。
L為2價的連接基,2價的有機基為較佳。連接基的連接鏈長度為1以上為較佳,2以上為更佳。作為上限,12以下為較佳,8以下為更佳,5以下為進一步較佳。連接鏈長度為在式中的兩個羰基之間成為最短路程之原子排列中存在之原子的數量。
式(N1)中,R
N1及R
N2分別獨立地表示1價的有機基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳),烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)為較佳,具體而言,能夠舉出脂肪族烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)或芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳),脂肪族烴基為較佳。若作為R
N1及R
N2使用脂肪族烴基,則所產生之鹼的鹼性高,因此為較佳。再者,脂肪族烴基及芳香族烴基可以具有取代基,又脂肪族烴基及芳香族烴基可以在脂肪族烴鏈中或芳香環中、取代基中具有氧原子。尤其,可例示脂肪族烴基在烴鏈中具有氧原子之態樣。
作為構成R
N1及R
N2之脂肪族烴基,可舉出直鏈或支鏈的鏈狀烷基、環狀烷基、與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團、在鏈中具有氧原子之烷基。直鏈或支鏈的鏈狀烷基為碳數1~24者為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳。關於直鏈或支鏈的鏈狀烷基,例如可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二烷基、異丙基、異丁基、二級丁基、三級丁基、異戊基、新戊基、三級戊基、異己基等。
環狀烷基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。關於環狀烷基,例如可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基等。
與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團為碳數4~24者為較佳,4~18為更佳,4~12為進一步較佳。關於與鏈狀烷基和環狀烷基的組合有關之基團,例如可舉出環己基甲基、環己基乙基、環己基丙基、甲基環己基甲基、乙基環己基乙基等。
在鏈中具有氧原子之烷基為碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。在鏈中具有氧原子之烷基可以為鏈狀,亦可以為環狀,並且可以為直鏈,亦可以為支鏈。
其中,從提高後述分解生成鹼的沸點之觀點考慮,R
N1及R
N2為碳數5~12的烷基為較佳。其中,在重視與金屬(例如銅)的層積層時的密接性之配方中,具有環狀的烷基之基團或碳數1~8的烷基為較佳。
R
N1及R
N2可以相互連接而形成環狀結構。在形成環狀結構時,可以在鏈中具有氧原子等。又,R
N1及R
N2所形成之環狀結構可以為單環,亦可以為縮合環,但是單環為較佳。作為所形成之環狀結構,式(N1)中的含有氮原子之5員環或6員環為較佳,例如可舉出吡咯環、咪唑環、吡唑環、吡咯啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑啶環、哌啶環、哌𠯤環、及口末啉環等,可較佳地舉出吡咯啉環、吡咯啶環、哌啶環、哌𠯤環、口末啉環。
R
C1表示氫原子或保護基,氫原子為較佳。
作為保護基,藉由酸或鹼的作用進行分解之保護基為較佳,可較佳地舉出用酸進行分解之保護基。
作為保護基的具體例,可舉出鏈狀或環狀的烷基或在鏈中具有氧原子之鏈狀或環狀的烷基。作為鏈狀或環狀的烷基,可舉出甲基、乙基、異丙基、三級丁基、環己基等。作為在鏈中具有氧原子之鏈狀的烷基,具體而言,可舉出烷基氧基烷基,更具體而言,可舉出甲氧基甲(MOM)基、乙氧基乙(EE)基等。作為在鏈中具有氧原子之環狀的烷基,可舉出環氧基、縮水甘油基、氧雜環丁基、四氫呋喃基、四氫吡喃(THP)基等。
作為構成L之2價的連接基,並無特別限定,但是烴基為較佳,脂肪族烴基為更佳。烴基可以具有取代基,又亦可以在烴鏈中具有除了碳原子以外的種類的原子。更具體而言,可以在鏈中具有氧原子的2價的烴連接基為較佳,可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基、2價的芳香族烴基或與可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基和2價的芳香族烴基的組合有關之基團為更佳,可以在鏈中具有氧原子的2價的脂肪族烴基為進一步較佳。該等基團不具有氧原子為較佳。
2價的烴連接基為碳數1~24者為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳。2價的脂肪族烴基為碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。2價的芳香族烴基為碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。與2價的脂肪族烴基和2價的芳香族烴基的組合有關之基團(例如,伸芳基烷基)為碳數7~22者為較佳,7~18為更佳,7~10為進一步較佳。
作為連接基L,具體而言,直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、與鏈狀伸烷基和環狀伸烷基的組合有關之基團、在鏈中具有氧原子之伸烷基、直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基、環狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基伸烷基為較佳。
直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基為碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。
環狀伸烷基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。
與鏈狀伸烷基和環狀伸烷基的組合有關之基團為碳數4~24者為較佳,4~12為更佳,4~6為進一步較佳。
在鏈中具有氧原子之伸烷基可以為鏈狀,亦可以為環狀,並且可以為直鏈,亦可以為支鏈。在鏈中具有氧原子之伸烷基為碳數1~12者為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳。
直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基為碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳。直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基的C=C鍵的數量為1~10者為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳。
環狀的伸烯基為碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。環狀的伸烯基的C=C鍵的數量為1~6為較佳,1~4為更佳,1~2為進一步較佳。
伸芳基為碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。
伸芳基伸烷基為碳數7~23者為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳。
其中,鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、在鏈中具有氧原子之伸烷基、鏈狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基、伸烷基為較佳,1,2-伸乙基、丙烷二基(尤其1,3-丙烷二基)、環己烷二基(尤其1,2-環己烷二基)、伸乙烯基(尤其順式伸乙烯基)、伸苯基(1,2-伸苯基)、伸苯基亞甲基(尤其1,2-伸苯基亞甲基)、氧伸乙基(尤其1,2-乙烯氧基-1,2-伸乙基)為更佳。
作為鹼產生劑,可舉出下述例,但是本發明並不僅由此做限定性解釋。
非離子型熱鹼產生劑的分子量為800以下為較佳,600以下為更佳,500以下為進一步較佳。作為下限,100以上為較佳,200以上為更佳,300以上為進一步較佳。
作為離子型鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可舉出國際公開第2018/038002號的0148~0163段中所記載之化合物。
在本發明的樹脂組成物包含鹼產生劑之情況下,鹼產生劑的含量相對於本發明的樹脂組成物中的樹脂100質量份為0.1~50質量份為較佳。下限為0.3質量份以上為更佳,0.5質量份以上為進一步較佳。上限為30質量份以下為更佳,20質量份以下為進一步較佳,10質量份以下為更進一步較佳,可以為5質量份以下,亦可以為4質量份以下。
鹼產生劑能夠使用1種或2種以上。在使用2種以上之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
<溶劑>
本發明的樹脂組成物含有溶劑為較佳。
溶劑能夠任意使用公知的溶劑。溶劑較佳為有機溶劑。作為有機溶劑,可舉出酯類、醚類、酮類、環狀烴類、亞碸類、醯胺類、脲類、醇類等化合物。
作為酯類,例如可舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸己酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯等作為較佳者。
作為醚類,例如可舉出乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇丁基甲基醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單***乙酸酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇單丙醚乙酸酯、二丙二醇二甲醚等作為較佳者。
作為酮類,例如可舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、3-甲基環己酮、左旋葡聚糖酮、二氫葡聚糖酮等作為較佳者。
作為環狀烴類,例如可舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類作為較佳者。
作為亞碸類,例如可舉出二甲基亞碸作為較佳者。
作為醯胺類,可舉出N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N-環己酯-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基異丁醯胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-甲醯基口末啉、N-乙醯基口末啉等作為較佳者。
作為脲類,可舉出N,N,N’,N’-四甲基脲、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等作為較佳者。
作為醇類,可舉出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苯甲醇、乙二醇單甲基醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、二乙二醇單***、二乙二醇單二乙二醇單己醚、三乙二醇單甲基醚、丙二醇單丙二醇單***、丙二醇單甲醚、聚乙二醇單甲基醚、聚丙二醇、四乙二醇、乙二醇單丁醚、乙二醇單乙二醇單芐醚、乙二醇單乙二醇單苯基醚、甲基苯基甲醇、正戊醇、甲基戊醇及雙丙酮醇等。
關於溶劑,從塗佈面性狀的改善等觀點考慮,混合2種以上之形態亦較佳。
在本發明中,選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯、左旋葡聚糖酮、二氫葡聚糖酮中之一種溶劑或由2種以上構成之混合溶劑為較佳。併用二甲基亞碸和γ-丁內酯或併用N-甲基-2-吡咯啶酮和乳酸乙酯為特佳。
從塗佈性的觀點考慮,將溶劑的含量設為本發明的樹脂組成物的總固體成分濃度成為5~80質量%之量為較佳,設為成為5~75質量%之量為更佳,設為成為10~70質量%之量為進一步較佳,設為成為20~70質量%為更進一步較佳。關於溶劑含量,只要依據塗膜的所期望厚度和塗佈方法進行調節即可。
本發明的樹脂組成物可以僅含有1種溶劑,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的溶劑之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<金屬接著性改良劑>
本發明的樹脂組成物包含用於提高與電極或配線等中所使用之金屬材料的接著性之金屬接著性改良劑為較佳。作為金屬接著性改良劑,可舉出具有烷氧基甲矽烷基之矽烷偶合劑、鋁系接著助劑、鈦系接著助劑、具有磺醯胺結構之化合物及具有硫脲之化合物、磷酸衍生物化合物、β酮酸酯化合物、胺基化合物等。
〔矽烷偶合劑〕
作為矽烷偶合劑,例如可舉出國際公開第2015/199219號的0167段中所記載之化合物、日本特開2014-191002號公報的0062~0073段中所記載之化合物、國際公開第2011/080992號的0063~0071段中所記載之化合物、日本特開2014-191252號公報的0060~0061段中所記載之化合物、日本特開2014-041264號公報的0045~0052段中所記載之化合物、國際公開第2014/097594號的0055段中所記載之化合物、日本特開2018-173573的0067~0078段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載,使用不同的2種以上的矽烷偶合劑亦較佳。又,矽烷偶合劑使用下述化合物亦較佳。以下式中,Me表示甲基,Et表示乙基。
