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JP5267824B2 - Measurement method of diffusion coefficient in polymer thin film by single fluorescent molecule detection method - Google Patents

Measurement method of diffusion coefficient in polymer thin film by single fluorescent molecule detection method Download PDF

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JP5267824B2 JP2010501981A JP2010501981A JP5267824B2 JP 5267824 B2 JP5267824 B2 JP 5267824B2 JP 2010501981 A JP2010501981 A JP 2010501981A JP 2010501981 A JP2010501981 A JP 2010501981A JP 5267824 B2 JP5267824 B2 JP 5267824B2
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Description

本発明は、単一蛍光分子検出法を用いることによる硬化材料中の低分子物質の拡散係数の測定方法に関し、詳細には、蛍光分子を含有する試料(蛍光分子含有試料)から該試料中で拡散する蛍光分子の拡散係数の測定方法に関する。特に、薄膜材料中に存在する空孔や転位等の格子欠陥、局所的架橋密度変化、自由体積分布、高分子硬化反応挙動解析、試料中の低分子物質の透過性、レジストパターニング形状等が問題となる、様々な電子材料に好適な拡散係数の測定方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring a diffusion coefficient of a low-molecular substance in a cured material by using a single fluorescent molecule detection method, and more specifically, from a sample containing a fluorescent molecule (fluorescent molecule-containing sample) in the sample. The present invention relates to a method for measuring a diffusion coefficient of a diffusing fluorescent molecule. In particular, there are problems with lattice defects such as vacancies and dislocations present in thin film materials, local crosslink density change, free volume distribution, polymer curing reaction behavior analysis, permeability of low-molecular substances in samples, resist patterning shape, etc. The present invention relates to a method for measuring a diffusion coefficient suitable for various electronic materials.

硬化膜中で拡散する分子の拡散係数は、その拡散信号が弱いことや途中でトラップが起こる場合があることなどから、現状では間接的な観測による拡散係数の測定がなされている。
例えば、電子材料等の物質中に存在する空孔や転位等の格子欠陥を検出するために、高感度な手法の一つとして陽電子寿命から間接的に導かれる測定方法が開示されている(例えば、特許文献1と2を参照)。
また、高分解能波長可変レーザーを用いる発光分光計測装置、詳細には、機能性色素分子、発光中心、量子箱、量子線等のミクロな発光性対象物の単一分子の発光分光により分子スペクトルの計測をする単一分子分光微小光学装置が開示されている(特許文献3を参照)。この方法では、直径4μm、高さ0.5μm程度の円盤状の微小試料セルに蛍光分子を含む結晶性分散媒質を閉じこめ単分子蛍光分析を行っている。この方法は試料セル中からの蛍光をまとめて検出しているため、試料セル中に蛍光分子が入っていることは分かるものの、試料セル中からの蛍光をまとめて検出しているため分子の位置を特定することはできない。
The diffusion coefficient of molecules diffusing in the cured film is currently measured by indirect observation because the diffusion signal is weak or trapping may occur in the middle.
For example, in order to detect lattice defects such as vacancies and dislocations existing in a substance such as an electronic material, a measurement method indirectly derived from the positron lifetime is disclosed as one of highly sensitive techniques (for example, , See Patent Documents 1 and 2).
In addition, an emission spectroscopic measurement apparatus using a high-resolution wavelength tunable laser, more specifically, a molecular spectrum can be measured by emission spectroscopy of a single molecule of a microluminescent object such as a functional dye molecule, an emission center, a quantum box, and a quantum beam. A single-molecule spectroscopic micro-optical device for measuring is disclosed (see Patent Document 3). In this method, single-molecule fluorescence analysis is performed by confining a crystalline dispersion medium containing fluorescent molecules in a disk-shaped minute sample cell having a diameter of about 4 μm and a height of about 0.5 μm. Although this method detects fluorescence from the sample cell collectively, it can be seen that fluorescent molecules are contained in the sample cell. However, since the fluorescence from the sample cell is detected collectively, the position of the molecule is detected. Cannot be specified.

単一蛍光分子検出法を用いて、溶液及び薄膜状態のスチレンモノマーの重合過程のおける蛍光分子の拡散係数が報告されている(非特許文献1を参照)。
特開2007−178329(特許請求の範囲) 特開2003−215251(特許請求の範囲) 特開平10−62347号(特許請求の範囲) アンゲワンデット・ケミー・インターナショナル・エディション(Angewandte Chemie International Edition)2007、46、1〜6
The diffusion coefficient of fluorescent molecules in the polymerization process of styrene monomer in a solution and in a thin film state has been reported using a single fluorescent molecule detection method (see Non-Patent Document 1).
JP2007-178329 (Claims) JP 2003-215251 (Claims) JP-A-10-62347 (Claims) Angelwandte Chemie International Edition 2007, 46, 1-6

前述した従来の拡散係数の測定方法においては、先ず硬化材料中の拡散係数を精度良く求めることが非常に困難であるという問題点がある。
例えば、分子の拡散係数の測定を目指して、パルス陽電子寿命測定法、陽電子消滅誘起オージェ電子分光法、及び低圧陽電子寿命測定法による陽電子とポジトロニウムの寿命から分子の自由体積分布・変化・挙動を解析する研究が盛んに行われているが、これらの研究領域は発展途上の分野である。間接的かつ数マイクロメートル以上の膜厚を必要とする測定法は提案されているが、より薄膜かつ直接的な測定法の構築が産業界の要請として存在している。
また、既存の陽電子寿命法では、ミクロンオーダー以下の薄膜での物性評価において、S/N比が悪く、下地基板の影響を受けるなどの課題も多いことがわかっている。更に、これらの陽電子寿命から間接的に導かれる空孔分布の測定方法は、装置が非常に大掛かりであり、加速器を用いれば高い性能が得られるが、高額な費用がかかる。陽電子線源120を用いれば比較的安価に費用は抑制できるが、陽電子の数が減るので測定に時間がかかる。数ミクロン以下の薄膜硬化材料では、下地基板からの影響が強く、サンプルからの信号強度が相対的に弱くなるため、測定が困難である。
In the conventional diffusion coefficient measuring method described above, there is a problem that it is very difficult to accurately obtain the diffusion coefficient in the cured material.
For example, with the aim of measuring the diffusion coefficient of molecules, analysis of free volume distribution, change and behavior of molecules from positron and positronium lifetimes by pulse positron lifetime measurement, positron annihilation induced Auger electron spectroscopy, and low-pressure positron lifetime measurement However, these research areas are developing fields. Although a measurement method that requires an indirect film thickness of several micrometers or more has been proposed, the establishment of a thinner film and a direct measurement method exists as a demand of the industry.
In addition, it is known that the existing positron lifetime method has many problems such as poor S / N ratio and influence of the base substrate in the physical property evaluation with a thin film of micron order or less. Furthermore, the method for measuring the vacancy distribution indirectly derived from these positron lifetimes is very large in apparatus, and high performance can be obtained by using an accelerator, but it is expensive. If the positron source 120 is used, the cost can be suppressed relatively inexpensively, but the measurement takes time because the number of positrons is reduced. In the case of a thin film curable material of several microns or less, the influence from the base substrate is strong, and the signal intensity from the sample becomes relatively weak, so that measurement is difficult.

このように、従来の拡散係数の測定方法は間接的に拡散を観測する方法であるため、硬化膜中などで直接的に拡散を観測できる方法は工業上極めて有用なものとなる。
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は従来の拡散係数の測定方法が有する問題点を解消し、薄膜材料中に存在する空孔や転位等の格子欠陥、局所的架橋密度変化、自由体積分布、高分子硬化反応挙動解析、試料中の低分子物質の透過性、レジストパターニング形状等の広範囲な電子機能薄膜材料の開発研究に適用でき、好適な硬化材料中の拡散係数を精度良く求めることができる。また、拡散係数測定システムの構造や取扱を簡単化し得る拡散係数の測定方法を提供しようとするものである。
As described above, since the conventional method for measuring the diffusion coefficient is an indirect method for observing diffusion, a method capable of directly observing diffusion in a cured film or the like is extremely useful industrially.
The present invention has been made by paying attention to such circumstances, and its purpose is to solve the problems of the conventional method of measuring the diffusion coefficient, and to eliminate lattices such as vacancies and dislocations existing in the thin film material. Suitable for development and research of a wide range of electronic functional thin film materials such as defects, local crosslink density change, free volume distribution, polymer curing reaction behavior analysis, permeability of low molecular weight substances in samples, resist patterning shapes, etc. The diffusion coefficient in the material can be obtained with high accuracy. Another object of the present invention is to provide a diffusion coefficient measurement method that can simplify the structure and handling of the diffusion coefficient measurement system.

