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JP5083566B2 - Method for producing transparent cured film using positive photosensitive resin layer for half exposure - Google Patents
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JP5083566B2 - Method for producing transparent cured film using positive photosensitive resin layer for half exposure - Google Patents

Method for producing transparent cured film using positive photosensitive resin layer for half exposure Download PDF

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Description

本発明は、ポジ型感光性樹脂層を用いて得られる透明性硬化膜の製造方法に関する。
詳細には、基材上に形成された露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を露光し、最後にポストベークの工程を経て、透明性硬化膜を製造する方法に関する。
なかでも、上記構造を有する感光性樹脂層をハーフ露光することで、任意の形状の反射層及び平坦な透過層並びにコンタクトホールを高い精度で作製する方法に適用可能であり、特に、半透過型液晶表示素子の製造への適用に関する。
The present invention relates to a method for producing a transparent cured film obtained by using a positive photosensitive resin layer.
More specifically, the present invention relates to a method for producing a transparent cured film by exposing two positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities formed on a substrate and finally performing a post-baking step.
In particular, the photosensitive resin layer having the above structure is half-exposed to be applicable to a method for producing a reflection layer, a flat transmission layer, and a contact hole with an arbitrary shape with high accuracy. The present invention relates to application to the manufacture of liquid crystal display elements.

一般に、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子は反射型、半透過型、透過型の構造等があり、それぞれ使用するデバイスにより適宜選択される。この中でも屋内外で昼夜問わず高精細な表示が可能な半透過型が多く用いられている。このような半透過型液晶表示素子においてTFTを平坦化し開口率を広げる目的で平坦化膜が用いられている。こうした平坦化膜上には反射部の光散乱性をもたせ反射効率を上げるため表面に不規則な凹凸が作製される。この凹凸上にアルミニウムやモリブデンのような金属が反射板および画素電極として製膜される。一方、透過部にはITOのような透明電極が画素電極として用いられる。これらの画素電極を共通電極と導通させるために平坦化膜にはコンタクトホールが形成される。   In general, a thin film transistor (TFT) type liquid crystal display element has a reflection type, a semi-transmission type, a transmission type structure, and the like, and is appropriately selected depending on a device used. Among these, a transflective type capable of high-definition display both indoors and outdoors both day and night is often used. In such a transflective liquid crystal display element, a flattening film is used for the purpose of flattening the TFT and widening the aperture ratio. On such a flattened film, irregular irregularities are produced on the surface in order to provide the light scattering property of the reflecting portion and increase the reflection efficiency. A metal such as aluminum or molybdenum is formed on the irregularities as a reflector and a pixel electrode. On the other hand, a transparent electrode such as ITO is used as a pixel electrode in the transmission part. A contact hole is formed in the planarizing film to make these pixel electrodes conductive with the common electrode.

このような凹凸とコンタクトホールを作製する方法として、感光性材料を用いて基板上に厚膜の突起を作製し、その上からさらに感光性材料を塗布し突起をある程度平坦化することで反射用の凹凸を作製した後、コンタクトホールを形成する方法が多く用いられている。
しかしこのような方法では、感光性材料を用いたパターン形成を2回行う必要があるため、素子製造のスループット(生産効率)が上がらず、そのため、このスループット向上が求められていた。
As a method for producing such irregularities and contact holes, a thick film protrusion is formed on a substrate using a photosensitive material, and a photosensitive material is further applied thereon to flatten the protrusion to some extent for reflection. A method of forming a contact hole after forming the irregularities is often used.
However, in such a method, it is necessary to perform pattern formation using a photosensitive material twice, so that the throughput (production efficiency) of device manufacturing does not increase, and therefore this throughput improvement has been demanded.

そこで近年、感光性材料を塗布後、ハーフトーンマスクを介して露光すること(ハーフ露光)により、コンタクトホールと反射用の凹凸を同時に作製する方法が提案され、採用されてきている。
ここで用いられる感光性材料は、耐熱性、耐溶剤性などのプロセス耐性に優れていること、下地との密着性が良好であること、使用目的に合わせた様々なプロセス条件で高精度にパターンを形成し得る広いプロセスマージンを有すること、加えて、高感度且つ高透明性であること並びに現像後の膜ムラが少ないこと等の諸特性が要求される。
そこで、斯かる要求特性の点から、従来、上記の感光性材料としては、ナフトキノンジアジド化合物を含む感光性樹脂組成物が汎用されてきた。
Therefore, in recent years, a method of simultaneously producing contact holes and reflection irregularities by applying a photosensitive material and then exposing through a halftone mask (half exposure) has been proposed and adopted.
The photosensitive material used here has excellent process resistance such as heat resistance and solvent resistance, good adhesion to the substrate, and highly accurate patterning under various process conditions according to the purpose of use. In addition, various characteristics such as having a wide process margin capable of forming a film, high sensitivity and high transparency, and little film unevenness after development are required.
Therefore, from the viewpoint of such required characteristics, a photosensitive resin composition containing a naphthoquinonediazide compound has been widely used as the photosensitive material.

ところで、斯かる感光性樹脂材料の要求特性の中、重要な特性として、感度とプロセスマージンが挙げられる。感度の向上は、ディスプレイ素子等の工業的な生産において、その生産時間の大幅な短縮を可能にするので、液晶ディスプレイの需要量が著しく増大している現在の状況にあっては、感度は、この種の感光性樹脂材料に要求される最も重要な特性の一つとなっている。また、プロセスマージンは設計どおりの高精度な反射層を形成するためには重要であり、近年基板の大型化に伴い露光マージン、現像マージンの広いことが歩留まりを向上させる上で必要となっている。   By the way, sensitivity and a process margin are mentioned as important characteristics among the required characteristics of such a photosensitive resin material. The improvement in sensitivity makes it possible to greatly reduce the production time in industrial production of display elements and the like. In the current situation where the demand for liquid crystal displays is significantly increasing, the sensitivity is This is one of the most important properties required for this type of photosensitive resin material. In addition, the process margin is important for forming a highly accurate reflective layer as designed. In recent years, with the enlargement of the substrate, a wide exposure margin and development margin are required to improve the yield. .

しかし、上述のナフトキノンジアジド化合物を含む従来の感光性樹脂材料は、感度の面において十分満足できるものではなかった。材料中のポリマーについてアルカリ現像液への溶解性を高めることにより、感度を向上させることも可能ではあるが、この方法には限界があり、また未露光部の溶解も起こって残膜率が低下し、それが大型ディスプレイ用の基板にとっては膜ムラの原因になるという欠点があった。   However, the conventional photosensitive resin material containing the above-mentioned naphthoquinone diazide compound has not been sufficiently satisfactory in terms of sensitivity. Although it is possible to improve the sensitivity by increasing the solubility of the polymer in the material in an alkaline developer, this method has limitations, and dissolution of unexposed areas also occurs, resulting in a decrease in the remaining film ratio. However, this has the disadvantage that it causes film unevenness for large display substrates.

そこで、これまでにも、感光性樹脂材料の高感度化を目的として幾つかの提案がなされている。
例えば、アルカリ可溶性樹脂と特定のポリヒドロキシ化合物及びその誘導体の少なくとも何れかとを含有する感放射線性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)が、ナフトキノンジアジド化合物を含む従来の感光性樹脂材料は、ハーフトーンマスクを介した露光では高感度化するほどハーフ露光領域の露光マージンが低下する傾向にあり高感度と露光マージンの向上を両立することができなかった。
一方、高感度、高解像度の感光性材料として従来、化学増幅型レジストが開発されており、半導体用レジストとして開発されてきた従来の化学増幅型レジストは、i線よりも短波長の光源(KrF、ArF)にも適応することができ、より微細なパターン形成が可能であることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
So far, several proposals have been made for the purpose of increasing the sensitivity of the photosensitive resin material.
For example, a radiation-sensitive resin composition containing an alkali-soluble resin and at least one of a specific polyhydroxy compound and a derivative thereof has been proposed (see, for example, Patent Document 1), but a conventional photosensitive resin containing a naphthoquinone diazide compound is proposed. In the case of the photosensitive resin material, the exposure margin in the half exposure region tends to decrease as the sensitivity is increased in the exposure through the halftone mask, and it is impossible to achieve both high sensitivity and improvement in the exposure margin.
On the other hand, a chemically amplified resist has been developed as a photosensitive material with high sensitivity and high resolution, and the conventional chemically amplified resist developed as a resist for semiconductors has a light source (KrF) having a wavelength shorter than that of i-line. , ArF), and it has been proposed that finer pattern formation is possible (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、上記の化学増幅型レジストにおいても、膜硬化に用いるような高温の下では、またレジスト剥離液の存在下では、保護基の結合部やエーテル結合の熱架橋部が容易に分解してしまい、耐熱性及び耐薬品性が著しく低く、永久膜として利用することは殆ど不可能であった。
また、熱硬化を可能とするために、エポキシ類やアミノプラスト類の架橋系を化学増幅型レジストに導入しようとしても、露光によりレジスト中の光酸発生剤(以下、PAGともいう)から発生した酸の影響により、露光部の架橋が進行し、未露光部との溶解コントラストが消失するなどの問題が新たに生じるため、斯かる架橋系の化学増幅型レジストへの導入は困難であった。
However, even in the above-mentioned chemically amplified resist, the protective group bond portion and the ether bond thermal crosslinking portion are easily decomposed at a high temperature used for film curing or in the presence of a resist stripping solution. The heat resistance and chemical resistance are extremely low, making it almost impossible to use as a permanent film.
In addition, in order to enable thermosetting, even if an epoxy or aminoplast crosslinking system is introduced into the chemically amplified resist, it is generated from a photoacid generator (hereinafter also referred to as PAG) in the resist by exposure. Due to the influence of the acid, the crosslinking of the exposed part proceeds and a new problem arises such as the disappearance of the dissolution contrast with the unexposed part. Therefore, it was difficult to introduce such a crosslinked system into the chemically amplified resist.

このような状況の中で、半透過型液晶表示素子の製造、特に平坦化膜の製造においては、ハーフ露光用のマスクパターンの開口部の口径や間隔を調整して露光を行い、コンタクトホールや反射用凹凸パターンを形成している。しかし、マスクの調整量には限界があり、精度よく凹凸パターンを形成するためには、平坦化膜の露光感度を低下させることが必要とされている。そのためコンタクトホール形成には、露光量を大きくすることが必要であり、その結果、素子製造のスループットを向上させることが困難となっている。
特開平4−211255号公報 米国特許第5075199号明細書
Under such circumstances, in the manufacture of a transflective liquid crystal display element, particularly in the manufacture of a flattened film, exposure is performed by adjusting the aperture and interval of the mask pattern opening for half exposure, and contact holes and An uneven pattern for reflection is formed. However, there is a limit to the amount of adjustment of the mask, and in order to form a concavo-convex pattern with high accuracy, it is necessary to reduce the exposure sensitivity of the planarization film. For this reason, it is necessary to increase the exposure amount for forming the contact hole, and as a result, it is difficult to improve the throughput of device manufacturing.
JP-A-4-21255 US Pat. No. 5,075,199

本発明は、上記のような問題点を克服するために、高感度を維持したまま広い露光マージンを有する透明性硬化膜を製造する方法を提供することを目的とする。なかでも、半透過型液晶表示素子において、TFT平坦化膜の製造に適用可能な、特に、ハーフ露光によりコンタクトホールと反射用凹凸を同時に形成するための透明性硬化膜の製造方法を提供することを目的とする。   In order to overcome the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a transparent cured film having a wide exposure margin while maintaining high sensitivity. In particular, the present invention provides a method for producing a transparent cured film that can be applied to the production of a TFT flattening film in a transflective liquid crystal display element, particularly for forming contact holes and reflective irregularities simultaneously by half exposure. With the goal.

すなわち、第一観点として、基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を、低感度のポジ型感光性樹脂層が前記基材及び高感度のポジ型感光性樹脂層間に位置するように積層する工程、この積層された2層のポジ型感光性樹脂層を露光する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を露光後加熱する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を現像する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層をポストベークする工程を含む透明性硬化膜の製造方法であって、該低感度のポジ型感光性樹脂層が下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂層であることを特徴とする、透明性硬化膜の製造方法。
(A)成分:アルカリ可溶性樹脂
(B)成分:1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物
(C)成分:ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物
(D)成分:光酸発生剤
第二観点として、前記露光がハーフ露光である第一観点に記載の透明性硬化膜の製造方法。
第三観点として、前記露光後加熱を温度80℃乃至140℃で行い、且つ前記ポストベークを温度150℃乃至270℃で行う第一観点又は第二観点に記載の透明性硬化膜の製造方法。
第四観点として、前記高感度のポジ型感光性樹脂層が、それぞれ下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂層である、第一観点乃至第三観点のうちのいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。
(A)成分:アルカリ可溶性樹脂
(B)成分:1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物
(C)成分:ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物
(D)成分:光酸発生剤
第五観点として、前記低感度のポジ型感光性樹脂層において、(A)成分100質量部に基づいて、1乃至80質量部の前記(B)成分、1乃至70質量部の前記(C)成分、及び0.5乃至50質量部の前記(D)成分を含有する、第一観点乃至第四観点のうちいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。
第六観点として、基材がTFT素子を形成した基材である、第一観点乃至第五観点のうちのいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。
第七観点として、第一観点乃至第五観点のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜からなるTFTアレイ平坦化膜。
第八観点として、第一観点乃至第五観点のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜を有する表示素子。
第九観点として、第一観点乃至第五観点のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜を有する液晶表示素子。
That is, as a first aspect, two positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities are formed on a substrate, and a low-sensitivity positive photosensitive resin layer is disposed between the substrate and a high-sensitivity positive photosensitive resin layer. A step of laminating the two layers, a step of exposing the two layers of the positive photosensitive resin layer, a step of heating the two layers of the positive photosensitive resin layer after exposure, and a step of exposing the two layers of the positive photosensitive resin layer. A method for producing a transparent cured film comprising a step of developing a photosensitive resin layer and a step of post-baking the two positive photosensitive resin layers, wherein the low-sensitivity positive photosensitive resin layer comprises the following ( A method for producing a transparent cured film, which is a positive photosensitive resin layer containing component A), component (B), component (C) and component (D).
(A) Component: Alkali-soluble resin (B) Component: Compound having two or more vinyl ether groups in the molecule (C) Component: Compound that crosslinks with (A) component by post-baking (D) Component: Photoacid generation Agent As a second aspect, the method for producing a transparent cured film according to the first aspect, wherein the exposure is half exposure.
As a third aspect, the method for producing a transparent cured film according to the first aspect or the second aspect, wherein the post-exposure heating is performed at a temperature of 80 ° C. to 140 ° C. and the post-baking is performed at a temperature of 150 ° C. to 270 ° C.
As a fourth aspect, the high-sensitivity positive photosensitive resin layer is a positive photosensitive resin layer containing the following component (A), component (B), component (C), and component (D), respectively. The manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of a 1st viewpoint thru | or a 3rd viewpoint.
(A) Component: Alkali-soluble resin (B) Component: Compound having two or more vinyl ether groups in the molecule (C) Component: Compound that crosslinks with (A) component by post-baking (D) Component: Photoacid generation Agent As a fifth aspect, in the low-sensitivity positive photosensitive resin layer, based on 100 parts by mass of component (A), 1 to 80 parts by mass of component (B), 1 to 70 parts by mass of (C ) Component, and the manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of 1st viewpoint thru | or 4th viewpoint containing 0.5 thru | or 50 mass parts said (D) component.
The manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of the 1st viewpoint thru | or a 5th viewpoint which is a base material in which the base material formed the TFT element as a 6th viewpoint.
As a seventh aspect, a TFT array planarizing film comprising a transparent cured film obtained by the manufacturing method according to any one of the first aspect to the fifth aspect.
As an eighth aspect, a display element having a transparent cured film obtained by the production method according to any one of the first aspect to the fifth aspect.
As a ninth aspect, a liquid crystal display element having a transparent cured film obtained by the manufacturing method according to any one of the first aspect to the fifth aspect.

