JP7809077B2 - Resin composition, cured product, laminate, method for producing cured product, semiconductor device, and base generator - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂組成物、硬化物、積層体、硬化物の製造方法、及び、半導体デバイス、並びに、塩基発生剤に関する。 The present invention relates to a resin composition, a cured product, a laminate, a method for producing the cured product, a semiconductor device, and a base generator.
ポリイミド等の環化樹脂は、耐熱性及び絶縁性等に優れるため、様々な用途に適用されている。上記用途としては、特に限定されないが、実装用の半導体デバイスを例に挙げると、絶縁膜や封止材の材料、又は、保護膜としての利用が挙げられる。また、フレキシブル基板のベースフィルムやカバーレイなどとしても用いられている。 Cyclated resins such as polyimides are used in a variety of applications due to their excellent heat resistance and insulating properties. These applications include, but are not limited to, insulating films, encapsulants, and protective films for semiconductor devices. They are also used as base films and coverlays for flexible substrates.
例えば上述した用途において、ポリイミド等の環化樹脂は、ポリイミド等の環化樹脂、及び、環化樹脂の前駆体の少なくとも一方を含む樹脂組成物の形態で用いられる。
このような樹脂組成物を、例えば塗布等により基材に適用して感光膜を形成し、その後、必要に応じて露光、現像、加熱等を行うことにより、硬化物を基材上に形成することができる。
ポリイミド前駆体等の上記環化樹脂の前駆体は、例えば加熱により環化され、硬化物中でポリイミド等の環化樹脂となる。
樹脂組成物は、公知の塗布方法等により適用可能であるため、例えば、適用される樹脂組成物の適用時の形状、大きさ、適用位置等の設計の自由度が高いなど、製造上の適応性に優れるといえる。ポリイミド等の環化樹脂が有する高い性能に加え、このような製造上の適応性に優れる観点から、上述の樹脂組成物の産業上の応用展開がますます期待されている。
For example, in the above-mentioned applications, the cyclized resin such as polyimide is used in the form of a resin composition containing at least one of the cyclized resin such as polyimide and a precursor of the cyclized resin.
Such a resin composition is applied to a substrate by, for example, coating to form a photosensitive film, and then, if necessary, exposure, development, heating, etc. are carried out to form a cured product on the substrate.
The precursor of the cyclized resin, such as a polyimide precursor, is cyclized, for example, by heating, and becomes a cyclized resin, such as a polyimide, in the cured product.
The resin composition can be applied by known coating methods, etc., and therefore can be said to have excellent adaptability in manufacturing, for example, a high degree of freedom in designing the shape, size, application position, etc. of the resin composition when applied. In addition to the high performance of cyclized resins such as polyimides, from the viewpoint of such excellent adaptability in manufacturing, there are increasing expectations for the industrial application and development of the above-mentioned resin composition.
例えば、特許文献1には、塩基性物質によって又は塩基性物質の存在下での加熱によって最終生成物への反応が促進される高分子前駆体、及び、特定の構造を有し、且つ電磁波の照射と加熱により塩基を発生する塩基発生剤を含有する、感光性樹脂組成物が記載されている。
特許文献2には、下記成分(a)~(d)を含有する、樹脂組成物が記載されている。
(a)特定の構造単位を有するポリイミド前駆体
(b)活性光線照射によってラジカルを発生する化合物
(c)特定の構造を有する化合物
(d)溶剤
For example, Patent Document 1 describes a photosensitive resin composition containing a polymer precursor whose reaction to form a final product is accelerated by a basic substance or by heating in the presence of a basic substance, and a base generator having a specific structure and generating a base by irradiation with electromagnetic waves and heating.
Patent Document 2 describes a resin composition containing the following components (a) to (d):
(a) a polyimide precursor having a specific structural unit; (b) a compound that generates radicals upon irradiation with actinic rays; (c) a compound having a specific structure; and (d) a solvent.
硬化物を得るための樹脂組成物において、得られる硬化物の耐薬品性に優れることが求められている。 Resin compositions used to obtain cured products are required to have excellent chemical resistance in the resulting cured products.
本発明は、耐薬品性に優れた硬化物が得られる樹脂組成物、上記樹脂組成物を硬化してなる硬化物、上記硬化物を含む積層体、上記硬化物の製造方法、及び、上記硬化物又は上記積層体を含む半導体デバイス、並びに、新規な塩基発生剤を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a resin composition that produces a cured product with excellent chemical resistance, a cured product obtained by curing the resin composition, a laminate containing the cured product, a method for producing the cured product, a semiconductor device containing the cured product or the laminate, and a novel base generator.
本発明の代表的な実施態様の例を以下に示す。
<1> 樹脂、及び、
下記式(1-1)で表される塩基発生剤を含む
樹脂組成物。
<2> 式(1-1)のLに含まれる、上記最短経路の連結鎖状に存在するヘテロ原子が、窒素原子、酸素原子、又は、硫黄原子のいずれかである、<1>に記載の樹脂組成物。
<3> 上記塩基発生剤として、下記式(1-2)で表される化合物を含む、<1>又は<2>に記載の樹脂組成物。
<4> 上記塩基発生剤として、下記式(1-3)で表される化合物を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<5> 上記塩基発生剤として、下記式(1-4)で表される化合物を含む、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6> 樹脂が環化樹脂の前駆体である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<7> 光重合開始剤を更に含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8> 重合性化合物を更に含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<9> 再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられる、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
<11> <10>に記載の硬化物からなる層を2層以上含み、上記硬化物からなる層同士のいずれかの間に金属層を含む積層体。
<12> <1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含む、硬化物の製造方法。
<13> 上記膜を選択的に露光する露光工程及び上記膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含む、<12>に記載の硬化物の製造方法。
<14> 上記膜を50~450℃で加熱する加熱工程を含む、<12>又は<13>に記載の硬化物の製造方法。
<15> <10>に記載の硬化物又は<11>に記載の積層体を含む、半導体デバイス。
<16> 下記式(1-1)で表される塩基発生剤。
<17> 下記式(1-2)で表される、<16>に記載の塩基発生剤。
<18> 下記式(1-3)で表される、<16>又は<17>に記載の塩基発生剤。
<19> 下記式(1-4)で表される、<16>~<18>のいずれか1つに記載の塩基発生剤。
<1> Resin, and
A resin composition comprising a base generator represented by the following formula (1-1):
<2> The resin composition according to <1>, wherein the heteroatom present in the connecting chain of the shortest path and included in L in formula (1-1) is any one of a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom.
<3> The resin composition according to <1> or <2>, comprising a compound represented by the following formula (1-2) as the base generator:
<4> The resin composition according to any one of <1> to <3>, wherein the base generator comprises a compound represented by the following formula (1-3):
<5> The resin composition according to any one of <1> to <4>, wherein the base generator comprises a compound represented by the following formula (1-4):
<6> The resin composition according to any one of <1> to <5>, wherein the resin is a precursor of a cyclized resin.
<7> The resin composition according to any one of <1> to <6>, further comprising a photopolymerization initiator.
<8> The resin composition according to any one of <1> to <7>, further comprising a polymerizable compound.
<9> The resin composition according to any one of <1> to <8>, which is used for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer.
<10> A cured product obtained by curing the resin composition according to any one of <1> to <9>.
<11> A laminate comprising two or more layers made of the cured product according to <10>, and a metal layer between any two of the layers made of the cured product.
<12> A method for producing a cured product, comprising a film-forming step of applying the resin composition according to any one of <1> to <9> onto a substrate to form a film.
<13> The method for producing a cured product according to <12>, comprising: an exposure step of selectively exposing the film to light; and a development step of developing the film with a developer to form a pattern.
<14> A method for producing a cured product according to <12> or <13>, comprising a heating step of heating the film at 50 to 450°C.
<15> A semiconductor device comprising the cured product according to <10> or the laminate according to <11>.
<16> A base generator represented by the following formula (1-1):
<17> The base generator according to <16>, represented by the following formula (1-2):
<18> The base generator according to <16> or <17>, represented by the following formula (1-3):
<19> The base generator according to any one of <16> to <18>, which is represented by the following formula (1-4):
本発明によれば、耐薬品性に優れた硬化物が得られる樹脂組成物、上記樹脂組成物を硬化してなる硬化物、上記硬化物を含む積層体、上記硬化物の製造方法、及び、上記硬化物又は上記積層体を含む半導体デバイス、並びに、新規な塩基発生剤が提供される。 The present invention provides a resin composition that produces a cured product with excellent chemical resistance, a cured product obtained by curing the resin composition, a laminate containing the cured product, a method for producing the cured product, a semiconductor device containing the cured product or the laminate, and a novel base generator.
以下、本発明の主要な実施形態について説明する。しかしながら、本発明は、明示した実施形態に限られるものではない。
本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた露光も含む。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線又は放射線が挙げられる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」の両方、又は、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方、又は、いずれかを意味する。
本明細書において、構造式中のMeはメチル基を表し、Etはエチル基を表し、Buはブチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。また本明細書において、固形分濃度とは、組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率である。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、特に述べない限り、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法を用いて測定した値であり、ポリスチレン換算値として定義される。本明細書において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、HLC-8220GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてガードカラムHZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、及び、TSKgel Super HZ2000(以上、東ソー(株)製)を直列に連結して用いることによって求めることができる。それらの分子量は特に述べない限り、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いて測定したものとする。ただし、溶解性が低い場合など、溶離液としてTHFが適していない場合にはNMP(N-メチル-2-ピロリドン)を用いることもできる。また、GPC測定における検出は特に述べない限り、UV線(紫外線)の波長254nm検出器を使用したものとする。
本明細書において、積層体を構成する各層の位置関係について、「上」又は「下」と記載したときには、注目している複数の層のうち基準となる層の上側又は下側に他の層があればよい。すなわち、基準となる層と上記他の層の間に、更に第3の層や要素が介在していてもよく、基準となる層と上記他の層は接している必要はない。また、特に断らない限り、基材に対し層が積み重なっていく方向を「上」と称し、又は、樹脂組成物層がある場合には、基材から樹脂組成物層へ向かう方向を「上」と称し、その反対方向を「下」と称する。なお、このような上下方向の設定は、本明細書中における便宜のためであり、実際の態様においては、本明細書における「上」方向は、鉛直上向きと異なることもありうる。
本明細書において、特段の記載がない限り、組成物は、組成物に含まれる各成分として、その成分に該当する2種以上の化合物を含んでもよい。また、特段の記載がない限り、組成物における各成分の含有量とは、その成分に該当する全ての化合物の合計含有量を意味する。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101,325Pa(1気圧)、相対湿度は50%RHである。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
The main embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the embodiments explicitly described.
In this specification, a numerical range expressed using the symbol "to" means a range that includes the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits, respectively.
In this specification, the term "step" includes not only an independent step but also a step that cannot be clearly distinguished from other steps, so long as the intended effect of the step can be achieved.
In the description of groups (atomic groups) in this specification, when a notation does not specify whether they are substituted or unsubstituted, it encompasses both groups (atomic groups) that have no substituents and groups (atomic groups) that have substituents. For example, the term "alkyl group" encompasses not only alkyl groups that have no substituents (unsubstituted alkyl groups) but also alkyl groups that have substituents (substituted alkyl groups).
In this specification, unless otherwise specified, the term "exposure" includes not only exposure using light but also exposure using particle beams such as electron beams and ion beams. Examples of light used for exposure include the bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet light typified by excimer lasers, extreme ultraviolet light (EUV light), X-rays, electron beams, and other actinic rays or radiation.
In this specification, "(meth)acrylate" means both or either of "acrylate" and "methacrylate", "(meth)acrylic" means both or either of "acrylic" and "methacrylic", and "(meth)acryloyl" means both or either of "acryloyl" and "methacryloyl".
In this specification, in the structural formulae, Me represents a methyl group, Et represents an ethyl group, Bu represents a butyl group, and Ph represents a phenyl group.
In this specification, the term "total solids content" refers to the total mass of all components of the composition excluding the solvent, and the term "solids concentration" refers to the mass percentage of the components excluding the solvent relative to the total mass of the composition.
In this specification, unless otherwise specified, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) are values measured using gel permeation chromatography (GPC) and are defined as polystyrene equivalent values. In this specification, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) can be determined, for example, by using an HLC-8220GPC (manufactured by Tosoh Corporation) and guard columns HZ-L, TSKgel Super HZM-M, TSKgel Super HZ4000, TSKgel Super HZ3000, and TSKgel Super HZ2000 (all manufactured by Tosoh Corporation) connected in series. Unless otherwise specified, these molecular weights are measured using THF (tetrahydrofuran) as the eluent. However, if THF is not suitable as an eluent, such as when the solubility is low, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) can also be used. Furthermore, unless otherwise specified, detection in GPC measurement is performed using a UV (ultraviolet) ray (ultraviolet) detector with a wavelength of 254 nm.
In this specification, when the positional relationship of each layer constituting a laminate is described as "upper" or "lower," it is sufficient that there is another layer above or below the reference layer among the multiple layers being considered. In other words, a third layer or element may be interposed between the reference layer and the other layer, and the reference layer and the other layer do not need to be in contact. Furthermore, unless otherwise specified, the direction in which layers are stacked on the substrate is referred to as "upper." Alternatively, if a resin composition layer is present, the direction from the substrate to the resin composition layer is referred to as "upper," and the opposite direction is referred to as "lower." Note that such vertical directions are defined for convenience in this specification, and in actual embodiments, the "upper" direction in this specification may differ from the vertically upward direction.
In this specification, unless otherwise specified, a composition may contain, as each component contained in the composition, two or more compounds corresponding to that component. Furthermore, unless otherwise specified, the content of each component in the composition means the total content of all compounds corresponding to that component.
In this specification, unless otherwise specified, the temperature is 23° C., the atmospheric pressure is 101,325 Pa (1 atmosphere), and the relative humidity is 50% RH.
As used herein, combinations of preferred embodiments are more preferred embodiments.
(樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物は、樹脂、及び、下記式(1-1)で表される塩基発生剤(以下、「特定塩基発生剤」ともいう。)を含む。
The resin composition of the present invention contains a resin and a base generator represented by the following formula (1-1) (hereinafter also referred to as a "specific base generator").
本発明の樹脂組成物は、露光及び現像に供される感光膜の形成に用いられることが好ましく、露光及び有機溶剤を含む現像液を用いた現像に供される膜の形成に用いられることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、例えば、半導体デバイスの絶縁膜、再配線層用層間絶縁膜、ストレスバッファ膜等の形成に用いることができ、再配線層用層間絶縁膜の形成に用いられることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、ポジ型現像に供される感光膜の形成に用いられてもよいし、ネガ型現像に供される感光膜の形成に用いられてもよい。
本発明において、ネガ型現像とは、露光及び現像において、現像により非露光部が除去される現像をいい、ポジ型現像とは、現像により露光部が除去される現像をいう。
上記露光の方法、上記現像液、及び、上記現像の方法としては、例えば、後述する硬化物の製造方法の説明における露光工程において説明された露光方法、現像工程において説明された現像液及び現像方法が使用される。
The resin composition of the present invention is preferably used to form a photosensitive film that is subjected to exposure and development, and more preferably used to form a film that is subjected to exposure and development using a developer containing an organic solvent.
The resin composition of the present invention can be used to form, for example, an insulating film for a semiconductor device, an interlayer insulating film for a rewiring layer, a stress buffer film, etc., and is preferably used to form an interlayer insulating film for a rewiring layer.
The resin composition of the present invention may be used to form a photosensitive film to be subjected to positive development, or may be used to form a photosensitive film to be subjected to negative development.
In the present invention, negative development refers to development in which the unexposed areas are removed by development, and positive development refers to development in which the exposed areas are removed by development.
As the exposure method, the developer, and the development method, for example, the exposure method described in the exposure step and the developer and development method described in the development step in the description of the method for producing a cured product described below can be used.
本発明の樹脂組成物によれば、耐薬品性に優れた硬化膜が得られる。
上記効果が得られるメカニズムは不明であるが、下記のように推測される。
According to the resin composition of the present invention, a cured film having excellent chemical resistance can be obtained.
The mechanism by which the above effects are obtained is unknown, but is speculated as follows.
従来から、樹脂と、塩基発生剤等とを含む樹脂組成物が様々な分野で使用されている。
例えば、ポリイミド前駆体等の環化樹脂の前駆体と、塩基発生剤とを含む組成物を用い、上記組成物に対して加熱等を行い上記塩基発生剤から塩基を発生させることにより、ポリイミド樹脂を含む硬化物が得られる。
また、エポキシ基を有する重合性化合物と塩基発生剤とを含む組成物を用い、上記組成物に対して加熱等を行い上記塩基発生剤から塩基を発生させることにより、エポキシ基を有する重合性化合物を硬化させ硬化物を得ることもできる。
ここで、本発明者らが検討した結果、従来の塩基発生剤を用いた場合、耐薬品性に劣ることを見出した。
これは、塩基発生剤自体の構造の極性が低く、有機溶剤への溶解性が高いためであると推測される。
本発明で用いられる式(1-1)で表される塩基発生剤は、隣接する酸素原子と炭素原子をつなぐ最短経路の連結鎖上に少なくとも1つ以上のヘテロ原子を有する。そのため、塩基発生剤の極性が高くなり、塩基発生剤の分解物、又は、未反応の塩基発生剤が有機溶剤に溶解しにくくなり、樹脂組成物から得られる膜の耐薬品性が向上すると推測される。耐薬品性が向上することにより、例えば、形成した硬化物上に、他の樹脂組成物を更に付与してパターンを形成する場合などに、上記他の樹脂組成物に含まれる溶剤により硬化物が溶解してしまうことが抑制される等の利点がある。
BACKGROUND ART Resin compositions containing a resin and a base generator and the like have been used in various fields.
For example, a composition containing a precursor of a cyclized resin, such as a polyimide precursor, and a base generator is used, and the composition is heated or the like to generate a base from the base generator, thereby obtaining a cured product containing a polyimide resin.
Furthermore, a composition containing a polymerizable compound having an epoxy group and a base generator can be used, and the composition can be heated or the like to generate a base from the base generator, thereby curing the polymerizable compound having an epoxy group and obtaining a cured product.
As a result of investigations conducted by the present inventors, it was found that when a conventional base generator is used, chemical resistance is poor.
This is presumably because the base generator itself has a low polarity structure and is highly soluble in organic solvents.
The base generator used in the present invention, represented by formula (1-1), has at least one heteroatom on the shortest path connecting adjacent oxygen atoms and carbon atoms. This increases the polarity of the base generator, making it difficult for decomposition products of the base generator or unreacted base generator to dissolve in organic solvents, presumably improving the chemical resistance of films obtained from the resin composition. The improved chemical resistance offers the advantage of preventing the cured product from being dissolved by the solvent contained in the other resin composition, for example, when a pattern is formed by further applying another resin composition to the cured product.
また、上記のようにヘテロ原子を有することで、連結鎖の運動性が向上し、特定塩基発生剤が塩基発生剤である場合には、塩基発生効率が向上しやすいと考えられる。
特に、樹脂として環化樹脂の前駆体を用いる場合には、塩基発生効率が向上することにより、得られる硬化膜の破断伸びも向上すると考えられる。
Furthermore, by having a heteroatom as described above, the mobility of the linking chain is improved, and when the specific base generator is a base generator, it is thought that the base generation efficiency is likely to be improved.
In particular, when a precursor of a cyclized resin is used as the resin, it is believed that the efficiency of base generation is improved, and therefore the breaking elongation of the resulting cured film is also improved.
更に、特定塩基発生剤にヘテロ原子が含まれることにより、分子の表面自由エネルギーが増大すると考えられる。これにより、本来膜の基材側とは異なる側に偏在しやすい塩基発生剤が、膜の深さ方向により均一に近い状態で分布するため、発生する塩基も膜内において均一に分布しやすいと考えられる。
環化樹脂の前駆体を用いる場合には、塩基発生剤が膜表面に偏在してしまうと、膜の基材側とは反対の側の表面付近では環化が進行しやすく、膜の基材側(すなわち、膜の深部側)付近では環化が進行しにくくなると考えられる。ここで、環化樹脂の前駆体が環化すると、膜シュリンクが発生する。膜シュリンクとは、硬化前の組成物(例えば、加熱前の組成物膜)と比較して硬化後に得られる硬化物(例えば、硬化膜)の体積が減少(収縮)してしまうことをいう。例えば、上述のように、膜の基材側とは反対の側の表面付近で環化が進行しやすく、膜の基材付近では環化が進行しにくい場合には、膜の基材側とは反対の側の方が膜シュリンクが起こりやすく、得られる硬化物の形状は順テーパ状になる場合がある。
本発明で用いられる特定塩基発生剤は、上述の通り、膜の深さ方向により均一に近い状態で分布しやすいと考えられる。これにより、本発明では、塩基を発生する性質を示す構造が膜全体において均一に近い状態で分布するため、位置による膜シュリンクの度合いの差が生まれにくく、パターンの矩形性が向上すると考えられる。
Furthermore, it is believed that the inclusion of a heteroatom in the specific base generator increases the surface free energy of the molecule, which causes the base generator, which would normally tend to be concentrated on a side of the film that is different from the substrate side, to be distributed more uniformly in the depth direction of the film, and therefore the generated base is likely to be distributed uniformly within the film.
When using a precursor of cyclized resin, if the base generator is unevenly distributed on the film surface, it is considered that cyclization will be easy to proceed near the surface of the film opposite to the substrate side, and difficult to proceed near the substrate side of the film (i.e., the deep part of the film).Here, when the precursor of cyclized resin is cyclized, film shrinkage occurs.Film shrinkage refers to the volume of the cured product (e.g., cured film) obtained after curing is reduced (shrinkage) compared with the composition before curing (e.g., the composition film before heating).For example, as mentioned above, if cyclization is easy to proceed near the surface of the film opposite to the substrate side, and cyclization is difficult to proceed near the substrate side of the film, film shrinkage will be easy to occur on the side opposite to the substrate side of the film, and the shape of the obtained cured product may be forward tapered.
As described above, it is believed that the specific base generator used in the present invention is likely to be distributed more uniformly in the depth direction of the film, and as a result, in the present invention, the structure exhibiting the property of generating a base is distributed more uniformly throughout the entire film, which is thought to reduce the difference in the degree of film shrinkage depending on the position and improve the rectangularity of the pattern.
ここで、特許文献1及び2には、特定塩基発生剤については記載されていない。 Patent documents 1 and 2 do not mention specific base generators.
以下、本発明の樹脂組成物に含まれる成分について詳細に説明する。 The components contained in the resin composition of the present invention are described in detail below.
<樹脂>
本発明の樹脂組成物は、樹脂を含む。
樹脂としては、特に限定されず、例えば従来のパターン形成用組成物において用いられる樹脂が挙げられるが、環化樹脂及びその前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂(特定樹脂)を含むことが好ましく、環化樹脂の前駆体を含むことがより好ましい。
環化樹脂は、主鎖構造中にイミド環構造又はオキサゾール環構造を含む樹脂であることが好ましい。
本発明において、主鎖とは、樹脂分子中で相対的に最も長い結合鎖を表す。
環化樹脂としては、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアミドイミド等が挙げられる。
環化樹脂の前駆体とは、外部刺激により化学構造の変化を生じて環化樹脂となる樹脂をいい、熱により化学構造の変化を生じて環化樹脂となる樹脂が好ましく、熱により閉環反応を生じて環構造が形成されることにより環化樹脂となる樹脂がより好ましい。
環化樹脂の前駆体としては、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド前駆体等が挙げられる。
すなわち、本発明の樹脂組成物は、特定樹脂として、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミドイミド、及び、ポリアミドイミド前駆体よりなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂(特定樹脂)を含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、特定樹脂として、ポリイミド又はポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
また、特定樹脂は重合性基を有することが好ましく、ラジカル重合性基を含むことがより好ましい。
特定樹脂がラジカル重合性基を有する場合、本発明の樹脂組成物は、後述のラジカル重合開始剤を含むことが好ましく、後述のラジカル重合開始剤を含み、かつ、後述のラジカル架橋剤を含むことがより好ましい。さらに必要に応じて、後述の増感剤を含むことができる。このような本発明の樹脂組成物からは、例えば、ネガ型感光膜が形成される。
また、特定樹脂は、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。
特定樹脂が酸分解性基を有する場合、本発明の樹脂組成物は、後述の光酸発生剤を含むことが好ましい。このような本発明の樹脂組成物からは、例えば、化学増幅型であるポジ型感光膜又はネガ型感光膜が形成される。
<Resin>
The resin composition of the present invention contains a resin.
The resin is not particularly limited, and examples thereof include resins used in conventional pattern-forming compositions. However, it is preferable that the resin contains at least one resin (specific resin) selected from the group consisting of cyclized resins and precursors thereof, and it is more preferable that the resin contains a precursor of a cyclized resin.
The cyclized resin is preferably a resin containing an imide ring structure or an oxazole ring structure in the main chain structure.
In the present invention, the main chain refers to the relatively longest connecting chain in the resin molecule.
Examples of the cyclized resin include polyimide, polybenzoxazole, and polyamideimide.
The precursor of a cyclized resin refers to a resin that undergoes a change in chemical structure due to an external stimulus to become a cyclized resin. A resin that undergoes a change in chemical structure due to heat to become a cyclized resin is preferred, and a resin that undergoes a ring-closing reaction due to heat to form a ring structure to become a cyclized resin is more preferred.
Examples of the precursor of the cyclized resin include a polyimide precursor, a polybenzoxazole precursor, and a polyamideimide precursor.
That is, the resin composition of the present invention preferably contains, as the specific resin, at least one resin (specific resin) selected from the group consisting of polyimide, polyimide precursor, polybenzoxazole, polybenzoxazole precursor, polyamideimide, and polyamideimide precursor.
The resin composition of the present invention preferably contains a polyimide or a polyimide precursor as the specific resin.
The specific resin preferably has a polymerizable group, and more preferably contains a radically polymerizable group.
When the specific resin has a radical polymerizable group, the resin composition of the present invention preferably contains a radical polymerization initiator described below, and more preferably contains both the radical polymerization initiator described below and a radical crosslinking agent described below. Furthermore, if necessary, the resin composition of the present invention may contain a sensitizer described below. For example, a negative-tone photosensitive film can be formed from such a resin composition of the present invention.
The specific resin may also have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
When the specific resin has an acid-decomposable group, the resin composition of the present invention preferably contains a photoacid generator described later. From such a resin composition of the present invention, for example, a chemically amplified positive-working photosensitive film or negative-working photosensitive film is formed.
〔ポリイミド前駆体〕
本発明で用いるポリイミド前駆体は、その種類等特に定めるものではないが、下記式(2)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
The polyimide precursor used in the present invention is not particularly limited in type, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (2).
式(2)におけるA1及びA2は、それぞれ独立に、酸素原子又は-NH-を表し、酸素原子が好ましい。
式(2)におけるR111は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、直鎖又は分岐の脂肪族基、環状の脂肪族基及び芳香族基を含む基が例示され、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含む基がより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく、上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。本発明の好ましい実施形態として、-Ar-および-Ar-L-Ar-で表される基であることが例示され、特に好ましくは-Ar-L-Ar-で表される基である。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、単結合、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-又は-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。これらの好ましい範囲は、上述のとおりである。
In formula (2), A 1 and A 2 each independently represent an oxygen atom or —NH—, and preferably an oxygen atom.
R 111 in formula (2) represents a divalent organic group. Examples of divalent organic groups include groups containing linear or branched aliphatic groups, cyclic aliphatic groups, and aromatic groups. A linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof is preferred, and a group containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms is more preferred. The linear or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a heteroatom, and the cyclic aliphatic group and aromatic group may have a hydrocarbon group in the ring substituted with a group containing a heteroatom. Preferred embodiments of the present invention include groups represented by -Ar- and -Ar-L-Ar-, and particularly preferred is a group represented by -Ar-L-Ar-. wherein each Ar is independently an aromatic group, and L is a single bond, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, —O—, —CO—, —S—, —SO 2 — or —NHCO—, or a group consisting of a combination of two or more of the above. The preferred ranges for these are as described above.
R111は、ジアミンから誘導されることが好ましい。ポリイミド前駆体の製造に用いられるジアミンとしては、直鎖又は分岐の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。ジアミンは、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
具体的には、炭素数2~20の直鎖又は分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数3~20の芳香族基、又は、これらの組み合わせからなる基を含むジアミンであることが好ましく、炭素数6~20の芳香族基を含むジアミンであることがより好ましい。上記直鎖又は分岐の脂肪族基は鎖中の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよく上記環状の脂肪族基および芳香族基は環員の炭化水素基がヘテロ原子を含む基で置換されていてもよい。芳香族基を含む基の例としては、下記が挙げられる。
R 111 is preferably derived from a diamine. Examples of diamines used in producing the polyimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic, or aromatic diamines. Only one type of diamine may be used, or two or more types may be used.
Specifically, diamines containing a linear or branched aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 3 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof are preferred, and diamines containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms are more preferred. The linear or branched aliphatic group may have a hydrocarbon group in the chain substituted with a group containing a heteroatom, and the cyclic aliphatic group and aromatic group may have a hydrocarbon group in the ring substituted with a group containing a heteroatom. Examples of groups containing an aromatic group include the following.
式中、*は他の構造との結合部位を表す。
In the formula, * represents a bonding site with another structure.
ジアミンとしては、具体的には、1,2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン又は1,6-ジアミノヘキサン;1,2-又は1,3-ジアミノシクロペンタン、1,2-、1,3-又は1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-、1,3-又は1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ビス-(3-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルシクロヘキシルメタン及びイソホロンジアミン;m-又はp-フェニレンジアミン、ジアミノトルエン、4,4’-又は3,3’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-又は3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-又は3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)スルホン、4,4’-ジアミノパラテルフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、9,10-ビス(4-アミノフェニル)アントラセン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ベンゼン、3,3’-ジエチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)-10-ヒドロアントラセン、3,3’,4,4’-テトラアミノビフェニル、3,3’,4,4’-テトラアミノジフェニルエーテル、1,4-ジアミノアントラキノン、1,5-ジアミノアントラキノン、3,3-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジメチル-3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,4-及び2,5-ジアミノクメン、2,5-ジメチル-p-フェニレンジアミン、アセトグアナミン、2,3,5,6-テトラメチル-p-フェニレンジアミン、2,4,6-トリメチル-m-フェニレンジアミン、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサン、2,7-ジアミノフルオレン、2,5-ジアミノピリジン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、ジアミノベンズアニリド、ジアミノ安息香酸のエステル、1,5-ジアミノナフタレン、ジアミノベンゾトリフルオライド、1,3-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,4-ビス(4-アミノフェニル)オクタフルオロブタン、1,5-ビス(4-アミノフェニル)デカフルオロペンタン、1,7-ビス(4-アミノフェニル)テトラデカフルオロヘプタン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(2-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジメチルフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、p-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’-ビス(3-アミノ-5-トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2’,5,5’,6,6’-ヘキサフルオロトリジン及び4,4’-ジアミノクアテルフェニルから選ばれる少なくとも1種のジアミンが挙げられる。 Specific examples of diamines include 1,2-diaminoethane, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, and 1,6-diaminohexane; 1,2- or 1,3-diaminocyclopentane, 1,2-, 1,3-, or 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-, 1,3-, or 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, bis-(4-aminocyclohexyl)methane, bis-(3-aminocyclohexyl)methane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethylcyclohexylmethane, and isophoronediamine; m- or p-phenylenediamine, diaminotoluene, and 4,4'- or 3,3'-diaminobiphenyl. nyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3-diaminodiphenyl ether, 4,4'- or 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'- or 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'- or 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'- or 3,3'-diaminobenzophenone, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 3,3'-dimethoxy-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(3-hydroxy-4-amino phenyl)propane, 2,2-bis(3-hydroxy-4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)sulfone, bis(4-amino-3-hydroxyphenyl)sulfone, 4,4'-diaminoparaterphenyl, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(2-aminophenoxy)phenyl]sulfone , 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 9,10-bis(4-aminophenyl)anthracene, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenyl)benzene, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane propane, 9,9-bis(4-aminophenyl)-10-hydroanthracene, 3,3',4,4'-tetraaminobiphenyl, 3,3',4,4'-tetraaminodiphenyl ether, 1,4-diaminoanthraquinone, 1,5-diaminoanthraquinone, 3,3-dihydroxy-4,4'-diaminobiphenyl, 9,9'-bis(4-aminophenyl)fluorene, 4,4'-dimethyl-3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4- and 2,5-diaminocumene, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, acetoguanamine, 2,3,5,6-tetramethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,4- and 2,5-diaminocumene, 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine, acetoguanamine, methyl-p-phenylenediamine, 2,4,6-trimethyl-m-phenylenediamine, bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, 2,7-diaminofluorene, 2,5-diaminopyridine, 1,2-bis(4-aminophenyl)ethane, diaminobenzanilide, esters of diaminobenzoic acid, 1,5-diaminonaphthalene, diaminobenzotrifluoride, 1,3-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 1,4-bis(4-aminophenyl)octafluorobutane, 1,5-bis(4-aminophenyl)decafluoropentane, 1,7-bis( 4-aminophenyl)tetradecafluoroheptane, 2,2-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(2-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-3,5-dimethylphenyl]hexafluoropropane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]hexafluoropropane, p-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4-amino-3- trifluoromethylphenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)diphenyl sulfone, 4,4'-bis(3-amino-5-trifluoromethylphenoxy)diphenyl sulfone, 2,2-bis[4-(4-amino-3-trifluoromethylphenoxy)phenyl]hexafluoropropane, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bis(trifluoromethyl)biphenyl, 2,2',5,5',6,6'-hexafluorotolidine, and at least one diamine selected from 4,4'-diaminoquaterphenyl.
また、国際公開第2017/038598号の段落0030~0031に記載のジアミン(DA-1)~(DA-18)も好ましい。 Also preferred are the diamines (DA-1) to (DA-18) described in paragraphs 0030 to 0031 of WO 2017/038598.
また、国際公開第2017/038598号の段落0032~0034に記載の2つ以上のアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミンも好ましく用いられる。 Also preferably used are diamines having two or more alkylene glycol units in the main chain, as described in paragraphs 0032 to 0034 of WO 2017/038598.
R111は、得られる有機膜の柔軟性の観点から、-Ar-L-Ar-で表されることが好ましい。但し、Arは、それぞれ独立に、芳香族基であり、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-、-SO2-又は-NHCO-、あるいは、上記の2つ以上の組み合わせからなる基である。Arは、フェニレン基が好ましく、Lは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基、-O-、-CO-、-S-又は-SO2-が好ましい。ここでの脂肪族炭化水素基は、アルキレン基が好ましい。 From the viewpoint of flexibility of the obtained organic film, R 111 is preferably represented by -Ar-L-Ar-. However, each Ar is independently an aromatic group, and L is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 - or -NHCO-, or a group consisting of a combination of two or more of the above. Ar is preferably a phenylene group, and L is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom, -O-, -CO-, -S- or -SO 2 -. Here, the aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkylene group.
また、R111は、i線透過率の観点から、下記式(51)又は式(61)で表される2価の有機基であることが好ましい。特に、i線透過率、入手のし易さの観点から、式(61)で表される2価の有機基であることがより好ましい。
式(51)
R50~R57の1価の有機基としては、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)の無置換のアルキル基、炭素数1~10(好ましくは炭素数1~6)のフッ化アルキル基等が挙げられる。
式(51)又は(61)の構造を与えるジアミンとしては、2,2’-ジメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(フルオロ)-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノオクタフルオロビフェニル等が挙げられる。これらは1種で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
From the viewpoint of i-line transmittance, R 111 is preferably a divalent organic group represented by the following formula (51) or formula (61). In particular, from the viewpoint of i-line transmittance and ease of availability, R 111 is more preferably a divalent organic group represented by formula (61).
Formula (51)
Examples of the monovalent organic group of R 50 to R 57 include an unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms) and a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms).
Examples of diamines that give the structure of formula (51) or (61) include 2,2'-dimethylbenzidine, 2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl, 2,2'-bis(fluoro)-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminooctafluorobiphenyl, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
式(2)におけるR115は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、芳香環を含む4価の有機基が好ましく、下記式(5)又は式(6)で表される基がより好ましい。
式(5)又は式(6)中、*はそれぞれ独立に、他の構造との結合部位を表す。
In formula (5) or formula (6), * each independently represents a bonding site to another structure.
R115は、具体的には、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。ポリイミド前駆体は、R115に該当する構造として、テトラカルボン酸二無水物残基を、1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
テトラカルボン酸二無水物は、下記式(O)で表されることが好ましい。
The tetracarboxylic dianhydride is preferably represented by the following formula (O).
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物(PMDA)、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルメタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ジフェニルヘキサフルオロプロパン-3,3,4,4-テトラカルボン酸二無水物、1,4,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ならびに、これらの炭素数1~6のアルキル及び炭素数1~6のアルコキシ誘導体が挙げられる。 Specific examples of tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride (PMDA), 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfidetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ',3,3'-diphenylmethanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-oxydiphthalic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane dianhydride, 2,2-bis(2, 1,3-diphenylhexafluoropropane-3,3,4,4-tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-diphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,8,9,10-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, 1,1-bis(3,4-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, and alkyl and alkoxy derivatives thereof having 1 to 6 carbon atoms.
また、国際公開第2017/038598号の段落0038に記載のテトラカルボン酸二無水物(DAA-1)~(DAA-5)も好ましい例として挙げられる。 Furthermore, tetracarboxylic dianhydrides (DAA-1) to (DAA-5) described in paragraph 0038 of WO 2017/038598 are also preferred examples.
式(2)において、R111とR115の少なくとも一方がOH基を有することも可能である。より具体的には、R111として、ビスアミノフェノール誘導体の残基が挙げられる。 In formula (2), at least one of R 111 and R 115 may have an OH group. More specifically, R 111 may be a residue of a bisaminophenol derivative.
式(2)におけるR113及びR114は、それぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、直鎖又は分岐のアルキル基、環状アルキル基、芳香族基、又はポリアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。また、R113及びR114の少なくとも一方が重合性基を含むことが好ましく、両方が重合性基を含むことがより好ましい。R113及びR114の少なくとも一方が2以上の重合性基を含むことも好ましい。重合性基としては、熱、ラジカル等の作用により、架橋反応することが可能な基であって、ラジカル重合性基が好ましい。重合性基の具体例としては、エチレン性不飽和結合を有する基、アルコキシメチル基、ヒドロキシメチル基、アシルオキシメチル基、エポキシ基、オキセタニル基、ベンゾオキサゾリル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基が挙げられる。ポリイミド前駆体が有するラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を有する基が好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、イソアリル基、2-メチルアリル基、ビニル基と直接結合した芳香環を有する基(例えば、ビニルフェニル基など)、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(III)で表される基などが挙げられ、下記式(III)で表される基が好ましい。
In formula (2), R 113 and R 114 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group. The monovalent organic group preferably contains a linear or branched alkyl group, a cyclic alkyl group, an aromatic group, or a polyalkyleneoxy group. It is also preferable that at least one of R 113 and R 114 contains a polymerizable group, and more preferably that both contain polymerizable groups. It is also preferable that at least one of R 113 and R 114 contains two or more polymerizable groups. The polymerizable group is a group capable of undergoing a crosslinking reaction by the action of heat, radicals, or the like, and is preferably a radically polymerizable group. Specific examples of the polymerizable group include a group having an ethylenically unsaturated bond, an alkoxymethyl group, a hydroxymethyl group, an acyloxymethyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, a benzoxazolyl group, a blocked isocyanate group, and an amino group. The radically polymerizable group contained in the polyimide precursor is preferably a group having an ethylenically unsaturated bond.
Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, an allyl group, an isoallyl group, a 2-methylallyl group, a group having an aromatic ring directly bonded to a vinyl group (for example, a vinylphenyl group), a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, and a group represented by the following formula (III), and the group represented by the following formula (III) is preferred.
式(III)において、R200は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
式(III)において、*は他の構造との結合部位を表す。
式(III)において、R201は、炭素数2~12のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロアルキレン基又はポリアルキレンオキシ基を表す。
好適なR201の例は、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、ドデカメチレン基等のアルキレン基、1,2-ブタンジイル基、1,3-ブタンジイル基、-CH2CH(OH)CH2-、ポリアルキレンオキシ基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、-CH2CH(OH)CH2-、シクロヘキシル基、ポリアルキレンオキシ基がより好ましく、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基、又はポリアルキレンオキシ基が更に好ましい。
本発明において、ポリアルキレンオキシ基とは、アルキレンオキシ基が2以上直接結合した基をいう。ポリアルキレンオキシ基に含まれる複数のアルキレンオキシ基におけるアルキレン基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
ポリアルキレンオキシ基が、アルキレン基が異なる複数種のアルキレンオキシ基を含む場合、ポリアルキレンオキシ基におけるアルキレンオキシ基の配列は、ランダムな配列であってもよいし、ブロックを有する配列であってもよいし、交互等のパターンを有する配列であってもよい。
上記アルキレン基の炭素数(アルキレン基が置換基を有する場合、置換基の炭素数を含む)は、2以上であることが好ましく、2~10であることがより好ましく、2~6であることがより好ましく、2~5であることが更に好ましく、2~4であることが一層好ましく、2又は3であることが特に好ましく、2であることが最も好ましい。
また、上記アルキレン基は、置換基を有していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等が挙げられる。
また、ポリアルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ基の数(ポリアルキレンオキシ基の繰返し数)は、2~20が好ましく、2~10がより好ましく、2~6が更に好ましい。
ポリアルキレンオキシ基としては、溶剤溶解性及び耐溶剤性の観点からは、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、ポリトリメチレンオキシ基、ポリテトラメチレンオキシ基、又は、複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基が好ましく、ポリエチレンオキシ基又はポリプロピレンオキシ基がより好ましく、ポリエチレンオキシ基が更に好ましい。上記複数のエチレンオキシ基と複数のプロピレンオキシ基とが結合した基において、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基とはランダムに配列していてもよいし、ブロックを形成して配列していてもよいし、交互等のパターン状に配列していてもよい。これらの基におけるエチレンオキシ基等の繰返し数の好ましい態様は上述の通りである。
In formula (III), R 200 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
In formula (III), * represents a bonding site to another structure.
In formula (III), R 201 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, a cycloalkylene group, or a polyalkyleneoxy group.
Suitable examples of R 201 include alkylene groups such as ethylene, propylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene, octamethylene, and dodecamethylene, 1,2-butanediyl, 1,3-butanediyl, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, and polyalkyleneoxy groups, of which alkylene groups such as ethylene and propylene, —CH 2 CH(OH)CH 2 —, cyclohexyl, and polyalkyleneoxy groups are more preferred, and alkylene groups such as ethylene and propylene, or polyalkyleneoxy groups are even more preferred.
In the present invention, the polyalkyleneoxy group refers to a group in which two or more alkyleneoxy groups are directly bonded. The alkylene groups in the multiple alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group may be the same or different.
When the polyalkyleneoxy group contains multiple types of alkyleneoxy groups having different alkylene groups, the arrangement of the alkyleneoxy groups in the polyalkyleneoxy group may be a random arrangement, an arrangement having blocks, or an arrangement having a pattern such as alternating.
The number of carbon atoms in the alkylene group (including the number of carbon atoms in the substituent when the alkylene group has a substituent) is preferably 2 or more, more preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6, even more preferably 2 to 5, still more preferably 2 to 4, particularly preferably 2 or 3, and most preferably 2.
The alkylene group may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and a halogen atom.
The number of alkyleneoxy groups contained in the polyalkyleneoxy group (the number of repeating polyalkyleneoxy groups) is preferably 2 to 20, more preferably 2 to 10, and even more preferably 2 to 6.
As the polyalkyleneoxy group, from the viewpoint of solvent solubility and solvent resistance, a polyethyleneoxy group, a polypropyleneoxy group, a polytrimethyleneoxy group, a polytetramethyleneoxy group, or a group in which a plurality of ethyleneoxy groups and a plurality of propyleneoxy groups are bonded is preferred, a polyethyleneoxy group or a polypropyleneoxy group is more preferred, and a polyethyleneoxy group is even more preferred. In the group in which a plurality of ethyleneoxy groups and a plurality of propyleneoxy groups are bonded, the ethyleneoxy groups and the propyleneoxy groups may be arranged randomly, may be arranged in blocks, or may be arranged in a pattern such as alternating. The preferred embodiments of the number of repetitions of the ethyleneoxy groups etc. in these groups are as described above.
式(2)において、R113が水素原子である場合、又は、R114が水素原子である場合、ポリイミド前駆体はエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物と対塩を形成していてもよい。このようなエチレン性不飽和結合を有する3級アミン化合物の例としては、N,N-ジメチルアミノプロピルメタクリレートが挙げられる。 In formula (2), when R 113 is a hydrogen atom or when R 114 is a hydrogen atom, the polyimide precursor may form a counter salt with a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond. Examples of such a tertiary amine compound having an ethylenically unsaturated bond include N,N-dimethylaminopropyl methacrylate.
式(2)において、R113及びR114の少なくとも一方が、酸分解性基等の極性変換基であってもよい。酸分解性基としては、酸の作用で分解して、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基等のアルカリ可溶性基を生じるものであれば特に限定されないが、アセタール基、ケタール基、シリル基、シリルエーテル基、第三級アルキルエステル基等が好ましく、露光感度の観点からは、アセタール基又はケタール基がより好ましい。
酸分解性基の具体例としては、tert-ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert-ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。露光感度の観点からは、エトキシエチル基、又は、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
In formula (2), at least one of R 113 and R 114 may be a polarity conversion group such as an acid-decomposable group. The acid-decomposable group is not particularly limited as long as it is decomposed by the action of an acid to generate an alkali-soluble group such as a phenolic hydroxy group or a carboxy group, but an acetal group, a ketal group, a silyl group, a silyl ether group, a tertiary alkyl ester group, etc. are preferred, and from the viewpoint of exposure sensitivity, an acetal group or a ketal group is more preferred.
Specific examples of the acid-decomposable group include a tert-butoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, a tetrahydropyranyl group, a tetrahydrofuranyl group, an ethoxyethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group, a trimethylsilyl group, a tert-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl ether group, etc. From the viewpoint of exposure sensitivity, an ethoxyethyl group or a tetrahydrofuranyl group is preferred.
また、ポリイミド前駆体は、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド前駆体中のフッ素原子含有量は、10質量%以上が好ましく、また、20質量%以下がより好ましい。It is also preferable that the polyimide precursor has fluorine atoms in its structure. The fluorine atom content in the polyimide precursor is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
また、基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミド前駆体は、シロキサン構造を有する脂肪族基と共重合していてもよい。具体的には、ジアミンとして、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを用いる態様が挙げられる。 In addition, to improve adhesion to the substrate, the polyimide precursor may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure. Specific examples include those using bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, etc. as diamines.
式(2)で表される繰返し単位は、式(2-A)で表される繰返し単位であることが好ましい。すなわち、本発明で用いるポリイミド前駆体の少なくとも1種が、式(2-A)で表される繰返し単位を有する前駆体であることが好ましい。ポリイミド前駆体が式(2-A)で表される繰返し単位を含むことにより、露光ラチチュードの幅をより広げることが可能になる。
式(2-A)
Formula (2-A)
A1、A2、R111、R113及びR114は、それぞれ独立に、式(2)におけるA1、A2、R111、R113及びR114と同義であり、好ましい範囲も同様である。
R112は、式(5)におけるR112と同義であり、好ましい範囲も同様である。
A 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 each independently have the same meaning as A 1 , A 2 , R 111 , R 113 and R 114 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
R 112 has the same meaning as R 112 in formula (5), and the preferred range is also the same.
ポリイミド前駆体は、式(2)で表される繰返し単位を1種含んでいてもよいが、2種以上で含んでいてもよい。また、式(2)で表される繰返し単位の構造異性体を含んでいてもよい。また、ポリイミド前駆体は、上記式(2)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位をも含んでよいことはいうまでもない。 The polyimide precursor may contain one type of repeating unit represented by formula (2), or two or more types. It may also contain a structural isomer of the repeating unit represented by formula (2). It goes without saying that the polyimide precursor may also contain other types of repeating units in addition to the repeating unit of formula (2).
本発明におけるポリイミド前駆体の一実施形態として、式(2)で表される繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の50モル%以上である態様が挙げられる。上記合計含有量は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、90モル%超であることが特に好ましい。上記合計含有量の上限は、特に限定されず、末端を除くポリイミド前駆体における全ての繰返し単位が、式(2)で表される繰返し単位であってもよい。In one embodiment of the polyimide precursor of the present invention, the content of repeating units represented by formula (2) is 50 mol% or more of all repeating units. The total content is more preferably 70 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably greater than 90 mol%. There is no particular upper limit to the total content, and all repeating units in the polyimide precursor, excluding the terminal units, may be repeating units represented by formula (2).
ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは5,000~100,000であり、より好ましくは10,000~50,000であり、更に好ましくは15,000~40,000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは2,000~40,000であり、より好ましくは3,000~30,000であり、更に好ましくは4,000~20,000である。
上記ポリイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリイミド前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
本明細書において、分子量の分散度とは、重量平均分子量/数平均分子量により算出される値である。
また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリイミド前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリイミド前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリイミド前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of the polyimide precursor is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000. The number-average molecular weight (Mn) is preferably 2,000 to 40,000, more preferably 3,000 to 30,000, and even more preferably 4,000 to 20,000.
The polyimide precursor preferably has a molecular weight dispersity of 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more. The upper limit of the molecular weight dispersity of the polyimide precursor is not particularly limited, but is, for example, preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
In this specification, the molecular weight dispersity is a value calculated by dividing the weight average molecular weight by the number average molecular weight.
When the resin composition contains multiple polyimide precursors as specific resins, it is preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polyimide precursor are within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyimide precursors as a single resin are within the above-mentioned ranges.
〔ポリイミド〕
本発明に用いられるポリイミドは、アルカリ可溶性ポリイミドであってもよく、有機溶剤を主成分とする現像液に対して可溶なポリイミドであってもよい。
本明細書において、アルカリ可溶性ポリイミドとは、100gの2.38質量%テトラメチルアンモニウム水溶液に対し、23℃で0.1g以上溶解するポリイミドをいい、パターン形成性の観点からは、0.5g以上溶解するポリイミドであることが好ましく、1.0g以上溶解するポリイミドであることが更に好ましい。上記溶解量の上限は特に限定されないが、100g以下であることが好ましい。
また、ポリイミドは、得られる有機膜の膜強度及び絶縁性の観点からは、複数個のイミド構造を主鎖に有するポリイミドであることが好ましい。
本明細書において、「主鎖」とは、樹脂を構成する高分子化合物の分子中で相対的に最も長い結合鎖をいい、「側鎖」とはそれ以外の結合鎖をいう。
[Polyimide]
The polyimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyimide, or may be a polyimide that is soluble in a developer containing an organic solvent as a main component.
In this specification, alkali-soluble polyimide refers to a polyimide that dissolves at least 0.1 g in 100 g of a 2.38 mass % aqueous tetramethylammonium solution at 23° C. From the viewpoint of pattern formability, a polyimide that dissolves at least 0.5 g is preferred, and a polyimide that dissolves at least 1.0 g is more preferred. The upper limit of the dissolution amount is not particularly limited, but it is preferably 100 g or less.
In addition, from the viewpoint of the film strength and insulating properties of the resulting organic film, the polyimide is preferably a polyimide having a plurality of imide structures in the main chain.
In this specification, the term "main chain" refers to the relatively longest bonded chain in the molecule of the polymer compound that constitutes the resin, and the term "side chain" refers to any other bonded chain.
-フッ素原子-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、フッ素原子を有することも好ましい。
フッ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフッ素原子の量は、5質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
- Fluorine atom -
From the viewpoint of the film strength of the resulting organic film, it is also preferable that the polyimide contains fluorine atoms.
The fluorine atom is preferably contained in, for example, R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained as a fluorinated alkyl group in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
The amount of fluorine atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
-ケイ素原子-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、ケイ素原子を有することも好ましい。
ケイ素原子は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に後述する有機変性(ポリ)シロキサン構造として含まれることがより好ましい。
また、上記ケイ素原子又は上記有機変性(ポリ)シロキサン構造はポリイミドの側鎖に含まれていてもよいが、ポリイミドの主鎖に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するケイ素原子の量は、1質量%以上が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
-Silicon atom-
From the viewpoint of the film strength of the resulting organic film, it is also preferable that the polyimide contains a silicon atom.
The silicon atom is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later as an organically modified (poly)siloxane structure described later.
The silicon atom or the organically modified (poly)siloxane structure may be contained in a side chain of the polyimide, but is preferably contained in the main chain of the polyimide.
The amount of silicon atoms relative to the total mass of the polyimide is preferably 1% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
-エチレン性不飽和結合-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有することが好ましい。
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を主鎖末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよいが、側鎖に有することが好ましい。
上記エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性を有することが好ましい。
エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
これらの中でも、エチレン性不飽和結合は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましく、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基等の芳香環に直接結合した、置換されていてもよいビニル基を有する基、(メタ)アクリルアミド基、(メタ)アクリロイルオキシ基、下記式(IV)で表される基などが挙げられる。
- Ethylenically unsaturated bond -
From the viewpoint of the film strength of the resulting organic film, the polyimide preferably has an ethylenically unsaturated bond.
The polyimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or in a side chain, but preferably in a side chain.
The ethylenically unsaturated bond preferably has radical polymerizability.
The ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained as a group having an ethylenically unsaturated bond in R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described later or in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
Among these, the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later, and more preferably contained as a group having an ethylenically unsaturated bond in R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described later.
Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a group having an optionally substituted vinyl group directly bonded to an aromatic ring, such as a vinyl group, an allyl group, or a vinylphenyl group, a (meth)acrylamide group, a (meth)acryloyloxy group, and a group represented by the following formula (IV):
式(IV)中、R20は、水素原子、メチル基、エチル基又はメチロール基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。 In formula (IV), R 20 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a methylol group, and is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
式(IV)中、R21は、炭素数2~12のアルキレン基、-O-CH2CH(OH)CH2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基(アルキレン基の炭素数は2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2又は3が特に好ましい;繰返し数は1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が特に好ましい)、又はこれらを2以上組み合わせた基を表す。
また、上記炭素数2~12のアルキレン基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表されるアルキレン基のいずれであってもよい。
上記炭素数2~12のアルキレン基としては、炭素数2~8のアルキレン基が好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましい。
In formula (IV), R 21 represents an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, -O-CH 2 CH(OH)CH 2 -, -C(═O)O-, -O(C═O)NH-, a (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms (the number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6, and particularly preferably 2 or 3; the number of repetitions is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 3), or a group consisting of a combination of two or more of these.
The alkylene group having 2 to 12 carbon atoms may be any of linear, branched, and cyclic alkylene groups, and alkylene groups represented by a combination thereof.
The alkylene group having 2 to 12 carbon atoms is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
これらの中でも、R21は下記式(R1)~式(R3)のいずれかで表される基であることが好ましく、式(R1)で表される基であることがより好ましい。
式(R1)~(R3)中、Lにおける炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様は、上述のR21における、炭素数2~12のアルキレン基、又は、炭素数2~30の(ポリ)アルキレンオキシ基の好ましい態様と同様である。
式(R1)中、Xは酸素原子であることが好ましい。
式(R1)~(R3)中、*は式(IV)中の*と同義であり、好ましい態様も同様である。
式(R1)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、イソシアナト基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-イソシアナトエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R2)で表される構造は、例えば、カルボキシ基を有するポリイミドと、ヒドロキシ基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、2-ヒドロキシエチルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
式(R3)で表される構造は、例えば、フェノール性ヒドロキシ基等のヒドロキシ基を有するポリイミドと、グリシジル基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物(例えば、グリシジルメタクリレート等)とを反応することにより得られる。
Among these, R 21 is preferably a group represented by any one of the following formulae (R1) to (R3), and more preferably a group represented by formula (R1).
In formulas (R1) to (R3), preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms for L are the same as the preferred embodiments of the alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or the (poly)alkyleneoxy group having 2 to 30 carbon atoms for R21 described above.
In formula (R1), X is preferably an oxygen atom.
In formulas (R1) to (R3), * has the same meaning as * in formula (IV), and preferred embodiments are also the same.
The structure represented by formula (R1) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having an isocyanato group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-isocyanatoethyl methacrylate).
The structure represented by formula (R2) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a carboxy group with a compound having a hydroxy group and an ethylenically unsaturated bond (for example, 2-hydroxyethyl methacrylate).
The structure represented by formula (R3) can be obtained, for example, by reacting a polyimide having a hydroxy group such as a phenolic hydroxy group with a compound having a glycidyl group and an ethylenically unsaturated bond (for example, glycidyl methacrylate).
式(IV)中、*は他の構造との結合部位を表し、ポリイミドの主鎖との結合部位であることが好ましい。In formula (IV), * represents a bonding site with another structure, and is preferably a bonding site with the main chain of the polyimide.
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.0005~0.05mol/gであることがより好ましい。 The amount of ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.0005 to 0.05 mol/g.
-エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基-
ポリイミドは、エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基を有していてもよい。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基、メトキシメチル基等のアルコキシメチル基、メチロール基等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合を有する基以外の重合性基の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.001~0.05mol/gであることがより好ましい。
-Polymerizable group other than a group having an ethylenically unsaturated bond-
The polyimide may have a polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond.
Examples of polymerizable groups other than the group having an ethylenically unsaturated bond include an epoxy group, a cyclic ether group such as an oxetanyl group, an alkoxymethyl group such as a methoxymethyl group, and a methylol group.