作為其他矽烷偶合劑,例如可舉出乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、三-(三甲氧基甲矽烷基丙基)異氰脲酸酯、3-脲基丙基三烷氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、3-三甲氧基甲矽烷基丙基琥珀酸酐。該等能夠單獨使用1種或組合使用2種以上。
〔鋁系接著助劑〕
作為鋁系接著助劑,例如能夠舉出鋁三(乙醯乙酸乙酯)鋁、三(乙醯丙酮)鋁、乙醯乙酸乙酯二異丙醇鋁等。
又,作為其他金屬接著性改良劑,亦能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載之化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載之硫化物系化合物,該等內容被編入本說明書中。
金屬接著性改良劑的含量相對於特定樹脂100質量份,較佳為0.01~30質量份,更佳為在0.1~10質量份的範圍內,進一步較佳為在0.5~5質量份的範圍內。藉由設為上述下限值以上,圖案與金屬層的接著性變得良好,藉由設為上述上限值以下,圖案的耐熱性、機械特性變得良好。金屬接著性改良劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。在使用2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑>
本發明的樹脂組成物還包含遷移抑制劑為較佳。藉由包含遷移抑制劑,能夠有效地抑制來自於金屬層(金屬配線)的金屬離子轉移至膜內。
作為遷移抑制劑,並無特別限制,可舉出具有雜環(吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、噁唑環、噻唑環、吡唑環、異噁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環、2H-吡喃環及6H-吡喃環、三𠯤環)之化合物、具有硫脲類及氫硫基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-***、苯并***、3-胺基-1,2,4-***、3,5-二胺基-1,2,4-***等***系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑、5-胺基-1H-四唑等四唑系化合物。
或者,亦能夠使用捕捉鹵素離子等陰離子之離子捕捉劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中所記載之防鏽劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中所記載之化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中所記載之化合物、日本特開2012-194520號公報的0114段、0116段及0118段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0166段中所記載之化合物等,該等內容被編入本說明書中。
作為遷移抑制劑的具體例,能夠舉出下述化合物。
在本發明的樹脂組成物具有遷移抑制劑之情況下,遷移抑制劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.01~5.0質量%為較佳,0.05~2.0質量%為更佳,0.1~1.0質量%為進一步較佳。
遷移抑制劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。在遷移抑制劑為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<聚合抑制劑>
本發明的樹脂組成物包含聚合抑制劑為較佳。作為聚合抑制劑,可舉出酚系化合物、醌系化合物、胺基系化合物、N-氧基自由基化合物系化合物、硝基系化合物、亞硝基系化合物、雜芳香環系化合物、金屬化合物等。
作為聚合抑制劑的具體的化合物,例如較佳地使用對氫醌、鄰氫醌、鄰甲氧基酚、對甲氧基酚、二-三級丁基-對甲酚、五倍子酚、對-三級丁基鄰苯二酚、1,4-苯醌、二苯基-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-三級丁基酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基酚)、N-亞硝基苯基羥基胺第一鈰鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘胺、伸乙基二胺四乙酸、1,2-環己二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-三級丁基-4-甲基酚、5-亞硝基-8-羥基喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺基丙基胺)酚、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-三級丁基)苯基甲烷、1,3,5-三(4-三級丁基-3-羥基)-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、吩噻𠯤、啡噁𠯤、1,1-二苯基-2-吡咯肼、二丁基二硫代碳酸銅(II)、硝基苯、N-亞硝基-N-苯基羥胺鋁鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺銨鹽等。又,亦能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中所記載之聚合抑制劑及國際公開第2015/125469號的0031~0046段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
在本發明的樹脂組成物包含聚合抑制劑之情況下,聚合抑制劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.01~20質量%為較佳0.02~15質量%為更佳,0.05~10質量%為進一步較佳。
聚合抑制劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。在聚合抑制劑為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<酸捕捉劑>
為了減少因從曝光至加熱為止的經時而引起之性能變化,本發明的樹脂組成物含有酸捕捉劑為較佳。其中,酸捕捉劑係指藉由存在於系統中而能夠捕捉產生酸之化合物,酸度低且pKa高的化合物為較佳。作為酸捕捉劑,具有胺基之化合物為較佳,一級胺、二級胺、三級胺、銨鹽、三級醯胺等為較佳,一級胺、二級胺、三級胺、銨鹽為較佳,二級胺、三級胺、銨鹽為更佳。
作為酸捕捉劑,能夠較佳地舉出具有咪唑結構、二氮雜雙環結構、鎓結構、三烷基胺結構、苯胺結構或吡啶結構之化合物、具有羥基和/或醚鍵之烷基胺衍生物、具有羥基和/或醚鍵之苯胺衍生物等。在具有鎓結構之情況下,酸捕捉劑為具有選自銨、重氮、錪、鋶、鏻、吡啶鎓等中之陽離子和酸度比由酸產生劑所產生之酸更低的酸的陰離子之鹽為較佳。
作為具有咪唑結構之酸捕捉劑,可舉出咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑等。作為具有二氮雜雙環結構之酸捕捉劑,可舉出1,4-二氮雜雙環[2,2,2]辛烷、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]壬-5-烯、1,8-二氮雜雙環[5,4,0]十一碳-7-烯等。作為具有鎓結構之酸捕捉劑,可舉出氧化四丁基銨、氫氧化三芳基鋶、氫氧化苯甲醯甲基鋶、具有2-氧代烷基之鋶氫氧化物、具體而言氫氧化三苯基鋶、氫氧化三(三級丁基苯基)鋶、氫氧化雙(三級丁基苯基)錪、氫氧化苯甲醯甲基噻吩鎓、氫氧化2-氧代丙基噻吩鎓等。作為具有三烷基胺結構之酸捕捉劑,能夠舉出三(正丁基)胺、三(正辛基)胺等。作為具有苯胺結構之酸捕捉劑,能夠舉出2,6-二異丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二丁基苯胺、N,N-二己基苯胺等。作為具有吡啶結構之酸捕捉劑,能夠舉出吡啶、4-甲基吡啶等。作為具有羥基和/或醚鍵之烷基胺衍生物,能夠舉出乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、三(甲氧基乙氧基乙基)胺等。作為具有羥基和/或醚鍵之苯胺衍生物,能夠舉出N,N-雙(羥乙基)苯胺等。
作為較佳的酸捕捉劑的具體例,可舉出乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙基胺、二乙胺、三乙胺、己胺、十二胺、環己胺、環己基甲基胺、環己基二甲基胺、苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺、吡啶、丁胺、異丁胺、二丁胺、三丁胺、二環己胺、DBU(二氮雜雙環十一碳)、DABCO(1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷)、N,N-二異丙基乙基胺、四甲基氫氧化銨、乙二胺、1,5-二胺基戊烷、N-甲基己胺、N-甲基二環己胺、三辛基胺、N-乙基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N,N’,N’-四丁基-1,6-己烷二胺、精三胺、二胺基環己烷、雙(2-甲氧基乙基)胺、哌啶、甲基哌啶、哌𠯤、托烷、N-苯基苄胺、1,2-二苯胺基乙烷(dianilinoethane)、2-胺基乙醇、甲苯胺、胺基酚、己基苯胺、伸苯基二胺、苯基乙基胺、二苄胺、吡咯、N-甲基吡咯、胍、胺基吡咯啶、吡唑、吡唑啉、胺基口末啉、胺基烷基口末啉等。
該等酸捕捉劑可以單獨使用1種,可以組合使用2種以上。
本發明之組成物可以含有酸捕捉劑,亦可以不含有酸捕捉劑,但是在含有之情況下,酸捕捉劑的含量以組成物的總固體成分為標準,通常為0.001~10質量%,較佳為0.01~5質量%。
酸產生劑與酸捕捉劑的使用比例為酸產生劑/酸捕捉劑(莫耳比)=2.5~300為較佳。亦即,從靈敏度、解析度的觀點考慮,莫耳比為2.5以上為較佳,從抑制由浮雕圖案隨著曝光後至加熱處理為止的經時變厚而引起之解析度的降低的觀點考慮,300以下為較佳。酸產生劑/酸捕捉劑(莫耳比)更佳為5.0~200,進一步較佳為7.0~150。
<其他添加劑>
本發明的樹脂組成物在可以獲得本發明的效果之範圍內依據需要能夠配合各種的添加物、例如界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、熱聚合起始劑、無機粒子、紫外線吸收劑、有機鈦化合物、抗氧化劑、抗凝聚劑、酚系化合物、其他高分子化合物、可塑劑及其他助劑類(例如,消泡劑、阻燃劑等)等。藉由適當含有該等成分,能夠調整膜物理性質等性質。關於該等成分,例如能夠參閱日本特開2012-003225號公報的0183段以後(所對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的0237段)的記載及日本特開2008-250074號公報的0101~0104段、0107~0109段等的記載,該等內容被編入本說明書中。在配合該等添加劑之情況下,將其合計配合量設為本發明的樹脂組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
〔界面活性劑〕
作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑、烴系界面活性劑等各種界面活性劑。界面活性劑可以為非離子型界面活性劑,亦可以為陽離子型界面活性劑,亦可以為陰離子型界面活性劑。
藉由在本發明的感光性樹脂組成物中含有界面活性劑,進一步提高作為塗佈液進行製備時的液體特性(尤其,流動性),從而能夠進一步改善塗佈厚的均勻性或省液性。亦即,在使用適用了含有界面活性劑之組成物之塗佈液而形成膜之情況下,被塗佈面與塗佈液的界面張力降低而改善對被塗佈面的潤濕性,從而提高對被塗佈面的塗佈性。因此,能夠更佳地進行厚度不均勻的小的均勻厚度的膜形成。
作為氟系界面活性劑,例如可舉出MEGAFACE F171、MEGAFACE F172、MEGAFACE F173、MEGAFACE F176、MEGAFACE F177、MEGAFACE F141、MEGAFACE F142、MEGAFACE F143、MEGAFACE F144、MEGAFACE R30、MEGAFACE F437、MEGAFACE F475、MEGAFACE F479、MEGAFACE F482、MEGAFACE F554、MEGAFACE F780、RS-72-K(以上為DIC CORPORATION製)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171、Novell FC4430、Novell FC4432(以上為3M Japan Limited製)、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393、Surflon KH-40(以上為ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製)等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的0015~0158段中所記載之化合物、日本特開2011-132503號公報的0117~0132段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。亦能夠使用嵌段聚合物作為氟系界面活性劑,作為具體例,例如可舉出日本特開2011-89090號公報中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用含氟高分子化合物,該含氟高分子化合物包含來自於具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元和來自於具有兩個以上(較佳為5個以上)的伸烷氧基(較佳為乙烯氧基、丙烯氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元,亦可例示下述化合物作為本發明中所使用之氟系界面活性劑。
【化學式67】
上述化合物的重量平均分子量較佳為3,000~50,000,5,000~30,000為更佳。