上記目的を達成するために、本発明に係わる拡散係数の測定方法は次のような
構成としている。
すなわち本発明は第1観点として、光学顕微鏡とCCDカメラを組み合わせた単一蛍光分子検出法により硬化材料中の低分子物質の拡散行程を同定するための方法であって、レーザー励起された蛍光分子が硬化材料中で回転又は並進運動する際の拡散係数を、硬化材料中の蛍光分子による輝点の位置の経時変化と拡散方程式とに基づいて求める拡散係数の測定方法、
第2観点として、前記蛍光分子の励起には、紫外〜可視域で連続発振型のArイオンレーザー、He−Neレーザー又は半導体レーザーを用いること、前記レーザーの光を透過バンド幅4nm以下の高精度レーザーラインフィルターと波長弁別フィルターを透過させることにより励起光と蛍光の分離を行う工程を有すること、及びCCD素子をマイナス70℃〜マイナス200℃まで冷却し熱雑音の高精度除去が可能なペルチェ素子冷却背面照射型CCD検出器を備えたCCDカメラを用いることを特徴とする、第1観点に記載の拡散係数の測定方法、
第3観点として、蛍光イメージを2〜10倍のリレーレンズを用い拡大撮影することで単分子の蛍光輝点を互いに隣接する複数個のCCD素子にわたって検出し、前記CCD検出器に備えるCCD1素子の対応する観測範囲は1〜100nmに設定することを特徴とする、第2観点に記載の拡散係数の測定方法、
第4観点として、輝点の位置情報を取得する際に、前記輝点の位置の経時変化を高速画像解析プログラムにより2次元ガウスフィッティングに従い定めることを特徴とする、第1観点乃至第3観点のうちいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法、
第5観点として、前記蛍光分子が試料溶剤に溶解し、かつ150〜800nmの波長域で蛍光を発する分子である、第1観点乃至第4観点のうちいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法、
第6観点として、前記蛍光分子が、ペリレン化合物、テリレン化合物、カルボシアニン化合物、又はフェノキサジン化合物である、第5観点に記載の拡散係数の測定方法、
第7観点として、前記蛍光分子がN,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド、N−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−N’−(n−オクチル)−テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド、N−N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド、1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩、又は9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ(a)フェノキサジン−5−オンである、第6観点に記載の拡散係数の測定方法、
第8観点として、前記硬化材料が熱硬化膜形成組成物を熱硬化して得られる材料である、第1観点乃至第7観点のいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法、
第9観点として、前記熱硬化膜形成組成物は、架橋反応基を少なくとも1つ有する熱硬化性モノマー及び/又は熱硬化性樹脂を含むものである、第8観点に記載の拡散係数の測定方法、
、 第10観点として、前記熱硬化膜形成組成物は、更に架橋剤並びに溶剤を含むものである、第9観点に記載の拡散係数の測定方法、
第11観点として、前記硬化材料が光硬化膜形成組成物を光硬化して得られる材料である、第1観点乃至第7観点のいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法、
第12観点として、前記光硬化膜形成組成物は光架橋反応基を少なくとも1つ有する光硬化性モノマー、又は光硬化性樹脂を含むものである、第11観点に記載の拡散係数の測定方法、
第13観点として前記光硬化膜形成組成物は、更に光反応性開始剤と溶剤を含むものである、第12観点に記載の拡散係数の測定方法、及び、
第14観点として前記硬化材料が、半導体装置を製造するリソグラフィー工程で使用されるフォトレジスト膜、又はフォトレジスト下層膜に使用する硬化膜形成組成物より形成される、第1観点乃至第13観点のうちいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法である。
In order to achieve the above object, the diffusion coefficient measuring method according to the present invention has the following configuration.
That is, as a first aspect of the present invention, there is provided a method for identifying the diffusion process of a low molecular substance in a cured material by a single fluorescent molecule detection method combining an optical microscope and a CCD camera. A diffusion coefficient measurement method for obtaining a diffusion coefficient when rotating or translating in a curable material based on a change with time of a position of a bright spot by a fluorescent molecule in the curable material and a diffusion equation,
As a second aspect, the excitation of the fluorescent molecules uses a continuous oscillation Ar ion laser, He-Ne laser or semiconductor laser in the ultraviolet to visible range, and the laser light is transmitted with a high precision with a transmission bandwidth of 4 nm or less. A Peltier device that has a step of separating excitation light and fluorescence by transmitting through a laser line filter and a wavelength discrimination filter, and that can cool the CCD device to minus 70 ° C. to minus 200 ° C. to remove thermal noise with high accuracy. A method for measuring a diffusion coefficient according to the first aspect, characterized in that a CCD camera equipped with a cooled back-illuminated CCD detector is used;
As a third aspect, a fluorescent image is magnified using a 2 to 10 times relay lens to detect a single molecule fluorescent luminescent spot across a plurality of adjacent CCD elements, and the CCD detector provided in the CCD detector The corresponding observation range is set to 1 to 100 nm, the diffusion coefficient measuring method according to the second aspect,
As a fourth aspect, when acquiring position information of a bright spot, the temporal change of the position of the bright spot is determined according to a two-dimensional Gaussian fitting by a high-speed image analysis program. A method for measuring the diffusion coefficient according to any one of the above,
As a fifth aspect, the diffusion coefficient measurement according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the fluorescent molecule is a molecule that dissolves in a sample solvent and emits fluorescence in a wavelength range of 150 to 800 nm. Method,
As a sixth aspect, the method for measuring a diffusion coefficient according to the fifth aspect, wherein the fluorescent molecule is a perylene compound, a terylene compound, a carbocyanine compound, or a phenoxazine compound,
As a seventh aspect, the fluorescent molecule is N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide, N- (2,6-diisopropylphenyl) -N. '-(N-octyl) -terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide, NN'-bis (2,6-diisopropylphenyl) terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid With diimide, 1,1′-dioctadecyl-3,3,3 ′, 3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate, or 9- (diethylamino) -5H-benzo (a) phenoxazin-5-one A method for measuring the diffusion coefficient according to the sixth aspect,
As an eighth aspect, the method for measuring a diffusion coefficient according to any one of the first aspect to the seventh aspect, wherein the curable material is a material obtained by thermosetting a thermosetting film forming composition,
As a ninth aspect, the thermosetting film-forming composition includes a thermosetting monomer and / or a thermosetting resin having at least one crosslinking reactive group, and a method for measuring a diffusion coefficient according to the eighth aspect,
As a tenth aspect, the thermosetting film-forming composition further includes a crosslinking agent and a solvent, the diffusion coefficient measuring method according to the ninth aspect,
As a eleventh aspect, the method for measuring a diffusion coefficient according to any one of the first aspect to the seventh aspect, wherein the curable material is a material obtained by photocuring a photocured film-forming composition,
As a twelfth aspect, the photocurable film-forming composition contains a photocurable monomer having at least one photocrosslinking reactive group, or a photocurable resin, and the diffusion coefficient measuring method according to the eleventh aspect,
As a thirteenth aspect, the photocured film-forming composition further includes a photoreactive initiator and a solvent, the method for measuring a diffusion coefficient according to the twelfth aspect, and
As a fourteenth aspect, the curable material is formed of a photoresist film used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device or a cured film forming composition used for a photoresist underlayer film. It is the measuring method of the diffusion coefficient of any one of them.

本発明の拡散係数の測定方法は、試料からの蛍光を対物レンズを通じて空間を広げナノメートルの空間にて観測することによるものであり、高い空間分解能(原理的には1nm、通常は10nm〜40nm)で高分子薄膜中の分子の位置座標の時間発展を追跡することで、高分子薄膜中の物質の拡散係数を求めることができる。
また本発明の拡散係数の測定方法を用いることにより、粘弾性、ガラス転移Tg、拡散、回転・並進運動、ガス透過性、及び誘電性等高分子特性に関連している自由体積、及び材料ごとに異なる高分子中の局所環境の評価ができる。すなわち、本発明の測定方法を用いることにより、熱又は光硬化させた薄膜硬化材料中の蛍光分子の拡散係数を精度良く求めることができ、又、材料中に存在する空孔や転位等の格子欠陥、局所的架橋密度変化、自由体積分布、硬化反応挙動解析、試料中の低分子物質の透過性、レジストポイズニング特性、レジストパターニング形状等の広範囲な電子機能薄膜材料の開発研究に適用でき、好適な硬化材料中の拡散係数を手軽に求め得るようになる。そして本発明の測定方法を用いて得られる拡散係数の値を利用することにより、とりわけ、先端加工プロセスで適用される半導体基板上に形成されるギャプフィル材、反射防止膜、及びエッチングマスク材等のレジスト下層膜形成組成物、及びレジスト膜形成組成物の開発を行うことができる。
The method for measuring the diffusion coefficient of the present invention is based on observing fluorescence from a sample in a nanometer space by expanding the space through an objective lens, and has a high spatial resolution (in principle, 1 nm, usually 10 nm to 40 nm). ), The diffusion coefficient of the substance in the polymer thin film can be obtained by tracking the time evolution of the position coordinates of the molecules in the polymer thin film.
In addition, by using the method for measuring the diffusion coefficient of the present invention, the free volume related to polymer properties such as viscoelasticity, glass transition Tg, diffusion, rotation / translation, gas permeability, and dielectric properties, and for each material The local environment in different polymers can be evaluated. That is, by using the measurement method of the present invention, the diffusion coefficient of the fluorescent molecules in the heat-cured or light-cured thin film curable material can be obtained with high accuracy, and lattices such as vacancies and dislocations existing in the material can be obtained. Suitable for development research of a wide range of electronic functional thin film materials such as defects, local crosslink density change, free volume distribution, curing reaction behavior analysis, permeability of low molecular weight substances in samples, resist poisoning characteristics, resist patterning shapes, etc. The diffusion coefficient in a hardened material can be easily obtained. And by using the value of the diffusion coefficient obtained by using the measurement method of the present invention, among other things, the gap fill material, antireflection film, and etching mask material formed on the semiconductor substrate applied in the advanced processing process Development of a resist underlayer film forming composition and a resist film forming composition can be performed.

本発明は、単一蛍光分子検出法を用いた硬化材料中の低分子物質の拡散係数の測定方法である。
本発明で用いる硬化材料は硬化膜であることが好ましく、前記硬化膜を形成するための硬化膜形成組成物は特に制限はないが、熱硬化性化合物又は光硬化性化合物を使用した熱硬化膜形成組成物又は光硬化膜形成組成物を使用し得る。
The present invention is a method for measuring the diffusion coefficient of a low molecular weight substance in a cured material using a single fluorescent molecule detection method.
The curable material used in the present invention is preferably a cured film, and the cured film forming composition for forming the cured film is not particularly limited, but a thermosetting film using a thermosetting compound or a photocurable compound. A forming composition or a photocured film forming composition may be used.

[熱硬化膜形成組成物]
本発明では拡散係数の測定に用いる硬化材料として、熱硬化膜形成組成物を加熱により熱硬化して得られた硬化膜を用いることができる。
本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物は、熱硬化性化合物を含む熱硬化膜形成組成物を加熱し硬化することによって硬化膜を得る。前記熱硬化膜形成組成物には、溶剤、並びに必要に応じて吸光性化合物や添加剤成分を含有することができる。前記添加剤成分としては、架橋剤(架橋性化合物)、架橋触媒(酸、酸発生剤等)、レオロジー調整剤、及び界面活性剤等の他の成分を含むことができる。
本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物における固形分の割合は、各成分が溶剤に均一に溶解している限りは特に限定はないが、例えば1〜50質量%であり、又は、1〜30質量%であり、又は1〜25質量%である。ここで固形分とは、熱硬化膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
[Thermosetting film forming composition]
In the present invention, a cured film obtained by thermally curing a thermosetting film-forming composition by heating can be used as a curing material used for measuring the diffusion coefficient.
The thermosetting film-forming composition used in the present invention obtains a cured film by heating and curing a thermosetting film-forming composition containing a thermosetting compound. The thermosetting film-forming composition may contain a solvent and, if necessary, a light-absorbing compound and an additive component. As said additive component, other components, such as a crosslinking agent (crosslinkable compound), a crosslinking catalyst (an acid, an acid generator, etc.), a rheology modifier, and surfactant, can be included.
The ratio of the solid content in the thermosetting film forming composition used in the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in the solvent, but is, for example, 1 to 50% by mass, or 1 to 30% by mass or 1 to 25% by mass. Here, the solid content is obtained by removing the solvent component from all the components of the thermosetting film forming composition.