The polymerizable group other than the group having an ethylenically unsaturated bond is preferably contained in, for example, R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
The amount of polymerizable groups other than groups having ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.001 to 0.05 mol/g.
-極性変換基-
ポリイミドは、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。ポリイミドにおける酸分解性基は、上述の式(2)におけるR113及びR114において説明した酸分解性基と同様であり、好ましい態様も同様である。
極性変換基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131、R132、ポリイミドの末端などに含まれる。
- Polarity conversion group -
The polyimide may have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group. The acid-decomposable group in the polyimide is the same as the acid-decomposable group described for R 113 and R 114 in the above formula (2), and preferred embodiments are also the same.
The polarity conversion group is contained, for example, in R 131 and R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described below, or at the terminal of the polyimide.
-酸価-
ポリイミドがアルカリ現像に供される場合、現像性を向上する観点からは、ポリイミドの酸価は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、70mgKOH/g以上であることが更に好ましい。
また、上記酸価は500mgKOH/g以下であることが好ましく、400mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
また、ポリイミドが有機溶剤を主成分とする現像液を用いた現像(例えば、後述する「溶剤現像」)に供される場合、ポリイミドの酸価は、1~35mgKOH/gが好ましく、2~30mgKOH/gがより好ましく、5~20mgKOH/gが更に好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
また、ポリイミドに含まれる酸基としては、保存安定性及び現像性の両立の観点から、pKaが0~10である酸基が好ましく、3~8である酸基がより好ましい。
pKaとは、酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。本明細書において、pKaは、特に断らない限り、ACD/ChemSketch(登録商標)による計算値とする。又は、日本化学会編「改定5版 化学便覧 基礎編」に掲載の値を参照してもよい。
また、酸基が例えばリン酸等の多価の酸である場合、上記pKaは第一解離定数である。
このような酸基として、ポリイミドは、カルボキシ基、及び、フェノール性ヒドロキシ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましく、フェノール性ヒドロキシ基を含むことがより好ましい。
- Acid value -
When the polyimide is subjected to alkaline development, from the viewpoint of improving developability, the acid value of the polyimide is preferably 30 mgKOH/g or more, more preferably 50 mgKOH/g or more, and even more preferably 70 mgKOH/g or more.
The acid value is preferably 500 mgKOH/g or less, more preferably 400 mgKOH/g or less, and even more preferably 200 mgKOH/g or less.
Furthermore, when the polyimide is subjected to development using a developer containing an organic solvent as a main component (for example, "solvent development" described later), the acid value of the polyimide is preferably from 1 to 35 mgKOH/g, more preferably from 2 to 30 mgKOH/g, and even more preferably from 5 to 20 mgKOH/g.
The acid value is measured by a known method, for example, the method described in JIS K 0070:1992.
The acid group contained in the polyimide preferably has a pKa of 0 to 10, more preferably 3 to 8, from the viewpoint of achieving both storage stability and developability.
pKa is the equilibrium constant Ka of a dissociation reaction in which a hydrogen ion is released from an acid, expressed as its negative common logarithm pKa. In this specification, pKa is a value calculated using ACD/ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified. Alternatively, values listed in "Revised 5th Edition Chemistry Handbook, Basics" edited by the Chemical Society of Japan may be referenced.
Furthermore, when the acid group is a polyvalent acid such as phosphoric acid, the pKa is the first dissociation constant.
As such an acid group, the polyimide preferably contains at least one selected from the group consisting of a carboxy group and a phenolic hydroxy group, and more preferably contains a phenolic hydroxy group.
-フェノール性ヒドロキシ基-
アルカリ現像液による現像速度を適切なものとする観点からは、ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を有することが好ましい。
ポリイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を主鎖末端に有してもよいし、側鎖に有してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基は、例えば、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR132、又は、後述する式(4)で表される繰返し単位におけるR131に含まれることが好ましい。
ポリイミドの全質量に対するフェノール性ヒドロキシ基の量は、0.1~30mol/gであることが好ましく、1~20mol/gであることがより好ましい。
-Phenol hydroxy group-
From the viewpoint of ensuring an appropriate development rate with an alkaline developer, the polyimide preferably has a phenolic hydroxy group.
The polyimide may have a phenolic hydroxy group at the end of the main chain or on a side chain.
The phenolic hydroxy group is preferably contained in, for example, R 132 in the repeating unit represented by formula (4) described below, or R 131 in the repeating unit represented by formula (4) described below.
The amount of phenolic hydroxy groups relative to the total mass of the polyimide is preferably 0.1 to 30 mol/g, and more preferably 1 to 20 mol/g.
本発明で用いるポリイミドとしては、イミド構造を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(4)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
重合性基を有する場合、重合性基は、R131及びR132の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(4-1)又は式(4-2)に示すようにポリイミドの末端に位置していてもよい。
式(4-1)
式(4-2)
When a polymerizable group is contained, the polymerizable group may be located at at least one of R 131 and R 132 , or may be located at the end of the polyimide as shown in the following formula (4-1) or formula (4-2).
Formula (4-1)
Formula (4-2)
重合性基としては、上述のエチレン性不飽和結合を含む基、又は、上述のエチレン性不飽和結合を有する基以外の架橋性基が挙げられる。
R131は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、式(2)におけるR111と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
また、R131としては、ジアミンのアミノ基の除去後に残存するジアミン残基が挙げられる。ジアミンとしては、脂肪族、環式脂肪族又は芳香族ジアミンなどが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR111の例が挙げられる。
Examples of the polymerizable group include the above-mentioned group containing an ethylenically unsaturated bond, and crosslinkable groups other than the above-mentioned group having an ethylenically unsaturated bond.
R 131 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include the same as those of R 111 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
Furthermore, R 131 may be a diamine residue remaining after removal of the amino group of the diamine. Examples of the diamine include aliphatic, alicyclic, or aromatic diamines. Specific examples include the examples of R 111 in formula (2) of the polyimide precursor.
R131は、少なくとも2つのアルキレングリコール単位を主鎖にもつジアミン残基であることが、焼成時における反りの発生をより効果的に抑制する点で好ましい。より好ましくは、エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミン残基であり、更に好ましくは上記ジアミンであって、芳香環を含まないジアミン残基である。 R 131 is preferably a diamine residue having at least two alkylene glycol units in the main chain, from the viewpoint of more effectively suppressing the occurrence of warping during firing, more preferably a diamine residue containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule, and even more preferably a diamine residue of the above diamine that does not contain an aromatic ring.
エチレングリコール鎖、プロピレングリコール鎖のいずれか又は両方を一分子中にあわせて2つ以上含むジアミンとしては、ジェファーミン(登録商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)、1-(2-(2-(2-アミノプロポキシ)エトキシ)プロポキシ)プロパン-2-アミン、1-(1-(1-(2-アミノプロポキシ)プロパン-2-イル)オキシ)プロパン-2-アミンなどが挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of diamines containing two or more ethylene glycol chains, propylene glycol chains, or both in one molecule include, but are not limited to, Jeffamine (registered trademark) KH-511, ED-600, ED-900, ED-2003, EDR-148, EDR-176, D-200, D-400, D-2000, and D-4000 (all trade names, manufactured by HUNTSMAN Co., Ltd.), 1-(2-(2-(2-aminopropoxy)ethoxy)propoxy)propan-2-amine, and 1-(1-(1-(2-aminopropoxy)propan-2-yl)oxy)propan-2-amine.
R132は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、式(2)におけるR115と同様のものが例示され、好ましい範囲も同様である。
例えば、R115として例示される4価の有機基の4つの結合子が、上記式(4)中の4つの-C(=O)-の部分と結合して縮合環を形成する。
R 132 represents a tetravalent organic group. Examples of the tetravalent organic group include the same as those of R 115 in formula (2), and the preferred ranges are also the same.
For example, the four bonds of the tetravalent organic group exemplified as R 115 bond to the four —C(═O)— moieties in the above formula (4) to form a condensed ring.
また、R132は、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基などが挙げられる。具体的な例としては、ポリイミド前駆体の式(2)中のR115の例が挙げられる。有機膜の強度の観点から、R132は1~4つの芳香環を有する芳香族ジアミン残基であることが好ましい。 Furthermore, R 132 may be a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from a tetracarboxylic dianhydride. Specific examples include R 115 in formula (2) of the polyimide precursor. From the viewpoint of the strength of the organic film, R 132 is preferably an aromatic diamine residue having 1 to 4 aromatic rings.
R131とR132の少なくとも一方にOH基を有することも好ましい。より具体的には、R131として、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ヒドロキシ-4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、上記の(DA-1)~(DA-18)が好ましい例として挙げられ、R132として、上記の(DAA-1)~(DAA-5)がより好ましい例として挙げられる。 It is also preferred that at least one of R 131 and R 132 has an OH group. More specifically, preferred examples of R 131 include 2,2-bis(3-hydroxy-4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(3-hydroxy-4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, and the above-mentioned (DA-1) to (DA-18), and more preferred examples of R 132 include the above-mentioned (DAA-1) to (DAA-5).
また、ポリイミドは、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリイミド中のフッ素原子の含有量は10質量%以上が好ましく、また、20質量%以下がより好ましい。 It is also preferable that the polyimide has fluorine atoms in its structure. The content of fluorine atoms in the polyimide is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or less.
また、基板との密着性を向上させる目的で、ポリイミドは、シロキサン構造を有する脂肪族の基を共重合してもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどが挙げられる。 In order to improve adhesion to the substrate, polyimide may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure. Specific examples of diamine components include bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane.
また、樹脂組成物の保存安定性を向上させるため、ポリイミドの主鎖末端はモノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤により封止されていることが好ましい。これらのうち、モノアミンを用いることがより好ましく、モノアミンの好ましい化合物としては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。In addition, to improve the storage stability of the resin composition, it is preferable that the main chain ends of the polyimide are blocked with a terminal blocking agent such as a monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound, or monoactive ester compound. Of these, it is more preferable to use a monoamine, and preferred monoamine compounds include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-aminonaphthalene, 2-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, and 1-carboxy 2-5-aminonaphthalene, 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy-6-aminonaphthalene, 2-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, 4-aminosalicylic acid, 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2-aminobenzenesulfonic acid, 3-aminobenzenesulfonic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, 3-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4-aminophenol, 2-aminothiophenol, 3-aminothiophenol, 4-aminothiophenol, etc. Two or more of these may be used, and multiple different terminal groups may be introduced by reacting multiple terminal-capping agents.
-イミド化率(閉環率)-
ポリイミドのイミド化率(「閉環率」ともいう)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがより好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリイミドの赤外吸収スペクトルを測定し、イミド構造由来の吸収ピークである1377cm-1付近のピーク強度P1を求める。次に、そのポリイミドを350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1377cm-1付近のピーク強度P2を求める。得られたピーク強度P1、P2を用い、下記式に基づいて、ポリイミドのイミド化率を求めることができる。
イミド化率(%)=(ピーク強度P1/ピーク強度P2)×100
-Imidization rate (ring closure rate)-
The imidization rate (also referred to as "ring closure rate") of the polyimide is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, from the viewpoints of the film strength, insulating properties, etc. of the resulting organic film.
There is no particular upper limit to the imidization rate, and it is sufficient if it is 100% or less.
The imidization rate is measured, for example, by the following method.
The infrared absorption spectrum of the polyimide is measured, and the peak intensity P1 near 1377 cm −1 , which is an absorption peak derived from the imide structure, is determined. Next, the polyimide is heat-treated at 350°C for 1 hour, and the infrared absorption spectrum is measured again, and the peak intensity P2 near 1377 cm −1 is determined. The obtained peak intensities P1 and P2 can be used to calculate the imidization ratio of the polyimide based on the following formula:
Imidization rate (%) = (peak intensity P1/peak intensity P2) × 100
ポリイミドは、すべてが1種のR131又はR132を含む上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよく、2つ以上の異なる種類のR131又はR132を含む上記式(4)で表される繰返し単位を含んでいてもよい。また、ポリイミドは、上記式(4)で表される繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位をも含んでいてもよい。他の種類の繰返し単位としては、例えば、上述の式(2)で表される繰返し単位等が挙げられる。 The polyimide may contain repeating units represented by the above formula (4) all containing one type of R 131 or R 132 , or may contain repeating units represented by the above formula (4) containing two or more different types of R 131 or R 132. Furthermore, the polyimide may contain other types of repeating units in addition to the repeating units represented by the above formula (4). Examples of other types of repeating units include the repeating units represented by the above formula (2).
ポリイミドは、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)を反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物(一部を酸無水物又はモノ酸クロリド化合物又はモノ活性エステル化合物である末端封止剤に置換)とジアミンを反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と反応させる方法などの方法を利用して、ポリイミド前駆体を得、これを、既知のイミド化反応法を用いて完全イミド化させる方法、又は、途中でイミド化反応を停止し、一部イミド構造を導入する方法、更には、完全イミド化したポリマーと、そのポリイミド前駆体をブレンドする事によって、一部イミド構造を導入する方法を利用して合成することができる。また、その他公知のポリイミドの合成方法を適用することもできる。Polyimides can be synthesized by, for example, reacting tetracarboxylic dianhydride with a diamine (partially substituted with a monoamine end-capping agent) at low temperatures; reacting tetracarboxylic dianhydride with a diamine (partially substituted with an acid anhydride, monoacid chloride compound, or monoactive ester compound end-capping agent) at low temperatures; preparing a diester from tetracarboxylic dianhydride with an alcohol, then reacting it with a diamine (partially substituted with a monoamine end-capping agent) in the presence of a condensing agent; preparing a diester from tetracarboxylic dianhydride with an alcohol, then converting the remaining dicarboxylic acid to an acid chloride and reacting it with a diamine (partially substituted with a monoamine end-capping agent). These polyimides can then be fully imidized using known imidization methods, or by terminating the imidization reaction midway to introduce a partial imide structure. Furthermore, by blending a fully imidized polymer with the polyimide precursor to introduce a partial imide structure. Other known polyimide synthesis methods can also be used.
ポリイミドの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは5,000~100,000であり、より好ましくは10,000~50,000であり、更に好ましくは15,000~40,000である。重量平均分子量を5,000以上とすることにより、硬化後の膜の耐折れ性を向上させることができる。機械特性(例えば、破断伸び)に優れた有機膜を得るため、重量平均分子量は、15,000以上が特に好ましい。
また、ポリイミドの数平均分子量(Mn)は、好ましくは2,000~40,000であり、より好ましくは3,000~30,000であり、更に好ましくは4,000~20,000である。
上記ポリイミドの分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリイミドの分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリイミドを含む場合、少なくとも1種のポリイミドの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリイミドを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of the polyimide is preferably 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000, and even more preferably 15,000 to 40,000. By making the weight-average molecular weight 5,000 or more, the fold resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film with excellent mechanical properties (e.g., breaking elongation), a weight-average molecular weight of 15,000 or more is particularly preferred.
The number average molecular weight (Mn) of the polyimide is preferably 2,000 to 40,000, more preferably 3,000 to 30,000, and even more preferably 4,000 to 20,000.
The polyimide preferably has a molecular weight dispersity of 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more. The upper limit of the polyimide molecular weight dispersity is not particularly limited, but is, for example, preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
When the resin composition contains multiple polyimides as specific resins, it is preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polyimide are within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyimides as a single resin are within the above-mentioned ranges.
〔ポリベンゾオキサゾール前駆体〕
本発明で用いるポリベンゾオキサゾール前駆体は、その構造等について特に定めるものではないが、好ましくは下記式(3)で表される繰返し単位を含む。
The polybenzoxazole precursor used in the present invention is not particularly limited with respect to its structure, but preferably contains a repeating unit represented by the following formula (3).
式(3)において、R123及びR124は、それぞれ、式(2)におけるR113と同義であり、好ましい範囲も同様である。すなわち、少なくとも一方は、重合性基であることが好ましい。
式(3)において、R121は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、脂肪族基及び芳香族基の少なくとも一方を含む基が好ましい。脂肪族基としては、直鎖の脂肪族基が好ましい。R121は、ジカルボン酸残基が好ましい。ジカルボン酸残基は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
In formula (3), R 123 and R 124 each have the same definition as R 113 in formula (2), and the preferred range is also the same. That is, it is preferable that at least one of them is a polymerizable group.
In formula (3), R 121 represents a divalent organic group. The divalent organic group is preferably a group containing at least one of an aliphatic group and an aromatic group. The aliphatic group is preferably a linear aliphatic group. R 121 is preferably a dicarboxylic acid residue. Only one type of dicarboxylic acid residue may be used, or two or more types may be used.
ジカルボン酸残基としては、脂肪族基を含むジカルボン酸及び芳香族基を含むジカルボン酸残基が好ましく、芳香族基を含むジカルボン酸残基がより好ましい。
脂肪族基を含むジカルボン酸としては、直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基を含むジカルボン酸が好ましく、直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基と2つの-COOHからなるジカルボン酸がより好ましい。直鎖又は分岐(好ましくは直鎖)の脂肪族基の炭素数は、2~30であることが好ましく、2~25であることがより好ましく、3~20であることが更に好ましく、4~15であることが一層好ましく、5~10であることが特に好ましい。直鎖の脂肪族基はアルキレン基であることが好ましい。
直鎖の脂肪族基を含むジカルボン酸としては、マロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、イソプロピルマロン酸、ジ-n-ブチルマロン酸、スクシン酸、テトラフルオロスクシン酸、メチルスクシン酸、2,2-ジメチルスクシン酸、2,3-ジメチルスクシン酸、ジメチルメチルスクシン酸、グルタル酸、ヘキサフルオログルタル酸、2-メチルグルタル酸、3-メチルグルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジメチルグルタル酸、3-エチル-3-メチルグルタル酸、アジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、3-メチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2,6,6-テトラメチルピメリン酸、スベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、1,9-ノナン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、ヘンエイコサン二酸、ドコサン二酸、トリコサン二酸、テトラコサン二酸、ペンタコサン二酸、ヘキサコサン二酸、ヘプタコサン二酸、オクタコサン二酸、ノナコサン二酸、トリアコンタン二酸、ヘントリアコンタン二酸、ドトリアコンタン二酸、ジグリコール酸、更に下記式で表されるジカルボン酸等が挙げられる。
As the dicarboxylic acid residue, a dicarboxylic acid residue containing an aliphatic group and a dicarboxylic acid residue containing an aromatic group are preferred, and a dicarboxylic acid residue containing an aromatic group is more preferred.
The dicarboxylic acid containing an aliphatic group is preferably a dicarboxylic acid containing a linear or branched (preferably linear) aliphatic group, and more preferably a dicarboxylic acid consisting of a linear or branched (preferably linear) aliphatic group and two -COOH groups. The number of carbon atoms in the linear or branched (preferably linear) aliphatic group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 25, even more preferably 3 to 20, still more preferably 4 to 15, and particularly preferably 5 to 10. The linear aliphatic group is preferably an alkylene group.
Examples of dicarboxylic acids containing a linear aliphatic group include malonic acid, dimethylmalonic acid, ethylmalonic acid, isopropylmalonic acid, di-n-butylmalonic acid, succinic acid, tetrafluorosuccinic acid, methylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid, dimethylmethylsuccinic acid, glutaric acid, hexafluoroglutaric acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 3,3-dimethylglutaric acid, 3-ethyl-3-methylglutaric acid, adipic acid, octafluoroadipic acid, 3-methyladipic acid, pimelic acid, and 2,2,6,6-tetramethylpimelic acid. , suberic acid, dodecafluorosuberic acid, azelaic acid, sebacic acid, hexadecafluorosebacic acid, 1,9-nonanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, heptadecanedioic acid, octadecanedioic acid, nonadecanedioic acid, eicosanedioctic acid, heneicosanedioctic acid, docosanedioctic acid, tricosanedioctic acid, tetracosanedioctic acid, pentacosanedioctic acid, hexacosanedioctic acid, heptacosanedioctic acid, octacosanedioctic acid, nonacosanedioctic acid, triacontanedioic acid, hentriacontanedioic acid, dotriacontanedioic acid, diglycolic acid, and further dicarboxylic acids represented by the following formula:
芳香族基を含むジカルボン酸としては、以下の芳香族基を有するジカルボン酸が好ましく、以下の芳香族基を有する基と2つの-COOHのみからなるジカルボン酸がより好ましい。 As dicarboxylic acids containing an aromatic group, the following dicarboxylic acids having an aromatic group are preferred, and the following dicarboxylic acids consisting of only a group having an aromatic group and two -COOH groups are more preferred.
芳香族基を含むジカルボン酸の具体例としては、4,4’-カルボニル二安息香酸及び4,4’-ジカルボキシジフェニルエーテル、テレフタル酸が挙げられる。 Specific examples of dicarboxylic acids containing aromatic groups include 4,4'-carbonyldibenzoic acid, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, and terephthalic acid.
式(3)において、R122は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、上記式(2)におけるR115と同義であり、好ましい範囲も同様である。
R122は、また、ビスアミノフェノール誘導体由来の基であることが好ましく、ビスアミノフェノール誘導体由来の基としては、例えば、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシビフェニル、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシビフェニル、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビス-(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス-(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、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、ビス-(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス-(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,4-ジアミノ-2,5-ジヒドロキシベンゼン、1,3-ジアミノ-2,4-ジヒドロキシベンゼン、1,3-ジアミノ-4,6-ジヒドロキシベンゼンなどが挙げられる。これらのビスアミノフェノールは、単独にて、あるいは混合して使用してもよい。
In formula (3), R 122 represents a tetravalent organic group. The tetravalent organic group has the same meaning as R 115 in formula (2) above, and the preferred range is also the same.
R 122 is also preferably a group derived from a bisaminophenol derivative, and examples of the group derived from a bisaminophenol derivative include 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxydiphenyl sulfone, bis-(3-amino-4-hydroxyphenyl)methane, 2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis-(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis-(4-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis-(4-amino-4-hydroxyphenyl)methane, 2,2-bis-(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis-(4 ... Examples of bisaminophenols include 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxybenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybenzophenone, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxydiphenyl ether, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 1,4-diamino-2,5-dihydroxybenzene, 1,3-diamino-2,4-dihydroxybenzene, and 1,3-diamino-4,6-dihydroxybenzene. These bisaminophenols may be used alone or in combination.
ビスアミノフェノール誘導体のうち、下記芳香族基を有するビスアミノフェノール誘導体が好ましい。 Among the bisaminophenol derivatives, bisaminophenol derivatives having the following aromatic groups are preferred.
ビスアミノフェノール誘導体は、式(A-s)で表される化合物であることも好ましい。
式(A-s)中、R1は、水素原子、アルキレン、置換アルキレン、-O-、-S-、-SO2-、-CO-、-NHCO-、単結合、又は下記式(A-sc)の群から選ばれる有機基である。R2は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、環状のアルキル基のいずれかであり、同一でも異なってもよい。R3は水素原子、直鎖又は分岐のアルキル基、アルコキシ基、アシルオキシ基、環状のアルキル基のいずれかであり、同一でも異なってもよい。 In formula (A-s), R 1 is a hydrogen atom, alkylene, substituted alkylene, -O-, -S-, -SO 2 -, -CO-, -NHCO-, a single bond, or an organic group selected from the group represented by the following formula (A-sc). R 2 is any one of a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, and a cyclic alkyl group, and may be the same or different. R 3 is any one of a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, and a cyclic alkyl group, and may be the same or different.
上記式(A-s)中、フェノール性ヒドロキシ基のオルソ位、すなわち、R3にも置換基を有することが、アミド結合のカルボニル炭素とヒドロキシ基の距離をより接近させると考えられ、低温で硬化した際に高環化率になる効果が更に高まる点で、特に好ましい。 In the above formula (As), having a substituent at the ortho position of the phenolic hydroxy group, i.e., at R3 , is particularly preferred in that it is thought to bring the distance between the carbonyl carbon of the amide bond and the hydroxy group closer, further enhancing the effect of achieving a high cyclization rate when cured at low temperatures.
また、上記式(A-s)中、R2がアルキル基であり、かつR3がアルキル基であることが、i線に対する高透明性と低温で硬化した際に高環化率であるという効果を維持することができ、好ましい。 In addition, in the above formula (As), it is preferable that R 2 is an alkyl group and R 3 is an alkyl group, since this can maintain the effects of high transparency to i-line and a high cyclization rate when cured at a low temperature.
また、上記式(A-s)中、R1がアルキレン又は置換アルキレンであることが、更に好ましい。R1に係るアルキレン及び置換アルキレンの具体的な例としては、炭素数1~8の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が挙げられるが、その中でも-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-が、i線に対する高透明性と低温で硬化した際の高環化率であるという効果を維持しながら、溶剤に対して十分な溶解性を持つ、バランスに優れるポリベンゾオキサゾール前駆体を得ることができる点で、より好ましい。 In the formula (A-s), it is more preferable that R 1 is alkylene or substituted alkylene. Specific examples of the alkylene and substituted alkylene for R 1 include linear or branched alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, of which -CH 2 -, -CH(CH 3 )-, and -C(CH 3 ) 2 - are more preferable in that they can provide a well-balanced polybenzoxazole precursor that has sufficient solubility in solvents while maintaining the effects of high transparency to i-line and a high cyclization rate when cured at low temperature.
上記式(A-s)で示されるビスアミノフェノール誘導体の製造方法としては、例えば、特開2013-256506号公報の段落番号0085~0094及び実施例1(段落番号0189~0190)を参考にすることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。 For a method for producing the bisaminophenol derivative represented by the above formula (A-s), reference can be made to, for example, paragraphs 0085 to 0094 and Example 1 (paragraphs 0189 to 0190) of JP 2013-256506 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
上記式(A-s)で示されるビスアミノフェノール誘導体の構造の具体例としては、特開2013-256506号公報の段落番号0070~0080に記載のものが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。もちろん、これらに限定されるものではないことは言うまでもない。 Specific examples of the structure of the bisaminophenol derivative represented by the above formula (A-s) include those described in paragraphs 0070 to 0080 of JP 2013-256506 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Needless to say, the present invention is not limited to these examples.
ポリベンゾオキサゾール前駆体は上記式(3)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し造単位も含んでよい。
ポリベンゾオキサゾール前駆体は、閉環に伴う反りの発生を抑制できる点で、下記式(SL)で表されるジアミン残基を他の種類の繰返し単位として含むことが好ましい。
The polybenzoxazole precursor may contain other types of repeating units in addition to the repeating unit of formula (3) above.
The polybenzoxazole precursor preferably contains a diamine residue represented by the following formula (SL) as another type of repeating unit, in that warping due to ring closure can be suppressed.
式(SL)において、好ましいZとしては、b構造中のR5s及びR6sがフェニル基であるものが挙げられる。また、式(SL)で示される構造の分子量は、400~4,000であることが好ましく、500~3,000がより好ましい。上記分子量を上記範囲とすることで、より効果的に、ポリベンゾオキサゾール前駆体の脱水閉環後の弾性率を下げ、反りを抑制できる効果と溶剤溶解性を向上させる効果を両立することができる。 In formula (SL), preferred examples of Z include those in which R 5s and R 6s in the b structure are phenyl groups. The molecular weight of the structure represented by formula (SL) is preferably 400 to 4,000, more preferably 500 to 3,000. By setting the molecular weight within the above range, it is possible to more effectively reduce the elastic modulus of the polybenzoxazole precursor after dehydration ring closure, thereby achieving both the effect of suppressing warpage and the effect of improving solvent solubility.
他の種類の繰返し単位として式(SL)で表されるジアミン残基を含む場合、更に、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存するテトラカルボン酸残基を繰返し単位として含むことも好ましい。このようなテトラカルボン酸残基の例としては、式(2)中のR115の例が挙げられる。 When the diamine residue represented by formula (SL) is contained as another type of repeating unit, it is also preferable to further contain, as a repeating unit, a tetracarboxylic acid residue remaining after removal of the anhydride group from the tetracarboxylic acid dianhydride. Examples of such a tetracarboxylic acid residue include the examples of R 115 in formula (2).
ポリベンゾオキサゾール前駆体の重量平均分子量(Mw)は、例えば、好ましくは18,000~30,000であり、より好ましくは20,000~29,000であり、更に好ましくは22,000~28,000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは7,200~14,000であり、より好ましくは8,000~12,000であり、更に好ましくは9,200~11,200である。
上記ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度は、1.4以上であることが好ましく、1.5以上がより好ましく、1.6以上であることが更に好ましい。ポリベンゾオキサゾール前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、2.6以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.4以下が更に好ましく、2.3以下が一層好ましく、2.2以下がより一層好ましい。
また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリベンゾオキサゾール前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリベンゾオキサゾール前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリベンゾオキサゾール前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of the polybenzoxazole precursor is, for example, preferably 18,000 to 30,000, more preferably 20,000 to 29,000, and even more preferably 22,000 to 28,000. The number-average molecular weight (Mn) is preferably 7,200 to 14,000, more preferably 8,000 to 12,000, and even more preferably 9,200 to 11,200.
The polybenzoxazole precursor preferably has a molecular weight dispersity of 1.4 or more, more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.6 or more. The upper limit of the molecular weight dispersity of the polybenzoxazole precursor is not particularly limited, but is, for example, preferably 2.6 or less, more preferably 2.5 or less, even more preferably 2.4 or less, still more preferably 2.3 or less, and even more preferably 2.2 or less.
When the resin composition contains multiple polybenzoxazole precursors as specific resins, it is preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polybenzoxazole precursor be within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polybenzoxazole precursors as a single resin be within the above-mentioned ranges.
〔ポリベンゾオキサゾール〕
ポリベンゾオキサゾールとしては、ベンゾオキサゾール環を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(X)で表される化合物であることが好ましく、下記式(X)で表される化合物であって、重合性基を有する化合物であることがより好ましい。上記重合性基としては、ラジカル重合性基が好ましい。また、下記式(X)で表される化合物であって、酸分解性基等の極性変換基を有する化合物であってもよい。
重合性基又は酸分解性基等の極性変換基を有する場合、重合性基又は酸分解性基等の極性変換基は、R133及びR134の少なくとも一方に位置していてもよいし、下記式(X-1)又は式(X-2)に示すようにポリベンゾオキサゾールの末端に位置していてもよい。
式(X-1)
式(X-2)
The polybenzoxazole is not particularly limited as long as it is a polymeric compound having a benzoxazole ring, but is preferably a compound represented by the following formula (X), and more preferably a compound represented by the following formula (X) having a polymerizable group. The polymerizable group is preferably a radically polymerizable group. Alternatively, it may be a compound represented by the following formula (X) having a polarity conversion group such as an acid-decomposable group.
When a polarity conversion group such as a polymerizable group or an acid-decomposable group is contained, the polarity conversion group such as a polymerizable group or an acid-decomposable group may be located at at least one of R 133 and R 134 , or may be located at an end of the polybenzoxazole as shown in the following formula (X-1) or formula (X-2).
Formula (X-1)
Formula (X-2)
重合性基又は酸分解性基等の極性変換基は、上記のポリイミド前駆体が有している重合性基で述べた重合性基と同義である。 The polarity conversion group, such as a polymerizable group or an acid-decomposable group, has the same meaning as the polymerizable group described above as the polymerizable group possessed by the polyimide precursor.
R133は、2価の有機基を表す。2価の有機基としては、脂肪族基又は芳香族基が挙げられる。具体的な例としては、ポリベンゾオキサゾール前駆体の式(3)中のR121の例が挙げられる。また、その好ましい例はR121と同様である。 R 133 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include an aliphatic group or an aromatic group. Specific examples include the examples of R 121 in formula (3) of the polybenzoxazole precursor. Preferred examples are the same as those of R 121 .
R134は、4価の有機基を表す。4価の有機基としては、ポリベンゾオキサゾール前駆体の式(3)中のR122の例が挙げられる。また、その好ましい例はR122と同様である。
例えば、R122として例示される4価の有機基の4つの結合子が、上記式(X)中の窒素原子、酸素原子と結合して縮合環を形成する。例えば、R134が、下記有機基である場合、下記構造を形成する。下記構造中、*はそれぞれ、式(X)中の窒素原子又は酸素原子との結合部位を表す。
For example, the four bonds of the tetravalent organic group exemplified as R 122 bond to the nitrogen atom and oxygen atom in the above formula (X) to form a fused ring. For example, when R 134 is the following organic group, the following structure is formed. In the following structure, * represents the bonding site with the nitrogen atom or oxygen atom in formula (X), respectively.
ポリベンゾオキサゾールはオキサゾール化率が85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。上限は特に限定されず、100%であってもよい。オキサゾール化率が85%以上であることにより、加熱によりオキサゾール化される時に起こる閉環に基づく膜収縮が小さくなり、反りの発生をより効果的に抑えることができる。
上記オキサゾール化率は、例えば下記方法により測定される。
ポリベンゾオキサゾールの赤外吸収スペクトルを測定し、前駆体のアミド構造に由来する吸収ピークである1650cm-1付近のピーク強度Q1を求める。次に、1490cm-1付近に見られる芳香環の吸収強度で規格化する。そのポリベンゾオキサゾールを350℃で1時間熱処理した後、再度、赤外吸収スペクトルを測定し、1650cm-1付近のピーク強度Q2を求め、1490cm-1付近に見られる芳香環の吸収強度で規格化する。得られたピーク強度Q1、Q2の規格値を用い、下記式に基づいて、ポリベンゾオキサゾールのオキサゾール化率を求めることができる。
オキサゾール化率(%)=(ピーク強度Q1の規格値/ピーク強度Q2の規格値)×100
The polybenzoxazole preferably has an oxazolization rate of 85% or more, more preferably 90% or more. The upper limit is not particularly limited and may be 100%. When the oxazolization rate is 85% or more, film shrinkage due to ring closure that occurs when oxazolized by heating is reduced, and warpage can be more effectively suppressed.
The oxazole ratio is measured, for example, by the following method.
The infrared absorption spectrum of the polybenzoxazole is measured, and the peak intensity Q1 near 1650 cm −1 , which is an absorption peak derived from the amide structure of the precursor, is determined. This is then normalized by the absorption intensity of the aromatic ring observed near 1490 cm −1 . After heat treating the polybenzoxazole at 350°C for 1 hour, the infrared absorption spectrum is measured again, and the peak intensity Q2 near 1650 cm −1 is determined and normalized by the absorption intensity of the aromatic ring observed near 1490 cm −1 . The normalized values of the peak intensities Q1 and Q2 obtained can be used to calculate the oxazolization rate of the polybenzoxazole based on the following formula:
Oxazolization rate (%) = (normalized value of peak intensity Q1/normalized value of peak intensity Q2) × 100
ポリベンゾオキサゾールは、すべてが1種のR131又はR132を含む上記式(X)の繰返し単位を含んでいてもよく、2つ以上の異なる種類のR131又はR132を含む上記式(X)の繰返し単位を含んでいてもよい。また、ポリベンゾオキサゾールは、上記式(X)の繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位も含んでいてもよい。 The polybenzoxazole may contain repeating units of the above formula (X) all containing one type of R 131 or R 132 , or may contain repeating units of the above formula (X) containing two or more different types of R 131 or R 132. Furthermore, the polybenzoxazole may contain other types of repeating units in addition to the repeating units of the above formula (X).
ポリベンゾオキサゾールは、例えば、ビスアミノフェノール誘導体と、R133を含むジカルボン酸又は上記ジカルボン酸の、ジカルボン酸ジクロライド及びジカルボン酸誘導体等から選ばれる化合物とを反応させて、ポリベンゾオキサゾール前駆体を得、これを既知のオキサゾール化反応法を用いてオキサゾール化させることで得られる。
なお、ジカルボン酸の場合には反応収率等を高めるため、1-ヒドロキシ-1,2,3-ベンゾトリアゾール等を予め反応させた活性エステル型のジカルボン酸誘導体を用いてもよい。
Polybenzoxazole can be obtained, for example, by reacting a bisaminophenol derivative with a dicarboxylic acid containing R 133 or a compound selected from dicarboxylic acid dichlorides and dicarboxylic acid derivatives of the dicarboxylic acid to obtain a polybenzoxazole precursor, which is then oxazolized using a known oxazolization reaction method.
In the case of dicarboxylic acids, in order to increase the reaction yield, etc., it is also possible to use an activated ester type dicarboxylic acid derivative which has been previously reacted with 1-hydroxy-1,2,3-benzotriazole or the like.
ポリベンゾオキサゾールの重量平均分子量(Mw)は、5,000~70,000が好ましく、8,000~50,000がより好ましく、10,000~30,000が更に好ましい。重量平均分子量を5,000以上とすることにより、硬化後の膜の耐折れ性を向上させることができる。機械特性に優れた有機膜を得るため、重量平均分子量は、20,000以上が特に好ましい。また、ポリベンゾオキサゾールを2種以上含有する場合、少なくとも1種のポリベンゾオキサゾールの重量平均分子量が上記範囲であることが好ましい。
また、ポリベンゾオキサゾールの数平均分子量(Mn)は、好ましくは7,200~14,000であり、より好ましくは8,000~12,000であり、更に好ましくは9,200~11,200である。
上記ポリベンゾオキサゾールの分子量の分散度は、1.4以上であることが好ましく、1.5以上がより好ましく、1.6以上であることが更に好ましい。ポリベンゾオキサゾールの分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、2.6以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.4以下が更に好ましく、2.3以下が一層好ましく、2.2以下がより一層好ましい。
また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリベンゾオキサゾールを含む場合、少なくとも1種のポリベンゾオキサゾールの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリベンゾオキサゾールを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of the polybenzoxazole is preferably 5,000 to 70,000, more preferably 8,000 to 50,000, and even more preferably 10,000 to 30,000. By setting the weight-average molecular weight to 5,000 or more, the fold resistance of the cured film can be improved. In order to obtain an organic film with excellent mechanical properties, the weight-average molecular weight is particularly preferably 20,000 or more. Furthermore, when two or more types of polybenzoxazoles are contained, it is preferable that the weight-average molecular weight of at least one type of polybenzoxazole be within the above range.
The number average molecular weight (Mn) of the polybenzoxazole is preferably 7,200 to 14,000, more preferably 8,000 to 12,000, and even more preferably 9,200 to 11,200.
The polybenzoxazole preferably has a molecular weight dispersity of 1.4 or more, more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.6 or more. The upper limit of the molecular weight dispersity of the polybenzoxazole is not particularly specified, but is, for example, preferably 2.6 or less, more preferably 2.5 or less, even more preferably 2.4 or less, even more preferably 2.3 or less, and even more preferably 2.2 or less.
When the resin composition contains multiple polybenzoxazoles as specific resins, it is preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polybenzoxazole are within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polybenzoxazoles as a single resin are within the above-mentioned ranges.
〔ポリアミドイミド前駆体〕
ポリアミドイミド前駆体は、下記式(PAI-2)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
The polyamideimide precursor preferably contains a repeating unit represented by the following formula (PAI-2).
式(PAI-2)中、R117は、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族基、環状の脂肪族基、及び芳香族基、複素芳香族基、又は単結合若しくは連結基によりこれらを2以上連結した基が例示され、炭素数2~20の直鎖の脂肪族基、炭素数3~20の分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基がより好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基がより好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
In formula (PAI-2), R 117 is exemplified by a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, an aromatic group, a heteroaromatic group, or a group in which two or more of these are linked together via a single bond or a linking group; a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more of these are combined together via a single bond or a linking group is preferred; and an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms are combined together via a single bond or a linking group is more preferred.
The linking group is preferably -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O) 2 -, an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group, or a linking group formed by bonding two or more of these, and more preferably -O-, -S-, an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group, or a linking group formed by bonding two or more of these.
The alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
The halogenated alkylene group is preferably a halogenated alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the halogen atom in the halogenated alkylene group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, with a fluorine atom being preferred. The halogenated alkylene group may contain hydrogen atoms, or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, but it is preferred that all of the hydrogen atoms be substituted with halogen atoms. Examples of preferred halogenated alkylene groups include a (ditrifluoromethyl)methylene group.
The arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group, more preferably a phenylene group, and even more preferably a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group.
また、R117は少なくとも1つのカルボキシ基がハロゲン化されていてもよいトリカルボン酸化合物から誘導されることが好ましい。上記ハロゲン化としては、塩素化が好ましい。
本発明において、カルボキシ基を3つ有する化合物をトリカルボン酸化合物という。
上記トリカルボン酸化合物の3つのカルボキシ基のうち2つのカルボキシ基は酸無水物化されていてもよい。
ポリアミドイミド前駆体の製造に用いられるハロゲン化されていてもよいトリカルボン酸化合物としては、分岐鎖状の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族のトリカルボン酸化合物などが挙げられる。
これらのトリカルボン酸化合物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
Furthermore, R 117 is preferably derived from a tricarboxylic acid compound in which at least one carboxy group may be halogenated, and the halogenation is preferably chlorination.
In the present invention, a compound having three carboxy groups is called a tricarboxylic acid compound.
Two of the three carboxy groups of the tricarboxylic acid compound may be converted into acid anhydrides.
Examples of the tricarboxylic acid compound which may be halogenated and is used in the production of the polyamideimide precursor include branched aliphatic, cyclic aliphatic, and aromatic tricarboxylic acid compounds.
These tricarboxylic acid compounds may be used alone or in combination of two or more.
具体的には、トリカルボン酸化合物としては、炭素数2~20の直鎖の脂肪族基、炭素数3~20の分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基を含むトリカルボン酸化合物が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基を含むトリカルボン酸化合物がより好ましい。 Specifically, preferred tricarboxylic acid compounds are those containing a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more of these groups via a single bond or a linking group, and more preferred are tricarboxylic acid compounds containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms via a single bond or a linking group.
また、トリカルボン酸化合物の具体例としては、1,2,3-プロパントリカルボン酸、1,3,5-ペンタントリカルボン酸、クエン酸、トリメリット酸、2,3,6-ナフタレントリカルボン酸、フタル酸(又は、無水フタル酸)と安息香酸とが単結合、-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-SO2-又はフェニレン基で連結された化合物等が挙げられる。
これらの化合物は、2つのカルボキシ基が無水物化した化合物(例えば、トリメリット酸無水物)であってもよいし、少なくとも1つのカルボキシ基がハロゲン化した化合物(例えば、無水トリメリット酸クロリド)であってもよい。
Specific examples of the tricarboxylic acid compound include 1,2,3-propanetricarboxylic acid, 1,3,5-pentanetricarboxylic acid, citric acid, trimellitic acid, 2,3,6-naphthalenetricarboxylic acid, and compounds in which phthalic acid (or phthalic anhydride) and benzoic acid are linked via a single bond, —O—, —CH 2 —, —C(CH 3 ) 2 —, —C(CF 3 ) 2 —, —SO 2 —, or a phenylene group.
These compounds may be compounds in which two carboxy groups are anhydrides (e.g., trimellitic anhydride), or may be compounds in which at least one carboxy group is halogenated (e.g., trimellitic anhydride chloride).
式(PAI-2)中、R111、A2、R113はそれぞれ、上述の式(2)におけるR111、A2、R113と同義であり、好ましい態様も同様である。 In formula (PAI-2), R 111 , A 2 and R 113 have the same meanings as R 111 , A 2 and R 113 in formula (2) above, respectively, and preferred embodiments are also the same.
ポリアミドイミド前駆体は他の繰返し単位を更に含んでもよい。
他の繰返し単位としては、上述の式(2)で表される繰返し単位、下記式(PAI-1)で表される繰返し単位等が挙げられる。
Examples of other repeating units include the repeating unit represented by the above formula (2) and the repeating unit represented by the following formula (PAI-1).
式(PAI-1)中、R116は2価の有機基を表し、R111は2価の有機基を表す。
式(PAI-1)中、R116は、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族基、環状の脂肪族基、及び芳香族基、複素芳香族基、又は単結合若しくは連結基によりこれらを2以上連結した基が例示され、炭素数2~20の直鎖の脂肪族基、炭素数3~20の分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基がより好ましい。
上記連結基としては、-O-、-S-、-C(=O)-、-S(=O)2-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基が好ましく、-O-、-S-、アルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを2以上結合した連結基がより好ましい。
上記アルキレン基としては、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のアルキレン基が更に好ましい。
上記ハロゲン化アルキレン基としては、炭素数1~20のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、炭素数1~4のハロゲン化アルキレン基がより好ましい。また、上記ハロゲン化アルキレン基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン化アルキレン基は、水素原子を有していても、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていてもよいが、水素原子の全てがハロゲン原子で置換されていることが好ましい。好ましいハロゲン化アルキレン基の例としては、(ジトリフルオロメチル)メチレン基等が挙げられる。
上記アリーレン基としては、フェニレン基又はナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましく、1,3-フェニレン基又は1,4-フェニレン基が更に好ましい。
In formula (PAI-1), R 116 represents a divalent organic group, and R 111 represents a divalent organic group.
In formula (PAI-1), R 116 is exemplified by a linear or branched aliphatic group, a cyclic aliphatic group, an aromatic group, a heteroaromatic group, or a group in which two or more of these are linked together via a single bond or a linking group, and is preferably a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more of these are combined together via a single bond or a linking group, and more preferably an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group in which two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms are combined together via a single bond or a linking group.
The linking group is preferably -O-, -S-, -C(=O)-, -S(=O) 2 -, an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group, or a linking group formed by bonding two or more of these, and more preferably -O-, -S-, an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group, or a linking group formed by bonding two or more of these.
The alkylene group is preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
The halogenated alkylene group is preferably a halogenated alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and even more preferably a halogenated alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the halogen atom in the halogenated alkylene group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, with a fluorine atom being preferred. The halogenated alkylene group may contain hydrogen atoms, or all of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, but it is preferred that all of the hydrogen atoms be substituted with halogen atoms. Examples of preferred halogenated alkylene groups include a (ditrifluoromethyl)methylene group.
The arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group, more preferably a phenylene group, and even more preferably a 1,3-phenylene group or a 1,4-phenylene group.
また、R116はジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物から誘導されることが好ましい。
本発明において、カルボキシ基を2つ有する化合物をジカルボン酸化合物、ハロゲン化されたカルボキシ基を2つ有する化合物をジカルボン酸ジハライド化合物という。
ジカルボン酸ジハライド化合物におけるカルボキシ基は、ハロゲン化されていればよいが、例えば、塩素化されていることが好ましい。すなわち、ジカルボン酸ジハライド化合物は、ジカルボン酸ジクロリド化合物であることが好ましい。
ポリアミドイミド前駆体の製造に用いられるハロゲン化されていてもよいジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物としては、直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族、環状の脂肪族又は芳香族ジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物などが挙げられる。
これらのジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上用いてもよい。
Furthermore, R 116 is preferably derived from a dicarboxylic acid compound or a dicarboxylic acid dihalide compound.
In the present invention, a compound having two carboxy groups is called a dicarboxylic acid compound, and a compound having two halogenated carboxy groups is called a dicarboxylic acid dihalide compound.
The carboxy group in the dicarboxylic acid dihalide compound may be halogenated, but is preferably chlorinated, for example, i.e., the dicarboxylic acid dihalide compound is preferably a dicarboxylic acid dichloride compound.
Examples of the optionally halogenated dicarboxylic acid compound or dicarboxylic acid dihalide compound used in the production of the polyamideimide precursor include linear or branched aliphatic, cyclic aliphatic, or aromatic dicarboxylic acid compound or dicarboxylic acid dihalide compound.
These dicarboxylic acid compounds or dicarboxylic acid dihalide compounds may be used alone or in combination of two or more.
具体的には、ジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物としては、炭素数2~20の直鎖の脂肪族基、炭素数3~20の分岐の脂肪族基、炭素数3~20の環状の脂肪族基、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基によりこれらを2以上組み合わせた基を含むジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物が好ましく、炭素数6~20の芳香族基、又は、単結合若しくは連結基により炭素数6~20の芳香族基を2以上組み合わせた基を含むジカルボン酸化合物又はジカルボン酸ジハライド化合物がより好ましい。Specifically, the dicarboxylic acid compound or dicarboxylic acid dihalide compound is preferably a dicarboxylic acid compound or dicarboxylic acid dihalide compound containing a linear aliphatic group having 2 to 20 carbon atoms, a branched aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more of these groups via a single bond or a linking group, and more preferably a dicarboxylic acid compound or dicarboxylic acid dihalide compound containing an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, or a group combining two or more aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms via a single bond or a linking group.
また、ジカルボン酸化合物の具体例としては、マロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、イソプロピルマロン酸、ジ-n-ブチルマロン酸、スクシン酸、テトラフルオロスクシン酸、メチルスクシン酸、2,2-ジメチルスクシン酸、2,3-ジメチルスクシン酸、ジメチルメチルスクシン酸、グルタル酸、ヘキサフルオログルタル酸、2-メチルグルタル酸、3-メチルグルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、3,3-ジメチルグルタル酸、3-エチル-3-メチルグルタル酸、アジピン酸、オクタフルオロアジピン酸、3-メチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2,6,6-テトラメチルピメリン酸、スベリン酸、ドデカフルオロスベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、1,9-ノナン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、ヘンエイコサン二酸、ドコサン二酸、トリコサン二酸、テトラコサン二酸、ペンタコサン二酸、ヘキサコサン二酸、ヘプタコサン二酸、オクタコサン二酸、ノナコサン二酸、トリアコンタン二酸、ヘントリアコンタン二酸、ドトリアコンタン二酸、ジグリコール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’-ビフェニルカルボン酸、4,4’-ビフェニルカルボン酸、4,4’-ジカルボキシジフェニルエーテル、ベンゾフェノン-4,4’-ジカルボン酸等が挙げられる。
ジカルボン酸ジハライド化合物の具体例としては、上記ジカルボン酸化合物の具体例における2つのカルボキシ基をハロゲン化した構造の化合物が挙げられる。
Specific examples of dicarboxylic acid compounds include malonic acid, dimethylmalonic acid, ethylmalonic acid, isopropylmalonic acid, di-n-butylmalonic acid, succinic acid, tetrafluorosuccinic acid, methylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid, dimethylmethylsuccinic acid, glutaric acid, hexafluoroglutaric acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 3,3-dimethylglutaric acid, 3-ethyl-3-methylglutaric acid, adipic acid, octafluoroadipic acid, 3-methyladipic acid, pimelic acid, 2,2,6,6-tetramethylpimelic acid, suberic acid, dodecafluorosuberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and hexadecafluoroadipic acid. Examples of the carboxylic acid include fluorosebacic acid, 1,9-nonanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, heptadecanedioic acid, octadecanedioic acid, nonadecanedioic acid, eicosanedicarboxylic acid, heneicosanedicarboxylic acid, docosanedicarboxylic acid, tricosanedicarboxylic acid, tetracosanedicarboxylic acid, pentacosanedicarboxylic acid, hexacosanedicarboxylic acid, heptacosanedicarboxylic acid, octacosanedicarboxylic acid, nonacosanedicarboxylic acid, triacontanedioic acid, hentriacontanedioic acid, dotriacontanedioic acid, diglycolic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 4,4'-biphenylcarboxylic acid, 4,4'-biphenylcarboxylic acid, 4,4'-dicarboxydiphenyl ether, and benzophenone-4,4'-dicarboxylic acid.
Specific examples of the dicarboxylic acid dihalide compound include compounds in which two carboxy groups in the specific examples of the dicarboxylic acid compounds mentioned above are halogenated.
式(PAI-1)中、R111は上述の式(2)におけるR111と同義であり、好ましい態様も同様である。 In formula (PAI-1), R 111 has the same meaning as R 111 in formula (2) above, and preferred embodiments are also the same.
また、ポリアミドイミド前駆体は、構造中にフッ素原子を有することも好ましい。ポリアミドイミド前駆体中のフッ素原子含有量は、10質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。It is also preferable that the polyamideimide precursor has fluorine atoms in its structure. The fluorine atom content in the polyamideimide precursor is preferably 10% by mass or more and 20% by mass or less.
また、基板との密着性を向上させる目的で、ポリアミドイミド前駆体は、シロキサン構造を有する脂肪族基と共重合していてもよい。具体的には、ジアミン成分として、ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p-アミノフェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどを用いる態様が挙げられる。 In addition, to improve adhesion to the substrate, the polyamide-imide precursor may be copolymerized with an aliphatic group having a siloxane structure. Specific examples include those using bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, bis(p-aminophenyl)octamethylpentasiloxane, etc. as the diamine component.
本発明におけるポリアミドイミド前駆体の一実施形態として、式(PAI-2)で表される繰返し単位、式(PAI-1)で表される繰返し単位、及び、式(2)で表される繰返し単位の合計含有量が、全繰返し単位の50モル%以上である態様が挙げられる。上記合計含有量は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、90モル%超であることが特に好ましい。上記合計含有量の上限は、特に限定されず、末端を除くポリアミドイミド前駆体における全ての繰返し単位が、式(PAI-2)で表される繰返し単位、式(PAI-1)で表される繰返し単位、及び、式(2)で表される繰返し単位のいずれかであってもよい。
また、本発明におけるポリアミドイミド前駆体の別の一実施形態として、式(PAI-2)で表される繰返し単位、及び、式(PAI-1)で表される繰返し単位の合計含有量が、全繰返し単位の50モル%以上である態様が挙げられる。上記合計含有量は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましく、90モル%超であることが特に好ましい。上記合計含有量の上限は、特に限定されず、末端を除くポリアミドイミド前駆体における全ての繰返し単位が、式(PAI-2)で表される繰返し単位、又は、式(PAI-1)で表される繰返し単位のいずれかであってもよい。
In one embodiment of the polyamideimide precursor of the present invention, the total content of the repeating units represented by formula (PAI-2), the repeating units represented by formula (PAI-1), and the repeating units represented by formula (2) is 50 mol% or more of all repeating units. This total content is more preferably 70 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably more than 90 mol%. There is no particular upper limit to the total content, and all repeating units in the polyamideimide precursor excluding the terminal repeating units may be any of the repeating units represented by formula (PAI-2), the repeating units represented by formula (PAI-1), and the repeating units represented by formula (2).
Another embodiment of the polyamideimide precursor of the present invention is one in which the total content of the repeating units represented by formula (PAI-2) and the repeating units represented by formula (PAI-1) is 50 mol% or more of all repeating units. This total content is more preferably 70 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably more than 90 mol%. There is no particular upper limit to the total content, and all repeating units in the polyamideimide precursor excluding the terminal repeating units may be either the repeating units represented by formula (PAI-2) or the repeating units represented by formula (PAI-1).
ポリアミドイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000~500,000であり、より好ましくは5,000~100,000であり、更に好ましくは10,000~50,000である。また、数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250,000であり、より好ましくは、2,000~50,000であり、更に好ましくは、4,000~25,000である。
ポリアミドイミド前駆体の分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリアミドイミド前駆体の分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。 また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリアミドイミド前駆体を含む場合、少なくとも1種のポリアミドイミド前駆体の重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリアミドイミド前駆体を1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the polyamideimide precursor is preferably 2,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 100,000, and even more preferably 10,000 to 50,000. The number average molecular weight (Mn) is preferably 800 to 250,000, more preferably 2,000 to 50,000, and even more preferably 4,000 to 25,000.
The molecular weight dispersity of the polyamideimide precursor is preferably 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more. The upper limit of the molecular weight dispersity of the polyamideimide precursor is not particularly specified, but is, for example, preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less. Furthermore, when the resin composition contains multiple types of polyamideimide precursors as specific resins, it is preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity of at least one type of polyamideimide precursor are within the above-mentioned ranges. Furthermore, it is also preferable that the weight average molecular weight, number average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple types of polyamideimide precursors as a single resin are each within the above-mentioned ranges.
〔ポリアミドイミド〕
本発明に用いられるポリアミドイミドは、アルカリ可溶性ポリアミドイミドであってもよく、有機溶剤を主成分とする現像液に対して可溶なポリアミドイミドであってもよい。
本明細書において、アルカリ可溶性ポリアミドイミドとは、100gの2.38質量%テトラメチルアンモニウム水溶液に対し、23℃で0.1g以上溶解するポリアミドイミドをいい、パターン形成性の観点からは、0.5g以上溶解するポリアミドイミドであることが好ましく、1.0g以上溶解するポリアミドイミドであることが更に好ましい。上記溶解量の上限は特に限定されないが、100g以下であることが好ましい。
また、ポリアミドイミドは、得られる有機膜の膜強度及び絶縁性の観点からは、複数個のアミド結合及び複数個のイミド構造を主鎖に有するポリアミドイミドであることが好ましい。
[Polyamide-imide]
The polyamideimide used in the present invention may be an alkali-soluble polyamideimide, or may be a polyamideimide that is soluble in a developer containing an organic solvent as a main component.
In this specification, alkali-soluble polyamideimide refers to a polyamideimide that dissolves at least 0.1 g in 100 g of a 2.38 mass % aqueous tetramethylammonium solution at 23° C. From the viewpoint of pattern formability, a polyamideimide that dissolves at least 0.5 g is preferred, and a polyamideimide that dissolves at least 1.0 g is more preferred. The upper limit of the dissolution amount is not particularly limited, but it is preferably 100 g or less.
Furthermore, from the viewpoint of the film strength and insulating properties of the resulting organic film, the polyamideimide is preferably a polyamideimide having a plurality of amide bonds and a plurality of imide structures in the main chain.
-フッ素原子-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリアミドイミドは、フッ素原子を有することが好ましい。
フッ素原子は、例えば、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR117、又は、R111に含まれることが好ましく、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR117、又は、R111にフッ化アルキル基として含まれることがより好ましい。
ポリアミドイミドの全質量に対するフッ素原子の量は、5質量%以上が好ましく、また、20質量%以下が好ましい。
- Fluorine atom -
From the viewpoint of the film strength of the resulting organic film, the polyamideimide preferably contains a fluorine atom.
