固化性树脂组合物、固化膜、层叠体、固化膜的制造方法及半导体器件

文档序号:1803604 发布日期:2021-11-05 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 固化性树脂组合物、固化膜、层叠体、固化膜的制造方法及半导体器件 (Curable resin composition, cured film, laminate, method for producing cured film, and semiconductor device ) 是由 井上遥菜 青岛俊荣 于 2020-03-16 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种固化性树脂组合物、通过固化上述固化性树脂组合物而成的固化膜、包含上述固化膜的层叠体、上述固化膜的制造方法及包含上述固化膜或上述层叠体的半导体器件,上述固化性树脂组合物包含选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种聚合物前体以及具有氢键合性氮原子且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的聚合性化合物,相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g。(The present invention provides a curable resin composition, a cured film obtained by curing the curable resin composition, a laminate including the cured film, a method for producing the cured film, and a semiconductor device including the cured film or the laminate, wherein the curable resin composition includes at least 1 polymer precursor selected from the group consisting of a polyimide precursor and a polybenzoxazole precursor, and a polymerizable compound having a hydrogen-bonding nitrogen atom and having a group containing 2 or more ethylenically unsaturated groups, and the radical polymerizable group valence derived from the compound having a radical polymerizable group having a molecular weight of 2,000 or less is 0.25 to 4.35mmol/g relative to the total solid content of the composition.)

固化性树脂组合物、固化膜、层叠体、固化膜的制造方法及半 导体器件

技术领域

本发明涉及一种固化性树脂组合物、固化膜、层叠体、固化膜的制造方法及半导体器件。

背景技术

对聚酰亚胺树脂、聚苯并噁唑树脂等聚合物的前体(以下,也将聚酰亚胺树脂的前体及聚苯并噁唑树脂的前体统称为“含杂环聚合物前体”。)进行环化来固化的树脂的耐热性及绝缘性优异,因此可适用于各种用途。作为上述用途并无特别限定,但若以实际安装用半导体器件为例,则可举出作为绝缘膜或密封材料的素材或保护膜的利用。并且,也用作挠性基板的基底膜或覆盖膜等。

例如,在上述用途中,将含杂环聚合物前体以含有含杂环聚合物前体的固化性树脂组合物的形态使用。将这种固化性树脂组合物例如通过涂布等适用于基材上,之后,通过加热等环化上述含杂环聚合物前体,能够在基材上形成已固化的树脂。能够通过公知的涂布方法等适用固化性树脂组合物,因此,可以说例如所适用的固化性树脂组合物的形状、大小、适用位置等设计的自由度高等制造上的适应性优异。从除了聚酰亚胺树脂等所具有的高性能以外,制造上的适应性也优异的观点考虑,越来越期待含有含杂环聚合物前体的固化性树脂组合物的产业上的应用拓展。

例如,专利文献1中记载有一种感光性树脂组合物,其包含聚酰亚胺前体及至少1种聚酰亚胺树脂和至少1种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,上述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯具有特定结构。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2017/131037号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

在通过固化包含聚酰亚胺前体等含杂环聚合物前体的固化性树脂组合物而成的固化膜的形成中,例如,在通过在固化膜上进一步适用并固化固化性树脂组合物而制作层叠体时等,存在固化膜与显影液或其他组合物接触的情况。

因此,在固化性树脂组合物中,例如,从对显影液的耐性或抑制由与其他组合物的接触导致的溶解等观点考虑,期待提供一种所获得的固化膜的耐药品性优异的固化性树脂组合物。

并且,在通过固化含有含杂环聚合物前体的固化性树脂组合物而成的固化膜中,期待提供一种断裂伸长率优异的固化性树脂组合物。

本发明的目的在于提供一种所获得的固化膜的耐药品性及断裂伸长率优异的固化性树脂组合物、通过固化上述固化性树脂组合物而成的固化膜、包含上述固化膜的层叠体、上述固化膜的制造方法及包含上述固化膜或上述层叠体的半导体器件。

用于解决技术课题的手段

以下,示出本发明的代表性方式的例子。

<1>一种固化性树脂组合物,其包含:

聚合物前体,其为选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种;及

聚合性化合物,其具有氢键合性氮原子且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团,

相对于组合物的总固体成分,源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g。

<2>如<1>所述的固化性树脂组合物,其中,上述聚合性化合物包含结构A作为包含上述氢键合性氮原子的结构,上述结构A为选自由氨基甲酸酯键、脲键及酰胺键组成的组中的至少1种结构。

<3>如<2>所述的固化性树脂组合物,其中,上述聚合性化合物包含结构B,上述结构B为上述结构A中的至少1个的键合部位与亚烷基直接键合的结构。

<4>一种固化性树脂组合物,其包含:

聚合物前体,其为选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种;及

聚合性化合物,其具有脲键或酰胺键且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团。

<5>如<1>~<4>中任一项所述的固化性树脂组合物,其中,上述聚合性化合物包含(甲基)丙烯酰基作为包含上述烯属不饱和基的基团。

<6>如<1>~<5>中任一项所述的固化性树脂组合物,其中,上述聚合性化合物的分子量为200~1,000。

<7>如<1>~<6>中任一项所述的固化性树脂组合物,其进一步包含光自由基聚合引发剂。

<8>如<1>~<7>中任一项所述的固化性树脂组合物,其进一步包含鎓盐或热产碱剂。

<9>如<1>~<8>中任一项所述的固化性树脂组合物,其包含聚酰亚胺前体作为上述聚合物前体。

<10>如<9>所述的固化性树脂组合物,其中,上述聚酰亚胺前体具有由下述式(1)表示的重复单元,

[化学式1]

在式(1)中,A1及A2分别独立地表示氧原子或-NH-,R111表示2价有机基团,R115表示4价有机基团,R113及R114分别独立地表示氢原子或1价有机基团。

<11>如<10>所述的固化性树脂组合物,其中,上述式(1)的R113及R114中的至少1个包含自由基聚合性基团。

<12>如<1>~<11>中任一项所述的固化性树脂组合物,其用于形成再布线层用层间绝缘膜。

<13>一种固化膜,其是通过将<1>~<12>中任一项所述的固化性树脂组合物固化而成的。

<14>一种层叠体,其包含2层以上<13>所述的固化膜,在任意上述固化膜彼此之间包含金属层。

<15>一种固化膜的制造方法,其包括将<1>~<12>中任一项所述的固化性树脂组合物适用于基材而形成膜的膜形成工序。

<16>如<15>所述的固化膜的制造方法,其包括对上述膜进行曝光的曝光工序及对上述膜进行显影的显影工序。

<17>如<15>或<16>所述的固化膜的制造方法,其包括在50~450℃下将上述膜加热的加热工序。

<18>一种半导体器件,其包含<13>所述的固化膜或<14>所述的层叠体。

发明效果

根据本发明,提供一种所获得的固化膜的耐药品性及断裂伸长率优异的固化性树脂组合物、通过固化上述固化性树脂组合物而成的固化膜、包含上述固化膜的层叠体、上述固化膜的制造方法及包含上述固化膜或上述层叠体的半导体器件。

具体实施方式

以下,对本发明的主要实施方式进行说明。然而,本发明并不限于所明示的实施方式。

在本说明书中利用“~”记号表示的数值范围表示将记载于“~”的前后的数值分别作为下限值及上限值包括的范围。

在本说明书中“工序”这一术语不仅表示独立的工序,只要能够实现该工序的所需作用,则也表示包括无法与其他工序明确区分的工序。

关于本说明书中的基团(原子团)的标记,未标注经取代及未经取代的标记同时包括不具有取代基的基团(原子团)和具有取代基的基团(原子团)。例如,“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),还包括具有取代基的烷基(取代烷基)。

在本说明书中,“曝光”只要无特别限定,除了利用光的曝光以外,还包括利用电子束、离子束等粒子束的曝光。并且,作为用于曝光的光,可举出汞灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、极紫外线(EUV光)、X射线、电子束等光化射线或放射线。

在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”这两者或其中任1个,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”这两者或其中任1个,“(甲基)丙烯酰基”表示“丙烯酰基”及“甲基丙烯酰基”这两者或其中任1个。

在本说明书中,结构式中的Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基,Ph表示苯基。

在本说明书中,总固体成分表示从组合物的总成分去除溶剂的成分的总质量。并且,在本说明书中,固体成分浓度为除了溶剂以外的其他成分相对于组合物的总质量的质量百分率。

在本说明书中,只要没有特别说明,则重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)基于凝胶渗透色谱法(GPC测定),并定义为聚苯乙烯换算值。在本说明书中,重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)例如能够利用HLC-8220GPC(TOSOH CORPORATION制),并使用保护管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、TSKgel SuperHZ2000(TOSOH CORPORATION制)作为管柱来求出。这些分子量只要没有特别说明,将使用THF(四氢呋喃)测定的溶液作为洗脱液。并且,只要没有特别说明,GPC测定中的检测使用UV线(紫外线)的波长254nm检测器。

在本说明书中,关于构成层叠体的各层的位置关系,记载为“上”或“下”时,所关注的多层中成为基准的层的上侧或下侧存在其他层即可。即,在成为基准的层与上述其他层之间可以进一步夹有第3层或第3要件,而成为基准的层与上述其他层无需接触。并且,只要没有特别说明,将对基材堆叠层的方向称为“上”,或在存在感光层时,将从基材朝向感光层的方向称为“上”,将其相反方向称为“下”。此外,这些上下方向的设定是为了本说明书中的便利,在实际方式中,本说明书中的“上”方向也可以与铅垂上朝向不同。

在本说明书中,只要没有特别说明,作为组合物中包含的各成分,组合物可以包含符合该成分的2种以上的化合物。并且,只要没有特别说明,组合物中的各成分的含量表示符合该成分的所有化合物的合计含量。

在本说明书中,只要没有特别说明,物性值为温度23℃及气压101,325Pa(1气压)的条件下的值。

在本说明书中,优选方式的组合为更优选方式。

(固化性树脂组合物)

本发明的固化性树脂组合物的第一方式中,固化性树脂组合物包含选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种聚合物前体(含杂环聚合物前体)以及具有氢键合性氮原子且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的聚合性化合物(以下,也称为“特定聚合性化合物1”。),相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g。

本发明的固化性树脂组合物的第二方式中,固化性树脂组合物包含选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种聚合物前体(含杂环聚合物前体)以及具有脲键或酰胺键且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的聚合性化合物(以下,也称为“特定聚合性化合物2”。)。

以下,将本发明的固化性树脂组合物的第一方式及第二方式中的固化性树脂组合物也简单统称为“固化性树脂组合物”,将特定聚合性化合物1及特定聚合性化合物2简单统称为“特定聚合性化合物”。

并且,本发明的固化性树脂组合物优选进一步包含后述的光自由基聚合引发剂。

通过本发明的固化性树脂组合物获得的固化膜的耐药品性及断裂伸长率优异。

获得上述效果的机制尚不明确,但可推测如下。

例如加热含有含杂环聚合物前体的固化性树脂组合物时,可通过前体的环化获得包含聚酰亚胺树脂或聚苯并噁唑树脂的固化膜。

其中,为了提高固化膜的耐药品性,考虑进一步导入具有烯属不饱和基的化合物。

然而,本发明人等深入研究的结果,发现相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价高(例如超过4.35mmol/g)时等,使用以往的乙烯性不饱和化合物的情况下,例如在200℃以下的低温下的固化中,上述含杂环聚合物前体的环化被抑制,虽在所获得的固化膜中提高耐药品性,但导致断裂伸长率降低。

如此,在所获得的固化膜中,很难兼顾耐药品性与断裂伸长率。

因此,本发明人等发现了通过在组合物中使用具有氢键合性氮原子及双键的特定聚合性化合物1且将上述自由基聚合性基团价设为0.25~4.35mmol/g或者使用具有脲键或酰胺键且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的特定聚合性化合物2,可获得耐药品性及断裂伸长率优异的固化膜。

推测这是因为,通过交联后的特定聚合性化合物彼此或交联后的特定聚合性化合物与聚酰亚胺树脂或聚苯并噁唑树脂等与氢键合,形成牢固的膜。

而且,认为本发明的固化性树脂组合物通过使用上述自由基聚合性基团价为0.25mol/g以上或具有脲键或酰胺键的特定聚合性化合物2,光刻性也容易优异。

其中,在专利文献1中,关于包含特定聚合性化合物1且上述自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g的固化性树脂组合物及包含特定聚合性化合物2的固化性树脂组合物,既无记载也无暗示。并且,在专利文献1的固化性树脂组合物中,固化性树脂组合物的固化膜的耐药品性具有进一步提高的余地。

以下,对本发明的固化性树脂组合物中包含的成分进行详细说明。

本发明的固化性树脂组合物的第一方式及第二方式中,组合物中包含的除特定聚合性化合物以外的成分及除上述自由基聚合性基团价以外的组成或物性以及这些的优选方式相同。

<含杂环聚合物前体>

本发明的固化性树脂组合物含有含杂环聚合物前体。

作为上述含杂环聚合物前体,本发明的固化性树脂组合物包含选自由聚酰亚胺前体及聚苯并噁唑前体组成的组中的至少1种前体,优选包含聚酰亚胺前体。

〔聚酰亚胺前体〕

从所获得的固化膜的膜强度的观点考虑,聚酰亚胺前体优选具有由下述式(1)表示的重复单元。

[化学式2]

在式(1)中,A1及A2分别独立地表示氧原子或-NH-,R111表示2价有机基团,R115表示4价有机基团,R113及R114分别独立地表示氢原子或1价有机基团。

-A1及A2-

式(1)中的A1及A2分别独立地表示氧原子或-NH-,优选氧原子。

-R111-

式(1)中的R111表示2价有机基团。作为2价有机基团,例示直链状或支链状的脂肪族基、环状的脂肪族基及芳香族基、杂芳香族基或将这些组合2个以上的基团,优选碳原子数2~20的直链的脂肪族基、碳原子数3~20的支链的脂肪族基、碳原子数3~20的环状的脂肪族基、碳原子数6~20的芳香族基或将这些组合2个以上的基团,更优选碳原子数6~20的芳香族基。

式(1)中的R111优选衍生自二胺。作为在聚酰亚胺前体的制造中所使用的二胺,可举出直链状或支链状脂肪族、环状脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以仅使用1种也可以使用2种以上。

具体而言,二胺优选包含碳原子数2~20的直链脂肪族基、碳原子数3~20的支链状或环状脂肪族基、碳原子数6~20的芳香族基或将这些组合2个以上的基团的二胺,更优选包含碳原子数6~20的芳香族基的二胺。作为芳香族基的例,可举出下述芳香族基。

[化学式3]

式中,A优选单键或者可以经氟原子取代的碳原子数1~10的脂肪族烃基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHC(=O)-或将这些组合2个以上的基团,更优选单键、选自可以经氟原子取代的碳原子数1~3的亚烷基、-O-、-C(=O)-、-S-及S(=O)2-中的基团,进一步优选选自由-CH2-、-O-、-S-、-S(=O)2-、-C(CF3)2-及-C(CH3)2-组成的组中的2价基团。