本発明によって得られる透明性硬化膜は、ハーフ露光時に感度が高く、且つ露光マージンが広いという効果を有するため、特に、TFT平坦化膜の凹凸とコンタクトホールを高感度で同時に精度よく形成する半透過型液晶表示素子の製造に好適に用いることができる。   The transparent cured film obtained by the present invention has the effects of high sensitivity at the time of half exposure and a wide exposure margin. It can be suitably used for manufacturing a transmissive liquid crystal display element.

本発明は、基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を、低感度のポジ型感光性樹脂層が前記基材及び高感度のポジ型感光性樹脂層の間に位置するように積層し、この2層からなるポジ型感光性樹脂層を露光し、露光後加熱(Post Exposure Bake:PEB)し、現像し、ポストベークする工程を含むことを特徴とする透明性硬化膜の製造方法である。
詳細には、基材上に低感度のポジ型感光性樹脂層を形成し、さらに該低感度層の上に高感度のポジ型感光性樹脂層を積層して基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を積層する工程、この積層された2層のポジ型感光性樹脂層を露光する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を露光後加熱する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を現像する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層をポストベークする工程を含む透明性硬化膜の製造方法であって、該低感度のポジ型感光性樹脂層が下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂層であることを特徴とする、透明性硬化膜の製造方法である。
(A)成分:アルカリ可溶性樹脂
(B)成分:1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物
(C)成分:ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物
(D)成分:光酸発生剤
The present invention provides two positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities on a substrate, and the low-sensitivity positive photosensitive resin layer is positioned between the substrate and the high-sensitivity positive photosensitive resin layer. Transparent curing, comprising the steps of: exposing the positive photosensitive resin layer composed of the two layers, post-exposure heating (Post Exposure Bake: PEB), developing, and post-baking It is a manufacturing method of a film | membrane.
Specifically, a low-sensitivity positive photosensitive resin layer is formed on a base material, and a high-sensitivity positive photosensitive resin layer is further laminated on the low-sensitivity layer, so that the exposure sensitivity differs on the base material. A step of laminating two positive photosensitive resin layers, a step of exposing the laminated two positive photosensitive resin layers, a step of heating the two positive photosensitive resin layers after exposure, A method for producing a transparent cured film comprising a step of developing two positive photosensitive resin layers and a step of post-baking the two positive photosensitive resin layers, the positive photosensitive resin having low sensitivity. The resin layer is a positive photosensitive resin layer containing the following component (A), component (B), component (C) and component (D): a method for producing a transparent cured film .
(A) Component: Alkali-soluble resin (B) Component: Compound having two or more vinyl ether groups in the molecule (C) Component: Compound that crosslinks with (A) component by post-baking (D) Component: Photoacid generation Agent

本発明の製造方法によれば、基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を積層することで、ハーフトーンマスクを介して露光した際に、高感度のポジ型感光性樹脂層(以下、高感度層と称す。)と低感度のポジ型感光性樹脂層(以下、低感度層と称す。)で異なるパターン形状を形成することが可能である。即ち、本発明の製造方法によれば、ハーフトーンマスクを介することにより、高感度層と低感度層で異なる画像形状を1回の露光で形成することができる。   According to the production method of the present invention, two layers of positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities are laminated on a substrate, so that when exposed through a halftone mask, a high sensitivity positive photosensitive property is obtained. Different pattern shapes can be formed between a resin layer (hereinafter referred to as a high sensitivity layer) and a low sensitivity positive photosensitive resin layer (hereinafter referred to as a low sensitivity layer). In other words, according to the manufacturing method of the present invention, different image shapes can be formed in one exposure by using a halftone mask in the high-sensitivity layer and the low-sensitivity layer.

本発明においては、低感度層が前記基材及び高感度層の間に位置するように積層するため、現像時に、未露光部として高感度層及び低感度が残存し、ハーフ露光部は高感度層が除去されて低感度層が残存することとなり、完全露光部はポジ型感光性樹脂層(高感度層と低感度層)がすべて除去されて基材が露出する。
ここで言うところのハーフ露光部は、完全露光部よりも少ない露光量で現像が可能であり、且つ所望の画像(イメージ)を形成することができる部分である。
In the present invention, since the low-sensitivity layer is laminated so as to be positioned between the substrate and the high-sensitivity layer, the high-sensitivity layer and the low sensitivity remain as unexposed portions during development, and the half-exposed portion has a high sensitivity. The layer is removed and the low-sensitivity layer remains, and in the completely exposed portion, the positive photosensitive resin layer (high-sensitivity layer and low-sensitivity layer) is completely removed, and the substrate is exposed.
The half-exposure portion referred to here is a portion that can be developed with an exposure amount smaller than that of the complete exposure portion and can form a desired image.

所望の画像を得るためには、積層する低感度層と高感度層のインターミキシングを抑制することが求められる。前記の二つの層においてインターミキシングの抑制が不充分な場合、低感度層と高感度層の界面が不明瞭となり、ハーフ露光時に所望の画像が得られ難くなる。
本発明においては、低感度層の形成の際、該層を形成するポジ型感光性樹脂組成物の溶液を塗布した後に予備乾燥(加熱処理)することで、該樹脂組成物に含有される成分同士が架橋し、これにより、有機溶媒に難溶な膜が基材上に形成されることとなる。従って、その後低感度層の上に高感度層を形成する際、該層を形成するポジ型感光性樹脂組成物の溶液を塗布しても、低感度層と高感度層がインターミキシングを起こすことがない。
In order to obtain a desired image, it is required to suppress intermixing between the low-sensitivity layer and the high-sensitivity layer to be laminated. If the suppression of intermixing is insufficient in the two layers, the interface between the low-sensitivity layer and the high-sensitivity layer becomes unclear, and it is difficult to obtain a desired image during half exposure.
In the present invention, when the low-sensitivity layer is formed, the components contained in the resin composition are preliminarily dried (heat treatment) after applying a positive photosensitive resin composition solution for forming the layer. They are cross-linked with each other, whereby a film hardly soluble in an organic solvent is formed on the substrate. Therefore, when a high-sensitivity layer is subsequently formed on the low-sensitivity layer, the low-sensitivity layer and the high-sensitivity layer may intermix even if a positive photosensitive resin composition solution that forms the layer is applied. There is no.

そして、高感度層及び低感度層は、それぞれ、現像が始まるために必要な露光量より少ない量の光が照射される場合には現像時に膜減りが抑制され、現像が始まるために必要な露光量の光が照射されてからは、速やかに現像されること(高精度且つ高感度であること)が望まれる。   The high-sensitivity layer and the low-sensitivity layer are each exposed to an amount of light that is less than the exposure amount necessary for starting development. It is desired that development is performed rapidly (high accuracy and high sensitivity) after irradiation of an amount of light.

ここでハーフ露光部において、現像時に、低感度層の溶解が終了する露光量と、高感度層の溶解が開始する露光量の差がハーフ露光マージンとなる。これは、高感度層と低感度層の感度差と密接に関係し、これら2つの層の感度差が大きいほどハーフ露光マージンは大きくなる。つまり、高感度層は感度が高ければ高いほど、低感度層は感度が低ければ低いほど露光マージンが広くなる。高精度な画像を得るためには、ハーフ露光マージンが10mJ以上であることが好ましい。   Here, in the half exposure portion, at the time of development, the difference between the exposure amount at which dissolution of the low-sensitivity layer ends and the exposure amount at which dissolution of the high-sensitivity layer starts becomes the half exposure margin. This is closely related to the sensitivity difference between the high-sensitivity layer and the low-sensitivity layer, and the half exposure margin increases as the sensitivity difference between these two layers increases. That is, the higher the sensitivity of the high sensitivity layer, the wider the exposure margin the lower the sensitivity of the low sensitivity layer. In order to obtain a highly accurate image, the half exposure margin is preferably 10 mJ or more.

一方、素子製造のスループットを向上させるためには、低感度層がある程度高感度であることが肝要である。これは、ハーフ露光マージンを大きくすることを目的として、低感度層の現像の開始に必要な露光量を大きくしすぎると、低感度層の感度を低下させる結果となり、かえってスループットの低下につながることによる。
そのため、低感度層としては、例えば、感度の高い化学増幅型の感光層であることが好ましい。
従って、高感度層は高感度な低感度層よりも更に高感度の感光層であることが要求され、より感度の高い化学増幅型の感光層が好ましい。
On the other hand, in order to improve the throughput of device manufacturing, it is important that the low sensitivity layer has a certain degree of sensitivity. For the purpose of increasing the half-exposure margin, if the amount of exposure required to start development of the low-sensitivity layer is too large, the sensitivity of the low-sensitivity layer will be reduced, leading to a decrease in throughput. by.
For this reason, the low-sensitivity layer is preferably, for example, a highly sensitive chemical amplification type photosensitive layer.
Therefore, the high-sensitivity layer is required to be a photosensitive layer with higher sensitivity than the high-sensitivity low-sensitivity layer, and a chemically amplified photosensitive layer with higher sensitivity is preferable.

本発明に用いるポジ型感光性樹脂層は、上記の如く述べた通りであり、所望の画像を形成した後にポストベークすることで透明な硬化膜が得られる。
以下により好ましいポジ型感光性樹脂層について述べる。
The positive photosensitive resin layer used in the present invention is as described above, and a transparent cured film can be obtained by post-baking after forming a desired image.
A more preferred positive photosensitive resin layer will be described below.

<低感度ポジ型感光性樹脂層(低感度層)>
本発明に用いる低感度層は、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂、(B)成分の1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物、(C)成分のポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物、及び、(D)成分の光酸発生剤を含有するポジ型感光性樹脂組成物よりなる。
通常、低感度層は、上記のポジ型感光性樹脂組成物を(E)溶剤に溶解して溶液形態と為し、該溶液を基材に塗布し、乾燥することで形成できる。以下に、各成分について述べる。
<Low-sensitivity positive photosensitive resin layer (low-sensitivity layer)>
The low-sensitivity layer used in the present invention comprises (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having two or more vinyl ether groups in one molecule, and (C) component post-baking to (A) component. It consists of a positive photosensitive resin composition containing a reacting compound and a photoacid generator as component (D).
Usually, the low-sensitivity layer can be formed by dissolving the positive photosensitive resin composition described above in (E) solvent to form a solution, applying the solution to a substrate, and drying. Below, each component is described.

[(A)成分]
(A)成分はアルカリ可溶性樹脂であり、好適なものとしては、樹脂の構造中に、(B)成分のビニルエーテル基を有する化合物との間で熱架橋反応をなしうるための官能基、並びに、(C)成分のポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物との間で熱硬化反応をなしうる膜硬化のための官能基を有し、且つ、数平均分子量が2,000乃至50,000であるアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
換言すると、(A)成分はアルカリ可溶性樹脂であり、好適なものとしては、樹脂の構造中に、プリベークにより(B)成分のビニルエーテル基を有する化合物との間で熱架橋反応をなしうるための官能基、並びに、ポストベークにより(C)成分と架橋反応して熱硬化反応をなしうる膜硬化のための官能基を有し、且つ、数平均分子量が2,000乃至50,000であるアルカリ可溶性樹脂を挙げることができる。
[(A) component]
The component (A) is an alkali-soluble resin, and as a preferred one, a functional group for allowing a thermal crosslinking reaction with the compound having a vinyl ether group as the component (B) in the resin structure, and (C) It has a functional group for film curing that can undergo a thermosetting reaction between the component (A) and a compound that undergoes a crosslinking reaction by post-baking of the component, and has a number average molecular weight of 2,000 to 50, An alkali-soluble resin that is 000 can be mentioned.
In other words, the component (A) is an alkali-soluble resin, and it is preferable that a thermal crosslinking reaction can be performed with the compound having a vinyl ether group of the component (B) by pre-baking in the resin structure. Alkali having a functional group and a functional group for film curing that can undergo a crosslinking reaction with component (C) by post-baking to form a thermosetting reaction, and has a number average molecular weight of 2,000 to 50,000 A soluble resin can be mentioned.

熱架橋反応のための官能基は、高められた温度の下(プリベークの温度)で(B)成分の化合物中のビニルエーテル基と反応して、(B)成分の化合物との間で熱架橋をなしうる基であり、その代表的な官能基は、カルボキシル基及びフェノール性ヒドロキシ基の群から選ばれる少なくとも一種である。   The functional group for the thermal crosslinking reaction reacts with the vinyl ether group in the compound of the component (B) under an elevated temperature (prebake temperature), and performs thermal crosslinking with the compound of the component (B). The typical functional group is at least one selected from the group consisting of a carboxyl group and a phenolic hydroxy group.

また、膜硬化のための官能基は、上記の(A)成分及び(B)成分の熱架橋体において(露光部にあっては、熱架橋体が更に解離した脱架橋体において)、より高められた温度(ポストベークの温度)の下で、(C)成分の化合物との間で架橋反応をなし、膜を硬化せしめうる基である。
後述するように、(C)成分が、ブロックイソシアネート基を2個以上有する化合物の場合、(A)成分が有する膜硬化のための官能基は、(C)成分の化合物との間でブッロク部分が解離したイソシアネート基を介して架橋反応をなし、膜を硬化せしめる。
膜硬化のための官能基として代表的な官能基は、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基の群から選ばれる少なくとも一種である。
ここで、活性水素を有するアミノ基とは、反応によりプロトンを放出しうる1級又は2級のアミノ基を意味する。従って、アミド基は、活性水素を持たないので、活性水素を有するアミノ基に該当しない。
In addition, the functional group for film curing is higher in the thermal cross-linked product of the components (A) and (B) (in the exposed part, in the de-cross-linked product in which the thermal cross-linked product is further dissociated). It is a group capable of causing a film to cure by causing a crosslinking reaction with the compound of component (C) under a given temperature (post-bake temperature).
As will be described later, when the component (C) is a compound having two or more blocked isocyanate groups, the functional group for film curing that the component (A) has is a block moiety with the compound of the component (C). A cross-linking reaction is carried out through the isocyanate group dissociated to harden the film.
A representative functional group as a functional group for film curing is at least one selected from the group of hydroxy groups other than phenolic hydroxy groups and amino groups having active hydrogen.
Here, the amino group having active hydrogen means a primary or secondary amino group capable of releasing a proton by reaction. Therefore, the amide group does not correspond to an amino group having active hydrogen because it does not have active hydrogen.

(A)成分のアルカリ可溶性樹脂は、斯かる構造を有するアルカリ可溶性樹脂であればよく、樹脂を構成する高分子の主鎖の骨格及び側鎖の種類などについて特に限定されない。   The alkali-soluble resin as the component (A) may be any alkali-soluble resin having such a structure, and is not particularly limited with respect to the main chain skeleton and side chain type of the polymer constituting the resin.

然しながら、(A)成分の樹脂は、数平均分子量が2,000乃至50,000の範囲内にあるものである。数平均分子量が50,000を超えて過大なものであると、現像残渣が発生し易くなり、感度が大きく低下する。一方、数平均分子量が2,000未満で過小なものであると、現像の際、露光部の膜減りが相当量発生し、硬化不足になる場合がある。   However, the resin of component (A) has a number average molecular weight in the range of 2,000 to 50,000. If the number average molecular weight is excessively larger than 50,000, a development residue is easily generated, and the sensitivity is greatly reduced. On the other hand, if the number average molecular weight is less than 2,000 and is too small, a considerable amount of film loss in the exposed area may occur during development, resulting in insufficient curing.

(A)成分のアルカリ可溶性樹脂としては、例えばアクリル系樹脂、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、あるいはポリイミド前駆体又はポリイミド等を挙げることができる。   Examples of the alkali-soluble resin (A) include acrylic resins, polyhydroxystyrene resins, polyimide precursors, and polyimides.

本発明においては、複数種のモノマーを重合して得られる共重合体(以下、特定共重合体と称す。)からなるアルカリ可溶性樹脂を(A)成分として用いることもできる。この場合、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂は、複数種の特定共重合体のブレンド物であってもよい。   In the present invention, an alkali-soluble resin composed of a copolymer obtained by polymerizing plural kinds of monomers (hereinafter referred to as a specific copolymer) can also be used as the component (A). In this case, the alkali-soluble resin as the component (A) may be a blend of a plurality of types of specific copolymers.