The fluorine atom is preferably contained in, for example, R 117 or R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below, and more preferably contained as a fluorinated alkyl group in R 117 or R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below.
The amount of fluorine atoms relative to the total mass of the polyamideimide is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less.
-エチレン性不飽和結合-
得られる有機膜の膜強度の観点からは、ポリアミドイミドは、エチレン性不飽和結合を有してもよい。
ポリアミドイミドは、エチレン性不飽和結合を主鎖末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよいが、側鎖に有することが好ましい。
上記エチレン性不飽和結合は、ラジカル重合性を有することが好ましい。
エチレン性不飽和結合は、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR117、又は、R111に含まれることが好ましく、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR117、又は、R111にエチレン性不飽和結合を有する基として含まれることがより好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する基の好ましい態様は、上述のポリイミドにおけるエチレン性不飽和結合を有する基の好ましい態様と同様である。
- Ethylenically unsaturated bond -
From the viewpoint of the film strength of the resulting organic film, the polyamideimide may have an ethylenically unsaturated bond.
The polyamideimide may have an ethylenically unsaturated bond at the end of the main chain or in a side chain, but preferably in a side chain.
The ethylenically unsaturated bond preferably has radical polymerizability.
The ethylenically unsaturated bond is preferably contained in R 117 or R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below, and more preferably contained as a group having an ethylenically unsaturated bond in R 117 or R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below.
Preferred embodiments of the group having an ethylenically unsaturated bond are the same as the preferred embodiments of the group having an ethylenically unsaturated bond in the polyimide described above.
ポリアミドイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合の量は、0.0001~0.1mol/gであることが好ましく、0.001~0.05mol/gであることがより好ましい。 The amount of ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyamideimide is preferably 0.0001 to 0.1 mol/g, and more preferably 0.001 to 0.05 mol/g.
-エチレン性不飽和結合以外の重合性基-
ポリアミドイミドは、エチレン性不飽和結合以外の重合性基を有していてもよい。
ポリアミドイミドにおけるエチレン性不飽和結合以外の重合性基としては、上述のポリイミドにおけるエチレン性不飽和結合以外の重合性基と同様の基が挙げられる。
エチレン性不飽和結合以外の重合性基は、例えば、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR111に含まれることが好ましい。
ポリアミドイミドの全質量に対するエチレン性不飽和結合以外の重合性基の量は、0.05~10mol/gであることが好ましく、0.1~5mol/gであることがより好ましい。
-Polymerizable group other than ethylenically unsaturated bond-
The polyamideimide may have a polymerizable group other than an ethylenically unsaturated bond.
Examples of the polymerizable group other than the ethylenically unsaturated bond in the polyamideimide include the same groups as the polymerizable group other than the ethylenically unsaturated bond in the polyimide described above.
The polymerizable group other than the ethylenically unsaturated bond is preferably contained in, for example, R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below.
The amount of polymerizable groups other than ethylenically unsaturated bonds relative to the total mass of the polyamideimide is preferably 0.05 to 10 mol/g, more preferably 0.1 to 5 mol/g.
-極性変換基-
ポリアミドイミドは、酸分解性基等の極性変換基を有していてもよい。ポリアミドイミドにおける酸分解性基は、上述の式(2)におけるR113及びR114において説明した酸分解性基と同様であり、好ましい態様も同様である。
- Polarity conversion group -
The polyamideimide may have a polarity conversion group such as an acid-decomposable group. The acid-decomposable group in the polyamideimide is the same as the acid-decomposable group described for R 113 and R 114 in the above formula (2), and preferred embodiments are also the same.
-酸価-
ポリアミドイミドがアルカリ現像に供される場合、現像性を向上する観点からは、ポリアミドイミドの酸価は、30mgKOH/g以上であることが好ましく、50mgKOH/g以上であることがより好ましく、70mgKOH/g以上であることが更に好ましい。
また、上記酸価は500mgKOH/g以下であることが好ましく、400mgKOH/g以下であることがより好ましく、200mgKOH/g以下であることが更に好ましい。
また、ポリアミドイミドが有機溶剤を主成分とする現像液を用いた現像(例えば、後述する「溶剤現像」)に供される場合、ポリアミドイミドの酸価は、2~35mgKOH/gが好ましく、3~30mgKOH/gがより好ましく、5~20mgKOH/gが更に好ましい。
上記酸価は、公知の方法により測定され、例えば、JIS K 0070:1992に記載の方法により測定される。
また、ポリアミドイミドに含まれる酸基としては、上述のポリイミドにおける酸基と同様の基が挙げられ、好ましい態様も同様である。
- Acid value -
When the polyamideimide is subjected to alkaline development, from the viewpoint of improving developability, the acid value of the polyamideimide is preferably 30 mgKOH/g or more, more preferably 50 mgKOH/g or more, and even more preferably 70 mgKOH/g or more.
The acid value is preferably 500 mgKOH/g or less, more preferably 400 mgKOH/g or less, and even more preferably 200 mgKOH/g or less.
Furthermore, when the polyamideimide is subjected to development using a developer containing an organic solvent as a main component (for example, "solvent development" described later), the acid value of the polyamideimide is preferably 2 to 35 mgKOH/g, more preferably 3 to 30 mgKOH/g, and even more preferably 5 to 20 mgKOH/g.
The acid value is measured by a known method, for example, the method described in JIS K 0070:1992.
The acid group contained in the polyamideimide may be the same as the acid group in the polyimide described above, and the preferred embodiments are also the same.
-フェノール性ヒドロキシ基-
アルカリ現像液による現像速度を適切なものとする観点からは、ポリアミドイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を有することが好ましい。
ポリアミドイミドは、フェノール性ヒドロキシ基を主鎖末端に有してもよいし、側鎖に有してもよい。
フェノール性ヒドロキシ基は、例えば、後述する式(PAI-3)で表される繰返し単位におけるR117、又は、R111に含まれることが好ましい。
ポリアミドイミドの全質量に対するフェノール性ヒドロキシ基の量は、0.1~30mol/gであることが好ましく、1~20mol/gであることがより好ましい。
-Phenol hydroxy group-
From the viewpoint of ensuring an appropriate development rate with an alkaline developer, the polyamideimide preferably has a phenolic hydroxy group.
The polyamideimide may have a phenolic hydroxy group at the end of the main chain or on a side chain.
The phenolic hydroxy group is preferably contained in, for example, R 117 or R 111 in the repeating unit represented by formula (PAI-3) described below.
The amount of phenolic hydroxy groups relative to the total mass of the polyamideimide is preferably 0.1 to 30 mol/g, and more preferably 1 to 20 mol/g.
本発明で用いるポリアミドイミドとしては、イミド構造及びアミド結合を有する高分子化合物であれば、特に限定はないが、下記式(PAI-3)で表される繰返し単位を含むことが好ましい。
重合性基を有する場合、重合性基は、R111及びR117の少なくとも一方に位置していてもよいし、ポリアミドイミドの末端に位置していてもよい。
The polyamideimide used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer compound having an imide structure and an amide bond, but it is preferable that it contains a repeating unit represented by the following formula (PAI-3).
When the polyamideimide has a polymerizable group, the polymerizable group may be located at at least one of R 111 and R 117 , or may be located at the end of the polyamideimide.
また、樹脂組成物の保存安定性を向上させるため、ポリアミドイミドは主鎖末端をモノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などの末端封止剤で封止することが好ましい。末端封止剤の好ましい態様は、上述のポリイミドにおける末端封止剤の好ましい態様と同様である。 In addition, to improve the storage stability of the resin composition, it is preferable to cap the main chain ends of the polyamideimide with a terminal capping agent such as a monoamine, acid anhydride, monocarboxylic acid, monoacid chloride compound, or monoactive ester compound. Preferred aspects of the terminal capping agent are the same as those for the polyimide described above.
-イミド化率(閉環率)-
ポリアミドイミドのイミド化率(「閉環率」ともいう)は、得られる有機膜の膜強度、絶縁性等の観点からは、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがより好ましい。
上記イミド化率の上限は特に限定されず、100%以下であればよい。
上記イミド化率は、上述のポリイミドの閉環率と同様の方法により測定される。
-Imidization rate (ring closure rate)-
The imidization rate (also referred to as "ring closure rate") of the polyamideimide is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more, from the viewpoint of the film strength, insulating properties, etc. of the resulting organic film.
There is no particular upper limit to the imidization rate, and it is sufficient if it is 100% or less.
The imidization rate is measured in the same manner as the ring closure rate of the polyimide.
ポリアミドイミドは、すべてが1種のR111又はR117を含む上記式(PAI-3)で表される繰返し単位を含んでいてもよく、2つ以上の異なる種類のR131又はR132を含む上記式(PAI-3)で表される繰返し単位を含んでいてもよい。また、ポリアミドイミドは、上記式(PAI-3)で表される繰返し単位のほかに、他の種類の繰返し単位をも含んでいてもよい。他の種類の繰返し単位としては、上述の式(PAI-1)又は式(PAI-2)で表される繰返し単位等が挙げられる。 The polyamideimide may contain repeating units represented by the above formula (PAI-3) all containing one type of R 111 or R 117 , or may contain repeating units represented by the above formula (PAI-3) containing two or more different types of R 131 or R 132. Furthermore, the polyamideimide may contain other types of repeating units in addition to the repeating units represented by the above formula (PAI-3). Examples of other types of repeating units include the repeating units represented by the above formula (PAI-1) or formula (PAI-2).
ポリアミドイミドは、例えば、公知の方法によりポリアミドイミド前駆体を得、これを、既知のイミド化反応法を用いて完全イミド化させる方法、又は、途中でイミド化反応を停止し、一部イミド構造を導入する方法、更には、完全イミド化したポリマーと、そのポリアミドイミド前駆体をブレンドする事によって、一部イミド構造を導入する方法を利用して合成することができる。 Polyamideimide can be synthesized, for example, by obtaining a polyamideimide precursor using a known method and then completely imidizing it using a known imidization reaction method, or by terminating the imidization reaction midway and introducing a partial imide structure, or by blending a fully imidized polymer with the polyamideimide precursor to introduce a partial imide structure.
ポリアミドイミドの重量平均分子量(Mw)は、5,000~70,000が好ましく、8,000~50,000がより好ましく、10,000~30,000が更に好ましい。重量平均分子量を5,000以上とすることにより、硬化後の膜の耐折れ性を向上させることができる。機械特性に優れた有機膜を得るため、重量平均分子量は、20,000以上が特に好ましい。
また、ポリアミドイミドの数平均分子量(Mn)は、好ましくは800~250,000であり、より好ましくは、2,000~50,000であり、更に好ましくは、4,000~25,000である。
ポリアミドイミドの分子量の分散度は、1.5以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上であることが更に好ましい。ポリアミドイミドの分子量の分散度の上限値は特に定めるものではないが、例えば、7.0以下が好ましく、6.5以下がより好ましく、6.0以下が更に好ましい。
また、樹脂組成物が特定樹脂として複数種のポリアミドイミドを含む場合、少なくとも1種のポリアミドイミドの重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が上記範囲であることが好ましい。また、上記複数種のポリアミドイミドを1つの樹脂として算出した重量平均分子量、数平均分子量、及び、分散度が、それぞれ、上記範囲内であることも好ましい。
The weight-average molecular weight (Mw) of the polyamideimide is preferably 5,000 to 70,000, more preferably 8,000 to 50,000, and even more preferably 10,000 to 30,000. By making the weight-average molecular weight 5,000 or more, the fold resistance of the film after curing can be improved. In order to obtain an organic film with excellent mechanical properties, the weight-average molecular weight is particularly preferably 20,000 or more.
The number average molecular weight (Mn) of the polyamideimide is preferably 800 to 250,000, more preferably 2,000 to 50,000, and even more preferably 4,000 to 25,000.
The polyamideimide preferably has a molecular weight dispersity of 1.5 or more, more preferably 1.8 or more, and even more preferably 2.0 or more. The upper limit of the polyamideimide molecular weight dispersity is not particularly limited, but is, for example, preferably 7.0 or less, more preferably 6.5 or less, and even more preferably 6.0 or less.
When the resin composition contains multiple polyamideimides as specific resins, it is preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity of at least one polyamideimide are within the above-mentioned ranges. It is also preferable that the weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and dispersity calculated by treating the multiple polyamideimides as a single resin are each within the above-mentioned ranges.
〔ポリイミド前駆体等の製造方法〕
ポリイミド前駆体等は、例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させてポリアミック酸を得、縮合剤又はアルキル化剤を用いてエステル化する方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得て、その後ジアミンと縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸をハロゲン化剤を用いて酸ハロゲン化し、ジアミンと反応させる方法、などの方法を利用して得ることができる。上記製造方法のうち、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸をハロゲン化剤を用いて酸ハロゲン化し、ジアミンと反応させる方法がより好ましい。
上記縮合剤としては、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1,2-ジヒドロキノリン、1,1-カルボニルジオキシ-ジ-1,2,3-ベンゾトリアゾール、N,N’-ジスクシンイミジルカーボネート、無水トリフルオロ酢酸等が挙げられる。
上記アルキル化剤としては、N,N-ジメチルホルムアミドジメチルアセタール、N,N-ジメチルホルムアミドジエチルアセタール、N,N-ジアルキルホルムアミドジアルキルアセタール、オルトギ酸トリメチル、オルトギ酸トリエチル等が挙げられる。
上記ハロゲン化剤としては、塩化チオニル、塩化オキサリル、オキシ塩化リン等が挙げられる。
ポリイミド前駆体等の製造方法では、反応に際し、有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
有機溶剤としては、原料に応じて適宜定めることができるが、ピリジン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、プロピオン酸エチル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン等が例示される。
ポリイミド前駆体等の製造方法では、反応に際し、塩基性化合物を添加することが好ましい。塩基性化合物は1種でもよいし、2種以上でもよい。
塩基性化合物は、原料に応じて適宜定めることができるが、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン等が例示される。
[Method for producing polyimide precursors, etc.]
The polyimide precursor or the like can be obtained by, for example, a method of reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine at low temperature, a method of reacting a tetracarboxylic dianhydride with a diamine at low temperature to obtain a polyamic acid and then esterifying the polyamic acid using a condensing agent or an alkylating agent, a method of obtaining a diester from a tetracarboxylic dianhydride with an alcohol and then reacting the diester with a diamine in the presence of a condensing agent, a method of obtaining a diester from a tetracarboxylic dianhydride with an alcohol, then acid-halogenating the remaining dicarboxylic acid with a halogenating agent, and then reacting the diamine, etc. Among the above production methods, the method of obtaining a diester from a tetracarboxylic dianhydride with an alcohol, then acid-halogenating the remaining dicarboxylic acid with a halogenating agent, and then reacting the diamine is more preferred.
Examples of the condensing agent include dicyclohexylcarbodiimide, diisopropylcarbodiimide, 1-ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydroquinoline, 1,1-carbonyldioxy-di-1,2,3-benzotriazole, N,N'-disuccinimidyl carbonate, and trifluoroacetic anhydride.
Examples of the alkylating agent include N,N-dimethylformamide dimethyl acetal, N,N-dimethylformamide diethyl acetal, N,N-dialkylformamide dialkyl acetal, trimethyl orthoformate, and triethyl orthoformate.
Examples of the halogenating agent include thionyl chloride, oxalyl chloride, and phosphorus oxychloride.
In the method for producing a polyimide precursor or the like, it is preferable to use an organic solvent during the reaction. The organic solvent may be one kind or two or more kinds.
The organic solvent can be appropriately determined depending on the raw materials, and examples thereof include pyridine, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, ethyl propionate, dimethylacetamide, dimethylformamide, tetrahydrofuran, and γ-butyrolactone.
In the method for producing a polyimide precursor, etc., it is preferable to add a basic compound during the reaction. The basic compound may be one kind or two or more kinds.
The basic compound can be appropriately selected depending on the raw material, and examples thereof include triethylamine, diisopropylethylamine, pyridine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, and N,N-dimethyl-4-aminopyridine.
-末端封止剤-
ポリイミド前駆体等の製造方法に際し、保存安定性をより向上させるため、ポリイミド前駆体等の樹脂末端に残存するカルボン酸無水物、酸無水物誘導体、或いは、アミノ基を封止することが好ましい。樹脂末端に残存するカルボン酸無水物、及び酸無水物誘導体を封止する際、末端封止剤としては、モノアルコール、フェノール、チオール、チオフェノール、モノアミン等が挙げられ、反応性、膜の安定性から、モノアルコール、フェノール類やモノアミンを用いることがより好ましい。モノアルコールの好ましい化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデシノール、ベンジルアルコール、2-フェニルエタノール、2-メトキシエタノール、2-クロロメタノール、フルフリルアルコール等の1級アルコール、イソプロパノール、2-ブタノール、シクロヘキシルアルコール、シクロペンタノール、1-メトキシ-2-プロパノール等の2級アルコール、t-ブチルアルコール、アダマンタンアルコール等の3級アルコールが挙げられる。フェノール類の好ましい化合物としては、フェノール、メトキシフェノール、メチルフェノール、ナフタレン-1-オール、ナフタレン-2-オール、ヒドロキシスチレン等のフェノール類などが挙げられる。また、モノアミンの好ましい化合物としては、アニリン、2-エチニルアニリン、3-エチニルアニリン、4-エチニルアニリン、5-アミノ-8-ヒドロキシキノリン、1-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-ヒドロキシ-4-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-7-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-6-アミノナフタレン、2-ヒドロキシ-5-アミノナフタレン、1-カルボキシ-7-アミノナフタレン、1-カルボキシ-6-アミノナフタレン、1-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-カルボキシ-7-アミノナフタレン、2-カルボキシ-6-アミノナフタレン、2-カルボキシ-5-アミノナフタレン、2-アミノ安息香酸、3-アミノ安息香酸、4-アミノ安息香酸、4-アミノサリチル酸、5-アミノサリチル酸、6-アミノサリチル酸、2-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノベンゼンスルホン酸、4-アミノベンゼンスルホン酸、3-アミノ-4,6-ジヒドロキシピリミジン、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノール、2-アミノチオフェノール、3-アミノチオフェノール、4-アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよく、複数の末端封止剤を反応させることにより、複数の異なる末端基を導入してもよい。
また、樹脂末端のアミノ基を封止する際、アミノ基と反応可能な官能基を有する化合物で封止することが可能である。アミノ基に対する好ましい封止剤は、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリド、カルボン酸ブロミド、スルホン酸クロリド、無水スルホン酸、スルホン酸カルボン酸無水物などが好ましく、カルボン酸無水物、カルボン酸クロリドがより好ましい。カルボン酸無水物の好ましい化合物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水シュウ酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水安息香酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物などが挙げられる。また、カルボン酸クロリドの好ましい化合物としては、塩化アセチル、アクリル酸クロリド、プロピオニルクロリド、メタクリル酸クロリド、ピバロイルクロリド、シクロヘキサンカルボニルクロリド、2-エチルヘキサノイルクロリド、シンナモイルクロリド、1-アダマンタンカルボニルクロリド、ヘプタフルオロブチリルクロリド、ステアリン酸クロリド、ベンゾイルクロリド、などが挙げられる。
-End-capping agent-
In the production method of a polyimide precursor or the like, it is preferable to cap the carboxylic acid anhydride, acid anhydride derivative, or amino group remaining at the resin terminal of the polyimide precursor or the like to further improve storage stability. When capping the carboxylic acid anhydride or acid anhydride derivative remaining at the resin terminal, examples of end-capping agents include monoalcohols, phenols, thiols, thiophenols, monoamines, etc., and from the perspective of reactivity and film stability, it is more preferable to use monoalcohols, phenols, or monoamines. Preferred monoalcohol compounds include primary alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, octanol, dodecynol, benzyl alcohol, 2-phenylethanol, 2-methoxyethanol, 2-chloromethanol, and furfuryl alcohol; secondary alcohols such as isopropanol, 2-butanol, cyclohexyl alcohol, cyclopentanol, and 1-methoxy-2-propanol; and tertiary alcohols such as t-butyl alcohol and adamantane alcohol. Preferred phenolic compounds include phenols such as phenol, methoxyphenol, methylphenol, naphthalen-1-ol, naphthalen-2-ol, and hydroxystyrene. Preferred monoamine compounds include aniline, 2-ethynylaniline, 3-ethynylaniline, 4-ethynylaniline, 5-amino-8-hydroxyquinoline, 1-hydroxy-7-aminonaphthalene, 1-hydroxy-6-aminonaphthalene, 1-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-hydroxy-4-aminonaphthalene, 2-hydroxy-7-aminonaphthalene, 2-hydroxy-6-aminonaphthalene, 2-hydroxy-5-aminonaphthalene, 1-carboxy-7-aminonaphthalene, 1-carboxy-6-aminonaphthalene, 1-carboxy-5-aminonaphthalene, Examples include 2-carboxy-7-aminonaphthalene, 2-carboxy-6-aminonaphthalene, 2-carboxy-5-aminonaphthalene, 2-aminobenzoic acid, 3-aminobenzoic acid, 4-aminobenzoic acid, 4-aminosalicylic acid, 5-aminosalicylic acid, 6-aminosalicylic acid, 2-aminobenzenesulfonic acid, 3-aminobenzenesulfonic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, 3-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 2-aminophenol, 3-aminophenol, 4-aminophenol, 2-aminothiophenol, 3-aminothiophenol, 4-aminothiophenol, etc. Two or more of these may be used, and multiple different end groups may be introduced by reacting multiple end-capping agents.
Furthermore, when capping the amino groups at the resin terminals, they can be capped with a compound having a functional group capable of reacting with the amino group. Preferred capping agents for the amino group include carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid chlorides, carboxylic acid bromides, sulfonic acid chlorides, sulfonic acid anhydrides, and sulfonic acid carboxylic acid anhydrides, with carboxylic acid anhydrides and carboxylic acid chlorides being more preferred. Preferred carboxylic acid anhydride compounds include acetic anhydride, propionic acid anhydride, oxalic acid anhydride, succinic acid anhydride, maleic acid anhydride, phthalic acid anhydride, benzoic acid anhydride, and 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride. Preferred examples of carboxylic acid chloride compounds include acetyl chloride, acrylic acid chloride, propionyl chloride, methacrylic acid chloride, pivaloyl chloride, cyclohexanecarbonyl chloride, 2-ethylhexanoyl chloride, cinnamoyl chloride, 1-adamantanecarbonyl chloride, heptafluorobutyryl chloride, stearic acid chloride, and benzoyl chloride.
-固体析出-
ポリイミド前駆体等の製造方法に際し、固体を析出する工程を含んでいてもよい。具体的には、反応液中に共存している脱水縮合剤の吸水副生物を必要に応じて濾別した後、水、脂肪族低級アルコール、又はその混合液等の貧溶媒に、得られた重合体成分を投入し、重合体成分を析出させることで、固体として析出させ、乾燥させることでポリイミド前駆体等を得ることができる。精製度を向上させるために、ポリイミド前駆体等を再溶解、再沈析出、乾燥等の操作を繰返してもよい。さらに、イオン交換樹脂を用いてイオン性不純物を除去する工程を含んでいてもよい。
-Solid precipitation-
The method for producing a polyimide precursor or the like may include a step of precipitating a solid. Specifically, after filtering out water-absorbing by-products of the dehydration condensation agent coexisting in the reaction solution as needed, the resulting polymer component is added to a poor solvent such as water, a lower aliphatic alcohol, or a mixture thereof to precipitate the polymer component as a solid, which is then dried to obtain a polyimide precursor or the like. To improve the degree of purification, the polyimide precursor or the like may be repeatedly subjected to operations such as redissolution, reprecipitation, and drying. Furthermore, the method may include a step of removing ionic impurities using an ion exchange resin.
〔含有量〕
本発明の樹脂組成物における特定樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以上であることが一層好ましい。また、本発明の樹脂組成物における樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、99.5質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが一層好ましく、95質量%以下であることがより一層好ましい。
本発明の樹脂組成物は、特定樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
[Content]
The content of the specific resin in the resin composition of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, even more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more, based on the total solid content of the resin composition. Also, the content of the resin in the resin composition of the present invention is preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, even more preferably 98% by mass or less, even more preferably 97% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less, based on the total solid content of the resin composition.
The resin composition of the present invention may contain only one specific resin or two or more specific resins. When two or more specific resins are contained, the total amount is preferably within the above range.
また、本発明の樹脂組成物は、少なくとも2種の樹脂を含むことも好ましい。
具体的には、本発明の樹脂組成物は、特定樹脂と、後述する他の樹脂とを合計で2種以上含んでもよいし、特定樹脂を2種以上含んでいてもよいが、特定樹脂を2種以上含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物が特定樹脂を2種以上含む場合、例えば、ポリイミド前駆体であって、二無水物由来の構造(上述の式(2)でいうR115)が異なる2種以上のポリイミド前駆体を含むことが好ましい。
The resin composition of the present invention preferably contains at least two types of resins.
Specifically, the resin composition of the present invention may contain a total of two or more types of the specific resin and the other resins described below, or may contain two or more types of specific resins, but it is preferable that the resin composition contains two or more types of specific resins.
When the resin composition of the present invention contains two or more specific resins, it is preferable to contain, for example, two or more polyimide precursors having different dianhydride-derived structures (R 115 in the above formula (2)).
<他の樹脂>
本発明の樹脂組成物は、上述した特定樹脂に加えて、又は、上述の特定樹脂に代えて、特定樹脂とは異なる他の樹脂(以下、単に「他の樹脂」ともいう)を含んでもよい。
他の樹脂としては、フェノール樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、シロキサン構造を含む樹脂、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、スチリル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
特に、酸分解性基を有する(メタ)アクリル樹脂を用いることにより樹脂組成物をパターン形成用組成物として使用することができる。このような酸分解性基を有する(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、特開2019-174549号公報の段落0069~0170に記載の樹脂(B)などが挙げられる。
また、例えば、(メタ)アクリル樹脂を更に加えることにより、塗布性に優れた樹脂組成物が得られ、また、耐溶剤性に優れたパターン(硬化物)が得られる。
例えば、後述する重合性化合物に代えて、又は、後述する重合性化合物に加えて、重量平均分子量が20,000以下の重合性基価の高い(例えば、樹脂1gにおける重合性基の含有モル量が1×10-3モル/g以上である)(メタ)アクリル樹脂を樹脂組成物に添加することにより、樹脂組成物の塗布性、パターン(硬化物)の耐溶剤性等を向上させることができる。
<Other resins>
The resin composition of the present invention may contain, in addition to or instead of the specific resin described above, another resin different from the specific resin (hereinafter also simply referred to as "another resin").
Examples of other resins include phenolic resins, polyamides, epoxy resins, polysiloxanes, resins containing a siloxane structure, (meth)acrylic resins, (meth)acrylamide resins, urethane resins, butyral resins, styryl resins, polyether resins, and polyester resins.
In particular, the resin composition can be used as a pattern-forming composition by using a (meth)acrylic resin having an acid-decomposable group. Examples of such a (meth)acrylic resin having an acid-decomposable group include resin (B) described in paragraphs 0069 to 0170 of JP 2019-174549 A.
Furthermore, for example, by further adding a (meth)acrylic resin, a resin composition with excellent coatability can be obtained, and a pattern (cured product) with excellent solvent resistance can be obtained.
For example, instead of or in addition to the polymerizable compound described below, by adding a (meth)acrylic resin having a weight average molecular weight of 20,000 or less and a high polymerizable group value (for example, the molar amount of polymerizable groups contained in 1 g of resin is 1 × 10 -3 mol/g or more) to the resin composition, it is possible to improve the coatability of the resin composition and the solvent resistance of the pattern (cured product), etc.
本発明の樹脂組成物が他の樹脂を含む場合、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることが更に好ましく、2質量%以上であることが一層好ましく、5質量%以上であることがより一層好ましく、10質量%以上であることが更に一層好ましい。
また、本発明の樹脂組成物における、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが一層好ましく、50質量%以下であることがより一層好ましい。
また、本発明の樹脂組成物の好ましい一態様として、他の樹脂の含有量が低含有量である態様とすることもできる。上記態様において、他の樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、5質量%以下であることが一層好ましく、1質量%以下であることがより一層好ましい。上記含有量の下限は特に限定されず、0質量%以上であればよい。
本発明の樹脂組成物は、他の樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
When the resin composition of the present invention contains other resins, the content of the other resins is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, even more preferably 1% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, even more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more, relative to the total solid content of the resin composition.
Furthermore, the content of other resins in the resin composition of the present invention is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less, even more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less, based on the total solid content of the resin composition.
In addition, a preferred embodiment of the resin composition of the present invention may be an embodiment in which the content of the other resin is low. In this embodiment, the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on the total solid content of the resin composition. The lower limit of the content is not particularly limited, and may be 0% by mass or more.
The resin composition of the present invention may contain only one type of other resin, or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total amount is preferably in the above range.
<特定塩基発生剤>
本発明の樹脂組成物は、式(1-1)で表される塩基発生剤(特定塩基発生剤)を含む。
The resin composition of the present invention contains a base generator (specific base generator) represented by formula (1-1).
〔R〕
硬化物の破断伸びの観点から、式(1-1)中、Rはそれぞれ独立に、1価の有機基であることが好ましい。
Rは、炭化水素基であることが好ましく、アルキル基、芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基がより好ましく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が更に好ましく、炭素数1~10のアルキル基が特に好ましい。
上記アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいが、破断伸び向上の観点からは、分岐鎖状のアルキル基(例えば、イソプロピル基、イソブチル基、2-エチルへキシル基等)、又は、環状のアルキル基(例えば、シクロへキシル基等)が好ましい。
Rは置換基を有していてもよく、置換基としてはハロゲン原子、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヒドロキシ基、下記式(R-1)により表される基等が挙げられる。
[R]
From the viewpoint of the elongation at break of the cured product, it is preferred that each R in formula (1-1) is independently a monovalent organic group.
R is preferably a hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a combination thereof, still more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a group represented by a combination thereof, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
The alkyl group may be linear, branched, or cyclic. From the viewpoint of improving elongation at break, a branched alkyl group (e.g., an isopropyl group, an isobutyl group, a 2-ethylhexyl group, etc.) or a cyclic alkyl group (e.g., a cyclohexyl group, etc.) is preferred.
R may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, a hydroxy group, and a group represented by the following formula (R-1).
式(R-1)中、Raは炭化水素基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましく、炭素数1~10のアルキル基であることが更に好ましい。
式(R-1)中、Rbは炭化水素基であることが好ましく、アルキレン基であることがより好ましく、炭素数2~10のアルキレン基であることが更に好ましく、炭素数2~4のアルキレン基であることが特に好ましく、エチレン基又はプロピレン基であることが最も好ましい。nが2以上である場合、式(R-1)中にn個存在するRbはそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式(R-1)中、1~10の整数であることが好ましい。
式(R-1)中、mは1であることが好ましい。
In formula (R-1), R a is preferably a hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, and even more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
In formula (R-1), Rb is preferably a hydrocarbon group, more preferably an alkylene group, still more preferably an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, particularly preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and most preferably an ethylene group or a propylene group. When n is 2 or more, the n Rb 's present in formula (R-1) may be the same or different.
In formula (R-1), an integer of 1 to 10 is preferred.
In formula (R-1), m is preferably 1.
式(1-1)中の2つのRが結合して形成される環構造としては、例えば、上記アミド結合に含まれる窒素原子を環員とするピペリジン環、モルホリン環等が挙げられる。これらの環構造は更に置換基を有していてもよい。置換基としては、上記の炭化水素基における置換基と同様の基が挙げられる。 Examples of the ring structure formed by the bonding of two Rs in formula (1-1) include a piperidine ring, a morpholine ring, etc., in which the nitrogen atom contained in the amide bond is a ring member. These ring structures may further have a substituent. Examples of the substituent include the same groups as the substituents in the hydrocarbon group described above.
また、式(1-1)中、Rのうち少なくとも一方が式(R-2)で表される構造であることも好ましい。
Rのうち少なくとも一方が式(R-2)で表される構造であることにより、発生する塩基におけるアミノ基の窒素原子周辺が嵩高くなるため、立体障害により膜中での樹脂との反応を抑制できる。これにより、膜中でより均一に塩基が拡散しやすくなる。よって、膜の表面側と基材側とで膜シュリンクの度合いに差が発生することが抑制されやすく、得られるパターンの矩形性が更に優れると考えられる。
式(R-2)中、R2は、炭化水素基であることが好ましく、アルキル基、芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基がより好ましく、炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~20の芳香族炭化水素基、又は、これらの組み合わせにより表される基が更に好ましく、炭素数1~10のアルキル基が特に好ましい。
上記アルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいが、破断伸び向上の観点からは、分岐鎖状のアルキル基(例えば、イソプロピル基、イソブチル基、2-エチルへキシル基等)、又は、環状のアルキル基(例えば、シクロへキシル基等)が好ましい。
2つのR2同士又はR2と式(1-1)中のRのうち他方のRとが連結して形成される環構造としては、例えば、上記アミド結合に含まれる窒素原子を環員とするピペリジン環、モルホリン環等が挙げられる。これらの環構造は更に置換基を有していてもよい。置換基としては、上記の炭化水素基における置換基と同様の基が挙げられる。
In addition, it is also preferable that at least one of R in formula (1-1) is a structure represented by formula (R-2).
When at least one of R has a structure represented by formula (R-2), the area around the nitrogen atom of the amino group in the generated base becomes bulky, and steric hindrance can suppress the reaction with the resin in the film. This makes it easier for the base to diffuse more uniformly in the film. Therefore, it is thought that the difference in the degree of film shrinkage between the surface side and the substrate side of the film can be easily suppressed, and the rectangularity of the obtained pattern can be further improved.
In formula (R-2), R2 is preferably a hydrocarbon group, more preferably an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a combination thereof, still more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or a group represented by a combination thereof, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
The alkyl group may be linear, branched, or cyclic. From the viewpoint of improving elongation at break, a branched alkyl group (e.g., an isopropyl group, an isobutyl group, a 2-ethylhexyl group, etc.) or a cyclic alkyl group (e.g., a cyclohexyl group, etc.) is preferred.
Examples of the ring structure formed by linking two R2 together or R2 and the other R of the Rs in formula (1-1) include a piperidine ring and a morpholine ring in which the nitrogen atom contained in the amide bond is a ring member. These ring structures may further have a substituent. Examples of the substituent include the same groups as the substituents in the hydrocarbon group.
Rの好ましい態様の例としては、下記構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。下記具体例の構造に含まれる窒素原子は、式(1-1)中のアミド結合に含まれる窒素原子を意味している。下記具体例中、*はカルボニル基との結合部位を表す。
trans体はcis体に比べて窒素原子周辺がわずかに嵩高くなる。これにより、cis体の方が活性部位の窒素原子に基質化合物が近づきやすくなり、イミド化促進効果が向上する。一方で、樹脂と反応しない程度の十分な嵩高さは有するため、パターン矩形性も維持される。よって、cis体はtrans体に比べて他性能を維持しつつ、破断伸びに優れる。
Preferred examples of R include, but are not limited to, the structures below. The nitrogen atom contained in the structures of the specific examples below means the nitrogen atom contained in the amide bond in formula (1-1). In the specific examples below, * represents the bonding site with the carbonyl group.
The trans isomer has slightly more bulk around the nitrogen atom than the cis isomer. This allows the substrate compound to more easily approach the nitrogen atom in the active site, improving the imidization promotion effect. On the other hand, it has sufficient bulk to not react with the resin, so the pattern rectangularity is also maintained. Therefore, the cis isomer has superior breaking elongation while maintaining other performance properties compared to the trans isomer.
〔L〕
式(1-1)中、Lは2価の有機基であり、隣接する酸素原子(すなわち、式(1-1)中のOH基における酸素原子)と炭素原子(すなわち、式(1-1)中のカルボニル基における炭素原子)をつなぐ最短経路の連結鎖上に少なくとも1つのヘテロ原子を有する。
最短経路の連結鎖上に少なくとも1つのヘテロ原子を有するとは、式(1-1)中のOH基における酸素原子と、式(1-1)中のカルボニル基における炭素原子とを結ぶ連結鎖のうち、原子数が最小となる連結鎖に、ヘテロ原子が含まれることをいう。
Lはヘテロ原子を1つのみ有してもよいし、2以上有してもよい。また、Lは上記最短経路の連結鎖状にヘテロ原子を1つのみ有してもよいし、2以上有してもよい。
式(1-1)のLに含まれる、上記最短経路の連結鎖状に存在するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子等が挙げられ、窒素原子、酸素原子、又は、硫黄原子が好ましい。
特に、耐薬品性の観点からは、窒素原子が好ましく、破断伸びの観点からは酸素原子又は硫黄原子が好ましい。
[L]
In formula (1-1), L is a divalent organic group having at least one heteroatom on the shortest connecting chain connecting adjacent oxygen atoms (i.e., oxygen atoms in the OH group in formula (1-1)) and carbon atoms (i.e., carbon atoms in the carbonyl group in formula (1-1)).
"Having at least one heteroatom on the connecting chain of the shortest path" means that, of the connecting chains connecting the oxygen atom in the OH group in formula (1-1) and the carbon atom in the carbonyl group in formula (1-1), a heteroatom is contained in the connecting chain with the smallest number of atoms.
L may have only one heteroatom or may have two or more heteroatoms. Furthermore, L may have only one heteroatom or may have two or more heteroatoms in the connecting chain of the shortest path.
Examples of the heteroatom present in the connecting chain of the shortest path, which is included in L in formula (1-1), include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, and a silicon atom, and a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom is preferred.
In particular, from the viewpoint of chemical resistance, a nitrogen atom is preferred, and from the viewpoint of breaking elongation, an oxygen atom or a sulfur atom is preferred.
式(1-1)中、Lは、1以上の炭化水素基と、-O-、-S-、-NRN-、-P(=O)(ORP)O-及び-SiRP
2-よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造との結合により表される基が好ましく、1以上の炭化水素基と、-O-、-S-、及び、-NRN-よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造との結合により表される基がより好ましい。RNは水素原子又は1価の置換基を表し、水素原子又は炭化水素基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又は芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
上記炭化水素基としては、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は、これらの結合により表される基が好ましい。
上記飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~20の飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基がより好ましい。また、本発明において、特に限定しない限り、飽和脂肪族炭化水素基、アルキル基、アルケニル基、アルキレン基等の記載には、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表される構造のいずれもが含まれるものとする。
上記不飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素数2~20の不飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数2~10の不飽和脂肪族炭化水素基がより好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、ベンゼン環又はナフタレン環から複数の水素原子を除いた基が好ましく、ベンゼン環から複数の水素原子を除いた基がより好ましい。
得られる硬化物の破断伸び及び耐薬品性の観点からは、連結基は、上記炭化水素基として、脂肪族炭化水素環基又は芳香族炭化水素基を含むことが好ましく、芳香族炭化水素基を含むことがより好ましく、ベンゼン環から複数の水素原子を除いた基を含むことが更に好ましい。
上記脂肪族炭化水素環基としては、特に限定されないが、ジシクロペンタン環、シクロペンテン環、ボルネン環、イソボルネン環、又は、アダマンタン環から複数の水素原子を除いた基等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、ベンゼン環又はナフタレン環から複数の水素原子を除いた基が好ましく、ベンゼン環から複数の水素原子を除いた基がより好ましい。
また、上記芳香族炭化水素基又は上記脂肪族炭化水素環基は、他の環と縮合していてもよい。このような態様の例としては、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジヒドロジシクロペンテン環から複数の水素原子を除いた基などが挙げられる。
得られる硬化物の破断伸び及び耐薬品性の観点からは、Lは、上記炭化水素基として芳香族炭化水素基を含むことが好ましく、ベンゼン環から複数の水素原子を除いた基を含むことがより好ましい。
また、塩基の発生効率の観点から、Lが芳香族炭化水素基を含む場合、Lにおける芳香族炭化水素基が式(1-1)中の-OHと直接結合することも好ましい。Lにおける芳香族炭化水素基が式(1-1)中の-OHと直接結合する場合、上記-OHと、Lにおける芳香族炭化水素基が直接または連結基を介してアミド結合と連結する部位とは、Lにおける芳香族炭化水素基における隣接位に存在することが好ましい。隣接位とは、芳香族炭化水素基においてある置換基が結合する環員と、別の置換基とが結合する環員とが芳香族炭化水素基における隣接する環員であることを意味しており、芳香族炭化水素基がベンゼン環である場合、オルト位であることを意味する。
In formula (1-1), L is preferably a group represented by a bond between one or more hydrocarbon groups and at least one structure selected from the group consisting of -O-, -S-, -NR N -, -P(═O)(OR P )O-, and -SiR P 2 -, and more preferably a group represented by a bond between one or more hydrocarbon groups and at least one structure selected from the group consisting of -O-, -S-, and -NR N -. R N represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an aromatic hydrocarbon group.
The hydrocarbon group is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a group represented by a combination of these groups.
The saturated aliphatic hydrocarbon group is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Furthermore, in the present invention, unless otherwise specified, the terms saturated aliphatic hydrocarbon group, alkyl group, alkenyl group, alkylene group, etc. include any of linear, branched, cyclic, and combinations thereof.
The unsaturated aliphatic hydrocarbon group is preferably an unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably an unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms.
The aromatic hydrocarbon group includes aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, and is preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring or a naphthalene ring, more preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring.
From the viewpoint of the breaking elongation and chemical resistance of the resulting cured product, the linking group preferably contains, as the hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon ring group or an aromatic hydrocarbon group, more preferably contains an aromatic hydrocarbon group, and even more preferably contains a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring.
The aliphatic hydrocarbon ring group is not particularly limited, but examples thereof include groups in which multiple hydrogen atoms have been removed from a dicyclopentane ring, a cyclopentene ring, a bornene ring, an isobornene ring, or an adamantane ring.
The aromatic hydrocarbon group includes aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, and is preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring or a naphthalene ring, more preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring.
The aromatic hydrocarbon group or the aliphatic hydrocarbon ring group may be condensed with another ring, such as an indole ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, or a dihydrodicyclopentene ring in which multiple hydrogen atoms have been removed.
From the viewpoint of the breaking elongation and chemical resistance of the resulting cured product, L preferably contains an aromatic hydrocarbon group as the hydrocarbon group, and more preferably contains a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring.
Furthermore, from the viewpoint of the efficiency of generating a base, when L contains an aromatic hydrocarbon group, it is also preferable that the aromatic hydrocarbon group in L is directly bonded to -OH in formula (1-1). When the aromatic hydrocarbon group in L is directly bonded to -OH in formula (1-1), the -OH and the site at which the aromatic hydrocarbon group in L is linked to an amide bond, directly or via a linking group, are preferably located at adjacent positions in the aromatic hydrocarbon group in L. The term "adjacent positions" means that in the aromatic hydrocarbon group, a ring member to which a substituent is bonded and a ring member to which another substituent is bonded are adjacent ring members in the aromatic hydrocarbon group, and when the aromatic hydrocarbon group is a benzene ring, this means the ortho positions.
また、Lにおける式(1-1)中の-OHとの結合部位は、炭化水素基であることが好ましい。
式(1-1)中の-OHは、ヒドロキシ基である。また、式(1-1)中の-OHがフェノール性ヒドロキシ基である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
また、Lにおけるヘテロ原子と式(1-1)中の-OHとをつなぐ最短経路の連結鎖は、2つの炭素原子から形成されることが好ましい。
例えば下記化合物A-1の場合、ヘテロ原子(酸素原子)と式(1-1)中の-OHとをつなぐ最短経路の連結鎖は、斜体で1、2と付番を記載した2つの炭素原子から形成されている。
In formula (1-1), —OH is a hydroxy group. In addition, an embodiment in which —OH in formula (1-1) is a phenolic hydroxy group is also one of the preferred embodiments of the present invention.
Furthermore, the shortest linking chain connecting the heteroatom in L and —OH in formula (1-1) is preferably formed from two carbon atoms.
For example, in the case of the following compound A-1, the shortest path connecting the heteroatom (oxygen atom) and —OH in formula (1-1) is formed from two carbon atoms numbered 1 and 2 in italics.
これらの中でも、Lは、芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素環基と、直鎖状の脂肪族飽和炭化水素基との組み合わせにより表される基であることが好ましい。
Lが芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素環基と、直鎖状の脂肪族炭化水素基との組み合わせにより表される基である場合、式(1-1)中の-OHとの結合部位は芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素環基に存在し、かつ、式(1-1)中のカルボニル基との結合部位は直鎖状の脂肪族飽和炭化水素基に存在することが好ましい。
上記芳香族炭化水素基、上記脂肪族炭化水素環基、及び、脂肪族飽和炭化水素基の好ましい態様は上述の通りである。
Among these, L is preferably a group represented by a combination of an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon ring group and a linear aliphatic saturated hydrocarbon group.
When L is a group represented by a combination of an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon ring group and a straight-chain aliphatic hydrocarbon group, it is preferred that the bonding site to —OH in formula (1-1) is present in the aromatic hydrocarbon group or the aliphatic hydrocarbon ring group, and that the bonding site to the carbonyl group in formula (1-1) is present in the straight-chain saturated aliphatic hydrocarbon group.
Preferred embodiments of the aromatic hydrocarbon group, the aliphatic hydrocarbon ring group, and the aliphatic saturated hydrocarbon group are as described above.
また、Lは構造内に-OHを更に含んでもよいし、アミド結合(-C(=O)NR2)を更に含んでもよい。上記Rは式(1-1)中のRと同義である。 Furthermore, L may further contain an —OH group or an amide bond (—C(═O)NR 2 ) in the structure. The above R has the same meaning as R in formula (1-1).
また、パターンの矩形性を更に向上させる観点からは、Lが重合性基を含むことも好ましい。重合性基としては、ラジカル重合性基が好ましく、エチレン性不飽和基がより好ましく、ビニルフェニル基等の芳香環に直接ビニル基が結合した基、(メタ)アクリロキシ基、(メタ)アクリルアミド基、マレイミド基、ビニル基、アリル基等が挙げられ、ビニルフェニル基又は(メタ)アクリロキシ基がより好ましい。 In order to further improve the rectangularity of the pattern, it is also preferable that L contains a polymerizable group. Examples of the polymerizable group include a radically polymerizable group, an ethylenically unsaturated group is more preferable, a group in which a vinyl group is directly bonded to an aromatic ring, such as a vinylphenyl group, a (meth)acryloxy group, a (meth)acrylamide group, a maleimide group, a vinyl group, and an allyl group, and a vinylphenyl group or a (meth)acryloxy group is more preferable.
Lの具体例としては下記構造が挙げられるが、これに限定されるものではない。下記構造中、*は式(1-1)中のOHとの結合部位を、#は式(1-1)中のカルボニル基との結合部位をそれぞれ示している。
〔式(1-2)で表される塩基発生剤〕
本発明の組成物は、特定塩基発生剤として、式(1-2)で表される塩基発生剤を含むことが好ましい。
The composition of the present invention preferably contains a base generator represented by formula (1-2) as the specific base generator.
-R-
式(1-2)中、Rは式(1-1)中のRと同義であり、好ましい態様も同様である。
-R-
In formula (1-2), R has the same meaning as R in formula (1-1), and the preferred embodiments are also the same.
-L1-
式(1-2)中、L1は置換されていてもよいアルキレン基を表し、炭素数1~20のアルキレン基が好ましく、炭素数1~10のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~4のアルキレン基がより好ましく、エチレン基が更に好ましい。
上記アルキレン基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいし、これらの組み合わせにより表される基であってもよいが、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。
上記アルキレン基における置換基としては、本発明の効果が得られる物であれば特に制限なく使用することができるが、例えば、カルボキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
また、上記アルキレン基が無置換である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
-L 1 -
In formula (1-2), L1 represents an alkylene group which may be substituted, preferably an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, still more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and still more preferably an ethylene group.
The alkylene group may be linear, branched, or cyclic, or may be a group represented by a combination of these, but is preferably linear or branched.
The substituent on the alkylene group can be any one that can achieve the effects of the present invention, and examples thereof include a carboxy group and a halogen atom.
An embodiment in which the alkylene group is unsubstituted is also one of the preferred embodiments of the present invention.
-Z-
式(1-2)中、Zは-O-、-S-又は-NRN-を表し、耐薬品性の観点からは-NRN-が、破断伸びの観点からは-O-又は-S-がそれぞれ好ましい。
-Z-
In formula (1-2), Z represents —O—, —S— or —NR N —, with —NR N — being preferred from the viewpoint of chemical resistance, and —O— or —S— being preferred from the viewpoint of elongation at break.
-R1及びR2-
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は有機基を表し、少なくとも1つは有機基であることが好ましい。
R1としては、炭化水素基が好ましく、飽和脂肪族炭化水素基、又は、芳香族炭化水素基がより好ましい。
上記飽和脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~20の飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、炭素数1~10の飽和脂肪族炭化水素基がより好ましい。また、本発明において、特に限定しない限り、飽和脂肪族炭化水素基、アルキル基、アルケニル基、アルキレン基等の記載には、直鎖状、分岐鎖状、環状又はこれらの組み合わせにより表される構造のいずれもが含まれるものとする。
上記芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられ、ベンゼン環又はナフタレン環から複数の水素原子を除いた基が好ましく、ベンゼン環から複数の水素原子を除いた基がより好ましい。
-R 1 and R 2 -
R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an organic group, and it is preferable that at least one of them is an organic group.
R 1 is preferably a hydrocarbon group, more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
The saturated aliphatic hydrocarbon group is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Furthermore, in the present invention, unless otherwise specified, the terms saturated aliphatic hydrocarbon group, alkyl group, alkenyl group, alkylene group, etc. include any of linear, branched, cyclic, and combinations thereof.
The aromatic hydrocarbon group includes aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, and is preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring or a naphthalene ring, more preferably a group in which multiple hydrogen atoms have been removed from a benzene ring.
また、2つのR1及びR2のうち少なくとも2つが結合して環構造を形成してもよく、2つのR1が結合して環構造を形成することが好ましい。
形成される環構造としては、芳香族環構造であっても脂肪族環構造であってもよいが、芳香族環構造が好ましく、芳香族炭化水素環構造がより好ましく、ベンゼン環構造が特に好ましい。
例えば、2つのR1が結合して環構造を形成する場合、式(1-1)中の破線部を有する結合は二重結合である。
At least two of the two R 1s and R 2s may be bonded to form a ring structure, and it is preferred that two R 1s be bonded to form a ring structure.
The ring structure formed may be an aromatic ring structure or an aliphatic ring structure, but is preferably an aromatic ring structure, more preferably an aromatic hydrocarbon ring structure, and particularly preferably a benzene ring structure.
For example, when two R 1s are bonded to form a ring structure, the bond with the dashed line in formula (1-1) is a double bond.
-n-
nは0又は1を表し、0であることが好ましい。すなわち、式(1-1)中の破線部を有する結合は二重結合を表すことが好ましい。
-n-
n represents 0 or 1, and is preferably 0. That is, the bond having a dashed line in formula (1-1) preferably represents a double bond.
〔式(1-3)で表される塩基発生剤〕
本発明の組成物は、特定塩基発生剤として、式(1-3)で表される塩基発生剤を含むことが好ましい。
The composition of the present invention preferably contains a base generator represented by formula (1-3) as the specific base generator.
式(1-3)中、R、L1及びZの好ましい態様は、式(1-2)中のR、L1及びZの好ましい態様と同様である。 In formula (1-3), the preferred embodiments of R, L1 and Z are the same as the preferred embodiments of R, L1 and Z in formula (1-2).
式(1-3)中、R3は水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
また、R3がビニル基等の重合性基である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
In formula (1-3), R 3 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom.
Furthermore, an embodiment in which R3 is a polymerizable group such as a vinyl group is also one of the preferred embodiments of the present invention.
〔式(1-4)で表される塩基発生剤〕
本発明の組成物は、特定塩基発生剤として、式(1-4)で表される塩基発生剤を含むことが好ましい。式(1-4)から発生する塩基はアミノ基の窒素原子周辺が嵩高いため、立体障害により膜中での樹脂との反応を抑制できる。これにより、膜中でより均一に塩基が拡散しやすくなる。よって、膜の表面側と基材側とで膜シュリンクの度合いに差が発生することが抑制されやすく、得られるパターンの矩形性が更に優れると考えられる。
The composition of the present invention preferably contains a base generator represented by formula (1-4) as the specific base generator. The base generated from formula (1-4) has bulky structure around the nitrogen atom of the amino group, which can suppress the reaction with the resin in the film due to steric hindrance. This facilitates more uniform diffusion of the base in the film. Therefore, it is believed that the difference in the degree of film shrinkage between the surface side and the substrate side of the film is easily suppressed, and the rectangularity of the obtained pattern is further improved.
式(1-4)中、Z、L1及びR3の好ましい態様は、式(1-3)中のZ、L1及びR3の好ましい態様と同様である。
式(1-4)中、R2の好ましい態様は、式(1-1)中のR2の好ましい態様と同様である。
式(1-4)中、R4の好ましい態様は、式(1-1)中のRが1価の有機基である場合の好ましい態様と同様である。
In formula (1-4), the preferred embodiments of Z, L 1 and R 3 are the same as the preferred embodiments of Z, L 1 and R 3 in formula (1-3).
In formula (1-4), the preferred embodiments of R 2 are the same as the preferred embodiments of R 2 in formula (1-1).
In formula (1-4), the preferred embodiments of R 4 are the same as the preferred embodiments when R in formula (1-1) is a monovalent organic group.
〔塩基〕
特定塩基発生剤は、熱により塩基を発生する性質を示すことが好ましい。
すなわち、特定塩基発生剤は、熱塩基発生剤であることが好ましい。
具体的には、特定塩基発生剤は、250℃の加熱によって塩基を発生することが好ましく、220℃の加熱によって塩基を発生することがより好ましく、200℃の加熱によって塩基を発生する性質を示すことが更に好ましく、190℃の加熱によって塩基を発生することが特に好ましく、180℃の加熱によって塩基を発生することが最も好ましい。上記塩基を発生する温度の下限は特に限定されないが、組成物の保存安定性等の観点からは、例えば、100℃以上であることが好ましい。
特定塩基発生剤がある温度X℃で塩基を発生する性質を示すか否かは、下記方法により判断される。
1モルの特定塩基発生剤を密閉容器中1気圧下、上記X℃、3時間の加熱後に、NMR(核磁気共鳴装置)、HPLC(高速液体クロマトグラフィ)、GC(ガスクロマトグラフィ)などの方法で分解量を定量し、0.01モル以上の塩基が発生する場合を「塩基が発生する」と判定する。上記塩基の発生量は0.1モル以上であることが好ましく、1モル以上であることがより好ましい。上記塩基の発生量の上限は特に限定されないが、例えば1000モル以下とすることができる。
また、発生する塩基の分子量は、45~500であることが好ましく、70~400であることがより好ましく、80~250であることが更に好ましい。
発生する塩基の1気圧における沸点は、50~450℃が好ましく,60~400℃がより好ましく,80~350℃が更に好ましい。
〔base〕
The specific base generator preferably exhibits the property of generating a base when exposed to heat.
That is, the specific base generator is preferably a thermal base generator.
Specifically, the specific base generator preferably generates a base upon heating at 250° C., more preferably generates a base upon heating at 220° C., further preferably exhibits the property of generating a base upon heating at 200° C., particularly preferably generates a base upon heating at 190° C., and most preferably generates a base upon heating at 180° C. There are no particular restrictions on the lower limit of the temperature at which the base is generated, but from the viewpoint of the storage stability of the composition, for example, it is preferably 100° C. or higher.
Whether or not a specific base generator exhibits the property of generating a base at a certain temperature X° C. is determined by the following method.
After heating 1 mole of the specific base generator in a sealed container at 1 atmosphere and the above X ° C for 3 hours, the amount of decomposition is quantified by a method such as NMR (nuclear magnetic resonance), HPLC (high performance liquid chromatography), or GC (gas chromatography), and the case where 0.01 mole or more of base is generated is judged to be "generated of base." The amount of base generated is preferably 0.1 mole or more, and more preferably 1 mole or more. The upper limit of the amount of base generated is not particularly limited, but can be, for example, 1000 moles or less.
The molecular weight of the generated base is preferably 45 to 500, more preferably 70 to 400, and even more preferably 80 to 250.
The boiling point of the generated base at 1 atmospheric pressure is preferably 50 to 450°C, more preferably 60 to 400°C, and even more preferably 80 to 350°C.
特定塩基発生剤は、式(1-1)中に記載されたアミド結合の開裂により塩基を発生する性質を示すことが好ましい。
また、得られる硬化物の破断伸び等の観点からは、特定塩基発生剤から発生する塩基は、アミンであることが好ましく、第2級アミンであることがより好ましい。
また、特定樹脂からアミンが発生する場合、アミンは脂肪族アミンであってもよいし、芳香族アミンであってもよい。
発生する塩基は、共役酸のpKaが0以上である塩基が好ましく、3以上である塩基がより好ましく、6以上である塩基がより好ましい。上記共役酸のpKaの上限は特に限定されないが、30以下であることが好ましい。
pKaとは、酸から水素イオンが放出される解離反応を考え、その平衡定数Kaをその負の常用対数pKaによって表したものである。本明細書において、pKaは、特に断らない限り、ACD/ChemSketch(登録商標)による計算値とする。
上記共役酸のpKaが複数存在する場合、少なくとも1つが上記範囲内であることが好ましい。
The specific base generator preferably exhibits the property of generating a base by cleavage of the amide bond shown in formula (1-1).