作为二胺,具体而言可举出选自1,2-二氨基乙烷、1,2-二氨基丙烷、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷;1,2-二氨基环戊烷或1,3-二氨基环戊烷、1,2-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷或1,4-二氨基环己烷、1,2-双(氨基甲基)环己烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷或1,4-双(氨基甲基)环己烷、双-(4-氨基环己基)甲烷、双-(3-氨基环己基)甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基环己基甲烷或异佛尔酮二胺;间苯二胺或对苯二胺、二氨基甲苯、4,4’-二氨基联苯或3,3’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯醚、3,3-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷或3,3’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基砜或3,3’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯硫醚或3,3’-二氨基二苯硫醚、4,4’-二氨基二苯甲酮或3,3’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯(4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苯)、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-羟基-4-氨基苯基)丙烷、2,2-双(3-羟基-4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、双(4-氨基-3-羟基苯基)砜、4,4’-二氨基对联三苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(2-氨基苯氧基)苯基]砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、9,10-双(4-氨基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯基砜、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基八氟联苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)-10-氢蒽、3,3’,4,4’-四氨基联苯、3,3’,4,4’-四氨基二苯醚、1,4-二氨基蒽醌、1,5-二氨基蒽醌、3,3-二羟基-4,4’-二氨基联苯、9,9’-双(4-氨基苯基)芴、4,4’-二甲基-3,3’-二氨基二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、2-(3’,5’-二氨基苯甲酰氧基)甲基丙烯酸乙酯、2,4-二氨基枯烯或2,5-二氨基枯烯、2,5-二甲基-对苯二胺、乙酰胍胺、2,3,5,6-四甲基-对苯二胺、2,4,6-三甲基-间苯二胺、双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、2,7-二氨基芴、2,5-二氨基吡啶、1,2-双(4-氨基苯基)乙烷、二氨基苯甲酰苯胺、二氨基苯甲酸的酯、1,5-二氨基萘、二氨基三氟甲苯、1,3-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、1,4-双(4-氨基苯基)八氟丁烷、1,5-双(4-氨基苯基)十氟戊烷、1,7-双(4-氨基苯基)十四氟庚烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(2-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)-3,5-双(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、对双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-双(4-氨基-3-三氟甲基苯氧基)联苯、4,4’-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)二苯基砜、4,4’-双(3-氨基-5-三氟甲基苯氧基)二苯基砜、2,2-双[4-(4-氨基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基-2,2’-双(三氟甲基)联苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟联甲苯胺及4,4’-二氨基四联苯中的至少1种二胺。

并且,也优选以下所示的二胺(DA-1)~(DA-18)。

[化学式4]

[化学式5]

并且,作为优选例,也可举出在主链具有至少2个亚烷基二醇单元的二胺。优选在一分子中组合包含2个以上的乙二醇链、丙二醇链中的任1个或两者的二胺,更优选不包含芳香环的二胺。作为具体例,可举出JEFFAMINE(注册商标)KH-511、JEFFAMINE(注册商标)ED-600、JEFFAMINE(注册商标)ED-900、JEFFAMINE(注册商标)ED-2003、JEFFAMINE(注册商标)EDR-148、JEFFAMINE(注册商标)EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名,HUNTSMAN公司制)、1-(2-(2-(2-氨基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-氨基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但并不限定于这些。

以下示出JEFFAMINE(注册商标)KH-511、JEFFAMINE(注册商标)ED-600、JEFFAMINE(注册商标)ED-900、JEFFAMINE(注册商标)ED-2003、JEFFAMINE(注册商标)EDR-148、JEFFAMINE(注册商标)EDR-176的结构。

[化学式6]

上述中,x、y、z为算术平均值。

从所得到的固化膜的柔软性的观点考虑,式(1)中的R111优选由-Ar0-L0-Ar0-表示。Ar0分别独立地为芳香族烃基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,尤其优选6~10),优选亚苯基。L0表示单键或可以经氟原子取代的碳原子数1~10的脂肪族烃基、-O-、-C(=O)-、-S-、-S(=O)2-、-NHCO-或将这些组合2个以上的基团。L0的优选范围的含义与上述A相同。

从i射线透射率的观点考虑,式(1)中的R111优选由下述式(51)或式(61)表示的2价有机基团。尤其,从i射线透射率、易获得的观点考虑,更优选由式(61)表示的2价有机基团。

[化学式7]

在式(51)中,R50~R57分别独立为氢原子、氟原子或1价有机基团,R50~R57中的至少1个为氟原子、甲基、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基,*分别独立地表示与其他结构的键合部位。

作为R50~R57的1价有机基团,可举出碳原子数1~10(优选碳原子数1~6)的未经取代的烷基、碳原子数1~10(优选碳原子数1~6)的氟化烷基等。

[化学式8]

在式(61)中,R58及R59分别独立地为氟原子、氟甲基、二氟甲基或三氟甲基。

作为赋予式(51)或(61)的结构的二胺化合物,可举出二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(氟)-4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基八氟联苯等。可以使用这些中的1种也可以组合使用2种以上。

-R115-

式(1)中的R115表示4价有机基团。作为4价有机基团,优选包含芳香环的4价有机基团,更优选由下述式(5)或式(6)表示的基团。

[化学式9]

R112的含义与A相同,优选范围也相同。*分别独立地表示与其他结构的键合部位。

关于由式(1)中的R115表示的4价有机基团,具体而言,可举出从四羧酸二酐去除酸二酐基之后残存的四羧酸残基等。四羧酸二酐可以仅使用1种也可以使用2种以上。四羧酸二酐优选由下述式(7)表示的化合物。

[化学式10]

R115表示4价有机基团。R115的含义与式(1)的R115相同。

作为四羧酸二酐的具体例,可例示选自均苯四甲酸、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐、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’-联苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧代二邻苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-双(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-双(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-双(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐及这些的碳原子数1~6的烷基衍生物及碳原子数1~6的烷氧基衍生物中的至少1种。

并且,作为优选例还可举出下述中所示出的四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)。

[化学式11]

-R113及R114-

式(1)中的R113及R114分别独立地表示氢原子或1价有机基团。优选R113及R114中的至少1个为含有自由基聚合性基团,更优选两者均含有自由基聚合性基团。作为自由基聚合性基团,是能够通过自由基的作用进行交联反应的基团,作为优选例,可举出包含乙烯性不饱和键的基团。

作为包含乙烯性不饱和键的基团,可举出乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酰基、由下述式(III)表示的基团等。

[化学式12]

在式(III)中,R200表示氢原子或甲基,优选甲基。

在式(III)中,R201表示碳原子数2~12的亚烷基、-CH2CH(OH)CH2-或碳原子数4~30的(聚)氧化亚烷基(作为亚烷基,碳原子数优选1~12,更优选1~6,尤其优选1~3;重复数优选1~12,更优选1~6,尤其优选1~3)。此外,(聚)氧化亚烷基表示氧化亚烷基或聚氧化亚烷基。

关于优选的R201的例子,可举出亚乙基、亚丙基、三亚甲基、四亚甲基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、五亚甲基、六亚甲基、八亚甲基、十二亚甲基、-CH2CH(OH)CH2-,更优选亚乙基、亚丙基、三亚甲基、-CH2CH(OH)CH2-。

尤其优选R200为甲基,R201为亚乙基。

在式(III)中,*表示与其他结构的键合部位。

作为本发明中的聚酰亚胺前体的优选的实施方式,作为R113或R114的1价有机基团可举出具有1、2或3个酸基,优选具有1个酸基的脂肪族基、芳香族基及芳烷基等。具体而言,可举出具有酸基的碳原子数6~20的芳香族基、具有酸基的碳原子数7~25的芳烷基。更具体而言,可举出具有酸基的苯基及具有酸基的苄基。酸基优选羟基。即,R113或R114优选具有羟基的基团。

作为由R113或R114表示的1价有机基团,可优选地使用提高显影液的溶解度的取代基。

从对水性显影液的溶解性的观点考虑,R113或R114更优选氢原子、2-羟基苄基、3-羟基苄基及4-羟基苄基。

从对有机溶剂的溶解度的观点考虑,R113或R114优选1价有机基团。作为1价有机基团,优选直链或支链的烷基、环状烷基、芳香族基,更优选被芳香族基取代的烷基。

烷基的碳原子数优选1~30(当为环状时为3以上)。烷基可以为直链、支链、环状中的任1个。作为直链或支链烷基,例如,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基,十八烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、1-乙基戊基及2-乙基己基。环状烷基可以为单环环状烷基,也可以为多环环状烷基。作为单环环状烷基,例如,可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基及环辛基。作为多环环状烷基,例如,可举出金刚烷基、降冰片基、冰片基、莰烯基(camphenyl)、十氢萘基、三环癸烷基、四环癸烷基、莰二酰基、二环己基及蒎烯基(pinenyl)。并且,作为被芳香族基取代的烷基,优选被以下所述的芳香族基取代的直链烷基。

作为芳香族基,具体而言为经取代或未经取代的芳香族烃基(作为构成基团的环状结构,可举出苯环、萘环、联苯环、芴环、戊搭烯环、茚环、薁环、庚搭烯环、茚烯环、苝环、并五苯环、苊烯环、菲环、蒽环、并四苯环、环、三亚苯环等)或经取代或未经取代的芳香族杂环基(作为构成基团的环状结构,芴环、吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、哒嗪环、吲嗪环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、异苯并呋喃环、喹嗪环、喹啉环、酞嗪环、萘啶环、喹噁啉环、喹唑啉环、异喹啉环、咔唑环、菲啶环、吖啶环、菲咯啉环、噻蒽环、苯并吡喃环、呫呸环、吩噁噻环、吩噻嗪环或吩嗪环)。

并且,聚酰亚胺前体中,也优选在重复单元中具有氟原子。聚酰亚胺前体中的氟原子含量优选10质量%以上,更优选20质量%以上。上限并无特别限制,实际上为50质量%以下。

并且,以提高与基材的密合性为目的,可以使具有硅氧烷结构的脂肪族基与由式(1)表示的重复单元共聚合。具体而言,作为二胺成分,可举出双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、双(对氨基苯基)八甲基五硅氧烷等。

由式(1)表示的重复单元优选由式(1-A)或式(1-B)表示的重复单元。

[化学式13]

A11及A12表示氧原子或-NH-,R111及R112分别独立地表示2价有机基团,R113及R114分别独立地表示氢原子或1价有机基团,R113及R114中的至少一者优选包含自由基聚合性基团的基团,更优选自由基聚合性基团。

A11、A12、R111、R113及R114的优选范围的含义分别与式(1)中的A1、A2、R111、R113及R114的优选范围相同。

R112的优选范围的含义与式(5)中R112相同,其中,更优选氧原子。

式中羰基在苯环的键合位置在式(1-A)中优选4、5、3’、4’。在式(1-B)中,优选1、2、4、5。

聚酰亚胺前体中,由式(1)表示的重复单元可以为1种也可以为2种以上。并且,可以包含由式(1)表示的重复单元的结构异构体。并且,除了上述式(1)的重复单元以外,聚酰亚胺前体还可以包含其他种类的重复单元。

作为本发明的聚酰亚胺前体的一实施方式,可例示总重复单元的50摩尔%以上,进一步为70摩尔%以上,尤其90摩尔%以上为由式(1)表示的重复单元的聚酰亚胺前体。作为上限,实际为100摩尔%以下。

聚酰亚胺前体的重均分子量(Mw)优选2,000~500,000,更优选5,000~100,000,进一步优选10,000~50,000。并且,数均分子量(Mn)优选800~250,000,更优选2,000~50,000,进一步优选4,000~25,000。

聚酰亚胺前体的分子量的分散度优选1.5~3.5,更优选2~3。

在本说明书中,分子量的分散度表示将重均分子量除以数均分子量的值(重均分子量/数均分子量)。

聚酰亚胺前体可通过使二羧酸或二羧酸衍生物与二胺反应而获得。优选使用卤化剂对二羧酸或二羧酸衍生物进行卤化之后,使其与二胺反应而获得。

聚酰亚胺前体的制造方法中,进行反应时,优选使用有机溶剂。有机溶剂可以为1种也可以为2种以上。

作为有机溶剂,能够根据原料适当设定,可例示吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基吡咯烷酮及N-乙基吡咯烷酮。

制造聚酰亚胺前体时,优选包括析出固体的工序。具体而言,使反应液中的聚酰亚胺前体沉淀于水中并使其溶解于可溶解四氢呋喃等聚酰亚胺前体的溶剂,由此能够进行固体析出。

〔聚苯并噁唑前体〕

聚苯并噁唑前体优选包含由下述式(2)表示的重复单元。

[化学式14]

在式(2)中,R121表示2价有机基团,R122表示4价有机基团,R123及R124分别独立地表示氢原子或1价有机基团。

-R121-

在式(2)中,R121表示2价有机基团。作为2价有机基团,优选包含脂肪族基(碳原子数优选1~24,更优选1~12,尤其优选1~6)及芳香族基(碳原子数优选6~22,更优选6~14,尤其优选6~12)中的至少1种的基团。作为构成R121的芳香族基,可举出上述式(1)的R111的例子。作为上述脂肪族基,优选直链脂肪族基。R121优选源自4,4’-氧代二苯甲酰氯。

-R122-

在式(2)中,R122表示4价有机基团。作为4价有机基团,含义与上述式(1)中的R115相同,优选的范围也相同。R122优选源自2,2’-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷。

-R123及R124-

R123及R124分别独立地表示氢原子或1价有机基团,含义与上述式(1)中的R113及R114相同,优选范围也相同。

除了上述式(2)的重复单元以外,聚苯并噁唑前体还可以包含其他种类的重复单元。

从能够抑制伴随闭环产生的固化膜的翘曲的观点考虑,聚苯并噁唑前体优选还包含由下述式(SL)表示的二胺残基来作为其他种类的重复单元。

[化学式15]

Z具有a结构和b结构,R1s为氢原子或碳原子数1~10的烃基(优选碳原子数1~6,更优选碳原子数1~3),R2s为碳原子数1~10的烃基(优选碳原子数1~6,更优选碳原子数1~3),R3s、R4s、R5s、R6s中的至少1个为芳香族基(优选碳原子数6~22,更优选碳原子数6~18,尤其优选碳原子数6~10),剩余部分为氢原子或碳原子数1~30(优选碳原子数1~18,更优选碳原子数1~12,尤其优选碳原子数1~6)的有机基团,且可以分别相同也可以不同。a结构及b结构的聚合可以为嵌段聚合或随机聚合。Z部分中,优选a结构为5~95摩尔%,b结构为95~5摩尔%,a+b为100摩尔%。

在式(SL)中,作为优选的Z,可举出b结构中的R5s及R6s为苯基。并且,由式(SL)表示的结构的分子量优选400~4,000,更优选500~3,000。分子量能够通过通常所使用的凝胶渗透色谱法求出。通过将上述分子量设为上述范围,能够兼备降低聚苯并噁唑前体的脱水闭环后的弹性模量,且抑制翘曲的效果和提高溶解性的效果。

聚苯并噁唑前体包含由式(SL)表示的二胺残基作为其他种类的重复单元时,从可提高固化性树脂组合物的碱溶性的方面考虑,进一步优选包含从四羧酸二酐去除酸二酐基之后残存的四羧酸残基来作为重复单元。作为这种四羧酸残基的例子,可举出式(1)中的R115的例子。

聚苯并噁唑前体的重均分子量(Mw)优选2,000~500,000,更优选5,000~100,000,进一步优选10,000~50,000。并且,数均分子量(Mn)优选800~250,000,更优选2,000~50,000,进一步优选4,000~25,000。