<熱硬化性化合物>
熱硬化性化合物としては架橋反応基を少なくとも1つ有する熱硬化性モノマー、熱硬化性樹脂、又はそれらの混合物が用いられる。熱硬化性化合物は加熱により硬化する成分を含む化合物、すなわち分子内の水酸基、エポキシ基、及びカルボキシル基等の架橋基が反応することにより架橋反応を生じ硬化することができる化合物であれば特に制限はない。
前述の熱硬化膜形成組成物における固形分中の熱硬化性化合物の含有量は50〜100質量%、また70〜99質量%、また80〜97質量%とすることができる。
<Thermosetting compound>
As the thermosetting compound, a thermosetting monomer having at least one crosslinking reactive group, a thermosetting resin, or a mixture thereof is used. The thermosetting compound is particularly limited as long as it is a compound containing a component that is cured by heating, that is, a compound that can be cured by causing a crosslinking reaction by reacting a crosslinking group such as a hydroxyl group, an epoxy group, and a carboxyl group in the molecule. There is no.
Content of the thermosetting compound in solid content in the above-mentioned thermosetting film formation composition can be 50-100 mass%, 70-99 mass%, and 80-97 mass%.

本発明の測定方法に用いる熱硬化膜形成組成物に含まれる熱硬化性化合物として、例えば、下記式(1)で表される構造単位を含むポリマー、又はそのポリマーを製造するためのモノマーを含むことができる。   As a thermosetting compound contained in the thermosetting film forming composition used for the measuring method of the present invention, for example, a polymer containing a structural unit represented by the following formula (1) or a monomer for producing the polymer is included. be able to.

上記式(1)において、R1は水素原子、メチル基、又は塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子を表し、R2は水素原子又は水酸基を表し、pは1、2、3又は4の数を表し、qは0、1、2又は3の数を表す。In the above formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen atom such as a chlorine atom or a bromine atom, R 2 represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and p is a number of 1, 2, 3 or 4. Q represents the number 0, 1, 2 or 3.

上記式(1)で表される構造単位を有するポリマーは、付加重合性不飽和結合を有するアクリルモノマーの重合によって製造することができる。
詳細には、有機溶剤中に上記式(1)で表される構造単位を有するポリマーを形成可能なモノマー(溶剤中の濃度10〜60%)、及び必要に応じて添加される連鎖移動剤(モノマーの質量に対して1〜10%)を溶解した後、重合開始剤(モノマーの質量に対して1〜10%)を加えて重合反応を行い、その後、重合停止剤(モノマーの質量に対して0.01〜0.2%)を添加することにより製造することができる。
上記重合反応に使用される有機溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、乳酸エチル、及びジメチルホルムアミド等が、連鎖移動剤としてはドデカンチオール、ドデシルチオール等が、重合開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル等が、そして、重合停止剤としては4−メトキシフェノール等が挙げられる。
また上記重合反応の反応温度としては60〜90℃、反応時間としては6〜24時間から適宜選択される。
The polymer having the structural unit represented by the above formula (1) can be produced by polymerization of an acrylic monomer having an addition polymerizable unsaturated bond.
Specifically, a monomer capable of forming a polymer having a structural unit represented by the above formula (1) in an organic solvent (concentration of 10 to 60% in the solvent), and a chain transfer agent (if necessary) ( 1 to 10% based on the mass of the monomer is dissolved, and then a polymerization initiator (1 to 10% based on the mass of the monomer) is added to perform a polymerization reaction, and then a polymerization stopper (based on the mass of the monomer). 0.01 to 0.2%) can be added.
Examples of the organic solvent used in the polymerization reaction include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, ethyl lactate, and dimethylformamide, chain transfer agents such as dodecanethiol and dodecylthiol, and polymerization initiators such as azo Examples thereof include bisisobutyronitrile and azobiscyclohexanecarbonitrile, and examples of the polymerization terminator include 4-methoxyphenol.
The reaction temperature for the above polymerization reaction is appropriately selected from 60 to 90 ° C. and the reaction time is from 6 to 24 hours.

上記式(1)で表される構造単位を有するポリマーを形成可能なモノマーの具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート等が挙げられる。   Specific examples of the monomer capable of forming the polymer having the structural unit represented by the above formula (1) include, for example, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate. 2,3-dihydroxypropyl acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, and the like.

本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物に含まれるポリマーとしては、式(1)で表される構造単位を有するポリマーを形成可能なモノマーを一種類使用して製造されたポリマー、或いは前記モノマーを二種以上使用製造された共重合ポリマー、さらにそれらポリマーの混合物を使用することができる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、ポリ(2−ヒドロキシエチル)アクリレート、ポリ(2−ヒドロキシエチル)メタクリレート、ポリ(2−ヒドロキシプロピル)アクリレート、ポリ(2−ヒドロキシプロピル)メタクリレート;2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−ヒドロキシプロピルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2−ヒドロキシプロピルアクリレートの共重合ポリマー等が挙げられる。また、これらのポリマー混合物を使用することができる。
As the polymer contained in the thermosetting film forming composition used in the present invention, a polymer produced using one kind of monomer capable of forming a polymer having the structural unit represented by the formula (1), or the monomer Copolymers produced by using two or more of these, and a mixture of these polymers can be used.
Specific examples of such a polymer include, for example, poly (2-hydroxyethyl) acrylate, poly (2-hydroxyethyl) methacrylate, poly (2-hydroxypropyl) acrylate, poly (2-hydroxypropyl) methacrylate; Copolymer of hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxypropyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxypropyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl Examples thereof include a copolymer of acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and 2-hydroxypropyl acrylate. Moreover, these polymer mixtures can be used.

更に、本発明に用いられる硬化膜形成組成物において、上記式(1)で表される構造単位と下記式(2)で表される構造単位とを含むポリマーを使用することもできる。   Furthermore, in the cured film forming composition used in the present invention, a polymer containing a structural unit represented by the above formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2) can also be used.

上記式(2)において、R1は水素原子、メチル基、又は塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子を表し、R3は炭素原子数1〜8のアルキル基、ベンジル基、少なくとも一つのフッ素原子、塩素原子又は臭素原子で置換されている炭素原子数1〜6のアルキル基、又は少なくとも一つの炭素原子数1〜6のアルコキシ基で置換されている炭素原子数1〜6のアルキル基を表す。In the above formula (2), R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen atom such as a chlorine atom or a bromine atom, and R 3 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a benzyl group, or at least one fluorine atom. Represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with a chlorine atom or a bromine atom, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms .

前記R3の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、ノルマルヘキシル基のような直鎖アルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基のような分枝アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のような脂環式アルキル基、トリクロロエチル基、トリフルオロエチル基のようなハロゲン原子で置換されたアルキル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基のようなアルコキシアルキル基、及びベンジル基を挙げることができる。Specific examples of R 3 include, for example, a linear alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, and a normal hexyl group, a branched alkyl group such as an isopropyl group, an isobutyl group, and a 2-ethylhexyl group, Cyclopentyl group, cycloaliphatic alkyl group such as cyclohexyl group, trichloroethyl group, alkyl group substituted with halogen atom such as trifluoroethyl group, alkoxyalkyl group such as methoxyethyl group, ethoxyethyl group, and benzyl The group can be mentioned.

前記式(1)で表される構造単位に含まれる水酸基は架橋形成性置換基であるため、架橋剤と架橋反応を起こすことができる。本発明に用いられる熱硬化性組成物に含まれるポリマーは、架橋剤と架橋反応ができることが好ましく、その故、式(1)で表される構造単位は、ポリマー中に少なくとも0.10の比率で含まれていることが好ましい。
したがって、前記式(1)及び式(2)で表される構造単位からなるポリマーにおいて、式(1)で表される構造単位の比率(構造単位のモル比率)としては0.10以上であり、例えば0.10〜0.95であり、また、例えば0.20〜0.90であり、0.30〜0.80であり、また、例えば0.40〜0.70である。
Since the hydroxyl group contained in the structural unit represented by the formula (1) is a crosslinking-forming substituent, it can cause a crosslinking reaction with the crosslinking agent. The polymer contained in the thermosetting composition used in the present invention is preferably capable of undergoing a crosslinking reaction with a crosslinking agent. Therefore, the structural unit represented by the formula (1) has a ratio of at least 0.10 in the polymer. It is preferable that it is contained.
Therefore, in the polymer composed of the structural units represented by the formulas (1) and (2), the ratio of the structural units represented by the formula (1) (molar ratio of the structural units) is 0.10 or more. For example, 0.10 to 0.95, for example 0.20 to 0.90, 0.30 to 0.80, and for example 0.40 to 0.70.

式(2)で表される構造単位を含むポリマーを形成可能なモノマーの具体例としては、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ノルマルプロピルアクリレート、ノルマルプロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ノルマルブチルアクリレート、ノルマルブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ノルマルペンチルメタクリレート、ノルマルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ノルマルオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、2−クロロエチルアクリレート、2−クロロエチルメタクリレート、2−フルオロエチルメタクリレート、2−ブロモエチルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,2−トリブロモエチルアクリレート、2,2,2−トリブロモエチルメタクリレート、2,2,2−トリクロロエチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルメタクリレート、ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ノルマルブトキシエチルメタクリレート、3−メトキシブチルメタクリレート等が挙げられる。   Specific examples of monomers capable of forming a polymer containing the structural unit represented by the formula (2) include, for example, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, normal propyl acrylate, normal propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl Methacrylate, normal butyl acrylate, normal butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, normal pentyl methacrylate, normal hexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, normal octyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, cyclohexylmethyl methacrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, 2-chloroethyl Acrylate, 2 Chloroethyl methacrylate, 2-fluoroethyl methacrylate, 2-bromoethyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,2-tribromoethyl acrylate, 2 , 2,2-tribromoethyl methacrylate, 2,2,2-trichloroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate, hexafluoroisopropyl methacrylate, 2-methoxyethyl acrylate, Examples include 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 2-normal butoxyethyl methacrylate, and 3-methoxybutyl methacrylate.