Furthermore, from the viewpoint of the elongation at break of the resulting cured product, the base generated from the specific base generator is preferably an amine, and more preferably a secondary amine.
Furthermore, when an amine is generated from the specific resin, the amine may be an aliphatic amine or an aromatic amine.
The base generated is preferably a base having a conjugate acid with a pKa of 0 or more, more preferably 3 or more, and still more preferably 6 or more. There is no particular upper limit to the pKa of the conjugate acid, but it is preferably 30 or less.
pKa is the equilibrium constant Ka of a dissociation reaction in which a hydrogen ion is released from an acid, expressed as its negative common logarithm, pKa. In this specification, pKa is a value calculated using ACD/ChemSketch (registered trademark) unless otherwise specified.
When the conjugate acid has a plurality of pKa values, it is preferable that at least one of them is within the above range.
発生する塩基の具体例としては、特に限定されないが、例えば、下記構造の塩基等が挙げられる。
trans体はcis体に比べて窒素原子周辺がわずかに嵩高くなる。これにより、cis体の方が活性部位の窒素原子に基質化合物が近づきやすくなり、イミド化促進効果が向上する。一方で、樹脂と反応しない程度の十分な嵩高さは有するため、パターン矩形性も維持される。よって、cis体はtrans体に比べて他性能を維持しつつ、破断伸びに優れる。
Specific examples of the base to be generated include, but are not limited to, bases having the following structures:
The trans isomer has slightly more bulk around the nitrogen atom than the cis isomer. This allows the substrate compound to more easily approach the nitrogen atom in the active site, improving the imidization promotion effect. On the other hand, since it has sufficient bulk to not react with the resin, the pattern rectangularity is also maintained. Therefore, the cis isomer has superior breaking elongation while maintaining other performance properties compared to the trans isomer.
〔分子量〕
特定塩基発生剤の分子量は、100~1,000であることが好ましく、100~800であることがより好ましく、150~500であることが更に好ましい。
上記分子量が、上記下限以上であれば、破断伸びに優れた硬化膜が得られやすい。また、上記分子量が、上記上限以下であれば、硬化膜の膜シュリンクが抑制されやすい。
[Molecular weight]
The molecular weight of the specific base generator is preferably 100 to 1,000, more preferably 100 to 800, and even more preferably 150 to 500.
When the molecular weight is equal to or greater than the lower limit, a cured film having excellent elongation at break is likely to be obtained, and when the molecular weight is equal to or less than the upper limit, shrinkage of the cured film is likely to be suppressed.
〔合成方法〕
特定塩基発生剤は、例えば、後述の実施例における合成例に記載した方法により合成することができる。また、その他公知の合成方法を用いて合成してもよく、合成方法は特に限定されるものではない。
[Synthesis method]
The specific base generator can be synthesized, for example, by the method described in the synthesis examples in the examples below. Alternatively, the specific base generator may be synthesized by any other known synthesis method, and the synthesis method is not particularly limited.
特定塩基発生剤の具体例としては、特に限定されないが、実施例で使用されたA-1~A-47が挙げられる。また、下記構造の化合物であってもよい。
本発明の樹脂組成物の全固形分に対する、特定塩基発生剤の含有量は、0.5~20質量%であることが好ましい。下限は1質量%以上がより好ましい。上限は、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。
特定塩基発生剤は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物が、特定塩基発生剤と、後述する塩基発生剤とを含む場合、特定塩基発生剤と塩基発生剤との合計含有量は、0.5~20質量%であることが好ましい。下限は1質量%以上がより好ましい。上限は、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。
The content of the specific base generator relative to the total solid content of the resin composition of the present invention is preferably 0.5 to 20% by mass. The lower limit is more preferably 1% by mass or more. The upper limit is more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
The specific base generator may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, the total amount thereof is preferably within the above range.
Furthermore, when the resin composition of the present invention contains a specific base generator and a base generator described below, the total content of the specific base generator and the base generator is preferably 0.5 to 20% by mass. The lower limit is more preferably 1% by mass or more. The upper limit is more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
<有機金属錯体>
本発明の樹脂組成物は、耐薬品性の観点から、有機金属錯体を含んでもよい。
有機金属錯体とは、金属原子を含む有機錯体化合物であればよいが、金属原子及び有機基を含む錯体化合物であることが好ましく、金属原子に対して有機基が配位した化合物であることがより好ましく、メタロセン化合物であることが更に好ましい。
本発明において、メタロセン化合物とは、置換基を有してもよいシクロペンタジエニルアニオン誘導体2個をη5-配位子として有する有機金属錯体をいう。
上記有機基としては、特に限定されないが、炭化水素基、又は、炭化水素基とヘテロ原子との組み合わせからなる基が好ましい。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましい。
本発明では、有機基の少なくとも1つは環状基であることが好ましく、少なくとも2つは環状基であることがより好ましい。
上記環状基は、5員環の環状基及び6員環の環状基から選択されることが好ましく、5員環の環状基であることがより好ましい。
上記環状基は、炭化水素環でも複素環でもよいが、炭化水素環が好ましい。
5員環の環状基としては、シクロペンタジエニル基が好ましい。
また、本発明で用いる有機金属錯体は、1分子中に2~4個の環状基を含むことが好ましい。
<Organometallic Complex>
The resin composition of the present invention may contain an organometallic complex from the viewpoint of chemical resistance.
The organometallic complex may be an organic complex compound containing a metal atom, but is preferably a complex compound containing a metal atom and an organic group, more preferably a compound in which an organic group is coordinated to a metal atom, and even more preferably a metallocene compound.
In the present invention, the metallocene compound refers to an organometallic complex having two cyclopentadienyl anion derivatives, which may have a substituent, as η5-ligands.
The organic group is not particularly limited, but is preferably a hydrocarbon group or a group consisting of a hydrocarbon group in combination with a heteroatom, preferably an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom.
In the present invention, it is preferable that at least one of the organic groups is a cyclic group, and more preferable that at least two of the organic groups are cyclic groups.
The cyclic group is preferably selected from a 5-membered cyclic group and a 6-membered cyclic group, and more preferably a 5-membered cyclic group.
The cyclic group may be a hydrocarbon ring or a heterocyclic ring, but is preferably a hydrocarbon ring.
The five-membered cyclic group is preferably a cyclopentadienyl group.
The organometallic complex used in the present invention preferably contains 2 to 4 cyclic groups in one molecule.
有機金属錯体に含まれる金属としては、特に限定されないが、第4族元素に該当する金属であることが好ましく、チタン、ジルコニウム及びハフニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であることがより好ましく、チタン及びジルコニウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属であることが更に好ましく、チタンであることが特に好ましい。 The metal contained in the organometallic complex is not particularly limited, but is preferably a metal belonging to Group 4 elements, more preferably at least one metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, and hafnium, even more preferably at least one metal selected from the group consisting of titanium and zirconium, and particularly preferably titanium.
有機金属錯体は、金属原子を2つ以上含んでもよいし、金属原子を1つのみ含んでもよいが、金属原子を1つのみ含むことが好ましい。有機金属錯体が金属原子を2つ以上含む場合、1種のみの金属原子を含んでもよいし、2種以上の金属原子を含んでもよい。 An organometallic complex may contain two or more metal atoms, or may contain only one metal atom, but preferably contains only one metal atom. When an organometallic complex contains two or more metal atoms, it may contain only one type of metal atom, or it may contain two or more types of metal atoms.
有機金属錯体は、フェロセン化合物、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物又はハフノセン化合物であることが好ましく、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物又はハフノセン化合物であることがより好ましく、チタノセン化合物、又は、ジルコノセン化合物であることが更に好ましく、チタノセン化合物であることが特に好ましい。 The organometallic complex is preferably a ferrocene compound, a titanocene compound, a zirconocene compound, or a hafnocene compound, more preferably a titanocene compound, a zirconocene compound, or a hafnocene compound, even more preferably a titanocene compound or a zirconocene compound, and particularly preferably a titanocene compound.
有機金属錯体が光ラジカル重合開始能を有する態様も、本発明の好ましい態様の1つである。
本発明において、光ラジカル重合開始能を有するとは、光の照射によりラジカル重合を開始させることのできるフリーラジカルを発生させることができることを意味する。例えば、ラジカル架橋剤と有機金属錯体とを含む組成物に対して、有機金属錯体が光を吸収する波長域であって、ラジカル架橋剤が光を吸収しない波長域の光を照射した時に、ラジカル架橋剤の消失の有無を確認することにより光ラジカル重合開始能の有無を確認することができる。消失の有無を確認するには、ラジカル架橋剤の種類に応じて適宜の方法を選択できるが、例えばIR測定(赤外分光測定)又はHPLC測定(高速液体クロマトグラフィ)により確認すればよい。
有機金属錯体が光ラジカル重合開始能を有する場合、有機金属錯体はメタロセン化合物であることが好ましく、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物又はハフノセン化合物であることがより好ましく、チタノセン化合物、又は、ジルコノセン化合物であることが更に好ましく、チタノセン化合物であることが特に好ましい。
有機金属錯体が光ラジカル重合開始能を有しない場合、有機金属錯体は、チタノセン化合物、テトラアルコキシチタン化合物、チタンアシレート化合物、チタンキレート化合物、ジルコノセン化合物及びハフノセン化合物よりなる群から選択された少なくとも1種の化合物であることが好ましく、チタノセン化合物、ジルコノセン化合物及びハフノセン化合物よりなる群から選択された少なくとも1種の化合物であることがより好ましく、チタノセン化合物及びジルコノセン化合物よりなる群から選択された少なくとも1種の化合物であることが更に好ましく、チタノセン化合物であることが特に好ましい。
An embodiment in which the organometallic complex has photoradical polymerization initiation ability is also one of the preferred embodiments of the present invention.
In the present invention, having photoradical polymerization initiation ability means being able to generate free radicals that can initiate radical polymerization upon irradiation with light. For example, when a composition containing a radical crosslinking agent and an organometallic complex is irradiated with light in a wavelength range in which the organometallic complex absorbs light but the radical crosslinking agent does not absorb light, the presence or absence of photoradical polymerization initiation ability can be confirmed by checking whether the radical crosslinking agent disappears. To check whether the radical crosslinking agent disappears, an appropriate method can be selected depending on the type of radical crosslinking agent, but for example, IR measurement (infrared spectroscopy) or HPLC measurement (high performance liquid chromatography) can be used.
When the organometallic complex has photoradical polymerization initiation ability, the organometallic complex is preferably a metallocene compound, more preferably a titanocene compound, a zirconocene compound or a hafnocene compound, still more preferably a titanocene compound or a zirconocene compound, and particularly preferably a titanocene compound.
When the organometallic complex does not have photoradical polymerization initiation ability, the organometallic complex is preferably at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds, tetraalkoxytitanium compounds, titanium acylate compounds, titanium chelate compounds, zirconocene compounds, and hafnocene compounds, more preferably at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds, zirconocene compounds, and hafnocene compounds, even more preferably at least one compound selected from the group consisting of titanocene compounds and zirconocene compounds, and particularly preferably a titanocene compound.
有機金属錯体の分子量は、50~2,000が好ましく、100~1,000がより好ましい。 The molecular weight of the organometallic complex is preferably 50 to 2,000, more preferably 100 to 1,000.
有機金属錯体としては、下記式(P)で表される化合物が好ましく挙げられる。
上記Rは、それぞれ独立に、芳香族基、アルキル基、ハロゲン原子及びアルキルスルホニルオキシ基から選択されることが好ましい。
The organometallic complex is preferably a compound represented by the following formula (P):
The R's are preferably each independently selected from an aromatic group, an alkyl group, a halogen atom, and an alkylsulfonyloxy group.
式(P)中、Mが表す金属原子としては、鉄原子、チタン原子、ジルコニウム原子又はハフニウム原子が好ましく、チタン原子、ジルコニウム原子又はハフニウム原子がより好ましく、チタン原子又はジルコニウム原子が更に好ましく、チタン原子が特に好ましい。
式(P)中のRにおける芳香族基としては、炭素数6~20の芳香族基が挙げられ、炭素数6~20の芳香族炭化水素基が好ましく、フェニル基、1-ナフチル基、又は、2-ナフチル基等が挙げられる。
式(P)中のRにおけるアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、イソプロピル基、t-ブチル基、イソペンチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
上記Rにおけるハロゲン原子としては、F、Cl、Br、Iが挙げられる。
上記Rにおけるアルキルスルホニルオキシ基を構成するアルキル基としては、炭素数1~20のアルキル基が好ましく、炭素数1~10のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、オクチル基、イソプロピル基、t-ブチル基、イソペンチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
上記Rは、更に置換基を有していてもよい。置換基の例としては、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、シアノ基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基及びジアリールアミノ基等が挙げられる。
In formula (P), the metal atom represented by M is preferably an iron atom, a titanium atom, a zirconium atom, or a hafnium atom, more preferably a titanium atom, a zirconium atom, or a hafnium atom, still more preferably a titanium atom or a zirconium atom, and particularly preferably a titanium atom.
The aromatic group for R in formula (P) includes aromatic groups having 6 to 20 carbon atoms, and is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenyl group, a 1-naphthyl group, or a 2-naphthyl group.
The alkyl group for R in formula (P) is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an octyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, an isopentyl group, a 2-ethylhexyl group, a 2-methylhexyl group, and a cyclopentyl group.
Examples of the halogen atom in R include F, Cl, Br, and I.
The alkyl group constituting the alkylsulfonyloxy group in R is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an octyl group, an isopropyl group, a t-butyl group, an isopentyl group, a 2-ethylhexyl group, a 2-methylhexyl group, and a cyclopentyl group.
R may further have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (F, Cl, Br, I), a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, a cyano group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, a monoalkylamino group, a dialkylamino group, a monoarylamino group, and a diarylamino group.
有機金属錯体の具体例としては、特に限定されるものではないが、テトライソプロポキシチタン、テトラキス(2-エチルヘキシルオキシ)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタン、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム及び、下記化合物が例示される。
その他、国際公開第2018/025738号の段落0078~0088に記載の化合物も使用することができるが、これに限定されるものではない。 In addition, compounds described in paragraphs 0078 to 0088 of International Publication No. 2018/025738 can also be used, but are not limited to these.
有機金属錯体の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対し、0.1~30質量%が好ましい。下限は、1.0質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましく、3.0質量%以上が特に好ましい。上限は、25質量%以下がより好ましい。
有機金属錯体は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
The content of the organometallic complex is preferably 0.1 to 30% by mass relative to the total solid content of the resin composition of the present invention. The lower limit is more preferably 1.0% by mass or more, even more preferably 1.5% by mass or more, and particularly preferably 3.0% by mass or more. The upper limit is more preferably 25% by mass or less.
The organometallic complexes may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used, the total amount is preferably within the above range.
<重合性化合物>
本発明の樹脂組成物は、重合性化合物を含むことが好ましい。
重合性化合物としては、ラジカル架橋剤、又は、他の架橋剤が挙げられる。
<Polymerizable compound>
The resin composition of the present invention preferably contains a polymerizable compound.
The polymerizable compound may be a radical crosslinking agent or other crosslinking agent.
〔ラジカル架橋剤〕
本発明の樹脂組成物は、ラジカル架橋剤を含むことが好ましい。
ラジカル架橋剤は、ラジカル重合性基を有する化合物である。ラジカル重合性基としては、エチレン性不飽和結合を含む基が好ましい。上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、ビニル基、アリル基、ビニルフェニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基、(メタ)アクリルアミド基などのエチレン性不飽和結合を有する基が挙げられる。
これらの中でも、上記エチレン性不飽和結合を含む基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルフェニル基が好ましく、反応性の観点からは、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
[Radical crosslinking agent]
The resin composition of the present invention preferably contains a radical crosslinking agent.
The radical crosslinking agent is a compound having a radical polymerizable group. The radical polymerizable group is preferably a group having an ethylenically unsaturated bond. Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a group having an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group, an allyl group, a vinylphenyl group, a (meth)acryloyl group, a maleimide group, and a (meth)acrylamide group.
Among these, the group containing an ethylenically unsaturated bond is preferably a (meth)acryloyl group, a (meth)acrylamide group, or a vinylphenyl group, and from the viewpoint of reactivity, a (meth)acryloyl group is more preferred.
ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を1個以上有する化合物であることが好ましいが、2個以上有する化合物であることがより好ましい。ラジカル架橋剤は、エチレン性不飽和結合を3個以上有していてもよい。
上記エチレン性不飽和結合を2個以上有する化合物としては、エチレン性不飽和結合を2~15個有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を2~10個有する化合物がより好ましく、2~6個有する化合物が更に好ましい。
また、得られるパターン(硬化物)の膜強度の観点からは、本発明の樹脂組成物は、エチレン性不飽和結合を2個有する化合物と、上記エチレン性不飽和結合を3個以上有する化合物とを含むことも好ましい。
The radical crosslinking agent is preferably a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds, more preferably a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds, and may also have three or more ethylenically unsaturated bonds.
The compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is preferably a compound having 2 to 15 ethylenically unsaturated bonds, more preferably a compound having 2 to 10 ethylenically unsaturated bonds, and even more preferably a compound having 2 to 6 ethylenically unsaturated bonds.
In addition, from the viewpoint of the film strength of the resulting pattern (cured product), it is also preferable that the resin composition of the present invention contains a compound having two ethylenically unsaturated bonds and the compound having three or more ethylenically unsaturated bonds.
ラジカル架橋剤の分子量は、2,000以下が好ましく、1,500以下がより好ましく、900以下が更に好ましい。ラジカル架橋剤の分子量の下限は、100以上が好ましい。 The molecular weight of the radical crosslinking agent is preferably 2,000 or less, more preferably 1,500 or less, and even more preferably 900 or less. The lower limit of the molecular weight of the radical crosslinking agent is preferably 100 or more.
ラジカル架橋剤の具体例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と多価アルコール化合物とのエステル、及び不飽和カルボン酸と多価アミン化合物とのアミド類である。また、ヒドロキシ基やアミノ基、スルファニル基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能イソシアネート類又はエポキシ類との付加反応物や、単官能若しくは多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基やエポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更に、ハロゲノ基やトシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル又はアミド類と、単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン等のビニルベンゼン誘導体、ビニルエーテル、アリルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0113~0122の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。Specific examples of radical crosslinking agents include unsaturated carboxylic acids (e.g., acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, etc.), their esters, and amides. Preferred are esters of unsaturated carboxylic acids and polyhydric alcohols, and amides of unsaturated carboxylic acids and polyamines. Also suitable are addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having nucleophilic substituents such as hydroxyl, amino, or sulfanyl groups with monofunctional or polyfunctional isocyanates or epoxies, and dehydration condensation reaction products of monofunctional or polyfunctional carboxylic acids. Also suitable are addition reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having electrophilic substituents such as isocyanate or epoxy groups with monofunctional or polyfunctional alcohols, amines, or thiols, and substitution reaction products of unsaturated carboxylic acid esters or amides having eliminable substituents such as halogeno or tosyloxy groups with monofunctional or polyfunctional alcohols, amines, or thiols. As another example, it is also possible to use a group of compounds in which the above-mentioned unsaturated carboxylic acids are replaced with unsaturated phosphonic acids, vinylbenzene derivatives such as styrene, vinyl ethers, allyl ethers, etc. Specific examples can be found in paragraphs 0113 to 0122 of JP 2016-027357 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
また、ラジカル架橋剤は、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。その例としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、グリセリンやトリメチロールエタン等の多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後、(メタ)アクリレート化した化合物、特公昭48-041708号公報、特公昭50-006034号公報、特開昭51-037193号各公報に記載されているようなウレタン(メタ)アクリレート類、特開昭48-064183号、特公昭49-043191号、特公昭52-030490号各公報に記載されているポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との反応生成物であるエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレート及びこれらの混合物を挙げることができる。また、特開2008-292970号公報の段落0254~0257に記載の化合物も好適である。また、多官能カルボン酸にグリシジル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基とエチレン性不飽和結合を有する化合物を反応させて得られる多官能(メタ)アクリレートなども挙げることができる。 Furthermore, compounds having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure are also preferred as radical crosslinking agents. Examples include polyethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolethane tri(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(acryloyloxypropyl)ether, tri(acryloyloxyethyl)isocyanurate, glycerin, trimethylolethane, and many other compounds. Examples of suitable compounds include polyfunctional acrylates and methacrylates, such as compounds obtained by adding ethylene oxide or propylene oxide to a functional alcohol and then (meth)acrylating the resulting compound, urethane (meth)acrylates as described in JP-B Nos. 48-041708, 50-006034, and 51-037193, polyester acrylates as described in JP-A Nos. 48-064183, 49-043191, and 52-030490, and epoxy acrylates which are reaction products of epoxy resins and (meth)acrylic acid, and mixtures thereof. Compounds described in paragraphs 0254 to 0257 of JP-A No. 2008-292970 are also suitable. Further examples include polyfunctional (meth)acrylates obtained by reacting a polyfunctional carboxylic acid with a compound having a cyclic ether group and an ethylenically unsaturated bond, such as glycidyl (meth)acrylate.
また、上述以外の好ましいラジカル架橋剤として、特開2010-160418号公報、特開2010-129825号公報、特許第4364216号公報等に記載される、フルオレン環を有し、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物や、カルド樹脂も使用することが可能である。 Other preferred radical crosslinking agents that can be used include compounds having a fluorene ring and two or more groups with ethylenically unsaturated bonds, as described in JP 2010-160418 A, JP 2010-129825 A, and Japanese Patent No. 4364216 A, and cardo resins.
更に、その他の例としては、特公昭46-043946号公報、特公平01-040337号公報、特公平01-040336号公報に記載の特定の不飽和化合物や、特開平02-025493号公報に記載のビニルホスホン酸系化合物等もあげることができる。また、特開昭61-022048号公報に記載のペルフルオロアルキル基を含む化合物を用いることもできる。更に日本接着協会誌 vol.20、No.7、300~308ページ(1984年)に光重合性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。 Further examples include the specific unsaturated compounds described in Japanese Patent Publication Nos. 46-043946, 01-040337, and 01-040336, as well as the vinylphosphonic acid compounds described in Japanese Patent Laid-Open No. 02-025493. Compounds containing perfluoroalkyl groups, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-022048, can also be used. Furthermore, compounds introduced as photopolymerizable monomers and oligomers in the Journal of the Japan Adhesion Association, Vol. 20, No. 7, pp. 300-308 (1984), can also be used.
上記のほか、特開2015-034964号公報の段落0048~0051に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0087~0131に記載の化合物も好ましく用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。 In addition to the above, the compounds described in paragraphs 0048 to 0051 of JP 2015-034964 A and the compounds described in paragraphs 0087 to 0131 of WO 2015/199219 A can also be preferably used, the contents of which are incorporated herein by reference.
また、特開平10-062986号公報において式(1)及び式(2)としてその具体例と共に記載の、多官能アルコールにエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させた後に(メタ)アクリレート化した化合物も、ラジカル架橋剤として用いることができる。 In addition, compounds obtained by adding ethylene oxide or propylene oxide to a polyfunctional alcohol and then (meth)acrylating the resulting compound, which are described in JP-A-10-062986 as formula (1) and formula (2) along with specific examples thereof, can also be used as radical crosslinking agents.
更に、特開2015-187211号公報の段落0104~0131に記載の化合物もラジカル架橋剤として用いることができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。 Furthermore, the compounds described in paragraphs 0104 to 0131 of JP 2015-187211 A can also be used as radical crosslinking agents, the contents of which are incorporated herein by reference.
ラジカル架橋剤としては、ジペンタエリスリトールトリアクリレート(市販品としては KAYARAD D-330(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート(市販品としては KAYARAD D-320(日本化薬(株)製)、A-TMMT(新中村化学工業(株)製))、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD D-310(日本化薬(株)製))、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(市販品としては KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)、A-DPH(新中村化学工業社製))、及びこれらの(メタ)アクリロイル基がエチレングリコール残基又はプロピレングリコール残基を介して結合している構造が好ましい。これらのオリゴマータイプも使用できる。Preferred radical crosslinking agents include dipentaerythritol triacrylate (commercially available products include KAYARAD D-330 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)), dipentaerythritol tetraacrylate (commercially available products include KAYARAD D-320 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and A-TMMT (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)), dipentaerythritol penta(meth)acrylate (commercially available products include KAYARAD D-310 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)), and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate (commercially available products include KAYARAD DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and A-DPH (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)), as well as compounds in which the (meth)acryloyl group is bonded via an ethylene glycol residue or a propylene glycol residue. Oligomers of these compounds can also be used.
ラジカル架橋剤の市販品としては、例えばサートマー社製のエチレンオキシ鎖を4個有する4官能アクリレートであるSR-494、エチレンオキシ鎖を4個有する2官能メタクリレートであるサートマー社製のSR-209、231、239、日本化薬(株)製のペンチレンオキシ鎖を6個有する6官能アクリレートであるDPCA-60、イソブチレンオキシ鎖を3個有する3官能アクリレートであるTPA-330、ウレタンオリゴマーUAS-10、UAB-140(日本製紙社製)、NKエステルM-40G、NKエステル4G、NKエステルM-9300、NKエステルA-9300、UA-7200(新中村化学工業社製)、DPHA-40H(日本化薬(株)製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(共栄社化学社製)、ブレンマーPME400(日油(株)製)などが挙げられる。 Commercially available radical crosslinking agents include, for example, SR-494, a tetrafunctional acrylate with four ethyleneoxy chains manufactured by Sartomer Corporation; SR-209, 231, and 239, difunctional methacrylates with four ethyleneoxy chains manufactured by Sartomer Corporation; DPCA-60, a hexafunctional acrylate with six pentyleneoxy chains manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.; TPA-330, a trifunctional acrylate with three isobutyleneoxy chains manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.; and urethane Examples of suitable oligomers include Oligomer UAS-10 and UAB-140 (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), NK Ester M-40G, NK Ester 4G, NK Ester M-9300, NK Ester A-9300, and UA-7200 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), DPHA-40H (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), UA-306H, UA-306T, UA-306I, AH-600, T-600, and AI-600 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and Blenmar PME400 (manufactured by NOF Corporation).
ラジカル架橋剤としては、特公昭48-041708号公報、特開昭51-037193号公報、特公平02-032293号公報、特公平02-016765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58-049860号公報、特公昭56-017654号公報、特公昭62-039417号公報、特公昭62-039418号公報に記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、ラジカル架橋剤として、特開昭63-277653号公報、特開昭63-260909号公報、特開平01-105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する化合物を用いることもできる。Suitable radical crosslinking agents include urethane acrylates such as those described in JP-B No. 48-041708, JP-A No. 51-037193, JP-B No. 02-032293, and JP-B No. 02-016765, as well as urethane compounds with an ethylene oxide skeleton such as those described in JP-B No. 58-049860, JP-B No. 56-017654, JP-B No. 62-039417, and JP-B No. 62-039418. Furthermore, compounds with an amino structure or sulfide structure in the molecule, such as those described in JP-A Nos. 63-277653, 63-260909, and JP-A No. 01-105238, can also be used as radical crosslinking agents.
ラジカル架橋剤は、カルボキシ基、リン酸基等の酸基を有するラジカル架橋剤であってもよい。酸基を有するラジカル架橋剤は、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステルが好ましく、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤がより好ましい。特に好ましくは、脂肪族ポリヒドロキシ化合物の未反応のヒドロキシ基に非芳香族カルボン酸無水物を反応させて酸基を持たせたラジカル架橋剤において、脂肪族ポリヒドロキシ化合物がペンタエリスリトール又はジペンタエリスリトールである化合物である。市販品としては、例えば、東亞合成(株)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M-510、M-520などが挙げられる。The radical crosslinking agent may be a radical crosslinking agent having an acid group such as a carboxy group or a phosphate group. The radical crosslinking agent having an acid group is preferably an ester of an aliphatic polyhydroxy compound and an unsaturated carboxylic acid, and more preferably a radical crosslinking agent in which an acid group is imparted by reacting a non-aromatic carboxylic anhydride with the unreacted hydroxy groups of an aliphatic polyhydroxy compound. Particularly preferred are radical crosslinking agents in which an acid group is imparted by reacting a non-aromatic carboxylic anhydride with the unreacted hydroxy groups of an aliphatic polyhydroxy compound, in which the aliphatic polyhydroxy compound is pentaerythritol or dipentaerythritol. Examples of commercially available products include polybasic acid-modified acrylic oligomers M-510 and M-520 manufactured by Toagosei Co., Ltd.
酸基を有するラジカル架橋剤の好ましい酸価は、0.1~300mgKOH/gであり、特に好ましくは1~100mgKOH/gである。ラジカル架橋剤の酸価が上記範囲であれば、製造上の取扱性に優れ、更には、現像性に優れる。また、重合性が良好である。上記酸価は、JIS K 0070:1992の記載に準拠して測定される。The acid value of the radical crosslinking agent having an acid group is preferably 0.1 to 300 mgKOH/g, and particularly preferably 1 to 100 mgKOH/g. When the acid value of the radical crosslinking agent is within the above range, it provides excellent handling during manufacturing and excellent developability. It also provides good polymerizability. The acid value is measured in accordance with JIS K 0070:1992.
樹脂組成物は、パターンの解像性と膜の伸縮性の観点から、2官能のメタアクリレート又はアクリレートを用いることが好ましい。
具体的な化合物としては、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、PEG(ポリエチレングリコール)200ジアクリレート、PEG200ジメタクリレート、PEG600ジアクリレート、PEG600ジメタクリレート、ポリテトラエチレングリコールジアクリレート、ポリテトラエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、3-メチル-1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジメタクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのEO付加物ジメタクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキシド)付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジメタクリレート、2-ヒドロキシー3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート、イソシアヌル酸変性ジメタクリレート、その他ウレタン結合を有する2官能アクリレート、ウレタン結合を有する2官能メタクリレートを使用することができる。これらは必要に応じ、2種以上を混合し使用することができる。
なお、例えばPEG200ジアクリレートとは、ポリエチレングリコールジアクリレートであって、ポリエチレングリコール鎖の式量が200程度のものをいう。
本発明の樹脂組成物は、パターン(硬化物)の弾性率制御に伴う反り抑制の観点から、ラジカル架橋剤として、単官能ラジカル架橋剤を好ましく用いることができる。単官能ラジカル架橋剤としては、n-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸誘導体、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム等のN-ビニル化合物類、アリルグリシジルエーテル等が好ましく用いられる。単官能ラジカル架橋剤としては、露光前の揮発を抑制するため、常圧下で100℃以上の沸点を持つ化合物も好ましい。
その他、2官能以上のラジカル架橋剤としては、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物類が挙げられる。
From the viewpoint of pattern resolution and film stretchability, it is preferable to use a bifunctional methacrylate or acrylate for the resin composition.
Specific compounds include triethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, PEG (polyethylene glycol) 200 diacrylate, PEG 200 dimethacrylate, PEG 600 diacrylate, PEG 600 dimethacrylate, polytetraethylene glycol diacrylate, polytetraethylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,6 Hexanediol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecane diacrylate, dimethylol-tricyclodecane dimethacrylate, ethylene oxide (EO) adduct diacrylate of bisphenol A, propylene oxide (PO) adduct diacrylate of bisphenol A, propylene oxide (PO) adduct dimethacrylate of bisphenol A, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, isocyanuric acid EO-modified diacrylate, isocyanuric acid-modified dimethacrylate, and other bifunctional acrylates having a urethane bond and bifunctional methacrylates having a urethane bond can be used. Two or more of these can be mixed and used as needed.
For example, PEG200 diacrylate refers to polyethylene glycol diacrylate with a formula weight of about 200 for the polyethylene glycol chain.
In the resin composition of the present invention, from the viewpoint of suppressing warpage associated with controlling the elastic modulus of the pattern (cured product), a monofunctional radical crosslinking agent can be preferably used as the radical crosslinking agent. Examples of the monofunctional radical crosslinking agent include (meth)acrylic acid derivatives such as n-butyl(meth)acrylate, 2-ethylhexyl(meth)acrylate, 2-hydroxyethyl(meth)acrylate, butoxyethyl(meth)acrylate, carbitol(meth)acrylate, cyclohexyl(meth)acrylate, benzyl(meth)acrylate, phenoxyethyl(meth)acrylate, N-methylol(meth)acrylamide, glycidyl(meth)acrylate, polyethylene glycol mono(meth)acrylate, and polypropylene glycol mono(meth)acrylate; N-vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylcaprolactam; and allyl glycidyl ether. To suppress volatilization before exposure, compounds having a boiling point of 100°C or higher under normal pressure are also preferred as the monofunctional radical crosslinking agent.
Other examples of the bifunctional or higher functional radical crosslinking agent include allyl compounds such as diallyl phthalate and triallyl trimellitate.
ラジカル架橋剤を含有する場合、その含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0質量%超60質量%以下であることが好ましい。下限は5質量%以上がより好ましい。上限は、50質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。 When a radical crosslinking agent is contained, its content is preferably more than 0% by mass and not more than 60% by mass, based on the total solids content of the resin composition of the present invention. The lower limit is more preferably 5% by mass or more. The upper limit is more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less.
ラジカル架橋剤は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を併用する場合にはその合計量が上記の範囲となることが好ましい。 A single radical crosslinking agent may be used, or two or more may be used in combination. When two or more types are used in combination, it is preferable that the total amount be within the above range.
〔他の架橋剤〕
本発明の樹脂組成物は、上述したラジカル架橋剤とは異なる、他の架橋剤を含むことも好ましい。
本発明において、他の架橋剤とは、上述したラジカル架橋剤以外の架橋剤をいい、光酸発生剤、又は、光塩基発生剤の感光により、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が促進される基を分子内に複数個有する化合物であることが好ましく、組成物中の他の化合物又はその反応生成物との間で共有結合を形成する反応が酸又は塩基の作用によって促進される基を分子内に複数個有する化合物が好ましい。
上記酸又は塩基は、露光工程において、光酸発生剤又は光塩基発生剤から発生する酸又は塩基であることが好ましい。
他の架橋剤としては、アシルオキシメチル基、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基を有する化合物が好ましく、アシルオキシメチル基、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基が窒素原子に直接結合した構造を有する化合物がより好ましい。
他の架橋剤としては、例えば、メラミン、グリコールウリル、尿素、アルキレン尿素、ベンゾグアナミンなどのアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドとアルコールを反応させ、上記アミノ基の水素原子をアシルオキシメチル基、メチロール基又はアルコキシメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。これらの化合物の製造方法は特に限定されず、上記方法により製造された化合物と同様の構造を有する化合物であればよい。また、これらの化合物のメチロール基同士が自己縮合してなるオリゴマーであってもよい。
上記のアミノ基含有化合物として、メラミンを用いた架橋剤をメラミン系架橋剤、グリコールウリル、尿素又はアルキレン尿素を用いた架橋剤を尿素系架橋剤、アルキレン尿素を用いた架橋剤をアルキレン尿素系架橋剤、ベンゾグアナミンを用いた架橋剤をベンゾグアナミン系架橋剤という。
これらの中でも、本発明の樹脂組成物は、尿素系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことが好ましく、後述するグリコールウリル系架橋剤及びメラミン系架橋剤よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましい。
[Other crosslinking agents]
The resin composition of the present invention preferably contains a crosslinking agent other than the above-mentioned radical crosslinking agent.
In the present invention, the other crosslinking agent refers to a crosslinking agent other than the above-mentioned radical crosslinking agent, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof upon exposure to light by a photoacid generator or a photobase generator, and is preferably a compound having, in its molecule, a plurality of groups that promote, by the action of an acid or a base, a reaction to form a covalent bond with another compound in the composition or a reaction product thereof.
The acid or base is preferably an acid or base generated from a photoacid generator or a photobase generator in the exposure step.
As the other crosslinking agent, a compound having at least one group selected from the group consisting of an acyloxymethyl group, a methylol group, and an alkoxymethyl group is preferred, and a compound having a structure in which at least one group selected from the group consisting of an acyloxymethyl group, a methylol group, and an alkoxymethyl group is directly bonded to a nitrogen atom is more preferred.
Other crosslinking agents include, for example, compounds having a structure in which an amino group-containing compound such as melamine, glycoluril, urea, alkylene urea, or benzoguanamine is reacted with formaldehyde or formaldehyde and an alcohol, and the hydrogen atom of the amino group is substituted with an acyloxymethyl group, a methylol group, or an alkoxymethyl group.The method for producing these compounds is not particularly limited, and any compound having a structure similar to that of the compound produced by the above method may be used.In addition, oligomers formed by self-condensation of the methylol groups of these compounds may also be used.
As the amino group-containing compound, a crosslinking agent using melamine is called a melamine-based crosslinking agent, a crosslinking agent using glycoluril, urea or alkylene urea is called a urea-based crosslinking agent, a crosslinking agent using alkylene urea is called an alkylene urea-based crosslinking agent, and a crosslinking agent using benzoguanamine is called a benzoguanamine-based crosslinking agent.
Among these, the resin composition of the present invention preferably contains at least one compound selected from the group consisting of urea-based crosslinking agents and melamine-based crosslinking agents, and more preferably contains at least one compound selected from the group consisting of glycoluril-based crosslinking agents and melamine-based crosslinking agents, which will be described later.
本発明におけるアルコキシメチル基及びアシルオキシメチル基の少なくとも1つを含有する化合物としては、アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基が、直接芳香族基や下記ウレア構造の窒素原子上に、又は、トリアジン上に置換した化合物を構造例として挙げることができる。
上記化合物が有するアルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基は、炭素数2~5が好ましく、炭素数2又は3が好ましく、炭素数2がより好ましい。
上記化合物が有するアルコキシメチル基及びアシルオキシメチル基の総数は1~10が好ましく、より好ましくは2~8、特に好ましくは3~6である。
上記化合物の分子量は好ましくは1500以下であり、180~1200が好ましい。
Examples of the compound containing at least one of an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group in the present invention include compounds in which an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group is directly substituted on an aromatic group or a nitrogen atom of the following urea structure, or on a triazine.
The alkoxymethyl group or acyloxymethyl group contained in the above compound preferably has 2 to 5 carbon atoms, more preferably 2 or 3 carbon atoms, and even more preferably 2 carbon atoms.
The total number of alkoxymethyl groups and acyloxymethyl groups contained in the compound is preferably 1 to 10, more preferably 2 to 8, and particularly preferably 3 to 6.
The molecular weight of the compound is preferably 1,500 or less, and more preferably 180 to 1,200.
R100は、アルキル基又はアシル基を表す。
R101及びR102は、それぞれ独立に、一価の有機基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。
R 100 represents an alkyl group or an acyl group.
R 101 and R 102 each independently represent a monovalent organic group, and may be bonded to each other to form a ring.
アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基が直接芳香族基に置換した化合物としては、例えば下記一般式の様な化合物を挙げることができる。 Examples of compounds in which an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group is directly substituted on an aromatic group include compounds represented by the following general formula:
式中、Xは単結合又は2価の有機基を示し、個々のR104はそれぞれ独立にアルキル基又はアシル基を示し、R103は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、又は、酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基(例えば、酸の作用により脱離する基、-C(R4)2COOR5で表される基(R4はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~4のアルキル基を表し、R5は酸の作用により脱離する基を表す。))を示す。
R105は各々独立にアルキル基又はアルケニル基を示し、a、b及びcは各々独立に1~3であり、dは0~4であり、eは0~3であり、fは0~3であり、a+dは5以下であり、b+eは4以下であり、c+fは4以下である。
酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基、酸の作用により脱離する基、-C(R4)2COOR5で表される基におけるR5については、例えば、-C(R36)(R37)(R38)、-C(R36)(R37)(OR39)、-C(R01)(R02)(OR39)等を挙げることができる。
式中、R36~R39は、各々独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。R36とR37とは、互いに結合して環を形成してもよい。
上記アルキル基としては、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~5のアルキル基がより好ましい。
上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよい。
上記シクロアルキル基としては、炭素数3~12のシクロアルキル基が好ましく、炭素数3~8のシクロアルキル基がより好ましい。
上記シクロアルキル基は単環構造であってもよいし、縮合環等の多環構造であってもよい。
上記アリール基は炭素数6~30の芳香族炭化水素基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
上記アラルキル基としては、炭素数7~20のアラルキル基が好ましく、炭素数7~16のアラルキル基がより好ましい。
上記アラルキル基はアルキル基により置換されたアリール基を意図しており、これらのアルキル基及びアリール基の好ましい態様は、上述のアルキル基及びアリール基の好ましい態様と同様である。
上記アルケニル基は炭素数3~20のアルケニル基が好ましく、炭素数3~16のアルケニル基がより好ましい。
また、これらの基は本発明の効果が得られる範囲内で、公知の置換基を更に有していてもよい。
In the formula, X represents a single bond or a divalent organic group, each of the individual R 104 independently represents an alkyl group or an acyl group, and R 103 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, or a group that decomposes under the action of an acid to produce an alkali-soluble group (for example, a group that is eliminated by the action of an acid, a group represented by -C(R 4 ) 2 COOR 5 (each R 4 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 5 represents a group that is eliminated by the action of an acid)).
R 105 each independently represents an alkyl group or an alkenyl group; a, b, and c each independently represent 1 to 3; d is 0 to 4; e is 0 to 3; f is 0 to 3; a+d is 5 or less; b+e is 4 or less; and c+f is 4 or less.
Examples of R 5 in a group that decomposes under the action of an acid to generate an alkali-soluble group, a group that leaves under the action of an acid, and a group represented by —C(R 4 ) 2 COOR 5 include —C(R 36 )(R 37 )(R 38 ), —C(R 36 )(R 37 )(OR 39 ), and —C(R 01 )(R 02 )(OR 39 ).
In the formula, R 36 to R 39 each independently represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group, and R 36 and R 37 may be bonded to each other to form a ring.
The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The alkyl group may be either linear or branched.
The cycloalkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and more preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms.
The cycloalkyl group may have a monocyclic structure or a polycyclic structure such as a condensed ring.
The aryl group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and more preferably a phenyl group.
The aralkyl group is preferably an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, and more preferably an aralkyl group having 7 to 16 carbon atoms.
The above aralkyl group is intended to be an aryl group substituted with an alkyl group, and preferred embodiments of these alkyl and aryl groups are the same as the preferred embodiments of the alkyl and aryl groups described above.
The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 3 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 3 to 16 carbon atoms.
These groups may further have known substituents within the range in which the effects of the present invention can be obtained.
R01及びR02は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルケニル基を表す。 R 01 and R 02 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, or an alkenyl group.
酸の作用により分解し、アルカリ可溶性基を生じる基、または酸の作用により脱離する基としては好ましくは、第3級アルキルエステル基、アセタール基、クミルエステル基、エノールエステル基等である。更に好ましくは、第3級アルキルエステル基、アセタール基である。 Preferably, the group that decomposes under the action of an acid to generate an alkali-soluble group, or the group that is eliminated under the action of an acid, is a tertiary alkyl ester group, an acetal group, a cumyl ester group, an enol ester group, etc. More preferably, it is a tertiary alkyl ester group or an acetal group.
アルコキシメチル基を有する化合物としては具体的に以下の構造を挙げることができる。アシルオキシメチル基を有する化合物は下記化合物のアルコキシメチル基をアシルオキシメチル基に変更した化合物を挙げることができる。アルコキシメチル基又はアシルオキシメチルを分子内に有する化合物としては以下の様な化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of compounds having an alkoxymethyl group include the structures below. Examples of compounds having an acyloxymethyl group include compounds in which the alkoxymethyl group in the compounds below has been changed to an acyloxymethyl group. Examples of compounds having an alkoxymethyl group or acyloxymethyl group in the molecule include, but are not limited to, the following compounds.
アルコキシメチル基及びアシルオキシメチル基の少なくとも1つを含有する化合物は、市販のものを用いても、公知の方法により合成したものを用いてもよい。
耐熱性の観点で、アルコキシメチル基又はアシルオキシメチル基が、直接芳香環やトリアジン環上に置換した化合物が好ましい。
The compound containing at least one of an alkoxymethyl group and an acyloxymethyl group may be commercially available or may be synthesized by a known method.
From the viewpoint of heat resistance, compounds in which an alkoxymethyl group or an acyloxymethyl group is directly substituted on an aromatic ring or a triazine ring are preferred.
メラミン系架橋剤の具体例としては、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミンなどが挙げられる。 Specific examples of melamine-based crosslinking agents include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, hexapropoxymethyl melamine, and hexabutoxybutyl melamine.
尿素系架橋剤の具体例としては、例えば、モノヒドロキシメチル化グリコールウリル、ジヒドロキシメチル化グリコールウリル、トリヒドロキシメチル化グリコールウリル、テトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノメトキシメチル化グリコールウリル、ジメトキシメチル化グリコールウリル、トリメトキシメチル化グリコールウリル、テトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノエトキシメチル化グリコールウリル、ジエトキシメチル化グリコールウリル、トリエトキシメチル化グリコールウリル、テトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノプロポキシメチル化グリコールウリル、ジプロポキシメチル化グリコールウリル、トリプロポキシメチル化グリコールウリル、テトラプロポキシメチル化グリコールウリル、モノブトキシメチル化グリコールウリル、ジブトキシメチル化グリコールウリル、トリブトキシメチル化グリコールウリル、又は、テトラブトキシメチル化グリコールウリルなどのグリコールウリル系架橋剤;
ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等の尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化エチレン尿素又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノメトキシメチル化エチレン尿素、ジメトキシメチル化エチレン尿素、モノエトキシメチル化エチレン尿素、ジエトキシメチル化エチレン尿素、モノプロポキシメチル化エチレン尿素、ジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノブトキシメチル化エチレン尿素、又は、ジブトキシメチル化エチレン尿素などのエチレン尿素系架橋剤、
モノヒドロキシメチル化プロピレン尿素、ジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノメトキシメチル化プロピレン尿素、ジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノエトキシメチル化プロピレン尿素、ジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノプロポキシメチル化プロピレン尿素、ジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノブトキシメチル化プロピレン尿素、又は、ジブトキシメチル化プロピレン尿素などのプロピレン尿素系架橋剤、
1,3-ジ(メトキシメチル)4,5-ジヒドロキシ-2-イミダゾリジノン、1,3-ジ(メトキシメチル)-4,5-ジメトキシ-2-イミダゾリジノンなどが挙げられる。
Specific examples of the urea-based crosslinking agent include glycoluril-based crosslinking agents such as monohydroxymethylated glycoluril, dihydroxymethylated glycoluril, trihydroxymethylated glycoluril, tetrahydroxymethylated glycoluril, monomethoxymethylated glycoluril, dimethoxymethylated glycoluril, trimethoxymethylated glycoluril, tetramethoxymethylated glycoluril, monoethoxymethylated glycoluril, diethoxymethylated glycoluril, triethoxymethylated glycoluril, tetraethoxymethylated glycoluril, monopropoxymethylated glycoluril, dipropoxymethylated glycoluril, tripropoxymethylated glycoluril, tetrapropoxymethylated glycoluril, monobutoxymethylated glycoluril, dibutoxymethylated glycoluril, tributoxymethylated glycoluril, and tetrabutoxymethylated glycoluril;
urea-based crosslinking agents such as bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, and bisbutoxymethylurea;
ethyleneurea-based crosslinking agents such as monohydroxymethylated ethyleneurea or dihydroxymethylated ethyleneurea, monomethoxymethylated ethyleneurea, dimethoxymethylated ethyleneurea, monoethoxymethylated ethyleneurea, diethoxymethylated ethyleneurea, monopropoxymethylated ethyleneurea, dipropoxymethylated ethyleneurea, monobutoxymethylated ethyleneurea, or dibutoxymethylated ethyleneurea;
propylene urea-based crosslinking agents such as monohydroxymethylated propylene urea, dihydroxymethylated propylene urea, monomethoxymethylated propylene urea, dimethoxymethylated propylene urea, monoethoxymethylated propylene urea, diethoxymethylated propylene urea, monopropoxymethylated propylene urea, dipropoxymethylated propylene urea, monobutoxymethylated propylene urea, or dibutoxymethylated propylene urea;
Examples thereof include 1,3-di(methoxymethyl)-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone and 1,3-di(methoxymethyl)-4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone.
ベンゾグアナミン系架橋剤の具体例としては、例えばモノヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、ジヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、トリヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラヒドロキシメチル化ベンゾグアナミン、モノメトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジメトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリメトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラメトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノエトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジエトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリエトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラエトキシメチル化ベンゾグアナミン、モノプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、ジプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、トリプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラプロポキシメチル化ベンゾグアナミン、モノブトキシメチル化ベンゾグアナミン、ジブトキシメチル化ベンゾグアナミン、トリブトキシメチル化ベンゾグアナミン、テトラブトキシメチル化ベンゾグアナミンなどが挙げられる。 Specific examples of benzoguanamine-based crosslinking agents include monohydroxymethylated benzoguanamine, dihydroxymethylated benzoguanamine, trihydroxymethylated benzoguanamine, tetrahydroxymethylated benzoguanamine, monomethoxymethylated benzoguanamine, dimethoxymethylated benzoguanamine, trimethoxymethylated benzoguanamine, tetramethoxymethylated benzoguanamine, monoethoxymethylated benzoguanamine, diethoxymethylated benzoguanamine, triethoxymethylated benzoguanamine, tetraethoxymethylated benzoguanamine, monopropoxymethylated benzoguanamine, dipropoxymethylated benzoguanamine, tripropoxymethylated benzoguanamine, tetrapropoxymethylated benzoguanamine, monobutoxymethylated benzoguanamine, dibutoxymethylated benzoguanamine, tributoxymethylated benzoguanamine, and tetrabutoxymethylated benzoguanamine.
その他、メチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基を有する化合物としては、芳香環(好ましくはベンゼン環)にメチロール基及びアルコキシメチル基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の基が直接結合した化合物も好適に用いられる。
このような化合物の具体例としては、ベンゼンジメタノール、ビス(ヒドロキシメチル)クレゾール、ビス(ヒドロキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(ヒドロキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(ヒドロキシメチル)ベンゾフェノン、ヒドロキシメチル安息香酸ヒドロキシメチルフェニル、ビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(ヒドロキシメチル)ビフェニル、ビス(メトキシメチル)ベンゼン、ビス(メトキシメチル)クレゾール、ビス(メトキシメチル)ジメトキシベンゼン、ビス(メトキシメチル)ジフェニルエーテル、ビス(メトキシメチル)ベンゾフェノン、メトキシメチル安息香酸メトキシメチルフェニル、ビス(メトキシメチル)ビフェニル、ジメチルビス(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’,4’’-エチリデントリス[2,6-ビス(メトキシメチル)フェノール]、5,5’-[2,2,2‐トリフルオロ‐1‐(トリフルオロメチル)エチリデン]ビス[2‐ヒドロキシ‐1,3‐ベンゼンジメタノール]、3,3’,5,5’-テトラキス(メトキシメチル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジオール等が挙げられる。
In addition, as the compound having at least one group selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group, a compound in which at least one group selected from the group consisting of a methylol group and an alkoxymethyl group is directly bonded to an aromatic ring (preferably a benzene ring) is also preferably used.
Specific examples of such compounds include benzenedimethanol, bis(hydroxymethyl)cresol, bis(hydroxymethyl)dimethoxybenzene, bis(hydroxymethyl)diphenyl ether, bis(hydroxymethyl)benzophenone, hydroxymethylphenyl hydroxymethylbenzoate, bis(hydroxymethyl)biphenyl, dimethylbis(hydroxymethyl)biphenyl, bis(methoxymethyl)benzene, bis(methoxymethyl)cresol, bis(methoxymethyl)dimethoxybenzene, bis(methoxymethyl)diphenyl ether, bis(methoxymethyl)benzophenone, methoxymethylphenyl methoxymethylbenzoate, bis(methoxymethyl)biphenyl, dimethylbis(methoxymethyl)biphenyl, 4,4',4''-ethylidenetris[2,6-bis(methoxymethyl)phenol], 5,5'-[2,2,2-trifluoro-1-(trifluoromethyl)ethylidene]bis[2-hydroxy-1,3-benzenedimethanol], and 3,3',5,5'-tetrakis(methoxymethyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diol.
他の架橋剤としては市販品を用いてもよく、好適な市販品としては、46DMOC、46DMOEP(以上、旭有機材工業社製)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上、本州化学工業社製)、ニカラック(登録商標、以下同様)MX-290、ニカラックMX-280、ニカラックMX-270、ニカラックMX-279、ニカラックMW-100LM、ニカラックMX-750LM(以上、三和ケミカル社製)などが挙げられる。 Other commercially available crosslinking agents may be used. Suitable commercially available products include 46DMOC, 46DMOEP (both manufactured by Asahi Organic Chemicals Co., Ltd.), DML-PC, DML-PEP, DML-OC, DML-OEP, DML-34X, DML-PTBP, DML-PCHP, DML-OCHP, DML-PFP, DML-PSBP, DML-POP, DML-MBOC, DML-MBPC, DML-MTrisPC, DML-BisOC-Z, DML-BisOCHP-Z, DML-BPC, DMLBisOC-P, DMOM-PC, DMOM-PTBP, DMOM-MBPC, TriML-P, and TriML-35XL. , TML-HQ, TML-BP, TML-pp-BPF, TML-BPE, TML-BPA, TML-BPAF, TML-BPAP, TMOM-BP, TMOM-BPE, TMOM-BPA, TMOM-BPAF, TMOM-BPAP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP, HMOM-TPPHBA, HMOM-TPHAP (all manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), Nikalac (registered trademark, the same applies hereinafter) MX-290, Nikalac MX-280, Nikalac MX-270, Nikalac MX-279, Nikalac MW-100LM, Nikalac MX-750LM (all manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.), and the like.
また、本発明の樹脂組成物は、他の架橋剤として、エポキシ化合物、オキセタン化合物、及び、ベンゾオキサジン化合物よりなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むことも好ましい。 It is also preferable that the resin composition of the present invention contains, as another crosslinking agent, at least one compound selected from the group consisting of epoxy compounds, oxetane compounds, and benzoxazine compounds.
-エポキシ化合物(エポキシ基を有する化合物)-
エポキシ化合物としては、一分子中にエポキシ基を2以上有する化合物であることが好ましい。エポキシ基は、200℃以下で架橋反応し、かつ、架橋に由来する脱水反応が起こらないため膜収縮が起きにくい。このため、エポキシ化合物を含有することは、本発明の樹脂組成物の低温硬化及び反りの抑制に効果的である。
-Epoxy compound (compound having an epoxy group)-
The epoxy compound is preferably a compound having two or more epoxy groups in one molecule. Epoxy groups undergo a crosslinking reaction at 200°C or less, and since dehydration reactions resulting from crosslinking do not occur, film shrinkage is unlikely to occur. Therefore, the inclusion of an epoxy compound is effective in low-temperature curing of the resin composition of the present invention and suppressing warpage.
エポキシ化合物は、ポリエチレンオキサイド基を含有することが好ましい。これにより、より弾性率が低下し、また反りを抑制することができる。ポリエチレンオキサイド基は、エチレンオキサイドの繰返し単位数が2以上のものを意味し、繰返し単位数が2~15であることが好ましい。 The epoxy compound preferably contains a polyethylene oxide group, which further reduces the modulus of elasticity and suppresses warping. A polyethylene oxide group refers to a group having two or more repeating ethylene oxide units, and preferably has 2 to 15 repeating units.
エポキシ化合物の例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ビスフェノールF型エポキシ樹脂;プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等のアルキレングリコール型エポキシ樹脂又は多価アルコール炭化水素型エポキシ樹脂;ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂;ポリメチル(グリシジロキシプロピル)シロキサン等のエポキシ基含有シリコーンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。具体的には、エピクロン(登録商標)850-S、エピクロン(登録商標)HP-4032、エピクロン(登録商標)HP-7200、エピクロン(登録商標)HP-820、エピクロン(登録商標)HP-4700、エピクロン(登録商標)HP-4770、エピクロン(登録商標)EXA-830LVP、エピクロン(登録商標)EXA-8183、エピクロン(登録商標)EXA-8169、エピクロン(登録商標)N-660、エピクロン(登録商標)N-665-EXP-S、エピクロン(登録商標)N-740(以上商品名、DIC(株)製)、リカレジン(登録商標)BEO-20E、リカレジン(登録商標)BEO-60E、リカレジン(登録商標)HBE-100、リカレジン(登録商標)DME-100、リカレジン(登録商標)L-200(商品名、新日本理化(株)製)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上商品名、(株)ADEKA製)、セロキサイド(登録商標)2021P、セロキサイド(登録商標)2081、セロキサイド(登録商標)2000、EHPE3150、エポリード(登録商標)GT401、エポリード(登録商標)PB4700、エポリード(登録商標)PB3600(以上商品名、(株)ダイセル製)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上商品名、日本化薬(株)製)などが挙げられる。また以下の化合物も好適に用いられる。Examples of epoxy compounds include, but are not limited to, bisphenol A epoxy resins; bisphenol F epoxy resins; alkylene glycol epoxy resins or polyhydric alcohol hydrocarbon epoxy resins such as propylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, butylene glycol diglycidyl ether, hexamethylene glycol diglycidyl ether, and trimethylolpropane triglycidyl ether; polyalkylene glycol epoxy resins such as polypropylene glycol diglycidyl ether; and epoxy group-containing silicones such as polymethyl(glycidyloxypropyl)siloxane. Specifically, Epicron (registered trademark) 850-S, Epicron (registered trademark) HP-4032, Epicron (registered trademark) HP-7200, Epicron (registered trademark) HP-820, Epicron (registered trademark) HP-4700, Epicron (registered trademark) HP-4770, Epicron (registered trademark) EXA-830LVP, Epicron (registered trademark) EXA-8183, Epicron (registered trademark) EXA-8169, Epicron (registered trademark) N- 660, Epicron (registered trademark) N-665-EXP-S, Epicron (registered trademark) N-740 (all trade names, manufactured by DIC Corporation), Rikaresin (registered trademark) BEO-20E, Rikaresin (registered trademark) BEO-60E, Rikaresin (registered trademark) HBE-100, Rikaresin (registered trademark) DME-100, Rikaresin (registered trademark) L-200 (trade names, manufactured by New Japan Chemical Co., Ltd.), EP-4003S, EP-4000S, EP-4088 S, EP-3950S (all trade names, manufactured by ADEKA Corporation), CELLOXIDE (registered trademark) 2021P, CELLOXIDE (registered trademark) 2081, CELLOXIDE (registered trademark) 2000, EHPE3150, EPOLEAD (registered trademark) GT401, EPOLEAD (registered trademark) PB4700, EPOLEAD (registered trademark) PB3600 (all trade names, manufactured by Daicel Corporation), NC-3000, NC-3000-L, NC-3000-H, NC-300 Examples of suitable ethylene glycol acrylates include 0-FH-75M, NC-3100, CER-3000-L, NC-2000-L, XD-1000, NC-7000L, NC-7300L, EPPN-501H, EPPN-501HY, EPPN-502H, EOCN-1020, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, CER-1020, EPPN-201, BREN-S, and BREN-10S (all trade names, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.). The following compounds are also preferably used.