聚苯并噁唑前体的分子量的分散度优选1.5~3.5,更优选2~3。

本发明的固化性树脂组合物中的含杂环聚合物前体的含量相对于固化性树脂组合物的总固体成分优选20质量%以上,更优选30质量%以上,进一步优选40质量%以上,进一步优选50质量%以上,更进一步优选60质量%以上,再进一步优选70质量%以上。并且,本发明的固化性树脂组合物中的含杂环聚合物前体的含量相对于固化性树脂组合物的总固体成分优选99.5质量%以下,更优选99质量%以下,进一步优选98质量%以下,又进一步优选97质量%以下,更进一步优选95质量%以下。

本发明的固化性树脂组合物可以仅包含1种含杂环聚合物前体,也可以包含2种以上。当包含2种以上时,优选合计量成为上述范围。

<特定聚合性化合物1>

本发明的固化性树脂组合物的第一方式中,组合物包括具有氢键合性氮原子且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的聚合性化合物(特定聚合性化合物1),相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g。

〔自由基聚合性基团价〕

相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价是指相对于组合物的总固体成分的具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物中包含的烯属不饱和基量(mol量)。

上述自由基聚合性基团价例如能够根据基于具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的分离的结构确定和基于色谱法等的组合物中的浓度测定算出。

上述自由基聚合性基团价优选0.25~4.35mmol/g,更优选0.50~3.50mol/g。

〔烯属不饱和基〕

作为特定聚合性化合物1中包含的烯属不饱和基,可举出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰基等,优选(甲基)丙烯酰基,从反应性的观点考虑,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

特定聚合性化合物1中包含的烯属不饱和基数为2个以上即可,更优选2~8,进一步优选2~6。

1g的特定聚合性化合物1中的烯属不饱和基的摩尔量(mol/g)优选0.004~0.015mol/g,更优选0.005~0.012mol/g。

〔氢键合性氮原子〕

作为特定聚合性化合物1中包含的氢键合性氮原子,并无特别限定,可举出氨基甲酸酯键(-O-C(=O)-NRN-)、脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)、酰胺键(-C(=O)-NRN-)、氨基(-NRN-)、磺酰胺键(-S(=O)2NRN-)、含氮杂环结构等中包含的氮原子。RN表示氢原子或烃基,优选氢原子、烷基或芳基,更优选氢原子、碳原子数1~4的烷基或苯基,进一步优选氢原子。RN在分子中存在多个时,多个RN可以相同,也可以不同。

特定聚合性化合物1优选包含结构A作为包含氢键合性氮原子的结构,该结构A为选自由氨基甲酸酯键、脲键及酰胺键组成的组中的至少1种结构。

并且,从提高断裂伸长率的观点考虑,特定聚合性化合物1优选包含氨基甲酸酯键作为包含氢键合性氮原子的结构,从提高耐药品性的观点考虑,特定聚合性化合物1优选包含选自由脲键及酰胺键组成的组中的至少1种的结构作为包含氢键合性氮原子的结构。

作为特定聚合性化合物1中的氢键合性氮原子数,优选2~6,更优选2~4。

并且,特定聚合性化合物1优选包含结构B,该结构B为上述结构A中的至少1个键合部位与亚烷基直接键合的结构。

上述亚烷基优选碳原子数2~15的亚烷基,更优选2~10的亚烷基。上述亚烷基也可以为具有支链结构或环结构的亚烷基。

〔包含氨基甲酸酯键的特定聚合性化合物1〕

包含氨基甲酸酯键的特定聚合性化合物1优选由下述式(UA-1)或式(UA-2)表示的化合物。

[化学式16]

在式(UA-1)或式(UA-2)中,LA1表示nA价的连结基,LA2分别独立地表示mA+1价的连结基,RA1分别独立地表示包含烯属不饱和基的基团,nA表示2以上的整数,mA表示1以上的整数。

在式(UA-1)或式(UA-2)中,LA1优选nA价的烃基,更优选nA价的脂肪族饱和烃基、nA价的芳香族烃基或由脂肪族饱和烃基及芳香族烃基的组合表示的nA价基团。

在式(UA-1)或式(UA-2)中,LA2优选烃基、酯键(-C(=O)O-)、醚键(-O-)、羰基(-C(=O)-)、氨基甲酸酯键(-O-C(=O)-NRN-)、脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)、酰胺键(-C(=O)-NRN-)、氨基(-NRN-)或将这些组合2个以上的基团,更优选脂肪族饱和烃基、芳香族烃基、酯键、醚键或将这些组合2个以上的基团。RN如上所述。

在式(UA-1)或式(UA-2)中,RA1优选乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰胺基或(甲基)丙烯酰氧基,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

在式(UA-1)或式(UA-2)中,nA表示2以上的整数,优选2~10,更优选2~6,进一步优选2~4,尤其优选2。

在式(UA-1)或式(UA-2)中,mA优选1~10,更优选1~6,进一步优选1~4,尤其优选1或2,最优选1。

〔包含脲键的特定聚合性化合物1〕

包含脲键的特定聚合性化合物1优选由下述式(UB-1)表示的化合物。

[化学式17]

在式(UB-1)中,LB1表示nB价的连结基,LB2分别独立地表示mB+1价的连结基,RB1分别独立地表示包含烯属不饱和基的基团,nB表示2以上的整数,mB表示1以上的整数。

在式(UB-1)中,LB1优选nB价的烃基,更优选nB价的脂肪族饱和烃基、nB价的芳香族烃基或由脂肪族饱和烃基及芳香族烃基的组合表示的nB价基团。

在式(UB-1)中,LB2优选烃基、酯键(-C(=O)O-)、醚键(-O-)、羰基(-C(=O)-)、氨基甲酸酯键(-O-C(=O)-NRN-)、脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)、酰胺键(-C(=O)-NRN-)、氨基(-NRN-)或将这些组合2个以上的基团,更优选脂肪族饱和烃基、芳香族烃基、酯键、醚键或将这些组合2个以上的基团。RN如上所述。

在式(UB-1)中,RB1优选乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰胺基或(甲基)丙烯酰氧基,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

在式(UB-1)中,nB表示2以上的整数,优选2~10,更优选2~6,进一步优选2~4,尤其优选2。

在式(UB-1)中,mB优选1~10,更优选1~6,进一步优选1~4,尤其优选1或2,最优选1。

〔包含酰胺键的特定聚合性化合物1〕

包含酰胺键的特定聚合性化合物1优选合计包含2个以上由下述式(AM-1)表示的结构及由下述式(AM-2)表示的结构这2种结构的化合物。

[化学式18]

在式(AM-1)及式(AM-2)中,RM1表示氢原子或甲基,RM2表示氢原子或烃基,*分别独立地表示与其他结构的键合部位。

在式(AM-1)及式(AM-2)中,RM1优选氢原子。

在式(AM-1)中,RM2优选氢原子、烷基或芳基,更优选氢原子、碳原子数1~8的烷基或苯基,进一步优选氢原子或甲基,尤其优选氢原子。

并且,包含酰胺基的特定聚合性化合物1优选由下述式(AM-3)表示的化合物。

[化学式19]

在式(AM-3)中,RM1表示氢原子或甲基,RM2表示氢原子或烃基,LM1表示n+1价有机基团,n表示1以上的整数,n为1时,LM1具有包含烯属不饱和基的基团。

在式(AM-3)中,RM1优选氢原子。

在式(AM-3)中,RM2优选氢原子、烷基或芳基,更优选氢原子、碳原子数1~8的烷基或苯基,进一步优选氢原子或甲基,尤其优选氢原子。

在式(AM-3)中,LM1表示n价有机基团,优选烃基、酯键(-C(=O)O-)、醚键(-O-)、羰基(-C(=O)-)、氨基甲酸酯键(-O-C(=O)-NRN-)、脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)、酰胺键(-C(=O)-NRN-)、氨基(-NRN-)、由上述式(AM-2)表示的结构或将这些组合2个以上的基团,更优选脂肪族饱和烃基、芳香族烃基、酯键、醚键、由上述式(AM-2)表示的结构或将这些组合2个以上的基团。RN如上所述。

n优选2~10,更优选2~6,进一步优选2~4。

n为1时,LM1具有包含烯属不饱和基的基团,优选包含由上述式(AM-2)表示的结构。

而且,从进一步提高所获得的固化膜的断裂伸长率等的观点考虑,包含酰胺基的特定聚合性化合物1也优选由下述式(AM-4)或由式(AM-5)表示的化合物。

[化学式20]

在式(AM-4)或式(AM-5)中,LB1表示nB价的连结基,LB2分别独立地表示mB+1价的连结基,RB1分别独立地表示包含烯属不饱和基的基团,nB表示2以上的整数,mB表示1以上的整数。

在式(AM-4)或式(AM-5)中,LB1优选nB价的烃基,更优选nB价的脂肪族饱和烃基、nB价的芳香族烃基或由脂肪族饱和烃基及芳香族烃基的组合表示的nB价基团。

在式(AM-4)或式(AM-5)中,LB2优选烃基、酯键(-C(=O)O-)、醚键(-O-)、羰基(-C(=O)-)、氨基甲酸酯键(-O-C(=O)-NRN-)、脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)、酰胺键(-C(=O)-NRN-)、氨基(-NRN-)或将这些组合2个以上的基团,更优选脂肪族饱和烃基、芳香族烃基、酯键、醚键或将这些组合2个以上的基团。RN如上所述。

在式(AM-4)或式(AM-5)中,RB1优选乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰胺基或(甲基)丙烯酰氧基,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

在式(AM-4)或式(AM-5)中,nB表示2以上的整数,优选2~10,更优选2~6,进一步优选2~4,尤其优选2或3。

在式(AM-4)或式(AM-5)中,mB优选1~10,更优选1~6,进一步优选1~4,尤其优选1或2,最优选1。

〔分子量〕

特定聚合性化合物1的分子量(具有分子量分布时为重均分子量)优选200~1,000,更优选260~800,进一步优选265~765。

〔具体例〕

作为特定聚合性化合物1的具体例,可举出下述结构的化合物,并不限定于此。

[化学式21]

[化学式22]

〔合成方法〕

特定聚合性化合物1的合成方法并无特别限定,通过公知的方法合成即可。

包含氨基甲酸酯键的特定聚合性化合物1例如能够通过使多元异氰酸酯化合物与具有羟基及烯属不饱和基的化合物进行反应来获得。并且,作为另一合成方法,例如能够通过使多元醇化合物与具有异氰酸酯基及烯属不饱和基的化合物进行反应来获得。

包含脲键的特定聚合性化合物1例如能够通过使多元异氰酸酯化合物与具有氨基及烯属不饱和基的化合物进行反应来获得。

包含酰胺键的特定聚合性化合物1例如能够通过多胺化合物与不饱和羧酸化合物的反应来获得。并且,作为另一合成方法,例如能够通过使具有氨基及烯属不饱和基的化合物与多元羧酸卤化物化合物进行反应来获得。

并且,作为特定聚合性化合物1,也可以使用市售的化合物。

〔含量〕

特定聚合性化合物1的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的第一方式中的组合物的总固体成分,优选超过0质量%且60质量%以下。下限更优选5质量%以上。上限更优选50质量%以下,进一步优选30质量%以下。

特定聚合性化合物1可以单独使用1种,也可以混合使用2种以上。当同时使用2种以上时,优选其合计量成为上述范围。

<特定聚合性化合物2>

本发明的固化性树脂组合物的第二方式中,组合物包括具有脲键或酰胺键且具有包含2个以上烯属不饱和基的基团的聚合性化合物(特定聚合性化合物2)。

〔烯属不饱和基〕

作为特定聚合性化合物2中包含的烯属不饱和基,可举出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰基等,优选(甲基)丙烯酰基,从反应性的观点考虑,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

特定聚合性化合物2中包含的烯属不饱和基数为2个以上即可,更优选2~8,进一步优选2~6。

1g的特定聚合性化合物2中的烯属不饱和基的摩尔量(mol/g)优选0.004~0.015mol/g,更优选0.005~0.012mol/g。

〔脲键或酰胺键〕

特定聚合性化合物2包含脲键(-NRN-C(=O)-NRN-)时,特定聚合性化合物2中的脲键数优选1~10,更优选2~6,进一步优选2~4。RN如上所述。

特定聚合性化合物2包含酰胺键(-NRN-C(=O)-)时,特定聚合性化合物2中的酰胺键数优选1~10,更优选2~6,进一步优选2~4。RN如上所述。

作为包含脲键的特定聚合性化合物2,可举出与包含上述脲键的特定聚合性化合物1相同的化合物,优选方式及具体例也相同。

作为包含酰胺键的特定聚合性化合物2,可举出与包含上述酰胺键的特定聚合性化合物1相同的化合物,优选方式及具体例也相同。

〔分子量〕

特定聚合性化合物2的分子量(具有分子量分布时为重均分子量)优选200~1,000,更优选200~800,进一步优选260~600。

〔含量〕

特定聚合性化合物2的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的第二方式中的组合物的总固体成分,优选超过0质量%且60质量%以下。下限更优选5质量%以上。上限更优选50质量%以下,进一步优选30质量%以下。

特定聚合性化合物2可以单独使用1种,也可以混合使用2种以上。当同时使用2种以上时,优选其合计量成为上述范围。

〔自由基聚合性基团价〕

组合物包含特定聚合性化合物2时的相对于组合物的总固体成分的源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价优选0.25mmol/g以上,更优选0.50mmol/g以上。

<鎓盐>

本发明的固化性树脂组合物优选包含鎓盐。

鎓盐的种类等并无特别限定,可优选地举出铵盐、亚胺盐、锍盐、碘盐或鏻盐。

其中,从热稳定性高的观点考虑,优选铵盐或亚胺盐,从与聚合物的相溶性的观点考虑,优选锍盐、碘盐或鏻盐。

并且,鎓盐为具有鎓结构的阳离子与阴离子的盐,上述阳离子与阴离子可以经由共价键键合,也可以不经由共价键键合。

即,鎓盐可以为在同一分子结构内具有阳离子部和阴离子部的分子内盐,也可以为分别为不同分子的阳离子分子与阴离子分子进行离子键合的分子间盐,优选分子间盐。并且,在本发明的固化性树脂组合物中,上述阳离子部或阳离子分子与上述阴离子部或阴离子分子可以通过离子键键合,也可以解离。

作为鎓盐中的阳离子,优选铵阳离子、吡啶鎓阳离子、锍阳离子、碘阳离子或鏻阳离子,更优选选自由四烷基铵阳离子、锍阳离子及碘阳离子组成的组中的至少1种的阳离子。

本发明中使用的鎓盐也可以为热产碱剂。

热产碱剂表示通过加热产生碱的化合物,例如,可举出若加热至40℃以上则产生碱的酸性化合物等。

〔铵盐〕

在本发明中,铵盐表示铵阳离子与阴离子的盐。

-铵阳离子-

作为铵阳离子,优选季铵阳离子。

并且,作为铵阳离子,优选由下述式(101)表示的阳离子。

[化学式23]

在式(101)中,R1~R4分别独立地表示氢原子或烃基,R1~R4中的至少2个可以分别键合而形成环。

在式(101)中,R1~R4分别独立优选烃基,更优选烷基或芳基,进一步优选碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~12的芳基。R1~R4可具有取代基,作为取代基,可举出羟基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰氧基等。

R1~R4中的至少2个分别键合而形成环时,上述环可以包含杂原子。作为上述杂原子,可举出氮原子。

铵阳离子优选由下述式(Y1-1)~(Y1-2)中的任1个表示。

[化学式24]