すなわち、上記の特定共重合体は、アルカリ可溶性を発現するモノマー、即ちカルボキシル基及びフェノール性ヒドロキシ基のうち少なくとも一方を有するモノマーの群から適宜選ばれる少なくとも一種のモノマーと、膜硬化のための官能基を有するモノマー、即ちフェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基のうち少なくとも一方を有するモノマーの群から適宜選ばれる少なくとも一種のモノマーとを、必須の構成単位として形成された共重合体であって、その数平均分子量(ポリスチレン換算)が2,000乃至50,000のものである。
なお上記特定共重合体の数平均分子量は及び重量平均分子量は、例えば、日本分光(株)製GPC装置(Shodex(登録商標)カラムKF803LおよびKF804L)を用い、溶出溶媒テトラヒドロフランを流量1ml/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定することができる。
That is, the specific copolymer includes a monomer that exhibits alkali solubility, that is, at least one monomer appropriately selected from the group of monomers having at least one of a carboxyl group and a phenolic hydroxy group, and a functional group for film curing. A copolymer formed as an essential constituent unit with a monomer having a group, that is, at least one monomer appropriately selected from the group of monomers having at least one of a hydroxy group other than a phenolic hydroxy group and an amino group having an active hydrogen. A polymer having a number average molecular weight (in terms of polystyrene) of 2,000 to 50,000.
The number average molecular weight and the weight average molecular weight of the specific copolymer are, for example, using a GPC apparatus (Shodex (registered trademark) columns KF803L and KF804L) manufactured by JASCO Corporation and the elution solvent tetrahydrofuran at a flow rate of 1 ml / min. The measurement can be performed under the condition that the column is eluted (column temperature: 40 ° C.).

上記の「カルボキシル基及びフェノール性ヒドロキシ基のうち少なくとも一方を有するモノマー」には、カルボキシル基を有するモノマー、フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー、ならびに、カルボキシル基及びフェノール性ヒドロキシ基の両方を有するモノマーが含まれる。これらのモノマーは、カルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基を一個有するものに限らず、複数個有するものでもよい。   The above “monomer having at least one of carboxyl group and phenolic hydroxy group” includes a monomer having a carboxyl group, a monomer having a phenolic hydroxy group, and a monomer having both a carboxyl group and a phenolic hydroxy group. included. These monomers are not limited to those having one carboxyl group or one phenolic hydroxy group, and may have a plurality of monomers.

また上記の「フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基のうち少なくとも一方を有するモノマー」には、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基を有するモノマー、活性水素を有するアミノ基を有するモノマー、ならびに、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基の両方を有するモノマーが含まれる。これらのモノマーは、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基又は活性水素を有するアミノ基を一個有するものに限らず、複数個有するものでもよい。
以下、上記モノマーの具体例を挙げるが、これらに限定されるものでない。
Further, the above-mentioned “monomer having at least one of a hydroxy group other than a phenolic hydroxy group and an amino group having an active hydrogen” has a monomer having a hydroxy group other than a phenolic hydroxy group and an amino group having an active hydrogen. Monomers and monomers having both hydroxy groups other than phenolic hydroxy groups and amino groups having active hydrogen are included. These monomers are not limited to those having one amino group having a hydroxy group or active hydrogen other than the phenolic hydroxy group, and may have a plurality thereof.
Hereinafter, although the specific example of the said monomer is given, it is not limited to these.

カルボキシル基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、モノ−(2−(アクリロイルオキシ)エチル)フタレート、モノ−(2−(メタクリロイルオキシ)エチル)フタレート、N−(カルボキシフェニル)マレイミド、N−(カルボキシフェニル)メタクリルアミド、N−(カルボキシフェニル)アクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the monomer having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, mono- (2- (acryloyloxy) ethyl) phthalate, mono- (2- (methacryloyloxy) ethyl) phthalate, and N- (carboxyphenyl). ) Maleimide, N- (carboxyphenyl) methacrylamide, N- (carboxyphenyl) acrylamide and the like.

フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、ヒドロキシスチレン、N−(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)マレイミド等が挙げられる。   Examples of the monomer having a phenolic hydroxy group include hydroxystyrene, N- (hydroxyphenyl) acrylamide, N- (hydroxyphenyl) methacrylamide, N- (hydroxyphenyl) maleimide and the like.

フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、5−アクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、5−メタクリロイルオキシ−6−ヒドロキシノルボルネン−2−カルボキシリック−6−ラクトン等が挙げられる。   Examples of the monomer having a hydroxy group other than the phenolic hydroxy group include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 5-acryloyloxy-6-hydroxynorbornene-2-carboxyl-6-lactone, 2-hydroxy Examples include ethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and 5-methacryloyloxy-6-hydroxynorbornene-2-carboxyl-6-lactone.

さらに、活性水素を有するアミノ基を有するモノマーとしては、2−アミノエチルアクリレート、2−アミノメチルメタクリレート等が挙げられる。 Further, examples of the monomer having an amino group having active hydrogen include 2-aminoethyl acrylate and 2-aminomethyl methacrylate.

また、特定共重合体は、熱架橋反応のための官能基を有するモノマー及び膜硬化のための官能基を有するモノマー以外のモノマー(以下、その他モノマーと称す。)をも構成単位として形成された共重合体であってもよい。   The specific copolymer was also formed with a monomer having a functional group for thermal crosslinking reaction and a monomer other than the monomer having a functional group for film curing (hereinafter referred to as other monomer) as a structural unit. A copolymer may also be used.

その他モノマーは、具体的には、カルボキシル基及びフェノール性ヒドロキシ基のうちの少なくとも一方を有するモノマー、並びに、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基のうちの少なくとも一方を有するモノマーと共重合することが可能なものであればよく、(A)成分の特性を損ねない限り、特に限定されるものでない。   The other monomer specifically includes a monomer having at least one of a carboxyl group and a phenolic hydroxy group, and a monomer having at least one of a hydroxy group other than the phenolic hydroxy group and an amino group having active hydrogen. As long as it can be copolymerized with the component (A), it is not particularly limited as long as the properties of the component (A) are not impaired.

その他モノマーの具体例としては、アクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、マレイミド化合物、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、スチレン化合物及びビニル化合物等が挙げられる。   Specific examples of other monomers include acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, maleimide compounds, acrylonitrile, maleic anhydride, styrene compounds and vinyl compounds.

アクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、ナフチルアクリレート、アントリルアクリレート、アントリルメチルアクリレート、フェニルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、3−メトキシブチルアクリレート、2−メチル−2−アダマンチルアクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルアクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルアクリレート、及び、8−エチル−8−トリシクロデシルアクリレート等が挙げられる。   Examples of the acrylate compound include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, anthryl acrylate, anthryl methyl acrylate, phenyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, and tert-butyl. Acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, 2-methyl-2-adamantyl acrylate, 2- Propyl-2-adamantyl acrylate, 8-methyl-8-tricyclodecyl acrylate, and , Etc. 8-ethyl-8-tricyclodecyl acrylate.

メタクリル酸エステル化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ナフチルメタクリレート、アントリルメタクリレート、アントリルメチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、2−プロピル−2−アダマンチルメタクリレート、8−メチル−8−トリシクロデシルメタクリレート、及び、8−エチル−8−トリシクロデシルメタクリレート等が挙げられる。   Examples of the methacrylic acid ester compound include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, benzyl methacrylate, naphthyl methacrylate, anthryl methacrylate, anthryl methyl methacrylate, phenyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tert-butyl. Methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, 3-methoxybutyl methacrylate, 2-methyl-2-adamantyl methacrylate, 2- Propyl-2-adamantyl methacrylate, 8-methyl 8 tricyclodecyl methacrylate, and, 8-ethyl-8-tricyclodecyl methacrylate.

ビニル化合物としては、例えば、メチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、及び、プロピルビニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the vinyl compound include methyl vinyl ether, benzyl vinyl ether, 2-hydroxyethyl vinyl ether, phenyl vinyl ether, and propyl vinyl ether.

スチレン化合物としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。   Examples of the styrene compound include styrene, methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like.

マレイミド化合物としては、例えば、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。   Examples of maleimide compounds include maleimide, N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-cyclohexylmaleimide.

本発明に用いる特定共重合体を得る方法は特に限定されないが、例えば、カルボキシル基およびフェノール性ヒドロキシ基のうち少なくとも一方を有するモノマーの群から適宜選ばれる少なくとも一種のモノマーと、フェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基のうち少なくとも一方を有するモノマーの群から適宜選ばれる少なくとも一種のモノマーと、所望により上記モノマー以外のモノマーと、所望により重合開始剤等を溶剤中において、50乃至110℃の温度下で重合反応させることにより、得られる。その際、用いられる溶剤は、特定共重合体を構成するモノマー及び特定共重合体を溶解するものであれば特に限定されない。具体例としては、後述する(E)溶剤に記載する溶剤が挙げられる。
このようにして得られる特定共重合体は、通常、この特定共重合体が溶剤に溶解した溶液の状態である。
また、上記のようにして得られた特定共重合体の溶液を、ジエチルエーテルや水等の撹拌下に投入して再沈殿させ、生成した沈殿物を濾過・洗浄した後、常圧又は減圧下で、常温あるいは加熱乾燥することで、特定共重合体の粉体とすることができる。このような操作により、特定共重合体と共存する重合開始剤や未反応モノマーを除去することができ、その結果、精製した特定共重合体の粉体を得られる。一度の操作で充分に精製できない場合は、得られた粉体を溶剤に再溶解して、上記の操作を繰り返し行えば良い。
本発明においては、特定共重合体の粉体をそのまま用いても良く、あるいはその粉体を、たとえば後述する(E)溶剤に再溶解して溶液の状態として用いても良い。
The method for obtaining the specific copolymer used in the present invention is not particularly limited. For example, at least one monomer appropriately selected from the group of monomers having at least one of a carboxyl group and a phenolic hydroxy group, and other than the phenolic hydroxy group In a solvent, at least one monomer appropriately selected from the group of monomers having at least one of hydroxy groups and amino groups having active hydrogen, a monomer other than the above monomers, and a polymerization initiator, if desired, in a solvent. It can be obtained by carrying out the polymerization reaction at a temperature of 110 ° C. to 110 ° C. In that case, the solvent used will not be specifically limited if the monomer which comprises a specific copolymer, and a specific copolymer are melt | dissolved. As a specific example, the solvent described in (E) solvent mentioned later is mentioned.
The specific copolymer thus obtained is usually in the form of a solution in which the specific copolymer is dissolved in a solvent.
In addition, the solution of the specific copolymer obtained as described above is re-precipitated by stirring with stirring such as diethyl ether or water, and the generated precipitate is filtered and washed, and then under normal pressure or reduced pressure. Thus, the powder of the specific copolymer can be obtained by drying at room temperature or by heating. By such an operation, the polymerization initiator and unreacted monomer coexisting with the specific copolymer can be removed, and as a result, a purified powder of the specific copolymer can be obtained. If sufficient purification cannot be achieved by a single operation, the obtained powder may be redissolved in a solvent and the above operation may be repeated.
In the present invention, the powder of the specific copolymer may be used as it is, or the powder may be redissolved in a solvent (E) described later and used as a solution.

また、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂としては、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、一部イミド化したポリアミド酸等のポリイミド前駆体、カルボン酸基含有ポリイミド等のポリイミドを用いることもでき、それらはアルカリ可溶性であれば特にその種類を限定されずに用いることができる。
上記ポリイミド前駆体やポリイミドは現像性や使用する溶剤に対する溶解性の観点から数平均分子量(ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレングリコール換算値)2,000乃至50,000の範囲内にあるものである。
なお、上記ポリイミド前駆体やポリイミドの数平均分子量及び重量平均分子量は、例えば、日本分光(株)製GPC装置(Shodex(登録商標)カラムKD802、KD803およびKD804)を用い、溶出溶媒0.1mol%臭化リチウムN,N−ジメチルホルムアミド溶液を流量1ml/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定することができる。
In addition, as the alkali-soluble resin of component (A), polyimide precursors such as polyamic acid, polyamic acid ester, partially imidized polyamic acid, and polyimide such as carboxylic acid group-containing polyimide can be used. If it is soluble, the kind can be used without particular limitation.
The polyimide precursor and polyimide are those having a number average molecular weight (in terms of polyethylene oxide and polyethylene glycol) of 2,000 to 50,000 in terms of developability and solubility in the solvent used.
The number average molecular weight and weight average molecular weight of the polyimide precursor and polyimide are, for example, using a GPC apparatus (Shodex (registered trademark) columns KD802, KD803, and KD804) manufactured by JASCO Corporation, and 0.1 mol% of elution solvent. The measurement can be performed under the condition that a lithium bromide N, N-dimethylformamide solution is eluted by flowing through a column (column temperature: 40 ° C.) at a flow rate of 1 ml / min.

ポリイミド前駆体である前記ポリアミド酸は、一般的に(a)テトラカルボン酸二無水物化合物と(b)ジアミン化合物とを重縮合して得ることができる。   The polyamic acid, which is a polyimide precursor, can generally be obtained by polycondensation of (a) a tetracarboxylic dianhydride compound and (b) a diamine compound.

(a)テトラカルボン酸二無水物化合物は特に限定はなく、具体例を挙げると、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物のような脂環式テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物のような脂肪族テトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。
これらは、1種又は2種以上の化合物を組み合わせて用いることができる。
(A) The tetracarboxylic dianhydride compound is not particularly limited, and specific examples include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3. ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride Aromatic tetracarboxylic acid such as 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2 , 3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclohexane Tetracarbo Alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as acid dianhydrides, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalene succinic dianhydride, 1,2,3,4 Mention may be made of aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as -butanetetracarboxylic dianhydride.
These can be used alone or in combination of two or more compounds.