式中nは1~5の整数、mは1~20の整数である。 In the formula, n is an integer from 1 to 5, and m is an integer from 1 to 20.
上記構造の中でも、耐熱性と伸度向上を両立する点から、nは1~2、mは3~7であることが好ましい。 Of the above structures, it is preferable that n be 1 to 2 and m be 3 to 7 in order to achieve both improved heat resistance and elongation.
-オキセタン化合物(オキセタニル基を有する化合物)-
オキセタン化合物としては、一分子中にオキセタン環を2つ以上有する化合物、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス{[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシ]メチル}ベンゼン、3-エチル-3-(2-エチルヘキシルメチル)オキセタン、1,4-ベンゼンジカルボン酸-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メチル]エステル等を挙げることができる。具体的な例としては、東亞合成(株)製のアロンオキセタンシリーズ(例えば、OXT-121、OXT-221)が好適に使用することができ、これらは単独で、又は2種以上混合してもよい。
-Oxetane compound (compound having an oxetanyl group)-
Examples of oxetane compounds include compounds having two or more oxetane rings in one molecule, such as 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis{[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxy]methyl}benzene, 3-ethyl-3-(2-ethylhexylmethyl)oxetane, and 1,4-benzenedicarboxylic acid-bis[(3-ethyl-3-oxetanyl)methyl]ester. Specific examples that can be suitably used include the Aron Oxetane series (e.g., OXT-121, OXT-221) manufactured by Toagosei Co., Ltd., and these may be used alone or in combination of two or more.
-ベンゾオキサジン化合物(ベンゾオキサゾリル基を有する化合物)-
ベンゾオキサジン化合物は、開環付加反応に由来する架橋反応のため、硬化時に脱ガスが発生せず、更に熱収縮を小さくして反りの発生が抑えられることから好ましい。
-Benzoxazine compound (compound having a benzoxazolyl group)-
Benzoxazine compounds are preferred because they undergo a crosslinking reaction derived from a ring-opening addition reaction, so that no degassing occurs during curing, and further, they reduce thermal shrinkage and suppress the occurrence of warping.
ベンゾオキサジン化合物の好ましい例としては、P-d型ベンゾオキサジン、F-a型ベンゾオキサジン(以上、商品名、四国化成工業社製)、ポリヒドロキシスチレン樹脂のベンゾオキサジン付加物、フェノールノボラック型ジヒドロベンゾオキサジン化合物が挙げられる。これらは単独で用いるか、又は2種以上混合してもよい。 Preferred examples of benzoxazine compounds include P-d-type benzoxazine, Fa-type benzoxazine (all trade names, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.), benzoxazine adducts of polyhydroxystyrene resins, and phenol novolac-type dihydrobenzoxazine compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
他の架橋剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、0.1~20質量%であることがより好ましく、0.5~15質量%であることが更に好ましく、1.0~10質量%であることが特に好ましい。他の架橋剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。他の架橋剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 The content of the other crosslinking agent is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, even more preferably 0.5 to 15% by mass, and particularly preferably 1.0 to 10% by mass, based on the total solids content of the resin composition of the present invention. Only one type of other crosslinking agent may be contained, or two or more types may be contained. When two or more types of other crosslinking agents are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
〔重合開始剤〕
本発明の樹脂組成物は、光及び/又は熱により重合を開始させることができる重合開始剤を含むことが好ましい。特に光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、光ラジカル重合開始剤であることが好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光ラジカル重合開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外線領域から可視領域の光線に対して感光性を有する光ラジカル重合開始剤が好ましい。また、光励起された増感剤と何らかの作用を生じ、活性ラジカルを生成する活性剤であってもよい。
[Polymerization initiator]
The resin composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator capable of initiating polymerization by light and/or heat, and particularly preferably contains a photopolymerization initiator.
The photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator. There are no particular limitations on the photoradical polymerization initiator, and it can be appropriately selected from known photoradical polymerization initiators. For example, a photoradical polymerization initiator that is photosensitive to light in the ultraviolet to visible range is preferred. Alternatively, it may be an activator that reacts with a photoexcited sensitizer to generate active radicals.
光ラジカル重合開始剤は、波長約240~800nm(好ましくは330~500nm)の範囲内で少なくとも約50L・mol-1・cm-1のモル吸光係数を有する化合物を、少なくとも1種含有していることが好ましい。化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶剤を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。 The photoradical polymerization initiator preferably contains at least one compound having a molar absorption coefficient of at least about 50 L mol cm in a wavelength range of about 240 to 800 nm (preferably 330 to 500 nm). The molar absorption coefficient of the compound can be measured using a known method. For example, it is preferably measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Varian Cary-5 spectrophotometer) at a concentration of 0.01 g/L using ethyl acetate as a solvent.
光ラジカル重合開始剤としては、公知の化合物を任意に使用できる。例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物、トリハロメチル基を有する化合物など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノンなどのα-アミノケトン化合物、ヒドロキシアセトフェノンなどのα-ヒドロキシケトン化合物、アゾ系化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、有機ホウ素化合物、鉄アレーン錯体などが挙げられる。これらの詳細については、特開2016-027357号公報の段落0165~0182、国際公開第2015/199219号の段落0138~0151の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2014-130173号公報の段落0065~0111、特許第6301489号公報に記載された化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019に記載されたパーオキサイド系光重合開始剤、国際公開第2018/221177号に記載の光重合開始剤、国際公開第2018/110179号に記載の光重合開始剤、特開2019-043864号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-044030号公報に記載の光重合開始剤、特開2019-167313号公報に記載の過酸化物系開始剤が挙げられ、これらの内容も本明細書に組み込まれる。Any known photoradical polymerization initiator can be used. Examples include halogenated hydrocarbon derivatives (e.g., compounds having a triazine skeleton, compounds having an oxadiazole skeleton, compounds having a trihalomethyl group, etc.), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxides, hexaarylbiimidazoles, oxime compounds such as oxime derivatives, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, α-aminoketone compounds such as aminoacetophenone, α-hydroxyketone compounds such as hydroxyacetophenone, azo compounds, azide compounds, metallocene compounds, organic boron compounds, and iron arene complexes. For details, please refer to paragraphs [0165] to [0182] of JP 2016-027357 A and paragraphs [0138] to [0151] of WO 2015/199219 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Further, paragraphs 0065 to 0111 of JP 2014-130173 A, compounds described in Japanese Patent No. 6301489, MATERIAL STAGE 37 to 60p, vol. 19, No. 3,2019 described peroxide-based photopolymerization initiators, photopolymerization initiators described in WO 2018/221177, photopolymerization initiators described in WO 2018/110179, photopolymerization initiators described in JP 2019-043864 A, photopolymerization initiators described in JP 2019-044030 A, peroxide-based initiators described in JP 2019-167313 A are mentioned, and the contents thereof are also incorporated herein.
ケトン化合物としては、例えば、特開2015-087611号公報の段落0087に記載の化合物が例示され、この内容は本明細書に組み込まれる。市販品では、カヤキュア-DETX-S(日本化薬(株)製)も好適に用いられる。 Examples of ketone compounds include the compounds described in paragraph 0087 of JP 2015-087611 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Among commercially available products, Kayacure-DETX-S (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is also suitable.
本発明の一実施態様において、光ラジカル重合開始剤としては、ヒドロキシアセトフェノン化合物、アミノアセトフェノン化合物、及び、アシルホスフィン化合物を好適に用いることができる。より具体的には、例えば、特開平10-291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤を用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。In one embodiment of the present invention, hydroxyacetophenone compounds, aminoacetophenone compounds, and acylphosphine compounds can be suitably used as photoradical polymerization initiators. More specifically, for example, the aminoacetophenone initiators described in JP-A-10-291969 and the acylphosphine oxide initiators described in Japanese Patent No. 4225898 can be used, the contents of which are incorporated herein by reference.
α-ヒドロキシケトン系開始剤としては、Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 184(IRGACUREは登録商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。 Examples of α-hydroxyketone initiators that can be used include Omnirad 184, Omnirad 1173, Omnirad 2959, and Omnirad 127 (all manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE 184 (IRGACURE is a registered trademark), DAROCUR 1173, IRGACURE 500, IRGACURE-2959, and IRGACURE 127 (trade names: all manufactured by BASF).
α-アミノケトン系開始剤としては、Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE 907、IRGACURE 369、及び、IRGACURE 379(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。 Examples of α-aminoketone initiators that can be used include Omnirad 907, Omnirad 369, Omnirad 369E, and Omnirad 379EG (all manufactured by IGM Resins B.V.), as well as IRGACURE 907, IRGACURE 369, and IRGACURE 379 (trade names, all manufactured by BASF).
アミノアセトフェノン系開始剤として、365nm又は405nm等の波長光源に極大吸収波長がマッチングされた特開2009-191179号公報に記載の化合物も用いることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。 As aminoacetophenone initiators, compounds described in JP 2009-191179 A, whose maximum absorption wavelength matches a wavelength light source such as 365 nm or 405 nm, can also be used, the contents of which are incorporated herein by reference.
アシルホスフィンオキシド系開始剤としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイドなどが挙げられる。また、Omnirad 819、Omnirad TPO(以上、IGM Resins B.V.社製)、IRGACURE-819やIRGACURE-TPO(商品名:いずれもBASF社製)を用いることができる。 Examples of acylphosphine oxide initiators include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide. Other examples include Omnirad 819 and Omnirad TPO (manufactured by IGM Resins B.V.), IRGACURE-819, and IRGACURE-TPO (trade names: all manufactured by BASF).
メタロセン化合物としては、IRGACURE-784、IRGACURE-784EG(いずれもBASF社製)、Keycure VIS 813(King Brother Chem社製)などが例示される。 Examples of metallocene compounds include IRGACURE-784 and IRGACURE-784EG (both manufactured by BASF), and Keycure VIS 813 (manufactured by King Brother Chem).
光ラジカル重合開始剤として、より好ましくはオキシム化合物が挙げられる。オキシム化合物を用いることにより、露光ラチチュードをより効果的に向上させることが可能になる。オキシム化合物は、露光ラチチュード(露光マージン)が広く、かつ、光硬化促進剤としても働くため、特に好ましい。Oxime compounds are more preferred as photoradical polymerization initiators. The use of oxime compounds makes it possible to more effectively improve exposure latitude. Oxime compounds are particularly preferred because they have a wide exposure latitude (exposure margin) and also function as photocuring accelerators.
オキシム化合物の具体例としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-080068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)に記載の化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)に記載の化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)に記載の化合物、特開2000-066385号公報に記載の化合物、特表2004-534797号公報に記載の化合物、特開2017-019766号公報に記載の化合物、特許第6065596号公報に記載の化合物、国際公開第2015/152153号に記載の化合物、国際公開第2017/051680号に記載の化合物、特開2017-198865号公報に記載の化合物、国際公開第2017/164127号の段落番号0025~0038に記載の化合物、国際公開第2013/167515号に記載の化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 Specific examples of oxime compounds include compounds described in JP-A-2001-233842, compounds described in JP-A-2000-080068, compounds described in JP-A-2006-342166, compounds described in J. C. S. Perkin II (1979, pp. 1653-1660), compounds described in J. C. S. Perkin II (1979, pp. 156-162), and compounds described in Journal of Photopolymer Science and Technology (1995, pp.202-232) described compounds, compounds described in JP-A-2000-066385, compounds described in JP-T-2004-534797, compounds described in JP-A-2017-019766, compounds described in Japanese Patent No. 6065596, compounds described in WO 2015/152153, compounds described in WO 2017/051680, compounds described in JP-A-2017-198865, compounds described in paragraphs 0025 to 0038 of WO 2017/164127, compounds described in WO 2013/167515 and the like, the contents of which are incorporated herein.
好ましいオキシム化合物としては、例えば、下記の構造の化合物や、3-(ベンゾイルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、3-(アセトキシイミノブタン)-2-オン、3-(プロピオニルオキシ(イミノ))ブタン-2-オン、2-(アセトキシ(イミノ))ペンタン-3-オン、2-(アセトキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、2-(ベンゾイルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オン、3-((4-トルエンスルホニルオキシ)イミノ)ブタン-2-オン、及び2-(エトキシカルボニルオキシ(イミノ))-1-フェニルプロパン-1-オンなどが挙げられる。本発明の樹脂組成物においては、特に光ラジカル重合開始剤としてオキシム化合物(オキシム系の光ラジカル重合開始剤)を用いることが好ましい。オキシム系の光ラジカル重合開始剤は、分子内に >C=N-O-C(=O)- の連結基を有する。 Preferred oxime compounds include, for example, compounds having the following structure: 3-(benzoyloxy(imino))butan-2-one, 3-(acetoxyiminobutan)-2-one, 3-(propionyloxy(imino))butan-2-one, 2-(acetoxy(imino))pentan-3-one, 2-(acetoxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, 2-(benzoyloxy(imino))-1-phenylpropan-1-one, 3-((4-toluenesulfonyloxy)imino)butan-2-one, and 2-(ethoxycarbonyloxy(imino))-1-phenylpropan-1-one. In the resin composition of the present invention, it is particularly preferable to use an oxime compound (oxime-based photoradical polymerization initiator) as the photoradical polymerization initiator. The oxime-based photoradical polymerization initiator has a linking group of >C=N--O--C(=O)-- in the molecule.
市販品ではIRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上、BASF社製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-014052号公報に記載の光ラジカル重合開始剤2)も好適に用いられる。また、TR-PBG-304、TR-PBG-305(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-730、NCI-831及びアデカアークルズNCI-930((株)ADEKA製)も用いることができる。また、DFI-091(ダイトーケミックス(株)製)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製)を用いることができる。また、下記の構造のオキシム化合物を用いることもできる。
光ラジカル重合開始剤としては、フルオレン環を有するオキシム化合物を用いることもできる。フルオレン環を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2014-137466号公報に記載の化合物、特許06636081号に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 Oxime compounds having a fluorene ring can also be used as photoradical polymerization initiators. Specific examples of oxime compounds having a fluorene ring include the compounds described in JP 2014-137466 A and Japanese Patent No. 06636081, the contents of which are incorporated herein by reference.
光ラジカル重合開始剤としては、カルバゾール環の少なくとも1つのベンゼン環がナフタレン環となった骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。そのようなオキシム化合物の具体例としては、国際公開第2013/083505号に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。As a photoradical polymerization initiator, an oxime compound having a skeleton in which at least one benzene ring of a carbazole ring is replaced with a naphthalene ring can also be used. Specific examples of such oxime compounds include the compounds described in WO 2013/083505, the contents of which are incorporated herein by reference.
また、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることも可能である。そのようなオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載されている化合物、特表2014-500852号公報の段落0345に記載されている化合物24、36~40、特開2013-164471号公報の段落0101に記載されている化合物(C-3)などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 It is also possible to use oxime compounds containing fluorine atoms. Specific examples of such oxime compounds include the compounds described in JP 2010-262028 A, compounds 24, 36 to 40 described in paragraph 0345 of JP 2014-500852 A, and compound (C-3) described in paragraph 0101 of JP 2013-164471 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
光重合開始剤としては、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落番号0031~0047、特開2014-137466号公報の段落番号0008~0012、0070~0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落番号0007~0025に記載されている化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、ニトロ基を有するオキシム化合物としては、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)も挙げられる。 As a photopolymerization initiator, an oxime compound having a nitro group can be used. It is also preferable that the oxime compound having a nitro group be a dimer. Specific examples of oxime compounds having a nitro group include the compounds described in paragraphs 0031 to 0047 of JP 2013-114249 A, paragraphs 0008 to 0012 and 0070 to 0079 of JP 2014-137466 A, and paragraphs 0007 to 0025 of Japanese Patent No. 4223071 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Another example of an oxime compound having a nitro group is ADEKA ARCLES NCI-831 (manufactured by ADEKA Corporation).
光ラジカル重合開始剤としては、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開第2015/036910号に記載されているOE-01~OE-75が挙げられる。 Oxime compounds having a benzofuran skeleton can also be used as photoradical polymerization initiators. Specific examples include OE-01 to OE-75, which are described in WO 2015/036910.
光ラジカル重合開始剤としては、カルバゾール骨格にヒドロキシ基を有する置換基が結合したオキシム化合物を用いることもできる。このような光重合開始剤としては国際公開第2019/088055号に記載された化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。As a photoradical polymerization initiator, an oxime compound in which a substituent having a hydroxy group is bonded to a carbazole skeleton can also be used. Examples of such photopolymerization initiators include the compounds described in WO 2019/088055, the contents of which are incorporated herein by reference.
光重合開始剤としては、芳香族環に電子求引性基が導入された芳香族環基ArOX1を有するオキシム化合物(以下、オキシム化合物OXともいう)を用いることもできる。上記芳香族環基ArOX1が有する電子求引性基としては、アシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シアノ基が挙げられ、アシル基およびニトロ基が好ましく、耐光性に優れた膜を形成しやすいという理由からアシル基であることがより好ましく、ベンゾイル基であることが更に好ましい。ベンゾイル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルケニル基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アシル基またはアミノ基であることが好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基またはアミノ基であることがより好ましく、アルコキシ基、アルキルスルファニル基またはアミノ基であることが更に好ましい。 As the photopolymerization initiator, an oxime compound having an aromatic ring group Ar OX1 in which an electron-withdrawing group is introduced into the aromatic ring (hereinafter also referred to as oxime compound OX) can also be used. Examples of the electron-withdrawing group in the aromatic ring group Ar OX1 include an acyl group, a nitro group, a trifluoromethyl group, an alkylsulfinyl group, an arylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, and a cyano group. Acyl groups and nitro groups are preferred, and acyl groups are more preferred because they are more likely to form a film with excellent light resistance, and benzoyl groups are even more preferred. The benzoyl group may have a substituent. The substituent is preferably a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a heterocyclic group, a heterocyclic oxy group, an alkenyl group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, an acyl group, or an amino group, more preferably an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, or an amino group, and even more preferably an alkoxy group, an alkylsulfanyl group, or an amino group.
オキシム化合物OXは、式(OX1)で表される化合物および式(OX2)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、式(OX2)で表される化合物であることがより好ましい。
RX2は、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、複素環オキシ基、アルキルスルファニル基、アリールスルファニル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシルオキシ基またはアミノ基を表し、
RX3~RX14は、それぞれ独立して水素原子または置換基を表す。
ただし、RX10~RX14のうち少なくとも一つは、電子求引性基である。
The oxime compound OX is preferably at least one selected from the compounds represented by formula (OX1) and the compounds represented by formula (OX2), and more preferably the compound represented by formula (OX2).
R X2 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a heterocyclic group, a heterocyclic oxy group, an alkylsulfanyl group, an arylsulfanyl group, an alkylsulfinyl group, an arylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, an acyloxy group, or an amino group;
R X3 to R X14 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
However, at least one of R X10 to R X14 is an electron-withdrawing group.
上記式において、RX12が電子求引性基であり、RX10、RX11、RX13、RX14は水素原子であることが好ましい。 In the above formula, it is preferable that R X12 is an electron-withdrawing group, and R X10 , R X11 , R X13 and R X14 are hydrogen atoms.
オキシム化合物OXの具体例としては、特許第4600600号公報の段落番号0083~0105に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 Specific examples of oxime compounds OX include the compounds described in paragraphs 0083 to 0105 of Japanese Patent No. 4600600, the contents of which are incorporated herein by reference.
最も好ましいオキシム化合物としては、特開2007-269779号公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009-191061号公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 The most preferred oxime compounds include oxime compounds having specific substituents as disclosed in JP 2007-269779 A and oxime compounds having thioaryl groups as disclosed in JP 2009-191061 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
光ラジカル重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体及びその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3-アリール置換クマリン化合物よりなる群から選択される化合物が好ましい。From the viewpoint of exposure sensitivity, the photoradical polymerization initiator is preferably a compound selected from the group consisting of trihalomethyltriazine compounds, benzyl dimethyl ketal compounds, α-hydroxyketone compounds, α-aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, onium salt compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds and derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, halomethyloxadiazole compounds, and 3-aryl-substituted coumarin compounds.
更に好ましい光ラジカル重合開始剤は、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム塩化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物であり、トリハロメチルトリアジン化合物、α-アミノケトン化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が一層好ましく、メタロセン化合物又はオキシム化合物を用いるのがより一層好ましい。 More preferred photoradical polymerization initiators are trihalomethyltriazine compounds, α-aminoketone compounds, acylphosphine compounds, phosphine oxide compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, onium salt compounds, benzophenone compounds, and acetophenone compounds. At least one compound selected from the group consisting of trihalomethyltriazine compounds, α-aminoketone compounds, metallocene compounds, oxime compounds, triarylimidazole dimers, and benzophenone compounds is even more preferred, and it is even more preferred to use a metallocene compound or an oxime compound.
また、光ラジカル重合開始剤は、ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)等のN,N’-テトラアルキル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1,2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパノン-1等の芳香族ケトン、アルキルアントラキノン等の芳香環と縮環したキノン類、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体などを用いることもできる。また、下記式(I)で表される化合物を用いることもできる。 In addition, photoradical polymerization initiators that can be used include benzophenone, N,N'-tetraalkyl-4,4'-diaminobenzophenones such as N,N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone (Michler's ketone), aromatic ketones such as 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1,2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholino-propanone-1, quinones fused with an aromatic ring such as alkylanthraquinones, benzoin ether compounds such as benzoin alkyl ethers, benzoin compounds such as benzoin and alkylbenzoins, and benzyl derivatives such as benzil dimethyl ketal. Compounds represented by the following formula (I) can also be used.
式(I)中、RI00は、炭素数1~20のアルキル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、フェニル基、又は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、炭素数2~12のアルケニル基、1個以上の酸素原子によって中断された炭素数2~18のアルキル基及び炭素数1~4のアルキル基の少なくとも1つで置換されたフェニル基、若しくは、ビフェニル基であり、RI01は、式(II)で表される基であるか、RI00と同じ基であり、RI02~RI04は各々独立に炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のアルコキシ基又はハロゲン原子である。 In formula (I), R I00 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms interrupted by one or more oxygen atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a phenyl group substituted with at least one of an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms interrupted by one or more oxygen atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a biphenyl group; R I01 represents a group represented by formula (II) or the same group as R I00 ; and R I02 to R I04 each independently represent an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a halogen atom.
式中、RI05~RI07は、上記式(I)のRI02~RI04と同じである。 In the formula, R I05 to R I07 are the same as R I02 to R I04 in the above formula (I).
また、光ラジカル重合開始剤は、国際公開第2015/125469号の段落0048~0055に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。 In addition, the photoradical polymerization initiator may be the compound described in paragraphs 0048 to 0055 of International Publication No. 2015/125469, the contents of which are incorporated herein by reference.
光ラジカル重合開始剤としては、2官能あるいは3官能以上の光ラジカル重合開始剤を用いてもよい。そのような光ラジカル重合開始剤を用いることにより、光ラジカル重合開始剤の1分子から2つ以上のラジカルが発生するため、良好な感度が得られる。また、非対称構造の化合物を用いた場合においては、結晶性が低下して溶剤などへの溶解性が向上して、経時で析出しにくくなり、樹脂組成物の経時安定性を向上させることができる。2官能あるいは3官能以上の光ラジカル重合開始剤の具体例としては、特表2010-527339号公報、特表2011-524436号公報、国際公開第2015/004565号、特表2016-532675号公報の段落番号0407~0412、国際公開第2017/033680号の段落番号0039~0055に記載されているオキシム化合物の2量体、特表2013-522445号公報に記載されている化合物(E)および化合物(G)、国際公開第2016/034963号に記載されているCmpd1~7、特表2017-523465号公報の段落番号0007に記載されているオキシムエステル類光開始剤、特開2017-167399号公報の段落番号0020~0033に記載されている光開始剤、特開2017-151342号公報の段落番号0017~0026に記載されている光重合開始剤(A)、特許第6469669号公報に記載されているオキシムエステル光開始剤などが挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 Bifunctional, trifunctional, or higher functional photoradical polymerization initiators may be used as photoradical polymerization initiators. By using such photoradical polymerization initiators, two or more radicals are generated from one molecule of the photoradical polymerization initiator, resulting in good sensitivity. Furthermore, when a compound with an asymmetric structure is used, crystallinity is reduced, improving solubility in solvents, etc., making it less likely to precipitate over time and improving the stability of the resin composition over time. Specific examples of the bifunctional or trifunctional or higher functional photoradical polymerization initiator include dimers of oxime compounds described in JP-T-2010-527339, JP-T-2011-524436, WO 2015/004565, WO 2016-532675, paragraphs 0407 to 0412, and WO 2017/033680, paragraphs 0039 to 0055; compounds (E) and (G) described in JP-T-2013-522445; oxime ester photoinitiators described in paragraph 0007 of JP-T-2017-523465, photoinitiators described in paragraphs 0020 to 0033 of JP-A-2017-167399, photopolymerization initiator (A) described in paragraphs 0017 to 0026 of JP-A-2017-151342, and oxime ester photoinitiators described in Japanese Patent No. 6469669, the contents of which are incorporated herein by reference.
光重合開始剤を含む場合、その含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、更に好ましくは0.5~15質量%であり、一層好ましくは1.0~10質量%である。光重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。光重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
なお、光重合開始剤は熱重合開始剤としても機能する場合があるため、オーブンやホットプレート等の加熱によって光重合開始剤による架橋を更に進行させられる場合がある。
When a photopolymerization initiator is contained, the content thereof is preferably 0.1 to 30 mass% relative to the total solid content of the resin composition of the present invention, more preferably 0.1 to 20 mass%, even more preferably 0.5 to 15 mass%, and even more preferably 1.0 to 10 mass%. Only one type of photopolymerization initiator may be contained, or two or more types may be contained. When two or more types of photopolymerization initiators are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
In addition, since the photopolymerization initiator may also function as a thermal polymerization initiator, the crosslinking by the photopolymerization initiator may be further promoted by heating in an oven, a hot plate, or the like.
〔増感剤〕
樹脂組成物は、増感剤を含んでいてもよい。増感剤は、特定の活性放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤などと接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより、熱ラジカル重合開始剤、光ラジカル重合開始剤は化学変化を起こして分解し、ラジカル、酸又は塩基を生成する。
使用可能な増感剤として、ベンゾフェノン系、ミヒラーズケトン系、クマリン系、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、アントラセン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系等の化合物を使用することができる。
増感剤としては、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、2,5-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロペンタン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)シクロヘキサノン、2,6-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)-4-メチルシクロヘキサノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)カルコン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)カルコン、p-ジメチルアミノシンナミリデンインダノン、p-ジメチルアミノベンジリデンインダノン、2-(p-ジメチルアミノフェニルビフェニレン)-ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノフェニルビニレン)イソナフトチアゾール、1,3-ビス(4’-ジメチルアミノベンザル)アセトン、1,3-ビス(4’-ジエチルアミノベンザル)アセトン、3,3’-カルボニル-ビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3-アセチル-7-ジメチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-ベンジロキシカルボニル-7-ジメチルアミノクマリン、3-メトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン、3-エトキシカルボニル-7-ジエチルアミノクマリン(7-(ジエチルアミノ)クマリン-3-カルボン酸エチル)、N-フェニル-N’-エチルエタノールアミン、N-フェニルジエタノールアミン、N-p-トリルジエタノールアミン、N-フェニルエタノールアミン、4-モルホリノベンゾフェノン、ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、2-メルカプトベンズイミダゾール、1-フェニル-5-メルカプトテトラゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンズオキサゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ベンゾチアゾール、2-(p-ジメチルアミノスチリル)ナフト(1,2-d)チアゾール、2-(p-ジメチルアミノベンゾイル)スチレン、ジフェニルアセトアミド、ベンズアニリド、N-メチルアセトアニリド、3‘,4’-ジメチルアセトアニリド等が挙げられる。
また、他の増感色素を用いてもよい。
増感色素の詳細については、特開2016-027357号公報の段落0161~0163の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
[Sensitizer]
The resin composition may contain a sensitizer. The sensitizer absorbs specific actinic radiation and becomes electronically excited. The electronically excited sensitizer comes into contact with a thermal radical polymerization initiator, a photoradical polymerization initiator, or the like, and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur. As a result, the thermal radical polymerization initiator or the photoradical polymerization initiator undergoes a chemical change and decomposes, generating a radical, an acid, or a base.
Usable sensitizers include benzophenone-based, Michler's ketone-based, coumarin-based, pyrazole azo-based, anilino azo-based, triphenylmethane-based, anthraquinone-based, anthracene-based, anthrapyridone-based, benzylidene-based, oxonol-based, pyrazolotriazole azo-based, pyridone azo-based, cyanine-based, phenothiazine-based, pyrrolopyrazole azomethine-based, xanthene-based, phthalocyanine-based, benzopyran-based, and indigo-based compounds.
Examples of the sensitizer include Michler's ketone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 2,5-bis(4'-diethylaminobenzal)cyclopentane, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal)cyclohexanone, 2,6-bis(4'-diethylaminobenzal)-4-methylcyclohexanone, 4,4'-bis(dimethylamino)chalcone, 4,4'-bis(diethylamino)chalcone, p-dimethylaminocinnamylideneindanone, p-dimethylaminobenzylideneindanone, and Non, 2-(p-dimethylaminophenylbiphenylene)benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)benzothiazole, 2-(p-dimethylaminophenylvinylene)isonaphthothiazole, 1,3-bis(4'-dimethylaminobenzal)acetone, 1,3-bis(4'-diethylaminobenzal)acetone, 3,3'-carbonyl-bis(7-diethylaminocoumarin), 3-acetyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-ethoxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin Phosphorus, 3-benzyloxycarbonyl-7-dimethylaminocoumarin, 3-methoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin, 3-ethoxycarbonyl-7-diethylaminocoumarin (ethyl 7-(diethylamino)coumarin-3-carboxylate), N-phenyl-N'-ethylethanolamine, N-phenyldiethanolamine, N-p-tolyldiethanolamine, N-phenylethanolamine, 4-morpholinobenzophenone, isoamyl dimethylaminobenzoate, isoamyl diethylaminobenzoate Examples of such an alkyl acrylate copolymer include soamyl, 2-mercaptobenzimidazole, 1-phenyl-5-mercaptotetrazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzoxazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)benzothiazole, 2-(p-dimethylaminostyryl)naphtho(1,2-d)thiazole, 2-(p-dimethylaminobenzoyl)styrene, diphenylacetamide, benzanilide, N-methylacetanilide, and 3',4'-dimethylacetanilide.
Other sensitizing dyes may also be used.
For details about the sensitizing dye, please refer to the descriptions in paragraphs 0161 to 0163 of JP-A-2016-027357, the contents of which are incorporated herein by reference.
樹脂組成物が増感剤を含む場合、増感剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対し、0.01~20質量%であることが好ましく、0.1~15質量%であることがより好ましく、0.5~10質量%であることが更に好ましい。増感剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 When the resin composition contains a sensitizer, the content of the sensitizer is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 15% by mass, and even more preferably 0.5 to 10% by mass, based on the total solids content of the resin composition. One type of sensitizer may be used alone, or two or more types may be used in combination.
〔連鎖移動剤〕
本発明の樹脂組成物は、連鎖移動剤を含有してもよい。連鎖移動剤は、例えば高分子辞典第三版(高分子学会編、2005年)683-684頁に定義されている。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に-S-S-、-SO2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH、及びGeHを有する化合物群、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)重合に用いられるチオカルボニルチオ基を有するジチオベンゾアート、トリチオカルボナート、ジチオカルバマート、キサンタート化合物等が用いられる。これらは、低活性のラジカルに水素を供与して、ラジカルを生成するか、若しくは、酸化された後、脱プロトンすることによりラジカルを生成しうる。特に、チオール化合物を好ましく用いることができる。
[Chain transfer agent]
The resin composition of the present invention may contain a chain transfer agent. Chain transfer agents are defined, for example, in the Third Edition of the Polymer Dictionary (edited by the Society of Polymer Science, 2005), pages 683-684. Examples of chain transfer agents include compounds having -S-S-, -SO 2 -S-, -N-O-, SH, PH, SiH, and GeH in the molecule, and dithiobenzoates, trithiocarbonates, dithiocarbamates, and xanthate compounds having a thiocarbonylthio group used in RAFT (Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer) polymerization. These donate hydrogen to low-activity radicals to generate radicals, or can generate radicals by being oxidized and then deprotonated. Thiol compounds are particularly preferred.
また、連鎖移動剤は、国際公開第2015/199219号の段落0152~0153に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。 Chain transfer agents may also be compounds described in paragraphs 0152-0153 of International Publication No. 2015/199219, the contents of which are incorporated herein by reference.
本発明の樹脂組成物が連鎖移動剤を有する場合、連鎖移動剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分100質量部に対し、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましく、0.5~5質量部が更に好ましい。連鎖移動剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。連鎖移動剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 When the resin composition of the present invention contains a chain transfer agent, the content of the chain transfer agent is preferably 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total solids content of the resin composition of the present invention. Only one type of chain transfer agent may be used, or two or more types may be used. When two or more types of chain transfer agents are used, the total content is preferably within the above range.
<塩基発生剤>
本発明の樹脂組成物は、塩基発生剤を含んでもよい。ここで、塩基発生剤とは、物理的または化学的な作用によって塩基を発生することができる化合物である。本発明の樹脂組成物にとって好ましい塩基発生剤としては、熱塩基発生剤および光塩基発生剤が挙げられる。
ただし、上述の特定塩基発生剤に該当する塩基発生剤は、本発明でいう塩基発生剤には該当しないものとする。
特に、樹脂組成物が環化樹脂の前駆体を含む場合、樹脂組成物は塩基発生剤を含むことが好ましい。樹脂組成物が熱塩基発生剤を含有することによって、例えば加熱により前駆体の環化反応を促進でき、硬化物の機械特性や耐薬品性が良好なものとなり、例えば半導体パッケージ中に含まれる再配線層用層間絶縁膜としての性能が良好となる。
塩基発生剤としては、イオン型塩基発生剤でもよく、非イオン型塩基発生剤でもよい。塩基発生剤から発生する塩基としては、例えば、2級アミン、3級アミンが挙げられる。
本発明に係る塩基発生剤について特に制限はなく、公知の塩基発生剤を用いることができる。公知の塩基発生剤としては、例えば、カルバモイルオキシム化合物、カルバモイルヒドロキシルアミン化合物、カルバミン酸化合物、ホルムアミド化合物、アセトアミド化合物、カルバメート化合物、ベンジルカルバメート化合物、ニトロベンジルカルバメート化合物、スルホンアミド化合物、イミダゾール誘導体化合物、アミンイミド化合物、ピリジン誘導体化合物、α-アミノアセトフェノン誘導体化合物、4級アンモニウム塩誘導体化合物、ピリジニウム塩、α-ラクトン環誘導体化合物、アミンイミド化合物、フタルイミド誘導体化合物、アシルオキシイミノ化合物、などを用いることができる。
非イオン型塩基発生剤の具体的な化合物としては、式(B1)、式(B2)、又は式(B3)で表される化合物が挙げられる。
The resin composition of the present invention may contain a base generator. Here, the base generator is a compound that can generate a base by physical or chemical action. Preferred base generators for the resin composition of the present invention include thermal base generators and photobase generators.
However, the base generators that fall under the category of the specific base generators described above do not fall under the category of the base generators defined in the present invention.
In particular, when the resin composition contains a precursor of a cyclized resin, the resin composition preferably contains a base generator. By containing the thermal base generator in the resin composition, for example, the cyclization reaction of the precursor can be promoted by heating, and the mechanical properties and chemical resistance of the cured product can be improved, resulting in good performance as an interlayer insulating film for a rewiring layer included in, for example, a semiconductor package.
The base generator may be an ionic base generator or a nonionic base generator. Examples of the base generated from the base generator include secondary amines and tertiary amines.
The base generator according to the present invention is not particularly limited, and known base generators can be used, such as carbamoyl oxime compounds, carbamoyl hydroxylamine compounds, carbamic acid compounds, formamide compounds, acetamide compounds, carbamate compounds, benzyl carbamate compounds, nitrobenzyl carbamate compounds, sulfonamide compounds, imidazole derivative compounds, amine imide compounds, pyridine derivative compounds, α-aminoacetophenone derivative compounds, quaternary ammonium salt derivative compounds, pyridinium salts, α-lactone ring derivative compounds, amine imide compounds, phthalimide derivative compounds, and acyloxyimino compounds.
Specific examples of the non-ionic base generator include compounds represented by formula (B1), formula (B2), and formula (B3).
式(B1)及び式(B2)中、Rb1、Rb2及びRb3はそれぞれ独立に、第三級アミン構造を有しない有機基、ハロゲン原子又は水素原子である。ただし、Rb1及びRb2が同時に水素原子となることはない。また、Rb1、Rb2及びRb3はいずれもカルボキシ基を有することはない。なお、本明細書で第三級アミン構造とは、3価の窒素原子の3つの結合手がいずれも炭化水素系の炭素原子と共有結合している構造を指す。したがって、結合した炭素原子がカルボニル基をなす炭素原子の場合、つまり窒素原子とともにアミド基を形成する場合はこの限りではない。 In formula (B1) and formula (B2), Rb1 , Rb2 , and Rb3 are each independently an organic group not having a tertiary amine structure, a halogen atom, or a hydrogen atom. However, Rb1 and Rb2 are not simultaneously hydrogen atoms. Furthermore, none of Rb1 , Rb2 , and Rb3 has a carboxy group. In this specification, the term "tertiary amine structure" refers to a structure in which all three bonds of a trivalent nitrogen atom are covalently bonded to hydrocarbon carbon atoms. Therefore, this does not apply to cases where the bonded carbon atom is a carbon atom that forms a carbonyl group, that is, when the bonded carbon atom forms an amide group together with the nitrogen atom.
式(B1)、(B2)中、Rb1、Rb2及びRb3は、これらのうち少なくとも1つが環状構造を含むことが好ましく、少なくとも2つが環状構造を含むことがより好ましい。環状構造としては、単環及び縮合環のいずれであってもよく、単環又は単環が2つ縮合した縮合環が好ましい。単環は、5員環又は6員環が好ましく、6員環が好ましい。単環は、シクロヘキサン環及びベンゼン環が好ましく、シクロヘキサン環がより好ましい。 In formulas (B1) and (B2), it is preferable that at least one of Rb1 , Rb2 , and Rb3 contains a cyclic structure, and more preferably at least two of them contain a cyclic structure. The cyclic structure may be either a monocyclic ring or a fused ring, and a monocyclic ring or a fused ring formed by condensing two monocyclic rings is preferable. The monocyclic ring is preferably a 5-membered or 6-membered ring, and a 6-membered ring is preferable. The monocyclic ring is preferably a cyclohexane ring or a benzene ring, and a cyclohexane ring is more preferable.
より具体的にRb1及びRb2は、水素原子、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が更に好ましい)、又はアリールアルキル基(炭素数7~25が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)であることが好ましい。これらの基は、本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。Rb1とRb2とは互いに結合して環を形成していてもよい。形成される環としては、4~7員の含窒素複素環が好ましい。Rb1及びRb2は特に、置換基を有してもよい直鎖、分岐、又は環状のアルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)であることが好ましく、置換基を有してもよいシクロアルキル基(炭素数3~24が好ましく、3~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)であることがより好ましく、置換基を有してもよいシクロヘキシル基が更に好ましい。 More specifically, Rb1 and Rb2 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 10 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 25 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms). These groups may have a substituent within the range in which the effects of the present invention are exhibited. Rb1 and Rb2 may be bonded to each other to form a ring. The ring formed is preferably a 4- to 7-membered nitrogen-containing heterocycle. Rb1 and Rb2 are particularly preferably a linear, branched, or cyclic alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms) which may have a substituent, more preferably a cycloalkyl group (preferably having 3 to 24 carbon atoms, more preferably having 3 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms) which may have a substituent, and even more preferably a cyclohexyl group which may have a substituent.
Rb3としては、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~12がより好ましく、2~6が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)、アリールアルケニル基(炭素数8~24が好ましく、8~20がより好ましく、8~16が更に好ましい)、アルコキシル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、又はアリールアルキルオキシ基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)が挙げられる。中でも、シクロアルキル基(炭素数3~24が好ましく、3~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリールアルケニル基、アリールアルキルオキシ基が好ましい。Rb3は更に本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。 Examples of Rb3 include an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 10 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 12 carbon atoms, and even more preferably having 2 to 6 carbon atoms), an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms), an arylalkenyl group (preferably having 8 to 24 carbon atoms, more preferably having 8 to 20 carbon atoms, and even more preferably having 8 to 16 carbon atoms), an alkoxyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an aryloxy group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 12 carbon atoms), and an arylalkyloxy group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms). Among these, a cycloalkyl group (preferably having 3 to 24 carbon atoms, more preferably 3 to 18 carbon atoms, and even more preferably 3 to 12 carbon atoms), an arylalkenyl group, and an arylalkyloxy group are preferred. Rb3 may further have a substituent within the range in which the effects of the present invention are exhibited.
式(B1)で表される化合物は、下記式(B1-1)又は下記式(B1-2)で表される化合物であることが好ましい。
式中、Rb11及びRb12、並びに、Rb31及びRb32は、それぞれ、式(B1)におけるRb1及びRb2と同じである。
Rb13はアルキル基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)であり、本発明の効果を奏する範囲で置換基を有していてもよい。中でも、Rb13はアリールアルキル基が好ましい。
In the formula, Rb 11 and Rb 12 , and Rb 31 and Rb 32 are the same as Rb 1 and Rb 2 in formula (B1), respectively.
Rb 13 is an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, more preferably having 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 12 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 12 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms), which may have a substituent within the range in which the effects of the present invention are exhibited. Among these, Rb 13 is preferably an arylalkyl group.
Rb33及びRb34は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~8がより好ましく、1~3が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~8がより好ましく、2~3が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11が更に好ましい)であり、水素原子が好ましい。 Rb 33 and Rb 34 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably having 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably having 1 to 3 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably having 2 to 8 carbon atoms, and still more preferably having 2 to 3 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and still more preferably having 6 to 10 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and still more preferably having 7 to 11 carbon atoms), and a hydrogen atom is preferred.
Rb35は、アルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)であり、アリール基が好ましい。 Rb 35 is an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 1 to 12 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 8 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably having 2 to 10 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 8 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 12 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms), and an aryl group is preferred.
式(B1-1)で表される化合物は、式(B1-1a)で表される化合物もまた好ましい。
Rb11及びRb12は式(B1-1)におけるRb11及びRb12と同義である。
Rb15及びRb16は水素原子、アルキル基(炭素数1~12が好ましく、1~6がより好ましく、1~3が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~6がより好ましく、2~3が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~11が更に好ましい)であり、水素原子又はメチル基が好ましい。
Rb17はアルキル基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アルケニル基(炭素数2~12が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が更に好ましい)、アリール基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~12が更に好ましい)、アリールアルキル基(炭素数7~23が好ましく、7~19がより好ましく、7~12が更に好ましい)であり、中でもアリール基が好ましい。
Rb 11 and Rb 12 have the same meanings as Rb 11 and Rb 12 in formula (B1-1).
Rb15 and Rb16 are each a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably having 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably having 1 to 3 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably having 2 to 6 carbon atoms, and even more preferably having 2 to 3 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 10 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 11 carbon atoms), and a hydrogen atom or a methyl group is preferred.
Rb 17 is an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably having 1 to 12 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 8 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably having 2 to 10 carbon atoms, and even more preferably having 3 to 8 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably having 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably having 6 to 12 carbon atoms), or an arylalkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably having 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably having 7 to 12 carbon atoms), and among these, an aryl group is preferred.
式(B3)において、Lは、隣接する酸素原子と炭素原子を連結する連結鎖の経路上に飽和炭化水素基を有する2価の炭化水素基であって、連結鎖の経路上の原子数が3以上である炭化水素基を表す。また、RN1およびRN2は、それぞれ独立に1価の有機基を表す。 In formula (B3), L represents a divalent hydrocarbon group having a saturated hydrocarbon group on the path of a linking chain connecting adjacent oxygen atoms and carbon atoms, and the number of atoms on the path of the linking chain is 3 or more. Furthermore, R and R each independently represent a monovalent organic group.
本明細書において、「連結鎖」とは、連結対象の2つの原子または原子群の間を結ぶ経路上の原子鎖のうち、これらの連結対象を最短(最小原子数)で結ぶものをいう。例えば、下記式で表される化合物において、Lは、フェニレンエチレン基から構成され、飽和炭化水素基としてエチレン基を有し、連結鎖は4つの炭素原子から構成されており、連結鎖の経路上の原子数(つまり、連結鎖を構成する原子の数であり、以下、「連結鎖長」あるいは「連結鎖の長さ」ともいう。)は4である。
式(B3)におけるL中の炭素数(連結鎖中の炭素原子以外の炭素原子も含む)は、3~24であることが好ましい。上限は、12以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましく、8以下であることが特に好ましい。下限は、4以上であることがより好ましい。上記分子内環化反応を速やかに進行させる観点から、Lの連結鎖長の上限は、12以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることがさらに好ましく、5以下であることが特に好ましい。特に、Lの連結鎖長は、4または5であることが好ましく、4であることが最も好ましい。塩基発生剤の具体的な好ましい化合物としては、例えば、国際公開第2020/066416号の段落番号0102~0168に記載の化合物、国際公開第2018/038002号の段落番号0143~0177に記載の化合物も挙げられる。In formula (B3), the number of carbon atoms in L (including carbon atoms other than those in the linking chain) is preferably 3 to 24. The upper limit is more preferably 12 or less, even more preferably 10 or less, and particularly preferably 8 or less. The lower limit is more preferably 4 or more. From the viewpoint of rapidly progressing the intramolecular cyclization reaction, the upper limit of the linking chain length of L is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, even more preferably 6 or less, and particularly preferably 5 or less. In particular, the linking chain length of L is preferably 4 or 5, and most preferably 4. Specific preferred compounds for the base generator include, for example, the compounds described in paragraphs [0102] to [0168] of WO 2020/066416 and the compounds described in paragraphs [0143] to [0177] of WO 2018/038002.
また、塩基発生剤は下記式(N1)で表される化合物を含むことも好ましい。
式(N1)中、RN1およびRN2はそれぞれ独立に1価の有機基を表し、RC1は水素原子または保護基を表し、Lは2価の連結基を表す。 In formula (N1), R N1 and R N2 each independently represent a monovalent organic group, R C1 represents a hydrogen atom or a protecting group, and L represents a divalent linking group.
Lは2価の連結基であり、2価の有機基であることが好ましい。連結基の連結鎖長は1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。上限としては、12以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、5以下であることがさらに好ましい。連結鎖長とは、式中の2つのカルボニル基の間において最短の道程となる原子配列に存在する原子の数である。 L is a divalent linking group, preferably a divalent organic group. The linking chain length of the linking group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more. The upper limit is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5 or less. The linking chain length is the number of atoms present in the atomic sequence that forms the shortest path between the two carbonyl groups in the formula.
式(N1)中、RN1およびRN2はそれぞれ独立に1価の有機基(炭素数1~24が好ましく、2~18がより好ましく、3~12がさらに好ましい)を表し、炭化水素基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~10がさらに好ましい)であることが好ましく、具体的には、脂肪族炭化水素基(炭素数1~24が好ましく、1~12がより好ましく、1~10がさらに好ましい)または芳香族炭化水素基(炭素数6~22が好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい)を挙げることができ、脂肪族炭化水素基が好ましい。RN1およびRN2として、脂肪族炭化水素基を用いると、発生する塩基の塩基性が高く好ましい。なお、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、また、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基が脂肪族炭化水素鎖中や芳香環中、置換基中に酸素原子を有していてもよい。特に、脂肪族炭化水素基が炭化水素鎖中に酸素原子を有している態様が例示される。 In formula (N1), R N1 and R N2 each independently represent a monovalent organic group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably 3 to 12 carbon atoms), preferably a hydrocarbon group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and even more preferably 1 to 10 carbon atoms). Specific examples include aliphatic hydrocarbon groups (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and even more preferably 1 to 10 carbon atoms) and aromatic hydrocarbon groups (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably 6 to 10 carbon atoms), with aliphatic hydrocarbon groups being preferred. Using aliphatic hydrocarbon groups as R N1 and R N2 is preferred because the basicity of the generated base is high. The aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group may have a substituent, and the aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group may have an oxygen atom in the aliphatic hydrocarbon chain, aromatic ring, or substituent. Particularly, an embodiment in which the aliphatic hydrocarbon group has an oxygen atom in the hydrocarbon chain is exemplified.
RN1およびRN2を構成する脂肪族炭化水素基としては、直鎖または分岐の鎖状アルキル基、環状アルキル基、鎖状アルキル基と環状アルキル基の組合せに係る基、酸素原子を鎖中に有するアルキル基が挙げられる。直鎖または分岐の鎖状アルキル基は、炭素数1~24のものが好ましく、2~18がより好ましく、3~12がさらに好ましい。直鎖または分岐の鎖状アルキル基は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基、ターシャリーブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリーペンチル基、イソヘキシル基等が挙げられる。
環状アルキル基は、炭素数3~12のものが好ましく、3~6がより好ましい。環状アルキル基は、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
鎖状アルキル基と環状アルキル基の組合せに係る基は、炭素数4~24のものが好ましく、4~18がより好ましく、4~12がさらに好ましい。鎖状アルキル基と環状アルキル基の組合せに係る基は、例えば、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シクロヘキシルプロピル基、メチルシクロヘキシルメチル基、エチルシクロヘキシルエチル基等が挙げられる。
酸素原子を鎖中に有するアルキル基は、炭素数2~12のものが好ましく、2~6がより好ましく、2~4がさらに好ましい。酸素原子を鎖中に有するアルキル基は、鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。
なかでも、後述する分解生成塩基の沸点を高める観点で、RN1およびRN2は炭素数5~12のアルキル基が好ましい。ただし、金属(例えば銅)の層と積層する際の密着性を重視する処方においては、環状のアルキル基を有する基や炭素数1~8のアルキル基であることが好ましい。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group constituting R N1 and R N2 include a linear or branched chain alkyl group, a cyclic alkyl group, a group relating to a combination of a linear alkyl group and a cyclic alkyl group, and an alkyl group having an oxygen atom in the chain. The linear or branched chain alkyl group preferably has 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, and even more preferably 3 to 12 carbon atoms. Examples of the linear or branched chain alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a secondary butyl group, a tertiary butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a tertiary pentyl group, and an isohexyl group.
The cyclic alkyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, more preferably 3 to 6. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.
The group representing the combination of a chain alkyl group and a cyclic alkyl group preferably has 4 to 24 carbon atoms, more preferably 4 to 18, and even more preferably 4 to 12. Examples of the group representing the combination of a chain alkyl group and a cyclic alkyl group include a cyclohexylmethyl group, a cyclohexylethyl group, a cyclohexylpropyl group, a methylcyclohexylmethyl group, and an ethylcyclohexylethyl group.
The alkyl group having an oxygen atom in the chain preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 4. The alkyl group having an oxygen atom in the chain may be linear or cyclic, and may be linear or branched.
Among these, from the viewpoint of increasing the boiling point of the decomposition product base described below, R N1 and R N2 are preferably alkyl groups having 5 to 12 carbon atoms. However, in a formulation in which importance is placed on adhesion when laminating with a metal (e.g., copper) layer, a group having a cyclic alkyl group or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferred.
RN1およびRN2は互いに連結して環状構造を形成していてもよい。環状構造を形成するにあたっては、酸素原子等を鎖中に有していてもよい。また、RN1およびRN2が形成する環状構造は、単環であっても、縮合環であってもよいが、単環が好ましい。形成される環状構造としては、式(N1)中の窒素原子を含有する5員環または6員環が好ましく、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピロリン環、ピロリジン環、イミダゾリジン環、ピラゾリジン環、ピぺリジン環、ピペラジン環、モルホリン環などが挙げられ、ピロリン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環が好ましく挙げられる。 R N1 and R N2 may be linked to each other to form a cyclic structure. When forming the cyclic structure, an oxygen atom or the like may be contained in the chain. Furthermore, the cyclic structure formed by R N1 and R N2 may be a monocyclic ring or a fused ring, but a monocyclic ring is preferable. The cyclic structure formed is preferably a 5- or 6-membered ring containing a nitrogen atom in formula (N1), for example, a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, an imidazolidine ring, a pyrazolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a morpholine ring, etc., and preferred examples include a pyrroline ring, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, and a morpholine ring.
RC1は水素原子または保護基を表し、水素原子が好ましい。 R C1 represents a hydrogen atom or a protecting group, and is preferably a hydrogen atom.
保護基としては、酸または塩基の作用により分解する保護基が好ましく、酸で分解する保護基が好ましく挙げられる。 Preferred protecting groups are those that are decomposed by the action of an acid or a base, and preferred protecting groups are those that are decomposed by an acid.
保護基の具体例としては、鎖状もしくは環状のアルキル基または鎖中に酸素原子を有する鎖状もしくは環状のアルキル基が挙げられる。鎖状もしくは環状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。鎖中に酸素原子を有する鎖状のアルキル基としては、具体的にはアルキルオキシアルキル基が挙げられ、さらに具体的には、メチルオキシメチル(MOM)基、エチルオキシエチル(EE)基等が挙げられる。鎖中に酸素原子を有する環状のアルキル基としては、エポキシ基、グリシジル基、オキセタニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル(THP)基等が挙げられる。 Specific examples of protecting groups include linear or cyclic alkyl groups, and linear or cyclic alkyl groups having an oxygen atom in the chain. Examples of linear or cyclic alkyl groups include methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl, and cyclohexyl groups. Specific examples of linear alkyl groups having an oxygen atom in the chain include alkyloxyalkyl groups, and more specific examples include methyloxymethyl (MOM) and ethyloxyethyl (EE) groups. Examples of cyclic alkyl groups having an oxygen atom in the chain include epoxy, glycidyl, oxetanyl, tetrahydrofuranyl, and tetrahydropyranyl (THP) groups.
Lを構成する2価の連結基としては、特に定めるものではないが、炭化水素基が好ましく、脂肪族炭化水素基がより好ましい。炭化水素基は、置換基を有していてもよく、また、炭化水素鎖の中に炭素原子以外の種類の原子を有していてもよい。より具体的には、鎖中に酸素原子を有していてもよい2価の炭化水素連結基であることが好ましく、鎖中に酸素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、または鎖中に酸素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基と2価の芳香族炭化水素基の組み合わせに係る基がより好ましく、鎖中に酸素原子を有していてもよい2価の脂肪族炭化水素基がさらに好ましい。これらの基は、酸素原子を有していないほうが好ましい。
2価の炭化水素連結基は、炭素数1~24のものが好ましく、2~12がより好ましく、2~6がさらに好ましい。2価の脂肪族炭化水素基は、炭素数1~12のものが好ましく、2~6がより好ましく、2~4がさらに好ましい。2価の芳香族炭化水素基は、炭素数6~22のものが好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい。2価の脂肪族炭化水素基と2価の芳香族炭化水素基の組み合わせに係る基(例えば、アリーレンアルキル基)は、炭素数7~22のものが好ましく、7~18がより好ましく、7~10がさらに好ましい。
The divalent linking group constituting L is not particularly limited, but is preferably a hydrocarbon group, more preferably an aliphatic hydrocarbon group. The hydrocarbon group may have a substituent and may have atoms other than carbon atoms in the hydrocarbon chain. More specifically, a divalent hydrocarbon linking group which may have an oxygen atom in the chain is preferred, and a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have an oxygen atom in the chain, a divalent aromatic hydrocarbon group, or a group relating to a combination of a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have an oxygen atom in the chain and a divalent aromatic hydrocarbon group is more preferred, and a divalent aliphatic hydrocarbon group which may have an oxygen atom in the chain is even more preferred. It is more preferred that these groups do not have an oxygen atom.
The divalent hydrocarbon linking group preferably has 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, and even more preferably 2 to 6 carbon atoms. The divalent aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, and even more preferably 2 to 4 carbon atoms. The divalent aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably 6 to 10 carbon atoms. Groups representing a combination of a divalent aliphatic hydrocarbon group and a divalent aromatic hydrocarbon group (for example, an arylene alkyl group) preferably have 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 18 carbon atoms, and even more preferably 7 to 10 carbon atoms.