在式(Y1-1)及(Y1-2)中,R101表示n价有机基团,R1的含义与式(101)中的R1相同,Ar101及Ar102分别独立地表示芳基,n表示1以上的整数。

在式(Y1-1)中,R101优选脂肪族烃、芳香族烃或从这些所键合的结构去除n个氢原子的基团,更优选碳原子数2~30的饱和脂肪族烃、从苯或萘去除n个氢原子的基团。

在式(Y1-1)中,n优选1~4,更优选1或2,进一步优选1。

在式(Y1-2)中,Ar101及Ar102分别独立优选苯基或萘基,更优选苯基。

-阴离子-

作为铵盐中的阴离子,优选选自羧酸根阴离子、苯酚阴离子、磷酸根阴离子及硫酸根阴离子中的1种,从兼顾盐的稳定性和热分解性的理由考虑,更优选羧酸根阴离子。即,铵盐更优选铵阳离子与羧酸根阴离子的盐。

羧酸根阴离子优选具有2个以上的羧基的2价以上的羧酸的阴离子,更优选2价的羧酸的阴离子。根据该方式,能够进一步提高固化性树脂组合物的稳定性、固化性及显影性。尤其,通过使用2价羧酸的阴离子,能够进一步提高固化性树脂组合物的稳定性、固化性及显影性。

羧酸根阴离子优选由下述式(X1)表示。

[化学式25]

在式(X1)中,EWG表示吸电子基团。

本实施方式中吸电子基团是指哈密特取代基常数σm表示正的值的吸电子基团。其中,σm在都野雄甫总说、Journal of Synthetic Organic Chemistry,Japan第23卷第8号(1965)p.631-642中有详细说明。此外,本实施方式中的吸电子基团并不限定于上述文献中所记载的取代基。

作为σm表示正的值的取代基的例子,可举出CF3基(σm=0.43)、CF3C(=O)基(σm=0.63)、HC≡C基(σm=0.21)、CH2=CH基(σm=0.06)、Ac基(σm=0.38)、MeOC(=O)基(σm=0.37)、MeC(=O)CH=CH基(σm=0.21)、PhC(=O)基(σm=0.34)、H2NC(=O)CH2基(σm=0.06)等。此外,Me表示甲基,Ac表示乙酰基,Ph表示苯基(以下,相同)。

EWG优选由下述式(EWG-1)~(EWG-6)表示的基团。

[化学式26]

在式(EWG-1)~(EWG-6)中,Rx1~Rx3分别独立地表示氢原子、烷基、烯基、芳基、羟基或羧基,Ar表示芳香族基。

在本发明中,羧酸根阴离子优选由下述式(XA)表示。

[化学式27]

在式(XA)中,L10表示单键或选自亚烷基、亚烯基、芳香族基、-NRX-及这些的组合中的2价的连结基,RX表示氢原子、烷基、烯基或芳基。

作为羧酸根阴离子的具体例,可举出马来酸根阴离子、邻苯二甲酸根阴离子、N-苯基亚氨基二乙酸根阴离子及草酸根阴离子。

从特定前体的环化容易在低温下进行且容易提高固化性树脂组合物的保存稳定性的观点考虑,本发明中的鎓盐优选包含铵阳离子作为阳离子且上述鎓盐包含共轭酸的pKa(pKaH)为2.5以下的阴离子作为阴离子,更优选包含1.8以下的阴离子。

上述pKa的下限并无特别限定,从所产生的碱不易中和且改善特定前体等的环化效率的观点考虑,优选-3以上,更优选-2以上。

作为上述pKa,能够参考Determination of Organic Structures by PhysicalMethods(著者:Brown,H.C.,McDaniel,D.H.,Hafliger,O.,Nachod,F.C.;编著:Braude,E.A.,Nachod,F.C.;Academic Press,New York,1955)或Data for Biochemical Research(著者:Dawson,R.M.C.et al;Oxford,Clarendon Press,1959)中记载的值。关于未记载于这些文献的化合物,使用利用ACD/pKa(ACD/Labs制)的软件并通过结构式算出的值。

作为铵盐的具体例,能够举出以下的化合物,但本发明并不限定于此。

[化学式28]

〔亚胺盐〕

在本发明中,亚胺盐表示亚胺阳离子与阴离子的盐。作为阴离子,可例示与上述铵盐中的阴离子相同的阴离子,优选方式也相同。

-亚胺阳离子-

作为亚胺阳离子,优选吡啶鎓阳离子。

并且,作为亚胺阳离子,也优选由下述式(102)表示的阳离子。

[化学式29]

在式(102)中,R5及R6分别独立地表示氢原子或烃基,R7表示烃基,R5~R7中的至少2个可以分别键合而形成环。

在式(102)中,R5及R6的含义与上述式(101)中的R1~R4相同,优选方式也相同。

在式(102)中,R7优选与R5及R6中的至少1个键合而形成环。上述环可以包含杂原子。作为上述杂原子,可举出氮原子。并且,作为上述环,优选吡啶环。

亚胺阳离子优选由下述式(Y1-3)~(Y1-5)中的任1个表示。

[化学式30]

在式(Y1-3)~(Y1-5)中,R101表示n价有机基团,R5的含义与式(102)中的R5相同,R7的含义与式(102)中的R7相同,n及m表示1以上的整数。

在式(Y1-3)中,R101优选脂肪族烃、芳香族烃或从这些所键合的结构去除n个氢原子的基团,更优选碳原子数2~30的饱和脂肪族烃、从苯或萘去除n个氢原子的基团。

在式(Y1-3)中,n优选1~4,更优选1或2,进一步优选1。

在式(Y1-5)中,m优选1~4,更优选1或2,进一步优选1。

作为亚胺盐的具体例,能够举出以下化合物,但本发明并不限定于此。

[化学式31]

〔锍盐〕

在本发明中,锍盐表示锍阳离子与阴离子的盐。作为阴离子,可例示与上述铵盐中的阴离子相同的阴离子,优选方式也相同。

-锍阳离子-

作为锍阳离子,优选叔锍阳离子,更优选三芳基锍阳离子。

并且,作为锍阳离子,优选由下述式(103)表示的阳离子。

[化学式32]

在式(103)中,R8~R10分别独立地表示烃基。

R8~R10分别独立优选烷基或芳基,更优选碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~12的芳基,进一步优选碳原子数6~12的芳基,进一步优选苯基。

R8~R10可具有取代基,作为取代基的例子,可举出羟基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰氧基等。其中,作为取代基,优选具有烷基或烷氧基,更优选具有支链烷基或烷氧基,进一步优选具有碳原子数3~10的支链烷基或碳原子数1~10的烷氧基。

R8~R10可以为同一基团,也可以为不同的基团,从合成适性上的观点考虑,优选同一基团。

作为锍盐的具体例,能够举出以下化合物,但本发明并不限定于此。

[化学式33]

〔碘盐〕

在本发明中,碘盐表示碘阳离子与阴离子的盐。作为阴离子,可例示与上述铵盐中的阴离子相同的阴离子,优选方式也相同。

-碘阳离子-

作为碘阳离子,优选二芳基碘阳离子。

并且,作为碘阳离子,优选由下述式(104)表示的阳离子。

[化学式34]

在式(104)中,R11及R12分别独立地表示烃基。

R11及R12分别独立优选烷基或芳基,更优选碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~12的芳基,进一步优选碳原子数6~12的芳基,进一步优选苯基。

R11及R12可具有取代基,作为取代基,可举出羟基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰氧基等。其中,作为取代基,优选具有烷基或烷氧基,更优选具有支链烷基或烷氧基,进一步优选具有碳原子数3~10的支链烷基或碳原子数1~10的烷氧基。

R11及R12可以为同一基团,也可以为不同的基团,从合成适性上的观点考虑,优选同一基团。

作为碘盐的具体例,能够举出以下化合物,但本发明并不限定于此。

[化学式35]

〔鏻盐〕

在本发明中,鏻盐表示鏻阳离子与阴离子的盐。作为阴离子,可例示与上述铵盐中的阴离子相同的阴离子,优选方式也相同。

-鏻阳离子-

作为鏻阳离子,优选季鏻阳离子,可举出四烷基鏻阳离子、三芳基单烷基鏻阳离子等。

并且,作为鏻阳离子,优选由下述式(105)表示的阳离子。

[化学式36]

在式(105)中,R13~R16分别独立地表示氢原子或烃基。

R13~R16分别独立优选烷基或芳基,更优选碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~12的芳基,进一步优选碳原子数6~12的芳基,进一步优选苯基。

R13~R16可具有取代基,作为取代基,可举出羟基、芳基、烷氧基、芳氧基、芳基羰基、烷基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、酰氧基等。其中,作为取代基,优选具有烷基或烷氧基,更优选具有支链烷基或烷氧基,进一步优选具有碳原子数3~10的支链烷基或碳原子数1~10的烷氧基。

R13~R16可以为同一基团,也可以为不同的基团,从合成适性上的观点考虑,优选同一基团。

作为鏻盐的具体例,能够举出以下化合物,但本发明并不限定于此。

[化学式37]

本发明的固化性树脂组合物包含鎓盐时,鎓盐的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.1~50质量%。下限更优选0.5质量%以上,进一步优选0.85质量%以上,再进一步优选1质量%以上。上限更优选30质量%以下,进一步优选20质量%以下,再进一步优选10质量%以下,可以为5质量%以下,也可以为4质量%以下。

鎓盐能够使用1种或2种以上。使用2种以上时,总量优选上述范围。

<热产碱剂>

本发明的固化性树脂组合物可以包含热产碱剂。

热产碱剂可以为符合上述鎓盐的化合物,也可以为除上述鎓盐以外的其他热产碱剂。

作为其他热产碱剂,可举出非离子系热产碱剂。

作为非离子系热产碱剂,可举出由式(B1)或式(B2)表示的化合物。

[化学式38]

在式(B1)及式(B2)中,Rb1、Rb2及Rb3分别独立为不具有叔胺结构的有机基团、卤素原子或氢原子。其中,Rb1及Rb2不会同时成为氢原子。并且,Rb1、Rb2及Rb3均不具有羧基。此外,在本说明书中,叔胺结构是指3价的氮原子的3个键合键均与烃系的碳原子进行共价键合的结构。因此,在所键合的碳原子为形成羰基的碳原子时,即在与氮原子一同形成酰胺基时,不限于此。

式(B1)、(B2)中,优选Rb1、Rb2及Rb3中的至少1个包含环状结构,更优选至少2个包含环状结构。作为环状结构,可以为单环及稠环中的任1个,优选单环或2个单环稠合的稠环。单环优选5元环或6元环,优选6元环。单环优选环己烷环及苯环,更优选环己烷环。

更具体而言,Rb1及Rb2优选氢原子、烷基(碳原子数优选1~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、烯基(碳原子数优选2~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~10)或芳烷基(碳原子数优选7~25,更优选7~19,进一步优选7~12)。这些基团可以在发挥本发明的效果的范围内具有取代基。Rb1与Rb2可以相互键合而形成环。作为所形成的环,4~7元的含氮杂环为优选。尤其,Rb1及Rb2优选可具有取代基的直链、支链或环状的烷基(碳原子数优选1~24,更优选2~18,进一步优选3~12),更优选可具有取代基的环烷基(碳原子数优选3~24,更优选3~18,进一步优选3~12),进一步优选可具有取代基的环己基。

作为Rb3,可举出烷基(碳原子数优选1~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~10)、烯基(碳原子数优选2~24,更优选2~12,进一步优选2~6)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~12)、芳烯基(碳原子数优选8~24,更优选8~20,进一步优选8~16)、烷氧基(碳原子数优选1~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、芳氧基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~12)、或芳烷氧基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~12)。其中,优选环烷基为(碳原子数优选3~24,更优选3~18,进一步优选3~12)、芳烯基、芳烷氧基。在发挥本发明的效果的范围内Rb3可进一步具有取代基。

由式(B1)表示的化合物优选由下述式(B1-1)或下述式(B1-2)表示的化合物。

[化学式39]

式中,Rb11及Rb12和Rb31及Rb32的含义分别与式(B1)中的Rb1及Rb2相同。

Rb13为烷基(碳原子数优选1~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、烯基(碳原子数优选2~24,更优选2~18,进一步优选3~12)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~12)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~12),可在发挥本发明的效果的范围内具有取代基。其中,Rb13优选芳烷基。

Rb33及Rb34分别独立为氢原子、烷基(碳原子数优选1~12,更优选1~8,进一步优选1~3)、烯基(碳原子数优选2~12,更优选2~8,进一步优选2~3)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~10)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~11),优选氢原子。

Rb35为烷基(碳原子数优选1~24,更优选1~12,进一步优选3~8)、烯基(碳原子数优选2~12,更优选2~10,进一步优选3~8)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~12)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~12),优选芳基。

由式(B1-1)表示的化合物也优选由式(B1-1a)表示的化合物。

[化学式40]

Rb11及Rb12的含义与式(B1-1)中Rb11及Rb12相同。

Rb15及Rb16为氢原子、烷基(碳原子数优选1~12,更优选1~6,进一步优选1~3)、烯基(碳原子数优选2~12,更优选2~6,进一步优选2~3)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~10)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~11),优选氢原子或甲基。

Rb17为烷基(碳原子数优选1~24,更优选1~12,进一步优选3~8)、烯基(碳原子数优选2~12,更优选2~12,进一步优选3~8)、芳基(碳原子数优选6~22,更优选6~18,进一步优选6~12)、芳烷基(碳原子数优选7~23,更优选7~19,进一步优选7~12),其中,优选芳基。

非离子系热产碱剂的分子量优选800以下,更优选600以下,进一步优选500以下。作为下限,优选100以上,更优选200以上,进一步优选300以上。

在上述鎓盐中,关于作为热产碱剂的化合物的具体例或其他热产碱剂的具体例,能够举出以下化合物。

[化学式41]

[化学式42]

[化学式43]

热产碱剂的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.1~50质量%。下限更优选0.5质量%以上,进一步优选1质量%以上。上限更优选30质量%以下,进一步优选20质量%以下。热产碱剂能够使用1种或2种以上。使用2种以上时,总量优选上述范围。

<光聚合引发剂>

本发明的固化性树脂组合物优选包含光聚合引发剂。

光聚合引发剂优选光自由基聚合引发剂。作为光自由基聚合引发剂,并无特别限制,能够从公知的光自由基聚合引发剂中适当选择。例如,对紫外线区域至可见区域的光线优选具有感光性的光自由基聚合引发剂。并且,可以为与光激发的敏化剂产生一些作用,并生成活性自由基的活性剂。

光自由基聚合引发剂优选至少含有1种在约300~800nm(优选330~500nm)的范围内至少具有约50L·mol-1·cm-1摩尔吸光系数的化合物。化合物的摩尔吸光系数能够利用公知的方法来进行测定。例如,优选通过紫外可见分光光度计(Varian公司制Cary-5spectrophotometer),并使用乙酸乙酯溶剂而在0.01g/L的浓度下进行测定。

作为光自由基聚合引发剂,能够任意使用公知的化合物。例如,可举出卤化烃衍生物(例如具有三嗪骨架的化合物、具有噁二唑骨架的化合物、具有三卤甲基的化合物等)、酰基氧化膦等酰基膦化合物、六芳基双咪唑、肟衍生物等肟化合物、有机过氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓盐、酮肟醚、氨基苯乙酮化合物、羟基苯乙酮、偶氮系化合物、叠氮化合物、茂金属化合物、有机硼化合物、铁芳烃络合物等。关于这些的详细内容,能够参考日本特开2016-027357号公报的0165~0182、国际公开第2015/199219号的0138~0151段的记载,该内容编入本说明书中。