本発明に用いられる硬化膜形成組成物に含まれる、上記式(1)で表される構造単位と下記式(2)で表される構造単位とを含むポリマーは、前記(1)で表される構造単位を含むポリマーを形成可能なモノマーを一種類と、前記(2)で表される構造単位を含むポリマーを形成可能なモノマーを一種類とから製造された共重合ポリマーを使用することができる。また、二種以上の式(1)で表される構造単位を含むポリマーを形成可能なモノマー及び二種以上の式(2)で表される構造単位を含むポリマーを形成可能なモノマーの組合せより製造された共重合ポリマーや、これらポリマーの混合物を使用することもできる。
そのようなポリマーの具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとエチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとイソプロピルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとノルマルブチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとエチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとノルマルプロピルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとイソブチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとメチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとイソプロピルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとイソブチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとノルマルプロピルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートとノルマルブチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートとエチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートとノルマルプロピルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートとノルマルブチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシブチルアクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシブチルアクリレートとエチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシブチルアクリレートとノルマルプロピルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシブチルアクリレートとノルマルブチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートと2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2,2,2−トリクロロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−フルオロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2−クロロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2,2,2−トリブロモエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2−エトキシエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとベンジルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシプロピルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルアクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートと2−ヒドロキシエチルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルアクリレートとエチルメタクリレートと2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2−エトキシエチルメタクリレートとノルマルヘキシルメタクリレートの共重合ポリマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレートと2−ヒドロキシエチルアクリレートとエチルメタクリレートと2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートの共重合ポリマー等が挙げられる。
The polymer containing the structural unit represented by the above formula (1) and the structural unit represented by the following formula (2) contained in the cured film forming composition used in the present invention is represented by the above (1). A copolymer which is produced from one type of monomer capable of forming a polymer containing a structural unit and one type of monomer capable of forming a polymer containing the structural unit represented by (2) above. it can. Moreover, from the combination of the monomer which can form the polymer containing the structural unit represented by 2 or more types of Formula (1), and the monomer which can form the polymer containing the structural unit represented by 2 or more types of Formula (2) Copolymers produced and mixtures of these polymers can also be used.
Specific examples of such a polymer include a copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and methyl acrylate, a copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and ethyl acrylate, and a copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and isopropyl acrylate. Copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and normal butyl acrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and methyl acrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and normal propyl acrylate Copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and isobutyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate Copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and ethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and isopropyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and isobutyl methacrylate, 2 -Copolymer of hydroxyethyl methacrylate and methyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and ethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and normal propyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and normal butyl methacrylate Polymerized polymer, copolymer of 2-hydroxypropyl acrylate and methyl acrylate, 2-hydride Copolymer of xylpropyl acrylate and ethyl acrylate, copolymer of 2-hydroxypropyl acrylate and normal propyl acrylate, copolymer of 2-hydroxypropyl acrylate and normal butyl acrylate, copolymer of 2-hydroxybutyl acrylate and methyl acrylate Polymer, copolymer of 2-hydroxybutyl acrylate and ethyl acrylate, copolymer of 2-hydroxybutyl acrylate and normal propyl acrylate, copolymer of 2-hydroxybutyl acrylate and normal butyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate and 2 , 2,2-Trifluoroethyl methacrylate copolymer, 2-hydroxyethyl methacrylate and 2,2,2 -Copolymer of trifluoroethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and 2,2,2-trichloroethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate and 2-fluoroethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl Copolymer of methacrylate and 2-chloroethyl methacrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and 2,2 , 2-tribromoethyl methacrylate copolymer, 2-hydroxyethyl methacrylate and 2-ethoxyethyl methacrylate copolymer, 2-hydroxyethyl acrylate and benzyl methacrylate Copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate, copolymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and methyl acrylate, copolymer of 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and methyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and 2 -Copolymer of hydroxyethyl methacrylate and methyl methacrylate, Copolymer of 2-hydroxyethyl acrylate, ethyl methacrylate and 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate and normal hexyl Copolymer of methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and ethyl methacrylate When the copolymer or the like of 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate.

本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物に含まれる上記ポリマーの重量平均分子量(ポリエチレン換算)は1,000〜2,000,000であり、又は1,500〜200,000、又は1,500〜50,000であり、又は,1500〜30,000の範囲で用いることができる。   The weight average molecular weight (in terms of polyethylene) of the polymer contained in the thermosetting film forming composition used in the present invention is 1,000 to 2,000,000, or 1,500 to 200,000, or 1,500. It is -50,000, or can be used in the range of 1500-30,000.

<架橋剤>
本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物には、必要に応じて架橋剤を含むことができる。架橋剤を含むことによって、例えば熱硬化膜形成組成物がギャップフィル材として形成される際、該組成物が基板上に塗布され焼成される時に架橋反応が起こる。そして、この架橋反応のために、形成された熱硬化膜は強固になり、フォトレジスト、又は反射防止膜等のレジスト下層膜形成組成物に一般的に使用されている有機溶剤、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、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エチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ピルビン酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等に対する溶解性が低い硬化膜となる。すなわち、架橋剤を含むことにより、本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物より形成される熱硬化膜は、場合によりその上層に塗布、形成されるフォトレジスト又は反射防止膜とインターミキシングを起こさないものとなる。
<Crosslinking agent>
The thermosetting film forming composition used in the present invention can contain a crosslinking agent as required. By including a cross-linking agent, for example, when a thermosetting film forming composition is formed as a gap fill material, a cross-linking reaction occurs when the composition is applied onto a substrate and baked. Due to this crosslinking reaction, the formed thermosetting film becomes strong, and an organic solvent commonly used in resist underlayer film forming compositions such as a photoresist or an antireflection film, such as ethylene glycol. Monomethyl ether, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, toluene, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, 2-hydroxy-2 -A cured film having low solubility in ethyl methyl propionate, ethyl ethoxy acetate, methyl pyruvate, ethyl lactate, butyl lactate and the like. That is, by including a crosslinking agent, the thermosetting film formed from the thermosetting film-forming composition used in the present invention causes intermixing with the photoresist or antireflection film applied or formed on the upper layer in some cases. It will not be.

そのような架橋剤としては、特に制限はないが、少なくとも2個の架橋形成置換基を有する架橋剤が好ましく用いられる。
例えば、メチロール基、メトキシメチル基といった架橋形成置換基を有するメラミン系化合物や置換尿素系化合物が挙げられる。具体的には、メトキシメチル化グリコールウリル、又はメトキシメチル化メラミンなどの化合物であり、例えば、テトラメトキシメチルグリコールウリル、テトラブトキシメチルグリコールウリル、又はヘキサメトキシメチルメラミンが挙げられる。また、テトラメトキシメチル尿素、テトラブトキシメチル尿素などの化合物も挙げられる。
これら架橋剤は自己縮合による架橋反応を起こすこともあるが、前述のポリマーに含まれる架橋形成置換基、例えば前記式(1)中の水酸基と架橋反応を起こすこともできる。
架橋剤の含有量は固形分中で5質量%以下であり、例えば0.01〜5質量%であり、また例えば0.04〜5質量%である。
Such a crosslinking agent is not particularly limited, but a crosslinking agent having at least two crosslinking-forming substituents is preferably used.
Examples thereof include melamine compounds and substituted urea compounds having a cross-linking substituent such as a methylol group or a methoxymethyl group. Specifically, it is a compound such as methoxymethylated glycoluril or methoxymethylated melamine, and examples thereof include tetramethoxymethylglycoluril, tetrabutoxymethylglycoluril, and hexamethoxymethylmelamine. In addition, compounds such as tetramethoxymethylurea and tetrabutoxymethylurea are also included.
These cross-linking agents may cause a cross-linking reaction by self-condensation, but may also cause a cross-linking reaction with a cross-linking substituent contained in the aforementioned polymer, for example, a hydroxyl group in the formula (1).
Content of a crosslinking agent is 5 mass% or less in solid content, for example, is 0.01-5 mass%, for example, is 0.04-5 mass%.

<架橋触媒>
本発明に用いられる熱硬化膜形成組成物には、前記架橋反応を促進するための触媒として、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウム−p−トルエンスルホン酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸などの酸化合物;又は、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシラート、2−ニトロベンジルトシラート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、フェニル−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、ベンゾイントシレート、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホネート等の酸発生剤を添加する事が出来る。
<Crosslinking catalyst>
In the thermosetting film forming composition used in the present invention, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium-p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid is used as a catalyst for promoting the crosslinking reaction. Acid compounds such as acid, benzoic acid and hydroxybenzoic acid; or 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium Acid generators such as trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, phenyl-bis (trichloromethyl) -s-triazine, benzoin tosylate, N-hydroxysuccinimide trifluoromethanesulfonate, and the like can be added.

これら酸又は酸発生剤化合物の添加量は、前述のポリマーの種類、架橋剤の種類やその添加量等により変動するが、固形分中で5質量%以下であり、例えば0.01〜5質量%であり、また例えば0.04〜5質量%である。   The amount of the acid or acid generator compound added varies depending on the type of polymer, the type of crosslinking agent, the amount added, and the like, but is 5 mass% or less in the solid content, for example, 0.01 to 5 mass. %, For example, 0.04 to 5% by mass.

<溶剤>
本発明の熱硬化膜形成組成物は、前記熱硬化性化合物等の各成分(以下、「固形分」という)を溶剤に溶かした溶液状態で使用されることが好ましい。溶剤としては、固形分を溶解し、均一溶液とできるものであれば使用することができる。
例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N−ジメチルホルムアミド、N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド及びN−メチルピロリドン等を挙げることができる。これらの溶剤は単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
溶剤としては、沸点が80〜250℃、又は100〜200℃、又は120〜180℃である溶剤が好ましく使用される。溶剤の沸点が低い場合には、熱硬化膜形成組成物の塗布中に溶剤が多く蒸発し、粘度の上昇が生じ、塗布性の低下を招くことがある。溶剤の沸点が高い場合には、熱硬化膜形成組成物の塗布後の乾燥に時間を要することが考えられる。
溶剤は、熱硬化膜形成組成物の固形分の濃度が、例えば1〜50質量%、又は1〜30質量%、又は1〜25質量%、となるような量で使用することができる。ここで固形分とは、熱硬化膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
<Solvent>
The thermosetting film-forming composition of the present invention is preferably used in a solution state in which each component (hereinafter referred to as “solid content”) such as the thermosetting compound is dissolved in a solvent. As the solvent, any solvent can be used as long as it can dissolve a solid content to form a uniform solution.
For example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, Toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3- Methyl methoxypropionate, 3-methoxyp Ethyl pionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, N-dimethylformamide, N-dimethylacetamide, dimethylsulfo Xoxide, N-methylpyrrolidone, etc. can be mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
As the solvent, a solvent having a boiling point of 80 to 250 ° C, 100 to 200 ° C, or 120 to 180 ° C is preferably used. When the boiling point of the solvent is low, a large amount of the solvent evaporates during the application of the thermosetting film-forming composition, resulting in an increase in viscosity and a decrease in applicability. When the boiling point of the solvent is high, it can be considered that time is required for drying after application of the thermosetting film-forming composition.
The solvent can be used in such an amount that the concentration of the solid content of the thermosetting film-forming composition is, for example, 1 to 50% by mass, or 1 to 30% by mass, or 1 to 25% by mass. Here, the solid content is obtained by removing the solvent component from all the components of the thermosetting film forming composition.