連結基Lとしては、具体的に、直鎖または分岐の鎖状アルキレン基、環状アルキレン基、鎖状アルキレン基と環状アルキレン基の組み合わせに係る基、酸素原子を鎖中に有しているアルキレン基、直鎖または分岐の鎖状のアルケニレン基、環状のアルケニレン基、アリーレン基、アリーレンアルキレン基が好ましい。
直鎖または分岐の鎖状アルキレン基は、炭素数1~12のものが好ましく、2~6がより好ましく、2~4がさらに好ましい。
環状アルキレン基は、炭素数3~12のものが好ましく、3~6がより好ましい。
鎖状アルキレン基と環状アルキレン基の組み合わせに係る基は、炭素数4~24のものが好ましく、4~12がより好ましく、4~6がさらに好ましい。
酸素原子を鎖中に有するアルキレン基は、鎖状でも環状でもよく、直鎖でも分岐でもよい。酸素原子を鎖中に有するアルキレン基は、炭素数1~12のものが好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
Specific examples of the linking group L include linear or branched chain alkylene groups, cyclic alkylene groups, groups relating to a combination of a linear alkylene group and a cyclic alkylene group, alkylene groups having an oxygen atom in the chain, linear or branched chain alkenylene groups, cyclic alkenylene groups, arylene groups, and arylene alkylene groups.
The linear or branched chain alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, and even more preferably 2 to 4 carbon atoms.
The cyclic alkylene group preferably has 3 to 12 carbon atoms, and more preferably 3 to 6 carbon atoms.
The group relating to the combination of the chain alkylene group and the cyclic alkylene group preferably has 4 to 24 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and even more preferably 4 to 6 carbon atoms.
The alkylene group having an oxygen atom in the chain may be linear or cyclic, and may be linear or branched. The alkylene group having an oxygen atom in the chain preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.
直鎖または分岐の鎖状のアルケニレン基は、炭素数2~12のものが好ましく、2~6がより好ましく、2~3がさらに好ましい。直鎖または分岐の鎖状のアルケニレン基は、C=C結合の数は1~10のものが好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
環状のアルケニレン基は、炭素数3~12のものが好ましく、3~6がより好ましい。環状のアルケニレン基は、C=C結合の数は1~6が好ましく、1~4がより好ましく、1~2がさらに好ましい。
アリーレン基は、炭素数6~22のものが好ましく、6~18がより好ましく、6~10がさらに好ましい。
アリーレンアルキレン基は、炭素数7~23のものが好ましく、7~19がより好ましく、7~11がさらに好ましい。
中でも、鎖状アルキレン基、環状アルキレン基、酸素原子を鎖中に有するアルキレン基、鎖状のアルケニレン基、アリーレン基、アリーレンアルキレン基が好ましく、1,2-エチレン基、プロパンジイル基(特に1,3-プロパンジイル基)、シクロヘキサンジイル基(特に1,2-シクロヘキサンジイル基)、ビニレン基(特にシスビニレン基)、フェニレン基(1,2-フェニレン基)、フェニレンメチレン基(特に1,2-フェニレンメチレン基)、エチレンオキシエチレン基(特に1,2-エチレンオキシ-1,2-エチレン基)がより好ましい。
The linear or branched chain alkenylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 3. The linear or branched chain alkenylene group preferably has 1 to 10 C═C bonds, more preferably 1 to 6, and even more preferably 1 to 3.
The cyclic alkenylene group preferably has 3 to 12 carbon atoms, more preferably 3 to 6. The cyclic alkenylene group preferably has 1 to 6 C═C bonds, more preferably 1 to 4, and even more preferably 1 or 2.
The arylene group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms, and even more preferably 6 to 10 carbon atoms.
The arylene alkylene group preferably has 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 19 carbon atoms, and even more preferably 7 to 11 carbon atoms.
Among these, a chain alkylene group, a cyclic alkylene group, an alkylene group having an oxygen atom in the chain, a chain alkenylene group, an arylene group, and an arylene alkylene group are preferred, and a 1,2-ethylene group, a propanediyl group (particularly a 1,3-propanediyl group), a cyclohexanediyl group (particularly a 1,2-cyclohexanediyl group), a vinylene group (particularly a cis-vinylene group), a phenylene group (1,2-phenylene group), a phenylenemethylene group (particularly a 1,2-phenylenemethylene group), and an ethyleneoxyethylene group (particularly a 1,2-ethyleneoxy-1,2-ethylene group) are more preferred.
塩基発生剤としては、下記の例が挙げられるが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。 Examples of base generators include the following, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
非イオン型塩基発生剤の分子量は、800以下であることが好ましく、600以下であることがより好ましく、500以下であることが更に好ましい。下限としては、100以上であることが好ましく、200以上であることがより好ましく、300以上であることが更に好ましい。The molecular weight of the nonionic base generator is preferably 800 or less, more preferably 600 or less, and even more preferably 500 or less. The lower limit is preferably 100 or more, more preferably 200 or more, and even more preferably 300 or more.
イオン型塩基発生剤の具体的な好ましい化合物としては、例えば、国際公開第2018/038002号の段落番号0148~0163に記載の化合物も挙げられる。 Specific preferred compounds for the ionic base generator include, for example, the compounds described in paragraphs 0148 to 0163 of WO 2018/038002.
アンモニウム塩の具体例としては、以下の化合物を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
イミニウム塩の具体例としては、以下の化合物を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の樹脂組成物が塩基発生剤を含む場合、塩基発生剤の含有量は、本発明の樹脂組成物中の樹脂100質量部に対し、0.1~50質量部が好ましい。下限は、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上が更に好ましい。上限は、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下が更に好ましく、10質量部以下が一層好ましく、5質量部以下であってもよく、4質量部以下であってもよい。
塩基発生剤は、1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。
When the resin composition of the present invention contains a base generator, the content of the base generator is preferably 0.1 to 50 parts by mass relative to 100 parts by mass of the resin in the resin composition of the present invention. The lower limit is more preferably 0.3 parts by mass or more, and even more preferably 0.5 parts by mass or more. The upper limit is more preferably 30 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less, and may be 5 parts by mass or less, or may be 4 parts by mass or less.
The base generator may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used, the total amount is preferably within the above range.
<溶剤>
本発明の樹脂組成物は、溶剤を含むことが好ましい。
溶剤は、公知の溶剤を任意に使用できる。溶剤は有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル類、エーテル類、ケトン類、環状炭化水素類、スルホキシド類、アミド類、ウレア類、アルコール類などの化合物が挙げられる。
<Solvent>
The resin composition of the present invention preferably contains a solvent.
Any known solvent can be used as the solvent. The solvent is preferably an organic solvent. Examples of the organic solvent include compounds such as esters, ethers, ketones, cyclic hydrocarbons, sulfoxides, amides, ureas, and alcohols.
エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、酢酸イソブチル、酢酸へキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例えば、アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例えば、2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル、ヘキサン酸エチル、ヘプタン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル等が好適なものとして挙げられる。 Examples of esters include ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, hexyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, ε-caprolactone, δ-valerolactone, alkyl alkyloxyacetates (e.g., methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (e.g., methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.)), alkyl 3-alkyloxypropionates (e.g., methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate (e.g., methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.)), 2-alkyloxy Preferred examples of the alkyl cypropionate include alkyl cypropionates (e.g., methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, and propyl 2-alkyloxypropionate (e.g., methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, propyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, and ethyl 2-ethoxypropionate)), methyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate and ethyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate (e.g., methyl 2-methoxy-2-methylpropionate and ethyl 2-ethoxy-2-methylpropionate), methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, ethyl hexanoate, ethyl heptanoate, dimethyl malonate, and diethyl malonate.
エーテル類として、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が好適なものとして挙げられる。Suitable examples of ethers include ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monopropyl ether acetate, and dipropylene glycol dimethyl ether.
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、3-メチルシクロヘキサノン、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノン等が好適なものとして挙げられる。 Suitable ketones include, for example, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 3-methylcyclohexanone, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone.
環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類が好適なものとして挙げられる。 Suitable examples of cyclic hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene.
スルホキシド類として、例えば、ジメチルスルホキシドが好適なものとして挙げられる。 As a sulfoxide, for example, dimethyl sulfoxide is a suitable example.
アミド類として、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、N-ホルミルモルホリン、N-アセチルモルホリン等が好適なものとして挙げられる。 Suitable amides include N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylisobutyramide, 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide, 3-butoxy-N,N-dimethylpropionamide, N-formylmorpholine, and N-acetylmorpholine.
ウレア類として、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等が好適なものとして挙げられる。 Suitable ureas include N,N,N',N'-tetramethylurea and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
アルコール類として、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、2-エトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、メチルフェニルカルビノール、n-アミルアルコール、メチルアミルアルコール、および、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。 Alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethoxyethanol, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol, tetraethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, methylphenyl carbinol, n-amyl alcohol, methyl amyl alcohol, and diacetone alcohol.
溶剤は、塗布面性状の改良などの観点から、2種以上を混合する形態も好ましい。 It is also preferable to mix two or more solvents from the perspective of improving the properties of the coated surface.
本発明では、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、N-メチル-2-ピロリドン、プロピレングリコールメチルエーテル、及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、レボグルコセノン、ジヒドロレボグルコセノンから選択される1種の溶剤、又は、2種以上で構成される混合溶剤が好ましい。ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトンとの併用、又は、N-メチル-2-ピロリドンと乳酸エチルとの併用が特に好ましい。In the present invention, a solvent selected from the group consisting of methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, cyclopentanone, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene glycol methyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, levoglucosenone, and dihydrolevoglucosenone, or a mixed solvent composed of two or more of these solvents, is preferred. A combination of dimethyl sulfoxide and γ-butyrolactone, or a combination of N-methyl-2-pyrrolidone and ethyl lactate is particularly preferred.
溶剤の含有量は、塗布性の観点から、本発明の樹脂組成物の全固形分濃度が5~80質量%になる量とすることが好ましく、5~75質量%となる量にすることがより好ましく、10~70質量%となる量にすることが更に好ましく、20~70質量%となるようにすることが一層好ましい。溶剤含有量は、塗膜の所望の厚さと塗布方法に応じて調節すればよい。From the standpoint of coatability, the solvent content is preferably an amount that results in a total solids concentration of the resin composition of the present invention of 5 to 80% by mass, more preferably an amount that results in a total solids concentration of 5 to 75% by mass, even more preferably an amount that results in a total solids concentration of 10 to 70% by mass, and even more preferably an amount that results in a total solids concentration of 20 to 70% by mass. The solvent content can be adjusted depending on the desired thickness of the coating film and the application method.
本発明の樹脂組成物は、溶剤を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。溶剤を2種以上含有する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 The resin composition of the present invention may contain only one solvent, or two or more solvents. When two or more solvents are contained, it is preferable that the total amount of the solvents is within the above range.
<金属接着性改良剤>
本発明の樹脂組成物は、電極や配線などに用いられる金属材料との接着性を向上させるための金属接着性改良剤を含んでいることが好ましい。金属接着性改良剤としては、アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤、アルミニウム系接着助剤、チタン系接着助剤、スルホンアミド構造を有する化合物及びチオウレア構造を有する化合物、リン酸誘導体化合物、βケトエステル化合物、アミノ化合物等が挙げられる。
<Metal adhesion improver>
The resin composition of the present invention preferably contains a metal adhesion improver for improving adhesion to metal materials used in electrodes, wiring, etc. Examples of metal adhesion improvers include silane coupling agents having an alkoxysilyl group, aluminum-based adhesion aids, titanium-based adhesion aids, compounds having a sulfonamide structure, compounds having a thiourea structure, phosphoric acid derivative compounds, β-ketoester compounds, and amino compounds.
〔シランカップリング剤〕
シランカップリング剤としては、例えば、国際公開第2015/199219号の段落0167に記載の化合物、特開2014-191002号公報の段落0062~0073に記載の化合物、国際公開第2011/080992号の段落0063~0071に記載の化合物、特開2014-191252号公報の段落0060~0061に記載の化合物、特開2014-041264号公報の段落0045~0052に記載の化合物、国際公開第2014/097594号の段落0055に記載の化合物、特開2018-173573の段落0067~0078に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、特開2011-128358号公報の段落0050~0058に記載のように異なる2種以上のシランカップリング剤を用いることも好ましい。また、シランカップリング剤は、下記化合物を用いることも好ましい。以下の式中、Meはメチル基を、Etはエチル基を表す。
[Silane coupling agent]
Examples of silane coupling agents include compounds described in paragraph 0167 of WO 2015/199219, compounds described in paragraphs 0062 to 0073 of JP 2014-191002 A, compounds described in paragraphs 0063 to 0071 of WO 2011/080992 A, compounds described in paragraphs 0060 to 0061 of JP 2014-191252 A, compounds described in paragraphs 0045 to 0052 of JP 2014-041264 A, compounds described in paragraph 0055 of WO 2014/097594 A, compounds described in paragraphs 0067 to 0078 of JP 2018-173573 A, the contents of which are incorporated herein by reference. It is also preferable to use two or more different silane coupling agents as described in paragraphs 0050 to 0058 of JP 2011-128358 A. It is also preferable to use the following compound as the silane coupling agent: In the following formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.
他のシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物が挙げられる。これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。 Other silane coupling agents include, for example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-ureidopropyltrialkoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, and 3-trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride. These can be used alone or in combination of two or more.
〔アルミニウム系接着助剤〕
アルミニウム系接着助剤としては、例えば、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート等を挙げることができる。
[Aluminum-based adhesion promoter]
Examples of aluminum-based adhesion promoters include aluminum tris(ethylacetoacetate), aluminum tris(acetylacetonate), and ethylacetoacetate aluminum diisopropylate.
また、その他の金属接着性改良剤としては、特開2014-186186号公報の段落0046~0049に記載の化合物、特開2013-072935号公報の段落0032~0043に記載のスルフィド系化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。 Other metal adhesion improvers that can be used include the compounds described in paragraphs 0046 to 0049 of JP 2014-186186 A and the sulfide-based compounds described in paragraphs 0032 to 0043 of JP 2013-072935 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
金属接着性改良剤の含有量は特定樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01~30質量部であり、より好ましくは0.1~10質量部の範囲であり、更に好ましくは0.5~5質量部の範囲である。上記下限値以上とすることでパターンと金属層との接着性が良好となり、上記上限値以下とすることでパターンの耐熱性、機械特性が良好となる。金属接着性改良剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。2種以上用いる場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 The content of the metal adhesion improver is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin. By setting the content at or above the lower limit above, good adhesion between the pattern and the metal layer is achieved, while by setting the content at or below the upper limit above, the heat resistance and mechanical properties of the pattern are improved. Only one type of metal adhesion improver may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, it is preferable that the total amount is within the above range.
<マイグレーション抑制剤>
本発明の樹脂組成物は、マイグレーション抑制剤を更に含むことが好ましい。マイグレーション抑制剤を含むことにより、金属層(金属配線)由来の金属イオンが膜内へ移動することを効果的に抑制可能となる。
<Migration inhibitor>
The resin composition of the present invention preferably further contains a migration inhibitor, which makes it possible to effectively inhibit metal ions derived from the metal layer (metal wiring) from migrating into the film.
マイグレーション抑制剤としては、特に制限はないが、複素環(ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、2H-ピラン環及び6H-ピラン環、トリアジン環)を有する化合物、チオ尿素類及びスルファニル基を有する化合物、ヒンダードフェノール系化合物、サリチル酸誘導体系化合物、ヒドラジド誘導体系化合物が挙げられる。特に、1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3,5-ジアミノ-1,2,4-トリアゾール等のトリアゾール系化合物、1H-テトラゾール、5-フェニルテトラゾール、5-アミノ―1H-テトラゾール等のテトラゾール系化合物が好ましく使用できる。Migration inhibitors are not particularly limited, but examples include compounds having a heterocycle (pyrrole ring, furan ring, thiophene ring, imidazole ring, oxazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, tetrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, 2H-pyran ring, 6H-pyran ring, triazine ring), thioureas and compounds having a sulfanyl group, hindered phenol compounds, salicylic acid derivative compounds, and hydrazide derivative compounds. In particular, triazole compounds such as 1,2,4-triazole, benzotriazole, 3-amino-1,2,4-triazole, and 3,5-diamino-1,2,4-triazole, and tetrazole compounds such as 1H-tetrazole, 5-phenyltetrazole, and 5-amino-1H-tetrazole are preferred.
又はハロゲンイオンなどの陰イオンを捕捉するイオントラップ剤を使用することもできる。 Alternatively, ion trapping agents that capture anions such as halogen ions can be used.
その他のマイグレーション抑制剤としては、特開2013-015701号公報の段落0094に記載の防錆剤、特開2009-283711号公報の段落0073~0076に記載の化合物、特開2011-059656号公報の段落0052に記載の化合物、特開2012-194520号公報の段落0114、0116及び0118に記載の化合物、国際公開第2015/199219号の段落0166に記載の化合物などを使用することができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。 Other migration inhibitors that can be used include the rust inhibitors described in paragraph 0094 of JP 2013-015701 A, the compounds described in paragraphs 0073 to 0076 of JP 2009-283711 A, the compounds described in paragraph 0052 of JP 2011-059656 A, the compounds described in paragraphs 0114, 0116, and 0118 of JP 2012-194520 A, and the compounds described in paragraph 0166 of WO 2015/199219 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
マイグレーション抑制剤の具体例としては、下記化合物を挙げることができる。 Specific examples of migration inhibitors include the following compounds:
本発明の樹脂組成物がマイグレーション抑制剤を有する場合、マイグレーション抑制剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~5.0質量%であることが好ましく、0.05~2.0質量%であることがより好ましく、0.1~1.0質量%であることが更に好ましい。 When the resin composition of the present invention contains a migration inhibitor, the content of the migration inhibitor is preferably 0.01 to 5.0 mass%, more preferably 0.05 to 2.0 mass%, and even more preferably 0.1 to 1.0 mass%, relative to the total solids content of the resin composition of the present invention.
マイグレーション抑制剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。マイグレーション抑制剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 The migration inhibitor may be one type or two or more types. If two or more types of migration inhibitors are used, it is preferable that the total amount is within the above range.
<重合禁止剤>
本発明の樹脂組成物は、重合禁止剤を含むことが好ましい。重合禁止剤としてはフェノール系化合物、キノン系化合物、アミノ系化合物、N-オキシルフリーラジカル化合物系化合物、ニトロ系化合物、ニトロソ系化合物、ヘテロ芳香環系化合物、金属化合物などが挙げられる。
<Polymerization inhibitor>
The resin composition of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor, such as a phenolic compound, a quinone compound, an amino compound, an N-oxyl free radical compound, a nitro compound, a nitroso compound, a heteroaromatic ring compound, or a metal compound.
重合禁止剤の具体的な化合物としては、p-ヒドロキノン、o-ヒドロキノン、o-メトキシフェノール、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、p-tert-ブチルカテコール、1,4-ベンゾキノン、ジフェニル-p-ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、N-ニトロソジフェニルアミン、N-フェニルナフチルアミン、エチレンジアミン四酢酸、1,2-シクロヘキサンジアミン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、2-ニトロソ-5-(N-エチル-N-スルホプロピルアミノ)フェノール、N-ニトロソ-N-(1-ナフチル)ヒドロキシアミンアンモニウム塩、ビス(4-ヒドロキシ-3,5-tert-ブチル)フェニルメタン、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)-トリオン、4‐ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシルフリーラジカル、フェノチアジン、フェノキサジン、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル、ジブチルジチオカーバネート銅(II)、ニトロベンゼン、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、などが好適に用いられる。また、特開2015-127817号公報の段落0060に記載の重合禁止剤、及び、国際公開第2015/125469号の段落0031~0046に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。 Specific compounds used as polymerization inhibitors include p-hydroquinone, o-hydroquinone, o-methoxyphenol, p-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, p-tert-butylcatechol, 1,4-benzoquinone, diphenyl-p-benzoquinone, 4,4'-thiobis(3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol), N-nitrosophenylhydroxyamine cerium salt, N-nitroso-N-phenylhydroxyamine aluminum salt, N-nitrosodiphenylamine, N-phenylnaphthylamine, ethylenediaminetetraacetic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, glycol ether diaminetetraacetic acid, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 5-nitroso-8-hydroxyquinoline, 1-nitroso-2-naphthol, 2-nitroso 1-naphthol, 2-nitroso-5-(N-ethyl-N-sulfopropylamino)phenol, N-nitroso-N-(1-naphthyl)hydroxyamine ammonium salt, bis(4-hydroxy-3,5-tert-butyl)phenylmethane, 1,3,5-tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical, phenothiazine, phenoxazine, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, dibutyldithiocarbonate copper(II), nitrobenzene, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine aluminum salt, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine ammonium salt, and the like are preferably used. In addition, the polymerization inhibitors described in paragraph 0060 of JP 2015-127817 A and the compounds described in paragraphs 0031 to 0046 of WO 2015/125469 A can also be used, the contents of which are incorporated herein by reference.
本発明の樹脂組成物が重合禁止剤を有する場合、重合禁止剤の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが好ましく、0.02~15質量%であることがより好ましく、0.05~10質量%であることが更に好ましい。 When the resin composition of the present invention contains a polymerization inhibitor, the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 20 mass %, more preferably 0.02 to 15 mass %, and even more preferably 0.05 to 10 mass %, relative to the total solids content of the resin composition of the present invention.
重合禁止剤は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。重合禁止剤が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 The polymerization inhibitor may be one type or two or more types. If two or more types of polymerization inhibitors are used, it is preferable that the total amount is within the above range.
<その他の添加剤>
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果が得られる範囲で、必要に応じて、各種の添加物、例えば、本分野において公知の光酸発生剤、界面活性剤、高級脂肪酸誘導体、熱重合開始剤、無機粒子、紫外線吸収剤、有機チタン化合物、酸化防止剤、凝集防止剤、フェノール系化合物、他の高分子化合物、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、消泡剤、難燃剤など)等を配合することができる。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。これらの添加剤を配合する場合、その合計配合量は本発明の樹脂組成物の固形分の3質量%以下とすることが好ましい。
<Other additives>
The resin composition of the present invention may contain various additives, as needed, within the scope of the effects of the present invention, such as photoacid generators, surfactants, higher fatty acid derivatives, thermal polymerization initiators, inorganic particles, UV absorbers, organic titanium compounds, antioxidants, anti-aggregation agents, phenolic compounds, other polymeric compounds, plasticizers, and other auxiliary agents (e.g., antifoaming agents, flame retardants, etc.), which are known in the art. By appropriately incorporating these components, film properties and other characteristics can be adjusted. These components can be found, for example, in paragraphs 0183 and after of JP 2012-003225 A (corresponding to paragraph 0237 of U.S. Patent Application Publication No. 2013/0034812 A), and in paragraphs 0101 to 0104 and 0107 to 0109 of JP 2008-250074 A, the contents of which are incorporated herein by reference. When these additives are blended, the total blend amount is preferably 3% by mass or less of the solid content of the resin composition of the present invention.
〔界面活性剤〕
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、炭化水素系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。界面活性剤はノニオン型界面活性剤であってもよく、カチオン型界面活性剤であってもよく、アニオン型界面活性剤であってもよい。
[Surfactant]
As the surfactant, various surfactants can be used, such as a fluorine-based surfactant, a silicone-based surfactant, a hydrocarbon-based surfactant, etc. The surfactant may be a nonionic surfactant, a cationic surfactant, or an anionic surfactant.
本発明の感光性樹脂組成物に界面活性剤を含有させることで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)がより向上し、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。即ち、界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力が低下して、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行うことができる。 By incorporating a surfactant into the photosensitive resin composition of the present invention, the liquid properties (particularly fluidity) of the composition when prepared as a coating liquid are further improved, resulting in improved uniformity of coating thickness and liquid saving. That is, when a film is formed using a coating liquid containing a surfactant-containing composition, the interfacial tension between the surface to be coated and the coating liquid is reduced, improving wettability to the surface to be coated and improving coatability to the surface to be coated. This makes it possible to more effectively form a film of uniform thickness with minimal thickness variation.
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、RS-72-K(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171、ノベックFC4430、同FC4432(以上、スリーエム ジャパン(株)製)、サーフロンS-382、同SC-101、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC-1068、同SC-381、同SC-383、同S-393、同KH-40(以上、旭硝子(株)製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA社製)等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落0015~0158に記載の化合物、特開2011-132503号公報の段落0117~0132に記載の化合物を用いることもでき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。フッ素系界面活性剤としてブロックポリマーを用いることもでき、具体例としては、例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができ、下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
As the fluorosurfactant, a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from a (meth)acrylate compound having a fluorine atom and a repeating unit derived from a (meth)acrylate compound having two or more (preferably five or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy groups or propyleneoxy groups) can also be preferably used, and the following compounds are also exemplified as the fluorosurfactant used in the present invention.
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、5,000~30,000であることがより好ましい。
フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体をフッ素系界面活性剤として用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落0050~0090および段落0289~0295に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、市販品としては、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K等が挙げられる。
The weight average molecular weight of the above compound is preferably 3,000 to 50,000, and more preferably 5,000 to 30,000.
The fluorosurfactant may also be a fluorine-containing polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain. Specific examples include the compounds described in paragraphs 0050 to 0090 and 0289 to 0295 of JP 2010-164965 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Commercially available products include Megafac RS-101, RS-102, and RS-718K manufactured by DIC Corporation.
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。 The fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass. Fluorosurfactants with a fluorine content within this range are effective in terms of uniformity of the coating film thickness and liquid saving, and also have good solubility in the composition.
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング(株)製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、KP-341、KF6001、KF6002(以上、信越シリコーン(株)製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上、ビックケミー(株)製)等が挙げられる。 Examples of silicone surfactants include Toray Silicone DC3PA, Toray Silicone SH7PA, Toray Silicone DC11PA, Toray Silicone SH21PA, Toray Silicone SH28PA, Toray Silicone SH29PA, Toray Silicone SH30PA, and Toray Silicone SH8400 (all manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.), TSF-4440, TSF-4300, TSF-4445, TSF-4460, and TSF-4452 (all manufactured by Momentive Performance Materials), KP-341, KF6001, and KF6002 (all manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.), and BYK307, BYK323, and BYK330 (all manufactured by BYK-Chemie Co., Ltd.).
炭化水素系界面活性剤としては、例えば、パイオニンA-76、ニューカルゲンFS-3PG、パイオニンB-709、パイオニンB-811-N、パイオニンD-1004、パイオニンD-3104、パイオニンD-3605、パイオニンD-6112、パイオニンD-2104-D、パイオニンD-212、パイオニンD-931、パイオニンD-941、パイオニンD-951、パイオニンE-5310、パイオニンP-1050-B、パイオニンP-1028-P、パイオニンP-4050-T等(以上、竹本油脂社製)、などが挙げられる。 Examples of hydrocarbon surfactants include Paionin A-76, Newkalgen FS-3PG, Paionin B-709, Paionin B-811-N, Paionin D-1004, Paionin D-3104, Paionin D-3605, Paionin D-6112, Paionin D-2104-D, Paionin D-212, Paionin D-931, Paionin D-941, Paionin D-951, Paionin E-5310, Paionin P-1050-B, Paionin P-1028-P, Paionin P-4050-T, etc. (all manufactured by Takemoto Oil Co., Ltd.).
ノニオン型界面活性剤としては、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレート及びプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセロールエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステルなどが例示される。市販品としては、プルロニック(登録商標)L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF社製)、テトロニック304、701、704、901、904、150R1(BASF社製)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(和光純薬工業(株)製)、パイオニンD-6112、D-6112-W、D-6315(竹本油脂(株)製)、オルフィンE1010、サーフィノール104、400、440(日信化学工業(株)製)などが挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, and their ethoxylates and propoxylates (e.g., glycerol propoxylate, glycerol ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, and sorbitan fatty acid esters. Commercially available products include Pluronic (registered trademark) L10, L31, L61, L62, 10R5, 17R2, and 25R2 (manufactured by BASF), Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, and 150R1 (manufactured by BASF), Solsperse 20000 (manufactured by Lubrizol Japan Co., Ltd.), NCW-101, NCW-1001, and NCW-1002 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Paionin D-6112, D-6112-W, and D-6315 (manufactured by Takemoto Oil & Fat Co., Ltd.), Olfine E1010, and Surfynol 104, 400, and 440 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.).
カチオン型界面活性剤として具体的には、オルガノシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.77、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。 Specific examples of cationic surfactants include organosiloxane polymer KP-341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (meth)acrylic acid-based (co)polymer Polyflow No. 75, No. 77, No. 90, and No. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.).
アニオン型界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)製)、サンデットBL(三洋化成(株)製)等が挙げられる。 Specific examples of anionic surfactants include W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), and Sandet BL (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.).
界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。
The surfactant may be used alone or in combination of two or more.
The content of the surfactant is preferably from 0.001 to 2.0% by mass, more preferably from 0.005 to 1.0% by mass, based on the total solid content of the composition.
〔高級脂肪酸誘導体〕
本発明の樹脂組成物は、酸素に起因する重合阻害を防止するために、ベヘン酸やベヘン酸アミドのような高級脂肪酸誘導体を添加して、塗布後の乾燥の過程で本発明の樹脂組成物の表面に偏在させてもよい。
[Higher fatty acid derivative]
In order to prevent polymerization inhibition caused by oxygen, a higher fatty acid derivative such as behenic acid or behenic acid amide may be added to the resin composition of the present invention, and the higher fatty acid derivative may be unevenly distributed on the surface of the resin composition of the present invention during drying after application.
また、高級脂肪酸誘導体は、国際公開第2015/199219号の段落0155に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。 In addition, the higher fatty acid derivatives may be compounds described in paragraph 0155 of International Publication No. 2015/199219, the contents of which are incorporated herein by reference.
本発明の樹脂組成物が高級脂肪酸誘導体を有する場合、高級脂肪酸誘導体の含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、0.1~10質量%であることが好ましい。高級脂肪酸誘導体は1種のみでもよいし、2種以上であってもよい。高級脂肪酸誘導体が2種以上の場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。 When the resin composition of the present invention contains a higher fatty acid derivative, the content of the higher fatty acid derivative is preferably 0.1 to 10 mass% based on the total solids content of the resin composition of the present invention. Only one type of higher fatty acid derivative may be used, or two or more types may be used. When two or more types of higher fatty acid derivatives are used, the total content is preferably within the above range.
〔熱重合開始剤〕
本発明の樹脂組成物は、熱重合開始剤を含んでもよく、特に熱ラジカル重合開始剤を含んでもよい。熱ラジカル重合開始剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性を有する化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル重合開始剤を添加することによって樹脂及び重合性化合物の重合反応を進行させることもできるので、より耐溶剤性を向上できる。また、上述した光重合開始剤も熱により重合を開始する機能を有する場合があり、熱重合開始剤として添加することができる場合がある。
[Thermal polymerization initiator]
The resin composition of the present invention may contain a thermal polymerization initiator, and in particular may contain a thermal radical polymerization initiator. A thermal radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by thermal energy and initiates or accelerates the polymerization reaction of a polymerizable compound. Adding a thermal radical polymerization initiator can also promote the polymerization reaction of the resin and the polymerizable compound, thereby further improving solvent resistance. In addition, the above-mentioned photopolymerization initiator may also have the function of initiating polymerization by heat, and may be added as a thermal polymerization initiator.
熱ラジカル重合開始剤として、具体的には、特開2008-063554号公報の段落0074~0118に記載されている化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。 Specific examples of thermal radical polymerization initiators include the compounds described in paragraphs 0074 to 0118 of JP 2008-063554 A, the contents of which are incorporated herein by reference.
熱重合開始剤を含む場合、その含有量は、本発明の樹脂組成物の全固形分に対し0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~20質量%であり、更に好ましくは0.5~15質量%である。熱重合開始剤は1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。熱重合開始剤を2種以上含有する場合は、合計量が上記範囲であることが好ましい。 When a thermal polymerization initiator is included, its content is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, and even more preferably 0.5 to 15% by mass, based on the total solids content of the resin composition of the present invention. Only one type of thermal polymerization initiator may be included, or two or more types may be included. When two or more types of thermal polymerization initiators are included, it is preferable that the total amount is within the above range.
〔無機粒子〕
本発明の樹脂組成物は、無機粒子を含んでもよい。無機粒子として、具体的には、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカ、カオリン、タルク、二酸化チタン、アルミナ、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、ゼオライト、硫化モリブデン、ガラス等を含むことができる。
[Inorganic particles]
The resin composition of the present invention may contain inorganic particles, such as calcium carbonate, calcium phosphate, silica, kaolin, talc, titanium dioxide, alumina, barium sulfate, calcium fluoride, lithium fluoride, zeolite, molybdenum sulfide, and glass.
上記無機粒子の平均粒子径としては、0.01~2.0μmが好ましく、0.02~1.5μmがより好ましく、0.03~1.0μmがさらに好ましく、0.04~0.5μmが特に好ましい。
無機粒子の上記平均粒子径は、一次粒子径であり、また体積平均粒子径である。体積平均粒子径は、Nanotrac WAVE II EX-150(日機装社製)による動的光散乱法で測定できる。
上記測定が困難である場合は、遠心沈降光透過法、X線透過法、レーザー回折・散乱法で測定することもできる。
The average particle size of the inorganic particles is preferably from 0.01 to 2.0 μm, more preferably from 0.02 to 1.5 μm, even more preferably from 0.03 to 1.0 μm, and particularly preferably from 0.04 to 0.5 μm.
The above-mentioned average particle size of the inorganic particles is the primary particle size and also the volume average particle size, which can be measured by a dynamic light scattering method using a Nanotrac WAVE II EX-150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
When the above measurement is difficult, the measurement can also be performed by a centrifugal sedimentation light transmission method, an X-ray transmission method, or a laser diffraction/scattering method.
〔紫外線吸収剤〕
本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。紫外線吸収剤としては、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、置換アクリロニトリル系、トリアジン系などの紫外線吸収剤を使用することができる。
サリシレート系紫外線吸収剤の例としては、フェニルサリシレート、p-オクチルフェニルサリシレート、p-t-ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられ、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例としては、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の例としては、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-tert-アミル-5’-イソブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-イソブチル-5’-プロピルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(1,1,3,3-テトラメチル)フェニル]ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
[Ultraviolet absorber]
The composition of the present invention may contain an ultraviolet absorber, such as a salicylate-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, substituted acrylonitrile-based, or triazine-based ultraviolet absorber.
Examples of salicylate-based ultraviolet absorbers include phenyl salicylate, p-octylphenyl salicylate, and p-t-butylphenyl salicylate. Examples of benzophenone-based ultraviolet absorbers include 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone, 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, and 2-hydroxy-4-octoxybenzophenone. Examples of benzotriazole-based ultraviolet absorbers include 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-tert-butylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3'-tert-amyl-5'-isobutylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3'-isobutyl-5'-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3'-isobutyl-5'-propylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-tert-butylphenyl)benzotriazole, 2-(2'-hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazole, and 2-[2'-hydroxy-5'-(1,1,3,3-tetramethyl)phenyl]benzotriazole.
置換アクリロニトリル系紫外線吸収剤の例としては、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸エチル、2-シアノ-3,3-ジフェニルアクリル酸2-エチルヘキシルなどが挙げられる。さらに、トリアジン系紫外線吸収剤の例としては、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4-[(2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル)オキシ]-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのモノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-プロピルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-プロピルオキシフェニル)-6-(4-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(2-ヒドロキシ-3-メチル-4-ヘキシルオキシフェニル)-6-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4-ビス(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリス[2-ヒドロキシ-4-(3-ブトキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]-1,3,5-トリアジンなどのトリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物等が挙げられる。 Examples of substituted acrylonitrile-based ultraviolet absorbers include ethyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate and 2-ethylhexyl 2-cyano-3,3-diphenylacrylate. Further, examples of the triazine-based ultraviolet absorber include mono(hydroxyphenyl)triazine compounds such as 2-[4-[(2-hydroxy-3-dodecyloxypropyl)oxy]-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine, 2-[4-[(2-hydroxy-3-tridecyloxypropyl)oxy]-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine, and 2-(2,4-dihydroxyphenyl)-4,6-bis(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine; 2,4-bis(2-hydroxy-4-propyloxyphenyl)-6-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine; bis(hydroxyphenyl)triazine compounds such as 2,4-bis(2-hydroxy-3-methyl-4-propyloxyphenyl)-6-(4-methylphenyl)-1,3,5-triazine and 2,4-bis(2-hydroxy-3-methyl-4-hexyloxyphenyl)-6-(2,4-dimethylphenyl)-1,3,5-triazine; and tris(hydroxyphenyl)triazine compounds such as 2,4-bis(2-hydroxy-4-butoxyphenyl)-6-(2,4-dibutoxyphenyl)-1,3,5-triazine, 2,4,6-tris(2-hydroxy-4-octyloxyphenyl)-1,3,5-triazine and 2,4,6-tris[2-hydroxy-4-(3-butoxy-2-hydroxypropyloxy)phenyl]-1,3,5-triazine.
本発明においては、上記各種の紫外線吸収剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、0.001質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下であることがより好ましい。
In the present invention, the above-mentioned various ultraviolet absorbents may be used singly or in combination of two or more.
The composition of the present invention may or may not contain an ultraviolet absorber. When the composition of the present invention contains an ultraviolet absorber, the content of the ultraviolet absorber is preferably from 0.001% by mass to 1% by mass, and more preferably from 0.01% by mass to 0.1% by mass, relative to the total solid content mass of the composition of the present invention.
〔有機チタン化合物〕
本実施形態の樹脂組成物は、有機チタン化合物を含有してもよい。樹脂組成物が有機チタン化合物を含有することにより、低温で硬化した場合であっても耐薬品性に優れる樹脂層を形成できる。
[Organotitanium Compounds]
The resin composition of the present embodiment may contain an organotitanium compound. When the resin composition contains an organotitanium compound, a resin layer having excellent chemical resistance can be formed even when cured at low temperatures.
使用可能な有機チタン化合物としては、チタン原子に有機基が共有結合又はイオン結合を介して結合しているものが挙げられる。
有機チタン化合物の具体例を、以下のI)~VII)に示す:
I)チタンキレート化合物:中でも、樹脂組成物の保存安定性がよく、良好な硬化パターンが得られることから、アルコキシ基を2個以上有するチタンキレート化合物がより好ましい。具体的な例は、チタニウムビス(トリエタノールアミン)ジイソプロポキサイド、チタニウムジ(n-ブトキサイド)ビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(2,4-ペンタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)等である。
II)テトラアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、チタニウムテトラエトキサイド、チタニウムテトラ(2-エチルヘキソキサイド)、チタニウムテトライソブトキサイド、チタニウムテトライソプロポキサイド、チタニウムテトラメトキサイド、チタニウムテトラメトキシプロポキサイド、チタニウムテトラメチルフェノキサイド、チタニウムテトラ(n-ノニロキサイド)、チタニウムテトラ(n-プロポキサイド)、チタニウムテトラステアリロキサイド、チタニウムテトラキス[ビス{2,2-(アリロキシメチル)ブトキサイド}]等である。
III)チタノセン化合物:例えば、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタニウムトリメトキサイド、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム等である。
IV)モノアルコキシチタン化合物:例えば、チタニウムトリス(ジオクチルホスフェート)イソプロポキサイド、チタニウムトリス(ドデシルベンゼンスルホネート)イソプロポキサイド等である。
V)チタニウムオキサイド化合物:例えば、チタニウムオキサイドビス(ペンタンジオネート)、チタニウムオキサイドビス(テトラメチルヘプタンジオネート)、フタロシアニンチタニウムオキサイド等である。
VI)チタニウムテトラアセチルアセトネート化合物:例えば、チタニウムテトラアセチルアセトネート等である。
VII)チタネートカップリング剤:例えば、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート等である。
Usable organic titanium compounds include those in which an organic group is bonded to a titanium atom via a covalent bond or an ionic bond.
Specific examples of the organotitanium compound are shown below as I) to VII):
I) Titanium chelate compounds: Among these, titanium chelate compounds having two or more alkoxy groups are more preferred because they provide good storage stability to the resin composition and a good curing pattern. Specific examples include titanium bis(triethanolamine) diisopropoxide, titanium di(n-butoxide) bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(2,4-pentanedionate), titanium diisopropoxide bis(tetramethylheptanedionate), and titanium diisopropoxide bis(ethylacetoacetate).
II) Tetraalkoxytitanium compounds: for example, titanium tetra(n-butoxide), titanium tetraethoxide, titanium tetra(2-ethylhexoxide), titanium tetraisobutoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetramethoxide, titanium tetramethoxypropoxide, titanium tetramethylphenoxide, titanium tetra(n-nonyloxide), titanium tetra(n-propoxide), titanium tetrastearyloxide, titanium tetrakis[bis{2,2-(allyloxymethyl)butoxide}], etc.
III) Titanocene compounds: for example, pentamethylcyclopentadienyltitanium trimethoxide, bis(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluorophenyl)titanium, bis(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium, and the like.
IV) Monoalkoxytitanium compounds: For example, titanium tris(dioctylphosphate) isopropoxide, titanium tris(dodecylbenzenesulfonate) isopropoxide, etc.
V) Titanium oxide compounds: For example, titanium oxide bis(pentanedionate), titanium oxide bis(tetramethylheptanedionate), phthalocyanine titanium oxide, etc.
VI) Titanium tetraacetylacetonate compounds: For example, titanium tetraacetylacetonate.
VII) Titanate coupling agents: for example, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate.
中でも、有機チタン化合物としては、上記I)チタンキレート化合物、II)テトラアルコキシチタン化合物、及びIII)チタノセン化合物から成る群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが、より良好な耐薬品性を奏するという観点から好ましい。特に、チタニウムジイソプロポキサイドビス(エチルアセトアセテート)、チタニウムテトラ(n-ブトキサイド)、及びビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウムが好ましい。Among these, at least one compound selected from the group consisting of I) titanium chelate compounds, II) tetraalkoxytitanium compounds, and III) titanocene compounds is preferred as the organic titanium compound, as it provides better chemical resistance. Titanium diisopropoxide bis(ethylacetoacetate), titanium tetra(n-butoxide), and bis(η5-2,4-cyclopentadien-1-yl)bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl)titanium are particularly preferred.
有機チタン化合物を配合する場合、その配合量は、特定樹脂100質量部に対し、0.05~10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~2質量部である。配合量が0.05質量部以上である場合、得られる硬化パターンに良好な耐熱性及び耐薬品性がより効果的に発現し、一方10質量部以下である場合、組成物の保存安定性により優れる。 When an organotitanium compound is added, the amount added is preferably 0.05 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the specific resin. When the amount added is 0.05 parts by mass or more, the resulting cured pattern more effectively exhibits good heat resistance and chemical resistance, while when the amount added is 10 parts by mass or less, the composition has better storage stability.
〔酸化防止剤〕
本発明の組成物は、酸化防止剤を含んでいてもよい。添加剤として酸化防止剤を含有することで、硬化後の膜の伸度特性や、金属材料との密着性を向上させることができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性ヒドロキシ基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。上述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。また、酸化防止剤は、特許第6268967号公報の段落番号0023~0048に記載された化合物を使用することもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、本発明の組成物は、必要に応じて、潜在酸化防止剤を含有してもよい。潜在酸化防止剤としては、酸化防止剤として機能する部位が保護基で保護された化合物であって、100~250℃で加熱するか、又は酸/塩基触媒存在下で80~200℃で加熱することにより保護基が脱離して酸化防止剤として機能する化合物が挙げられる。潜在酸化防止剤としては、国際公開第2014/021023号、国際公開第2017/030005号、特開2017-008219号公報に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。潜在酸化防止剤の市販品としては、アデカアークルズGPA-5001((株)ADEKA製)等が挙げられる。
好ましい酸化防止剤の例としては、2,2-チオビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,6-ジ-t-ブチルフェノールおよび式(3)で表される化合物が挙げられる。
[Antioxidants]
The composition of the present invention may contain an antioxidant. The inclusion of an antioxidant as an additive can improve the elongation properties of the cured film and its adhesion to metal materials. Examples of antioxidants include phenolic compounds, phosphite ester compounds, and thioether compounds. Any phenolic compound known as a phenolic antioxidant can be used as the phenolic compound. Preferred phenolic compounds include hindered phenolic compounds. Compounds having a substituent at the site adjacent to the phenolic hydroxy group (ortho position) are preferred. The aforementioned substituent is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms. Furthermore, compounds having a phenolic group and a phosphite ester group in the same molecule are also preferred. Furthermore, phosphorus-based antioxidants can also be suitably used as the antioxidant. Examples of phosphorus-based antioxidants include tris[2-[[2,4,8,10-tetrakis(1,1-dimethylethyl)dibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-6-yl]oxy]ethyl]amine, tris[2-[(4,6,9,11-tetra-tert-butyldibenzo[d,f][1,3,2]dioxaphosphepin-2-yl)oxy]ethyl]amine, and ethylbis(2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl)phosphite. Commercially available antioxidants include, for example, ADK STAB AO-20, ADK STAB AO-30, ADK STAB AO-40, ADK STAB AO-50, ADK STAB AO-50F, ADK STAB AO-60, ADK STAB AO-60G, ADK STAB AO-80, and ADK STAB AO-330 (all manufactured by ADEKA Corporation). Furthermore, the compounds described in paragraphs 0023 to 0048 of Japanese Patent No. 6268967 can also be used as the antioxidant, the contents of which are incorporated herein by reference. Furthermore, the composition of the present invention may contain a latent antioxidant, if necessary. Examples of latent antioxidants include compounds in which the moiety functioning as an antioxidant is protected with a protecting group, and which function as an antioxidant when heated at 100 to 250°C or at 80 to 200°C in the presence of an acid/base catalyst, resulting in the elimination of the protecting group. Examples of latent antioxidants include compounds described in WO 2014/021023, WO 2017/030005, and JP 2017-008219 A, the contents of which are incorporated herein by reference. Commercially available latent antioxidants include ADEKA ARCLES GPA-5001 (manufactured by ADEKA Corporation).
Preferred examples of the antioxidant include 2,2-thiobis(4-methyl-6-t-butylphenol), 2,6-di-t-butylphenol, and the compound represented by formula (3).
一般式(3)中、R5は水素原子または炭素数2以上(好ましくは炭素数2~10)のアルキル基を表し、R6は炭素数2以上(好ましくは炭素数2~10)のアルキレン基を表す。R7は、炭素数2以上(好ましくは炭素数2~10)のアルキレン基、酸素原子、および窒素原子のうち少なくともいずれかを含む1~4価の有機基を示す。kは1~4の整数を示す。 In general formula (3), R5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 2 or more carbon atoms (preferably 2 to 10 carbon atoms), R6 represents an alkylene group having 2 or more carbon atoms (preferably 2 to 10 carbon atoms), R7 represents a monovalent to tetravalent organic group containing at least one of an alkylene group having 2 or more carbon atoms (preferably 2 to 10 carbon atoms), an oxygen atom, and a nitrogen atom, and k represents an integer of 1 to 4.
式(3)で表される化合物は、樹脂が有する脂肪族基やフェノール性水酸基の酸化劣化を抑制する。また、金属材料への防錆作用により、金属酸化を抑制することができる。 The compound represented by formula (3) inhibits the oxidative degradation of aliphatic groups and phenolic hydroxyl groups in resins. It also has a rust-preventing effect on metal materials, thereby inhibiting metal oxidation.
樹脂と金属材料に同時に作用できるため、kは2~4の整数がより好ましい。R7としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルエーテル基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、アリール基、アリールエーテル基、カルボキシル基、カルボニル基、アリル基、ビニル基、複素環基、-O-、-NH-、-NHNH-、それらを組み合わせたものなどが挙げられ、さらに置換基を有していてもよい。この中でも、現像液への溶解性や金属密着性の点から、アルキルエーテル基、-NH-を有することが好ましく、樹脂との相互作用と金属錯形成による金属密着性の点から-NH-がより好ましい。 Since it can act simultaneously on resins and metal materials, k is more preferably an integer of 2 to 4. Examples of R7 include alkyl groups, cycloalkyl groups, alkoxy groups, alkyl ether groups, alkylsilyl groups, alkoxysilyl groups, aryl groups, aryl ether groups, carboxyl groups, carbonyl groups, allyl groups, vinyl groups, heterocyclic groups, -O-, -NH-, -NHNH-, and combinations thereof, and may further have a substituent. Among these, from the viewpoints of solubility in a developer and metal adhesion, it is preferable to have an alkyl ether group or -NH-, and from the viewpoints of interaction with resins and metal adhesion due to metal complex formation, -NH- is more preferable.
一般式(3)で表される化合物は、例としては以下のものが挙げられるが、下記構造に限らない。 Examples of compounds represented by general formula (3) include, but are not limited to, the following structures:
酸化防止剤の添加量は、樹脂に対し、0.1~10質量部が好ましく、0.5~5質量部がより好ましい。添加量を0.1質量部以上とすることにより、高温高湿環境下においても伸度特性や金属材料に対する密着性向上の効果が得られやすく、また10質量部以下とすることにより、例えば感光剤との相互作用により、樹脂組成物の感度が向上する。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。 The amount of antioxidant added is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, relative to the resin. By adding an amount of 0.1 part by mass or more, it is easier to obtain improved elongation properties and adhesion to metal materials, even in high-temperature, high-humidity environments. By adding an amount of 10 parts by mass or less, the sensitivity of the resin composition is improved, for example, through interaction with the photosensitizer. Only one type of antioxidant may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, it is preferable that the total amount be within the above range.
〔凝集防止剤〕
本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じて凝集防止剤を含有してもよい。凝集防止剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
[Anti-aggregating agent]
The resin composition of the present embodiment may contain an anti-aggregation agent, if necessary. Examples of the anti-aggregation agent include sodium polyacrylate.
本発明においては、凝集防止剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、凝集防止剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、凝集防止剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上5質量%以下であることがより好ましい。
In the present invention, the anti-aggregating agent may be used alone or in combination of two or more.
The composition of the present invention may or may not contain an anti-aggregating agent. When the composition of the present invention contains an anti-aggregating agent, the content of the anti-aggregating agent is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 0.02% by mass or more and 5% by mass or less, relative to the total solid content by mass of the composition of the present invention.
〔フェノール系化合物〕
本実施形態の樹脂組成物は、必要に応じてフェノール系化合物を含有してもよい。フェノール系化合物としては、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)等が挙げられる。
[Phenol compounds]
The resin composition of this embodiment may contain a phenolic compound as needed. Examples of the phenolic compound include Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP-PZ, BisP-IPZ, BisOCP-IPZ, BisP-CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methylenetrith-FR-CR, and BisRS-26X (all trade names, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.), BIP-PC, BIR-PC, BIR-PTBP, and BIR-BIPC-F (all trade names, manufactured by Asahi Organic Chemicals Co., Ltd.).
本発明においては、フェノール系化合物は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、フェノール系化合物を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、フェノール系化合物の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
In the present invention, the phenolic compounds may be used singly or in combination of two or more.
The composition of the present invention may or may not contain a phenolic compound. When the composition of the present invention contains a phenolic compound, the content of the phenolic compound is preferably from 0.01% by mass to 30% by mass, and more preferably from 0.02% by mass to 20% by mass, relative to the total solid mass of the composition of the present invention.
〔他の高分子化合物〕
他の高分子化合物としては、シロキサン樹脂、(メタ)アクリル酸を共重合した(メタ)アクリルポリマー、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂およびそれらの共重合体などが挙げられる。他の高分子化合物はメチロール基、アルコキシメチル基、エポキシ基などの架橋基が導入された変性体であってもよい。
[Other polymer compounds]
Examples of other polymer compounds include siloxane resins, (meth)acrylic polymers copolymerized with (meth)acrylic acid, novolak resins, resol resins, polyhydroxystyrene resins, and copolymers thereof. The other polymer compounds may be modified by introducing a crosslinking group such as a methylol group, an alkoxymethyl group, or an epoxy group.
本発明においては、他の高分子化合物は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の組成物は、他の高分子化合物を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、他の高分子化合物の含有量は、本発明の組成物の全固形分質量に対して、0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
In the present invention, the other polymer compounds may be used singly or in combination of two or more.
The composition of the present invention may or may not contain other polymer compounds. When the composition of the present invention contains other polymer compounds, the content of the other polymer compounds is preferably 0.01% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 0.02% by mass or more and 20% by mass or less, relative to the total mass of the solid content of the composition of the present invention.
<樹脂組成物の特性>
本発明の樹脂組成物の粘度は、樹脂組成物の固形分濃度により調整できる。塗布膜厚の観点から、1,000mm2/s~12,000mm2/sが好ましく、2,000mm2/s~10,000mm2/sがより好ましく、2,500mm2/s~8,000mm2/sが更に好ましい。上記範囲であれば、均一性の高い塗布膜を得ることが容易になる。1,000mm2/s以上であれば、例えば再配線用絶縁膜として必要とされる膜厚で塗布することが容易であり、12,000mm2/s以下であれば、塗布面状に優れた塗膜が得られる。
<Characteristics of Resin Composition>
The viscosity of the resin composition of the present invention can be adjusted by the solids concentration of the resin composition. From the viewpoint of coating film thickness, it is preferably 1,000 mm 2 /s to 12,000 mm 2 /s, more preferably 2,000 mm 2 /s to 10,000 mm 2 /s, and even more preferably 2,500 mm 2 /s to 8,000 mm 2 /s. Within the above range, it is easy to obtain a highly uniform coating film. If it is 1,000 mm 2 /s or more, it is easy to apply the film to a thickness required for, for example, an insulating film for rewiring, and if it is 12,000 mm 2 /s or less, a coating film with excellent coating surface condition can be obtained.
<樹脂組成物の含有物質についての制限>
本発明の樹脂組成物の含水率は、2.0質量%未満であることが好ましく、1.5質量%未満であることがより好ましく、1.0質量%未満であることが更に好ましい。2.0%未満であれば、樹脂組成物の保存安定性が向上する。
水分の含有量を維持する方法としては、保管条件における湿度の調整、保管時の収容容器の空隙率低減などが挙げられる。
<Restrictions on substances contained in resin composition>
The water content of the resin composition of the present invention is preferably less than 2.0% by mass, more preferably less than 1.5% by mass, and even more preferably less than 1.0% by mass. If the water content is less than 2.0%, the storage stability of the resin composition is improved.
Methods for maintaining the moisture content include adjusting the humidity during storage and reducing the porosity of the container during storage.
本発明の樹脂組成物の金属含有量は、絶縁性の観点から、5質量ppm(parts per million)未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。金属としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、銅、クロム、ニッケルなどが挙げられるが、有機化合物と金属との錯体として含まれる金属は除く。金属を複数含む場合は、これらの金属の合計が上記範囲であることが好ましい。From the viewpoint of insulating properties, the metal content of the resin composition of the present invention is preferably less than 5 ppm by mass (parts per million), more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass. Examples of metals include sodium, potassium, magnesium, calcium, iron, copper, chromium, and nickel, but this does not include metals contained as complexes of organic compounds with metals. When multiple metals are contained, it is preferable that the total amount of these metals is within the above range.
また、本発明の樹脂組成物に意図せずに含まれる金属不純物を低減する方法としては、本発明の樹脂組成物を構成する原料として金属含有量が少ない原料を選択する、本発明の樹脂組成物を構成する原料に対してフィルターろ過を行う、装置内をポリテトラフルオロエチレン等でライニングしてコンタミネーションを可能な限り抑制した条件下で蒸留を行う等の方法を挙げることができる。 In addition, methods for reducing metal impurities unintentionally contained in the resin composition of the present invention include selecting raw materials with a low metal content as the raw materials for constituting the resin composition of the present invention, filtering the raw materials for constituting the resin composition of the present invention, and lining the inside of the apparatus with polytetrafluoroethylene or the like to perform distillation under conditions that minimize contamination as much as possible.
本発明の樹脂組成物は、半導体材料としての用途を考慮すると、ハロゲン原子の含有量が、配線腐食性の観点から、500質量ppm未満が好ましく、300質量ppm未満がより好ましく、200質量ppm未満が更に好ましい。中でも、ハロゲンイオンの状態で存在するものは、5質量ppm未満が好ましく、1質量ppm未満がより好ましく、0.5質量ppm未満が更に好ましい。ハロゲン原子としては、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。塩素原子及び臭素原子、又は塩素イオン及び臭素イオンの合計がそれぞれ上記範囲であることが好ましい。
ハロゲン原子の含有量を調節する方法としては、イオン交換処理などが好ましく挙げられる。
Considering the use of the resin composition of the present invention as a semiconductor material, the content of halogen atoms is preferably less than 500 ppm by mass, more preferably less than 300 ppm by mass, and even more preferably less than 200 ppm by mass from the viewpoint of wiring corrosion. Among them, those present in the form of halogen ions are preferably less than 5 ppm by mass, more preferably less than 1 ppm by mass, and even more preferably less than 0.5 ppm by mass. Examples of halogen atoms include chlorine atoms and bromine atoms. It is preferable that the total of chlorine atoms and bromine atoms, or chlorine ions and bromine ions, is within the above range.
A preferred method for adjusting the content of halogen atoms is ion exchange treatment.