氟系界面活性劑亦能夠將在側鏈上具有乙烯性不飽和基之含氟聚合物用作氟系界面活性劑。作為具體例,可舉出日本特開2010-164965號公報的0050~0090段及0289~0295段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,作為市售品,例如可舉出DIC CORPORATION製的MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K等。
氟系界面活性劑中的氟含有率為3~40質量%為較佳,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。在塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的方面而言,氟含有率在該範圍內的氟系界面活性劑係有效的,在組成物中之溶解性亦良好。
作為矽酮系界面活性劑,例如可舉出Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上為Dow Corning Toray Co.,Ltd.製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上為Momentive performance Materials Inc.製)、KP-341、KF6001、KF6002(以上為Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上為BYK Chemie GmbH製)等。
作為烴系界面活性劑,例如可舉出PIONIN A-76、Newkalgen FS-3PG、PIONIN B-709、PIONIN B-811-N、PIONIN D-1004、PIONIN D-3104、PIONIN D-3605、PIONIN D-6112、PIONIN D-2104-D、PIONIN D-212、PIONIN D-931、PIONIN D-941、PIONIN D-951、PIONIN E-5310、PIONIN P-1050-B、PIONIN P-1028-P、PIONIN P-4050-T等(以上為TAKEMOTO OIL&FAT CO.,LTD.製)等。
作為非離子型界面活性劑,可例示甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該等乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯等。作為市售品,可舉出Pluronic(註冊商標)L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司製)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製)、Solsperse 20000(Lubrizol Japan Ltd.製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(TAKEMOTO OIL & FAT CO.,LTD製)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical co.,ltd.製)等。
作為陽離子系界面活性劑,具體而言,可舉出有機矽氧烷聚合物KP-341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.77、No.90、No.95(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.製)、W001(Yusho Co.,Ltd.製)等。
作為陰離子系界面活性劑,具體而言,可舉出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.製)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.製)等。
界面活性劑可以僅使用1種,亦可以組合使用2種以上。
界面活性劑的含量相對於組成物的總固體成分為0.001~2.0質量%為較佳,0.005~1.0質量%為更佳。
〔高級脂肪酸衍生物〕
為了防止因氧引起的聚合阻礙,可以在本發明的樹脂組成物中添加如二十二酸或二十二酸醯胺的高級脂肪酸衍生物,從而使其在塗佈後的乾燥過程中不均勻地存在於本發明的樹脂組成物的表面上。
又,高級脂肪酸衍生物亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0155段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
在本發明的樹脂組成物具有高級脂肪酸衍生物之情況下,高級脂肪酸衍生物的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~10質量%為較佳。高級脂肪酸衍生物可以僅為1種,亦可以為2種以上。在高級脂肪酸衍生物為2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
〔熱聚合起始劑〕
本發明的樹脂組成物可以包含熱聚合起始劑,尤其可以包含熱自由基聚合起始劑。熱自由基聚合起始劑為藉由熱的能量而產生自由基並起始或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。藉由添加熱自由基聚合起始劑,亦能夠使樹脂及聚合性化合物進行聚合反應,因此能夠進一步提高耐溶劑性。又,上述之光聚合起始劑亦具有藉由熱量引發聚合之功能之情況,並且具有能夠作為熱聚合起始劑而添加之情況。
作為熱自由基聚合起始劑,具體而言,可舉出日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
在包含熱聚合起始劑之情況下,其含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分為0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%。熱聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。在含有2種以上的熱聚合起始劑之情況下,合計量在上述範圍內為較佳。
〔無機粒子〕
本發明的樹脂組成物可以包含無機粒子。作為無機粒子,具體而言,能夠包含碳酸鈣、磷酸鈣、二氧化矽、高嶺土、滑石、二氧化鈦、氧化鋁、硫酸鋇、氟化鈣、氟化鋰、沸石、硫化鉬、玻璃等。
作為上述無機粒子的平均粒徑,0.01~2.0μm為較佳,0.02~1.5μm為更佳,0.03~1.0μm為進一步較佳,0.04~0.5μm為特佳。
無機粒子的上述平均粒徑為一次粒徑,並且為體積平均粒徑。關於體積平均粒徑,能夠藉由基於Nanotrac WAVE II EX-150(Nikkiso Co., Ltd.製)之動態光散射法進行測定。
在難以進行上述測定之情況下,亦能夠藉由離心沉降透光法、X射線透過法、雷射繞射/散射法進行測定。
〔紫外線吸收劑〕
本發明的組成物可以包含紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑,能夠使用水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并***系、取代丙烯腈系、三𠯤系等紫外線吸收劑。
作為水楊酸酯系紫外線吸收劑的例子,可舉出水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯、水楊酸對三級丁基苯酯等,作為二苯甲酮系紫外線吸收劑的例子,可舉出2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮等。又,作為苯并***系紫外線吸收劑的例子,可舉出2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)-5-氯苯并***、2-(2’-羥基-3’-三級丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(2’-羥基-3’-三級戊基-5’-異丁基苯基)-5-氯苯并***、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-丙基苯基)-5-氯苯并***、2-(2’-羥基-3’,5’-二-三級丁基苯基)苯并***、2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并***、2-[2’-羥基-5’-(1,1,3,3-四甲基)苯基]苯并***等。
作為取代丙烯腈系紫外線吸收劑的例子,可舉出2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯等。進而,作為三𠯤系紫外線吸收劑的例子,可舉出2-[4-[(2-羥基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-[4-[(2-羥基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-(2,4-二羥基苯基)-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等單(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-6-(4-甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-己氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等雙(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三(2-羥基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三[2-羥基-4-(3-丁氧基-2-羥基丙氧基)苯基]-1,3,5-三𠯤等三(羥基苯基)三𠯤化合物等。
在本發明中,上述各種紫外線吸收劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含紫外線吸收劑,亦可以不包含紫外線吸收劑,但是在包含之情況下,紫外線吸收劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.001質量%以上且1質量%以下為較佳,0.01質量%以上且0.1質量%以下為更佳。
〔有機鈦化合物〕
本實施形態的樹脂組成物可以含有有機鈦化合物。由於樹脂組成物含有有機鈦化合物,因此即使在低溫下進行硬化之情況下亦能夠形成耐藥品性優異之樹脂層。
作為能夠使用的有機鈦化合物,可舉出有機基經由共價鍵或離子鍵與鈦原子鍵結者。
將有機鈦化合物的具體例示於以下I)~VII)中:
I)鈦螯合化合物:其中,樹脂組成物的保存穩定性優異,並且可以獲得良好的硬化圖案,從而具有兩個以上的烷氧基之鈦螯合化合物為更佳。具體的例子為二異丙醇雙(三乙醇胺)鈦、二(正丁醇)雙(2,4-戊二酮)鈦、二異丙醇雙(2,4-戊二酮)鈦、二異丙醇雙(四甲基庚二酮)鈦、二異丙醇雙(乙醯乙酸乙酯)鈦等。
II)四烷氧基鈦化合物:例如為四(正丁醇)鈦、四乙醇鈦、四(2-乙基己醇)鈦、四異丁醇鈦、四異丙醇鈦、四甲醇鈦、四甲氧基丙醇鈦、四甲基苯氧化鈦、四(正壬醇)鈦、四(正丙醇)鈦、四硬脂醇鈦、四[雙{2,2-(烯丙氧基甲基)丁醇}]鈦等。
III)二茂鈦化合物:例如為五甲基環戊二烯基三甲醇鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟苯基)鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦等。
IV)單烷氧基鈦化合物:例如為三(二辛基磷酸酯)異丙醇鈦、三(十二烷苯基磺酸酯)異丙醇鈦等。
V)氧化鈦化合物:例如為氧化鈦雙(戊二酮)、氧化鈦雙(四甲基庚二酮)、酞菁氧化鈦等。
VI)四乙醯丙酮鈦化合物:例如為四乙醯丙酮鈦等。
VII)鈦酸酯偶合劑:例如為異丙基三十二烷基苯磺醯鈦酸鹽等。
其中,作為有機鈦化合物,從發揮更良好的耐藥品性之觀點考慮,選自包括上述I)鈦螯合化合物、II)四烷氧基鈦化合物及III)二茂鈦化合物之群組中之至少一種化合物為較佳。尤其,二異丙醇雙(乙醯乙酸乙酯)鈦、四(正丁醇)鈦及雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦為較佳。
在配合有機鈦化合物之情況下,其配合量相對於特定樹脂100質量份為0.05~10質量份為較佳,更較佳為0.1~2質量份。在配合量為0.05質量份以上之情況下,所獲得之硬化圖案更有效地顯現出良好的耐熱性及耐藥品性,另一方面,在配合量為10質量份以下之情況下,組成物的保存穩定性更優異。
〔抗氧化劑〕
本發明的組成物可以包含抗氧化劑。藉由含有抗氧化劑作為添加劑,能夠提高硬化後的膜的伸長特性和與金屬材料的密接性。作為抗氧化劑,可舉出酚化合物、亞磷酸酯化合物及硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑已知之任意的酚化合物。作為較佳的酚化合物,可舉出受阻酚化合物。在與酚性羥基相鄰之部位(鄰位)上具有取代基之化合物為較佳。作為上述取代基,碳數1~22的經取代或未經取代的烷基為較佳。又,抗氧化劑為在相同分子內具有酚基及亞磷酸酯基之化合物亦較佳。又,抗氧化劑亦能夠較佳地使用磷系抗氧化劑。作為磷系抗氧化劑,可舉出三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四-三級丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-2-基)氧基]乙基]胺及亞磷酸乙基雙(2,4-二-三級丁基-6-甲基苯基)等。作為抗氧化劑的市售品,例如可舉出Adekastab AO-20、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-50F、Adekastab AO-60、Adekastab AO-60G、Adekastab AO-80及Adekastab AO-330(以上為ADEKA CORPORATION製)等。又,抗氧化劑亦能夠使用日本專利第6268967號公報的0023~0048段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,本發明的組成物依據需要可以含有潛在的抗氧化劑。作為潛在的抗氧化劑,可舉出發揮抗氧化劑作用之部位被保護基保護之化合物,且為藉由在100~250℃下進行加熱或在酸/鹼觸媒存在下在80~200℃下進行加熱以使保護基脫離而發揮抗氧化劑作用之化合物。作為潛在的抗氧化劑,可舉出國際公開第2014/021023號、國際公開第2017/030005號及日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。作為潛在的抗氧化劑的市售品,可舉出ADEKA ARKLSGPA-5001(ADEKA CORPORATION製)等。