作为酮化合物,例如,可例示日本特开2015-087611号公报的0087段中记载的化合物,该内容编入本说明书中。市售品中,还可优选地使用KAYACURE DETX(Nippon KayakuCo.,Ltd.制)。

作为光自由基聚合引发剂,还能够优选地使用羟基苯乙酮化合物、氨基苯乙酮化合物及酰基膦化合物。更具体而言,例如,还能够使用日本特开平10-291969号公报中所记载的氨基苯乙酮系引发剂、日本专利第4225898号中所记载的酰基氧化膦系引发剂。

作为羟基苯乙酮系引发剂,能够使用IRGACURE 184(IRGACURE为注册商标)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:均为BASF公司制)。

作为氨基苯乙酮系引发剂,能够使用作为市售品的IRGACURE 907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(商品名:均为BASF公司制)。

作为氨基苯乙酮系引发剂,还能够使用吸收极大波长与365nm或405nm等波长光源匹配的日本特开2009-191179号公报中记载的化合物。

作为酰基膦系引发剂,可举出2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-氧化膦等。并且,能够使用作为市售品的IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(商品名:均为BASF公司制)。

作为茂金属化合物,例示IRGACURE-784(BASF公司制)等。

作为光自由基聚合引发剂,更优选举出肟化合物。通过使用肟化合物,能够进一步有效地提高曝光宽容度。肟化合物中,曝光宽容度(曝光余量)较广,且还作为光固化促进剂而发挥功能,因此尤其优选。

作为肟化合物的具体例,能够使用日本特开2001-233842号公报中记载的化合物、日本特开2000-080068号公报中记载的化合物、日本特开2006-342166号公报中记载的化合物。

作为优选的肟化合物,例如可举出下述结构的化合物、3-苯甲酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-乙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、3-丙酰氧基亚氨基丁烷-2-酮、2-乙酰氧基亚氨基戊烷-3-酮、2-乙酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲酰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺酰氧基)亚氨基丁烷-2-酮以及2-乙氧基羰氧基亚氨基-1-苯基丙烷-1-酮等。在本发明的固化性树脂组合物中,尤其优选作为光自由基聚合引发剂而使用肟化合物(肟系光聚合引发剂)。肟系光聚合引发剂在分子内具有>C=N-O-C(=O)-的连结基。

[化学式44]

市售品中,还可优选地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE03、IRGACURE OXE 04(以上为BASF公司制)、ADEKA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION制、日本特开2012-014052号公报中所记载的光自由基聚合引发剂2)。并且,能够使用TR-PBG-304(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.制)、ADEKA ARKLSNCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION制)。并且,能够使用DFI-091(DAITOCHEMIX Co.,Ltd.制)。

而且,还能够使用具有氟原子的肟化合物。作为这种肟化合物的具体例,可举出日本特开2010-262028号公报中记载的化合物、日本特表2014-500852号公报的0345段中记载的化合物24、36~40、日本特开2013-164471号公报的0101段中记载的化合物(C-3)等。

作为最优选的肟化合物,可举出日本特开2007-269779号公报中所示出的具有特定取代基的肟化合物或日本特开2009-191061号公报中所示出的具有硫芳基的肟化合物等。

从曝光灵敏度的观点考虑,光自由基聚合引发剂优选选自由三卤甲基三嗪化合物、苄基二甲基缩酮化合物、α-羟基酮化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、茂金属化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体、鎓盐化合物、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、环戊二烯基-苯-铁络合物及其盐、卤甲基噁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物组成的组中的化合物。

更优选的光自由基聚合引发剂为三卤甲基嗪井化合物、α-氨基酮化合物、酰基膦化合物、氧化膦化合物、茂金属化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体、鎓盐化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,进一步优选选自由三卤甲基三嗪化合物、α-氨基酮化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚体、二苯甲酮化合物组成的组中的至少1种化合物,更进一步优选使用茂金属化合物或肟化合物,更进一步优选肟化合物。

并且,光自由基聚合引发剂还能够使用二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二氨基二苯甲酮(米其勒酮(Michler’s ketone))等N,N’-四烷基-4,4’-二氨基二苯甲酮,2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等与芳香环进行稠合而成的醌类、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、苄基二甲基缩酮等苄基衍生物等。并且,还能够使用由下述式(I)表示的化合物。

[化学式45]

式(I)中,RI00为碳原子数1~20的烷基、通过1个以上的氧原子而中断的碳原子数2~20的烷基、碳原子数1~12的烷氧基、苯基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~12的烷氧基、卤素原子、环戊基、环己基、碳原子数2~12的烯基通过因1个以上的氧原子而中断的碳原子数2~18的烷基及碳原子数1~4的烷基中的至少1个取代的苯基或联苯,RI01为由式(II)表示的基团,或者为与RI00相同的基团,RI02~RI04各自独立地为碳原子数1~12的烷、碳原子数1~12的烷氧基或卤素。

[化学式46]

式中,RI05~RI07与上述式(I)的RI02~RI04相同。

并且,光自由基聚合引发剂还能够使用国际公开第2015/125469号的0048~0055段中记载的化合物。

包含光聚合引发剂时,其含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.1~30质量%,更优选0.1~20质量%,进一步优选0.5~15质量%,更进一步优选1.0~10质量%。光聚合引发剂可以仅含有1种也可以含有2种以上。含有2种以上的光聚合引发剂时,其合计优选上述范围。

<热聚合引发剂>

作为聚合引发剂,本发明的固化性树脂组合物可包含热聚合引发剂,尤其可包含热自由基聚合引发剂。热自由基聚合引发剂为通过热的能量而产生自由基,并起始或促进具有聚合性的化合物的聚合反应的化合物。通过添加热自由基聚合引发剂,能够进行含杂环聚合物前体的环化,并且进行含杂环聚合物前体的聚合反应,因此能够实现更高度的耐热化。

作为热自由基聚合引发剂,具体而言,可举出日本特开2008-063554号公报的0074~0118段中记载的化合物。

含有热自由基聚合引发剂时,其含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分为0.1~30质量%为优选,更优选0.1~20质量%,进一步优选5~15质量%。热自由基聚合引发剂可以仅含有1种也可以含有2种以上。含有2种以上的热自由基聚合引发剂时,其合计优选上述范围。

<其他聚合性化合物>

〔其他自由基聚合性化合物〕

本发明的固化性树脂组合物优选包含与上述特定聚合性化合物不同的其他聚合性化合物。

上述特定聚合性化合物中包含的化合物不包含在其他聚合性化合物中。

作为其他聚合性化合物,能够使用自由基聚合性化合物。自由基聚合性化合物为具有自由基聚合性基团的化合物。作为自由基聚合性基团,可举出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯酰基等包含乙烯性不饱和键的基团。自由基聚合性基团优选(甲基)丙烯酰基,从反应性的观点考虑,更优选(甲基)丙烯酰氧基。

自由基聚合性化合物所具有的自由基聚合性基团的数量可以为1个,也可以为2个以上,自由基聚合性化合物优选具有2个以上的自由基聚合性基团,更优选具有3个以上。上限优选15个以下,更优选10个以下,进一步优选8个以下。

自由基聚合性化合物的分子量优选2,000以下,更优选1,500以下,进一步优选900以下。自由基聚合性化合物的分子量的下限优选100以上。

从显影性的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物优选包含至少1种含有2个以上的自由基聚合性基团的2官能以上的自由基聚合性化合物,更优选包含至少1种3官能以上的自由基聚合性化合物。并且,可以为2官能自由基聚合性化合物与3官能以上的自由基聚合性化合物的混合物。例如2官能以上的聚合性单体的官能团数表示1分子中的自由基聚合性基团数为2个以上。

作为自由基聚合性化合物的具体例,可举出不饱和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)或其酯类、酰胺类,优选不饱和羧酸与多元醇化合物的酯。并且,也可优选地使用具有羟基、氨基、氢硫基等亲和性取代基的不饱和羧酸酯类与单官能环氧类的加成反应物、与单官能或多官能的羧酸的脱水缩合反应物等。并且,也优选具有异氰酸酯基或环氧基等亲电子性取代基的不饱和羧酸酯类与单官能或多官能醇类、胺类、硫醇类的加成反应物,进一步具有卤素基或甲苯磺酰氧基等脱离性取代基的不饱和羧酸酯类与单官能或多官能醇类、胺类、硫醇类的取代反应物。并且,作为另一例,替代上述不饱和羧酸,能够使用被不饱和膦酸、苯乙烯等乙烯基苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等取代的化合物组。作为具体例,能够参考日本特开2016-027357号公报的0113~0122段的记载,这些内容编入本说明书中。

并且,自由基聚合性化合物也优选在常压下具有100℃以上的沸点的化合物。作为其例,可举出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异三聚氰酸酯、甘油或三羟甲基乙烷等在多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化的化合物、日本特开昭48-064183号、日本特公昭49-043191号、日本特公昭52-030490号各公报中所记载的聚酯丙烯酸酯类,作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯;以及这些的混合物。并且,也优选日本特开2008-292970号公报的0254~0257段中记载的化合物。并且,还能够举出使多官能羧酸与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环状醚基及乙烯性不饱和键的化合物进行反应而获得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。

并且,作为除了上述以外的优选的自由基聚合性化合物,还能够使用日本特开2010-160418号公报、日本特开2010-129825号公报、日本专利第4364216号公报等中所记载的具有芴环,且具有2个以上的包含乙烯性不饱和键的基团的化合物或卡多(cardo)树脂。

而且,作为其他例子,还能够举出日本特公昭46-043946号公报、日本特公平01-040337号公报、日本特公平01-040336号公报中所记载的特定的不饱和化合物、日本特开平02-025493号公报中所记载的乙烯基膦酸系化合物等。并且,还能够使用日本特开昭61-022048号公报中所记载的包含全氟烷基的化合物。而且,还能够使用“Journal of theAdhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300~308页(1984年)中作为光聚合性单体及低聚物所介绍的化合物。

除了上述以外,也能够优选地使用日本特开2015-034964号公报的0048~0051段中记载的化合物、国际公开第2015/199219号的0087~0131段中记载的化合物,这些内容编入本说明书中。

并且,在日本特开平10-062986号公报中作为式(1)及式(2)且与其具体例一同记载的如下化合物还能用作自由基聚合性化合物,该化合物为在多官能醇中加成环氧乙烷或环氧丙烷后进行(甲基)丙烯酸酯化而成的化合物。

而且,还能够使用日本特开2015-187211号公报的0104~0131段中记载的化合物来用作其他自由基聚合性化合物,并将这些内容编入本说明书中。

作为自由基聚合性化合物,优选二季戊四醇三丙烯酸酯(作为市售品为KAYARADD-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制、A-TMMT:Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作为市售品为KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.制、A-DPH;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)及这些的(甲基)丙烯酰基经由乙二醇残基或丙二醇残基键合的结构。也能够使用这些的低聚物类型。

作为自由基聚合性化合物的市售品,例如可举出Sartomer Company,Inc制的作为具有4个亚乙氧基链的4官能丙烯酸酯的SR-494、作为具有4个乙烯氧基链的2官能丙烯酸甲酯的Sartomer Company,Inc制SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.制的作为具有6个亚戊氧基链的6官能丙烯酸酯的DPCA-60、作为具有3个异亚丁氧基链的3官能丙烯酸酯的TPA-330、氨基甲酸酯低聚物UAS-10、UAB-140(NIPPON PAPER INDUSTRIES CO.,LTD.制)、NK酯M-40G、NK酯4G、NK酯M-9300、NK酯A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd制)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.制)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.制)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION.制)等。

而且,作为自由基聚合性化合物,还能够使用日本特开昭63-277653号公报、日本特开昭63-260909号公报、日本特开平01-105238号公报中所记载的在分子内具有氨基结构或硫化物结构的化合物。

自由基聚合性化合物可以为具有羧基、磷酸基等酸基的自由基聚合性化合物。具有酸基的自由基聚合性化合物中,优选脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,更优选使脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐反应而具有酸基的自由基聚合性化合物。尤其优选使脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐反应而具有酸基的自由基聚合性化合物中,脂肪族多羟基化合物为季戊四醇或二季戊四醇的化合物。作为市售品,例如,作为TOAGOSEI CO.,Ltd.制多元酸改性丙烯酸类低聚物,可举出M-510、M-520等。

具有酸基的自由基聚合性化合物的优选的酸值为0.1~40mgKOH/g,尤其优选5~30mgKOH/g。自由基聚合性化合物的酸值只要在上述范围内,则制造上的操作性优异,进一步显影性优异。并且,聚合性良好。上述酸价遵照JIS K0070:1992的记载进行测定。

从抑制伴随固化膜的弹性模量控制的翘曲的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物能够优选地使用单官能自由基聚合性化合物来作为自由基聚合性化合物。作为单官能自由基聚合性化合物,可优选地使用正丁基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基(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、环己基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺等N-乙烯基化合物类、烯丙基缩水甘油醚、邻苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物类等。作为单官能自由基聚合性化合物,为了抑制曝光前的挥发,也优选在常压下具有100℃以上的沸点的化合物。

〔除了上述的自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物〕

本发明的固化性树脂组合物能够进一步含有除上述自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物作为上述其他聚合性化合物。作为除了上述的自由基聚合性化合物以外的聚合性化合物,可举出具有羟甲基、烷氧基甲基或酰氧基甲基的化合物;环氧化合物;氧杂环丁烷化合物;苯并噁嗪化合物。

-具有羟甲基、烷氧基甲基或酰氧基甲基的化合物-

作为具有羟甲基、烷氧基甲基或酰氧基甲基的化合物,优选由下述式(AM1)、(AM4)或(AM5)表示的化合物。

[化学式47]

(式中,t表示1~20的整数,R104表示碳原子数1~200的t价有机基团,R105表示由-OR106或-OCO-R107表示的基团,R106表示氢原子或碳原子数1~10的有机基团,R107表示碳原子数1~10的有机基团。)

[化学式48]

(式中,R404表示碳原子数1~200的2价有机基团,R405表示由-OR406或-OCO-R407表示的基团,R406表示氢原子或碳原子数1~10的有机基团,R407表示碳原子数1~10的有机基团。)

[化学式49]

(式中,u表示3~8的整数,R504表示碳原子数1~200的u价有机基团,R505表示由-OR506或-OCO-R507表示的基团,R506表示氢原子或碳原子数1~10的有机基团,R507表示碳原子数1~10的有机基团。)

作为由式(AM4)表示的化合物的具体例,可举出46DMOC、46DMOEP(以上商品名,ASAHI YUKIZAI CORPORATION制)、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、dimethylolBisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC(以上商品名,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.制)、NIKALAC MX-290(商品名,SanwaChemical Co.,Ltd.制)、2,6-dimethoxymethyl-4-t-butylphenol(2,6-二甲氧基甲基-4-叔丁基苯酚)、2,6-dimethoxymethyl-p-cresol(2,6-二甲氧基甲基-对甲酚)、2,6-diacetoxymethyl-p-cresol(2,6-二乙酰氧基甲基-对甲酚)等。

并且,作为由式(AM5)表示的化合物的具体例,可举出TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上商品名,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.制)、TM-BIP-A(商品名,ASAHIYUKIZAI CORPORATION制)、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MW-100LM(以上商品名,Sanwa Chemical Co.,Ltd.制)。

-环氧化合物(具有环氧基的化合物)-

作为环氧化合物,优选在一分子中具有2个以上的环氧基的化合物。环氧基在200℃以下进行交联反应,并且由于不会引起源自交联的脱水反应而不易引起膜收缩。因此,通过含有环氧化合物,可有效地抑制固化性树脂组合物的低温固化及翘曲。