本発明の樹脂組成物の収容容器としては従来公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器としては、原材料や本発明の樹脂組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。 Conventionally known containers can be used as containers for storing the resin composition of the present invention. Furthermore, in order to prevent impurities from being mixed into the raw materials or the resin composition of the present invention, it is also preferable to use a multi-layer bottle whose inner wall is made up of six layers of six types of resin, or a bottle with a seven-layer structure made up of six types of resin. Examples of such containers include the container described in JP 2015-123351 A.
<樹脂組成物の硬化物>
本発明の樹脂組成物を硬化することにより、この樹脂組成物の硬化物を得ることができる。
本発明の硬化物は、本発明の樹脂組成物を硬化してなる硬化物である。
樹脂組成物の硬化は加熱によるものであることが好ましく、加熱温度が120℃~400℃の範囲内であることがより好ましく、140℃~380℃の範囲内にあることが更に好ましく、170℃~350℃の範囲内にあることが特に好ましい。樹脂組成物の硬化物の形態は、特に限定されず、フィルム状、棒状、球状、ペレット状など、用途に合わせて選択することができる。本発明において、この硬化物は、フィルム状であることが好ましい。また、樹脂組成物のパターン加工によって、壁面への保護膜の形成、導通のためのビアホール形成、インピーダンスや静電容量あるいは内部応力の調整、放熱機能付与など、用途にあわせて、この硬化物の形状を選択することもできる。この硬化物(硬化物からなる膜)の膜厚は、0.5μm以上150μm以下であることが好ましい。
本発明の樹脂組成物を硬化した際の収縮率は、50%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、40%以下が更に好ましい。ここで、収縮率は、樹脂組成物の硬化前後の体積変化の百分率を指し、下記の式より算出することができる。
収縮率[%]=100-(硬化後の体積÷硬化前の体積)×100
<Cured product of resin composition>
By curing the resin composition of the present invention, a cured product of this resin composition can be obtained.
The cured product of the present invention is a cured product obtained by curing the resin composition of the present invention.
The resin composition is preferably cured by heating, with the heating temperature being more preferably within the range of 120°C to 400°C, even more preferably within the range of 140°C to 380°C, and particularly preferably within the range of 170°C to 350°C. The form of the cured product of the resin composition is not particularly limited, and can be selected according to the application, such as film, rod, sphere, or pellet. In the present invention, the cured product is preferably in the form of a film. Furthermore, by patterning the resin composition, the shape of the cured product can be selected according to the application, such as forming a protective film on the wall surface, forming via holes for electrical conductivity, adjusting impedance, capacitance, or internal stress, or imparting heat dissipation functionality. The film thickness of the cured product (film made of the cured product) is preferably 0.5 μm or more and 150 μm or less.
The shrinkage percentage of the resin composition of the present invention when cured is preferably 50% or less, more preferably 45% or less, and even more preferably 40% or less. Here, the shrinkage percentage refers to the percentage of volume change before and after curing of the resin composition, and can be calculated using the following formula.
Shrinkage rate [%] = 100 - (volume after curing / volume before curing) x 100
<樹脂組成物の硬化物の特性>
本発明の樹脂組成物の硬化物のイミド化反応率は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。70%以上であれば、機械特性に優れた硬化物となる場合がある。
本発明の樹脂組成物の硬化物の破断伸びは、30%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。
本発明の樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、180℃以上であることが好ましく、210℃以上であることがより好ましく、230℃以上であることがさらに好ましい。
<Characteristics of the cured product of the resin composition>
The imidization reaction rate of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more. If it is 70% or more, the cured product may have excellent mechanical properties.
The elongation at break of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more.
The glass transition temperature (Tg) of the cured product of the resin composition of the present invention is preferably 180°C or higher, more preferably 210°C or higher, and even more preferably 230°C or higher.
<樹脂組成物の調製>
本発明の樹脂組成物は、上記各成分を混合して調製することができる。混合方法は特に限定はなく、従来公知の方法で行うことができる。
混合は撹拌羽による混合、ボールミルによる混合、タンク自身を回転させる混合などを採用することができる。
混合中の温度は10~30℃が好ましく、15~25℃がより好ましい。
<Preparation of Resin Composition>
The resin composition of the present invention can be prepared by mixing the above-mentioned components. The mixing method is not particularly limited, and can be carried out by a conventionally known method.
The mixing can be performed by using a stirring blade, a ball mill, or by rotating the tank itself.
The temperature during mixing is preferably 10 to 30°C, more preferably 15 to 25°C.
また、本発明の樹脂組成物中のゴミや微粒子等の異物を除去する目的で、フィルターを用いたろ過を行うことが好ましい。フィルター孔径は、例えば5μm以下である態様が挙げられ、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.1μm以下が更に好ましい。フィルターの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン又はナイロンが好ましい。フィルターの材質がポリエチレンである場合はHDPE(高密度ポリエチレン)であることがより好ましい。フィルターは、有機溶剤であらかじめ洗浄したものを用いてもよい。フィルターろ過工程では、複数種のフィルターを直列又は並列に接続して用いてもよい。複数種のフィルターを使用する場合は、孔径又は材質が異なるフィルターを組み合わせて使用してもよい。接続態様としては、例えば、1段目として孔径1μmのHDPEフィルターを、2段目として孔径0.2μmのHDPEフィルターを、直列に接続した態様が挙げられる。また、各種材料を複数回ろ過してもよい。複数回ろ過する場合は、循環ろ過であってもよい。また、加圧してろ過を行ってもよい。加圧してろ過を行う場合、加圧する圧力は例えば0.01MPa以上1.0MPa以下である態様が挙げられ、0.03MPa以上0.9MPa以下が好ましく、0.05MPa以上0.7MPa以下がより好ましく、0.05MPa以上0.5MPa以下が更に好ましい。
フィルターを用いたろ過の他、吸着材を用いた不純物の除去処理を行ってもよい。フィルターろ過と吸着材を用いた不純物除去処理とを組み合わせてもよい。吸着材としては、公知の吸着材を用いることができる。例えば、シリカゲル、ゼオライトなどの無機系吸着材、活性炭などの有機系吸着材が挙げられる。
更にフィルターを用いたろ過後、ボトルに充填した樹脂組成物を減圧下に置き、脱気する工程を施しても良い。
Furthermore, filtration using a filter is preferably performed to remove foreign matter such as dust and fine particles from the resin composition of the present invention. The filter pore size may be, for example, 5 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or less. The filter material is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene, or nylon. When the filter material is polyethylene, HDPE (high-density polyethylene) is more preferable. The filter may be pre-washed with an organic solvent. In the filter filtration process, multiple types of filters may be connected in series or parallel. When multiple types of filters are used, filters with different pore sizes or materials may be combined. An example of a connection configuration is a series connection of an HDPE filter with a pore size of 1 μm in the first stage and an HDPE filter with a pore size of 0.2 μm in the second stage. Various materials may also be filtered multiple times. When filtration is performed multiple times, circulating filtration may be used. Filtration may also be performed under pressure. When filtration is performed under pressure, the pressure to be applied may be, for example, 0.01 MPa or more and 1.0 MPa or less, preferably 0.03 MPa or more and 0.9 MPa or less, more preferably 0.05 MPa or more and 0.7 MPa or less, and even more preferably 0.05 MPa or more and 0.5 MPa or less.
In addition to filtration using a filter, impurities may be removed using an adsorbent. Filter filtration and impurity removal using an adsorbent may be combined. Known adsorbents can be used as the adsorbent. Examples of the adsorbent include inorganic adsorbents such as silica gel and zeolite, and organic adsorbents such as activated carbon.
Furthermore, after filtration using a filter, the resin composition filled in the bottle may be subjected to a degassing step by placing it under reduced pressure.
(硬化物の製造方法)
本発明の硬化物の製造方法は、樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
また、本発明の硬化物の製造方法は、上記膜形成工程、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程、及び、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含むことがより好ましい。
本発明の硬化物の製造方法は、上記膜形成工程、上記露光工程、上記現像工程、並びに、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程及び現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程の少なくとも一方を含むことが特に好ましい。
また、本発明の製造方法は、上記膜形成工程、及び、上記膜を加熱する工程を含むことも好ましい。
以下、各工程の詳細について説明する。
(Method for producing cured product)
The method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film-forming step of applying the resin composition onto a substrate to form a film.
Furthermore, the method for producing a cured product of the present invention more preferably includes the above-mentioned film formation step, an exposure step of selectively exposing the film formed in the film formation step, and a development step of developing the film exposed in the exposure step with a developer to form a pattern.
It is particularly preferable that the method for producing a cured product of the present invention includes the above-mentioned film-forming step, the above-mentioned exposure step, the above-mentioned development step, and at least one of a heating step of heating the pattern obtained in the development step and a post-development exposure step of exposing the pattern obtained in the development step.
The production method of the present invention also preferably includes the film forming step and the step of heating the film.
Each step will be described in detail below.
<膜形成工程>
本発明の樹脂組成物は、基材上に適用して膜を形成する膜形成工程に用いることができる。
本発明の硬化物の製造方法は、樹脂組成物を基材上に適用して膜を形成する膜形成工程を含むことが好ましい。
<Film formation process>
The resin composition of the present invention can be used in a film-forming process in which the resin composition is applied to a substrate to form a film.
The method for producing a cured product of the present invention preferably includes a film-forming step of applying the resin composition onto a substrate to form a film.
〔基材〕
基材の種類は、用途に応じて適宜定めることができるが、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコンなどの半導体作製基材、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Feなどの金属基材(例えば、金属から形成された基材、及び、金属層が例えばめっきや蒸着等により形成された基材のいずれであってもよい)、紙、SOG(Spin On Glass)、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ基材、モールド基材、プラズマディスプレイパネル(PDP)の電極板などが挙げられ、特に制約されない。本発明では、特に、半導体作製基材が好ましく、シリコン基材、Cu基材およびモールド基材がより好ましい。
また、これらの基材にはヘキサメチルジシラザン(HMDS)等による密着層や酸化層などの層が表面に設けられていてもよい。
また、基材の形状は特に限定されず、円形状であってもよく、矩形状であってもよい。
基材のサイズとしては、円形状であれば、例えば直径が100~450mmであり、好ましくは200~450mmである。矩形状であれば、例えば短辺の長さが100~1000mmであり、好ましくは200~700mmである。
また、基材としては、例えば板状、好ましくはパネル状の基材(基板)が用いられる。
[Base material]
The type of substrate can be appropriately determined depending on the application, but includes semiconductor production substrates such as silicon, silicon nitride, polysilicon, silicon oxide, amorphous silicon, quartz, glass, optical film, ceramic material, vapor deposition film, magnetic film, reflective film, metal substrates such as Ni, Cu, Cr, Fe (for example, substrates formed from metal, and substrates in which a metal layer is formed by, for example, plating or vapor deposition), paper, SOG (Spin On Glass), TFT (thin film transistor) array substrates, mold substrates, plasma display panel (PDP) electrode plates, etc., and are not particularly limited. In the present invention, semiconductor production substrates are particularly preferred, and silicon substrates, Cu substrates and mold substrates are more preferred.
Furthermore, these substrates may have a layer such as an adhesion layer made of hexamethyldisilazane (HMDS) or an oxide layer provided on the surface.
The shape of the substrate is not particularly limited, and may be circular or rectangular.
The size of the substrate is, for example, 100 to 450 mm in diameter, preferably 200 to 450 mm, if circular, and 100 to 1000 mm in length, preferably 200 to 700 mm, if rectangular.
The substrate may be, for example, a plate-shaped substrate, preferably a panel-shaped substrate (substrate).
また、樹脂層(例えば、硬化物からなる層)の表面や金属層の表面に樹脂組成物を適用して膜を形成する場合は、樹脂層や金属層が基材となる。 Furthermore, when a resin composition is applied to the surface of a resin layer (e.g., a layer made of a cured product) or the surface of a metal layer to form a film, the resin layer or metal layer serves as the substrate.
本発明の樹脂組成物を基材上に適用する手段としては、塗布が好ましい。 Coating is the preferred method for applying the resin composition of the present invention to a substrate.
適用する手段としては、具体的には、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法、スプレーコート法、スピンコート法、スリットコート法、インクジェット法などが例示される。膜の厚さの均一性の観点から、より好ましくはスピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、又は、インクジェット法であり、膜の厚さの均一性の観点および生産性の観点からスピンコート法およびスリットコート法が好ましい。方法に応じて樹脂組成物の固形分濃度や塗布条件を調整することで、所望の厚さの膜を得ることができる。また、基材の形状によっても塗布方法を適宜選択でき、ウエハ等の円形基材であればスピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法等が好ましく、矩形基材であればスリットコート法やスプレーコート法、インクジェット法等が好ましい。スピンコート法の場合は、例えば、500~3,500rpmの回転数で、10秒~3分程度適用することができる。
また、あらかじめ仮支持体上に上記付与方法によって付与して形成した塗膜を、基材上に転写する方法を適用することもできる。
転写方法に関しては特開2006-023696号公報の段落0023、0036~0051や、特開2006-047592号公報の段落0096~0108に記載の作製方法を本発明においても好適に用いることができる。
また、基材の端部において余分な膜の除去を行なう工程を行なってもよい。このような工程の例には、エッジビードリンス(EBR)、バックリンスなどが挙げられる。
また樹脂組成物を基材に塗布する前に基材を種々の溶剤を塗布し、基材の濡れ性を向上させた後に樹脂組成物を塗布するプリウェット工程を採用しても良い。
Specific examples of the application method include dip coating, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, extrusion coating, spray coating, spin coating, slit coating, and inkjet coating. From the viewpoint of uniformity of film thickness, spin coating, slit coating, spray coating, or inkjet coating are more preferred, and from the viewpoint of uniformity of film thickness and productivity, spin coating and slit coating are preferred. By adjusting the solid content concentration of the resin composition and application conditions depending on the method, a film of the desired thickness can be obtained. In addition, the application method can be appropriately selected depending on the shape of the substrate. For circular substrates such as wafers, spin coating, spray coating, inkjet coating, etc. are preferred, and for rectangular substrates, slit coating, spray coating, inkjet coating, etc. are preferred. In the case of spin coating, for example, it can be applied at a rotation speed of 500 to 3,500 rpm for about 10 seconds to 3 minutes.
Alternatively, a coating film formed by applying the coating to a temporary support in advance using the above-mentioned application method may be transferred onto the substrate.
Regarding the transfer method, the production methods described in paragraphs 0023 and 0036 to 0051 of JP-A No. 2006-023696 and paragraphs 0096 to 0108 of JP-A No. 2006-047592 can be suitably used in the present invention.
In addition, a process for removing excess film from the edge of the substrate may be performed, such as edge bead rinsing (EBR) or back rinsing.
Furthermore, a pre-wetting step may be employed in which the substrate is coated with various solvents before the resin composition is applied to the substrate to improve the wettability of the substrate, and then the resin composition is applied.
<乾燥工程>
上記膜は、膜形成工程(層形成工程)の後に、溶剤を除去するために形成された膜(層)を乾燥する工程(乾燥工程)に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、膜形成工程により形成された膜を乾燥する乾燥工程を含んでもよい。
また、上記乾燥工程は膜形成工程の後、露光工程の前に行われることが好ましい。
乾燥工程における膜の乾燥温度は50~150℃であることが好ましく、70℃~130℃がより好ましく、90℃~110℃が更に好ましい。また、減圧により乾燥を行っても良い。乾燥時間としては、30秒~20分が例示され、1分~10分が好ましく、2分~7分がより好ましい。
<Drying process>
After the film-forming step (layer-forming step), the film may be subjected to a step (drying step) of drying the formed film (layer) to remove the solvent.
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a drying step of drying the film formed in the film forming step.
The drying step is preferably carried out after the film-forming step and before the exposure step.
The drying temperature of the film in the drying step is preferably 50 to 150°C, more preferably 70 to 130°C, and even more preferably 90 to 110°C. Drying may also be performed under reduced pressure. The drying time is, for example, 30 seconds to 20 minutes, preferably 1 to 10 minutes, and more preferably 2 to 7 minutes.
<露光工程>
上記膜は、膜を選択的に露光する露光工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、膜形成工程により形成された膜を選択的に露光する露光工程を含んでもよい。
選択的に露光するとは、膜の一部を露光することを意味している。また、選択的に露光することにより、膜には露光された領域(露光部)と露光されていない領域(非露光部)が形成される。
露光量は、本発明の樹脂組成物を硬化できる限り特に定めるものではないが、例えば、波長365nmでの露光エネルギー換算で50~10,000mJ/cm2が好ましく、200~8,000mJ/cm2がより好ましい。
<Exposure process>
The film may be subjected to an exposure step to selectively expose the film to light.
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include an exposure step of selectively exposing the film formed in the film formation step to light.
Selective exposure means that only a portion of the film is exposed, and selective exposure results in exposed and unexposed areas of the film.
The exposure dose is not particularly limited as long as it can cure the resin composition of the present invention, but is preferably 50 to 10,000 mJ/cm 2 , more preferably 200 to 8,000 mJ/cm 2 , converted into exposure energy at a wavelength of 365 nm.
露光波長は、190~1,000nmの範囲で適宜定めることができ、240~550nmが好ましい。 The exposure wavelength can be appropriately determined in the range of 190 to 1,000 nm, with 240 to 550 nm being preferred.
露光波長は、光源との関係でいうと、(1)半導体レーザー(波長 830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm etc.)、(2)メタルハライドランプ、(3)高圧水銀灯、g線(波長 436nm)、h線(波長 405nm)、i線(波長 365nm)、ブロード(g,h,i線の3波長)、(4)エキシマレーザー、KrFエキシマレーザー(波長 248nm)、ArFエキシマレーザー(波長 193nm)、F2エキシマレーザー(波長 157nm)、(5)極端紫外線;EUV(波長 13.6nm)、(6)電子線、(7)YAGレーザーの第二高調波532nm、第三高調波355nm等が挙げられる。本発明の樹脂組成物については、特に高圧水銀灯による露光が好ましく、中でも、i線による露光が好ましい。これにより、特に高い露光感度が得られうる。
また、露光の方式は特に限定されず、本発明の樹脂組成物からなる膜の少なくとも一部が露光される方式であればよいが、フォトマスクを使用した露光、レーザーダイレクトイメージング法による露光等が挙げられる。
In terms of the exposure wavelength, in relation to the light source, (1) semiconductor laser (wavelengths 830 nm, 532 nm, 488 nm, 405 nm, 375 nm, 355 nm, etc.), (2) metal halide lamp, (3) high-pressure mercury lamp, g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), broad (three wavelengths of g, h, i-line), (4) excimer laser, KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), F2 excimer laser (wavelength 157 nm), (5) extreme ultraviolet; EUV (wavelength 13.6 nm), (6) electron beam, (7) YAG laser second harmonic 532 nm, third harmonic 355 nm, etc. For the resin composition of the present invention, exposure by a high-pressure mercury lamp is particularly preferred, and among these, exposure by i-line is preferred. This allows for particularly high exposure sensitivity to be achieved.
The exposure method is not particularly limited as long as it is a method that exposes at least a portion of the film made of the resin composition of the present invention, and examples thereof include exposure using a photomask and exposure by laser direct imaging.
<露光後加熱工程>
上記膜は、露光後に加熱する工程(露光後加熱工程)に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、露光工程により露光された膜を加熱する露光後加熱工程を含んでもよい。
露光後加熱工程は、露光工程後、現像工程前に行うことができる。
露光後加熱工程における加熱温度は、50℃~140℃であることが好ましく、60℃~120℃であることがより好ましい。
露光後加熱工程における加熱時間は、30秒間~300分間が好ましく、1分間~10分間がより好ましい。
露光後加熱工程における昇温速度は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分が好ましく、2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。
また、昇温速度は加熱途中で適宜変更してもよい。
露光後加熱工程における加熱手段としては、特に限定されず、公知のホットプレート、オーブン、赤外線ヒーター等を用いることができる。
また、加熱に際し、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことも好ましい。
<Post-exposure baking step>
The film may be subjected to a step of heating after exposure (post-exposure baking step).
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a post-exposure baking step in which the film exposed in the exposure step is heated.
The post-exposure baking step can be carried out after the exposure step and before the development step.
The heating temperature in the post-exposure baking step is preferably 50°C to 140°C, and more preferably 60°C to 120°C.
The heating time in the post-exposure baking step is preferably from 30 seconds to 300 minutes, more preferably from 1 minute to 10 minutes.
The temperature rise rate in the post-exposure heating step from the starting temperature to the maximum heating temperature is preferably 1 to 12° C./min, more preferably 2 to 10° C./min, and even more preferably 3 to 10° C./min.
The temperature rise rate may be changed during heating as needed.
The heating means in the post-exposure baking step is not particularly limited, and known means such as a hot plate, an oven, and an infrared heater can be used.
It is also preferable that the heating be carried out in an atmosphere of low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.
<現像工程>
露光後の上記膜は、現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、露光工程により露光された膜を現像液を用いて現像してパターンを形成する現像工程を含んでもよい。 現像を行うことにより、膜の露光部及び非露光部のうち一方が除去され、パターンが形成される。
ここで、膜の非露光部が現像工程により除去される現像をネガ型現像といい、膜の露光部が現像工程により除去される現像をポジ型現像という。
<Developing process>
After exposure, the film may be subjected to a development step in which it is developed with a developer to form a pattern.
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a development step in which the film exposed in the exposure step is developed with a developer to form a pattern. By performing development, one of the exposed and unexposed parts of the film is removed, thereby forming a pattern.
Here, development in which the non-exposed portions of the film are removed by the development process is called negative development, and development in which the exposed portions of the film are removed by the development process is called positive development.
〔現像液〕
現像工程において用いられる現像液としては、アルカリ水溶液、又は、有機溶剤を含む現像液が挙げられる。
[Developer]
The developer used in the development step may be an aqueous alkaline solution or a developer containing an organic solvent.
現像液がアルカリ水溶液である場合、アルカリ水溶液が含みうる塩基性化合物としては、無機アルカリ類、第一級アミン類、第二級アミン類、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩が挙げられ、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドドキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジンが好ましく、より好ましくはTMAHである。現像液における塩基性化合物の含有量は、例えばTMAHを用いる場合、現像液全質量中0.01~10質量%が好ましく、0.1~5質量%がより好ましく、0.3~3質量%が更に好ましい。When the developer is an alkaline aqueous solution, examples of basic compounds that the alkaline aqueous solution may contain include inorganic alkalis, primary amines, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. Preferred examples include TMAH (tetramethylammonium hydroxide), potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-butylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, butyltrimethylammonium hydroxide, methyltriamylammonium hydroxide, dibutyldipentylammonium hydroxide, dimethylbis(2-hydroxyethyl)ammonium hydroxide, trimethylphenylammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, triethylbenzylammonium hydroxide, pyrrole, and piperidine, with TMAH being more preferred. When TMAH is used, the content of the basic compound in the developer is preferably from 0.01 to 10% by mass, more preferably from 0.1 to 5% by mass, and even more preferably from 0.3 to 3% by mass, based on the total mass of the developer.
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例:アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等、並びに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、並びに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドン等、並びに、環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類、スルホキシド類としてジメチルスルホキシド、並びに、アルコール類として、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルイソブチルカルビノール、トリエチレングリコール等、並びに、アミド類として、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が好適に挙げられる。 When the developer contains an organic solvent, the organic solvent may be an ester, for example, ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, ε-caprolactone, δ-valerolactone, alkyl alkyloxyacetates (e.g., methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (e.g., methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.)), alkyl 3-alkyloxypropionates (e.g., methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc. (e.g., 3-methoxypropionate, methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.), 2-alkyloxypropionic acid alkyl esters (e.g., methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, propyl 2-alkyloxypropionate, etc. (e.g., methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, propyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate)), methyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate and ethyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate (e.g., methyl 2-methoxy-2-methylpropionate, ethyl 2-ethoxy-2-methylpropionate, etc.), pyruvic acid Methyl, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, and the like; and ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether ... Suitable examples of the solvent include propyl ether acetate, ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, and N-methyl-2-pyrrolidone, cyclic hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methyl isobutyl carbinol, and triethylene glycol, and amides such as N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, and dimethylformamide.
現像液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。本発明では特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、及び、シクロヘキサノンよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液が好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン及びジメチルスルホキシドよりなる群から選ばれた少なくとも1種を含む現像液がより好ましく、シクロペンタノンを含む現像液が最も好ましい。 When the developer contains an organic solvent, the organic solvent may be used alone or in combination. In the present invention, a developer containing at least one selected from the group consisting of cyclopentanone, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, and cyclohexanone is particularly preferred, a developer containing at least one selected from the group consisting of cyclopentanone, γ-butyrolactone, and dimethyl sulfoxide is more preferred, and a developer containing cyclopentanone is most preferred.
現像液が有機溶剤を含む場合、現像液の全質量に対する有機溶剤の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。また、上記含有量は、100質量%であってもよい。When the developer contains an organic solvent, the content of the organic solvent relative to the total weight of the developer is preferably 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, even more preferably 80% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more. The content may also be 100% by weight.
現像液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
The developer may further contain other components.
Examples of other components include known surfactants and known defoaming agents.
〔現像液の供給方法〕
現像液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、膜が形成された基材を現像液に浸漬する方法、基材上に形成された膜にノズルを用いて現像液を供給するパドル現像、または、現像液を連続供給する方法がある。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
現像液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、現像液をストレートノズルで供給する方法、又はスプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部への現像液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。
また、現像液をストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去し、スピン乾燥後に再度ストレートノズルにて連続供給後、基材をスピンし現像液を基材上から除去する工程を採用してもよく、この工程を複数回繰り返しても良い。
また現像工程における現像液の供給方法としては、現像液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上で現像液が略静止状態で保たれる工程、基材上で現像液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
[Method of Supplying Developer]
The method of supplying the developer is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and includes a method of immersing a substrate on which a film has been formed in the developer, puddle development in which the developer is supplied to a film formed on a substrate using a nozzle, and a method of continuously supplying the developer. The type of nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a straight nozzle, a shower nozzle, and a spray nozzle.
From the viewpoints of the permeability of the developer, the removability of non-image areas, and production efficiency, a method of supplying the developer through a straight nozzle or a method of continuously supplying the developer through a spray nozzle is preferred, and from the viewpoint of the permeability of the developer into the image areas, a method of supplying the developer through a spray nozzle is more preferred.
Alternatively, a process may be employed in which the developer is continuously supplied through a straight nozzle, the substrate is spun to remove the developer from the substrate, and after spin drying, the developer is continuously supplied again through a straight nozzle, and the substrate is spun to remove the developer from the substrate, and this process may be repeated multiple times.
As a method for supplying the developer in the development step, a step in which the developer is continuously supplied to the substrate, a step in which the developer is kept substantially stationary on the substrate, a step in which the developer is vibrated on the substrate by ultrasonic waves or the like, or a step in which these are combined can be used.
現像時間としては、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましい。現像時の現像液の温度は、特に定めるものではないが、好ましくは、10~45℃、より好ましくは、18℃~30℃で行うことができる。The development time is preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 20 seconds to 5 minutes. The temperature of the developer during development is not particularly specified, but is preferably 10 to 45°C, more preferably 18 to 30°C.
現像工程において、現像液を用いた処理の後、更に、リンス液によるパターンの洗浄(リンス)を行ってもよい。また、パターン上に接する現像液が乾燥しきらないうちにリンス液を供給するなどの方法を採用しても良い。 In the development process, after treatment with the developer, the pattern may be further washed (rinsed) with a rinse solution. Alternatively, a rinse solution may be supplied before the developer in contact with the pattern has completely dried.
〔リンス液〕
現像液がアルカリ水溶液である場合、リンス液としては、例えば水を用いることができる。現像液が有機溶剤を含む現像液である場合、リンス液としては、例えば、現像液に含まれる溶剤とは異なる溶剤(例えば、水、現像液に含まれる有機溶剤とは異なる有機溶剤)を用いることができる。
[Rinse solution]
When the developer is an alkaline aqueous solution, for example, water can be used as the rinse liquid. When the developer is a developer containing an organic solvent, for example, a solvent different from the solvent contained in the developer (for example, water, an organic solvent different from the organic solvent contained in the developer) can be used as the rinse liquid.
リンス液が有機溶剤を含む場合の有機溶剤としては、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸-n-ブチル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、δ-バレロラクトン、アルキルオキシ酢酸アルキル(例:アルキルオキシ酢酸メチル、アルキルオキシ酢酸エチル、アルキルオキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3-アルキルオキシプロピオン酸メチル、3-アルキルオキシプロピオン酸エチル等(例えば、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等))、2-アルキルオキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2-アルキルオキシプロピオン酸メチル、2-アルキルオキシプロピオン酸エチル、2-アルキルオキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸プロピル、2-エトキシプロピオン酸メチル、2-エトキシプロピオン酸エチル))、2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸メチル及び2-アルキルオキシ-2-メチルプロピオン酸エチル(例えば、2-メトキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-エトキシ-2-メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸メチル、2-オキソブタン酸エチル等、並びに、エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート等、並びに、ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、N-メチル-2-ピロリドン等、並びに、環状炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、アニソール等の芳香族炭化水素類、リモネン等の環式テルペン類、スルホキシド類としてジメチルスルホキシド、並びに、アルコール類として、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、メチルイソブチルカルビノール、トリエチレングリコール等、並びに、アミド類として、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が好適に挙げられる。 When the rinse solution contains an organic solvent, examples of the organic solvent include esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, ε-caprolactone, δ-valerolactone, alkyl alkyloxyacetates (e.g., methyl alkyloxyacetate, ethyl alkyloxyacetate, butyl alkyloxyacetate (e.g., methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate, etc.)), 3-alkyloxypropionic acid alkyl esters (e.g., methyl 3-alkyloxypropionate, ethyl 3-alkyloxypropionate, etc. (e.g., 3-methoxypropionic acid, propionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.), 2-alkyloxypropionic acid alkyl esters (e.g., methyl 2-alkyloxypropionate, ethyl 2-alkyloxypropionate, propyl 2-alkyloxypropionate, etc. (e.g., methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, propyl 2-methoxypropionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate)), methyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate and ethyl 2-alkyloxy-2-methylpropionate (e.g., methyl 2-methoxy-2-methylpropionate, ethyl 2-ethoxy-2-methylpropionate, etc.), pyrubicin, Examples of suitable ethers include methyl phosphate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, and the like, as well as ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, Suitable examples of the solvent include propyl ether acetate, ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, and N-methyl-2-pyrrolidone, cyclic hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, and cyclic terpenes such as limonene, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, octanol, diethylene glycol, propylene glycol, methyl isobutyl carbinol, and triethylene glycol, and amides such as N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, and dimethylformamide.
リンス液が有機溶剤を含む場合、有機溶剤は1種又は、2種以上を混合して使用することができる。本発明では特にシクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、シクロヘキサノン、PGMEA、PGMEが好ましく、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、PGMEA、PGMEがより好ましく、シクロヘキサノン、PGMEAがさらに好ましい。 When the rinse solution contains an organic solvent, the organic solvent may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, cyclopentanone, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, cyclohexanone, PGMEA, and PGME are particularly preferred, with cyclopentanone, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, PGMEA, and PGME being more preferred, and cyclohexanone and PGMEA being even more preferred.
リンス液が有機溶剤を含む場合、リンス液は、50質量%以上が有機溶剤であることが好ましく、70質量%以上が有機溶剤であることがより好ましく、90質量%以上が有機溶剤であることが更に好ましい。また、リンス液は、100質量%が有機溶剤であってもよい。When the rinse solution contains an organic solvent, it is preferable that the rinse solution contains 50% or more by mass of organic solvent, more preferably 70% or more by mass of organic solvent, and even more preferably 90% or more by mass of organic solvent. Alternatively, the rinse solution may contain 100% by mass of organic solvent.
リンス液は、他の成分を更に含んでもよい。
他の成分としては、例えば、公知の界面活性剤や公知の消泡剤等が挙げられる。
The rinse solution may further contain other ingredients.
Examples of other components include known surfactants and known defoaming agents.
〔リンス液の供給方法〕
リンス液の供給方法は、所望のパターンを形成できれば特に制限は無く、基材をリンス液に浸漬する方法、基材に液盛りによりリンス液を供給する方法、基材にリンス液をシャワーで供給する方法、基材上にストレートノズル等の手段によりリンス液を連続供給する方法がある。
リンス液の浸透性、非画像部の除去性、製造上の効率の観点から、リンス液をシャワーノズル、ストレートノズル、スプレーノズルなどで供給する方法があり、スプレーノズルにて連続供給する方法が好ましく、画像部へのリンス液の浸透性の観点からは、スプレーノズルで供給する方法がより好ましい。ノズルの種類は特に制限は無く、ストレートノズル、シャワーノズル、スプレーノズル等が挙げられる。
すなわち、リンス工程は、リンス液を上記露光後の膜に対してストレートノズルにより供給、又は、連続供給する工程であることが好ましく、リンス液をスプレーノズルにより供給する工程であることがより好ましい。
またリンス工程におけるリンス液の供給方法としては、リンス液が連続的に基材に供給され続ける工程、基材上でリンス液が略静止状態で保たれる工程、基材上でリンス液を超音波等で振動させる工程及びそれらを組み合わせた工程などが採用可能である。
[Method of supplying rinse liquid]
The method of supplying the rinse liquid is not particularly limited as long as it can form a desired pattern, and examples thereof include a method of immersing the substrate in the rinse liquid, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by puddling, a method of supplying the rinse liquid to the substrate by showering, and a method of continuously supplying the rinse liquid onto the substrate by means of a straight nozzle or the like.
From the viewpoints of the permeability of the rinse liquid, the removability of non-image areas, and production efficiency, the rinse liquid can be supplied using a shower nozzle, a straight nozzle, a spray nozzle, etc., and the method of continuously supplying the rinse liquid using a spray nozzle is preferred, and from the viewpoint of the permeability of the rinse liquid into the image areas, the method of supplying the rinse liquid using a spray nozzle is more preferred. The type of nozzle is not particularly limited, and examples include a straight nozzle, a shower nozzle, a spray nozzle, etc.
That is, the rinsing step is preferably a step of supplying a rinsing liquid to the exposed film through a straight nozzle or continuously supplying the rinsing liquid to the exposed film, and more preferably a step of supplying the rinsing liquid through a spray nozzle.
As a method for supplying the rinse liquid in the rinsing step, a step in which the rinse liquid is continuously supplied to the substrate, a step in which the rinse liquid is kept substantially stationary on the substrate, a step in which the rinse liquid is vibrated on the substrate by ultrasonic waves or the like, or a step in which any of these is combined can be used.
リンス時間としては、10秒~10分間が好ましく、20秒~5分間がより好ましい。リンス時のリンス液の温度は、特に定めるものではないが、好ましくは、10~45℃、より好ましくは、18℃~30℃で行うことができる。The rinsing time is preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 20 seconds to 5 minutes. The temperature of the rinsing liquid during rinsing is not particularly specified, but is preferably 10 to 45°C, more preferably 18 to 30°C.
<加熱工程>
現像工程により得られたパターン(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記現像により得られたパターンを加熱する加熱工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターンを加熱する加熱工程を含んでもよい。
また、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程を行わずに他の方法で得られたパターン、又は、膜形成工程により得られた膜を加熱する加熱工程を含んでもよい。
加熱工程において、ポリイミド前駆体等の樹脂は環化してポリイミド等の樹脂となる。
また、特定樹脂、又は特定樹脂以外の架橋剤における未反応の架橋性基の架橋なども進行する。
加熱工程における加熱温度(最高加熱温度)としては、50~450℃が好ましく、150~350℃がより好ましく、150~250℃が更に好ましく、160~250℃が一層好ましく、160~230℃が特に好ましい。
<Heating process>
The pattern obtained by the development step (if a rinsing step is performed, the pattern after rinsing) may be subjected to a heating step in which the pattern obtained by the development step is heated.
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a heating step of heating the pattern obtained in the development step.
The method for producing a cured product of the present invention may also include a heating step of heating a pattern obtained by another method without performing a development step, or a film obtained in the film-forming step.
In the heating step, the resin such as the polyimide precursor is cyclized to form a resin such as a polyimide.
Furthermore, crosslinking of unreacted crosslinkable groups in the specific resin or in a crosslinking agent other than the specific resin also proceeds.
The heating temperature (maximum heating temperature) in the heating step is preferably 50 to 450°C, more preferably 150 to 350°C, even more preferably 150 to 250°C, still more preferably 160 to 250°C, and particularly preferably 160 to 230°C.
加熱工程は、加熱により、上記塩基発生剤から発生した塩基等の作用により、上記パターン内で上記ポリイミド前駆体の環化反応を促進する工程であることが好ましい。 The heating step is preferably a step in which the cyclization reaction of the polyimide precursor is promoted within the pattern by the action of a base generated from the base generator through heating.
加熱工程における加熱は、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~12℃/分の昇温速度で行うことが好ましい。上記昇温速度は2~10℃/分がより好ましく、3~10℃/分が更に好ましい。昇温速度を1℃/分以上とすることにより、生産性を確保しつつ、酸又は溶剤の過剰な揮発を防止することができ、昇温速度を12℃/分以下とすることにより、硬化物の残存応力を緩和することができる。
加えて、急速加熱可能なオーブンの場合、加熱開始時の温度から最高加熱温度まで1~8℃/秒の昇温速度で行うことが好ましく、2~7℃/秒がより好ましく、3~6℃/秒が更に好ましい。
The heating step is preferably carried out at a temperature increase rate of 1 to 12°C/min from the temperature at the start of heating to the maximum heating temperature. The temperature increase rate is more preferably 2 to 10°C/min, and even more preferably 3 to 10°C/min. By setting the temperature increase rate to 1°C/min or more, it is possible to prevent excessive volatilization of the acid or solvent while ensuring productivity, and by setting the temperature increase rate to 12°C/min or less, it is possible to alleviate residual stress in the cured product.
Additionally, in the case of a rapid heating oven, the heating rate from the initial temperature to the maximum heating temperature is preferably 1 to 8°C/sec, more preferably 2 to 7°C/sec, and even more preferably 3 to 6°C/sec.
加熱開始時の温度は、20℃~150℃が好ましく、20℃~130℃がより好ましく、25℃~120℃が更に好ましい。加熱開始時の温度は、最高加熱温度まで加熱する工程を開始する際の温度のことをいう。例えば、本発明の樹脂組成物を基材の上に適用した後、乾燥させる場合、この乾燥後の膜(層)の温度であり、例えば、本発明の樹脂組成物に含まれる溶剤の沸点よりも、30~200℃低い温度から昇温させることが好ましい。The temperature at the start of heating is preferably 20°C to 150°C, more preferably 20°C to 130°C, and even more preferably 25°C to 120°C. The temperature at the start of heating refers to the temperature at which the process of heating to the maximum heating temperature begins. For example, when the resin composition of the present invention is applied to a substrate and then dried, this is the temperature of the film (layer) after drying. For example, it is preferable to raise the temperature from a temperature 30 to 200°C lower than the boiling point of the solvent contained in the resin composition of the present invention.
加熱時間(最高加熱温度での加熱時間)は、5~360分であることが好ましく、10~300分であることがより好ましく、15~240分であることが更に好ましい。 The heating time (heating time at the highest heating temperature) is preferably 5 to 360 minutes, more preferably 10 to 300 minutes, and even more preferably 15 to 240 minutes.
特に多層の積層体を形成する場合、層間の密着性の観点から、加熱温度は30℃以上であることが好ましく、80℃以上であることがより好ましく、100℃以上であることが更に好ましく、120℃以上であることが特に好ましい。
上記加熱温度の上限は、350℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、240℃以下であることが更に好ましい。
In particular, when forming a multilayer laminate, from the viewpoint of adhesion between layers, the heating temperature is preferably 30°C or higher, more preferably 80°C or higher, even more preferably 100°C or higher, and particularly preferably 120°C or higher.
The upper limit of the heating temperature is preferably 350°C or less, more preferably 250°C or less, and even more preferably 240°C or less.
加熱は段階的に行ってもよい。例として、25℃から120℃まで3℃/分で昇温し、120℃にて60分保持し、120℃から180℃まで2℃/分で昇温し、180℃にて120分保持する、といった工程を行ってもよい。また、米国特許第9159547号明細書に記載のように紫外線を照射しながら処理することも好ましい。このような前処理工程により膜の特性を向上させることが可能である。前処理工程は10秒間~2時間程度の短い時間で行うとよく、15秒~30分間がより好ましい。前処理は2段階以上のステップとしてもよく、例えば100~150℃の範囲で1段階目の前処理工程を行い、その後に150~200℃の範囲で2段階目の前処理工程を行ってもよい。
更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。
Heating may be performed in stages. For example, the temperature may be increased from 25°C to 120°C at a rate of 3°C/min, held at 120°C for 60 minutes, increased from 120°C to 180°C at a rate of 2°C/min, and held at 180°C for 120 minutes. It is also preferable to treat the film while irradiating it with ultraviolet light, as described in U.S. Pat. No. 9,159,547. Such a pretreatment step can improve the film properties. The pretreatment step may be performed for a short period of time, preferably from 10 seconds to 2 hours, more preferably from 15 seconds to 30 minutes. The pretreatment may be performed in two or more steps. For example, a first pretreatment step may be performed in the range of 100 to 150°C, followed by a second pretreatment step in the range of 150 to 200°C.
Furthermore, after heating, the material may be cooled, and in this case, the cooling rate is preferably 1 to 5° C./min.
加熱工程は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流す、減圧下で行う等により、低酸素濃度の雰囲気で行うことが特定樹脂の分解を防ぐ点で好ましい。酸素濃度は、50ppm(体積比)以下が好ましく、20ppm(体積比)以下がより好ましい。
加熱工程における加熱手段としては、特に限定されないが、例えばホットプレート、赤外炉、電熱式オーブン、熱風式オーブン、赤外線オーブンなどが挙げられる。
The heating step is preferably carried out in an atmosphere with a low oxygen concentration by flowing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon, or by carrying out the heating step under reduced pressure, in order to prevent decomposition of the specific resin. The oxygen concentration is preferably 50 ppm (volume ratio) or less, and more preferably 20 ppm (volume ratio) or less.
The heating means in the heating step is not particularly limited, but examples thereof include a hot plate, an infrared oven, an electric heating oven, a hot air oven, and an infrared oven.
<現像後露光工程>
現像工程により得られた(リンス工程を行う場合は、リンス後のパターン)は、上記加熱工程に代えて、又は、上記加熱工程に加えて、現像工程後のパターンを露光する現像後露光工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターンを露光する現像後露光工程を含んでもよい。本発明の硬化物の製造方法は、加熱工程及び現像後露光工程を含んでもよいし、加熱工程及び現像後露光工程の一方のみを含んでもよい。
現像後露光工程においては、例えば、光塩基発生剤の感光によってポリイミド前駆体等の環化が進行する反応や、光酸発生剤の感光によって酸分解性基の脱離が進行する反応などを促進することができる。
現像後露光工程においては、現像工程において得られたパターンの少なくとも一部が露光されればよいが、上記パターンの全部が露光されることが好ましい。
現像後露光工程における露光量は、感光性化合物が感度を有する波長における露光エネルギー換算で、50~20,000mJ/cm2であることが好ましく、100~15,000mJ/cm2であることがより好ましい。
現像後露光工程は、例えば、上述の露光工程における光源を用いて行うことができ、ブロードバンド光を用いることが好ましい。
<Post-development exposure step>
The pattern obtained by the development step (or the pattern after rinsing if a rinsing step is performed) may be subjected to a post-development exposure step in which the pattern after the development step is exposed to light, instead of or in addition to the heating step.
That is, the method for producing a cured product of the present invention may include a post-development exposure step of exposing the pattern obtained by the development step. The method for producing a cured product of the present invention may include both a heating step and a post-development exposure step, or may include only one of the heating step and the post-development exposure step.
In the post-development exposure step, for example, a reaction in which cyclization of a polyimide precursor or the like progresses due to exposure of a photobase generator to light, or a reaction in which elimination of an acid-decomposable group progresses due to exposure of a photoacid generator to light, can be promoted.
In the post-development exposure step, it is sufficient that at least a part of the pattern obtained in the development step is exposed, but it is preferable that the entire pattern is exposed.
The exposure dose in the post-development exposure step is preferably 50 to 20,000 mJ/cm 2 , more preferably 100 to 15,000 mJ/cm 2 , in terms of exposure energy at a wavelength to which the photosensitive compound has sensitivity.
The post-development exposure step can be carried out using, for example, the light source used in the exposure step described above, and it is preferable to use broadband light.
<金属層形成工程>
現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方に供されたものが好ましい)は、パターン上に金属層を形成する金属層形成工程に供されてもよい。
すなわち、本発明の硬化物の製造方法は、現像工程により得られたパターン(加熱工程及び現像後露光工程少なくとも一方に供されたものが好ましい)上に金属層を形成する金属層形成工程を含むことが好ましい。
<Metal layer formation process>
The pattern obtained by the development step (which is preferably subjected to at least one of the heating step and the post-development exposure step) may be subjected to a metal layer forming step in which a metal layer is formed on the pattern.
That is, the method for producing a cured product of the present invention preferably includes a metal layer forming step of forming a metal layer on the pattern obtained in the development step (preferably subjected to at least one of a heating step and a post-development exposure step).
金属層としては、特に限定なく、既存の金属種を使用することができ、銅、アルミニウム、ニッケル、バナジウム、チタン、クロム、コバルト、金、タングステン、錫、銀及びこれらの金属を含む合金が例示され、銅及びアルミニウムがより好ましく、銅が更に好ましい。 There are no particular limitations on the metal layer, and existing metal species can be used, including copper, aluminum, nickel, vanadium, titanium, chromium, cobalt, gold, tungsten, tin, silver, and alloys containing these metals. Copper and aluminum are more preferred, and copper is even more preferred.
金属層の形成方法は、特に限定なく、既存の方法を適用することができる。例えば、特開2007-157879号公報、特表2001-521288号公報、特開2004-214501号公報、特開2004-101850号公報、米国特許第7888181B2、米国特許第9177926B2に記載された方法を使用することができる。例えば、フォトリソグラフィ、PVD(物理蒸着法)、CVD(化学気相成長法)、リフトオフ、電解めっき、無電解めっき、エッチング、印刷、及びこれらを組み合わせた方法などが考えられる。より具体的には、スパッタリング、フォトリソグラフィ及びエッチングを組み合わせたパターニング方法、フォトリソグラフィと電解めっきを組み合わせたパターニング方法が挙げられる。めっきの好ましい態様としては、硫酸銅やシアン化銅めっき液を用いた電解めっきが挙げられる。The method for forming the metal layer is not particularly limited, and existing methods can be applied. For example, the methods described in JP 2007-157879 A, JP 2001-521288 A, JP 2004-214501 A, JP 2004-101850 A, U.S. Patent No. 7,888,181 B2, and U.S. Patent No. 9,177,926 B2 can be used. Examples of suitable methods include photolithography, PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), lift-off, electroplating, electroless plating, etching, printing, and combinations of these. More specific examples include patterning methods that combine sputtering, photolithography, and etching, and patterning methods that combine photolithography and electroplating. Preferred plating methods include electroplating using copper sulfate or copper cyanide plating solutions.
金属層の厚さとしては、最も厚肉の部分で、0.01~50μmが好ましく、1~10μmがより好ましい。 The thickness of the metal layer at its thickest point is preferably 0.01 to 50 μm, and more preferably 1 to 10 μm.
<用途>
本発明の硬化物の製造方法、又は、本発明の硬化物の適用可能な分野としては、電子デバイスの絶縁膜、再配線層用層間絶縁膜、ストレスバッファ膜などが挙げられる。そのほか、封止フィルム、基板材料(フレキシブルプリント基板のベースフィルムやカバーレイ、層間絶縁膜)、又は上記のような実装用途の絶縁膜をエッチングでパターン形成することなどが挙げられる。これらの用途については、例えば、サイエンス&テクノロジー(株)「ポリイミドの高機能化と応用技術」2008年4月、柿本雅明/監修、CMCテクニカルライブラリー「ポリイミド材料の基礎と開発」2011年11月発行、日本ポリイミド・芳香族系高分子研究会/編「最新ポリイミド 基礎と応用」エヌ・ティー・エス,2010年8月等を参照することができる。
<Application>
Examples of fields to which the method for producing a cured product of the present invention or the cured product of the present invention can be applied include insulating films for electronic devices, interlayer insulating films for rewiring layers, stress buffer films, etc. Other examples include etching patterns for sealing films, substrate materials (base films, coverlays, and interlayer insulating films for flexible printed circuit boards), and insulating films for packaging applications such as those described above. For these applications, see, for example, Science & Technology Co., Ltd.'s "High Performance Polyimide and Application Technology" (April 2008), edited by Masaaki Kakimoto, CMC Technical Library's "Fundamentals and Development of Polyimide Materials" (November 2011), and the Japan Polyimide and Aromatic Polymer Research Association's "Latest Polyimide Fundamentals and Applications" (NTS, August 2010).
また、本発明の硬化物の製造方法、又は、本発明の硬化物は、オフセット版面又はスクリーン版面などの版面の製造、成形部品のエッチングへの使用、エレクトロニクス、特に、マイクロエレクトロニクスにおける保護ラッカー及び誘電層の製造などにも用いることもできる。 The method for producing the cured product of the present invention, or the cured product of the present invention, can also be used for producing printing plates such as offset printing plates or screen printing plates, for etching molded parts, and for producing protective lacquers and dielectric layers in electronics, particularly microelectronics.
(積層体、及び、積層体の製造方法)
本発明の積層体とは、本発明の硬化物からなる層を複数層有する構造体をいう。
本発明の積層体は、硬化物からなる層を2層以上含む積層体であり、3層以上積層した積層体としてもよい。
上記積層体に含まれる2層以上の上記硬化物からなる層のうち、少なくとも1つが本発明の硬化物からなる層であり、硬化物の収縮、又は、上記収縮に伴う硬化物の変形等を抑制する観点からは、上記積層体に含まれる全ての硬化物からなる層が本発明の硬化物からなる層であることも好ましい。
(Laminate and method for manufacturing laminate)
The laminate of the present invention refers to a structure having a plurality of layers each made of the cured product of the present invention.
The laminate of the present invention is a laminate including two or more layers made of a cured product, and may be a laminate including three or more layers.
Of the two or more layers made of the cured product contained in the laminate, at least one is a layer made of the cured product of the present invention, and from the viewpoint of suppressing shrinkage of the cured product or deformation of the cured product associated with the shrinkage, it is also preferable that all of the layers made of the cured product contained in the laminate are layers made of the cured product of the present invention.
すなわち、本発明の積層体の製造方法は、本発明の硬化物の製造方法を含むことが好ましく、本発明の硬化物の製造方法を複数回繰り返すことを含むことがより好ましい。 In other words, the method for producing the laminate of the present invention preferably includes the method for producing the cured product of the present invention, and more preferably includes repeating the method for producing the cured product of the present invention multiple times.
本発明の積層体は、硬化物からなる層を2層以上含み、上記硬化物からなる層同士のいずれかの間に金属層を含む態様が好ましい。上記金属層は、上記金属層形成工程により形成されることが好ましい。
すなわち、本発明の積層体の製造方法は、複数回行われる硬化物の製造方法の間に、硬化物からなる層上に金属層を形成する金属層形成工程を更に含むことが好ましい。金属層形成工程の好ましい態様は上述の通りである。
上記積層体としては、例えば、第一の硬化物からなる層、金属層、第二の硬化物からなる層の3つの層がこの順に積層された層構造を少なくとも含む積層体が好ましいものとして挙げられる。
上記第一の硬化物からなる層及び上記第二の硬化物からなる層は、いずれも本発明の硬化物からなる層であることが好ましい。上記第一の硬化物からなる層の形成に用いられる本発明の樹脂組成物と、上記第二の硬化物からなる層の形成に用いられる本発明の樹脂組成物とは、組成が同一の組成物であってもよいし、組成が異なる組成物であってもよい。本発明の積層体における金属層は、再配線層などの金属配線として好ましく用いられる。
The laminate of the present invention preferably includes two or more layers made of a cured product, and a metal layer between any two of the layers made of the cured product. The metal layer is preferably formed by the metal layer-forming step.
That is, the method for producing a laminate of the present invention preferably further includes a metal layer-forming step of forming a metal layer on the layer made of the cured product, between the steps for producing a cured product that are performed multiple times. Preferred aspects of the metal layer-forming step are as described above.
As the laminate, for example, a laminate including at least a layer structure in which three layers, a layer made of a first cured product, a metal layer, and a layer made of a second cured product, are laminated in this order, can be mentioned as a preferred example.
It is preferable that the layer made of the first cured product and the layer made of the second cured product are both layers made of the cured product of the present invention. The resin composition of the present invention used to form the layer made of the first cured product and the resin composition of the present invention used to form the layer made of the second cured product may have the same composition or different compositions. The metal layer in the laminate of the present invention is preferably used as metal wiring such as a rewiring layer.
<積層工程>
本発明の積層体の製造方法は、積層工程を含むことが好ましい。
積層工程とは、パターン(樹脂層)又は金属層の表面に、再度、(a)膜形成工程(層形成工程)、(b)露光工程、(c)現像工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方を、この順に行うことを含む一連の工程である。ただし、(a)の膜形成工程および(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方を繰り返す態様であってもよい。また、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後には(e)金属層形成工程を含んでもよい。積層工程には、更に、上記乾燥工程等を適宜含んでいてもよいことは言うまでもない。
<Lamination process>
The method for producing the laminate of the present invention preferably includes a lamination step.
The lamination process is a series of processes including (a) a film formation process (layer formation process), (b) an exposure process, (c) a development process, and (d) at least one of a heating process and a post-development exposure process, which are carried out again on the surface of the pattern (resin layer) or metal layer in this order. However, it is also possible to repeat at least one of the film formation process (a) and the heating process and the post-development exposure process (d). Furthermore, after at least one of the heating process and the post-development exposure process (d), a metal layer formation process (e) may be included. It goes without saying that the lamination process may further include the above-mentioned drying process, etc. as appropriate.
積層工程後、更に積層工程を行う場合には、上記露光工程後、上記加熱工程の後、又は、上記金属層形成工程後に、更に、表面活性化処理工程を行ってもよい。表面活性化処理としては、プラズマ処理が例示される。表面活性化処理の詳細については後述する。 If a further lamination step is performed after the lamination step, a surface activation treatment step may be performed after the exposure step, the heating step, or the metal layer formation step. An example of a surface activation treatment is plasma treatment. Details of the surface activation treatment will be described later.
上記積層工程は、2~20回行うことが好ましく、2~9回行うことがより好ましい。
例えば、樹脂層/金属層/樹脂層/金属層/樹脂層/金属層のように、樹脂層を2層以上20層以下とする構成が好ましく、2層以上9層以下とする構成が更に好ましい。
上記各層はそれぞれ、組成、形状、膜厚等が同一であってもよいし、異なっていてもよい。
The lamination step is preferably carried out 2 to 20 times, more preferably 2 to 9 times.
For example, a structure of 2 to 20 resin layers, such as resin layer/metal layer/resin layer/metal layer/resin layer/metal layer, is preferred, and a structure of 2 to 9 resin layers is more preferred.
The above layers may be the same or different in composition, shape, film thickness, etc.
本発明では特に、金属層を設けた後、更に、上記金属層を覆うように、上記本発明の樹脂組成物の硬化物(樹脂層)を形成する態様が好ましい。具体的には、(a)膜形成工程、(b)露光工程、(c)現像工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方(e)金属層形成工程、の順序で繰り返す態様、又は、(a)膜形成工程、(d)加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方、(e)金属層形成工程の順序で繰り返す態様が挙げられる。本発明の樹脂組成物層(樹脂層)を積層する積層工程と、金属層形成工程を交互に行うことにより、本発明の樹脂組成物層(樹脂層)と金属層を交互に積層することができる。In a particularly preferred embodiment of the present invention, after providing a metal layer, a cured product (resin layer) of the resin composition of the present invention is further formed to cover the metal layer. Specifically, examples include an embodiment in which the following steps are repeated in this order: (a) film-forming step, (b) exposure step, (c) development step, (d) at least one of a heating step and a post-development exposure step, and (e) metal layer-forming step; or an embodiment in which the following steps are repeated in this order: (a) film-forming step, (d) at least one of a heating step and a post-development exposure step, and (e) metal layer-forming step. By alternately performing the lamination step of laminating layers of the resin composition of the present invention (resin layers) and the metal layer-forming step, the resin composition layers of the present invention (resin layers) and metal layers can be alternately laminated.