作為較佳的抗氧化劑的例子,可舉出2,2-硫代雙(4-甲基-6-三級丁基酚)、2,6-二-三級丁基酚及由式(3)表示之化合物。
通式(3)中,R
5表示氫原子或碳數2以上(較佳為碳數2~10)的烷基,R
6表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基。R
7表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基、包含氧原子及氮原子中的至少任一個之1~4價的有機基。k表示1~4的整數。
由式(3)表示之化合物抑制樹脂所具有之脂肪族基和酚性羥基的氧化劣化。又,能夠藉由對金屬材料的防鏽作用來抑制金屬氧化。
能夠同時作用於樹脂和金屬材料,因此k為2~4的整數為更佳。作為R
7,可舉出烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基甲矽烷基、烷氧基甲矽烷基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基、-O-、-NH-、-NHNH-、組合了該等者等,可以進一步具有取代基。其中,從在顯影液中的溶解性和金屬密接性的觀點考慮,具有烷基醚基、-NH-為較佳,從與樹脂的相互作用和金屬錯合物形成時之金屬密接性的觀點考慮,-NH-為更佳。
關於由通式(3)表示之化合物,作為例子,可舉出以下者,但是並不限於下述結構。
抗氧化劑的添加量相對於樹脂為0.1~10質量份為較佳,0.5~5質量份為更佳。藉由將添加量設為0.1質量份以上,即使在高溫高濕環境下,亦容易獲得提高伸長特性或對金屬材料之密接性的效果,並且藉由將添加量設為10質量份以下,例如藉由與光敏劑的相互作用來提高樹脂組成物的靈敏度。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
〔抗凝聚劑〕
本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有抗凝聚劑。作為抗凝聚劑,可舉出聚丙烯酸鈉等。
在本發明中,抗凝聚劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含抗凝聚劑,亦可以不包含抗凝聚劑,但是在包含之情況下,抗凝聚劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且10質量%以下為較佳,0.02質量%以上且5質量%以下為更佳。
〔酚系化合物〕
本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有酚系化合物。作為酚系化合物,可舉出Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亞甲基三-FR-CR、BisRS-26X(以上為產品名,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製)、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F(以上為產品名,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製)等。
在本發明中,酚系化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含酚系化合物,亦可以不包含酚系化合物,但是在包含之情況下,酚系化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
〔其他高分子化合物〕
作為其他高分子化合物,可舉出矽氧烷樹脂、將(甲基)丙烯酸進行共聚而獲得之(甲基)丙烯酸聚合物、酚醛清漆樹脂、甲酚樹脂、聚羥基苯乙烯樹脂及該等共聚物等。其他高分子化合物可以為導入有羥甲基、烷氧基甲基、環氧基等交聯基之改質體。
在本發明中,其他高分子化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。
本發明的組成物可以包含其他高分子化合物,亦可以不包含其他高分子化合物,但是在包含之情況下,其他高分子化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量為0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
<樹脂組成物的特性>
關於本發明的樹脂組成物的黏度,能夠藉由樹脂組成物的固體成分濃度來調整。從塗佈膜厚的觀點考慮,1,000mm
2/s~12,000mm
2/s為較佳,2,000mm
2/s~10,000mm
2/s為更佳,2,500mm
2/s~8,000mm
2/s為進一步較佳。只要在上述範圍內,則容易獲得均勻性高的塗佈膜。若為1,000mm
2/s以上,則難以以例如作為再配線層用層間絕緣膜所需要之膜厚進行塗佈,若為12,000mm
2/s以下,則可獲得塗佈面狀優異之塗膜。
<關於樹脂組成物的含有物質的限制>
本發明的樹脂組成物的含水率小於2.0質量%為較佳,小於1.5質量%為更佳,小於1.0質量%為進一步較佳。若為小於2.0%,則提高樹脂組成物的保存穩定性。
作為維持水分的含量之方法,可舉出調整保管條件中之濕度及降低保管時的收容容器的孔隙率等。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的樹脂組成物的金屬含量小於5質量ppm(parts per million(百萬分率))為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、銅、鉻、鎳等,但是作為有機化合物與金屬的錯合物而包含之金屬除外。在包含複數個金屬之情況下,該等金屬的合計在上述範圍內為較佳。
又,作為減少意外包含於本發明的樹脂組成物中之金屬雜質之方法,能夠舉出如下方法:選擇金屬含量少的原料作為構成本發明的樹脂組成物之原料;對構成本發明的樹脂組成物之原料進行過濾器過濾;將聚四氟乙烯等內襯於裝置內以在盡可能抑制污染之條件下進行蒸餾。
若考慮本發明的樹脂組成物作為半導體材料的用途,則從配線腐蝕性的觀點考慮,鹵素原子的含量小於500質量ppm為較佳,小於300質量ppm為更佳,小於200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者小於5質量ppm為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為鹵素原子,可舉出氯原子及溴原子。氯原子及溴原子或氯離子及溴離子的合計分別在上述範圍內為較佳。
作為調節鹵素原子的含量之方法,可較佳地舉出離子交換處理等。
作為本發明的樹脂組成物的收容容器,能夠使用先前公知的收容容器。又,作為收容容器,為了抑制雜質混入原材料或本發明的樹脂組成物中,使用由6種6層樹脂構成容器內壁之多層瓶、將6種樹脂形成為7層結構之瓶亦較佳。作為這種容器,例如可舉出日本特開2015-123351號公報中所記載之容器。
<樹脂組成物的硬化物>
藉由將本發明的樹脂組成物進行硬化,能夠獲得該樹脂組成物的硬化物。
本發明的硬化物為硬化本發明的樹脂組成物而成之硬化物。
樹脂組成物的硬化藉由加熱進行為較佳,加熱溫度在120℃~400℃的範圍內為更佳,在140℃~380℃的範圍內為進一步較佳,在170℃~350℃的範圍內為特佳。樹脂組成物的硬化物的形態並無特別限定,能夠依據用途選擇薄膜狀、棒狀、球狀、顆粒狀等。在本發明中,該硬化物為薄膜狀為較佳。又,藉由樹脂組成物的圖案加工,亦能夠依據在壁面上形成保護膜,形成用於導通的穴(Beer hall)、調整阻抗或者靜電容量或者內部應力、賦放熱功能予等用途選擇該硬化物的形狀。該硬化物(包括硬化物之膜)的膜厚為0.5μm以上且150μm以下為較佳。
將本發明的樹脂組成物進行硬化時的收縮率為50%以下為較佳,45%以下為更佳,40%以下為進一步較佳。其中,收縮率係指樹脂組成物的硬化前後的體積變化的百分率,並且能夠藉由下述的式來進行計算。
收縮率[%]=100-(硬化後的體積÷硬化前的體積)×100
<樹脂組成物的硬化物的特性>
本發明的樹脂組成物的硬化物的醯亞胺化反應率為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。若為70%以上,則有時成為機械特性優異之硬化物。
本發明的樹脂組成物的硬化物的斷裂伸長率為30%以上為較佳,40%以上為更佳,50%以上為進一步較佳。
本發明的樹脂組成物的硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)為180℃以上為較佳,210℃以上為更佳,230℃以上為進一步較佳。
<樹脂組成物的製備>
本發明的樹脂組成物能夠藉由混合上述各成分來製備。混合方法並無特別限定,能夠藉由先前公知的方法來進行。
混合能夠採用基於攪拌葉片之混合、基於球磨之混合、使罐本身旋轉之混合等。
混合中的溫度為10~30℃為較佳,15~25℃為更佳。
又,為了去除本發明的樹脂組成物中的灰塵或微粒等異物,進行使用過濾器之過濾為較佳。可舉出過濾器孔徑例如為5μm以下之態樣,1μm以下為較佳,0.5μm以下為更佳,0.1μm以下為進一步較佳。過濾器的材質為聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。當過濾器的材質為聚乙烯之情況下,HDPE(高密度聚乙烯)為更佳。過濾器可以使用藉由有機溶劑預先清洗者。在過濾器的過濾步驟中,亦可以串聯或並聯連接複數種過濾器而使用。在使用複數種過濾器之情況下,可以組合使用孔徑或材質不同之過濾器。作為連接態樣,例如可舉出作為第1段串聯連接孔徑1μm的HDPE過濾器且作為第2段串聯連接孔徑0.2μm的HDPE過濾器之態樣。又,可以將各種材料過濾複數次。在過濾複數次之情況下,可以為循環過濾。又,亦可以在加壓之後進行過濾。當進行加壓和過濾之情況下,可舉出進行加壓之壓力例如為0.01MPa以上且1.0MPa以下之態樣,0.03MPa以上且0.9MPa以下為較佳,0.05MPa以上且0.7MPa以下為更佳,0.05MPa以上且0.5MPa以下為進一步較佳。
除了使用過濾器之過濾以外,還可以進行使用吸附材料之雜質去除處理。亦可以組合過濾器過濾與使用吸附材料之雜質去除處理。作為吸附材料,能夠使用公知的吸附材料。例如,可舉出矽膠、沸石等無機系吸附材料、活性碳等有機系吸附材料。
另外,亦可以實施使用過濾器進行過濾之後將填充於瓶之樹脂組成物置於減壓下進行脫氣之步驟。
(硬化物的製造方法)
本發明的硬化物的製造方法包括將樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟為較佳。
又,本發明的硬化物的製造方法包括上述膜形成步驟、選擇性地曝光藉由膜形成步驟形成之膜之曝光步驟及使用顯影液顯影藉由曝光步驟曝光之膜來形成圖案之顯影步驟為更佳。
本發明的硬化物的製造方法包括上述膜形成步驟、上述曝光步驟、上述顯影步驟以及加熱藉由顯影步驟獲得之圖案之加熱步驟及曝光藉由顯影步驟獲得之圖案之顯影後曝光步驟中的至少一者為特佳。
又,本發明之製造方法包括上述膜形成步驟及加熱上述膜之步驟亦較佳。
以下,對各步驟的詳細內容進行說明。
<膜形成步驟>
本發明的樹脂組成物能夠用於適用於基材上來形成膜之膜形成步驟。
本發明的硬化物的製造方法包括將樹脂組成物適用於基材上而形成膜之膜形成步驟為較佳。
〔基材〕
基材的種類能夠依據用途適當設定,但是並無特別限制,可舉出矽、氮化矽、多晶矽、氧化矽、非晶矽等半導體製作基材、石英、玻璃、光學膜、陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金屬基材(例如,可以為由金屬形成之基材及例如藉由電鍍或蒸鍍等而形成金屬層之基材中的任一個)、紙、SOG(Spin On Glass:旋塗式玻璃)、TFT(薄膜晶體管)陣列基材、模具基材、電漿顯示面板(PDP)的電極板等。在本發明中,尤其半導體製作基材為較佳,矽基材、Cu基材及模具基材為更佳。
又,在該等基材的表面上可以設置有由六甲基二矽氮烷(HMDS)等製成之密接層和氧化層等層。
又,基材的形狀並無特別限定,可以為圓形,亦可以為矩形。
作為基材的尺寸,若為圓形,則例如直徑為100~450mm,較佳為200~450mm。若為矩形,則例如短邊的長度為100~1000mm,較佳為200~700mm。
又,作為基材,例如可以使用板狀、較佳為面板狀的基材(基板)。
又,在樹脂層(例如,包括硬化物之層)的表面或金屬層的表面上適用樹脂組成物而形成膜之情況下,樹脂層或金屬層成為基材。
作為將本發明的樹脂組成物適用於基材上之方法,塗佈為較佳。
作為所適用之方法,具體而言,可例示浸塗法、氣刀塗佈法、簾式塗佈法、線棒塗佈法、凹版塗佈法、擠壓塗佈法、噴塗法、旋塗法、狹縫塗佈法、噴墨法等。從膜的厚度的均勻性的觀點考慮,更佳為旋塗法、狹縫塗佈法、噴塗法或噴墨法,從膜的厚度的均勻性的觀點及生產率的觀點考慮,旋塗法及狹縫塗佈法為較佳。依據方法調整樹脂組成物的固體成分濃度或塗佈條件,從而能夠獲得所期望的厚度的膜。又,亦能夠依據基材的形狀適當選擇塗佈方法,若為晶圓等圓形基材,則旋塗法、噴塗法、噴墨法等為較佳,若為矩形基材,則狹縫塗佈法或噴塗法、噴墨法等為較佳。在為旋塗法的情況下,例如能夠以500~3,500rpm的轉速適用10秒鐘~3分鐘左右。
又,亦能夠適用將藉由上述賦予方法預先賦予至偽支撐體上而形成之塗膜轉印到基材上之方法。
關於轉印方法,本發明中亦能夠較佳地使用日本特開2006-023696號公報的0023段、0036~0051段或日本特開2006-047592號公報的0096~0108段中所記載之製作方法。