また、(b)ジアミン化合物も特に限定されることはなく、例えば2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、4,6−ジアミノ−1,3−ベンゼンジカルボン酸、2,5−ジアミノ−1,4−ベンゼンジカルボン酸、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)エーテル、ビス(4−アミノ−3,5−ジカルボキシフェニル)エーテル、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3,5−ジカルボキシフェニル)スルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシ−5,5’−ジメチルビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシ−5,5’−ジメトキシビフェニル、1,4−ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノ−3−カルボキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,4−ジアミノフェノール、3,5−ジアミノフェノール、2,5−ジアミノフェノール、4,6−ジアミノレゾルシノール、2,5−ジアミノハイドロキノン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−アミノ−3,5−ジヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3,5−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3,5−ジヒドロキシフェニル)スルホン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3,5−ジヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3'−ジヒドロキシ−5,5’−ジメチルビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3'−ジヒドロキシ−5,5’−ジメトキシビフェニル、1,4−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等フェノール性ヒドロキシ基を有するジアミン化合物、1,3−ジアミノ−4−メルカプトベンゼン、1,3−ジアミノ−5−メルカプトベンゼン、1,4−ジアミノ−2−メルカプトベンゼン、ビス(4−アミノ−3−メルカプトフェニル)エーテル、2,2−ビス(3−アミノ−4−メルカプトフェニル)ヘキサフルオロプロパン等チオフェノール基を有するジアミン化合物、1,3−ジアミノベンゼン−4−スルホン酸、1,3−ジアミノベンゼン−5−スルホン酸、1,4−ジアミノベンゼン−2−スルホン酸、ビス(4−アミノベンゼン−3−スルホン酸)エーテル、4,4’−ジアミノビフェニル−3,3’−ジスルホン酸、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルビフェニル−6,6’−ジスルホン酸等スルホン酸基を有するジアミン化合物が挙げられる。また、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−メチレン−ビス(2,6−エチルアニリン)、4,4’−メチレン−ビス(2−イソプロピル−6−メチルアニリン)、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジイソプロピルアニリン)、2,4,6−トリメチル−1,3−フェニレンジアミン、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、o−トリジン、m−トリジン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス(4−アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−トルイル)ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等のジアミン化合物を挙げることが出来る。
これらは、1種又は2種以上の化合物を組み合わせて用いることができる。
The (b) diamine compound is not particularly limited, and for example, 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 4,6-diamino-1,3 Benzenedicarboxylic acid, 2,5-diamino-1,4-benzenedicarboxylic acid, bis (4-amino-3-carboxyphenyl) ether, bis (4-amino-3,5-dicarboxyphenyl) ether, bis ( 4-amino-3-carboxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3,5-dicarboxyphenyl) sulfone, 4,4′-diamino-3,3′-dicarboxybiphenyl, 4,4′-diamino- 3,3′-dicarboxy-5,5′-dimethylbiphenyl, 4,4′-diamino-3,3′-dicarboxy-5,5′-dimethoxybiphenyl, 1,4-bis (4- Mino-3-carboxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-3-carboxyphenoxy) benzene, bis [4- (4-amino-3-carboxyphenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4 -Amino-3-carboxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-amino-3-carboxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,4-diaminophenol, 3,5-diaminophenol, 2,5-diaminophenol, 4,6-diaminoresorcinol, 2,5-diaminohydroquinone, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) ether, bis (4 -Amino-3,5-dihydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4) -Hydroxyphenyl) methane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) methane, bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) methane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4 -Amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis ( 4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl, 4, , 4'-diamino-3,3'-dihydroxy-5,5'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diamino- , 3′-dihydroxy-5,5′-dimethoxybiphenyl, 1,4-bis (3-amino-4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (3-amino-4-hydroxyphenoxy) benzene, 1, 4-bis (4-amino-3-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-3-hydroxyphenoxy) benzene, bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] sulfone, Diamine compounds having a phenolic hydroxy group such as bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane 1,3-diamino-4-mercaptobenzene, 1,3-diamino-5-mercaptobenzene, Diamine compounds having a thiophenol group such as 1,4-diamino-2-mercaptobenzene, bis (4-amino-3-mercaptophenyl) ether, 2,2-bis (3-amino-4-mercaptophenyl) hexafluoropropane, 1,3-diaminobenzene-4-sulfonic acid, 1,3-diaminobenzene-5-sulfonic acid, 1,4-diaminobenzene-2-sulfonic acid, bis (4-aminobenzene-3-sulfonic acid) ether, Examples thereof include diamine compounds having a sulfonic acid group such as 4,4′-diaminobiphenyl-3,3′-disulfonic acid and 4,4′-diamino-3,3′-dimethylbiphenyl-6,6′-disulfonic acid. P-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-methylene-bis (2,6-ethylaniline), 4,4′-methylene-bis (2-isopropyl-6-methylaniline), 4, 4'-methylene-bis (2,6-diisopropylaniline), 2,4,6-trimethyl-1,3-phenylenediamine, 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, o- Tolidine, m-tolidine, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] Propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane, 4,4 ′ Diaminodiphenyl ether, 3,4-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis (4-anilino) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-anilino) hexafluoropropane, 2,2- Bis (3-amino-4-toluyl) hexafluoropropane, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, bis [4- (4-aminophenoxy) And diamine compounds such as phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane. .
These can be used alone or in combination of two or more compounds.

本発明で用いられるポリアミド酸が(a)テトラカルボン酸二無水物化合物と(b)ジアミン化合物から製造される場合、両化合物の配合比、すなわち<(b)ジアミン化合物の総モル数/(a)テトラカルボン酸二無水物化合物の総モル数>は0.7乃至1.2であることが望ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1に近いほど生成するポリアミド酸の重合度は大きくなり分子量が増加する。   When the polyamic acid used in the present invention is produced from (a) a tetracarboxylic dianhydride compound and (b) a diamine compound, the compounding ratio of both compounds, that is, <(b) the total number of moles of the diamine compound / (a ) The total number of moles of tetracarboxylic dianhydride compound is preferably 0.7 to 1.2. As in the normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1, the higher the degree of polymerization of the polyamic acid produced and the higher the molecular weight.

また、ジアミン化合物を過剰に用いて重合した際、残存するポリアミド酸の末端アミノ基に対してカルボン酸無水物を反応させ末端アミノ基を保護することもできる。
このようなカルボン酸無水物の例としてはフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、無水マレイン酸、ナフタル酸無水物、水素化フタル酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、無水イタコン酸、テトラヒドロフタル酸無水物等を挙げることができる。
Moreover, when it superposes | polymerizes using a diamine compound excessively, a carboxylic anhydride can be made to react with the terminal amino group of the remaining polyamic acid, and a terminal amino group can also be protected.
Examples of such carboxylic anhydrides include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, maleic anhydride, naphthalic anhydride, hydrogenated phthalic anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid There may be mentioned anhydrides, itaconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride and the like.

ポリアミド酸の製造において、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物との反応の反応温度は−20乃至150℃、好ましくは−5乃至100℃の任意の温度を選択することができる。高分子量のポリアミド酸を得るには、反応温度5℃乃至40℃、反応時間1時間乃至48時間の範囲にて適宜選択する。低分子量で保存安定性の高く部分的にイミド化されたポリアミド酸を得るには反応温度40℃乃至90℃、反応時間10時間以上から選択することがより好ましい。
また、末端アミノ基を酸無水物で保護する場合の反応温度は−20乃至150℃、好ましくは−5乃至100℃の任意の温度を選択することができる。
In the production of polyamic acid, the reaction temperature of the reaction between the diamine compound and the tetracarboxylic dianhydride compound can be selected from -20 to 150 ° C, preferably -5 to 100 ° C. In order to obtain a high molecular weight polyamic acid, the reaction temperature is appropriately selected within the range of 5 to 40 ° C. and the reaction time of 1 to 48 hours. In order to obtain a partially imidized polyamic acid having a low molecular weight and high storage stability, it is more preferable to select from a reaction temperature of 40 ° C. to 90 ° C. and a reaction time of 10 hours or more.
The reaction temperature for protecting the terminal amino group with an acid anhydride can be selected from -20 to 150 ° C, preferably -5 to 100 ° C.

ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物化合物の反応は溶剤中で行なうことができる。その際に使用できる溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、m−クレゾール、γ−ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン等を挙げることができる。これらは単独でも、混合して使用しても良い。さらに、ポリアミド酸を溶解しない溶剤であっても、重合反応により生成したポリアミド酸が析出しない範囲で、上記溶剤に混合して使用してもよい。   The reaction of the diamine compound and the tetracarboxylic dianhydride compound can be performed in a solvent. Examples of solvents that can be used in this case include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, pyridine, dimethylsulfone, Hexamethyl sulfoxide, m-cresol, γ-butyrolactone, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, methyl 3-methoxypropionate, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, 3 -Ethyl ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ester Ter, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene Examples include glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol acetate, ethyl cellosolve acetate, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and 2-heptanone. These may be used alone or in combination. Furthermore, even if it is a solvent which does not melt | dissolve a polyamic acid, you may mix and use it for the said solvent in the range which does not precipitate the polyamic acid produced | generated by the polymerization reaction.

このようにして得られたポリアミド酸を含む溶液は、ポジ型感光性樹脂組成物の溶液の調製にそのまま用いることができる。また、ポリアミド酸を水、メタノール、エタノール等の貧溶剤に沈殿単離させて回収してから用いることもできる。
このようにして得られたポリアミド酸はカルボキシル基をエステル化し、ポリアミド酸エステルとして使用することもできる。
このようにして得られたポリアミド酸は単独で用いても上述のアルカリ可溶性樹脂と同時に用いてもよい。
The solution containing the polyamic acid thus obtained can be used as it is for preparing a positive photosensitive resin composition solution. Alternatively, the polyamic acid can be used after being precipitated and isolated in a poor solvent such as water, methanol, ethanol, and recovered.
The polyamic acid thus obtained can be esterified with a carboxyl group and used as a polyamic acid ester.
The polyamic acid thus obtained may be used alone or at the same time as the alkali-soluble resin described above.

また、本発明においては、任意のポリイミドを用いることができる。本発明に用いるポリイミドとは前記ポリアミド酸などのポリイミド前駆体を化学的又は熱的に50%以上イミド化させたものである。これらのポリイミドにはポリアミドイミド、ポリエーテルイミドといった共重合体も含む。
本発明で用いるポジ型感光性樹脂組成物中のポリイミドは、アルカリ溶解性を与えるためにカルボキシル基もしくはフェノール性ヒドロキシ基を有すること、或いは、熱又は酸の作用によりカルボン酸又はフェノール性ヒドロキシ基を生成する基を有することが好ましい。
ポリイミドへのカルボキシル基やフェノール性ヒドロキシ基の導入方法は、カルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基を有するモノマーを用いる方法、カルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基を有する酸無水物でアミン末端を封止する方法、或いは、ポリイミド前駆体をイミド化する際にイミド化率を99%以下にする方法等が用いられる。
又、ポリイミドへの熱又は酸の作用によるカルボン酸又はフェノール性ヒドロキシ基を生成する基の導入方法は、熱又は酸の作用によりカルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基生成するモノマーを用いる方法、あらかじめ導入したカルボキシル基又はフェノール性ヒドロキシ基もしくはイミド化後のカルボン酸残基に熱又は酸の作用により解離する基を反応させる方法がある。
このようなポリイミドは上述のポリイミド前駆体を合成した後、化学イミド化もしくは熱イミド化を行うことで得ることができる。
化学イミド化の方法としては一般的にポリイミド前駆体溶液に過剰の無水酢酸およびピリジンを添加し室温から100℃で反応させる方法が用いられる。また、熱イミド化の方法としては一般的に、ポリイミド前駆体溶液を温度180℃乃至250℃で脱水しながら加熱する方法が用いられる。
In the present invention, any polyimide can be used. The polyimide used in the present invention is obtained by chemically or thermally imidizing 50% or more of a polyimide precursor such as polyamic acid. These polyimides include copolymers such as polyamideimide and polyetherimide.
The polyimide in the positive photosensitive resin composition used in the present invention has a carboxyl group or a phenolic hydroxy group to give alkali solubility, or has a carboxylic acid or a phenolic hydroxy group by the action of heat or acid. It preferably has a group to be generated.
The method of introducing a carboxyl group or a phenolic hydroxy group into polyimide is a method using a monomer having a carboxyl group or a phenolic hydroxy group, a method of sealing an amine terminal with an acid anhydride having a carboxyl group or a phenolic hydroxy group, Or the method etc. which make imidation rate 99% or less when imidating a polyimide precursor are used.
Moreover, the introduction method of the group which produces | generates carboxylic acid or a phenolic hydroxy group by the effect | action of a heat | fever or an acid to a polyimide is the method using the monomer which produces | generates a carboxyl group or a phenolic hydroxy group by the effect | action of a heat | fever or an acid, and introduce | transduced beforehand. There is a method in which a carboxyl group, a phenolic hydroxy group, or a carboxylic acid residue after imidization is reacted with a group that is dissociated by the action of heat or acid.
Such a polyimide can be obtained by synthesizing the above polyimide precursor and then performing chemical imidization or thermal imidization.
As a method of chemical imidization, generally, a method of adding excess acetic anhydride and pyridine to a polyimide precursor solution and reacting at room temperature to 100 ° C. is used. As a method for thermal imidization, generally, a method in which a polyimide precursor solution is heated while being dehydrated at a temperature of 180 ° C. to 250 ° C. is used.

このようにして得られたポリイミドは単独で用いても上述の他のアルカリ可溶性樹脂(例えば特定共重合体など)と同時に用いてもよい。   The polyimide thus obtained may be used alone or at the same time as other alkali-soluble resins (for example, specific copolymers) described above.

[(B)成分]
(B)成分は、1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物である。これは、慣用のプリベーク温度で(A)成分のアルカリ可溶性樹脂と熱架橋することができるようなビニルエーテル基を1分子中二個以上有する化合物であればよく、その種類及び構造について特に限定されるものでない。
[Component (B)]
Component (B) is a compound having two or more vinyl ether groups in one molecule. This may be a compound having two or more vinyl ether groups in one molecule that can be thermally cross-linked with the alkali-soluble resin (A) at a conventional pre-baking temperature, and the type and structure are particularly limited. Not a thing.

この(B)成分の化合物は、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂との熱架橋の後、光酸発生剤の存在下での露光により生じた酸により、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂から分離(脱架橋)し、その後アルカリ現像液を用いた現像により(A)成分のアルカリ可溶性樹脂ともに除去される。従って、この種の化合物としては、一般にビニルエーテル型化学増幅型レジストの成分に使用されるビニルエーテル系化合物などが適用されうる。斯かる化合物の使用の場合、該化合物の配合量を変えて熱架橋密度を調整することにより、形成される画像を制御することができるという利点を有する。   The compound of component (B) is separated from the alkali-soluble resin of component (A) by acid generated by exposure in the presence of a photoacid generator after thermal crosslinking with the alkali-soluble resin of component (A). (Decrosslinking), and thereafter development using an alkaline developer removes both the alkali-soluble resin of component (A). Accordingly, as this type of compound, a vinyl ether compound generally used as a component of a vinyl ether type chemically amplified resist can be applied. The use of such a compound has an advantage that the formed image can be controlled by adjusting the thermal crosslinking density by changing the compounding amount of the compound.

そして、(B)成分の化合物としては、上記ビニルエーテル系化合物の中でも、特に式(1)及び式(2)で表される化合物が、露光部において残膜や残渣なく現像される点で、好ましい。   And as a compound of (B) component, the compound represented by Formula (1) and Formula (2) especially among the said vinyl ether type compounds is preferable at the point developed without a residual film and a residue in an exposure part. .

Figure 0005083566
Figure 0005083566

(式中、nは2乃至10の整数、kは1乃至10の整数であり、R1はn価の有機基を表す。)(In the formula, n is an integer of 2 to 10, k is an integer of 1 to 10, and R 1 represents an n-valent organic group.)

Figure 0005083566
Figure 0005083566

(式中、mは2乃至10の整数を表す。) (In the formula, m represents an integer of 2 to 10.)

式(1)のnは、1分子中のビニルエーテル基の数を表すが、nとしては、2乃至4の整数がより好ましい。そして、式(2)のmも一分子中のビニルエーテル基の数を表すが、mとしては、2乃至4の整数がより好ましい。   N in the formula (1) represents the number of vinyl ether groups in one molecule, and n is more preferably an integer of 2 to 4. And m in the formula (2) also represents the number of vinyl ether groups in one molecule, and m is preferably an integer of 2 to 4.

前記式(1)及び前記式(2)で表される化合物の具体例としては、ビス(4−(ビニロキシメチル)シクロヘキシルメチル)グルタレート、トリ(エチレングリコール)ジビニルエーテル、アジピン酸ジビニルエステル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリス(4−(ビニルオキシ)ブチル)トリメリテート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチル)テレフタレート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチルイソフタレート、及び1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等のシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等が挙げられる。   Specific examples of the compounds represented by the formula (1) and the formula (2) include bis (4- (vinyloxymethyl) cyclohexylmethyl) glutarate, tri (ethylene glycol) divinyl ether, adipic acid divinyl ester, diethylene glycol. Cyclohexanedi, such as divinyl ether, tris (4- (vinyloxy) butyl) trimellitate, bis (4- (vinyloxy) butyl) terephthalate, bis (4- (vinyloxy) butyl isophthalate, and 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether And methanol divinyl ether.

また、(B)成分の化合物は、(A)成分100質量部に対して、1乃至80質量部、好ましくは5乃至40質量部の割合で使用される。(B)成分の化合物の使用量が前記範囲の下限未満の過少量であると、未露光部における膜減りが顕著となり形成されるパターンのレリーフ形状が不良になる。一方、(B)成分の化合物の使用量が前記範囲の上限を超える過多量であると、膜の感度が大きく低下し、現像後にパターン間の残渣が生じるようになる。   Moreover, the compound of (B) component is used in the ratio of 1-80 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component, Preferably it is 5-40 mass parts. When the amount of the component (B) compound used is an excessive amount less than the lower limit of the above range, the film reduction in the unexposed area becomes remarkable and the relief pattern of the formed pattern becomes poor. On the other hand, if the amount of the component (B) compound used exceeds the upper limit of the above range, the sensitivity of the film is greatly reduced, and residues between patterns are generated after development.