(表面活性化処理工程)
本発明の積層体の製造方法は、上記金属層および樹脂組成物層の少なくとも一部を表面活性化処理する、表面活性化処理工程を含むことが好ましい。
表面活性化処理工程は、通常、金属層形成工程の後に行うが、上記現像工程の後(好ましくは、加熱工程及び現像後露光工程の少なくとも一方の後)、樹脂組成物層に表面活性化処理工程を行ってから、金属層形成工程を行ってもよい。
表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、露光後の樹脂組成物層の少なくとも一部のみに行ってもよいし、金属層および露光後の樹脂組成物層の両方について、それぞれ、少なくとも一部に行ってもよい。表面活性化処理は、金属層の少なくとも一部について行うことが好ましく、金属層のうち、表面に樹脂組成物層を形成する領域の一部または全部に表面活性化処理を行うことが好ましい。このように、金属層の表面に表面活性化処理を行うことにより、その表面に設けられる樹脂組成物層(膜)との密着性を向上させることができる。
また、表面活性化処理は、露光後の樹脂組成物層(樹脂層)の一部または全部についても行うことが好ましい。このように、樹脂組成物層の表面に表面活性化処理を行うことにより、表面活性化処理した表面に設けられる金属層や樹脂層との密着性を向上させることができる。特にネガ型現像を行う場合など、樹脂組成物層が硬化されている場合には、表面処理によるダメージを受けにくく、密着性が向上しやすい。
表面活性化処理としては、具体的には、各種原料ガス(酸素、水素、アルゴン、窒素、窒素/水素混合ガス、アルゴン/酸素混合ガスなど)のプラズマ処理、コロナ放電処理、CF4/O2、NF3/O2、SF6、NF3、NF3/O2によるエッチング処理、紫外線(UV)オゾン法による表面処理、塩酸水溶液に浸漬して酸化皮膜を除去した後にアミノ基とチオール基を少なくとも一種有する化合物を含む有機表面処理剤への浸漬処理、ブラシを用いた機械的な粗面化処理から選択され、プラズマ処理が好ましく、特に原料ガスに酸素を用いた酸素プラズマ処理が好ましい。コロナ放電処理の場合、エネルギーは、500~200,000J/m2が好ましく、1000~100,000J/m2がより好ましく、10,000~50,000J/m2が最も好ましい。
(Surface activation treatment step)
The method for producing a laminate of the present invention preferably includes a surface activation treatment step of subjecting at least a portion of the metal layer and the resin composition layer to a surface activation treatment.
The surface activation treatment step is usually performed after the metal layer formation step, but the resin composition layer may be subjected to the surface activation treatment step after the above-mentioned development step (preferably after at least one of the heating step and the post-development exposure step) and then the metal layer formation step may be performed.
The surface activation treatment may be performed on at least a portion of the metal layer, or on at least a portion of the resin composition layer after exposure, or on at least a portion of both the metal layer and the resin composition layer after exposure. The surface activation treatment is preferably performed on at least a portion of the metal layer, and it is preferable to perform the surface activation treatment on part or all of the region of the metal layer on which the resin composition layer is formed on the surface. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the metal layer, it is possible to improve the adhesion with the resin composition layer (film) provided on the surface.
In addition, it is preferable to perform the surface activation treatment on a part or all of the resin composition layer (resin layer) after exposure. In this way, by performing the surface activation treatment on the surface of the resin composition layer, it is possible to improve the adhesion with a metal layer or a resin layer provided on the surface that has been surface-activated. In particular, when performing negative development, etc., if the resin composition layer is cured, it is less susceptible to damage by the surface treatment and adhesion is likely to be improved.
Specific examples of surface activation treatments include plasma treatment with various source gases (oxygen, hydrogen, argon, nitrogen, nitrogen/hydrogen mixed gas, argon/oxygen mixed gas, etc.), corona discharge treatment, etching with CF4 / O2 , NF3 / O2 , SF6 , NF3 , or NF3 / O2 , surface treatment using ultraviolet (UV) ozone, immersion in an aqueous hydrochloric acid solution to remove the oxide film followed by immersion in an organic surface treatment agent containing a compound having at least one amino group and one thiol group, and mechanical roughening treatment using a brush. Plasma treatment is preferred, and oxygen plasma treatment using oxygen as the source gas is particularly preferred. For corona discharge treatment, the energy is preferably 500 to 200,000 J/ m2 , more preferably 1,000 to 100,000 J/ m2 , and most preferably 10,000 to 50,000 J/ m2 .
(半導体デバイスの製造方法)
本発明は、本発明の硬化物、又は、本発明の積層体を含む半導体デバイスも開示する。
本発明は、本発明の硬化物の製造方法、又は、本発明の積層体の製造方法を含む半導体デバイスの製造方法も開示する。本発明の樹脂組成物を再配線層用層間絶縁膜の形成に用いた半導体デバイスの具体例としては、特開2016-027357号公報の段落0213~0218の記載及び図1の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
(Method for manufacturing semiconductor devices)
The present invention also discloses a semiconductor device comprising the cured product of the present invention or the laminate of the present invention.
The present invention also discloses a method for producing a semiconductor device, including the method for producing a cured product of the present invention or the method for producing a laminate of the present invention. Specific examples of semiconductor devices using the resin composition of the present invention for forming an interlayer insulating film for a rewiring layer can be found in paragraphs [0213] to [0218] and in Figure 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 2016-027357, the contents of which are incorporated herein by reference.
(塩基発生剤)
本発明の塩基発生剤は、下記式(1-1)で表される塩基発生剤である。
本発明の塩基発生剤は、上述の本発明の樹脂組成物において用いられる特定塩基発生剤と同義であり、好ましい態様も同様である。
(Base Generator)
The base generator of the present invention is a base generator represented by the following formula (1-1).
The base generator of the present invention has the same meaning as the specific base generator used in the resin composition of the present invention described above, and preferred embodiments are also the same.
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。「部」、「%」は特に述べない限り、質量基準である。The present invention will be explained in more detail below with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below. Unless otherwise specified, "parts" and "%" are by weight.
<環化樹脂の前駆体の製造方法>
〔合成例1:環化樹脂の前駆体(樹脂1)の合成〕
4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)23.48gとビスフタル酸二無水物 (BPDA)22.27gをセパラブルフラスコに入れ、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)39.69gとテトラヒドロフラン136.83gを入れて室温(25℃)下で撹拌し、撹拌しながらピリジン24.66gを加えて反応混合物を得た。反応による発熱の終了後に室温まで放冷し、16時間放置した。
次に、氷冷下において、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)62.46gをテトラヒドロフラン61.57gに溶解した溶液を撹拌しながら40分かけて反応混合物に加え、続いて4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)27.42gをテトラヒドロフラン119.73gに懸濁したものを撹拌しながら60分かけて加えた。更に室温で2時間撹拌した後、エチルアルコール7.17gを加えて1時間撹拌し、次に、テトラヒドロフラン136.83gを加えた。反応混合物に生じた沈殿物をろ過により取り除き、反応液を得た。
得られた反応液を716.21gのエチルアルコールに加えて粗ポリマーから成る沈殿物を生成した。生成した粗ポリマーを濾別し、テトラヒドロフラン403.49gに溶解して粗ポリマー溶液を得た。得られた粗ポリマー溶液を8470.26gの水に滴下してポリマーを沈殿させ、得られた沈殿物を濾別した後、真空乾燥して粉末状の樹脂1を80.3g得た。樹脂1の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。樹脂1の構造は、下記式(P-1)で表される構造であると推測される。また、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルの当量を適宜調整することにより、Mwが10,000である樹脂1、Mwが30,000である樹脂1についてもそれぞれ合成した。
<Method for producing a precursor of cyclized resin>
Synthesis Example 1: Synthesis of Cyclized Resin Precursor (Resin 1)
23.48 g of 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and 22.27 g of bisphthalic dianhydride (BPDA) were placed in a separable flask, and 39.69 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and 136.83 g of tetrahydrofuran were added and stirred at room temperature (25°C). 24.66 g of pyridine was added with stirring to obtain a reaction mixture. After the heat generated by the reaction had ceased, the mixture was allowed to cool to room temperature and left to stand for 16 hours.
Next, under ice cooling, a solution of 62.46 g of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) dissolved in 61.57 g of tetrahydrofuran was added to the reaction mixture over 40 minutes with stirring, followed by the addition of a suspension of 27.42 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether (DADPE) in 119.73 g of tetrahydrofuran over 60 minutes with stirring. After further stirring at room temperature for 2 hours, 7.17 g of ethyl alcohol was added and stirred for 1 hour, and then 136.83 g of tetrahydrofuran was added. The precipitate that formed in the reaction mixture was removed by filtration to obtain a reaction solution.
The resulting reaction solution was added to 716.21 g of ethyl alcohol to produce a precipitate consisting of a crude polymer. The produced crude polymer was filtered off and dissolved in 403.49 g of tetrahydrofuran to obtain a crude polymer solution. The resulting crude polymer solution was added dropwise to 8470.26 g of water to precipitate the polymer, and the resulting precipitate was filtered and then vacuum dried to obtain 80.3 g of powdered resin 1. The molecular weight of resin 1 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent), and the weight average molecular weight (Mw) was found to be 20,000. The structure of resin 1 is presumed to be the structure represented by the following formula (P-1). Furthermore, by appropriately adjusting the equivalent weight of 4,4'-diaminodiphenyl ether, resin 1 with an Mw of 10,000 and resin 1 with an Mw of 30,000 were also synthesized.
〔合成例2:環化樹脂の前駆体(樹脂2)の合成〕
21.2gの4,4’-オキシジフタル酸無水物と、18.0gの2-ヒドロキシエチルメタクリレートと、23.9gのピリジンと、250mLのジグリム(ダイグライム、ジエチレングリコールジメチルエーテル)とを混合し、60℃の温度で4時間撹拌して、4,4’-オキシジフタル酸と2-ヒドロキシエチルメタクリレートとのジエステルを合成した。次いで、反応混合物を-10℃に冷却し、温度を-10±5℃に保ちながら、17.0gの塩化チオニルを60分かけて加えた。50mLのN-メチルピロリドンで希釈した後、100mLのN-メチルピロリドンに12.6gの4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを溶解させた溶液を、-10±5℃で60分かけて反応混合物に滴下して、混合物を室温で2時間撹拌した。その後、エタノール10.0gを添加して室温で1時間撹拌した。
次いで、6000gの水を加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、沈殿物(水-ポリイミド前駆体混合物)を15分間撹拌した。撹拌後の沈殿物(ポリイミド前駆体の固体)をろ取し、テトラヒドロフラン500gに溶解させた。得られた溶液に6000gの水(貧溶媒)を加えてポリイミド前駆体を沈殿させ、沈殿物(水-ポリイミド前駆体混合物)を15分間撹拌した。撹拌後の沈殿物(ポリイミド前駆体の固体)を再びろ過して減圧下で、45℃で3日間乾燥した。
乾燥後の粉体46.6gをテトラヒドロフラン419.6gに溶解させた後に、2.3gのトリエチルアミンを添加して室温で35分間撹拌した。その後、エタノール3000gを添加して、沈殿物をろ取した。得られた沈殿物をテトラヒドロフラン281.8gに溶解した。そこに水17.1gとイオン交換樹脂UP6040(AmberTec社製)46.6gを添加して、4時間撹拌した。その後、イオン交換樹脂をろ過で取り除き、得られたポリマー溶液をヘプタン4500gと酢酸エチル500gの混合溶液に加えて沈殿物を得た。沈殿物をろ取し、減圧下45℃で24時間乾燥させることで、樹脂2を45.1g得た。
樹脂2の構造は、下記式(P-2)で表される構造であると推測される。樹脂2の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。
Synthesis Example 2: Synthesis of Cyclized Resin Precursor (Resin 2)
21.2 g of 4,4'-oxydiphthalic anhydride, 18.0 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 23.9 g of pyridine, and 250 mL of diglyme (diethylene glycol dimethyl ether) were mixed and stirred at 60°C for 4 hours to synthesize the diester of 4,4'-oxydiphthalic acid and 2-hydroxyethyl methacrylate. The reaction mixture was then cooled to -10°C, and 17.0 g of thionyl chloride was added over 60 minutes while maintaining the temperature at -10±5°C. After dilution with 50 mL of N-methylpyrrolidone, a solution of 12.6 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether in 100 mL of N-methylpyrrolidone was added dropwise to the reaction mixture at -10±5°C over 60 minutes, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Then, 10.0 g of ethanol was added and stirred at room temperature for 1 hour.
Next, 6000 g of water was added to precipitate the polyimide precursor, and the precipitate (water-polyimide precursor mixture) was stirred for 15 minutes. The precipitate (solid polyimide precursor) after stirring was collected by filtration and dissolved in 500 g of tetrahydrofuran. 6000 g of water (poor solvent) was added to the resulting solution to precipitate the polyimide precursor, and the precipitate (water-polyimide precursor mixture) was stirred for 15 minutes. The precipitate (solid polyimide precursor) after stirring was filtered again and dried at 45°C under reduced pressure for 3 days.
After dissolving 46.6 g of the dried powder in 419.6 g of tetrahydrofuran, 2.3 g of triethylamine was added and stirred at room temperature for 35 minutes. Then, 3,000 g of ethanol was added, and the precipitate was collected by filtration. The resulting precipitate was dissolved in 281.8 g of tetrahydrofuran. 17.1 g of water and 46.6 g of ion exchange resin UP6040 (manufactured by AmberTec) were added thereto, and the mixture was stirred for 4 hours. The ion exchange resin was then removed by filtration, and the resulting polymer solution was added to a mixed solution of 4,500 g of heptane and 500 g of ethyl acetate to obtain a precipitate. The precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure at 45 °C for 24 hours, yielding 45.1 g of resin 2.
The structure of Resin 2 is presumed to be a structure represented by the following formula (P-2): When the molecular weight of Resin 2 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent), the weight average molecular weight (Mw) was 20,000.
〔合成例3~8:環化樹脂の前駆体(樹脂3~樹脂8)の合成〕
使用する化合物を適宜変更した以外は、合成例2と同様の方法により下記式(P-3)~式(P-8)のいずれかで表される構造の樹脂3~樹脂8を合成した。
樹脂3のMwは20,000、樹脂4のMwは20,000、樹脂5のMwは20,000、樹脂6のMwは20,000、樹脂7のMwは20,000、樹脂8のMwは20,000であった。
Synthesis Examples 3 to 8: Synthesis of Cyclized Resin Precursors (Resins 3 to 8)
Resins 3 to 8 having a structure represented by any one of the following formulas (P-3) to (P-8) were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2, except that the compounds used were changed appropriately.
Resin 3 had an Mw of 20,000, resin 4 had an Mw of 20,000, resin 5 had an Mw of 20,000, resin 6 had an Mw of 20,000, resin 7 had an Mw of 20,000, and resin 8 had an Mw of 20,000.
〔合成例9:樹脂9の合成〕
シクロヘキサノン30.78質量部を窒素気流下、80℃に加熱した。この液を撹拌しながら、そこに2-オキソテトラヒドロフラン-3-イルメタクリレート10.21質量部、1-イソプロピルシクロペンチルメタクリレート11.78質量部、シクロヘキサノン57.17質量部、及び、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、和光純薬工業(株)製〕0.44質量部の混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間撹拌した。反応液を放冷後、多量のメタノール/水(質量比9:1)で再沈殿、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで酸分解性樹脂である樹脂9を18.69質量部得た。
樹脂9の構造は、下記式(P-9)で表される構造であると推測される。樹脂9の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。
Synthesis Example 9: Synthesis of Resin 9
30.78 parts by mass of cyclohexanone was heated to 80°C under a nitrogen stream. While stirring this liquid, a mixed solution of 10.21 parts by mass of 2-oxotetrahydrofuran-3-yl methacrylate, 11.78 parts by mass of 1-isopropylcyclopentyl methacrylate, 57.17 parts by mass of cyclohexanone, and 0.44 parts by mass of dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 80°C for an additional 2 hours. The reaction liquid was allowed to cool and then reprecipitated with a large amount of methanol/water (mass ratio 9:1), filtered, and the resulting solid was vacuum dried to obtain 18.69 parts by mass of Resin 9, an acid-decomposable resin.
The structure of Resin 9 is presumed to be a structure represented by the following formula (P-9): When the molecular weight of Resin 9 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent), the weight average molecular weight (Mw) was 20,000.
〔合成例10:樹脂10の合成〕
シクロヘキサノン40.24質量部を窒素気流下、80℃に加熱した。この液を攪拌しながら、そこに2-オキソヘキサヒドロー2H-3,5―メタノシクロペンタ[b]フランー6-イルメタクリレート11.56質量部、1-(1-メトキシー2,2-ジメチルプロポキシ)-4-ビニルベンゼン17.18質量部、シクロヘキサノン74.73質量部、及び、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル〔V-601、和光純薬工業(株)製〕0.42質量部の混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃で更に2時間攪拌した。反応液を放冷後、多量のメタノール/水(質量比9:1)で再沈殿、ろ過し、得られた固体を真空乾燥することで酸分解性樹脂である樹脂9を26.15質量部得た。樹脂10の構造は、下記式(P-10)で表される構造であると推測される。樹脂10の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。
下記式中、括弧の添え字は各繰返し単位の含有比(モル比)を表す。
40.24 parts by mass of cyclohexanone was heated to 80°C under a nitrogen stream. While stirring this liquid, a mixed solution of 11.56 parts by mass of 2-oxohexahydro-2H-3,5-methanocyclopenta[b]furan-6-yl methacrylate, 17.18 parts by mass of 1-(1-methoxy-2,2-dimethylpropoxy)-4-vinylbenzene, 74.73 parts by mass of cyclohexanone, and 0.42 parts by mass of dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (V-601, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 6 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 80°C for an additional 2 hours. The reaction solution was allowed to cool and then reprecipitated with a large amount of methanol/water (mass ratio 9:1), filtered, and the resulting solid was vacuum dried to obtain 26.15 parts by mass of Resin 9, an acid-decomposable resin. The structure of Resin 10 is presumed to be that represented by the following formula (P-10): The molecular weight of Resin 10 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent) and found to have a weight average molecular weight (Mw) of 20,000.
In the following formula, the subscripts in parentheses represent the content ratio (molar ratio) of each repeating unit.
〔合成例11:樹脂11の合成〕
コンデンサー及び撹拌機を取り付けたフラスコ中で、水分を除去しながら、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(東京化成工業(株)製)18.0g(40.5ミリモル)をN-メチルピロリドン(NMP)80.0gに溶解した。次いで、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(東京化成品工業(株)製)7.95g(39.7ミリモル)を添加し、25℃で3時間撹拌し、45℃で更に3時間撹拌した。次いで、ピリジン12.8g(160ミリモル)、無水酢酸10.3g(101ミリモル)、N-メチルピロリドン(NMP)40.0gを添加し、80℃で、3時間撹拌し、N-メチルピロリドン(NMP)50gを加え、希釈した。
この反応液を、1リットルのメタノールの中で沈殿させ、3000rpmの速度で15分間撹拌した。樹脂を濾過して取得し、1リットルのメタノールの中で再度30分間撹拌し再び濾過した。得られた樹脂を減圧下で、40℃で1日乾燥し、樹脂11を得た。樹脂11の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。樹脂11の構造は、下記式(P-11)で表される構造であると推測される。
In a flask equipped with a condenser and a stirrer, 18.0 g (40.5 mmol) of 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 80.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP) while removing water. Next, 7.95 g (39.7 mmol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 25°C for 3 hours and then at 45°C for an additional 3 hours. Next, 12.8 g (160 mmol) of pyridine, 10.3 g (101 mmol) of acetic anhydride, and 40.0 g of N-methylpyrrolidone (NMP) were added, and the mixture was stirred at 80°C for 3 hours. 50 g of N-methylpyrrolidone (NMP) was added for dilution.
This reaction solution was precipitated in 1 liter of methanol and stirred at 3000 rpm for 15 minutes. The resin was collected by filtration, stirred again in 1 liter of methanol for 30 minutes, and filtered again. The obtained resin was dried under reduced pressure at 40°C for 1 day to obtain Resin 11. The molecular weight of Resin 11 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent), and the weight average molecular weight (Mw) was 20,000. The structure of Resin 11 is presumed to be a structure represented by the following formula (P-11):
〔合成例12:樹脂12の合成〕
合成例11において、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物を等モル量の4,4’-オキシジフタル酸二無水物(ODPA)に、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを等モル量の2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンにそれぞれ変更した以外は、合成例11と同様の方法により、樹脂12を得た。樹脂12の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(標準ポリスチレン換算)で測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であった。樹脂12の構造は、下記式(P-12)で表される構造であると推測される。
Resin 12 was obtained by the same method as in Synthesis Example 11, except that 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride was replaced with an equimolar amount of 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA) and 4,4'-diaminodiphenyl ether was replaced with an equimolar amount of 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine. The molecular weight of Resin 12 was measured by gel permeation chromatography (standard polystyrene equivalent), and the weight average molecular weight (Mw) was found to be 20,000. The structure of Resin 12 is presumed to be a structure represented by the following formula (P-12):
<実施例及び比較例>
各実施例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各樹脂組成物を得た。また、各比較例において、それぞれ、下記表に記載の成分を混合し、各比較用組成物を得た。
具体的には、表に記載の各成分の含有量(配合量)は、表の各欄の「質量部」の欄に記載の量(質量部)とした。
得られた樹脂組成物及び比較用組成物を、細孔の幅が0.8μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを用いて加圧ろ過した。
また、表中、「-」の記載は該当する成分を組成物が含有していないことを示している。
Examples and Comparative Examples
In each example, the components shown in the table below were mixed to obtain a resin composition. In each comparative example, the components shown in the table below were mixed to obtain a comparative composition.
Specifically, the content (blending amount) of each component shown in the table is the amount (parts by mass) shown in the "parts by mass" column of each column in the table.
The resulting resin composition and comparative composition were filtered under pressure using a polytetrafluoroethylene filter with a pore width of 0.8 μm.
In the table, "-" indicates that the composition does not contain the corresponding component.
表に記載した各成分の詳細は下記の通りである。 Details of each ingredient listed in the table are as follows.
〔樹脂〕
・樹脂1~樹脂10:上記合成例により得られた樹脂1~樹脂10
〔resin〕
Resins 1 to 10: Resins 1 to 10 obtained in the above synthesis examples
〔モノマー(重合性化合物)〕
・M-1:下記構造の化合物、括弧の添え字は繰返し数を表す。
M-1: A compound having the following structure, where the subscripts in parentheses indicate the number of repetitions.
〔重合開始剤又は光酸発生剤〕
・I-1~I-5:下記構造の化合物
I-1 to I-5: Compounds having the following structures
〔特定塩基発生剤又は塩基発生剤〕
・A-1~A-47:下記構造の化合物。A-1~A-47はいずれも、上述の特定塩基発生剤に該当する化合物である。
・AX-1:下記構造の化合物。AX-1は上述の特定塩基発生剤には該当しない化合物である。
・RA-1:下記構造の化合物。RA-1は上述の特定塩基発生剤には該当しない化合物である。
A-1 to A-47: Compounds having the following structure. All of A-1 to A-47 are compounds that fall under the category of the specific base generators described above.
AX-1: A compound having the following structure: AX-1 is a compound that does not fall under the category of the above-mentioned specific base generators.
RA-1: A compound having the following structure: RA-1 is a compound that does not fall under the category of the above-mentioned specific base generators.
〔合成例13:化合物A-12の合成〕
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:4.90(6H,s),7.05-7.21(4H,m).
フラスコで、トルエン23.2g中,A-12-I1 4.0gを撹拌し、そこに4-ピぺリジンエタノール6.9gを添加した。反応液を75℃~80℃に加熱し、2時間撹拌した。その後、反応液を室温まで冷却し、加熱減圧下で濃縮することでトルエンを留去した。そこへジクロロメタン150.0gを添加することでオイル状の反応物を溶解させ、1N(1mol/L)塩酸100mLで2回分液洗浄した。その後有機層を水100mLで2回分液洗浄した後に、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過した溶液を加熱減圧下で濃縮することで粗生成物を得た。更に,シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=1/2(体積比)→酢酸エチル.ヘキサン/酢酸エチル=1/2(体積比)で目的物Rf=0.09)で精製することで、化合物A-12(無色透明オイル状)を5.5g得た(収率74%)。1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:0.89-1.15(2H,m),1.35(2H,dd,J=12,8),1.55-1.72(3H,m),2.59(1H,t,J=12),2.97(1H,t,12),3.43(2H,dd,J=12,8),3.77(1H,d,J=12), 4.31(1H,d,J=12),4.37(1H,t,J=4),4.78(2H,dd,J=20,15),6.69-6.91(4H,m),9.44(1H,s).
Synthesis Example 13: Synthesis of Compound A-12
1 H-NMR, 400 MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 4.90 (6H, s), 7.05-7.21 (4H, m).
In a flask, 4.0 g of A-12-I1 was stirred in 23.2 g of toluene, and 6.9 g of 4-piperidineethanol was added thereto. The reaction solution was heated to 75°C to 80°C and stirred for 2 hours. The reaction solution was then cooled to room temperature and concentrated under reduced pressure with heating to remove the toluene. 150.0 g of dichloromethane was added thereto to dissolve the oily reaction product, which was then washed twice with 100 mL of 1 N (1 mol/L) hydrochloric acid. The organic layer was then washed twice with 100 mL of water, dried over sodium sulfate, and the filtered solution was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a crude product. The product was further purified by silica gel column chromatography (eluent: hexane/ethyl acetate = 1/2 (volume ratio) → ethyl acetate. hexane/ethyl acetate = 1/2 (volume ratio), target product Rf = 0.09), yielding 5.5 g of compound A-12 (colorless, transparent oil) (yield 74%). 1 H-NMR data are shown below.
1H -NMR, 400MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 0.89-1.15 (2H, m), 1.35 (2H, dd, J = 12,8), 1.55-1.72 (3H, m), 2.59 ( 1H, t, J = 12), 2.97 (1H, t, 12), 3.43 (2H, dd, J = 12, 8), 3.77 (1H, d, J = 12), 4.31 (1H, d, J = 12), 4.37 (1H, t, J = 4), 4.78 (2H, dd, J = 20, 15), 6.69-6.91 (4H, m), 9.44 (1H, s).
〔合成例14:化合物A-28の合成〕
1H-NMR,400MHz,δ((CDCl3) ppm:1.26(6H,d,J=8),1.39(6H,d,J=8),3.39-3.50(1H,m),3.81(2H,s),3.91-4.01(1H,m).
フラスコ中、イソバニリン10.0g、アセトン52.0g、炭酸カルシウム10.0gを室温で撹拌した。そこにA-28-I1 13.1gを添加し、添加後室温で3時間撹拌した。その後、固体を濾別した後に、ろ液を加熱減圧下で濃縮してアセトンを留去した。その後、酢酸エチル200.0gを添加して溶解した後に、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液200mLで2回、水200mLで1回分液洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ液を加熱減圧下で濃縮することで固体状の粗生成物を得た。ヘキサン100.0gを添加し、30分撹拌した後に、固体をろ取することで、目的物A-28-I2を16.8g得た(収率92%)。1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.18(6H,d,J=8),1.28(6H,d,J=8),3.42-3.52(1H,m),3.89(3H,s),3.94-4.04(1H,m),4.79(2H,s).7.19(1H,d,J=8),7.29(1H,d,J=2),7.56(1H,dd,J=8,2),9.80(1H,s)
フラスコ中で,A-28-I2 4.0g、ジクロロメタン90.3gを撹拌した。反応液を-60℃に冷却した後に、3臭化ホウ素(1mol/Lジクロロメタン溶液68mLを滴下した。滴下後に反応液を室温に昇温し、2時間撹拌した。その後、反応液を水300mLに注ぎ、更に室温で30分撹拌した、分液により有機層を集め、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ液を加熱減圧下で濃縮することで粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比)→2/1(体積比))により目的物A-28-I3を1.76g得た(収率46%)。1H-NMRデータを以下に示す。1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.17(6H,d,J=8),1.30(6H,d,J=8),3.45-3.55(1H,m),3.91-4.01(1H,m), 4.83(2H,s),5.70(1H,bs),7.00(1H,d,J=8), 7.37(1H,s), 7.47(1H,dd,J=8),9.75(1H,s)
窒素雰囲気下,フラスコ中,メチルトリフェニルホスホニウムブロミド5.0gとテトラヒドロフラン81.0gを撹拌し、反応液を-60℃に冷却した。そこに,ノルマルブチルリチウム1.6mol/Lヘキサン溶液9.0mLを滴下した。-40℃に昇温した後に1時間撹拌した。その後、A-28-I3 1.3gを添加し、室温に昇温した後に1時間撹拌した。反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液100mLを添加し、室温で15分撹拌した。その後,反応液を濾過して得られたろ液から有機層を集め、水層をジクロロメタン100mLで1回抽出した後に有機層を合わせて、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ液を加熱減圧下で濃縮することで粗生成物を得た。シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=5/1(体積比)→1/1(体積比)。目的物はヘキサン/酢酸エチル=4/1でRf=0.39)で精製することにより、目的物A-28(白色固体)を0.86g得た(収率67%)。1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.15(6H,d,J=8),1.30(6H,d,J=8),3.45-3.54(1H,m),3.88-3.98(1H,m),4.75(2H,s), 5.06(1H,dd,J=12,1), 5.56(1H,dd,J=12,1),6.57(1H,dd,J=16,12), 6.75(1H,d,J=8),6.92(1H,dd,J=8,2), 7.05(1H,d,J=2),9.70(1H,s)
Synthesis Example 14: Synthesis of Compound A-28
1 H-NMR, 400 MHz, δ((CDCl3) ppm: 1.26 (6H, d, J=8), 1.39 (6H, d, J=8), 3.39-3.50 (1H, m), 3.81 (2H, s), 3.91-4.01 (1H, m).
In a flask, 10.0 g of isovanillin, 52.0 g of acetone, and 10.0 g of calcium carbonate were stirred at room temperature. 13.1 g of A-28-I1 was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours after the addition. Thereafter, the solid was filtered off, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to remove the acetone. 200.0 g of ethyl acetate was then added and dissolved, followed by separation and washing twice with 200 mL of saturated aqueous sodium bicarbonate solution and once with 200 mL of water, drying over sodium sulfate, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a solid crude product. 100.0 g of hexane was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. The solid was then filtered to obtain 16.8 g of the target product A-28-I2 (yield 92%). 1 H-NMR data is shown below.
1H -NMR, 400MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 1.18 (6H, d, J = 8), 1.28 (6H, d, J = 8), 3.42-3.52 (1H, m), 3.89 (3H, s), 3.94-4.04 (1H , m), 4.79 (2H, s). 7.19 (1H, d, J = 8), 7.29 (1H, d, J = 2), 7.56 (1H, dd, J = 8, 2), 9.80 (1H, s).
In a flask, 4.0 g of A-28-I2 and 90.3 g of dichloromethane were stirred. After cooling the reaction solution to -60°C, 68 mL of boron tribromide (1 mol/L dichloromethane solution) was added dropwise. After the addition, the reaction solution was warmed to room temperature and stirred for 2 hours. The reaction solution was then poured into 300 mL of water and stirred at room temperature for an additional 30 minutes. The organic layer was collected by separation and dried over sodium sulfate. The filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a crude product. Silica gel column chromatography (developing solvent: hexane/ethyl acetate = 3/1 (volume ratio) → 2/1 (volume ratio)) yielded 1.76 g of the target product A-28-I3 (yield 46%). 1 H-NMR data are shown below. 1 H-NMR, 400 MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 1.17 (6H, d, J = 8), 1.30 (6H, d, J = 8), 3.45-3.55 (1H, m), 3.91-4.01 (1H, m), 4.83 (2H, s), 5.70 (1H, bs), 7.00 (1H, d, J = 8), 7.37 (1H, s), 7.47 (1H, dd, J=8), 9.75 (1H, s)
Under a nitrogen atmosphere, 5.0 g of methyltriphenylphosphonium bromide and 81.0 g of tetrahydrofuran were stirred in a flask, and the reaction solution was cooled to -60°C. 9.0 mL of a 1.6 mol/L hexane solution of normal butyllithium was added dropwise thereto. The temperature was raised to -40°C, and the mixture was stirred for 1 hour. Thereafter, 1.3 g of A-28-I3 was added, and the mixture was warmed to room temperature and stirred for 1 hour. 100 mL of saturated aqueous ammonium chloride solution was added to the reaction solution, and the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. Thereafter, the reaction solution was filtered, and the organic layer was collected from the filtrate obtained. The aqueous layer was extracted once with 100 mL of dichloromethane, and the organic layers were combined and dried over sodium sulfate. The filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a crude product. The residue was purified by silica gel chromatography (developing solvent: hexane/ethyl acetate = 5/1 (volume ratio) → 1/1 (volume ratio). The target product had an Rf of 0.39 with hexane/ethyl acetate = 4/1), to obtain 0.86 g of target product A-28 (white solid) (yield 67%). 1 H-NMR data is shown below.
1 H-NMR, 400 MHz, δ ((DMSO-d6) ppm: 1.15 (6H, d, J = 8), 1.30 (6H, d, J = 8), 3.45-3.54 (1H, m), 3.88-3.98 (1H, m), 4.75 (2H, s), 5.06 (1H, dd, J=12,1), 5.56 (1H, dd, J=12,1), 6.57 (1H, dd, J=16,12), 6.75 (1H, d, J=8), 6.92 (1H, dd, J=8,2), 7.05 (1H, d, J=2), 9.70 (1H, s)
〔合成例15:化合物A-37の合成〕
1H-NMR、400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:0.99-1.15(2H,m), 1.21-1.38(7H,m), 1.46-1.59(2H,m), 1.67-1.76(7H,m), 2.24-2.33(2H,m), 2.89-3.04(1H,m), 3.45-3.50(1H,m), 4.05(2H,s).
フラスコ中,A-37-I1 7.8g、アセトン39.0g、カテコール2.7g、炭酸カリウム6.9gを40℃で加熱撹拌した。4時間撹拌した後に、室温まで冷却し、ろ過により固体を除去した.ろ液を加熱減圧下で濃縮することでアセトンを留去した。そこに酢酸エチル200mLを添加し粗生成物を溶解した後に、1N塩酸80mLを添加して、15分激しく撹拌した。有機層を取り出し、水100mLで3回分液洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ液を加熱減圧下で濃縮することで粗生成体を得た。シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=4/1(体積比)。目的物はヘキサン/酢酸エチル=4/1(体積比)でRf=0.45)で精製することで、目的物A-37(白色固体)を3.74g得た(収率46%)。1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.01-1.13(2H,m), 1.20-1.57(10H,m), 1.63-1.74(6H,m), 2.27-2.37(2H,m), 2.95-3.05(1H,m), 3.38-3.48(1H,m), 4.74(2H,s), 6.72(1H,ddd,J=16,2), 6.76-6.86(2H,m), 6.92(1H,dd,J=8,2), 9.57(1H,s).
Synthesis Example 15: Synthesis of Compound A-37
1 H-NMR, 400MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 0.99-1.15 (2H, m), 1.21-1.38 (7H, m), 1.46-1.59 (2H, m), 1.67-1.76 (7H, m), 2.24-2.33 (2H, m), 2.89-3.04 (1H, m), 3.45-3.50 (1H, m), 4.05 (2H, s).
In a flask, 7.8 g of A-37-I1, 39.0 g of acetone, 2.7 g of catechol, and 6.9 g of potassium carbonate were heated and stirred at 40°C. After stirring for 4 hours, the mixture was cooled to room temperature and the solids were removed by filtration. The filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to remove the acetone. 200 mL of ethyl acetate was added to dissolve the crude product, and then 80 mL of 1N hydrochloric acid was added and the mixture was vigorously stirred for 15 minutes. The organic layer was separated and washed three times with 100 mL of water. The organic layer was dried over sodium sulfate, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a crude product. The crude product was purified by silica gel chromatography (developing solvent: hexane/ethyl acetate = 4/1 (volume ratio). The target product was hexane/ethyl acetate = 4/1 (volume ratio) with an Rf = 0.45), yielding 3.74 g of the target product A-37 (white solid) (yield 46%). 1 H-NMR data are shown below.
1 H-NMR, 400MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 1.01-1.13 (2H, m), 1.20-1.57 (10H, m), 1.63-1.74 (6H, m), 2.27-2.37 (2H, m), 2.95-3.05 (1H, m), 3.38-3.48 (1H, m), 4.74 (2H, s), 6.72 (1H, ddd, J=16,2), 6.76-6.86 (2H, m), 6.92 (1H, dd, J=8,2), 9.57 (1H, s).
〔合成例16:化合物A-38の合成〕
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.38(12H,s), 1.67-1.74(16H,m), 4.08(2H,s).
フラスコ中,カテコール2.3g,アセトン17.0g,炭酸カリウム3.2gを撹拌し,そこにA-38-I1 6.4gを添加した。その後反応液を40℃に昇温し、更に3時間撹拌した。室温に冷却後、ろ過により固体を除去した後のろ液を加熱減圧下で濃縮することで、アセトンを留去した。酢酸エチル150mLを添加して溶解させた後に、1N塩酸60mLを添加して、15分間激しく撹拌した。有機層を取り出し、水100mLで3回分液洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ液を加熱減圧下で濃縮することで粗生成物を得た。シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル=8/1(体積比)→4/1(体積比)。目的物はヘキサン/酢酸エチル=4/1でRf=0.42)で精製することで目的物A-38(無色透明オイル状)を2.0g得た(収率33%)。1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.40(12H,s), 1.64-1.75(6H,m), 4.63(2H,s), 6.68-6.73(1H,m), 6.78-6.84(2H,m), 6.92(1H,dd,J=8,1), 9.32(1H,s).
Synthesis Example 16: Synthesis of Compound A-38
1H -NMR, 400MHz, δ((DMSO-d6) ppm: 1.38 (12H, s), 1.67-1.74 (16H, m), 4.08 (2H, s).
In a flask, 2.3 g of catechol, 17.0 g of acetone, and 3.2 g of potassium carbonate were stirred, and 6.4 g of A-38-I1 was added thereto. The reaction solution was then heated to 40°C and stirred for an additional 3 hours. After cooling to room temperature, the solids were removed by filtration, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to remove the acetone. 150 mL of ethyl acetate was added to dissolve the solids, and then 60 mL of 1N hydrochloric acid was added and stirred vigorously for 15 minutes. The organic layer was separated, washed three times with 100 mL of water, dried over sodium sulfate, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with heating to obtain a crude product. The product was purified by silica gel chromatography (developing solvent: hexane/ethyl acetate = 8/1 (volume ratio) → 4/1 (volume ratio). The target product had an Rf of 0.42 with hexane/ethyl acetate = 4/1), yielding 2.0 g of the target product A-38 (colorless, transparent oil) (yield: 33%). 1 H-NMR data are shown below.
1 H-NMR, 400MHz, δ ((DMSO-d6) ppm: 1.40 (12H, s), 1.64-1.75 (6H, m), 4.63 (2H, s), 6.68-6.73 (1H, m), 6.78-6.84 (2H, m), 6.92 (1H, dd, J=8,1), 9.32 (1H, s).
〔合成例17:化合物A-46の合成〕
1H-NMR,400MHz,δ((DMSO-d6) ppm:1.20(6H,bd,J=34.6Hz), 1.40-1.45(1H,m), 1.48-1.70(4H,m), 1.70-1.88(1H,m), 4.03(1H,bs), 4.56(1H,bs), 4.73(1H,bs), 4.91(1H,bs), 6.72(1H, td, J=1.9Hz,7.3Hz), 6.78-6.87(2H,m), 6.91(1H,dd,J=1.5Hz,8.0Hz), 9.52(1H,s)
Synthesis Example 17: Synthesis of Compound A-46
1 H-NMR, 400MHz, δ ((DMSO-d6) ppm: 1.20 (6H, bd, J=34.6Hz), 1.40-1.45 (1H, m), 1.48-1.70 (4H, m), 1.70-1.88 (1H, m), 4.03 (1H, bs), 4.56 (1H, bs), 4.73 (1H, bs), 4.91 (1H, bs), 6.72 (1H, td, J=1.9Hz, 7.3Hz), 6.78-6.87 (2H, m), 6.91 (1H, dd, J=1.5Hz, 8.0Hz), 9.52 (1H, s)
〔重合禁止剤〕
・B-1~B-2:下記構造の化合物
B-1 to B-2: Compounds having the following structure
〔シランカップリング剤(金属接着性改良剤)〕
・C-1~C-2:下記構造の化合物。下記式中、Etはエチル基を表す。
C-1 to C-2: Compounds having the following structure: In the formula, Et represents an ethyl group.
〔マイグレーション抑制剤〕
・D-1:下記構造の化合物
D-1: Compound having the following structure
〔添加剤〕
・E-1~E-3:下記構造の化合物
E-1 to E-3: Compounds having the following structure
〔溶剤〕
・NMP:N-メチル-2-ピロリドン
・EL:乳酸エチル
・DMSO:ジメチルスルホキシド
・GBL:γ-ブチロラクトン
〔solvent〕
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone EL: Ethyl lactate DMSO: Dimethyl sulfoxide GBL: γ-butyrolactone
<評価>
〔破断伸びの評価〕
各実施例及び各比較例において調製した樹脂組成物又は比較用組成物を、それぞれ、スピンコート法でシリコンウエハ上に適用して樹脂層を形成した。
得られた樹脂層が形成されたシリコンウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウエハ上に表の「膜厚(μm)」の欄に記載の厚さであって、均一な厚さの樹脂組成物層を得た。
下記表中の現像条件の欄に「ネガ」と記載されている例においては、シリコンウエハ上の樹脂組成物層の全面を、500mJ/cm2の露光エネルギーで露光した。露光波長は表中の「露光波長(nm)」に記載した。表中の現像条件の欄に「ポジ」と記載されている例においては、露光を行わなかった。
露光条件の欄に「M」と記載された例においては、光源としてステッパーを用いて露光した。
露光条件の欄に「D」と記載された例においては、光源として、ダイレクト露光装置(アドテック DE-6UH III)を用いて露光した。
「キュア温度(℃)」の欄に数値が記載された例においては、ホットプレートを使用して、上記露光後の樹脂組成物層を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表の「キュア温度(℃)」の欄に記載の温度に達した後、上記温度を表の「キュア時間(min)」の間において維持した。
「キュア温度(℃)」の欄に「IR」と記載された例においては、赤外線ランプ加熱装置(アドバンス理工社製、RTP-6)を用いて、各実施例において得られた樹脂膜を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃に達した後、上記温度を表の「キュア時間(min)」の間において維持した。
硬化後の樹脂組成物層(硬化物)を4.9質量%フッ化水素酸水溶液に浸漬し、シリコンウエハから硬化物を剥離した。剥離した硬化物を、打ち抜き機を用いて打ち抜いて、試料幅3mm、試料長30mmの試験片を作製した。得られた試験片の長手方向の伸び率を、引張り試験機(テンシロン)を用いて、クロスヘッドスピード300mm/分、25℃、65%RH(相対湿度)の環境下にて、JIS-K6251に準拠して測定した。測定は各5回ずつ実施し、5回の測定における試験片が破断した時の伸び率(破断伸び率)の算術平均値を指標値として用いた。
評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表の「破断伸び」の欄に記載した。指標値が大きいほど、硬化物は膜強度に優れるといえる。
なお、「破断伸び」の欄に「-」と記載した例においては、破断伸びの評価は行わなかった。
-評価基準-
A:上記指標値が65%以上であった。
B:上記指標値が60%以上65%未満であった。
C:上記指標値が55%以上60%未満であった。
D:上記指標値が55%未満であった。
<Evaluation>
[Evaluation of breaking elongation]
Each of the resin compositions or comparative compositions prepared in the examples and comparative examples was applied to a silicon wafer by spin coating to form a resin layer.
The silicon wafer on which the resin layer was formed was dried on a hot plate at 100°C for 5 minutes, to obtain a resin composition layer on the silicon wafer having a uniform thickness as shown in the "Film Thickness (µm)" column in the table.
In the examples in which "negative" is written in the development conditions column in the table below, the entire surface of the resin composition layer on the silicon wafer was exposed with an exposure energy of 500 mJ/ cm2 . The exposure wavelength is written in the "exposure wavelength (nm)" in the table. In the examples in which "positive" is written in the development conditions column in the table, no exposure was performed.
In the examples marked with "M" in the exposure conditions column, exposure was performed using a stepper as the light source.
In the examples marked with "D" in the exposure conditions column, exposure was performed using a direct exposure device (ADTECH DE-6UH III) as the light source.
In the examples where a numerical value is listed in the "Cure temperature (°C)" column, the exposed resin composition layer was heated at a heating rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using a hot plate, and after reaching the temperature listed in the "Cure temperature (°C)" column in the table, the temperature was maintained for the "Cure time (min)" in the table.
In the examples where "IR" is entered in the "Cure temperature (°C)" column, the resin film obtained in each example was heated at a heating rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using an infrared lamp heating device (RTP-6, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.), and after reaching 230°C, the temperature was maintained for the "Cure time (min)" in the table.
The cured resin composition layer (cured product) was immersed in a 4.9% by mass aqueous solution of hydrofluoric acid, and the cured product was peeled off from the silicon wafer. The peeled cured product was punched out using a punching machine to prepare test pieces with a sample width of 3 mm and a sample length of 30 mm. The longitudinal elongation of the obtained test pieces was measured using a tensile tester (Tensilon) at a crosshead speed of 300 mm/min, 25°C, and 65% RH (relative humidity) in accordance with JIS-K6251. Each measurement was performed five times, and the arithmetic average of the elongation at which the test piece broke (elongation at break) in the five measurements was used as an index value.
The evaluation was carried out according to the following evaluation criteria, and the evaluation results are shown in the column "Elongation at break" in the table. The larger the index value, the better the film strength of the cured product.
In the examples where "-" is entered in the "elongation at break" column, the elongation at break was not evaluated.
-Evaluation criteria-
A: The index value was 65% or more.
B: The index value was 60% or more and less than 65%.
C: The index value was 55% or more and less than 60%.
D: The index value was less than 55%.
〔耐薬品性の評価〕
各実施例又は比較例において、調製した樹脂組成物又は比較用組成物を、シリコンウエハ上にスピンコート法により塗布した。上記シリコンウエハをホットプレート上で、100℃で5分間乾燥し、シリコンウエハ上に表の「膜厚(μm)」の欄に記載の厚さであって、均一な厚さの樹脂組成物層を形成した。
現像条件に「ネガ」と記載され、露光条件に「M」と記載された例においては、シリコンウエハ上の樹脂組成物層を、ステッパーを用いて露光した。露光は表中の「露光波長 nm」に記載した波長の光を用い、フォトマスクを使用せず感光膜の全面に対して行った。露光量は後述の解像性の評価における最小線幅を最小とする露光量とした。
現像条件に「ネガ」と記載され、露光条件に「D」と記載された例においては、ダイレクト露光装置(アドテック DE-6UH III)を用いて露光した。露光は表中の「露光波長 nm」に記載した波長の光を用い、感光膜の全面に対して行った。露光量は後述の解像性の評価における最小線幅を最小とする露光量とした。
現像条件に「ポジ」と記載された例においては、露光を行わなかった。
次いで、「キュア温度(℃)」の欄に数値が記載された例においては、ホットプレートを使用して、各実施例又は比較例において得られた樹脂膜を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、表の「キュア温度(℃)」に記載の温度に達した後「キュア時間(min)」に記載の時間においてその温度を維持し、硬化膜を形成した。
「キュア温度(℃)」の欄に「IR」と記載された例においては、赤外線ランプ加熱装置(アドバンス理工社製、RTP-6)を用いて、各実施例において得られた樹脂膜を、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃に達した後「キュア時間(min)」に記載の時間においてその温度を維持し、硬化膜を形成した。
得られた硬化膜を下記の薬品に下記の条件で浸漬し、溶解速度を算定した。
薬品:ジメチルスルホキシド(DMSO)と25質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液の90:10(質量比)の混合物
評価条件:上記硬化膜を上記薬品に75℃で15分間浸漬して浸漬前後の硬化膜の膜厚を比較し、溶解速度(nm/分)を算出した。
得られた溶解速度の値について、下記評価基準に従って評価し、「耐薬品性」の欄に記載した。溶解速度が小さいほど、耐薬品性に優れるといえる。
-評価基準-
A:溶解速度が250nm/分未満である。
B:溶解速度が250nm/分以上500nm/分未満である。
C:溶解速度が500nm/分以上750nm/分未満である。
D:溶解速度が750nm/分以上である。
[Evaluation of chemical resistance]
In each example or comparative example, the prepared resin composition or comparative composition was applied to a silicon wafer by spin coating, and the silicon wafer was dried on a hot plate at 100°C for 5 minutes to form a resin composition layer having a uniform thickness as shown in the "Film Thickness (µm)" column in the table.
In examples where the development conditions are listed as "negative" and the exposure conditions are listed as "M," the resin composition layer on the silicon wafer was exposed using a stepper. Exposure was performed using light of the wavelength listed in the "Exposure wavelength nm" in the table, without using a photomask, on the entire surface of the photosensitive film. The exposure amount was the amount that minimized the minimum line width in the resolution evaluation described below.
In examples where the development conditions are listed as "negative" and the exposure conditions are listed as "D," exposure was performed using a direct exposure device (Adtec DE-6UH III). Exposure was performed on the entire surface of the photosensitive film using light of the wavelength listed in the "Exposure wavelength nm" in the table. The exposure amount was the amount that minimized the minimum line width in the resolution evaluation described below.
In the examples where the development conditions are listed as "positive", no exposure was carried out.
Next, in examples where a numerical value is listed in the "Cure temperature (°C)" column, the resin film obtained in each Example or Comparative Example was heated at a heating rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using a hot plate. After the temperature listed in "Cure temperature (°C)" in the table was reached, that temperature was maintained for the time listed in "Cure time (min)" to form a cured film.
In the examples where "IR" is entered in the "Cure temperature (°C)" column, the resin film obtained in each example was heated at a heating rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using an infrared lamp heating device (RTP-6, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.), and after the temperature reached 230°C, that temperature was maintained for the time entered in the "Cure time (min)" column to form a cured film.
The resulting cured film was immersed in the following chemicals under the following conditions, and the dissolution rate was calculated.
Chemical: a 90:10 (mass ratio) mixture of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 25% by mass of an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Evaluation conditions: The cured film was immersed in the chemical at 75°C for 15 minutes, and the film thickness of the cured film before and after immersion was compared to calculate the dissolution rate (nm/min).
The obtained dissolution rate values were evaluated according to the following evaluation criteria and recorded in the column of "Chemical resistance." The lower the dissolution rate, the better the chemical resistance.
-Evaluation criteria-
A: The dissolution rate is less than 250 nm/min.
B: The dissolution rate is 250 nm/min or more and less than 500 nm/min.
C: The dissolution rate is 500 nm/min or more and less than 750 nm/min.
D: The dissolution rate is 750 nm/min or more.
〔パターン矩形性の評価〕
各実施例及び比較例において、それぞれ、各樹脂組成物又は比較用組成物を、シリコンウエハ上にスピンコート法により層状に適用(塗布)して、樹脂組成物膜を形成した。
各実施例及び比較例において、得られた樹脂組成物膜を適用したシリコンウエハをホットプレート上で、100℃で3分間乾燥し、シリコンウエハ上に樹脂膜を形成した。
露光条件に「M」と記載した例においては、シリコンウエハ上の樹脂膜を、表に記載の露光波長を用いて、500mJ/cm2の露光エネルギーで露光した。露光はマスク(パターンが1:1ラインアンドスペースであり、線幅が表中の「パターンサイズ(μm)」の欄に記載の線幅であるバイナリマスク)を介して行った。
露光条件に「D」と記載した例においては、ダイレクト露光装置(アドテック DE-6UH III)を用いて露光した。露光は波長405nmにおいて、露光部が幅10μmの1:1ラインアンドスペースパターンにおけるライン部となるようなレーザーダイレクトイメージング露光を行った。露光量は500mJ/cm2とした。
上記露光後、ポジ現像の例(「現像条件」の欄に「ポジ」と記載された例)においては、表の「現像液」の欄に記載の現像液を用いて60秒間現像し、純水で20秒間リンスして、露光後の樹脂膜のラインアンドスペースパターンを得た。表中の「TMAH水溶液」の記載は、2.5質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を意味している。ネガ現像の例(「現像条件」の欄に「ネガ」と記載された例)においては、表の「現像液」の欄に記載の現像液を用いて60秒間現像し、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)で20秒間リンスして、樹脂膜のラインアンドスペースパターンを得た。
得られたラインアンドスペースパターンが形成されたシリコンウエハについて、ラインアンドスペースパターンに対して垂直になるようにシリコンウエハをカットし、パターン断面を露出させた。光学顕微鏡を用いて、倍率200倍で、上記ラインアンドスペースパターンのパターン断面を観察し、パターンの断面形状の評価を行った。
具体的には、各実施例及び比較例において、それぞれ、シリコンウエハの表面(基板表面)と硬化膜の側面とのなすテーパ角を測定し、下記評価基準に従って評価した。評価結果は、表中の「矩形性」の欄に記載した。テーパ角が90°を超えず、かつ、パターンの断面形状がくびれた形状ではなく、テーパ角が90°に近いほど、パターン形状に優れるといえる。
-評価基準-
A:テーパ角が85°以上90°以下であった。
B:テーパ角が80°以上85°未満であった
C:テーパ角が80°未満であるか、パターンの断面形状が90°を超えるテーパ角をなす逆テーパ形状であるか、又は、パターンの断面形状がくびれた形状であった。
[Evaluation of Pattern Rectangularity]
In each of the Examples and Comparative Examples, each resin composition or comparative composition was applied (coated) in the form of a layer on a silicon wafer by spin coating to form a resin composition film.
In each of the Examples and Comparative Examples, the silicon wafer to which the obtained resin composition film was applied was dried on a hot plate at 100° C. for 3 minutes to form a resin film on the silicon wafer.
In examples where the exposure condition is marked "M," the resin film on the silicon wafer was exposed with an exposure energy of 500 mJ/ cm2 using the exposure wavelength shown in the table. The exposure was performed through a mask (a binary mask with a 1:1 line and space pattern and a line width shown in the "Pattern size (μm)" column in the table).
In examples marked with "D" in the exposure condition, exposure was performed using a direct exposure device (Adtec DE-6UH III). Exposure was performed using laser direct imaging at a wavelength of 405 nm, such that the exposed areas became line areas in a 1:1 line and space pattern with a width of 10 μm. The exposure dose was 500 mJ/ cm² .
After the above exposure, in the positive development examples (examples with "Positive" in the "Development Conditions" column), the sample was developed for 60 seconds using the developer described in the "Developer" column of the table, followed by rinsing with pure water for 20 seconds, to obtain a line and space pattern of the resin film after exposure. The description "TMAH aqueous solution" in the table refers to a 2.5 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. In the negative development examples (examples with "Negative" in the "Development Conditions" column), the sample was developed for 60 seconds using the developer described in the "Developer" column of the table, followed by rinsing with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) for 20 seconds, to obtain a line and space pattern of the resin film.
The silicon wafer on which the line and space pattern was formed was cut perpendicular to the line and space pattern to expose a cross section of the pattern. The cross section of the line and space pattern was observed using an optical microscope at a magnification of 200 times to evaluate the cross-sectional shape of the pattern.
Specifically, in each Example and Comparative Example, the taper angle between the surface of the silicon wafer (substrate surface) and the side surface of the cured film was measured and evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in the "Rectangularity" column in the table. The pattern shape can be said to be better when the taper angle does not exceed 90° and the cross-sectional shape of the pattern is not a constricted shape but is closer to 90°.
-Evaluation criteria-
A: The taper angle was 85° or more and 90° or less.
B: The taper angle was 80° or more and less than 85°. C: The taper angle was less than 80°, or the cross-sectional shape of the pattern was an inverse taper shape with a taper angle of more than 90°, or the cross-sectional shape of the pattern was a constricted shape.
以上の結果から、本発明の樹脂組成物を用いることにより、得られる硬化物の耐薬品性が向上することがわかる。
比較例1及び比較例2における比較用組成物は、特定塩基発生剤を含まない。このような態様においては、得られる硬化物の耐薬品性に劣ることがわかる。
From the above results, it is clear that the use of the resin composition of the present invention improves the chemical resistance of the resulting cured product.
The comparative compositions in Comparative Examples 1 and 2 do not contain a specific base generator. In such an embodiment, it is clear that the chemical resistance of the resulting cured product is poor.
<実施例101>
実施例1において使用した樹脂組成物を、表面に銅薄層が形成された樹脂基材の銅薄層の表面にスピンコート法により層状に適用して、100℃で5分間乾燥し、膜厚20μmの感光膜を形成した後、ステッパー((株)ニコン製、NSR1505 i6)を用いて露光した。露光はマスク(パターンが1:1ラインアンドスペースであり、線幅が10μmであるバイナリマスク)を介して、波長365nmで行った。上記加熱後、シクロヘキサノンで2分間現像し、PGMEAで30秒間リンスし、層のパターンを得た。
次いで、窒素雰囲気下で、10℃/分の昇温速度で昇温し、230℃に達した後、230℃で180分間維持して、再配線層用層間絶縁膜を形成した。この再配線層用層間絶縁膜は、絶縁性に優れていた。
また、これらの再配線層用層間絶縁膜を使用して半導体デバイスを製造したところ、問題なく動作することを確認した。
<Example 101>
The resin composition used in Example 1 was applied in the form of a layer by spin coating onto the surface of the thin copper layer of a resin substrate having a thin copper layer formed on its surface, and dried at 100°C for 5 minutes to form a photosensitive film with a thickness of 20 μm. This was then exposed using a stepper (Nikon Corporation, NSR1505 i6). The exposure was carried out at a wavelength of 365 nm through a mask (a binary mask with a 1:1 line-and-space pattern and a line width of 10 μm). After the heating, the film was developed with cyclohexanone for 2 minutes and rinsed with PGMEA for 30 seconds to obtain a layer pattern.
Next, the temperature was increased at a rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere, and after reaching 230° C., the temperature was maintained at 230° C. for 180 minutes to form an interlayer insulating film for a rewiring layer. This interlayer insulating film for a rewiring layer had excellent insulating properties.
Furthermore, when semiconductor devices were manufactured using these interlayer insulating films for rewiring layers, it was confirmed that they operated without any problems.
Claims (17)
下記式(1-1)で表される塩基発生剤を含み、
前期塩基発生剤として、下記式(1-2)で表される化合物を含む
樹脂組成物。
It contains a base generator represented by the following formula (1-1),
The base generator includes a compound represented by the following formula (1-2):
Resin composition.
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