<熱硬化膜形成組成物より得られる硬化膜>
前述の熱硬化膜形成組成物を、基板上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布し、その後、加熱することにより硬化膜が形成される。加熱する条件としては、加熱温度80℃〜250℃、加熱時間0.3〜60分間の中から適宜、選択される。好ましくは、加熱温度130℃〜250℃、加熱時間0.5〜5分間である。
<Curing film obtained from thermosetting film forming composition>
The above-mentioned thermosetting film-forming composition is applied onto a substrate by an appropriate application method such as a spinner or a coater, and then heated to form a cured film. The heating conditions are appropriately selected from heating temperatures of 80 ° C. to 250 ° C. and heating times of 0.3 to 60 minutes. Preferably, the heating temperature is 130 ° C. to 250 ° C., and the heating time is 0.5 to 5 minutes.

[光硬化膜形成組成物]
また、本発明では拡散係数の測定に用いる硬化材料として、前述の熱硬化膜形成組成物より得られる硬化膜に加え、光硬化膜形成組成物を光照射により硬化して得られた硬化膜を用いることができる。
本発明に用いられる光硬化膜形成組成物として、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいてフォトレジストの下層に使用される下層膜に使用する光硬化膜形成組成物を使用することができる。
このような光硬化膜形成組成物は、光硬化性化合物、すなわち、光架橋反応基を少なくとも1つ有する光硬化性モノマー、又は光硬化性樹脂を含み、これを光硬化させることにより硬化膜を得る。前記光硬化膜形成組成物には、更に光反応性開始剤と溶剤を含むことができ、必要に応じて、界面活性剤及び増感剤等の他の成分を含むことができる。
本発明に用いられる光硬化膜形成組成物における固形分の割合は、例えば0.5〜50質量%、又は3〜40質量%、又は10〜30質量%である。ここで固形分とは、光硬化膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
[Photocured film forming composition]
Further, in the present invention, a cured film obtained by curing the photocured film-forming composition by light irradiation in addition to the cured film obtained from the above-mentioned thermosetting film-forming composition as a cured material used for measurement of the diffusion coefficient. Can be used.
As the photocured film forming composition used in the present invention, a photocured film forming composition used for a lower layer film used as a lower layer of a photoresist in a lithography process for manufacturing a semiconductor device can be used.
Such a photocurable film-forming composition contains a photocurable compound, that is, a photocurable monomer having at least one photocrosslinking reactive group, or a photocurable resin, and photocured to form a cured film. obtain. The photocured film-forming composition may further contain a photoreactive initiator and a solvent, and may contain other components such as a surfactant and a sensitizer as necessary.
The ratio of the solid content in the photocurable film-forming composition used in the present invention is, for example, 0.5 to 50% by mass, or 3 to 40% by mass, or 10 to 30% by mass. Here, the solid content is obtained by removing the solvent component from all components of the photocured film-forming composition.

<光硬化性化合物>
光硬化性化合物(光硬化性モノマー、光硬化性樹脂)としては、後述する光反応性開始剤の作用によって光重合する重合性の部位(光架橋反応基)を分子内に一個以上有する化合物であれば特に制限はない。耐溶剤性の高い硬化膜を形成するという観点から、光重合性の部位を二個以上、例えば二個乃至六個、又は三個乃至四個有する化合物が本発明の光硬化膜形成組成物における光硬化性化合物として好ましく使用される。
前述の光硬化膜形成組成物における固形分中の光硬化性化合物の含有量は50〜100質量%、また70〜99質量%、また80〜95質量%とすることができる。
<Photocurable compound>
The photocurable compound (photocurable monomer, photocurable resin) is a compound having one or more polymerizable sites (photocrosslinking reactive groups) in the molecule that are photopolymerized by the action of a photoreactive initiator described later. If there is no particular limitation. From the viewpoint of forming a cured film having high solvent resistance, a compound having two or more photopolymerizable sites, for example, 2 to 6, or 3 to 4, is a photocurable film-forming composition of the present invention. It is preferably used as a photocurable compound.
Content of the photocurable compound in solid content in the above-mentioned photocuring film forming composition can be 50-100 mass%, 70-99 mass%, and 80-95 mass%.

前記光硬化性化合物に含まれる光重合性の部位としては、例えばラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合が挙げられる。また、光重合性の部位としては、カチオン重合性の部位であるエポキシ環及びオキセタン環等の環状エーテル構造、ビニルエーテル構造及びビニルチオエーテル構造等が挙げられる。
光硬化性化合物としては、室温(20℃程度)で液体である化合物が好ましく使用される。光硬化性化合物の分子量(ポリエチレン換算による重量平均分子量)としては100以上であることが好ましく、例えば100〜2,000であり、又は150〜1,500であり、又は300〜1,000であり、又は400〜800である。
As a photopolymerizable site | part contained in the said photocurable compound, the ethylenically unsaturated bond which is a radically polymerizable site | part is mentioned, for example. Examples of the photopolymerizable moiety include a cyclic ether structure such as an epoxy ring and an oxetane ring which is a cationic polymerizable moiety, a vinyl ether structure, a vinyl thioether structure, and the like.
As the photocurable compound, a compound that is liquid at room temperature (about 20 ° C.) is preferably used. The molecular weight (weight average molecular weight in terms of polyethylene) of the photocurable compound is preferably 100 or more, for example, 100 to 2,000, or 150 to 1,500, or 300 to 1,000. Or 400-800.

エチレン性不飽和結合を有する光硬化性化合物としては、特に制限はなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸及びフタル酸等の不飽和カルボン酸化合物が挙げられる。
また、これらの不飽和カルボン酸化合物とアルコール化合物又はアミン化合物とから誘導される不飽和カルボン酸エステル化合物又は不飽和カルボン酸アミド化合物を挙げることができ、例えばアクリル酸エステル化合物、メタクリル酸エステル化合物、イタコン酸エステル化合物、クロトン酸エステル化合物、マレイン酸エステル化合物、フタル酸エステル化合物、アクリル酸アミド化合物、メタクリル酸アミド化合物、イタコン酸アミド化合物、クロトン酸アミド化合物、マレイン酸アミド化合物及びフタル酸アミド化合物等を挙げることができる。
The photocurable compound having an ethylenically unsaturated bond is not particularly limited, and examples thereof include unsaturated carboxylic acid compounds such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid and phthalic acid.
In addition, unsaturated carboxylic acid ester compounds or unsaturated carboxylic acid amide compounds derived from these unsaturated carboxylic acid compounds and alcohol compounds or amine compounds can be mentioned, for example, acrylic acid ester compounds, methacrylic acid ester compounds, Itaconic acid ester compounds, crotonic acid ester compounds, maleic acid ester compounds, phthalic acid ester compounds, acrylic acid amide compounds, methacrylic acid amide compounds, itaconic acid amide compounds, crotonic acid amide compounds, maleic acid amide compounds, phthalic acid amide compounds, etc. Can be mentioned.

前記不飽和カルボン酸エステル化合物又は不飽和カルボン酸アミド化合物に用いられるアルコール化合物としては特に制限はないが、エチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリス(2−ヒドロキシルエチル)イソシアヌル酸、トリエタノールアミン及びペンタエリスリトール等の、例えば二個乃至六個の水酸基を有するポリオール化合物が挙げられる。また、アミン化合物としては特に制限はないが、エチレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ジアミノナフタレン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,3’,4,4’−テトラアミノビフェニル、及びトリス(2−アミノエチル)アミン等の、例えば二個乃至六個の一級又は二級のアミノ基を有するポリアミン化合物が挙げられる。   The alcohol compound used in the unsaturated carboxylic acid ester compound or unsaturated carboxylic acid amide compound is not particularly limited, but ethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, tris (2-hydroxylethyl) isocyanuric acid, triethanol. Examples thereof include polyol compounds having 2 to 6 hydroxyl groups such as amine and pentaerythritol. The amine compound is not particularly limited, but ethylenediamine, diaminocyclohexane, diaminonaphthalene, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminobiphenyl, and tris (2- Examples thereof include polyamine compounds having 2 to 6 primary or secondary amino groups, such as (aminoethyl) amine.

したがって、エチレン性不飽和結合を有する光硬化性化合物の具体例としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス〔4−(アクリロキシジエトキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(メタクリロキシジエトキシ)フェニル〕プロパン、3−フェノキシ−2−プロパノイルアクリレート、1,6−ビス(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−ヘキシルエーテル、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリス−(2−ヒドロキシルエチル)−イソシアヌル酸エステル(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、ジペンタエリスルトールペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、ここで、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレートとはエチレングリコールジアクリレートとエチレングリコールジメタクリレートとを意味する。   Accordingly, specific examples of the photocurable compound having an ethylenically unsaturated bond include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, and tetraethylene glycol di (meth). Acrylate, nonaethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, tetrapropylene glycol di (meth) acrylate, nonapropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di ( (Meth) acrylate, 2,2-bis [4- (acryloxydiethoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (methacryloxydiethoxy) phenyl] propane 3-phenoxy-2-propanoyl acrylate, 1,6-bis (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -hexyl ether, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, glycerol tri (Meth) acrylate, tris- (2-hydroxylethyl) -isocyanuric acid ester (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and dipentaerythritol hexa (meta ) Acrylate and the like. Here, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate means ethylene glycol diacrylate and ethylene glycol dimethacrylate.

本発明におけるエチレン性不飽和結合を有する光硬化性化合物としては、前述の化合物に加え、多価イソシアネート化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステル化合物との反応によって得ることができるウレタン化合物、多価エポキシ化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステル化合物との反応によって得ることができる化合物、フタル酸ジアリル等のジアリルエステル化合物、及びジビニルフタレート等のジビニル化合物等を挙げることもできる。   As the photocurable compound having an ethylenically unsaturated bond in the present invention, in addition to the above-mentioned compounds, urethane compounds and polyvalent epoxies obtainable by reaction of polyvalent isocyanate compounds and hydroxyalkyl unsaturated carboxylic acid ester compounds. Mention may also be made of compounds obtainable by reaction of a compound with a hydroxyalkyl unsaturated carboxylic acid ester compound, diallyl ester compounds such as diallyl phthalate, and divinyl compounds such as divinyl phthalate.