又,可以進行在基材的端部中去除多餘的膜的步驟。在這種步驟的例子中,可舉出邊珠沖洗(EBR)、背面沖洗(Back rinse)等。
又,亦可以採用預濕步驟,該預濕步驟在將樹脂組成物塗佈於基材上之前,對基材塗佈各種溶劑以提高基材的潤濕性之後,塗佈樹脂組成物。
<乾燥步驟>
上述膜在膜形成步驟(層形成步驟)之後,為了去除溶劑,可以提供給乾燥所形成之膜(層)之步驟(乾燥步驟)中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括乾燥步驟,該乾燥步驟乾燥藉由膜形成步驟而形成之膜。
又,上述乾燥步驟在膜形成步驟之後且在曝光步驟之前進行為較佳。
乾燥步驟中之膜的乾燥溫度為50~150℃為較佳,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。又,亦可以藉由減壓來進行乾燥。作為乾燥時間,可例示30秒鐘~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,2分鐘~7分鐘為更佳。
<曝光步驟>
上述膜可以提供於選擇性地曝光膜之曝光步驟中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括曝光步驟,該曝光步驟選擇性地曝光藉由膜形成步驟而形成之膜。
選擇性地曝光表示對膜的一部分進行曝光。又,藉由選擇性地曝光,在膜上形成經曝光之區域(曝光部)和未經曝光的區域(非曝光部)。
關於曝光量,只要能夠將本發明的樹脂組成物硬化,則並無特別限定,例如以在波長365nm下的曝光能量換算為50~10,000mJ/cm
2為較佳,200~8,000mJ/cm
2為更佳。
曝光波長能夠在190~1,000nm的範圍內適當設定,240~550nm為較佳。
關於曝光波長,若以與光源的關係進行說明,則可舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm etc.)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、i射線(波長365nm)、寬(g、h、i射線的3波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F2準分子雷射(波長157nm)、(5)極紫外線;EUV(波長13.6nm)、(6)電子束、(7)YAG雷射的第二諧波532nm且第三諧波355nm等。關於本發明的樹脂組成物,尤其基於高壓水銀燈之曝光為較佳,其中,基於i射線之曝光為較佳。藉此,可以獲得尤其高的曝光靈敏度。
又,曝光的方式並無特別限定,只要為曝光包括本發明的樹脂組成物之膜的至少一部分之方式即可,但是可舉出使用了光罩之曝光、基於雷射直接成像法之曝光等。
<曝光後加熱步驟>
上述膜可以提供給在曝光後進行加熱之步驟(曝光後加熱步驟)中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括曝光後加熱步驟,該曝光後加熱步驟加熱藉由曝光步驟進行曝光之膜。
曝光後加熱步驟能夠在曝光步驟之後且在顯影步驟之前進行。
曝光後加熱步驟中之加熱溫度為50℃~140℃為較佳,60℃~120℃為更佳。
曝光後加熱步驟中之加熱時間為30秒鐘~300分鐘為較佳,1分鐘~10分鐘為更佳。
關於曝光後加熱步驟中之升溫速度,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為1~12℃/分鐘為較佳,2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。
又,升溫速度可以在加熱過程中適當變更。
作為曝光後加熱步驟中之加熱機構,並無特別限定,能夠使用公知的加熱板、烘箱、紅外線加熱器等。
又,藉由在加熱時使氮氣、氦氣、氬氣等非活性氣體流過等而在低氧濃度的環境下進行亦較佳。
<顯影步驟>
曝光後的上述膜可以提供於使用顯影液進行顯影而形成圖案之顯影步驟中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括顯影步驟,該顯影步驟使用顯影液對藉由曝光步驟進行曝光之膜進行顯影而形成圖案。藉由進行顯影,去除膜的曝光部及非曝光部中的一個來形成圖案。
其中,將藉由顯影步驟去除膜的非曝光部之顯影稱為負型顯影,將藉由顯影步驟去除膜的曝光部之顯影稱為正型顯影。
〔顯影液〕
作為顯影步驟中所使用之顯影液,可舉出含有鹼水溶液或有機溶劑之顯影液。
當顯影液為鹼水溶液之情況下,作為鹼水溶液能夠含有之鹼性化合物,可舉出無機鹼類、一級胺類、二級胺類、三級胺類、四級銨鹽,TMAH(氫氧化四甲基銨)、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙胺、正丙基胺、二乙胺、二正丁基胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四戊基銨、氫氧化四己基銨、氫氧化四辛基銨、氫氧化乙基三甲基銨、氫氧化丁基三甲基銨、氫氧化甲基三戊基銨、氫氧化二丁基二戊基銨、氫氧化二甲基雙(2-羥乙基)銨、氫氧化三甲基苯基銨、氫氧化三甲基苄基銨、氫氧化三乙基苄基銨、吡咯、哌啶為較佳,更佳為TMAH。例如在使用TMAH之情況下,顯影液中之鹼性化合物的含量在顯影液總質量中為0.01~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.3~3質量%為進一步較佳。
當顯影液含有有機溶劑之情況下,有機溶劑作為酯類例如可較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例:烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例:3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及作為醚類,例如可較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單***乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及作為酮類,例如可較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及作為環狀烴類,例如可較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類、作為亞碸類,可較佳地舉出二甲基亞碸以及作為醇類,可較佳地舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、二乙二醇、丙二醇、甲基異丁基甲醇、三乙二醇等以及作為醯胺類,可較佳地舉出N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等。
在顯影液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑能夠使用1種或混合使用2種以上。在本發明中,尤其包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮及環己酮之群組中之至少一種之顯影液為較佳,包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯及二甲基亞碸之群組中之至少一種之顯影液為更佳,包含環戊酮之顯影液為最佳。
當顯影液含有有機溶劑之情況下,有機溶劑相對於顯影液的總質量之含量為50質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳,90質量%以上為特佳。又,上述含量可以為100質量%。
顯影液可以進一步含有其他成分。
作為其他成分,例如可舉出公知的界面活性劑和公知的消泡劑等。
〔顯影液的供給方法〕
關於顯影液的供給方法,只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,存在將形成有膜之基材浸漬於顯影液中之方法、使用噴嘴向形成於基材上之膜供給顯影液以進行旋覆浸沒顯影或連續供給顯影液之方法。噴嘴的種類並無特別限制,可舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。
從顯影液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,使用直式噴嘴供給顯影液之方法或使用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從顯影液向圖像部的滲透性的觀點考慮,使用噴霧噴嘴進行供給之方法為更佳。
又,可以採用在使用直式噴嘴連續供給顯影液之後,旋轉基材以從基材上去除顯影液,在旋轉乾燥之後再次使用直式噴嘴連續供給之後,旋轉基材以從基材上去除顯影液之步驟,亦可以反覆進行複數次該步驟。
又,作為顯影步驟中之顯影液的供給方法,能夠採用將顯影液連續地供給至基材之步驟、在基材上使顯影液保持大致靜止狀態之步驟、在基材上利用超聲波等使顯影液振動之步驟及組合了該等之步驟等。
作為顯影時間,10秒鐘~10分鐘為較佳,20秒鐘~5分鐘為更佳。顯影時的顯影液的溫度並無特別限定,能夠較佳為在10~45℃下進行,更較佳為在18℃~30℃下進行。
在顯影步驟中,在使用了顯影液之處理之後,可以進一步進行使用沖洗液之圖案的清洗(沖洗)。又,可以採用與圖案接觸之顯影液沒有完全乾燥之前供給沖洗液等的方法。
〔沖洗液〕
在顯影液為鹼水溶液之情況下,作為沖洗液,例如能夠使用水。在顯影液為包含有機溶劑之顯影液之情況下,作為沖洗液,例如能夠使用與顯影液中所包含之溶劑不同之溶劑(例如,水、與顯影液中所包含之有機溶劑不同之有機溶劑)。
作為沖洗液包含有機溶劑時的有機溶劑,作為酯類,例如可較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例:烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例:3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及作為醚類,例如可較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單***、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單***、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單***乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及作為酮類,例如可較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及作為環狀烴類,例如可較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類、作為亞碸類,可較佳地舉出二甲基亞碸以及作為醇類,可較佳地舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、二乙二醇、丙二醇、甲基異丁基甲醇、三乙二醇等以及作為醯胺類,可較佳地舉出N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等。
在沖洗液包含有機溶劑之情況下,有機溶劑能夠使用1種或混合使用2種以上。在本發明中,尤其環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮、環己酮、PGMEA、PGME為較佳,環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、PGMEA、PGME為更佳,環己酮、PGMEA為進一步較佳。
在沖洗液包含有機溶劑之情況下,沖洗液的50質量%以上為有機溶劑為較佳,70質量%以上為有機溶劑為更佳,90質量%以上為有機溶劑為進一步較佳。又,亦可以為沖洗液的100質量%為有機溶劑。
沖洗液可以進一步含有其他成分。
作為其他成分,例如可舉出公知的界面活性劑和公知的消泡劑等。
〔沖洗液的供給方法〕
關於沖洗液的供給方法,只要能夠形成所期望的圖案,則並無特別限制,存在將基材浸漬於沖洗液中之方法、藉由液盤將沖洗液供給至基材之方法、以噴淋形式將沖洗液供給至基材之方法、藉由直式噴嘴等機構將沖洗液連續供給至基材之方法。
從沖洗液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,存在使用噴淋噴嘴、直式噴嘴、噴霧噴嘴等供給沖洗液之方法,使用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從沖洗液向圖像部的滲透性的觀點考慮,使用噴霧噴嘴進行供給之方法為更佳。噴嘴的種類並無特別限制,可舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。
亦即,沖洗步驟為藉由直式噴嘴將沖洗液供給或連續供給至上述曝光後的膜中之步驟為較佳,藉由噴霧噴嘴供給沖洗液之步驟為更佳。
又,作為沖洗步驟中之沖洗液的供給方法,能夠採用將沖洗液連續地供給至基材之步驟、在基材上使沖洗液保持大致靜止狀態之步驟、在基材上利用超聲波等使沖洗液振動之步驟及組合了該等之步驟等。
作為沖洗時間,10秒鐘~10分鐘為較佳,20秒鐘~5分鐘為更佳。沖洗時的沖洗液的溫度並無特別限定,能夠較佳為在10~45℃下進行,更較佳為在18℃~30℃下進行。
<加熱步驟>
藉由顯影步驟而獲得之圖案(在進行沖洗步驟之情況下為沖洗後的圖案)可以提供給加熱藉由上述顯影而獲得之圖案之加熱步驟中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括加熱步驟,該加熱步驟加熱藉由顯影步驟而獲得之圖案。
又,本發明的硬化物的製造方法可以包括加熱步驟,該加熱步驟加熱在不進行顯影步驟的狀態下藉由其他方法而獲得之圖案或藉由膜形成步驟而獲得之膜。
在加熱步驟中,使聚醯亞胺前驅物等樹脂環化而成為聚醯亞胺等樹脂。
又,亦進行特定樹脂或除了特定樹脂以外的交聯劑中之未反應的交聯性基的交聯等。
作為加熱步驟中之加熱溫度(最高加熱溫度),50~450℃為較佳,150~350℃為更佳,150~250℃為進一步較佳,160~250℃為更進一步較佳,160~230℃為特佳。