[(C)成分]
(C)成分は、ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物であり、好適には、1分子中二個以上のブロックイソシアネート基を有する化合物が用いられる。これは、(B)成分の化合物との間で熱架橋された或いは更にそれとの間で脱架橋された(A)成分のアルカリ可溶性樹脂からなる膜に対して、例えば慣用のポストベーク温度で熱硬化することができるようなブロックイソシアネート基を1分子中二個以上有する化合物であればよく、その種類及び構造について特に限定されるものでない。
[Component (C)]
The component (C) is a compound that undergoes a crosslinking reaction with the component (A) by post-baking, and a compound having two or more blocked isocyanate groups in one molecule is preferably used. This is because, for example, a film made of an alkali-soluble resin of component (A) that has been thermally crosslinked with or further decrosslinked with the compound of component (B) can be heated at a conventional post-bake temperature, for example. Any compound having at least two blocked isocyanate groups that can be cured per molecule may be used, and the type and structure thereof are not particularly limited.

この(C)成分の化合物は、イソシアネート基(−NCO)が適当な保護基によりブロックされたブロックイソシアネート基を1分子中二個以上有し、そして熱硬化の際の高温に曝されると、保護基(ブロック部分)が熱解離して外れ、生じたイソシアネート基を介して(A)成分のアルカリ可溶性樹脂中の熱硬化のための官能基(例えばフェノール性ヒドロキシ基以外のヒドロキシ基及び活性水素を有するアミノ基)相互の間で架橋反応が進行するものであり、例えば、式(3)   The compound of component (C) has two or more blocked isocyanate groups in which one or more isocyanate groups (—NCO) are blocked by an appropriate protecting group, and when exposed to a high temperature during thermal curing, The protective group (block portion) is removed by thermal dissociation, and the functional group for thermal curing in the alkali-soluble resin of the component (A) (for example, hydroxy group other than phenolic hydroxy group and active hydrogen) through the generated isocyanate group A crosslinking reaction proceeds between each other, for example, the formula (3)

Figure 0005083566
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(式中、R2はブロック部の有機基を表す。)で表される基を1分子中二個以上(この基は同一のものでも、また各々異なっているものでもよい)有する化合物が挙げられる。(In the formula, R 2 represents an organic group in the block part) A compound having two or more groups in one molecule (this group may be the same or different) may be mentioned. It is done.

1分子中二個以上のブロックイソシアネート基を有する(C)成分の化合物は、例えば1分子中二個以上のイソシアネート基を有する化合物に対して適当なブロック剤を作用せしめることにより、得ることができる。   The compound of component (C) having two or more blocked isocyanate groups in one molecule can be obtained, for example, by allowing a suitable blocking agent to act on a compound having two or more isocyanate groups in one molecule. .

1分子中二個以上のイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等、又はそれらの二量体、三量体、或いは、これらとジオール類、トリオール類、ジアミン類、トリアミン類との反応物が挙げられる。   Examples of the compound having two or more isocyanate groups in one molecule include isophorone diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, methylene bis (4-cyclohexyl isocyanate), trimethylhexamethylene diisocyanate, etc., or their dimers, three And a reaction product of these with diols, triols, diamines, and triamines.

ブロック剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−エトキシヘキサノール、2−N,N−ジメチルアミノエタノール、2−エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類、フェノール、o−ニトロフェノール、p−クロロフェノール、o−、m−又はp−クレゾール等のフェノール類、ε−カプロラクタム等のラクタム類、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類、ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール、などのピラゾール類、ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類が挙げられる。   Examples of the blocking agent include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, 2-ethoxyhexanol, 2-N, N-dimethylaminoethanol, 2-ethoxyethanol, cyclohexanol, and other alcohols, phenol, o-nitrophenol. , P-chlorophenol, phenols such as o-, m- or p-cresol, lactams such as ε-caprolactam, oximes such as acetone oxime, methyl ethyl ketone oxime, methyl isobutyl ketone oxime, cyclohexanone oxime, acetophenone oxime, benzophenone oxime And pyrazoles such as pyrazole, 3,5-dimethylpyrazole and 3-methylpyrazole, and thiols such as dodecanethiol and benzenethiol.

(C)成分の化合物は、ポストベーク温度のようなより高温では、ブロック部分の熱解離が生じイソシアネート基を介して架橋反応が進行するものであるが、プリベーク温度のようなより低温では、イソシアネート基による架橋が進行しないものとするために、ブロック部分の熱解離の温度がプリベーク温度よりも相当に高いもの、例えば120℃乃至230℃であるものが(C)成分の化合物として特に好ましい。   The compound of component (C) is one in which the block portion undergoes thermal dissociation at a higher temperature such as the post-baking temperature and the crosslinking reaction proceeds via the isocyanate group, but at a lower temperature such as the pre-baking temperature, the isocyanate In order to prevent the cross-linking by the group from proceeding, it is particularly preferable as the component (C) that the thermal dissociation temperature of the block portion is considerably higher than the pre-baking temperature, for example, 120 ° C. to 230 ° C.

斯かる(C)成分の化合物としては、例えば次の具体例が挙げられる。   Examples of the compound (C) include the following specific examples.

Figure 0005083566
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式中、イソシアネート化合物がイソホロンジイソシアネートから誘導されるものである(C)成分の化合物が、耐熱性、塗膜性の点からより好ましく、斯様な化合物としては、以下のものが挙げられる。
下記式中のRは有機基を表す。
In the formula, the compound of component (C) in which the isocyanate compound is derived from isophorone diisocyanate is more preferable from the viewpoint of heat resistance and coating properties, and examples of such compounds include the following.
R in the following formula represents an organic group.

Figure 0005083566
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本発明において、(C)成分の化合物は一種単独で用いてもよく、また二種以上を組合せて用いてもよい。   In the present invention, the compound of component (C) may be used alone or in combination of two or more.

また、(C)成分の化合物は、(A)成分100質量部に対して、3乃至70質量部、好ましくは5乃至40質量部の割合で使用される。(C)成分の化合物の使用量が前記範囲の下限未満の過少量であると、熱硬化が不十分となって満足な硬化膜が得られず、一方、(C)成分の化合物の使用量が前記範囲の上限を超える過多量であると、現像が不十分となり、現像残渣を生じるようになる。   Further, the compound of component (C) is used in a proportion of 3 to 70 parts by mass, preferably 5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of component (A). When the amount of the component (C) compound used is too small below the lower limit of the above range, the thermosetting is insufficient and a satisfactory cured film cannot be obtained, while the amount of the component (C) compound used. If the amount exceeds the upper limit of the above range, the development is insufficient and a development residue is generated.

[(D)成分]
(D)成分は、光酸発生剤(PAGともいう)である。これは、露光に使用される光の照射によって直接もしくは間接的に酸(スルホン酸類、カルボン酸類など)を発生する物質であり、斯様な性質を有するものであれば、その種類及び構造などは特に限定されるものでない。
[(D) component]
The component (D) is a photoacid generator (also referred to as PAG). This is a substance that generates an acid (sulfonic acid, carboxylic acid, etc.) directly or indirectly by irradiation of light used for exposure. If it has such properties, its type and structure are There is no particular limitation.

(D)成分の光酸発生剤としては、例えば、ジアゾメタン化合物、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、ジスルホン系化合物、スルホン酸誘導体化合物、ニトロベンジル化合物、ベンゾイントシレート化合物、鉄アレーン錯体、ハロゲン含有トリアジン化合物、アセトフェノン誘導体化合物、及び、シアノ基含有オキシムスルホネート化合物などが挙げられる。従来知られ又は従来から使用されている光酸発生剤は、いずれも、特に限定されることなく、本発明において適用することができる。なお、本発明において、(D)成分の光酸発生剤は、一種単独で用いてもよく、また二種以上を組合わせて用いてもよい。   Examples of the photoacid generator of component (D) include diazomethane compounds, onium salt compounds, sulfonimide compounds, disulfone compounds, sulfonic acid derivative compounds, nitrobenzyl compounds, benzoin tosylate compounds, iron arene complexes, and halogen-containing triazines. Compounds, acetophenone derivative compounds, cyano group-containing oxime sulfonate compounds, and the like. Any conventionally known or conventionally used photoacid generator can be applied in the present invention without any particular limitation. In addition, in this invention, the photo-acid generator of (D) component may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

斯かる光酸発生剤の具体例としては、以下のものが挙げられる。尤も、これらの化合物は、極めて多数の適用可能な光酸発生剤の中の少数例であり、当然それらに限定されるものでない。   Specific examples of such a photoacid generator include the following. However, these compounds are just a few of the very many applicable photoacid generators and are of course not limited thereto.

Figure 0005083566
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ジフェニルヨードニウムクロリド、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムメシレート、ジフェニルヨードニウムトシレート、ジフェニルヨードニウムブロミド、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムメシレート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトシレート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムクロリド、ビス(p−クロロフェニル)ヨードニウムクロリド、ビス(p−クロロフェニル)ヨードニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムクロリド、トリフェニルスルホニウムブロミド、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムテトラフルオロボレート、トリ(p−メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリ(p−エトキシフェニル)スルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルホスホニウムクロリド、トリフェニルホスホニウムブロミド、トリ(p−メトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、トリ(p−メトキシフェニル)ホスホニウムヘキサフルオロホスホネート、トリ(p−エトキシフェニル)ホスホニウムテトラフルオロボレート、   Diphenyliodonium chloride, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium mesylate, diphenyliodonium tosylate, diphenyliodonium bromide, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, bis (p-tert- Butylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium mesylate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium tosylate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis ( p-tert-butylphenyl) iodoniumtetraf Oroborate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium chloride, bis (p-chlorophenyl) iodonium chloride, bis (p-chlorophenyl) iodonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium chloride, triphenylsulfonium bromide, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate , Tri (p-methoxyphenyl) sulfonium tetrafluoroborate, tri (p-methoxyphenyl) sulfonium hexafluorophosphonate, tri (p-ethoxyphenyl) sulfonium tetrafluoroborate, triphenylphosphonium chloride, triphenylphosphonium bromide, tri (p -Methoxyphenyl) phosphonium tetrafluoroborate, tri (p-methoxyphenyl) phospho Phosphonium hexafluorophosphonate, tri (p- ethoxyphenyl) phosphonium tetrafluoroborate,

Figure 0005083566
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また、(D)成分の光酸発生剤は、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して0.5乃至50質量部、好ましくは1乃至30質量部の割合で使用される。(D)成分の光酸発生剤の使用量が前記範囲の下限未満の過少量であると、露光の際、熱架橋された(B)成分の化合物の(A)成分のアルカリ可溶性樹脂からの解離が進行せず、所望のパターンのレリーフが得られにくくなり、一方、(D)成分の光酸発生剤の使用量が前記範囲の上限を超える過多量であると、ポジ型感光性樹脂組成物の保存安定性に劣るようになる。   The photoacid generator of component (D) is used in a proportion of 0.5 to 50 parts by mass, preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin of component (A). When the amount of the photoacid generator used as the component (D) is an excessive amount less than the lower limit of the above range, the compound (A) of the component (B) which has been thermally crosslinked at the time of exposure is exposed from the alkali-soluble resin. Dissociation does not proceed, and it becomes difficult to obtain a relief having a desired pattern. On the other hand, if the amount of the photoacid generator (D) used exceeds the upper limit of the above range, a positive photosensitive resin composition It becomes inferior in the storage stability of things.

[(E)溶剤]
本発明に用いるポジ型感光性樹脂組成物は、上記(A)成分乃至(D)成分を含有し、通常それらの成分を(E)溶剤に溶解した溶液を塗布して、ポジ型感光性樹脂層を形成する。
[(E) Solvent]
The positive photosensitive resin composition used in the present invention contains the above components (A) to (D) and is usually applied with a solution obtained by dissolving these components in the solvent (E). Form a layer.

この(E)溶剤は、(A)成分乃至(D)成分を溶解し、且つ所望により添加される後述の(F)成分などを溶解するものであり、斯様な溶解能を有する溶剤であれば、その種類及び構造などは特に限定されるものでない。
斯様な(E)溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN−メチルピロリドン等が挙げられる。
これらの溶剤は、一種単独で、又は二種以上の組合せで使用することができる。
This (E) solvent dissolves the (A) component to the (D) component and dissolves the (F) component, which will be described later if desired, and is a solvent having such a dissolving ability. For example, the type and structure are not particularly limited.
Examples of such a solvent (E) include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol. Monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethoxyacetic acid Ethyl, hydroxyethyl acetate, 2-hydroxy-3-methyl Methyl tannate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, lactic acid Examples include butyl, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone.
These solvents can be used singly or in combination of two or more.

これら(E)溶剤の中、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2−ヘプタノン、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸ブチル等が、塗膜性が良好で安全性が高いという観点より好ましい。これら溶剤は、一般にフォトレジスト材料のための溶剤として用いられている。   Among these solvents (E), propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, 2-heptanone, propylene glycol propyl ether, propylene glycol propyl ether acetate, ethyl lactate, butyl lactate, etc. have good coating properties and safety. Is preferable from the viewpoint of high. These solvents are generally used as solvents for photoresist materials.

[(F)成分]
(F)成分は、界面活性剤である。前記ポジ型感光性樹脂組成物の溶液調製時、その塗布性を向上させるという目的で、本発明の効果を損なわない限りにおいて、更に界面活性剤を添加することができる。
[(F) component]
Component (F) is a surfactant. In preparing the positive photosensitive resin composition solution, a surfactant may be further added for the purpose of improving the coating property as long as the effects of the present invention are not impaired.

(F)成分の界面活性剤としては、特に制限されないが、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などが挙げられる。この種の界面活性剤としては、例えば、住友スリーエム(株)製、大日本インキ化学工業(株)製或いは旭硝子(株)製等の市販品を用いることができる。これら市販品は、容易に入手することができるので、好都合である。その具体的な例としては、エフトップEF301、EF303、EF352((株)ジェムコ製)、メガファックF171、F173、R−30(大日本インキ化学工業(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤が挙げられる。
これらの界面活性剤は、一種単独で、又は二種以上の組合せで使用することができる。
The surfactant as the component (F) is not particularly limited, and examples thereof include a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, and a nonionic surfactant. As this type of surfactant, for example, commercially available products such as those manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., or Asahi Glass Co., Ltd. can be used. These commercial products are convenient because they can be easily obtained. Specific examples include F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Gemco), MegaFuck F171, F173, R-30 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC430, FC431 (Sumitomo) 3M Co., Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.) and the like.
These surfactants can be used singly or in combination of two or more.

界面活性剤が使用される場合、その含有量は、ポジ型感光性樹脂組成物の溶液100質量%中に通常0.2質量%以下であり、好ましくは0.1質量%以下である。(F)成分の界面活性剤の使用量が0.2質量%を超える量に設定されても、上記塗布性の改良効果は鈍くなり、経済的でなくなる。   When the surfactant is used, the content thereof is usually 0.2% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, in 100% by mass of the positive photosensitive resin composition solution. Even if the amount of the surfactant used as the component (F) is set to an amount exceeding 0.2% by mass, the effect of improving the coating property becomes dull and not economical.

[その他添加剤]
更に、本発明に用いるポジ型感光性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、レオロジー調整剤、シランカップリング剤等の接着補助剤、顔料、染料、保存安定剤、消泡剤、又は多価フェノール、多価カルボン酸等の溶解促進剤等を含有することができる。
例えば、シランカップリング剤は、基板との密着性を高める目的で用いることができる。
その具体例を以下に示すと、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルシラン、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプト−プロピルトリメトキシシラン、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
[Other additives]
Furthermore, as long as the positive photosensitive resin composition used in the present invention does not impair the effects of the present invention, as necessary, adhesion assistants such as rheology modifiers and silane coupling agents, pigments, dyes, storage stability Agents, antifoaming agents, or dissolution accelerators such as polyphenols and polycarboxylic acids.
For example, the silane coupling agent can be used for the purpose of improving the adhesion with the substrate.
Specific examples thereof are shown below, for example, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylsilane, 2- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, N-aminoethyl-γ-aminopropyltri Methoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, β- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ -Glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercapto-propyltrimethoxysilane, 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane and the like.