环氧化合物优选含有聚环氧乙烷基。由此,弹性模量进一步降低,并且能够抑制翘曲。聚环氧乙烷基表示环氧乙烷的重复单元数为2以上,重复单元数优选2~15。

作为环氧化合物的例,能够举出双酚A型环氧树脂;双酚F型环氧树脂;丙二醇二缩水甘油醚等亚烷基二醇型环氧树脂;聚丙二醇二缩水甘油醚等聚亚烷基二醇型环氧树脂;聚甲基(缩水甘油氧基丙基)硅氧烷等含环氧基硅酮等,但并不限定于这些。具体而言,可举出EPICLON(注册商标)850-S、EPICLON(注册商标)HP-4032、EPICLON(注册商标)HP-7200、EPICLON(注册商标)HP-820、EPICLON(注册商标)HP-4700、EPICLON(注册商标)EXA-4710、EPICLON(注册商标)HP-4770、EPICLON(注册商标)EXA-859CRP、EPICLON(注册商标)EXA-1514、EPICLON(注册商标)EXA-4880、EPICLON(注册商标)EXA-4850-150、EPICLON EXA-4850-1000、EPICLON(注册商标)EXA-4816、EPICLON(注册商标)EXA-4822(以上商品名,DICCorporation制)、RIKARESIN(注册商标)BEO-60E(商品名,New Japan Chemical Co.,Ltd.制)、EP-4003S、EP-4000S(以上商品名,ADEKA CORPORATION制)等。其中,从抑制翘曲及耐热性优异的方面考虑,优选含有聚环氧乙烷基的环氧树脂。例如,EPICLON(注册商标)EXA-4880、EPICLON(注册商标)EXA-4822、RIKARESIN(注册商标)BEO-60E含有聚环氧乙烷基,因此优选。

-氧杂环丁烷化合物(具有氧杂环丁基的化合物)-

作为氧杂环丁烷化合物,能够举出在一分子中具有2个以上的氧杂环丁烷环的化合物、3-乙基-3-羟甲氧杂环丁烷、1,4-双{[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧杂环丁烷、1,4-苯二羧酸-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]酯等。作为具体的例,能够优选地使用TOAGOSEI CO.,LTD.制ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221、OXT-191、OXT-223),这些可以单独使用,或者可以混合2种以上。

-苯并噁嗪化合物(具有聚苯并噁唑基的化合物)-

苯并噁嗪化合物因源自开环加成反应的交联反应而在固化时不产生脱气,进一步减少热收缩而抑制产生翘曲,因此优选。

作为苯并噁嗪化合物的优选的例子,可举出B-a型苯并噁嗪、B-m型苯并噁嗪(以上商品名,Shikoku Chemicals Corporation制)、聚羟基苯乙烯树脂的苯并噁嗪加成物、酚醛清漆型二氢苯并噁嗪化合物。这些可以单独使用,或者可以混合2种以上。

含有其他聚合性化合物时,其含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选大于0质量%且60质量%以下。下限更优选5质量%以上。上限更优选50质量%以下,进一步优选30质量%以下。

其他聚合性化合物可以单独使用1种也可以混合使用2种以上。当同时使用2种以上时,优选其合计量成为上述范围。

<溶剂>

本发明的固化性树脂组合物优选含有溶剂。溶剂能够任意使用公知的溶剂。溶剂优选有机溶剂。作为有机溶剂,可举出酯类、醚类、酮类、芳香族烃类、亚砜类、酰胺类等化合物。

作为酯类,例如作为优选的酯类,可举出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯、ε-己内酯、δ-戊内酯、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-烷氧基丙酸烷基酯类(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-烷氧基丙酸烷基酯类(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、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。

作为醚类,例如作为优选的醚类,可举出二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等。

作为酮类,例如作为优选的酮类,可举出甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。

作为芳香族烃类,例如作为优选的芳香族烃类,可举出甲苯、二甲苯、苯甲醚、柠檬烯等。

作为亚砜类,例如作为优选的亚砜类,可举出二甲基亚砜。

作为酰胺类,作为优选的酰胺类,可举出N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等。

关于溶剂,从涂布面性状的改良等的观点考虑,也优选混合2种以上的形态。

本发明中,优选选自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纤剂乙酸酯、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、环己酮、环戊酮、γ-丁内酯、二甲基亚砜、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯中的1种溶剂或由2种以上构成的混合溶剂。尤其优选同时使用二甲基亚砜和γ-丁内酯。

关于溶剂的含量,从涂布性的观点考虑,优选设为本发明的固化性树脂组合物的总固体成分浓度成为5~80质量%的量,更优选设为成为5~75质量%的量,进一步优选设为成为10~70质量%的量,更进一步优选设为成为40~70质量%。溶剂的含量根据所希望的厚度和涂布方法来进行调节即可。

溶剂可以仅含有1种也可以含有2种以上。当含有2种以上溶剂时,其合计优选上述范围。

<迁移抑制剂>

本发明的固化性树脂组合物优选还包含迁移抑制剂。通过包含迁移抑制剂,能够有效地抑制源自金属层(金属布线)的金属离子转移到固化性树脂组合物层内。

作为迁移抑制剂,并无特别限制,可举出具有杂环(吡咯环、呋喃环、噻吩环、咪唑环、噁唑环、噻唑环、吡唑环、异噁唑环、异噻唑环、四唑环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、哌啶环、哌嗪环、吗啉环、2H-吡喃环及6H-吡喃环、三嗪环)的化合物、具有硫脲类及氢硫基的化合物、受阻酚系化合物、水杨酸衍生物系化合物、酰肼衍生物系化合物。尤其,能够优选地使用1,2,4-三唑、苯并三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑等四唑系化合物。

或者,也能够使用捕捉卤素离子等阴离子的离子捕捉剂。

作为其他迁移抑制剂,能够使用日本特开2013-015701号公报的0094段中记载的防锈剂、日本特开2009-283711号公报的0073~0076段中记载的化合物、日本特开2011-059656号公报的0052段中记载的化合物、日本特开2012-194520号公报的0114、0116段及0118段中记载的化合物、国际公开第2015/199219号的0166段中记载的化合物等。

作为迁移抑制剂的具体例,可举出下述化合物。

[化学式50]

固化性树脂组合物具有迁移抑制剂时,迁移抑制剂的含量相对于固化性树脂组合物的总固体成分优选0.01~5.0质量%,更优选0.05~2.0质量%,进一步优选0.1~1.0质量%。

迁移抑制剂可以为仅1种也可以为2种以上。当迁移抑制剂为2种以上时,其合计优选上述范围。

<阻聚剂>

本发明的固化性树脂组合物优选包含阻聚剂。

作为阻聚剂,例如可优选地使用对苯二酚、对甲氧基苯酚、二-叔丁基-对甲酚、邻苯三酚、对-叔丁基邻苯二酚、1,4-苯醌、二苯基-对苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基-N-苯基羟基胺铝盐、吩噻嗪、N-亚硝基二苯胺、N-苯基萘胺、亚乙基二胺四乙酸、1,2-环己二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、5-亚硝基-8-羟基喹啉、1-亚硝基-2-萘酚、2-亚硝基-1-萘酚、2-亚硝基-5-(N-乙基-N-磺基丙基氨基)苯酚、N-亚硝基-N-(1-萘基)羟胺铵盐、双(4-羟基-3,5-叔丁基)苯基甲烷等。并且,也能够使用日本特开2015-127817号公报的0060段中记载的阻聚剂及国际公开第2015/125469号的0031~0046段中记载的化合物。

并且,还能够使用下述化合物(Me为甲基)。

[化学式51]

本发明的固化性树脂组合物具有阻聚剂时,阻聚剂的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.01~5质量%,更优选0.02~3质量%,进一步优选0.05~2.5质量%。

阻聚剂可以为仅1种也可以为2种以上。当阻聚剂为2种以上时,其合计优选上述范围。

<金属粘接性改良剂>

本发明的固化性树脂组合物优选包含用于提高与使用于电极或布线等的金属材料的粘接性的金属粘接性改良剂。作为金属粘接性改良剂,可举出硅烷偶联剂等。

作为硅烷偶联剂的例,可举出国际公开第2015/199219号的0167段中记载的化合物、日本特开2014-191002号公报的0062~0073段中记载的化合物、国际公开第2011/080992号的0063~0071段中记载的化合物、日本特开2014-191252号公报的0060~0061段中记载的化合物、日本特开2014-041264号公报的0045~0052段中记载的化合物、国际公开第2014/097594号的0055段中记载的化合物。并且,也优选如日本特开2011-128358号公报的0050~0058段中所记载那样使用不同的2种以上的硅烷偶联剂。并且,硅烷偶联剂也优选使用下述化合物。以下式中,Et表示乙基。

[化学式52]

并且,作为金属粘接性改良剂,还能够使用日本特开2014-186186号公报的0046~0049段中记载的化合物、日本特开2013-072935号公报的0032~0043段中记载的硫化物系化合物。

金属粘接性改良剂的含量相对于含杂环聚合物前体100质量份优选0.1~30质量份,更优选0.5~15质量份的范围,进一步优选0.5~5质量份的范围。通过设为上述下限值以上,固化工序后的固化膜与金属层的粘接性变良好,通过设为上述上限值以下,固化工序后的固化膜的耐热性、机械特性变良好。金属粘接性改良剂可以仅为1种也可以为2种以上。使用2种以上时,其合计优选上述范围。

<其他添加剂>

本发明的固化性树脂组合物在不损害本发明的效果的范围内,能够根据需要配合各种添加物,例如,热产酸剂、N-苯基二乙醇胺等敏化剂、链转移剂、表面活性剂、高级脂肪酸衍生物、无机粒子、固化剂、固化催化剂、填充剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、凝聚抑制剂等。配合这些添加剂时,将其合计配合量优选设为固化性树脂组合物的固体成分的3质量%以下。

〔敏化剂〕

本发明的固化性树脂组合物可包含敏化剂。敏化剂吸收特定的活性放射线而成为电子激发状态。成为电子激发状态的敏化剂与热固化促进剂、热自由基聚合引发剂、光自由基聚合引发剂等接触,而产生电子转移、能量转移、发热等作用。由此,热固化促进剂、热自由基聚合引发剂、光自由基聚合引发剂发生化学变化而分解,并生成自由基、酸或碱。

作为敏化剂,可举出N-苯基二乙醇胺等敏化剂。

并且,作为敏化剂,也可以使用增感色素。

关于增感色素的详细内容,能够参考日本特开2016-027357号公报的0161~0163段的记载,并将该内容编入本说明书中。

本发明的固化性树脂组合物包含敏化剂时,敏化剂的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.01~20质量%,更优选0.1~15质量%,进一步优选0.5~10质量%。敏化剂可以单独使用1种也可以同时使用2种以上。

〔链转移剂〕

本发明的固化性树脂组合物可含有链转移剂。链转移剂例如在高分子词典第三版(高分子学会(The Society of Polymer Science,Japan)编,2005年)683-684页中被定义。作为链转移剂,例如使用在分子内具有SH、PH、SiH及GeH的化合物组。这些向低活性自由基供给氢而生成自由基,或者经氧化之后,通过去质子而可生成自由基。尤其,能够优选地使用硫醇化合物。

并且,链转移剂也能够使用国际公开第2015/199219号的0152~0153段中记载的化合物。

本发明的固化性树脂组合物具有链转移剂时,链转移剂的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分100质量份优选0.01~20质量份,更优选1~10质量份,进一步优选1~5质量份。链转移剂可以为仅1种也可以为2种以上。当链转移剂为2种以上时,其合计优选上述范围。

〔表面活性剂〕

从更加提高涂布性的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物中可以添加各种表面活性剂。作为表面活性剂,能够使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。并且,也优选下述表面活性剂。在下述式中,表示主链的结构单元的括号表示各结构单元的含量(摩尔%),表示侧链的结构单元的括号表示各结构单元的重复数。

[化学式53]

并且,表面活性剂也能够使用国际公开第2015/199219号的0159~0165段中记载的化合物。

本发明的固化性树脂组合物具有表面活性剂时,表面活性剂的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.001~2.0质量%,更优选0.005~1.0质量%。表面活性剂可以为仅1种也可以为2种以上。当表面活性剂为2种以上时,其合计优选上述范围。

〔高级脂肪酸衍生物〕

为了防止因氧导致的聚合阻碍,本发明的固化性树脂组合物中可以添加山嵛酸或山嵛酸酰胺之类的高级脂肪酸衍生物而在涂布后的干燥过程中偏在于固化性树脂组合物的表面。

并且,高级脂肪酸衍生物也能够使用国际公开第2015/199219号的0155段中记载的化合物。

本发明的固化性树脂组合物含有高级脂肪酸衍生物时,高级脂肪酸衍生物的含量相对于本发明的固化性树脂组合物的总固体成分优选0.1~10质量%。高级脂肪酸衍生物可以为仅1种也可以为2种以上。当高级脂肪酸衍生物为2种以上时,其合计优选上述范围。

<关于其他含有物质的限制>

从涂布面性状的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物的水分含量优选小于5质量%,更优选小于1质量%,进一步优选小于0.6质量%。

从绝缘性的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物的金属含量优选小于5质量ppm(parts per million(百万分率)),更优选小于1质量ppm,进一步优选小于0.5质量ppm。作为金属,可举出钠、钾、镁、钙、铁、铬、镍等。包含多种金属时,这些金属的合计优选上述范围。

并且,作为减少意外包含在本发明的固化性树脂组合物中的金属杂质的方法,能够举出如下方法:作为构成本发明的固化性树脂组合物的原料而选择金属含量较少的原料,对构成本发明的固化性树脂组合物的原料进行过滤器过滤,用聚四氟乙烯等对装置内进行内衬而在尽可能抑制污染的条件下进行蒸馏等方法。

若考虑作为半导体材料的用途,且从布线腐蚀性的观点考虑,本发明的固化性树脂组合物中,卤素原子的含量优选小于500质量ppm,更优选小于300质量ppm,进一步优选小于200质量ppm。其中,以卤素离子的状态存在的优选小于5质量ppm,更优选小于1质量ppm,进一步优选小于0.5质量ppm。作为卤素原子,可举出氯原子及溴原子。氯原子及溴原子或氯离子及溴离子的合计分别优选上述范围。

作为本发明的固化性树脂组合物的收容容器,能够使用以往公知的收容容器。并且,作为收容容器,以抑制杂质混入原材料或固化性树脂组合物中为目的,也优选使用由6种6层树脂构成容器内壁的多层瓶、将6种树脂形成为7层结构的瓶。作为这种容器,例如可举出日本特开2015-123351号公报中记载的容器。

<固化性树脂组合物的制备>

本发明的固化性树脂组合物能够通过混合上述各成分来制备。混合方法并无特别限定,能够通过以往公知的方法来进行。

并且,以去除固化性树脂组合物中的灰尘或微粒等异物为目的,优选进行使用过滤器的过滤。过滤器孔径优选1μm以下,更优选0.5μm以下,进一步优选0.1μm以下。过滤器的材质优选聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龙。过滤器可以使用有机溶剂预先清洗的过滤器。过滤器的过滤工序中,可以并联或串联多种过滤器而使用。当使用多种过滤器时,可以组合使用孔径或材质不同的过滤器。并且,可以将各种材料过滤多次。过滤多次时,可以为循环过滤。并且,可以在加压之后进行过滤。在加压之后进行过滤时,进行加压的压力优选0.05MPa以上且0.3MPa以下。