カチオン重合性の部位を有する光硬化性化合物としては、エポキシ環及びオキセタン環等の環状エーテル構造、ビニルエーテル構造及びビニルチオエーテル構造等を有する化合物が挙げられる。
エポキシ環を有する光硬化性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のエポキシ環を有する化合物を使用することができ、例えば、ジオール化合物、トリオール化合物、ジカルボン酸化合物及びトリカルボン酸化合物等の二個以上の水酸基又はカルボキシル基を有する化合物と、エピクロルヒドリン等のグリシジル化合物から製造することができる、二個以上のグリシジルエーテル構造又はグリシジルエステル構造を有する化合物を挙げることができる。
エポキシ環を有する光硬化性化合物の具体例としては、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−4−(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6−ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3−トリス[p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’−メチレンビス(N,N−ジグリシジルアニリン)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリグリシジル−p−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ビスフェノール−S−ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルレゾルシノールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロアセトンジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールジグリシジルエーテル、トリス−(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、ジグリセロールポリジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、1,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエーテル、o−フタル酸ジグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,6−ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)ジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルオキシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−3’,4’−エポキシ−1,3−ジオキサン−5−スピロシクロヘキサン、1,2−エチレンジオキシ−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメタン)、4’,5’−エポキシ−2’−メチルシクロヘキシルメチル−4,5−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレングリコール−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ビス−(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、及びビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル等を挙げることができる。
Examples of the photocurable compound having a cationic polymerizable moiety include compounds having a cyclic ether structure such as an epoxy ring and an oxetane ring, a vinyl ether structure, a vinyl thioether structure, and the like.
The photocurable compound having an epoxy ring is not particularly limited, and compounds having 1 to 6 or 2 to 4 epoxy rings can be used. For example, a diol compound, a triol compound, a dicarboxylic acid can be used. Examples of compounds having two or more glycidyl ether structures or glycidyl ester structures that can be produced from compounds having two or more hydroxyl groups or carboxyl groups such as acid compounds and tricarboxylic acid compounds and glycidyl compounds such as epichlorohydrin Can do.
Specific examples of the photocurable compound having an epoxy ring include 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,2-epoxy-4- (epoxyethyl) cyclohexane, glycerol triglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, 2, 6-diglycidylphenyl glycidyl ether, 1,1,3-tris [p- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, 4,4′-methylenebis (N, N-diglycidylaniline), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylolethane triglycidyl ether, triglycidyl-p-aminophenol, tetraglycidylmetaxylenediamine, Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, bisphenol-A-diglycidyl ether, bisphenol-S-diglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether resorcinol diglycidyl ether, diglycidyl phthalate, neo Pentyl glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, tetrabromobisphenol-A-diglycidyl ether, bisphenol hexafluoroacetone diglycidyl ether, pentaerythritol diglycidyl ether, tris- (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, mono Allyl diglycidyl isocyanurate, diglycerol polydiglycidyl a , Pentaerythritol polyglycidyl ether, 1,4-bis (2,3-epoxypropoxyperfluoroisopropyl) cyclohexane, sorbitol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, resorcin diglycidyl ether, 1,6-hexanediol Diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, phenyl glycidyl ether, p-tertiary butyl phenyl glycidyl ether, adipic acid diglycidyl ether, o-phthalic acid diglycidyl ether, dibromophenyl glycidyl ether, 1,2,7,8- Diepoxyoctane, 1,6-dimethylolperfluorohexane diglycidyl ether, 4,4′-bis (2,3-epoxypropoxyperfluoro Sopropyl) diphenyl ether, 2,2-bis (4-glycidyloxyphenyl) propane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxycyclohexyloxirane, 2- (3 4-epoxycyclohexyl) -3 ', 4'-epoxy-1,3-dioxane-5-spirocyclohexane, 1,2-ethylenedioxy-bis (3,4-epoxycyclohexylmethane), 4', 5'- Epoxy-2′-methylcyclohexylmethyl-4,5-epoxy-2-methylcyclohexanecarboxylate, ethylene glycol-bis (3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), bis- (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, And bis (2,3-epoxy Kuropenchiru) ether and the like.

オキセタン環を有する光硬化性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のオキセタン環を有する化合物を使用することができ、具体的には、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、3,3−ジエチルオキセタン、及び3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)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、ジ((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル、及びペンタエリスリトールテトラキス((3−エチル−3−オキセタニル)メチル)エーテル等を挙げることができる。   The photocurable compound having an oxetane ring is not particularly limited, and compounds having 1 to 6 or 2 to 4 oxetane rings can be used. Specifically, 3-ethyl- 3-hydroxymethyloxetane, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, 3,3-diethyloxetane, and 3-ethyl-3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 1,4-bis ((( 3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy) methyl) benzene, di ((3-ethyl-3-oxetanyl) methyl) ether, pentaerythritol tetrakis ((3-ethyl-3-oxetanyl) methyl) ether, etc. Can do.

ビニルエーテル構造を有する光硬化性化合物としては、特に制限はないが、一個乃至六個、また二個乃至四個のビニルエーテル構造を有する化合物を使用することができ、具体的には、ビニル−2−クロロエチルエーテル、ビニル−ノルマルブチルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、ビス(4−(ビニロキシメチル)シクロヘキシルメチル)グルタレート、トリ(エチレングリコール)ジビニルエーテル、アジピン酸ジビニルエステル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリス(4−ビニロキシ)ブチルトリメリレート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチル)テレフタレート、ビス(4−(ビニロキシ)ブチルイソフタレート、エチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、テトラメチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリメチロールエタントリビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル及びシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等を挙げることができる。   The photocurable compound having a vinyl ether structure is not particularly limited, but compounds having 1 to 6 or 2 to 4 vinyl ether structures can be used. Specifically, vinyl-2- Chloroethyl ether, vinyl-normal butyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether, vinyl glycidyl ether, bis (4- (vinyloxymethyl) cyclohexylmethyl) glutarate, tri (ethylene glycol) divinyl ether, adipic acid divinyl ester, Diethylene glycol divinyl ether, tris (4-vinyloxy) butyl trimellrate, bis (4- (vinyloxy) butyl) terephthalate, bis (4- (vinyloxy) butyl isophthalate, ethylene glycol divinyl ether, 1, -Butanediol divinyl ether, tetramethylene glycol divinyl ether, tetraethylene glycol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, trimethylolethane trivinyl ether, hexanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanediol divinyl ether, Examples include tetraethylene glycol divinyl ether, pentaerythritol divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, and cyclohexanedimethanol divinyl ether.

また、カチオン重合性の部位を有する光硬化性化合物としては、上述の化合物に加え、カチオン重合可能な反応性基を少なくとも一つ有する式(3)で表されるエポキシ基を含む構造単位、又は式(4)で表されるオキセタン環を含む構造単位を有する高分子化合物を用いることができる。   Moreover, as a photocurable compound having a cationically polymerizable site, in addition to the above compound, a structural unit containing an epoxy group represented by the formula (3) having at least one reactive group capable of cationic polymerization, or A polymer compound having a structural unit containing an oxetane ring represented by the formula (4) can be used.

式(3)中、Pは高分子主鎖を構成する連結基を示し、Qは直接結合又は連結基を示す。   In formula (3), P represents a linking group constituting the polymer main chain, and Q represents a direct bond or a linking group.

式(4)中、Pは高分子主鎖を構成する連結基を示し、Qは直接結合又は連結基を示す。   In formula (4), P represents a linking group constituting the polymer main chain, and Q represents a direct bond or a linking group.

<光反応性開始剤>
本発明に用いられる光硬化膜形成組成物に含まれる光反応性開始剤は、光照射によって前記光硬化性化合物の光重合を開始することができる作用を有する化合物であれば特に限定はない。例えば、光照射により酸(ブレンステッド酸又はルイス酸)、塩基、ラジカル、又はカチオンを発生する化合物を光反応性開始剤として使用することができる。
具体的には、光照射によって活性ラジカルを生じ前記光硬化性化合物のラジカル重合を起こすことのできる化合物、すなわち光ラジカル重合開始剤、及び光照射によってプロトン酸及び炭素陽イオン等のカチオン種を生じ前記光硬化性化合物のカチオン重合を起こすことのできる化合物、すなわち光カチオン重合開始剤等を挙げることができる。
<Photoreactive initiator>
The photoreactive initiator contained in the photocurable film-forming composition used in the present invention is not particularly limited as long as it has a function capable of initiating photopolymerization of the photocurable compound by light irradiation. For example, a compound that generates an acid (Bronsted acid or Lewis acid), a base, a radical, or a cation by light irradiation can be used as a photoreactive initiator.
Specifically, a compound capable of generating an active radical by light irradiation and causing radical polymerization of the photocurable compound, that is, a photo radical polymerization initiator, and a cationic species such as protonic acid and carbon cation by light irradiation. The compound which can raise | generate cationic polymerization of the said photocurable compound, ie, a photocationic polymerization initiator, etc. can be mentioned.

光照射は、例えば、波長が150nm〜1000nm、又は193〜700nm、又は300〜600nmである光を用いて行うことができる。また露光量1〜2000mJ/cm2、又は10〜1500mJ/cm2、又は50〜1000mJ/cm2によって活性ラジカルを生じる光ラジカル重合開始剤、又はカチオン種を生じる光カチオン重合開始剤が、光反応性開始剤として好ましく使用される。Light irradiation can be performed using, for example, light having a wavelength of 150 nm to 1000 nm, 193 to 700 nm, or 300 to 600 nm. The photo-radical polymerization initiator to produce active radicals by exposure 1 to 2,000 mJ / cm 2, or 10~1500mJ / cm 2, or 50~1000mJ / cm 2, or cationic photopolymerization initiator to produce cationic species, photoreactive It is preferably used as a sex initiator.

光ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機アジド化合物、イミダゾール化合物、ジアゾ化合物、ビスイミダゾール化合物、N−アリールグリシン化合物、チタノセン化合物、アルミナート化合物、有機過酸化物、N−アルコキシピリジニウム塩化合物、及びチオキサントン化合物等が挙げられる。
アジド化合物としては、p−アジドベンズアルデヒド、p−アジドアセトフェノン、p−アジド安息香酸、p−アジドベンザルアセトフェノン、4,4'−ジアジドカルコン、4,4’−ジアジドジフェニルスルフィド、及び2,6−ビス(4’−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン等を挙げることができる。
ジアゾ化合物としては、1−ジアゾ−2,5−ジエトキシ−4−p−トリルメルカプトベンゼンボロフルオリド、1−ジアゾ−4−N,N−ジメチルアミノベンゼンクロリド、及び1−ジアゾ−4−N,N−ジエチルアミノベンゼンボロフルオリド等を挙げることができる。
ビスイミダゾール化合物としては、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラキス(3,4,5−トリメトキシフェニル)1,2’−ビスイミダゾール、及び2,2’−ビス(o−クロロフェニル)4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビスイミダゾール等を挙げることができる。
チタノセン化合物としては、ジシクロペンタジエニル−チタン−ジクロリド、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビスフェニル、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,6−ジフルオロフェニル)、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,4−ジフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−チタン−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−チタン−ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)、ビス(メチルシクロペンタジエニル)−チタン−ビス(2,6−ジフルオロフェニル)、及びジシクロペンタジエニル−チタン−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)等を挙げることができる。
Examples of the photo radical polymerization initiator include organic azide compounds, imidazole compounds, diazo compounds, bisimidazole compounds, N-aryl glycine compounds, titanocene compounds, aluminate compounds, organic peroxides, N-alkoxy pyridinium salt compounds, and Examples include thioxanthone compounds.
Examples of azide compounds include p-azidobenzaldehyde, p-azidoacetophenone, p-azidobenzoic acid, p-azidobenzalacetophenone, 4,4′-diazidochalcone, 4,4′-diazidodiphenyl sulfide, and 2, Examples include 6-bis (4′-azidobenzal) -4-methylcyclohexanone.
Examples of the diazo compound include 1-diazo-2,5-diethoxy-4-p-tolylmercaptobenzeneborofluoride, 1-diazo-4-N, N-dimethylaminobenzene chloride, and 1-diazo-4-N, Examples thereof include N-diethylaminobenzeneborofluoride.
Examples of the bisimidazole compound include 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ′, 5′-tetrakis (3,4,5-trimethoxyphenyl) 1,2′-bisimidazole, and 2 , 2'-bis (o-chlorophenyl) 4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-bisimidazole and the like.
As titanocene compounds, dicyclopentadienyl-titanium-dichloride, dicyclopentadienyl-titanium-bisphenyl, dicyclopentadienyl-titanium-bis (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) Dicyclopentadienyl-titanium-bis (2,3,5,6-tetrafluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis (2,4,6-trifluorophenyl), dicyclopentadienyl -Titanium-bis (2,6-difluorophenyl), dicyclopentadienyl-titanium-bis (2,4-difluorophenyl), bis (methylcyclopentadienyl) -titanium-bis (2,3,4, 5,6-pentafluorophenyl), bis (methylcyclopentadienyl) -titanium-bis (2,3,5,6-tetrafluoro Enyl), bis (methylcyclopentadienyl) -titanium-bis (2,6-difluorophenyl), and dicyclopentadienyl-titanium-bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-) Yl) -phenyl) and the like.

光ラジカル重合開始剤としては、また、1,3−ジ(tert−ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3',4,4'−テトラキス(tert−ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3−フェニル−5−イソオキサゾロン、2−メルカプトベンズイミダゾール、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、及び2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン等も挙げることができる。   Examples of photo radical polymerization initiators include 1,3-di (tert-butyldioxycarbonyl) benzophenone, 3,3 ′, 4,4′-tetrakis (tert-butyldioxycarbonyl) benzophenone, 3-phenyl- 5-isoxazolone, 2-mercaptobenzimidazole, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, and 2-benzyl-2-dimethylamino-1- Mention may also be made of (4-morpholinophenyl) -butanone and the like.

光カチオン重合開始剤としては、スルホン酸エステル、スルホンイミド化合物、ジスルホニルジアゾメタン化合物、ジアルキル−4−ヒドロキシスルホニウム塩、アリールスルホン酸−p−ニトロベンジルエステル、シラノール−アルミニウム錯体、(η6−ベンゼン)(η5−シクロペンタジエニル)鉄(II)等が挙げられる。
スルホンイミド化合物としては、例えば、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(ノナフルオロ−ノルマルブタンスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファースルホニルオキシ)スクシンイミド及びN−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ナフタルイミド等が挙げられる。
ジスルホニルジアゾメタン化合物としては、例えば、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、及びメチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。
Photocationic polymerization initiators include sulfonic acid esters, sulfonimide compounds, disulfonyldiazomethane compounds, dialkyl-4-hydroxysulfonium salts, arylsulfonic acid-p-nitrobenzyl esters, silanol-aluminum complexes, (η6-benzene) ( (η5-cyclopentadienyl) iron (II) and the like.
Examples of the sulfonimide compound include N- (trifluoromethanesulfonyloxy) succinimide, N- (nonafluoro-normalbutanesulfonyloxy) succinimide, N- (camphorsulfonyloxy) succinimide, N- (trifluoromethanesulfonyloxy) naphthalimide, and the like. Is mentioned.
Examples of the disulfonyldiazomethane compound include bis (trifluoromethylsulfonyl) diazomethane, bis (cyclohexylsulfonyl) diazomethane, bis (phenylsulfonyl) diazomethane, bis (p-toluenesulfonyl) diazomethane, and bis (2,4-dimethylbenzenesulfonyl). ) Diazomethane, methylsulfonyl-p-toluenesulfonyldiazomethane, and the like.

光カチオン重合開始剤としては、また、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オンを挙げることができる。   Examples of the photocationic polymerization initiator include 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one.

また、芳香族ヨードニウム塩化合物、芳香族スルホニウム塩化合物、芳香族ジアゾニウム塩化合物、芳香族ホスホニウム塩化合物、トリアジン化合物及び鉄アレーン錯体化合物等は、光ラジカル重合開始剤としても、光カチオン重合開始剤としても用いることができる。
芳香族ヨードニウム塩化合物としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフエート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロ−ノルマルブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロ−ノルマルオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムカンファースルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムカンファースルホネート及びビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
芳香族スルホニウム塩化合物としては、例えば、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロノルマルブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート及びトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
In addition, aromatic iodonium salt compounds, aromatic sulfonium salt compounds, aromatic diazonium salt compounds, aromatic phosphonium salt compounds, triazine compounds and iron arene complex compounds can be used as photo radical polymerization initiators or photo cationic polymerization initiators. Can also be used.
Aromatic iodonium salt compounds include diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium nonafluoro-normal butanesulfonate, diphenyliodonium perfluoro-normaloctanesulfonate, diphenyliodonium camphorsulfonate, bis (4-tert- Examples thereof include butylphenyl) iodonium camphorsulfonate and bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate.
Examples of the aromatic sulfonium salt compound include triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium nonafluoronormal butane sulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and the like.

本発明の光硬化膜形成組成物において光反応性開始剤は、一種のみを使用することができ、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の光硬化膜形成組成物における光硬化性化合物と光反応性開始剤の含有量としては、光硬化性化合物100質量部に対して、光反応性開始剤が、例えば、1〜20質量部であり、又は3〜10質量部である。光反応性開始剤の量がこれより少ないと、重合反応が十分に進行せず、光硬化膜の硬度及び耐摩耗性が不十分なものとなる場合がある。光反応性開始剤の量がこれより多くなると、光硬化膜の表面近傍のみで硬化が起こり、光硬化膜内部まで完全に硬化し難くなる場合がある。
In the photocurable film-forming composition of the present invention, the photoreactive initiator can be used alone or in combination of two or more.
As content of the photocurable compound and photoreactive initiator in the photocurable film formation composition of this invention, a photoreactive initiator is 1-20 masses with respect to 100 mass parts of photocurable compounds, for example. Part, or 3 to 10 parts by mass. When the amount of the photoreactive initiator is less than this, the polymerization reaction does not proceed sufficiently, and the photocured film may have insufficient hardness and wear resistance. If the amount of the photoreactive initiator is larger than this, curing may occur only in the vicinity of the surface of the photocured film, and it may be difficult to completely cure the inside of the photocured film.

本発明の光硬化膜形成組成物において、光硬化性化合物としてラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合を有する化合物が使用された場合には、光反応性開始剤としては光ラジカル重合開始剤が好ましく用いられる。また、光硬化性化合物としてカチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、エポキシ環又はオキセタン環を有する化合物が使用された場合には、光反応性開始剤としては光カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。   In the photocurable film-forming composition of the present invention, when a compound having an ethylenically unsaturated bond, which is a radical polymerizable site, is used as the photocurable compound, the photoreactive initiator is used as the photoreactive initiator. An agent is preferably used. Moreover, when a compound having a vinyl ether structure, an epoxy ring or an oxetane ring, which is a cationically polymerizable site, is used as the photocurable compound, a photocationic polymerization initiator is preferably used as the photoreactive initiator.

<その他含有可能な添加剤>
本発明の光硬化膜形成組成物には、上記光硬化性化合物と光反応性開始剤の他、必要に応じて、界面活性剤、増感剤、アミン化合物、ポリマー化合物、酸化防止剤、熱重合禁止剤、表面改質剤及び脱泡剤等を添加することができる。
<Other additives that can be contained>
In addition to the photocurable compound and the photoreactive initiator, the photocured film forming composition of the present invention includes a surfactant, a sensitizer, an amine compound, a polymer compound, an antioxidant, A polymerization inhibitor, a surface modifier, a defoaming agent, etc. can be added.

界面活性剤は、ピンホールやストレーション等の発生を抑え、また、光硬化膜形成組成物の塗布性を向上させることができる。界面活性剤としては、例えば、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及びポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンオクチルフエノールエーテル及びポリオキシエチレンノニルフエノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル化合物、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロツクコポリマー化合物、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート及びソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル化合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート及びポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル化合物が挙げられる。また、商品名エフトップEF301,EF303、EF352((株)ジェムコ(旧(株)トーケムプロダクツ)製)、商品名メガファックF171、F173、R−08、R−30(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS−382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界面活性剤及びオルガノシロキサンポリマ−KP341(信越化学工業(株)製)等を上げることができる。
界面活性剤が使用される場合、その添加量としては、光硬化性化合物100質量部に対して、例えば、0.1〜5質量部であり、又は0.5〜2質量部である。
The surfactant can suppress the occurrence of pinholes and installations, and can improve the applicability of the photocured film-forming composition. Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ether compounds such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether and polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl phenol ether and polyoxyethylene nonyl phenol ether and the like. Oxyethylene alkyl allyl ether compounds, polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymer compounds, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan trioleate, sorbitan trisoleate and other sorbitan fatty acid ester compounds, polyoxy Ethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxye Polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester compounds such as alkylene sorbitan monostearate and polyoxyethylene sorbitan tristearate and the like. In addition, trade names F-top EF301, EF303, EF352 (manufactured by Gemco (formerly Tochem Products)), trade names Megafuck F171, F173, R-08, R-30 (manufactured by DIC Corporation) Fluorosurfactants such as Fluorard FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), trade names Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.) And organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
When a surfactant is used, the addition amount thereof is, for example, 0.1 to 5 parts by mass or 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photocurable compound.