[ポジ型感光性樹脂組成物及びその溶液]
本発明に用いるポジ型感光性樹脂組成物は、(A)成分のアルカリ可溶性樹脂、(B)成分の1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物、(C)成分のポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物及び(D)成分の光酸発生剤を含有する。通常、これら(A)成分乃至(D)成分を(E)溶剤に溶解し、溶液の形態でポジ型感光性樹脂層の形成に供される。更に、それぞれ所望により、(F)成分の界面活性剤、及びその他添加剤のうち一種以上を含有することができる。
[Positive photosensitive resin composition and solution thereof]
The positive photosensitive resin composition used in the present invention comprises (A) an alkali-soluble resin, (B) a compound having two or more vinyl ether groups in one molecule, and (C) component post-baking (A And a photoacid generator of the component (D). Usually, these components (A) to (D) are dissolved in a solvent (E) and used for forming a positive photosensitive resin layer in the form of a solution. Furthermore, one or more of surfactant (F) and other additives can be contained as desired.

中でも、このポジ型感光性樹脂組成物及び該組成物の溶液の好ましい例は、以下のとおりである。
[1]:(A)成分100質量部に基づいて、1乃至80質量部の(B)成分、3乃至70質量部の(C)成分、及び、0.5乃至50質量部の(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂組成物。
[2]:上記[1]の組成物を(E)溶剤に溶解したポジ型感光性樹脂組成物の溶液。
[3]:上記[2]の組成物の溶液において、更に(F)成分を0.2質量%以下含有するポジ型感光性樹脂組成物の溶液。
Especially, the preferable example of this positive type photosensitive resin composition and the solution of this composition is as follows.
[1]: Based on 100 parts by mass of component (A), 1 to 80 parts by mass of component (B), 3 to 70 parts by mass of component (C), and 0.5 to 50 parts by mass of (D). A positive photosensitive resin composition containing components.
[2]: A solution of a positive photosensitive resin composition obtained by dissolving the composition of [1] in (E) a solvent.
[3]: A solution of a positive photosensitive resin composition further containing 0.2% by mass or less of component (F) in the solution of the composition of [2] above.

上記ポジ型感光性樹脂組成物の溶液における固形分の割合は、各成分が均一に溶剤に溶解している限り、特に限定されるものではないが、例えば1乃至80質量%であり、また例えば5乃至60質量%であり、又は8乃至50質量%である。ここで、固形分とは、ポジ型感光性樹脂組成物の溶液の全成分から(E)溶剤を除いたものをいう。   The ratio of the solid content in the solution of the positive photosensitive resin composition is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, and is, for example, 1 to 80% by mass. 5 to 60% by mass, or 8 to 50% by mass. Here, solid content means what remove | excluded the (E) solvent from all the components of the solution of the positive photosensitive resin composition.

ポジ型感光性樹脂組成物の溶液の調製方法は、特に限定されないが、その調製法としては、例えば、(A)成分(アルカリ可溶性樹脂)を(E)溶剤に溶解し、この溶液に(B)成分(1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物)、(C)成分(ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物)、(D)成分(光酸発生剤)及び(F)成分(界面活性剤)を所定の割合で混合し、均一な溶液とする方法、或いは、この調製法の適当な段階において、必要に応じてその他添加剤を更に添加して混合する方法が挙げられる。   The method for preparing the positive photosensitive resin composition solution is not particularly limited. For example, (A) component (alkali-soluble resin) is dissolved in (E) solvent and (B) ) Component (compound having two or more vinyl ether groups in one molecule), (C) component (compound that crosslinks with (A) component by post-baking), (D) component (photoacid generator) and (F) A method of mixing the components (surfactant) in a predetermined ratio to make a uniform solution, or a method of further adding other additives as necessary at an appropriate stage of this preparation method and mixing. .

このポジ型感光性樹脂組成物の溶液の調製にあたっては、溶剤中における重合反応によって得られる特定共重合体の溶液をそのまま使用することができ、この場合、この(A)成分の溶液に前記と同様に(B)成分、(C)成分、(D)成分などを入れて均一な溶液とする際に、濃度調整を目的としてさらに溶剤を追加投入してもよい。このとき、特定共重合体の形成過程で用いられる溶剤と、ポジ型感光性樹脂組成物の溶液の調製時に濃度調整のために用いられる溶剤とは同一であってもよいし、異なってもよい。   In preparing the positive photosensitive resin composition solution, a solution of a specific copolymer obtained by a polymerization reaction in a solvent can be used as it is. In this case, the solution of the component (A) Similarly, when a (B) component, (C) component, (D) component, and the like are added to obtain a uniform solution, a solvent may be further added for the purpose of adjusting the concentration. At this time, the solvent used in the process of forming the specific copolymer and the solvent used for adjusting the concentration when preparing the solution of the positive photosensitive resin composition may be the same or different. .

而して、調製されたポジ型感光性樹脂組成物の溶液は、孔径が0.2μm程度のフィルタなどを用いて濾過した後、使用することが好ましい。   Thus, the prepared positive photosensitive resin composition solution is preferably used after being filtered using a filter having a pore size of about 0.2 μm.

<高感度ポジ型感光性樹脂層(高感度層)>
本発明に用いる高感度層は、前述の低感度層の感度と比較して十分感度の高いポジ型感光性樹脂層であれば特に限定されるものではない。このような高感度層として、ポジ型感光性樹脂組成物が用いられる。
<High sensitivity positive photosensitive resin layer (high sensitivity layer)>
The high-sensitivity layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a positive photosensitive resin layer having sufficiently high sensitivity as compared with the sensitivity of the low-sensitivity layer described above. As such a high-sensitivity layer, a positive photosensitive resin composition is used.

本発明に用いる高感度層は、低感度層に用いるポジ型感光性樹脂組成物と同種のものであっても良い。この場合、高感度でスループットが向上する点、パターン形状の制御のしやすさ、現像時に未露光部の膜減りが抑制される点で好ましい。
この場合、低感度層と高感度層の感度差を大きくするために、高感度層のポジ型感光性樹脂組成物における(B)成分および(C)成分の含有量を、低感度層のそれよりも少ない含有量(質量)とすることが好ましい。具体的には、高感度層のポジ型感光性樹脂組成物中の(B)成分および(C)成分は、低感度層のポジ型感光性樹脂組成物に含有される(B)成分の含有量(質量)の10乃至80%、並びに、(C)成分の含有量(質量)の30乃至70%の含有量とすることが好ましい。より好ましくは、高感度層のポジ型感光性樹脂組成物中の(B)成分および(C)成分は、低感度層のポジ型感光性樹脂組成物に含有される(B)成分の含有量(質量)の10乃至50%、並びに、(C)成分の含有量(質量)の40乃至60%の含有量とすることが好ましい
The high sensitivity layer used in the present invention may be the same type as the positive photosensitive resin composition used in the low sensitivity layer. This is preferable in terms of high sensitivity and improved throughput, ease of pattern shape control, and suppression of film loss in unexposed areas during development.
In this case, in order to increase the sensitivity difference between the low-sensitivity layer and the high-sensitivity layer, the contents of the component (B) and the component (C) in the positive photosensitive resin composition of the high-sensitivity layer are set to those of the low-sensitivity layer. It is preferable that the content (mass) is less than the above. Specifically, the component (B) and the component (C) in the positive photosensitive resin composition of the high sensitivity layer are contained in the component (B) contained in the positive photosensitive resin composition of the low sensitivity layer. The content is preferably 10 to 80% of the amount (mass) and 30 to 70% of the content (mass) of the component (C). More preferably, the component (B) and the component (C) in the positive photosensitive resin composition of the high sensitivity layer are the contents of the component (B) contained in the positive photosensitive resin composition of the low sensitivity layer. The content is preferably 10 to 50% of (mass) and 40 to 60% of the content (mass) of component (C).

また、本発明に用いる高感度層において、低感度層と同種のポジ型感光性樹脂組成物を用いる場合、該高感度層に用いるポジ型感光性樹脂組成物は、上述の<低感度ポジ型感光性樹脂層(低感度層)>の[ポジ型感光性樹脂組成物及びその溶液]の調製方法と同様にして得ることができる。   Further, in the case of using the same type of positive photosensitive resin composition as that of the low sensitivity layer in the high sensitivity layer used in the present invention, the positive photosensitive resin composition used in the high sensitivity layer is <low sensitivity positive type It can be obtained in the same manner as the preparation method of [Positive photosensitive resin composition and solution thereof] of photosensitive resin layer (low sensitivity layer)>.

このとき、好ましくは、(A)成分乃至(E)溶剤、及び所望により(F)成分を含む混合溶液を、室温より高められた温度下に所要の期間保つことにより、下記の熱架橋反応がいくらか進行して、(A)成分乃至(E)溶剤、及び所望により(F)成分に加えて、(A)成分と(B)成分の架橋体を含有するポジ型感光性樹脂組成物の溶液を得る。
さらに好ましくは、該混合溶液を30℃乃至70℃の温度下に2時間乃至5日間保つことによって、(A)成分乃至(E)溶剤、及び所望により(F)成分に加えて、(A)成分と(B)成分の架橋体を含有するポジ型感光性樹脂組成物の溶液を得る。
At this time, preferably, the following thermal crosslinking reaction is carried out by maintaining the mixed solution containing the components (A) to (E) and, optionally, the component (F) at a temperature higher than room temperature for a required period. Progressing somewhat, solution of positive photosensitive resin composition containing (A) component to (E) solvent, and optionally (F) component, plus cross-linked product of (A) component and (B) component Get.
More preferably, by maintaining the mixed solution at a temperature of 30 ° C. to 70 ° C. for 2 hours to 5 days, in addition to the components (A) to (E) and, optionally, the component (F), (A) A solution of a positive photosensitive resin composition containing a component and a crosslinked product of component (B) is obtained.

上記温度および時間条件下で調整することによって、得られる樹脂組成物の溶液の均一性が高くなり、これにより、その後の成膜工程に供した際に、光酸発生剤が膜中に効率よく分散することになり、得られる膜の飛躍的な感度向上につながる。
攪拌温度を70℃より高温とすると架橋反応や硬化反応が進み組成物の溶液が不均一となり、得られる膜の感度が大きく低下することとなり、また、30℃より低温とすると組成物の溶液の均一性が高くならず、感度の向上につながらない。
By adjusting under the above temperature and time conditions, the homogeneity of the resulting resin composition solution is increased, whereby the photoacid generator is efficiently contained in the film when it is subjected to a subsequent film forming step. Dispersion leads to dramatic improvement in sensitivity of the resulting film.
If the stirring temperature is higher than 70 ° C., the crosslinking reaction and curing reaction proceed and the composition solution becomes non-uniform, and the sensitivity of the resulting film is greatly reduced. If the stirring temperature is lower than 30 ° C., the composition solution Uniformity is not high and sensitivity is not improved.

<ポジ型感光性樹脂層(感光層)及びパターンの形成>
本発明においては、基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を、低感度のポジ型感光性樹脂層が前記基材及び高感度のポジ型感光性樹脂層間に位置するように積層するが、それらの層の形成方法は特に限定されない。
<Positive photosensitive resin layer (photosensitive layer) and pattern formation>
In the present invention, two positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities are disposed on the substrate, and the low-sensitivity positive photosensitive resin layer is positioned between the substrate and the high-sensitivity positive photosensitive resin layer. However, the method for forming these layers is not particularly limited.

例えば、低感度層用のポジ型感光性樹脂組成物の溶液を、半導体で用いられるような基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、金属例えばアルミニウム、モリブデン、クロムなどが被覆された基板、ガラス基板、石英基板、ITO基板等やそれらにトランジスタ等の素子が形成された基板)の上に、回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布などによって塗布し、その後、ホットプレート又はオーブン等で予備乾燥することにより、低感度層を形成することができる。続いて、高感度層用のポジ型感光性樹脂組成物の溶液を低感度層と同様の方法で塗布しホットプレート又はオーブン等で予備乾燥することにより、高感度層が形成される。   For example, a positive photosensitive resin composition solution for a low-sensitivity layer is coated with a substrate (for example, a silicon / silicon dioxide-coated substrate, a silicon nitride substrate, or a metal such as aluminum, molybdenum, or chromium). Spin coating, flow coating, roll coating, slit coating, slit coating followed by spin coating, inkjet, etc. on a substrate, glass substrate, quartz substrate, ITO substrate, etc. and a substrate on which an element such as a transistor is formed) The low-sensitivity layer can be formed by coating by coating or the like and then pre-drying with a hot plate or oven. Subsequently, the high-sensitivity layer is formed by applying a positive photosensitive resin composition solution for the high-sensitivity layer in the same manner as the low-sensitivity layer and pre-drying it with a hot plate or oven.

この予備乾燥の条件としては、例えば、温度70℃乃至160℃、時間0.3分乃至60分間の範囲の中から適宜選択された加熱温度及び加熱時間が採用される。加熱温度及び加熱時間は、好ましくは80℃乃至140℃、0.5分乃至10分間である。
この予備乾燥においては溶剤が除去され、又、(B)成分のビニルエーテル基を有する化合物が(A)成分の樹脂に架橋することにより、アルカリ現像液に難溶な膜となる。この場合、予備乾燥の温度が上記の温度範囲の下限よりもより低い場合には、溶剤が膜中に多く残存し目的とするパターンが形成されない場合や、高感度層の塗布時に低感度層とインターミキシングが起こる場合があり、さらには、熱架橋が不十分なものとなり、未露光部において膜減りが生じることがある。また、上記の温度範囲の上限を超えて高すぎる場合には、未露光部の架橋が進行し現像不良を起こす場合、さらに一旦形成された熱架橋部が再び切断され、未露光部において膜減りをひき起こすことがある。
As the preliminary drying conditions, for example, a heating temperature and a heating time appropriately selected from the range of a temperature of 70 ° C. to 160 ° C. and a time of 0.3 minutes to 60 minutes are employed. The heating temperature and the heating time are preferably 80 to 140 ° C. and 0.5 to 10 minutes.
In this preliminary drying, the solvent is removed, and the compound having the vinyl ether group as the component (B) is crosslinked with the resin as the component (A), thereby forming a film that is hardly soluble in an alkaline developer. In this case, if the temperature of the preliminary drying is lower than the lower limit of the above temperature range, the solvent remains in the film so that the desired pattern is not formed, or when the high sensitivity layer is applied, In some cases, intermixing may occur, and thermal crosslinking may be insufficient, resulting in film loss in unexposed areas. In addition, when the temperature exceeds the upper limit of the temperature range and is too high, when the unexposed portion is cross-linked and development failure occurs, the once formed thermal cross-linked portion is cut again, and the film is reduced in the unexposed portion. May be caused.

また、ポジ型感光性樹脂層(低感度層と高感度層を併せた層)の膜厚は、例えば0.1乃至30μmであり、また例えば0.2乃至10μmであり、更に例えば0.2乃至5μmである。
その際、低感度層及び高感度層それぞれの膜厚は、本発明の効果を損なわない限りにおいて任意に選択できる。
The film thickness of the positive photosensitive resin layer (the layer combining the low sensitivity layer and the high sensitivity layer) is, for example, 0.1 to 30 μm, for example, 0.2 to 10 μm, and further, for example, 0.2 To 5 μm.
At that time, the film thicknesses of the low-sensitivity layer and the high-sensitivity layer can be arbitrarily selected as long as the effects of the present invention are not impaired.