除了使用过滤器的过滤以外,还可以进行使用吸附材料的杂质去除处理。还可以组合过滤器过滤和使用吸附材料的杂质去除处理。作为吸附材料,能够使用公知的吸附材料。例如,可举出硅胶、沸石等无机系吸附材料、活性碳等有机系吸附材料。

<固化性树脂组合物的用途>

本发明的固化性树脂组合物优选用于形成再布线层用层间绝缘膜。

并且,还能够用于半导体器件的绝缘膜的形成或应力缓冲膜的形成等。

(固化膜、层叠体、半导体器件及这些的制造方法)

接着,对固化膜、层叠体、半导体装置及这些的制造方法进行说明。

本发明的固化膜通过固化本发明的固化性树脂组合物而成。本发明的固化膜的膜厚例如能够设为0.5μm以上,且能够设为1μm以上。并且,作为上限值,能够设为100μm以下,且还能够设为30μm以下。

可以将本发明的固化膜层叠2层以上,进一步层叠3~7层来作为层叠体。本发明的层叠体优选包含2层以上的固化膜,在任意上述固化膜彼此之间包含金属层的方式。这种金属层可优选地用作再布线层等金属布线。

作为能够适用本发明的固化膜的领域,可举出半导体器件的绝缘膜、再布线层用层间绝缘膜、应力缓冲膜等。除此以外,可举出密封膜、基板材料(柔性印刷电路板的基底膜或覆盖膜、层间绝缘膜)或通过对如上述实际安装用途的绝缘膜进行蚀刻而形成图案的情况等。关于这些用途,例如,能够参考Science&Technology Co.,Ltd.“聚酰亚胺的高功能化和应用技术”2008年4月、柿本雅明/监修、CMC技术图书馆“聚酰亚胺材料的基础和开发”2011年11月发行、日本聚酰亚胺·芳香族系高分子研究会/编“最新聚酰亚胺基础和应用”NTS,2010年8月等。

并且,本发明中的固化膜还能够用于胶印版面或网版版面等版面的制造、蚀刻成型部件的用途、电子尤其微电子中的保护漆及介电层的制造等中。

本发明的固化膜的制造方法(以下,也简称为“本发明的制造方法”。)优选包括将本发明的固化性树脂组合物适用于基材而形成膜的膜形成工序。

本发明的固化膜的制造方法优选包括上述膜形成工序以及对上述膜进行曝光的曝光工序及对上述膜进行显影的显影工序。

并且,本发明的固化膜的制造方法更优选包括上述膜形成工序及根据需要的上述显影工序,且包括在50~450℃下加热上述膜的加热工序。

具体而言,也优选包括以下的(a)~(d)的工序。

(a)将固化性树脂组合物适用于基材而形成膜(固化性树脂组合物层)的膜形成工序

(b)膜形成工序之后,对膜进行曝光的曝光工序

(c)对经曝光的上述膜进行显影的显影工序

(d)将经显影的上述膜在50~450℃下加热的加热工序

通过在上述加热工序中进行加热,能够进一步固化利用曝光固化的树脂层。在该加热工序中,例如上述热产碱剂分解,可获得充分的固化性。

本发明的优选实施方式的层叠体的制造方法包括本发明的固化膜的制造方法。本实施方式的层叠体的制造方法按照上述的固化膜的制造方法,形成固化膜之后,进一步再次进行(a)的工序或(a)~(c)的工序、或者(a)~(d)的工序。尤其,依次将上述各工序进行多次,例如优选2~5次(即,合计3~6次)。通过如此对固化膜进行层叠,能够形成层叠体。在本发明中,尤其优选在设置有固化膜的部分的上或固化膜之间或该两者中设置金属层。此外,在层叠体的制造中,无需重复(a)~(d)的工序全部,如上述,能够通过进行多次至少(a)、优选(a)~(c)或(a)~(d)的工序而获得固化膜的层叠体。

<膜形成工序(层形成工序)>

本发明的优选实施方式的制造方法包括将固化性树脂组合物适用于基材而形成膜(层状)的膜形成工序(层形成工序)。

基材的种类能够根据用途而适当设定,但并无特别限制,可举出硅、氮化硅、多晶硅、氧化硅、非晶硅等半导体制作基材、石英、玻璃、光学膜、陶瓷材料、蒸镀膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金属基材、纸、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜晶体管)阵列基材、等离子体显示面板(PDP)的电极板等。本发明中,尤其优选半导体制作基材,更优选硅基材。

并且,作为基材,例如使用板状的基材(基板)。

并且,在树脂层的表面或金属层的表面形成固化性树脂组合物层时,树脂层或金属层成为基材。

作为将固化性树脂组合物适用于基材的方法,优选涂布。

具体而言,作为适用方法,可例示浸涂法、气刀涂布法、帘式涂布法、线棒涂布法、凹版涂布法、挤压涂布法、喷涂法、旋涂法、狭缝涂布法及喷墨法等。从固化性树脂组合物层的厚度均匀性的观点考虑,更优选旋涂法、狭缝涂布法、喷涂法、喷墨法。根据方法调整适当的固体成分浓度或涂布条件,由此能够得到所希望的厚度的树脂层。并且,能够根据基材的形状适当选择涂布方法,只要为晶片等圆形基材,则优选旋涂法或喷涂法、喷墨法等,且只要为矩形基材,则优选狭缝涂布法或喷涂法、喷墨法等。在旋涂法的情况下,例如能够以500~2,000rpm的转速适用10秒~1分钟左右。

并且,也能够适用将通过上述赋予方法预先在伪支撑体上赋予而形成的涂膜转印在基材上的方法。

关于转印方法,在本发明中,也能够优选地利用日本特开2006-023696号公报的0023、0036~0051段或日本特开2006-047592号公报的0096~0108段中记载的制作方法。

<干燥工序>

本发明的制造方法还可以包括在形成上述膜(固化性树脂组合物层)之后,膜形成工序(层形成工序)之后,为了去除溶剂而进行干燥的工序。优选的干燥温度为50~150℃,更优选70℃~130℃,进一步优选90℃~110℃。作为干燥时间,例示30秒~20分钟,优选1分钟~10分钟,更优选3分钟~7分钟。

<曝光工序>

本发明的制造方法可以包括对上述膜(固化性树脂组合物层)进行曝光的曝光工序。曝光量只要能够使固化性树脂组合物固化,则无特别限定,例如,优选以波长365nm下的曝光能量换算计照射100~10,000mJ/cm2,更优选照射200~8,000mJ/cm2

曝光波长能够在190~1,000nm的范围内适当设定,优选240~550nm。

关于曝光波长,若以与光源的关系描述,则可举出(1)半导体激光(波长830nm、532nm、488nm、405nm etc.)、(2)金属卤化物灯、(3)高压汞灯、g射线(波长436nm)、h射线(波长405nm)、i射线(波长365nm)、宽(g、h、i射线的3波长)、(4)准分子激光、KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子激光(波长193nm)、F2准分子激光(波长157nm)、(5)极紫外线;EUV(波长13.6nm)、(6)电子束等。关于本发明中的固化性树脂组合物,尤其优选基于高压汞灯的曝光,其中,优选基于i射线的曝光。由此,尤其可得到高的曝光灵敏度。

<显影处理工序>

本发明的制造方法可以包括对经曝光的膜(固化性树脂组合物层)进行显影处理(对上述膜进行显影)的显影处理工序。通过进行显影,未曝光的部分(非曝光部)被去除。关于显影方法,只要能够形成所希望的图案,则无特别限制,例如,能够采用旋覆浸没、喷雾、浸渍、超声波等显影方法。

显影使用显影液来进行。关于显影液,只要可去除未曝光的部分(非曝光部),则能够无特别限制地使用。显影液优选包含有机溶剂,显影液更优选包含90%以上的有机溶剂。本发明中,显影液优选包含ClogP值为-1~5的有机溶剂,更优选包含ClogP值为0~3的有机溶剂。ClogP值能够通过ChemBioDraw(化学生物图)输入结构式而作为计算值来求出。

关于有机溶剂,作为酯类,例如可优选地举出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁内酯、ε-己内酯、δ-戊内酯、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-烷氧基丙酸烷基酯类(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-烷氧基丙酸烷基酯类(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、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及作为醚类,例如可优选地举出二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丙醚乙酸酯等,以及作为酮类,例如可优选地举出甲基乙基酮、环己酮、环戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等,以及作为芳香族烃类,例如可优选地举出甲苯、二甲苯、苯甲醚、柠檬烯等,以及作为亚砜类,可优选地举出二甲基亚砜。

本发明中,尤其环戊酮、优选γ-丁内酯,更优选环戊酮。

显影液优选50质量%以上为有机溶剂,更优选70质量%以上为有机溶剂,进一步优选90质量%以上为有机溶剂。并且,显影液的100质量%可以为有机溶剂。

作为显影时间,优选10秒~5分钟。显影时的显影液的温度并无特别限定,通常能够在20~40℃下进行。

在使用显影液的处理之后,进一步可以进行冲洗。冲洗优选与显影液不同的溶剂进行。例如,能够使用固化性树脂组合物中包含的溶剂进行冲洗。冲洗时间优选5秒~1分钟。

<加热工序>

本发明的制造方法优选包括将经显影的上述膜在50~450℃下加热的加热工序(加热工序)。

优选在膜形成工序(层形成工序)、干燥工序及显影工序之后包括加热工序。在加热工序中,例如通过上述热产碱剂分解而产生碱,并进行含杂环聚合物前体的环化反应。并且,特定聚合性化合物及根据需要添加的其他聚合性化合物的固化等也能够在该工序中进行。作为加热工序中层的加热温度(最高加热温度),优选50℃以上,更优选80℃以上,进一步优选140℃以上,更进一步优选150℃以上,又进一步优选160℃以上,再进一步优选170℃以上。作为上限,优选500℃以下,更优选450℃以下,进一步优选350℃以下,更进一步优选250℃以下,又进一步优选220℃以下。

关于加热,优选从加热开始时的温度至最高加热温度以1~12℃/分钟的升温速度进行,更优选2~10℃/分钟,进一步优选3~10℃/分钟。通过将升温速度设为1℃/分钟以上,能够确保生产性的同时防止胺的过度挥发,通过将升温速度设为12℃/分钟以下,能够缓和固化膜的残存应力。

加热开始时的温度优选20℃~150℃,更优选20℃~130℃,进一步优选25℃~120℃。加热开始时的温度是指,开始加热至最高加热温度的工序时的温度。例如,将固化性树脂组合物适用于基材上之后进行干燥时,是该干燥后的膜(层)的温度,例如优选从比固化性树脂组合物中所含有的溶剂的沸点低30~200℃的温度开始逐渐升温。

加热时间(最高加热温度下的加热时间)优选10~360分钟,更优选20~300分钟,进一步优选30~240分钟。

尤其形成多层层叠体时,从固化膜的层间的密合性的观点考虑,加热温度优选在180℃~320℃下进行加热,更优选在180℃~260℃下进行加热。其理由虽不确定,但认为其原因如下,即通过设为该温度,层间的含杂环聚合物前体的乙炔基彼此进行交联反应。

加热可以分阶段进行。作为例子,可以进行以3℃/分钟从25℃升温至180℃,且在180℃下保持60分钟,以2℃/分钟从180℃升温至200℃,且在200℃下保持120分钟的前处理工序。作为前处理工序的加热温度优选100~200℃,更优选110~190℃,进一步优选120~185℃。在该前处理工序中,也优选如美国专利9159547号说明书中所记载,照射紫外线的同时进行处理。通过这些前处理工序能够提高膜的特性。前处理工序在10秒~2小时左右的短时间内进行即可,更优选15秒~30分钟。前处理可以为两阶段以上的工序,例如可以在100~150℃的范围内进行前处理工序1,然后在150~200℃的范围内进行前处理工序2。

而且,可以在加热之后进行冷却,作为该情况下的冷却速度,优选1~5℃/分钟。

关于加热工序,从防止含杂环聚合物前体分解的方面考虑,优选通过使氮、氦、氩等惰性气体流过等,在低氧浓度的环境下进行。氧浓度优选50ppm(体积比)以下,更优选20ppm(体积比)以下。

<金属层形成工序>

本发明的制造方法优选包括在显影处理后的膜(固化性树脂组合物层)的表面形成金属层的金属层形成工序。

作为金属层,无特别限定,能够使用现有的金属种类,例示出铜、铝、镍、钒、钛、铬、钴、金及钨,更优选铜及铝,进一步优选铜。

金属层的形成方法无特别限定,能够适用现有的方法。例如,能够使用日本特开2007-157879号公报、日本特表2001-521288号公报、日本特开2004-214501号公报、日本特开2004-101850号公报中记载的方法。例如,可考虑光刻、剥离、电解电镀、无电解电镀、蚀刻、印刷及组合这些的方法等。更具体而言,可举出组合溅射、光刻及蚀刻的图案化方法、组合光刻与电解电镀的图案化方法。

作为金属层的厚度,在最厚的壁厚部,优选0.1~50μm,更优选1~10μm。

<层叠工序>

本发明的制造方法优选还包括层叠工序。

层叠工序为包括在固化膜(树脂层)或金属层的表面,再次依次进行(a)膜形成工序(层形成工序)、(b)曝光工序、(c)显影处理工序、(d)加热工序的一系列工序。其中,可以为仅重复(a)的膜形成工序的方式。并且,也可以设为(d)加热工序在层叠的最后或中间统括进行的方式。即,也可以设为如下方式:重复进行规定次数的(a)~(c)的工序,之后进行(d)的加热,由此将被层叠的固化性树脂组合物层统括固化。并且,(c)显影工序之后可以包括(e)金属层形成工序,此时可以每次进行(d)的加热,也可以在层叠规定次数之后统括进行(d)的加热。层叠工序中还可以适当包括上述干燥工序和加热工序等是毋庸置疑的。

在层叠工序之后进一步进行层叠工序时,可以在上述加热工序之后,在上述曝光工序之后或在上述金属层形成工序之后,进一步进行表面活化处理工序。作为表面活化处理,例示出等离子体处理。

上述层叠工序优选进行2~5次,更优选进行3~5次。

例如,如树脂层/金属层/树脂层/金属层/树脂层/金属层等树脂层优选3层以上且7层以下的结构,进一步优选3层以上且5层以下。

本发明中,尤其在设置金属层之后,优选进一步以覆盖上述金属层的方式,形成上述固化性树脂组合物的固化膜(树脂层)的方式。具体而言,可举出依次重复(a)膜形成工序、(b)曝光工序、(c)显影工序、(e)金属层形成工序、(d)加热工序的方式或依次重复(a)膜形成工序、(b)曝光工序、(c)显影工序、(e)金属层形成工序,并在最后或中间统括设置(d)加热工序的方式。通过交替进行层叠固化性树脂组合物层(树脂层)的层叠工序和金属层形成工序,能够交替层叠固化性树脂组合物层(树脂层)和金属层。

本发明也公开包含本发明的固化膜或层叠体的半导体器件。作为将本发明的固化性树脂组合物使用在再布线层用层间绝缘膜的形成中的半导体器件的具体例,能够参考日本特开2016-027357号公报的0213~0218段的记载及图1的记载,并将这些内容编入本说明书中。

实施例

以下,举出实施例对本发明进行进一步详细的说明。以下的实施例中所示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当进行变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。只要无特别说明,则“份”、“%”为质量基准。

<合成例1>

〔源自均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚及苄醇的聚酰亚胺前体(A-1:不具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