加熱步驟藉由加熱,利用從上述鹼產生劑產生之鹼等的作用,在上述圖案內促進上述聚醯亞胺前驅物的環化反應之步驟為較佳。
關於加熱步驟中之加熱,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度以1~12℃/分鐘的升溫速度進行為較佳。上述升溫速度為2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。藉由將升溫速度設為1℃/分鐘以上,能夠確保生產率,並且防止酸或溶劑的過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘以下,能夠緩和硬化物的殘存應力。
另外,在為能夠急速加熱的烘箱的情況下,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度以1~8℃/秒鐘的升溫速度進行為較佳,2~7℃/秒鐘為更佳,3~6℃/秒鐘為進一步較佳。
加熱開始時的溫度為20℃~150℃為較佳,20℃~130℃為更佳,25℃~120℃為進一步較佳。加熱開始時的溫度係指,開始加熱至最高加熱溫度之步驟時的溫度。例如,在將本發明的樹脂組成物適用於基材上之後使其乾燥之情況下,為該乾燥後的膜(層)的溫度,例如從比本發明的樹脂組成物中所包含之溶劑的沸點低30~200℃的溫度開始升溫為較佳。
加熱時間(在最高加熱溫度下的加熱時間)為5~360分鐘為較佳,10~300分鐘為更佳,15~240分鐘為進一步較佳。
尤其,在形成多層積層體之情況下,從層間的密接性的觀點考慮,加熱溫度為30℃以上為較佳,80℃以上為更佳,100℃以上為進一步較佳,120℃以上為特佳。
上述加熱溫度的上限為350℃以下為較佳,250℃以下為更佳,240℃以下為進一步較佳。
加熱可以階段性地進行。作為例子,可以進行如下步驟:從25℃以3℃/分鐘升溫至120℃且在120℃下保持60分鐘,並且從120℃以2℃/分鐘升溫至180℃且在180℃下保持120分鐘。又,如美國專利第9159547號說明書中所記載,一邊照射紫外線一邊進行處理亦較佳。藉由這種預處理步驟,能夠提高膜的特性。預處理步驟在10秒鐘~2小時左右的短時間內進行即可,15秒鐘~30分鐘為更佳。預處理可以為兩階段以上的步驟,例如可以在100~150℃的範圍內進行第1階段的預處理步驟,之後在150~200℃的範圍內進行第2階段的預處理步驟。
進而,可以在加熱之後進行冷卻,作為此時的冷卻速度,1~5℃/分鐘為較佳。
在防止特定樹脂分解的方面而言,藉由在加熱步驟中使氮氣、氦氣、氬氣等非活性氣體流過且在減壓下進行等而在低氧濃度的環境下進行為較佳。氧濃度為50ppm(體積比)以下為較佳,20ppm(體積比)以下為更佳。
作為加熱步驟中之加熱機構,並無特別限定,但是例如可舉出加熱板、紅外線爐、電烘箱、熱風式烘箱、紅外線烘箱等。
<顯影後曝光步驟>
藉由顯影步驟而獲得之圖案(在進行沖洗步驟之情況下為沖洗後的圖案)代替上述加熱步驟或除了上述加熱步驟以外亦可以提供於曝光顯影步驟之後的圖案之顯影後曝光步驟中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法可以包括顯影後曝光步驟,該顯影後曝光步驟曝光藉由顯影步驟而獲得之圖案。本發明的硬化物的製造方法可以包括加熱步驟及顯影後曝光步驟,亦可以僅包括加熱步驟及顯影後曝光步驟中的一者。
在顯影後曝光步驟中,例如能夠促進藉由光鹼產生劑的感光而進行聚醯亞胺前驅物等的環化之反應或藉由光酸產生劑的感光而進行酸分解性基的脫離之反應等。
在顯影後曝光步驟中,只要曝光在顯影步驟中所獲得之圖案的至少一部分即可,但是曝光上述圖案的全部為較佳。
顯影後曝光步驟中之曝光量以在感光性化合物具有靈敏度之波長下之曝光能量換算為50~20,000mJ/cm
2為較佳,100~15,000mJ/cm
2為更佳。
顯影後曝光步驟例如能夠使用上述曝光步驟中之光源來進行,使用寬頻帶光為較佳。
<金屬層形成步驟>
藉由顯影步驟而獲得之圖案(提供給加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之圖案為較佳)可以提供給在圖案上形成金屬層之金屬層形成步驟中。
亦即,本發明的硬化物的製造方法包括金屬層形成步驟為較佳,該金屬層形成步驟在藉由顯影步驟而獲得之圖案(提供給加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之圖案為較佳)上形成金屬層。
作為金屬層,並無特別限定,能夠使用現有的金屬種類,可例示銅、鋁、鎳、釩、鈦、鉻、鈷、金、鎢、錫、銀及包含該等金屬之合金,銅及鋁為更佳,銅為進一步較佳。
金屬層的形成方法並無特別限定,能夠適用現有的方法。例如,能夠使用日本特開2007-157879號公報、日本特表2001-521288號公報、日本特開2004-214501號公報、日本特開2004-101850號公報、美國專利第7888181B2、美國專利第9177926B2中所記載之方法。例如,可以考慮光微影、PVD(物理蒸鍍法)、CVD(化學氣相沉積法)、剝離、電解電鍍、無電解電鍍、蝕刻、印刷及組合了該等之方法等。更具體而言,可舉出組合了濺射、光微影及蝕刻之圖案化方法、組合了光微影和電解電鍍之圖案化方法。作為電鍍的較佳態樣,可舉出使用了硫酸銅或氰化銅電鍍液之電解電鍍。
作為金屬層的厚度,最厚的壁厚的部分為0.01~50μm為較佳,1~10μm為更佳。
<用途>
作為能夠適用本發明的硬化物的製造方法或本發明的硬化物的領域,可舉出電子元件的絕緣膜、再配線層用層間絕緣膜、應力緩衝膜等。除此以外,亦可舉出密封膜、基板材料(柔性印刷電路板的基底膜或覆蓋膜、層間絕緣膜)或藉由對如上述實際安裝用途的絕緣膜進行蝕刻而形成圖案之情況等。關於該等用途,例如能夠參閱Science&Technology Co.,Ltd.“聚醯亞胺的高功能化和應用技術”2008年4月、柿本雅明/監修、CMC技術圖書館“聚醯亞胺材料的基礎和開發”2011年11月發行、日本聚醯亞胺/芳香族系高分子研究會/編“最新聚醯亞胺 基礎和應用”NTS,2010年8月等。
又,本發明的硬化物的製造方法或本發明的硬化物亦能夠用於膠印版面或網版版面等版面的製造、蝕刻成形組件的用途、電子尤其微電子中之保護漆及介電層的製造等中。
(積層體及積層體的製造方法)
本發明的積層體係指具有複數層包括本發明的硬化物之層之結構體。
本發明的積層體為包括2層以上的包含硬化物之層之積層體,並且亦可以設為積層3層以上而成之積層體。
上述積層體中所包括之2層以上的上述包括硬化物之層中的至少一個為包括本發明的硬化物之層,從抑制硬化物的收縮或上述收縮所伴隨之硬化物的變形等之觀點考慮,上述積層體中所包括之所有包括硬化物之層為包括本發明的硬化物之層亦較佳。
亦即,本發明的積層體的製造方法包括本發明的硬化物的製造方法為較佳,包括重複複數次本發明的硬化物的製造方法之步驟為更佳。
本發明的積層體包含2層以上的包括硬化物之層,在任意上述包括硬化物之層之間的任一層之間包含金屬層之態樣為較佳。關於上述金屬層,藉由上述金屬層形成步驟而形成為較佳。
亦即,本發明的積層體的製造方法在複數次進行之硬化物的製造方法期間,還包括在包括硬化物之層上形成金屬層之金屬層形成步驟為較佳。金屬層形成步驟的較佳態樣如上所述。
作為上述積層體,例如可舉出至少包含依次積層有第一個包括硬化物之層、金屬層、第二個包括硬化物之層這三個層之層結構之積層體作為較佳者。
上述第一個包括硬化物之層及上述第二個包括硬化物之層均為包括本發明的硬化物之層為較佳。用於形成上述第一個包括硬化膜之層之本發明的樹脂組成物和用於形成上述第二個包括硬化膜之層之本發明的樹脂組成物可以為組成相同的組成物,亦可以為組成不同之組成物。本發明的積層體中之金屬層可較佳地用作再配線層等金屬配線。
<積層步驟>
本發明的積層體的製造方法包括積層步驟為較佳。
積層步驟為包括在圖案(樹脂層)或金屬層的表面上再次依序進行(a)膜形成步驟(層形成步驟)、(b)曝光步驟、(c)顯影步驟、(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之一系列步驟。其中,亦可以為重複(a)膜形成步驟及(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之態樣。又,亦可以在(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之後包括(e)金屬層形成步驟。在積層步驟中可以進一步適當包括上述乾燥步驟等,這係毋庸置疑的。
在積層步驟之後進一步進行積層步驟之情況下,可以在上述曝光步驟之後,上述加熱步驟之後或上述金屬層形成步驟之後,進一步進行表面活化處理步驟。作為表面活化處理,可例示電漿處理。對表面活性化處理的詳細內容將進行後述。
上述積層步驟進行2~20次為較佳,進行2~9次為更佳。
例如,如樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層/樹脂層/金屬層,將樹脂層設為2層以上且20層以下之構成為較佳,並且設為2層以上且9層以下之構成為進一步較佳。
上述各層的組成、形狀及膜厚等可以分別相同,亦可以不同。
在本發明中,尤其以在設置金屬層之後進一步覆蓋上述金屬層之方式形成上述本發明的樹脂組成物的硬化物(樹脂層)之態樣為較佳。具體而言,可舉出依序重複(a)膜形成步驟、(b)曝光步驟、(c)顯影步驟、(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者(e)金屬層形成步驟之態樣或依序重複(a)膜形成步驟、(d)加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者、(e)金屬層形成步驟之態樣。藉由交替進行積層本發明的樹脂組成物層(樹脂層)之積層步驟和金屬層形成步驟,能夠交替積層本發明的樹脂組成物層(樹脂層)和金屬層。
(表面活性化處理步驟)
本發明的積層體的製造方法包括對上述金屬層及樹脂組成物層的至少一部分進行表面活性化處理之表面活性化處理步驟為較佳。
表面活性化處理步驟通常在金屬層形成步驟之後進行,但是亦可以在上述顯影步驟之後(較佳為加熱步驟及顯影後曝光步驟中的至少一者之後),對樹脂組成物層進行表面活性化處理步驟之後,進行金屬層形成步驟。
關於表面活性化處理,可以僅對金屬層的至少一部分進行,亦可以僅對曝光後的樹脂組成物層的至少一部分進行,亦可以分別對金屬層及曝光後的樹脂組成物層這兩者的至少一部分進行。對金屬層的至少一部分進行表面活性化處理為較佳,對金屬層中在表面上形成樹脂組成物層之區域的一部分或全部進行表面活性化處理為較佳。如此,藉由對金屬層的表面進行表面活性化處理,能夠提高與設置於其表面上之樹脂組成物層(膜)的密接性。
又,對曝光後的樹脂組成物層(樹脂層)的一部分或全部亦進行表面活性化處理為較佳。如此,藉由對樹脂組成物層的表面進行表面活性化處理,能夠提高與設置於經表面活性化處理之表面上之金屬層和樹脂層的密接性。尤其,在進行負型顯影之情況等使樹脂組成物層硬化之情況下,不易受到表面處理之損壞,從而容易提高密接性。
作為表面活性化處理,具體而言,選自各種原料氣體(氧氣、氫氣、氬氣、氮氣、氮氣/氫氣混合氣體、氬氣/氧氣混合氣體等)的電漿處理、電暈放電處理、基於CF
4/O
2、NF
3/O
2、SF
6、NF
3、NF
3/O
2之蝕刻處理、基於紫外線(UV)臭氧法之表面處理、浸漬於鹽酸水溶液中以去除氧化皮膜之後浸漬於包含具有至少一種胺基和硫醇基之化合物之有機表面處理劑中的浸漬處理、使用了刷子之機械粗面化處理,電漿處理為較佳,尤其使用氧氣作為原料氣體之氧氣電漿處理為較佳。在進行電暈放電處理之情況下,能量為500~200,000J/m
2為較佳,1000~100,000J/m
2為更佳,10,000~50,000J/m
2為最佳。
(半導體元件之製造方法)
又,在本發明中亦揭示含有本發明的硬化物或本發明的積層體之半導體元件。
又,本發明亦揭示包括本發明的硬化物的製造方法或本發明的積層體的製造方法之半導體元件的製造方法。作為將本發明的樹脂組成物用於再配線層用層間絕緣膜的形成中之半導體元件的具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0213~0218段的記載及圖1的記載,該等內容被編入本說明書中。
[實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行更具體的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等只要不脫離本發明的宗旨,則能夠適當地進行變更。從而,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。除非另有說明,則“份”、“%”為質量標準。
<化合物B-1的合成>
〔B-1a的合成〕
向三口圓底燒瓶加入15.8g(0.248mol)的2-胺基乙醇及250ml的環丁碸,在室溫下進行了攪拌。向該溶液添加了50.0g(0.113mol)的4,4’-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐。將該溶液加熱至100℃並攪拌了3小時。向該反應溶液添加600ml的甲苯並在外溫140℃下加熱攪拌,使用Dean-Stark經3小時進行了脫水。接著,向反應液添加1.5ml的甲磺酸,在外溫140℃下加熱攪拌,使用Dean-Stark經1小時進行了脫水。反應結束之後,冷卻至室溫之後一邊攪拌一邊將其倒入藉由將16g碳酸氫鈉溶解於1000ml的水中而得之水溶液中,用乙酸乙酯(600ml)萃取了目標物。用水(600ml)清洗萃取液,用硫酸鈉使其乾燥。之後,在減壓下蒸餾含有目標物之乙酸乙酯溶液,獲得了47.7g的作為目標物之B-1a的結晶,其產率為79.9%。
〔B-1的合成〕
向三口圓底燒瓶加入47.7g(0.09mol)的B-1a、1.0g的作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)、50ml的N,N-二甲基乙醯胺及100ml的乙腈,冷卻至5℃並進行了攪拌。向該溶液滴加了22ml(0.27mol)的丙烯醯氯。滴加結束之後,在10℃下攪拌了30分鐘之後,在25℃下攪拌了6小時。反應結束之後,將其倒入3.8質量%的碳酸氫鈉水溶液(780g)中,繼而添加乙酸乙酯(400ml)萃取了目標物。用食鹽水(300ml)、繼而用水(300ml)清洗了萃取溶液。之後,在減壓下濃縮了用硫酸鈉乾燥之萃取溶液。用管柱層析法(載體:矽膠、洗提液:正己烷/乙酸乙酯=3/1)純化了殘渣。從所獲得之溶液在減壓下蒸餾溶劑,獲得了54.1g的作為目標物之B-1的粉體,其產率為90.6%。