上記の如き方法で得られたポジ型感光性樹脂層は、所定のパターンを有するハーフトーンマスクを用いて紫外線、ArF、KrF、F2レーザー光等の光で露光されると、ポジ型感光性樹脂層中に含まれる(D)成分の光酸発生剤から発生する酸の作用によって、該膜のうち露光部はアルカリ性現像液に可溶なものとなる。
上記露光はi線、g線及びh線のうちの少なくとも1種の波長を有する光、又は、ArF、KrF又はF2レーザーの光により行われることが好ましい。
When the positive photosensitive resin layer obtained by the above method is exposed to light such as ultraviolet rays, ArF, KrF, and F 2 laser light using a halftone mask having a predetermined pattern, the positive photosensitive resin layer is obtained. Due to the action of the acid generated from the photoacid generator of component (D) contained in the resin layer, the exposed portion of the film becomes soluble in an alkaline developer.
The exposure is preferably performed by light having at least one wavelength of i-line, g-line, and h-line, or ArF, KrF, or F 2 laser light.

次いで、ポジ型感光性樹脂層に対して露光後加熱が行われる。この場合の加熱の条件としては、温度80℃乃至140℃、時間0.3分乃至60分間の範囲の中から適宜選択された加熱温度及び加熱時間が採用される。   Next, post-exposure heating is performed on the positive photosensitive resin layer. As heating conditions in this case, a heating temperature and a heating time appropriately selected from the range of a temperature of 80 ° C. to 140 ° C. and a time of 0.3 minutes to 60 minutes are employed.

その後、アルカリ性現像液を用いて現像が行われる。これにより、ポジ型感光性樹脂層のうち、ハーフ露光された部分は高感度層のみ、完全露光された部分は高感度層とともに低感度層も除去され、パターン様のレリーフが形成される。   Thereafter, development is performed using an alkaline developer. As a result, in the positive photosensitive resin layer, only the high-sensitivity layer is removed in the half-exposed portion, and the low-sensitivity layer is removed together with the high-sensitivity layer in the completely exposed portion, so that a pattern-like relief is formed.

使用されうるアルカリ性現像液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、コリンなどの水酸化第四級アンモニウムの水溶液、エタノールアミン、プロピルアミン、エチレンジアミンなどのアミン水溶液等のアルカリ性水溶液が挙げられる。さらに、これらの現像液には、界面活性剤などを加えることもできる。
上記の中、水酸化テトラエチルアンモニウム0.1乃至2.38質量%水溶液は、フォトレジストの現像液として一般に使用されており、本発明の感光性樹脂組成物においても、このアルカリ性現像液を用いて、膨潤などの問題をひき起こすことなく良好に現像することができる。
Examples of the alkaline developer that can be used include aqueous solutions of alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide, and aqueous solutions of quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and choline. Alkaline aqueous solutions such as amine aqueous solutions such as ethanolamine, propylamine, and ethylenediamine. Further, a surfactant or the like can be added to these developers.
Among the above, a tetraethylammonium hydroxide 0.1 to 2.38 mass% aqueous solution is generally used as a photoresist developer, and the alkaline developer is also used in the photosensitive resin composition of the present invention. It can be developed satisfactorily without causing problems such as swelling.

また、現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法など、いずれも用いることができる。その際の現像時間は、通常、15秒乃至180秒間である。   Further, as a developing method, any of a liquid piling method, a dipping method, a rocking dipping method and the like can be used. The development time at that time is usually 15 seconds to 180 seconds.

現像後、ポジ型感光性樹脂層に対して流水による洗浄を例えば20乃至90秒間行い、続いて圧縮空気もしくは圧縮窒素を用いて又はスピニングにより風乾することにより、基材上の水分が除去され、そしてパターン形成された膜が得られる。   After development, the positive photosensitive resin layer is washed with running water, for example, for 20 to 90 seconds, and then air-dried with compressed air or compressed nitrogen or by spinning to remove moisture on the substrate, A patterned film is then obtained.

<透明性硬化膜の形成>
続いて、斯かるパターン形成膜に対して、熱硬化のためにポストベークを行うことにより、具体的にはホットプレート、オーブンなどを用いて加熱することにより、耐熱性、透明性、平坦化性、低吸水性、耐薬品性などに優れ、良好なレリーフパターンを有する膜が得られる。
<Formation of transparent cured film>
Subsequently, the pattern forming film is subjected to post-baking for thermosetting, specifically by heating using a hot plate, an oven, etc., thereby providing heat resistance, transparency, and flatness. In addition, a film having a good relief pattern with excellent water absorption and chemical resistance can be obtained.

ポストベークとしては、一般に、温度150℃乃至270℃の範囲の中から選択された加熱温度にて、ホットプレート上の場合には5分乃至30分間、オーブン中の場合には30分乃至90分間処理するという方法が採られる。   Post bake is generally performed at a heating temperature selected from the range of 150 ° C. to 270 ° C. for 5 minutes to 30 minutes when on a hot plate, and 30 minutes to 90 minutes when in an oven. The method of processing is taken.

而して、斯かるポストベークにより、目的とする、良好なパターン形状を有する透明性硬化膜を得ることができる。   Thus, by such post-baking, a target transparent cured film having a good pattern shape can be obtained.

本発明において、低感度層に高い透明性と高感度層に高いリフロー性を付与することによって、半透過型液晶表示素子のTFTアレイ平坦化膜を作製することが可能となる。   In the present invention, it is possible to produce a TFT array planarizing film of a transflective liquid crystal display element by imparting high transparency to the low sensitivity layer and high reflowability to the high sensitivity layer.

以上のように、本発明の製造方法により、十分高感度であり且つ現像の際に未露光部の膜減りが非常に小さく、ハーフ露光マージンの広い微細なパターンを有する塗膜を形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to form a coating film having a fine pattern with a sufficiently high sensitivity, a very small film loss at an unexposed portion during development, and a wide half exposure margin. it can.

そのため、例えば、TFT型液晶素子のアレイ平坦化膜、液晶又は有機ELディスプレイにおける各種の膜、例えば層間絶縁膜、保護膜、絶縁膜、カラーフィルターなどの製造工程で高いスループットを実現することができる。   Therefore, for example, high throughput can be realized in a manufacturing process of various types of films in an array flattening film of a TFT type liquid crystal element, a liquid crystal or an organic EL display, such as an interlayer insulating film, a protective film, an insulating film, and a color filter. .

以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples.

[実施例で用いる略記号]
以下の実施例で用いる略記号の意味は、次のとおりである。
MAA:メタクリル酸
MMA:メチルメタクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
CHMI:N−シクロヘキシルマレイミド
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
PAG1:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製 CGI1397(商品名)/化合物名:2−メチル−α−[5−[[(プロピルスルフォニル)オキシ]イミノ]−(5H)−チエニリデン]ベンゼンアセトニトリル(式(7)の化合物)
PVE1:トリス(4−(ビニルオキシ)ブチル)トリメリテート
PVE2:1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル
NCO1:デグサAG製 VESTAGON(登録商標)B 1065(商品名)/化合物名:ε−カプロラクタムブロックポリイソシアナート(式(S−4)の化合物)
R30:大日本インキ化学工業(株)製 メガファック R−30(商品名)(フッ素系界面活性剤)
MPTS:γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
P200:東洋合成工業(株)製 P−200(商品名)4,4’−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1モルと1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリド2モルとの縮合反応によって合成される感光剤(1,2−キノンジアジド化合物)
GT4:エポキシ化ブタンテトラカルボン酸テトラキス−(3−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトン
[Abbreviations used in Examples]
The meanings of the abbreviations used in the following examples are as follows.
MAA: methacrylic acid MMA: methyl methacrylate HEMA: 2-hydroxyethyl methacrylate CHMI: N-cyclohexylmaleimide AIBN: azobisisobutyronitrile PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate PGME: propylene glycol monomethyl ether PAG1: Ciba Specialty Chemicals ( CGI1397 (trade name) / compound name: 2-methyl-α- [5-[[(propylsulfonyl) oxy] imino]-(5H) -thienylidene] benzeneacetonitrile (compound of formula (7))
PVE1: tris (4- (vinyloxy) butyl) trimellitate PVE2: 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether NCO1: manufactured by Degussa AG VESTAGON (registered trademark) B 1065 (trade name) / compound name: ε-caprolactam block polyisocyanate (Compound of formula (S-4))
R30: Mega Japan R-30 (trade name) (fluorine surfactant) manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
MPTS: γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane P200: P-200 (trade name) 4,4 ′-[1- [4- [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd. ] Sensitive agent synthesized by condensation reaction of 1 mol of phenyl] ethylidene] bisphenol and 2 mol of 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride (1,2-quinonediazide compound)
GT4: Epoxidized butanetetracarboxylic acid tetrakis- (3-cyclohexenylmethyl) modified ε-caprolactone

[数平均分子量及び重量平均分子量の測定]
以下の合成例に従い得られる特定共重合体の数平均分子量及び重量平均分子量は、日本分光(株)製GPC装置(Shodex(登録商標)カラムKF803LおよびKF804L)を用い、溶出溶媒テトラヒドロフランを流量1ml/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定した。なお、下記の数平均分子量(以下、Mnと称す。)及び重量平均分子量(以下、Mwと称す。)は、ポリスチレン換算値にて表される。
[Measurement of number average molecular weight and weight average molecular weight]
The number average molecular weight and the weight average molecular weight of the specific copolymer obtained according to the following synthesis examples were measured using a GPC apparatus (Shodex (registered trademark) columns KF803L and KF804L) manufactured by JASCO Corporation, and the elution solvent tetrahydrofuran was flowed at 1 ml / The measurement was performed under the condition that the column was eluted in a column (column temperature: 40 ° C.). The following number average molecular weight (hereinafter referred to as Mn) and weight average molecular weight (hereinafter referred to as Mw) are expressed in terms of polystyrene.

<合成例1>
特定共重合体を構成するモノマー成分として、MAA 19.4g、CHMI 35.3g、HEMA 25.5g、MMA 19.8gを使用し、ラジカル重合開始剤としてAIBN 5gを使用し、これらを溶剤PGMEA 212.5g中において温度60℃乃至100℃で重合反応させることにより、Mnが4,100、Mwが7,600である(A)成分(特定共重合体)の溶液(特定共重合体濃度:32.0質量%)を得た。(P1)
<Synthesis Example 1>
MAA 19.4 g, CHMI 35.3 g, HEMA 25.5 g, MMA 19.8 g were used as monomer components constituting the specific copolymer, and AIBN 5 g was used as a radical polymerization initiator, and these were used as a solvent PGMEA 212. A solution of (A) component (specific copolymer) having a Mn of 4,100 and Mw of 7,600 (specific copolymer concentration: 32) by polymerization reaction at a temperature of 60 ° C. to 100 ° C. in 0.5 g. 0.0 mass%) was obtained. (P1)

<合成例2>
特定共重合体を構成するモノマー成分として、MAA 15.5g、CHMI 35.3g、HEMA 25.5g、MMA 23.7gを使用し、ラジカル重合開始剤としてAIBN 5gを使用し、これらを溶剤PGMEA 212.5g中において温度60℃乃至100℃で重合反応させることにより、Mnが4,400、Mwが7,000である(A)成分(特定共重合体)の溶液(特定共重合体濃度:32.0質量%)を得た。(P2)
<Synthesis Example 2>
MAA 15.5 g, CHMI 35.3 g, HEMA 25.5 g, MMA 23.7 g are used as monomer components constituting the specific copolymer, and AIBN 5 g is used as a radical polymerization initiator, and these are used as solvent PGMEA 212 The solution (specific copolymer concentration) of (A) component (specific copolymer) whose Mn is 4,400 and Mw is 7,000 by carrying out a polymerization reaction at a temperature of 60 ° C. to 100 ° C. in 0.5 g. 0.0 mass%) was obtained. (P2)

<組成物例1乃至5>
次の表1に示す組成に従い、(A)成分の溶液に、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)溶剤、更に(F)成分を所定の割合で混合し、温度23℃で30分間撹拌するか、又は、35℃で3日間撹拌して均一な溶液とすることにより、各実施例及び各比較例のポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調製した。
<Composition Examples 1 to 5>
According to the composition shown in the following Table 1, the component (A) is mixed with the component (B), the component (C), the component (D), the solvent (E), and the component (F) at a predetermined ratio. The mixture was stirred at a temperature of 23 ° C. for 30 minutes, or stirred at 35 ° C. for 3 days to obtain a uniform solution, thereby preparing a positive photosensitive resin composition solution of each example and each comparative example.

Figure 0005083566
Figure 0005083566

<組成物例6>
アルカリ可溶性樹脂溶液として、合成例1で得られた特定共重合体溶液(P1)17.2gに、1,2−キノンジアジド化合物としてP200を1.1g、エポキシ系架橋性化合物としてGT4を1.1g、界面活性剤としてR30を0.0039g、密着助剤としてMPTSを0.25g、溶剤としてPGMEA5.2gを混合し、室温で8時間攪拌してポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調整した。
<Composition Example 6>
As an alkali-soluble resin solution, 1.1 g of P200 as a 1,2-quinonediazide compound and 1.1 g of GT4 as an epoxy-based crosslinkable compound were added to 17.2 g of the specific copolymer solution (P1) obtained in Synthesis Example 1. Then, 0.0039 g of R30 as a surfactant, 0.25 g of MPTS as an adhesion assistant, and 5.2 g of PGMEA as a solvent were mixed and stirred at room temperature for 8 hours to prepare a solution of a positive photosensitive resin composition.

<組成物例7>
アルカリ可溶性樹脂溶液として、合成例2で得られた特定共重合体溶液(P2)17.2gに、1,2−キノンジアジド化合物としてP200を1.7g、エポキシ系架橋性化合物としてGT4を1.1g、界面活性剤としてR30を0.0039g、密着助剤としてMPTSを0.25g、溶剤としてPGMEA6.5gを混合し、室温で8時間攪拌してポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調整した。
<Composition Example 7>
As an alkali-soluble resin solution, 17.2 g of the specific copolymer solution (P2) obtained in Synthesis Example 2, 1.7 g of P200 as a 1,2-quinonediazide compound, and 1.1 g of GT4 as an epoxy-based crosslinkable compound Then, 0.0039 g of R30 as a surfactant, 0.25 g of MPTS as an adhesion assistant, and 6.5 g of PGMEA as a solvent were mixed and stirred at room temperature for 8 hours to prepare a solution of a positive photosensitive resin composition.

<実施例1乃至4及び比較例1乃至3>
表2に示す実施例1乃至実施例4の2層膜と、比較例1乃至比較例3の各単層膜について、それぞれ高温焼成後の光透過率(透明性)、感度、未露光部の膜減り、ハーフ露光マージンを測定した。
尚、ポジ型感光性樹脂組成物から硬化膜を得る際、比較例2及び3については、現像後、ポストべーク前の段階でフォトブリーチングが行われる。一方、実施例1乃至4及び比較例1については、該フォトブリーチングをせずに、露光後、現像前の段階で露光後加熱(PEB)が行われることから、この点で、両者の評価手順は、以下のとおり異なるものとなっている。
<Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3>
For the two-layer films of Examples 1 to 4 shown in Table 2 and the single-layer films of Comparative Examples 1 to 3, the light transmittance (transparency), sensitivity, and unexposed portions after high-temperature baking are respectively shown. The film was reduced and the half exposure margin was measured.
When obtaining a cured film from the positive photosensitive resin composition, in Comparative Examples 2 and 3, photobleaching is performed at a stage after development and before post baking. On the other hand, with respect to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, post-exposure heating (PEB) is performed after exposure and before development without performing photobleaching. The procedure is different as follows.