使14.06g(64.5毫摩尔)的均苯四甲酸二酐(在140℃下干燥12小时)和14.22g(131.58毫摩尔)的苄醇悬浮于50mL的N-甲基吡咯烷酮,并用分子筛进行了干燥。将悬浮液在100℃下加热了3小时。将反应混合物冷却至室温,并添加了21.43g(270.9毫摩尔)的吡啶及90mL的N-甲基吡咯烷酮。接着,将反应混合物冷却至-10℃,将温度保持在-10±4℃的同时经10分钟添加了16.12g(135.5毫摩尔)的SOCl2。添加SOCl2期间,粘度增加。用50mL的N-甲基吡咯烷酮稀释之后,在室温下将反应混合物搅拌了2小时。接着,在-5~0℃下经20分钟向反应混合物滴加了将11.08g(58.7毫摩尔)的4,4’-二氨基二苯醚溶解于100mL的N-甲基吡咯烷酮的溶液。接着,在0℃下使反应混合物反应1小时之后,添加70g的乙醇,并在室温下搅拌了一晚。接着,使聚酰亚胺前体在5升水中沉淀,以5,000rpm的速度将水-聚酰亚胺前体混合物搅拌了15分钟。通过过滤去除聚酰亚胺前体,在4升水中再次搅拌30分钟,并再次进行了过滤。接着,在减压下,在45℃下将所获得的聚酰亚胺前体干燥了3天。该聚酰亚胺前体的重均分子量为18,000。

[化学式54]

<合成例2>

〔源自均苯四甲酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚及甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的聚酰亚胺前体(A-2:具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

将14.06g(64.5毫摩尔)的均苯四甲酸二酐(在140℃下干燥了12小时)、16.8g(129毫摩尔)的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、0.05g的对苯二酚、20.4g(258毫摩尔)的吡啶及100g的二甘醇二甲醚(二乙二醇二甲醚)进行混合,在60℃的温度下搅拌18小时,由此制造了均苯四甲酸与甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的二酯。接着,通过SOCl2将所获得的二酯氯化之后,以与合成例1相同的方法用4,4’-二氨基二苯醚转换为聚酰亚胺前体,并以与合成例1相同的方法获得了聚酰亚胺前体。该聚酰亚胺前体的重均分子量为19,000。

[化学式55]

<合成例3>

〔源自4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚及甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的聚酰亚胺前体(A-3:具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

将20.0g(64.5毫摩尔)的4,4’-氧二邻苯二甲酸酐(在140℃下干燥了12小时)、16.8g(129毫摩尔)的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、0.05g的对苯二酚、20.4g(258毫摩尔)的吡啶及100g的二甘醇二甲醚进行混合,在60℃的温度下搅拌18小时而制造了4,4’-氧二邻苯二甲酸酐与甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的二酯。接着,通过SOCl2将所获得的二酯氯化之后,以与合成例1相同的方法用4,4’-二氨基二苯醚转换为聚酰亚胺前体,并以与合成例1相同的方法获得了聚酰亚胺前体。该聚酰亚胺前体的重均分子量为18,000。

[化学式56]

<合成例4>

〔源自4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苯(邻联甲苯胺)及甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的聚酰亚胺前体(A-4:具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

将20.0g(64.5毫摩尔)的4,4’-氧二邻苯二甲酸酐(在140℃下干燥了12小时)、16.8g(129毫摩尔)的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、0.05g的对苯二酚、20.4g(258毫摩尔)的吡啶及100g的二甘醇二甲醚进行混合,在60℃的温度下搅拌18小时而制造了4,4’-氧二邻苯二甲酸酐与甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的二酯。接着,通过SOCl2将所获得的二酯氯化之后,以与合成例1相同的方法用4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苯转换为聚酰亚胺前体,并以与合成例1相同的方法获得了聚酰亚胺前体。该聚酰亚胺前体的重均分子量为19,000。

[化学式57]

<合成例5>

〔源自4,4’-氧二邻苯二甲酸酐、4,4’-二氨基二苯醚及甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的聚酰亚胺前体(A-5:具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

将4,4’-氧二邻苯二甲酸酐(ODPA)155.1g放入2升容量的分离式烧瓶中,并添加了甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)134.0g及γ-丁内酯400ml。一边在室温下搅拌,一边添加吡啶79.1g,由此获得了反应混合物。基于反应的发热结束后,冷却至室温,进一步静置了16小时。

接着,在冰冷下,将二环己碳二亚胺(DCC)206.3g溶解于γ-丁内酯180ml的溶液一边搅拌一边经40分钟添加到了反应混合物。接着,一边搅拌一边经60分钟添加了将4,4’-二氨基二苯醚93.0g悬浮于γ-丁内酯350ml的悬浮液。进一步在室温下搅拌2小时之后,添加乙醇30ml并搅拌了1小时。之后,添加了γ-丁内酯400ml。通过过滤去除反应混合物生成的沉淀物,由此获得了反应液。

将所获得的反应液添加到3升的乙醇中,生成了由粗聚合物构成的沉淀物。滤取所生成的粗聚合物,溶解于四氢呋喃1.5升,由此获得了粗聚合物溶液。将所获得的粗聚合物溶液滴加于28升水中,使聚合物沉淀,滤取所获得的沉淀物之后进行真空干燥,由此获得了粉末状的聚合物A-5。测定该聚合物A-5的重均分子量(Mw)的结果,为20,000。

<合成例6>

〔源自3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐、4,4’-二氨基二苯醚及甲基丙烯酸-2-羟基乙酯的聚酰亚胺前体(A-7:具有自由基聚合性基团的聚酰亚胺前体)的合成〕

在合成例5中,使用3,3’4,4’-联苯四羧酸二酐147.1g来代替4,4’-氧二邻苯二甲酸酐155.1g,除此以外,以与合成例5中记载的方法相同的方法进行反应,由此获得了聚合物A-6。测定该聚合物A-6的重均分子量(Mw)的结果,为22,000。

<合成例7>

〔化合物C-1的合成〕

向加温至30~90℃的六亚甲基二异氰酸酯与二月桂酸二丁基锡等催化剂的混合物中,滴加轻质丙烯酸酯PE-3A(KYOEISHA CHEMICAL Co.,LTD.),使其反应6~12小时,由此合成了化合物C-1。

<合成例8>

〔化合物C-2的合成〕

在化合物C-1的合成中,将六亚甲基二异氰酸酯变更为异佛尔酮二异氰酸酯,除此以外,以与化合物C-1的合成相同的方法,合成了化合物C-2。

<合成例9>

〔化合物C-3的合成〕

在冰冷下,向Karenz BEI(SHOWA DENKO K.K.制)滴加对二甲苯二胺,使其在室温下反应6~12小时,由此合成了化合物C-3。

<合成例10>

〔化合物C-4的合成〕

参考日本特开2012-206992号公报中记载的合成方法合成了化合物C-4。

<合成例11>

〔化合物C-5的合成〕

向加温至30~90℃的Karenz MOI与二月桂酸二丁基锡等催化剂的混合物中,滴加1,2,4-丁三醇,使其反应6~12小时,由此合成了化合物C-5。

<合成例12>

〔化合物C-6的合成〕

在冰冷下,向1,3,5-苯三羧酸滴加甲基丙烯酸2-氨基乙基酯盐酸盐,使其在室温下反应6~12小时,由此合成了化合物C-6。

化合物C-1~C-6的结构分别为由下述式(C-1)~(C-6)表示的结构。

[化学式58]

[化学式59]

<实施例及比较例>

在各实施例中,分别混合下述表1中记载的成分,由此获得了各固化性树脂组合物。并且,在各比较例中,分别混合下述表1中记载的成分,由此获得了各比较用组合物。

具体而言,表1中除“溶剂”以外的栏中记载的成分的含量设为表1的“质量份”中记载的量,表1的“溶剂”一栏中记载的成分的含量设为组合物的固体成分浓度成为表1中记载的值的量。

并且,表1的“溶剂”的“I-1/I-2”“80/20”的记载表示I-1与I-2的含量比以质量比计为I-1:I-2=80:20。

使所获得的固化性树脂组合物及比较用组合物通过细孔宽度为0.8μm的聚四氟乙烯制过滤器来进行了加压过滤。

在表1中,“C=C价”一栏的记载表示组合物中包含的、源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价(mmol/g)。

并且,在表1中,“-”的记载表示不含有该成分。

表1中记载的各成分的详细内容如下。

〔聚合物前体〕

·A-1~A-6:上述中合成的A-1~A-6

〔其他聚合性化合物〕

·B-1及B-2:下述结构的化合物

[化学式60]

〔特定聚合性化合物〕

·C-1~C-6:在上述合成例中获得的化合物

〔光聚合引发剂〕

·D-1及D-2:下述结构的化合物

[化学式61]

〔鎓盐或其他热产碱剂〕

·E-1~E-3:下述结构的化合物

[化学式62]

〔阻聚剂〕

·F-1及F-2:下述结构的化合物

·F-3:2-亚硝基-1-萘酚(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)[化学式63]

〔迁移抑制剂〕

·G-1及G-2:下述结构的化合物

[化学式64]

〔金属粘接性改良剂〕

·H-1~H-3:下述结构的化合物

[化学式65]

〔溶剂〕

·I-1:γ-丁内酯(SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION制)

·I-2:二甲基亚砜(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制)

·I-3:N-甲基-2-吡咯烷酮(Ashland公司制)

·I-4:乳酸乙酯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)

〔其他添加剂〕

·J-1:N-苯基二乙醇胺(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)

<固化膜的制造>

在各实施例及比较例中,通过旋涂法,分别将固化性树脂组合物或比较用组合物适用于硅晶片上来形成了树脂层。将形成有上述树脂层的硅晶片在加热板上,以100℃干燥4分钟,在硅晶片上作为20μm的厚度均匀的树脂组合物层。

利用宽带曝光机(USHIO INC.制:UX-1000SN-EH01),以400mJ/cm2的曝光能对硅晶片上的树脂组合物层进行曝光,将经曝光的树脂组合物层在氮气氛气下,以5℃/分钟的升温速度升温,达到180℃之后,加热了2小时。将上述加热后的树脂组合物层及硅晶片浸渍于3质量%氟氢酸水溶液,并从硅晶片剥离了加热后的树脂组合物层。将上述剥离的加热后的树脂组合物层作为固化膜。

<评价>

在各实施例及比较例中,分别用所获得的上述固化膜,进行了耐药品性、断裂伸长率及解析度的评价。

各评价中的评价方法的详细内容记载如下。

〔耐药品性〕

将所获得的固化膜在下述条件下浸渍于下述药液中,计算出溶解速度。

药液:二甲基亚砜(DMSO)与25质量%的氢氧化四甲基铵(TMAH)水溶液的90:10(质量比)的混合物

评价条件:将固化膜在药液中,以75℃浸渍15分钟,比较浸渍前后的膜厚,计算出溶解速度(nm/分钟)。用光学式的膜厚计(Footfill公司制,KT-22)测定了膜厚。

按照下述评价基准进行评价,将评价结果记载于表2。可以说溶解速度值越小,固化膜的耐药品性越优异。

-评价基准-

A:溶解速度低于250nm/分钟。

B:溶解速度为250nm/分钟以上且低于350nm/分钟。

C:溶解速度为350nm/分钟以上且低于450nm/分钟。

D:溶解速度为450nm/分钟以上。

〔断裂伸长率〕

测定了所获得的固化膜的断裂伸长率。关于固化膜的断裂伸长率,用拉伸试验机(TENSILON),将十字头速度设为300mm/分钟、试样宽度设为10mm、试样长度设为50mm,对膜的长边方向及宽度方向,在25℃、65%RH(相对湿度)的环境下,遵照JIS-K6251(日本工业规格)测定了断裂伸长率。用Eb(%)=(Lb-L0)/L0(Eb:断裂伸长率、L0:试验前的试验片的长度,Lb:切断试验片时的试验片的长度)算出了断裂伸长率。将断裂伸长率各测定10次,评价中使用了平均值(基于长边方向进行10次测定的合计10个断裂伸长率的测定值的算术平均值)。

按照下述评价基准进行评价,将评价结果记载于表2。可以说断裂伸长率的值越大,固化膜的断裂伸长率越优异。

-评价基准-

A:上述平均值为60%以上

B:上述平均值为50%以上且小于60%

C:上述平均值为45%以上且小于50%

D:上述平均值小于45%

〔光刻性(解析度)评价〕

在各实施例及比较例中,分别将固化性树脂组合物或比较用组合物旋涂于硅晶片上来形成了树脂层。将形成有上述树脂层的硅晶片在加热板上,以100℃干燥4分钟,在硅晶片上形成了20μm的膜厚均匀的树脂组合物层。利用步进机(Nikon NSR 2005i9C),对硅晶片上的树脂组合物层进行曝光,获得了曝光后的树脂组合物层。利用i射线进行曝光,将波长365nm下的曝光量设为400mJ/cm2。并且,使用在5μm至25μm形成有1μm刻度的线与空间图案的光掩模进行了曝光。用环戊酮对上述曝光后的树脂组合物层进行了60秒显影。

用扫描型电子显微镜(SEM)观察上述显影后的树脂组合物层(线图案),确定了最小线宽。

按照下述评价基准进行评价,将评价结果记载于表2。可以说上述最小线宽越小,光刻性(解析度)越优异。

-评价基准-

A:最小线宽小于10μm

B:最小线宽为10μm以上且小于20μm

C:最小线宽为20μm以上或未能获得具有边缘敏锐度的图案。

[表2]

耐药品性 断裂伸长率 光刻性
实施例1 B B A
实施例2 B A A
实施例3 A B B
实施例4 A B A
实施例5 A A A
实施例6 A B A
实施例7 B A A
实施例8 B B A
实施例9 A B A
实施例10 B B A
实施例11 A B A
实施例12 A B B
实施例13 A A B
实施例14 A A B
实施例15 A A A
实施例16 A A A
实施例17 A A A
实施例18 A A A
实施例19 A A A
比较例1 D C C
比较例2 D C A
比较例3 C C A
比较例4 D D A
比较例5 C D C

从以上结果可知,通过本发明的含有含杂环聚合物前体及特定聚合性化合物1且源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价为0.25~4.35mmol/g的固化性树脂组合物或包含特定聚合性化合物2的固化性树脂组合物获得的固化膜的耐药品性及断裂伸长率优异。

比较例1~4的固化性树脂组合物不含有特定聚合性化合物1及特定聚合性化合物2中的任一种。可知通过该比较例1~4的固化性树脂组合物获得的固化膜的耐药品性差。

比较例5的固化性树脂组合物含有特定聚合性化合物1,但源自具有分子量2,000以下的自由基聚合性基团的化合物的自由基聚合性基团价超过4.35mol/g。可知通过比较例5的固化性树脂组合物获得的固化膜的断裂伸长率差。

<实施例101>

通过旋涂法将实施例1所述的固化性树脂组合物层状适用于形成有铜薄层的树脂基材的表面,在100℃下进行5分钟干燥,由此形成膜厚20μm的固化性树脂组合物层之后,并用步进机(Nikon Corporation制,NSR1505 i6)进行了曝光。经由掩模(图案为1:1线与空间,线宽为10μm的二元掩模),在波长365nm下进行了曝光。曝光之后,用环戊酮显影30秒,用PGMEA冲洗20秒,由此获得了图案。

接着,在230℃下加热3小时而形成了再布线层用层间绝缘膜。该再布线层用层间绝缘膜的绝缘性优异。

并且,使用这些再布线层用层间绝缘膜制造了半导体器件的结果,确认到正常工作。

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