化合物B-1的H
1-NMR測量結果如下。
7.93(2H)、7.84(2H)、7.79(2H)、6.38(2H)、6.09(2H)、5.84(2H)、4.41(4H)、4.04(4H)
【化學式73】
<化合物B-2的合成>
〔B-2a的合成〕
向三口圓底燒瓶加入28.1g(0.460mol)的2-胺基乙醇及300ml的環丁碸,在室溫下進行了攪拌。向該溶液添加了62.0g(0.200mol)的4,4’-氧基二鄰苯二甲酸酐(ODPA)。將該溶液加熱至80℃並攪拌了2小時。向該反應溶液添加700ml的甲苯並在外溫140℃下加熱攪拌,使用Dean-Stark經4小時進行了脫水。反應結束之後,冷卻至室溫之後一邊攪拌一邊將其倒入藉由將32g的碳酸氫鈉溶解於2300ml的水中而得之水溶液中,過濾了所生成之結晶。再者,將其懸浮於1.4L的乙酸乙酯中並在室溫下攪拌了30分鐘。過濾結晶之後,在60℃下乾燥8小時,獲得了67.18g的作為目標物之B-2a的結晶,其產率為84.8%。
〔B-2的合成〕
向三口圓底燒瓶加入65.8g(0.166mol)的B-2a、0.36g的作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)、180ml的N,N-二甲基乙醯胺及100ml的乙腈,冷卻至5℃並進行了攪拌。向該溶液加入120ml的乙腈,冰冷至10℃以下之後,滴加了47.8ml(0.593mol)的丙烯醯氯。滴加結束之後,在10℃下攪拌了30分鐘之後,在25℃下攪拌了6小時。反應結束之後,將其倒入9.0質量%的碳酸氫鈉水溶液(480g)中,繼而添加乙酸乙酯(400ml)過濾了析出之目標物。進而進行有機相分液之後,用食鹽水(300ml)、繼而用水(300ml)進行了清洗。之後,在減壓下濃縮了用硫酸鈉乾燥之萃取溶液。將殘渣與上述已過濾之結晶一同用管柱層析法(載體:矽膠、洗提液:氯仿乙酸乙酯=4/1)進行了純化。從所獲得之溶液在減壓下蒸餾溶劑,獲得了53.3g的作為目標物之B-2的粉體,其產率為63.7%。
化合物B-2的H
1-NMR測量結果如下。
7.91(2H)、7.45(2H)、7.39(2H)、6.38(2H)、6.08(2H)、5.84(2H)、4.41(4H)、4.02(4H)
【化學式74】
<化合物B-3的合成>
將9.56份(50mmol)的N-(2-羥乙基)鄰苯二甲醯亞胺溶解於50份的乙酸乙酯中,並加熱至40℃。向其緩慢滴加12.00份的1,1-(雙丙烯醯氧基甲基)乙基異氰酸酯(SHOWA DENKO K.K.製CALENDS BEI)之後,添加了60mg的辛酸亞錫(Yoshitomiyakuhin Corporation製Stanoct)。在45℃下進一步進行了3小時的加熱攪拌。用乙酸乙酯萃取、水洗及用飽和食鹽水清洗了所獲得之反應液,使其乾燥・濃縮,藉此獲得了21.5份的B-3。
【化學式75】
<化合物B-4的合成>
參閱Journal:Dental Materials, Volume:16, Issue:6, Pages:396-405, author:Chappelow, C. C.; Power, M. D.; Bowles, C. Q.; Miller, R. G.; Pinzino, C. S.; Eick, J. D.的記載,合成了下述結構的化合物B-4。
【化學式76】
<化合物B-5、B-6的合成>
在化合物B-2的合成中,將ODPA變更為由下述式(b-5’)表示之化合物,除此以外,藉由與化合物B-2相同的方法合成了化合物B-5。
在化合物B-2的合成中,將ODPA變更為由下述式(b-6’)表示之化合物,除此以外,藉由與化合物B-2相同的方法合成了化合物B-6。
推測化合物B-5及化合物B-6的結構分別為由下述式(B-5)及式(B-6)表示之結構。
【化學式77】
<合成例1>
〔由均苯四甲酸二酐、4,4’-二胺基二苯基醚及苯甲醇合成聚醯亞胺前驅物(A-1:不具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
使14.06g(64.5毫莫耳)的均苯四甲酸二酐(在140℃下乾燥12小時)及14.22g(131.58毫莫耳)的苯甲醇懸浮於50mL的N-甲基吡咯啶酮中,用分子篩使其乾燥。在100℃下將懸浮液加熱3小時。將反應混合物冷卻至室溫,加入21.43g(270.9毫莫耳)的吡啶及90mL的N-甲基吡咯啶酮。接著,將反應混合物冷卻至-10℃,一邊將溫度保持在-10±4℃一邊經10分鐘加入了16.12g(135.5毫莫耳)的SOCl
2。加入SOCl
2之期間,黏度增加。用50mL的N-甲基吡咯啶酮進行稀釋之後,在室溫下對反應混合物攪拌了2小時。接著,將在100mL的N-甲基吡咯啶酮中溶解11.08g(58.7毫莫耳)的4,4’-二胺基二苯基醚而得之溶液調整在-5~0℃的溫度範圍內,並且經20分鐘將其滴加到反應混合物中。接著,在0℃下使反應混合物反應了1小時之後,加入70g的乙醇,在室溫下攪拌了1晚。接著,使聚醯亞胺前驅物在5升的水中沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物混合物以5,000rpm的速度攪拌了15分鐘。過濾去除聚醯亞胺前驅物,在4升的水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物在45℃下乾燥了3天。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為18,000。
【化學式78】
<合成例2>
〔由均苯四甲酸二酐、4,4’-二胺基二苯基醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯合成聚醯亞胺前驅物(A-2:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
混合14.06g(64.5毫莫耳)的均苯四甲酸二酐(在140℃下乾燥了12小時)、16.8g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05g的氫醌、20.4g(258毫莫耳)的吡啶及100g的二甘二甲醚(二乙二醇二甲醚),在60℃的溫度下攪拌18小時,製造了均苯四酸與甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,藉由SOCl
2氯化了所獲得之二酯之後,藉由與合成例1相同的方法用4,4’-二胺基二苯基醚轉換成聚醯亞胺前驅物,藉由與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為19,000。
【化學式79】
<合成例3>
〔由4,4’-氧基二鄰苯二甲酸酐、4,4’-二胺基二苯基醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯合成聚醯亞胺前驅物(A-3:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
混合20.0g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧基二鄰苯二甲酸酐(在140℃下乾燥了12小時)、16.8g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05g的氫醌、20.4g(258毫莫耳)的吡啶及100g的二甘二甲醚,在60℃的溫度下攪拌18小時,製造了4,4’-氧基二鄰苯二甲酸與甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,藉由SOCl
2氯化了所獲得之二酯之後,藉由與合成例1相同的方法用4,4’-二胺基二苯基醚轉換成聚醯亞胺前驅物,藉由與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為18,000。
【化學式80】
<合成例4>
〔由4,4’-氧基二鄰苯二甲酸酐、4,4’-二胺基-2,2’-二甲基聯苯(聯鄰甲苯胺)及甲基丙烯酸2-羥乙酯合成聚醯亞胺前驅物(A-4:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
混合20.0g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧基二鄰苯二甲酸酐(在140℃下乾燥了12小時)、16.8g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸2-羥乙酯、0.05g的氫醌、20.4g(258毫莫耳)的吡啶及100g的二甘二甲醚,在60℃的溫度下攪拌18小時,製造了4,4’-氧基二鄰苯二甲酸與甲基丙烯酸2-羥乙酯的二酯。接著,藉由SOCl
2氯化了所獲得之二酯之後,藉由與合成例1相同的方法用4,4’-二胺基-2,2’-二甲基聯苯轉換成聚醯亞胺前驅物,藉由與合成例1相同的方法獲得了聚醯亞胺前驅物。該聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量為19,000。
【化學式81】
<合成例5>
〔由2,2'-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷及4,4'-氧基二苯甲醯氯合成聚苯并噁唑前驅物(A-5)〕
向100mL的N-甲基-2-吡咯啶酮添加13.92g的2,2'-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷,進行了攪拌並使其溶解。繼而,一邊將溫度保持在0~5℃,一邊經10分鐘滴加了11.21g的4,4'-氧基二苯甲醯氯之後,繼續攪拌了60分鐘。接著,使聚苯并噁唑前驅物在6升的水中沉澱,並將水-聚苯并噁唑前驅物混合物以5000rpm的速度攪拌了15分鐘。過濾去除聚苯并噁唑前驅物,在6升的水中再次攪拌30分鐘並再次進行了過濾。接著,在減壓下,將所獲得之聚苯并噁唑前驅物在45℃下乾燥了3天。該聚苯并噁唑前驅物的重量平均分子量為15,000。
【化學式82】
<合成例6>
〔由4,4’-氧基二鄰苯二甲酸二酐、4,4’-二胺基二苯基醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯合成聚醯亞胺前驅物(A-6:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
將155.1g的4,4’-氧基二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)加入到可分離燒瓶中,並且加入了134.0g的甲基丙烯酸2-羥乙酯(HEMA)及400ml的γ-丁內酯。一邊在室溫下攪拌一邊加入79.1g的吡啶,藉此獲得了反應混合物。基於反應之放熱結束之後,放冷至室溫,進而靜置了16小時。
接著,在冰冷下,向反應混合物中一邊攪拌一邊經40分鐘加入了藉由將206.3g的二環己基碳二亞胺(DCC)溶解於180ml的γ-丁內酯而得之溶液。繼而,一邊攪拌一邊經60分鐘加入了藉由將93.0g的4,4’-二胺基二苯基醚懸浮於350ml的γ-丁內酯而得之懸浮液。進而在室溫下攪拌2小時之後,加入30ml的乙醇攪拌了1小時。之後,加入了400ml的γ-丁內酯。藉由過濾去除了反應混合物中所生成之沉澱物,從而獲得了反應液。
將所獲得之反應液加入到3升的乙醇中而生成了由粗聚合物構成之沉澱物。濾取所生成之粗聚合物,將其溶解於1.5升的四氫呋喃中獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到28升的水中並使聚合物沉澱,濾取所獲得之沉澱物之後進行真空乾燥,藉此獲得了粉末狀的聚合物A-6。測量該聚合物A-6的重量平均分子量(Mw)之結果為20,000。
<合成例7>
〔由3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、4,4’-二胺基二苯基醚及甲基丙烯酸2-羥乙酯合成聚醯亞胺前驅物(A-7:具有自由基聚合性基之聚醯亞胺前驅物)〕
在合成例7中,代替4,4’-氧基二鄰苯二甲酸二酐155.1g,使用了3,3’4,4’-聯苯四羧酸二酐147.1g,除此以外,以與合成例6中所記載之方法相同的方式進行反應,藉此獲得了聚合物A-7。測量該聚合物A-7的重量平均分子量(Mw)之結果為22,000。
<實施例及比較例>
在各實施例中,分別混合下述表中所記載之成分,從而獲得了各樹脂組成物。又,在各比較例中,分別混合下述表中所記載之成分,從而獲得了各比較用組成物。
具體而言,將表的“溶劑”以外的欄中所記載之成分的含量設為表的“質量份”中所記載之量,將表的“溶劑”一欄中所記載之成分的含量設為組成物的固體成分濃度成為表中所記載之值之量。
又,例如表的“溶劑”的“I-1/I-2”“80/20”的記載表示I-1與I-2的含量之比以質量比計為I-1:I-2=80:20。
將所獲得之樹脂組成物及比較用組成物通過細孔的寬度為0.8μm的聚四氟乙烯製過濾器來進行了加壓過濾。
又,在表中,“-”的記載表示組成物不含有對應之成分。
【表1】
實施例 | |||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | ||
固體成分濃度 (質量%) | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | |
環化樹脂或其前驅物 | 種類 | A-3 | A-3 | A-3 | A-3 | A-1 | A-2 | A-3 | A-4 | A-5 | A-3 | A-3 | A-3 | A-3 | A-3 |
質量份 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | |
化合物A | 種類 | B-1 | B-2 | B-3 | B-4 | B-1 | B-1 | B-1 | B-1 | B-1 | B-2 | B-3 | B-4 | B-5 | B-6 |
質量份 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | |
聚合性化合物 | 種類 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 |
質量份 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | |
光聚合起始劑 | 種類 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 |
質量份 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | |
鹼產生劑 | 種類 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 | E-1 |
質量份 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | 2.26 | |
聚合抑制劑 | 種類 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-2 | F-1 | F-1 |
質量份 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | |
遷移抑制劑 | 種類 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 |
質量份 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | |
金屬接著性改良劑 | 種類 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 | H-1 |
質量份 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | |
溶劑 | 種類 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 |
質量份 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | |
添加劑 | 種類 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
質量份 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
評價結果 | 耐藥品性 | A | A | A | A | B | B | A | B | B | A | B | B | A | A |
基板密接性 | A | A | B | B | A | A | A | A | A | A | A | A | A | A |
【表2】
實施例 | 比較例 | ||||||||||
15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 1 | 2 | 3 | ||
固體成分濃度 (質量%) | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
環化樹脂或其前驅物 | 種類 | A-3 | A-3 | A-3 | A-3 | A-3 | A-6/A-7 | A-6/A-7 | A-6/A-7 | A-6/A-7 | A-6/A-7 |
質量份 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 80.74 | 40/40 | 40/40 | 40/40 | 40/40 | 40/40 | |
化合物A | 種類 | B-5 | B-6 | B-1 | B-1 | B-1 | B-1 | B-1 | - | - | - |
質量份 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 3.75 | 3.75 | - | - | - | |
聚合性化合物 | 種類 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-1 | C-2 |
質量份 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 6.06 | 3 | 3 | 7.8 | 7.8 | 7.8 | |
光聚合起始劑 | 種類 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 | D-1 |
質量份 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 3.1 | 3.1 | 3.1 | 3.1 | 3.1 | |
鹼產生劑 | 種類 | E-1 | E-1 | - | E-1 | E-2 | - | - | - | - | - |
質量份 | 2.26 | 2.26 | - | 2.26 | 2.26 | - | - | - | - | - | |
聚合抑制劑 | 種類 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-1 | F-3 | F-3 | F-3 | F-3 | F-3 |
質量份 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
遷移抑制劑 | 種類 | G-2 | G-1 | G-1 | G-1 | G-1 | G-2/G-3 | G-2/G-3 | G-2/G-3 | G-2/G-3 | G-2/G-3 |
質量份 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.15/0.15 | 0.15/0.15 | 0.15/0.15 | 0.15/0.15 | 0.15/0.15 | |
金屬接著性改良劑 | 種類 | H-1 | H-2 | H-1 | H-1 | H-1 | H-2 | H-2 | H-2 | H-2 | H-2 |
質量份 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 1.61 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
溶劑 | 種類 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-1/I-2 | I-3/I-4 | I-3/I-4 | I-3/I-4 | I-3/I-4 | I-3/I-4 |
質量份 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | 80/20 | |
添加劑 | 種類 | - | - | - | J-1/J-2 | J-1/J-2 | J-1/J-2 | J-3 | - | J-1/J-2 | J-1/J-2 |
質量份 | - | - | - | 5.5/1 | 5.5/1 | 5.5/1 | 6.5 | - | 5.5/1 | 5.5/1 | |
評價結果 | 耐藥品性 | A | A | C | A | A | B | C | D | D | D |
基板密接性 | A | A | B | A | A | C | A | D | D | D |
表中所記載之各成分的詳細內容如下。
〔環化樹脂或其前驅物〕
・A-1~A-7:在上述中合成之A-1~A-7
〔化合物A〕
・B-1~B-4:在上述中合成之B-1~B-4
〔溶劑〕
I-1:γ-丁內酯(SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION製)
I-2:二甲基亞碸(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製)
I-3:N-甲基-2-吡咯啶酮(Ashland公司製)
I-4:乳酸乙酯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.製)
<評價>
〔硬化物的製造〕
各實施例及比較例中,藉由旋塗法分別將樹脂組成物或比較用組成物適用於矽晶圓上,形成了樹脂組成物層。將形成有上述樹脂層之矽晶圓在加熱板上在100℃下乾燥4分鐘,在矽晶圓上形成了具有20μm的均勻的厚度的樹脂組成物層。
使用寬頻曝光機(USHIO INC.製:UX-1000SN-EH01),以400mJ/cm
2的曝光能量曝光矽晶圓上的樹脂組成物層,在氮氣環境下,以5℃/分鐘的升溫速度升溫經曝光之樹脂組成物層,到達180℃之後,在該溫度下加熱了2小時。將上述加熱後的樹脂組成物層及矽晶圓浸漬於3質量%氫氟酸水溶液中,從矽晶圓剝離了加熱後的樹脂組成物層。將上述剝離之加熱後的樹脂組成物層作為硬化物。
〔耐藥品性〕
在下述條件下將所獲得之硬化物浸漬於下述藥液中,計算溶解速度。
藥液:二甲基亞碸(DMSO)與25質量%的氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液的90:10(質量比)的混合物
評價條件:在75℃下將硬化物浸漬於藥液中15分鐘,比較了浸漬前後的膜厚,並計算了溶解速度(nm/分鐘)。測量膜厚時,用橢圓偏光計(Foothill公司製造之KT-22)在塗佈面10點實施膜厚測定,將該平均值作為算術平均值而求出了膜厚。
按照下述評價標準進行評價,評價結果記載於表的“耐藥品性”一欄中。溶解速度的值愈小,硬化物的耐藥品性愈優異。
-評價標準-
A:溶解速度小於200nm/分鐘。
B:溶解速度為200nm/分鐘以上且小於350nm/分鐘。
C:溶解速度為350nm/分鐘以上且小於500nm/分鐘。
D:溶解速度為500nm/分鐘以上。
〔密接性〕
在各實施例及比較例中,藉由旋塗法將樹脂組成物或比較用組成物以層狀適用於銅基板上,分別形成了樹脂組成物層。將適用了所獲得之樹脂組成物層之銅基板在加熱板上在100℃下乾燥5分鐘,在銅基板上形成了厚度20μm的樹脂組成物層。使用步進機(Nikon NSR 2005 i9C)以500mJ/cm
2的曝光能量,並且使用100μm四方的光罩曝光了該樹脂組成物層,之後用環戊酮顯影60秒鐘,獲得了100μm四方形的樹脂層。進而,在氮氣環境下,以10℃/分鐘的升溫速度升溫,到達250℃之後,將該溫度維持3小時,獲得了硬化物。
在25℃、65%相對濕度(RH)的環境下,使用邦德測試儀(XYZTEC公式製造、CondorSigma)對銅基板上的100μm四方形的硬化物測量了銅基板與硬化物的剝離力。關於測量條件,使用200μm針並且將剝離速度設為10μm/S,將銅基板與針的距離設為2μm。
按照下述評價標準進行評價,評價結果記載於表的“基板密接性”一欄中。剝離力愈大,硬化物的密接性愈優異。
-評價標準-
A:剝離力為60gf以上。
B:剝離力為55gf以上且小於60gf。
C:剝離力為50gf以上且小於55gf。
D:剝離力小於50gf。
1gf為9.80665×10
-3N。
由以上的結果可知,本發明之含有樹脂及化合物A之樹脂組成物所獲得之硬化物的密接性優異。
比較例1~2之樹脂組成物不含有化合物A。可知該比較例1~2之樹脂組成物所獲得之硬化物的密接性較差。
又,由以上的結果可知,本發明之含有樹脂及化合物A之樹脂組成物對硬化物的耐藥品性優異。
比較例1~2之樹脂組成物不含有化合物A。可知該比較例1~2之樹脂組成物所獲得之硬化物的密接性較差。
<實施例101>
藉由旋塗法將在實施例1中所使用之樹脂組成物以層狀適用於在表面上形成有銅薄層之樹脂基材的銅薄層的表面上,並在100℃下乾燥4分鐘而形成膜厚20μm的感光膜之後,使用步進機(Nikon Co.,Ltd.製造,NSR1505 i6)進行了曝光。關於曝光,隔著遮罩(圖案為1:1線與空間、線寬為10μm的二元遮罩)在波長365nm下進行。曝光後,在100℃下加熱了4分鐘。上述加熱後,用環己酮顯影2分鐘,並用PGMEA沖洗30秒鐘,從而獲得了層的圖案。
接著,在氮氣環境下,以10℃/分鐘的升溫速度進行升溫,在達到230℃之後,在230℃下維持120分鐘,從而形成了再配線層用層間絕緣膜。該再配線層用層間絕緣膜的絕緣性優異。
又,使用該等再配線層用層間絕緣膜製造出半導體元件,其結果,確認到正常動作。
Claims (16)
- 一種樹脂組成物,其含有: 化合物A,其具有經由含有醯亞胺結構之連接基鍵結之複數個聚合性基且分子量小於1000;以及 選自包括環化樹脂及其前驅物之群組中之至少一種樹脂, 前述樹脂組成物滿足下述條件1及條件2中的至少一者, 條件1:樹脂組成物含有具有聚環氧烷結構之化合物B, 條件2:化合物A含有聚環氧烷結構。
- 如請求項1所述之樹脂組成物,其中 前述化合物A作為上述聚合性基含有具有乙烯性不飽和鍵之基團。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其進一步含有自由基聚合起始劑。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述化合物A含有複數個前述醯亞胺結構。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 前述樹脂含有與前述化合物A中所含有之聚合性基進行反應而能夠共價鍵結之基團。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其中 作為前述樹脂含有聚醯亞胺前驅物。
- 如請求項7所述之樹脂組成物,其中 前述式(1)中的R 113及R 114中的至少一者含有自由基聚合性基。
- 如請求項1或請求項2所述之樹脂組成物,其用於形成再配線層用層間絕緣膜。
- 一種硬化物,其為硬化請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物而成。
- 一種積層體,其包含2層以上的由請求項11所述之硬化物構成之層,在由前述硬化物構成之層之間的任一層之間包含金屬層。
- 一種硬化物的製造方法,其包括將請求項1至請求項10之任一項所述之樹脂組成物適用於基材上以形成膜之膜形成步驟。
- 如請求項13所述之硬化物的製造方法,其包括選擇性地曝光前述膜之曝光步驟及使用顯影液顯影前述膜來形成圖案之顯影步驟。
- 如請求項13所述之硬化物的製造方法,其包括在50~450℃下加熱前述膜之加熱步驟。
- 一種半導體元件,其含有請求項11所述之硬化物。
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