[高温焼成後の光透過率(透明性)の評価]
<実施例1乃至4>
下層用ポジ型感光性樹脂組成物の溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。続けてその塗膜の上に上層用ポジ型感光性樹脂組成物の溶液をスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚1.0μmの塗膜を形成した。この塗膜を0.4%の水酸化テトラメチルアンモニウム(以下、TMAHと称す)水溶液に60秒間浸漬した後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。ついで230℃で30分加熱することによりポストベークを行い、膜厚2.4μmの硬化膜を形成した。この硬化膜を紫外線可視分光光度計((株)島津製作所製SHIMADZU UV−2550型番)を用いて400nmの波長で初期透過率を測定した。さらにこの塗膜を250℃で30分間加熱後、同様に400nmの波長で加熱後透過率を測定した。この評価における膜厚は、FILMETRICS製 F20を用いて測定した。
[Evaluation of light transmittance (transparency) after high-temperature firing]
<Examples 1 to 4>
After applying the solution of the positive photosensitive resin composition for the lower layer onto a quartz substrate using a spin coater, pre-baking was performed on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 2.0 μm. . Subsequently, a solution of the positive photosensitive resin composition for the upper layer was applied onto the coating film using a spin coater, and then pre-baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to apply a film having a thickness of 1.0 μm. A film was formed. This coating film was immersed in a 0.4% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) for 60 seconds, and then washed with running ultrapure water for 20 seconds. Subsequently, it post-baked by heating at 230 degreeC for 30 minutes, and formed the cured film with a film thickness of 2.4 micrometers. The initial transmittance of this cured film was measured at a wavelength of 400 nm using an ultraviolet-visible spectrophotometer (SHIMADZU UV-2550 model number, manufactured by Shimadzu Corporation). Further, the coating film was heated at 250 ° C. for 30 minutes, and the transmittance was similarly measured after heating at a wavelength of 400 nm. The film thickness in this evaluation was measured using F20 manufactured by FILMETRICS.

<比較例1>
ポジ型感光性樹脂組成物の溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度120℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜を0.4%のTMAH水溶液に60秒間浸漬した後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。ついで230℃で30分加熱することによりポストベークを行い、膜厚2.4μmの硬化膜を形成した。この硬化膜を紫外線可視分光光度計((株)島津製作所製SHIMADZU UV−2550型番)を用いて400nmの波長で初期透過率を測定した。さらにこの塗膜を250℃で30分間加熱後、同様に400nmの波長で加熱後透過率を測定した。この評価における膜厚は、FILMETRICS製 F20を用いて測定した。
<Comparative Example 1>
A solution of the positive photosensitive resin composition was applied on a quartz substrate using a spin coater, and then pre-baked on a hot plate at a temperature of 120 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 3.0 μm. This coating film was immersed in a 0.4% TMAH aqueous solution for 60 seconds, and then washed with running ultrapure water for 20 seconds. Subsequently, it post-baked by heating at 230 degreeC for 30 minutes, and formed the cured film with a film thickness of 2.4 micrometers. The initial transmittance of this cured film was measured at a wavelength of 400 nm using an ultraviolet-visible spectrophotometer (SHIMADZU UV-2550 model number, manufactured by Shimadzu Corporation). Further, the coating film was heated at 250 ° C. for 30 minutes, and the transmittance was similarly measured after heating at a wavelength of 400 nm. The film thickness in this evaluation was measured using F20 manufactured by FILMETRICS.

<比較例2及び3>
ポジ型感光性樹脂組成物の溶液を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜を0.4%のTMAH水溶液に60秒間浸漬した後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。この塗膜にキヤノン(株)製紫外線照射装置PLA−600FAにより365nmにおける光強度が5.5mW/cm2の紫外線を露光量800mJ/cm2で照射し(フォトブリーチング)、ついで230℃で30分加熱することによりポストベークを行い、膜厚2.4μmの硬化膜を形成した。この硬化膜を紫外線可視分光光度計((株)島津製作所製SHIMADZU UV−2550型番)を用いて400nmの波長で初期透過率を測定した。さらにこの塗膜を250℃で30分間加熱後、同様に400nmの波長で加熱後透過率を測定した。この評価における膜厚は、FILMETRICS製 F20を用いて測定した。
<Comparative Examples 2 and 3>
The positive photosensitive resin composition solution was applied onto a quartz substrate using a spin coater, and then prebaked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 3.0 μm. This coating film was immersed in a 0.4% TMAH aqueous solution for 60 seconds, and then washed with running ultrapure water for 20 seconds. This coating film was irradiated with ultraviolet light having a light intensity of 365 m at 5.5 mW / cm 2 at an exposure dose of 800 mJ / cm 2 (photo bleaching) by an ultraviolet irradiation device PLA-600FA manufactured by Canon Inc., and then at 230 ° C. for 30 hours. Post-baking was performed by heating for a minute, and a cured film having a thickness of 2.4 μm was formed. The initial transmittance of this cured film was measured at a wavelength of 400 nm using an ultraviolet-visible spectrophotometer (SHIMADZU UV-2550 model number, manufactured by Shimadzu Corporation). Further, the coating film was heated at 250 ° C. for 30 minutes, and the transmittance was similarly measured after heating at a wavelength of 400 nm. The film thickness in this evaluation was measured using F20 manufactured by FILMETRICS.

[感度および膜減りの評価]
<実施例1乃至4>
下層用ポジ型感光性樹脂組成物をシリコンウェハー上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚2.0μmの塗膜(低感度層)を形成した。続けて前記の塗膜上に、上層用ポジ型感光性樹脂組成物をスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.0μmの塗膜(高感度層)を形成した。膜厚はFILMETRICS製 F20を用いて測定した。この塗膜にキヤノン(株)製紫外線照射装置PLA−600FAにより365nmにおける光強度が5.5mW/cm2の紫外線を種々の露光量で照射し、次いで温度110℃で120秒間ホットプレート上において露光後加熱を行った。その後0.4%のTMAH水溶液に60秒間浸漬することで現像を行った後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。露光部において溶け残りのなくなる最低の露光量(mJ/cm2)を感度とした。また、未露光部の膜厚の減少量を膜減りとした。
[Evaluation of sensitivity and film loss]
<Examples 1 to 4>
After applying the positive photosensitive resin composition for the lower layer onto a silicon wafer using a spin coater, pre-baking was performed on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film (low sensitivity layer) having a thickness of 2.0 μm. Formed. Subsequently, the positive photosensitive resin composition for the upper layer was applied onto the coating film using a spin coater, and then pre-baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 1.0 μm ( High sensitivity layer) was formed. The film thickness was measured using F20 manufactured by FILMETRICS. The coating film by ultraviolet irradiation device PLA-600FA manufactured by Canon Inc. is the light intensity at 365nm was irradiated with ultraviolet rays of 5.5 mW / cm 2 at various exposure amounts, followed by exposure on 120 seconds on a hot plate at a temperature 110 ° C. Post heating was performed. Thereafter, development was performed by immersing in a 0.4% TMAH aqueous solution for 60 seconds, followed by washing with running pure water for 20 seconds. The lowest exposure amount (mJ / cm 2 ) at which no undissolved portion remained in the exposed area was defined as sensitivity. Further, the amount of decrease in the film thickness of the unexposed part was defined as film reduction.

<比較例1>
ポジ型感光性樹脂組成物をシリコンウェハー上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚3.0μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS製 F20を用いて測定した。この塗膜にキヤノン(株)製紫外線照射装置PLA−600FAにより365nmにおける光強度が5.5mW/cm2の紫外線を種々の露光量で照射し、次いで温度110℃で120秒間ホットプレート上において露光後加熱を行った。その後0.4%のTMAH水溶液に60秒間浸漬することで現像を行った後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。露光部において溶け残りのなくなる最低の露光量(mJ/cm2)を感度とした。また、未露光部の膜厚の減少量を膜減りとした。
<Comparative Example 1>
The positive photosensitive resin composition was applied on a silicon wafer using a spin coater and then pre-baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 3.0 μm. The film thickness was measured using F20 manufactured by FILMETRICS. The coating film by ultraviolet irradiation device PLA-600FA manufactured by Canon Inc. is the light intensity at 365nm was irradiated with ultraviolet rays of 5.5 mW / cm 2 at various exposure amounts, followed by exposure on 120 seconds on a hot plate at a temperature 110 ° C. Post heating was performed. Thereafter, development was performed by immersing in a 0.4% TMAH aqueous solution for 60 seconds, followed by washing with running pure water for 20 seconds. The lowest exposure amount (mJ / cm 2 ) at which no undissolved portion remained in the exposed area was defined as sensitivity. Further, the amount of decrease in the film thickness of the unexposed part was defined as film reduction.

<比較例2及び3>
ポジ型感光性樹脂組成物をシリコンウェハー上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度110℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚3.0μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS製 F20を用いて測定した。この塗膜にキヤノン(株)製紫外線照射装置PLA−600FAにより365nmにおける光強度が5.5mW/cm2の紫外線を種々の露光量で照射した。その後0.4%のTMAH水溶液に60秒間浸漬することで現像を行った後、超純水で20秒間流水洗浄を行った。露光部において溶け残りのなくなる最低の露光量(mJ/cm2)を感度とした。また、未露光部の膜厚の減少量を膜減りとした。
<Comparative Examples 2 and 3>
The positive photosensitive resin composition was applied on a silicon wafer using a spin coater and then pre-baked on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds to form a coating film having a thickness of 3.0 μm. The film thickness was measured using F20 manufactured by FILMETRICS. The coating film was irradiated with ultraviolet rays having a light intensity of 365 mW / cm 2 at 365 nm with various exposure amounts by an ultraviolet irradiation device PLA-600FA manufactured by Canon Inc. Thereafter, development was performed by immersing in a 0.4% TMAH aqueous solution for 60 seconds, followed by washing with running pure water for 20 seconds. The lowest exposure amount (mJ / cm 2 ) at which no undissolved portion remained in the exposed area was defined as sensitivity. Further, the amount of decrease in the film thickness of the unexposed part was defined as film reduction.

[ハーフ露光マージンの評価]
上記[感度および膜減りの評価]と同様の操作で、低感度層の上に高感度層を形成し、紫外線を照射、露光後加熱、現像、洗浄を行った。その際、露光部における残膜量が2μm±5%となる露光量範囲をハーフ露光マージンとした。
[Evaluation of half exposure margin]
A high-sensitivity layer was formed on the low-sensitivity layer in the same manner as in the above [Evaluation of sensitivity and film reduction], irradiated with ultraviolet rays, heated after exposure, developed, and washed. At that time, an exposure amount range in which the remaining film amount in the exposed portion was 2 μm ± 5% was defined as a half exposure margin.

[評価の結果]
以上の評価を行った結果を、次の表2に示す。
[Evaluation results]
The results of the above evaluation are shown in Table 2 below.

Figure 0005083566
Figure 0005083566

実施例1乃至4では上層に高感度層、下層に低感度層を用いることで高い透過率を維持し、高感度で膜減りなく現像することができ、さらにハーフ露光時には広い露光マージンを得ることができた。
一方、比較例1では高感度で膜減りなく現像することが可能であるが、ハーフ露光マージンが著しく低かった。
また、比較例2および3はいずれも実施例1乃至実施例4と比べて低感度で未露光部の膜減りがあり、また両者の結果から、これら単層の系では、感度を高くするほどハーフ露光マージン、透過率の低下が見られた。
In Examples 1 to 4, a high sensitivity layer is used for the upper layer and a low sensitivity layer is used for the lower layer, so that high transmittance can be maintained, development can be performed with high sensitivity and no film loss, and a wide exposure margin can be obtained during half exposure. I was able to.
On the other hand, in Comparative Example 1, it was possible to develop with high sensitivity without film loss, but the half exposure margin was extremely low.
Further, both Comparative Examples 2 and 3 have lower sensitivity and less film thickness in the unexposed area compared to Examples 1 to 4. From these results, the sensitivity of these single-layer systems increases as the sensitivity increases. A half exposure margin and a decrease in transmittance were observed.

本発明の透明性硬化膜の製造方法によって得られる透明性硬化膜は、半透過型液晶表示素子において、TFT平坦化膜の製造に適用可能な、特に、ハーフ露光によりコンタクトホールと反射用凹凸を同時に形成するための透明性硬化膜を形成する材料として好適である。   The transparent cured film obtained by the method for producing a transparent cured film of the present invention is applicable to the production of a TFT flattening film in a transflective liquid crystal display element. In particular, the contact hole and the unevenness for reflection are formed by half exposure. It is suitable as a material for forming a transparent cured film for simultaneous formation.

Claims (9)

基材上に露光感度の異なる2層のポジ型感光性樹脂層を、低感度のポジ型感光性樹脂層が前記基材及び高感度のポジ型感光性樹脂層間に位置するように積層する工程、この積層された2層のポジ型感光性樹脂層を露光する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を露光後加熱する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層を現像する工程、該2層のポジ型感光性樹脂層をポストベークする工程を含む透明性硬化膜の製造方法であって、
該低感度のポジ型感光性樹脂層が下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂層であることを特徴とする、透明性硬化膜の製造方法。
(A)成分:アルカリ可溶性樹脂
(B)成分:1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物
(C)成分:ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物
(D)成分:光酸発生剤
Laminating two layers of positive photosensitive resin layers having different exposure sensitivities on a base material so that the low sensitivity positive photosensitive resin layer is positioned between the base material and the high sensitivity positive photosensitive resin layer. A step of exposing the two layers of the positive photosensitive resin layer, a step of heating the two layers of the positive photosensitive resin layer after exposure, and a step of developing the two layers of the positive photosensitive resin layer. , A method for producing a transparent cured film comprising a step of post-baking the two positive photosensitive resin layers,
The low-sensitivity positive photosensitive resin layer is a positive photosensitive resin layer containing the following components (A), (B), (C) and (D): Manufacturing method of heat-resistant cured film.
(A) Component: Alkali-soluble resin (B) Component: Compound having two or more vinyl ether groups in the molecule (C) Component: Compound that crosslinks with (A) component by post-baking (D) Component: Photoacid generation Agent
前記露光がハーフ露光である請求項1に記載の透明性硬化膜の製造方法。  The method for producing a transparent cured film according to claim 1, wherein the exposure is half exposure. 前記露光後加熱を温度80℃乃至140℃で行い、且つ前記ポストベークを温度150℃乃至270℃で行う請求項1又は請求項2に記載の透明性硬化膜の製造方法。  The method for producing a transparent cured film according to claim 1 or 2, wherein the post-exposure heating is performed at a temperature of 80 ° C to 140 ° C, and the post-baking is performed at a temperature of 150 ° C to 270 ° C. 前記高感度のポジ型感光性樹脂層が、それぞれ下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含有するポジ型感光性樹脂層である、請求項1乃至請求項3のうちのいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。
(A)成分:アルカリ可溶性樹脂
(B)成分:1分子中二個以上のビニルエーテル基を有する化合物
(C)成分:ポストベークにより(A)成分と架橋反応する化合物
(D)成分:光酸発生剤
The high-sensitivity positive photosensitive resin layer is a positive photosensitive resin layer containing the following components (A), (B), (C) and (D), respectively. The manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of Claims 3.
(A) Component: Alkali-soluble resin (B) Component: Compound having two or more vinyl ether groups in the molecule (C) Component: Compound that crosslinks with (A) component by post-baking (D) Component: Photoacid generation Agent
前記低感度のポジ型感光性樹脂層において、(A)成分100質量部に基づいて、1乃至80質量部の前記(B)成分、3乃至70質量部の前記(C)成分、及び0.5乃至50質量部の前記(D)成分を含有する、請求項1乃至請求項4のうちいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。  In the low-sensitivity positive photosensitive resin layer, based on 100 parts by mass of the component (A), 1 to 80 parts by mass of the component (B), 3 to 70 parts by mass of the component (C), and 0. The manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of Claims 1 thru | or 4 containing 5 thru | or 50 mass parts said (D) component. 基材がTFT素子を形成した基材である、請求項1乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の透明性硬化膜の製造方法。  The manufacturing method of the transparent cured film as described in any one of Claims 1 thru | or 5 whose base material is the base material in which the TFT element was formed. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜からなるTFTアレイ平坦化膜。  A TFT array flattened film comprising a transparent cured film obtained by the production method according to claim 1. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜を有する表示素子。  The display element which has a transparent cured film obtained by the manufacturing method as described in any one of Claims 1 thru | or 5. 請求項1乃至請求項5のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって得られる透明性硬化膜を有する液晶表示素子。  The liquid crystal display element which has a transparent cured film obtained by the manufacturing method as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
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