増感剤は前記光反応性開始剤の光に対する感度を増加させるために用いることができる。増感剤としては、例えば、2,6−ジエチル−1,3,5,7,8−ペンタメチルピロメテン−BF2錯体及び1,3,5,7,8−ペンタメチルピロメテン−BF2錯体等のピロメテン錯体化合物、エオシン、エチルエオシン、エリスロシン、フルオレセイン及びローズベンガル等のキサンテン系色素、1−(1−メチルナフト〔1,2−d〕チアゾール−2(1H)−イリデン−4−(2,3,6,7)テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ〔ij〕キノリジン−9−イル)−3−ブテン−2−オン、1−(3−メチルベンゾチアゾール−2(3H)−イリデン−4−(p−ジメチルアミノフェニル)−3−ブテン−2−オン等のケトチアゾリン化合物、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−〔4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル〕−ナフト〔1,2−d〕チアゾール等のスチリル又はフェニルブタジエニル複素環化合物等が挙げられる。また、2,4−ジフェニル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ジフェニル−6−((〔2,3,6,7〕テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ〔ij〕キノリジン−9−イル)−1−エテン−2−イル)−1,3,5−トリアゾンナンスリル−((〔2,3,6,7〕テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ〔ij〕キノリジン−9−イル)−1−エテン−2−イル)ケトン及び2,5−ビス(p−ジメチルアミノシンナミリデン)シクロペンタノン、5,10,15,20テトラフェニルポルフィリン等も増感剤として挙げることができる。
増感剤が使用される場合、その添加量としては、光硬化性化合物100質量部に対して、例えば、0.1〜20質量部である。
A sensitizer can be used to increase the sensitivity of the photoreactive initiator to light. Examples of the sensitizer include 2,6-diethyl-1,3,5,7,8-pentamethylpyromethene-BF 2 complex and 1,3,5,7,8-pentamethylpyromethene-BF 2. Pyrromethene complex compounds such as complexes, xanthene dyes such as eosin, ethyl eosin, erythrosine, fluorescein and rose bengal, 1- (1-methylnaphth [1,2-d] thiazole-2 (1H) -ylidene-4- (2 , 3,6,7) Tetrahydro-1H, 5H-benzo [ij] quinolizin-9-yl) -3-buten-2-one, 1- (3-methylbenzothiazol-2 (3H) -ylidene-4- Ketothiazoline compounds such as (p-dimethylaminophenyl) -3-buten-2-one, 2- (p-dimethylaminostyryl) -naphtho [1,2-d] thiazole, 2- [4- And styryl such as (p-dimethylaminophenyl) -1,3-butadienyl] -naphtho [1,2-d] thiazole, phenylbutadienyl heterocyclic compounds, etc. In addition, 2,4-diphenyl-6- (P-dimethylaminostyryl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6-(([2,3,6,7] tetrahydro-1H, 5H-benzo [ij] quinolidin-9-yl ) -1-ethen-2-yl) -1,3,5-triazonenanthryl-(([2,3,6,7] tetrahydro-1H, 5H-benzo [ij] quinolidin-9-yl)- 1-ethen-2-yl) ketone, 2,5-bis (p-dimethylaminocinnamylidene) cyclopentanone, 5,10,15,20 tetraphenylporphyrin and the like can also be mentioned as sensitizers. .
When a sensitizer is used, the addition amount is, for example, 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photocurable compound.

アミン化合物は前記光反応性開始剤の酸素阻害による感度の低下を防止するために使用することができる。アミン化合物としては脂肪族アミン化合物及び芳香族アミン化合物等、様々なアミン化合物を使用することができる。アミン化合物が使用される場合、その添加量としては光硬化性化合物100質量部に対して、例えば0.1〜10質量部である。   The amine compound can be used to prevent a decrease in sensitivity due to oxygen inhibition of the photoreactive initiator. As the amine compound, various amine compounds such as an aliphatic amine compound and an aromatic amine compound can be used. When an amine compound is used, the addition amount is, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photocurable compound.

ポリマー化合物とは、本発明の光硬化膜形成組成物から形成される光硬化膜の屈折率、減衰係数、及び吸光性能等を調節するために使用する化合物である。例えば、ベンゼン環を有するポリマー化合物を使用することにより、ArFエキシマレーザ(波長193nm)に対する光硬化膜の吸光性能を高めることができる。また、例えば、ナフタレン環又はアントラセン環を有するポリマー化合物を使用することにより、KrFエキシマレーザ(波長248nm)に対する光硬化膜の吸収性能を高めることができる。
ポリマー化合物としては、その種類に特に制限はなく、重量平均分子量が1000〜1000000程度の種々のポリマー化合物を用いることができる。例えば、ベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環を有するアクリレートポリマー、メタクリレートポリマー、ノボラックポリマー、スチレンポリマー、ポリアミド、ポリアミック酸、ポリエステル及びポリイミド等を挙げることができる。
また、半導体装置製造のリソグラフィープロセスにおいて、フォトレジスト下層の反射防止膜に使用されている吸光性能に優れたポリマー化合物を使用することもできる。このようなポリマー化合物の使用によって、本発明の光硬化膜形成組成物から形成される下層膜の反射防止膜としての性能を高めることができる。
ポリマー化合物が使用される場合、その添加量としては、光硬化性化合物100質量部に対して、例えば0.1〜50質量部である。
The polymer compound is a compound used for adjusting the refractive index, attenuation coefficient, light absorption performance, and the like of the photocured film formed from the photocured film forming composition of the present invention. For example, by using a polymer compound having a benzene ring, the light absorption performance of the photocured film with respect to ArF excimer laser (wavelength 193 nm) can be enhanced. For example, by using a polymer compound having a naphthalene ring or an anthracene ring, the absorption performance of the photocured film with respect to a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) can be enhanced.
There is no restriction | limiting in particular as a polymer compound, The various polymer compound whose weight average molecular weights are about 1000-1 million can be used. Examples thereof include acrylate polymers, methacrylate polymers, novolak polymers, styrene polymers, polyamides, polyamic acids, polyesters and polyimides having a benzene ring, naphthalene ring or anthracene ring.
Further, in the lithography process for manufacturing a semiconductor device, it is also possible to use a polymer compound having excellent light absorption performance that is used for an antireflection film under the photoresist. By using such a polymer compound, the performance as an antireflection film of the lower layer film formed from the photocured film forming composition of the present invention can be enhanced.
When a polymer compound is used, the addition amount is, for example, 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photocurable compound.

<溶剤>
本発明の光硬化膜形成組成物は、前記光硬化性化合物等の各成分(以下、「固形分」という)を溶剤に溶かした溶液状態で使用されることが好ましい。溶剤としては、固形分を溶解し、均一溶液とできるものであれば使用することができる。例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、N−ジメチルホルムアミド、N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド及びN−メチルピロリドン等を挙げることができる。これらの溶剤は単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
溶剤としては、沸点が80〜250℃、又は100〜200℃、又は120〜180℃である溶剤が好ましく使用される。溶剤の沸点が低い場合には、光硬化膜形成組成物の塗布中に溶剤が多く蒸発し、粘度の上昇が生じ、塗布性の低下を招くことがある。溶剤の沸点が高い場合には、光硬化膜形成組成物の塗布後の乾燥に時間を要することが考えられる。
溶剤は、光硬化膜形成組成物の固形分の濃度が、例えば0.5〜50質量%、又は3〜40質量%、又は10〜30質量%、となるような量で使用することができる。ここで固形分とは、光硬化膜形成組成物の全成分から溶剤成分を除いたものである。
<Solvent>
The photocurable film-forming composition of the present invention is preferably used in a solution state in which each component (hereinafter referred to as “solid content”) such as the photocurable compound is dissolved in a solvent. As the solvent, any solvent can be used as long as it can dissolve a solid content to form a uniform solution. For example, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, Toluene, xylene, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3- Methyl methoxypropionate, 3-methoxyp Ethyl pionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, N-dimethylformamide, N-dimethylacetamide, dimethylsulfo Xoxide, N-methylpyrrolidone, etc. can be mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
As the solvent, a solvent having a boiling point of 80 to 250 ° C, 100 to 200 ° C, or 120 to 180 ° C is preferably used. When the solvent has a low boiling point, a large amount of the solvent evaporates during the application of the photocured film-forming composition, resulting in an increase in viscosity and a decrease in applicability. When the boiling point of the solvent is high, it can be considered that time is required for drying after application of the photocurable film-forming composition.
The solvent can be used in such an amount that the concentration of the solid content of the photocured film-forming composition is, for example, 0.5 to 50% by mass, or 3 to 40% by mass, or 10 to 30% by mass. . Here, the solid content is obtained by removing the solvent component from all components of the photocured film-forming composition.

<光硬化膜形成組成物より得られる硬化膜>
前述の光硬化膜形成組成物を、基板上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法により塗布しすることにより塗布膜が形成される。そして、該塗布膜は、光照射を行う前に、必要に応じて乾燥工程をおくことができ、特に溶剤を含む硬化膜形成組成物が硬化膜の形成に使用された場合は、乾燥工程をおくことが好ましい。
乾燥工程は、高温(例えば150℃、又はそれ以上の温度)で加熱されると、塗布膜に含まれる固形分の昇華等が起こり、装置を汚染することが考えられるため、高温での加熱という方法でなければ特に制限はない。
乾燥工程は、例えば、ホットプレート上、基板を50〜100℃で0.1〜10分間加熱することによって行うことができる。また、例えば、室温(20℃程度)で風乾することで行うことができる。
<Hardened film obtained from photocured film forming composition>
A coating film is formed by applying the above-mentioned photocured film-forming composition onto a substrate by an appropriate coating method such as a spinner or a coater. The coating film can be subjected to a drying step as necessary before light irradiation. In particular, when a cured film-forming composition containing a solvent is used for forming a cured film, the drying step is performed. It is preferable to keep it.
When the drying process is heated at a high temperature (for example, 150 ° C. or higher), sublimation of solids contained in the coating film may occur and the device may be contaminated. There is no particular limitation if it is not a method.
The drying step can be performed, for example, by heating the substrate at 50 to 100 ° C. for 0.1 to 10 minutes on a hot plate. For example, it can carry out by air-drying at room temperature (about 20 degreeC).

次に塗布膜に対して光照射が行われる。光照射には、前記光反応性開始剤に作用し、光硬化性化合物の重合を起こすことができる方法であれば、特に制限なく使用することができる。光照射は、例えば、波長が150nm〜1000nm、又は193〜700nm、又は300〜600nmである光を用いて行うことができる。光照射は例えば、超高圧水銀ランプ、フラッシュUVランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、DEEP−UV(深紫外)ランプ、キセノンショートアークランプ、ショートアークメタルハライドランプ、YAGレーザ励起用ランプ及びキセノンフラッシュランプ等を使用して行うことができる。例えば、超高圧水銀ランプを用い、紫外域の289nm、297nm、303nm、313nm(j線)、334nm、365nm(i線)や、可視光域の405nm(h線)、436nm(g線)、546nm、579nmの波長をピークとした輝線スペクトルを含めた波長250nm程度から650nm程度までの全波長を照射することによって行うことができる。   Next, light irradiation is performed on the coating film. The light irradiation can be used without particular limitation as long as it is a method capable of acting on the photoreactive initiator and causing polymerization of the photocurable compound. Light irradiation can be performed using, for example, light having a wavelength of 150 nm to 1000 nm, 193 to 700 nm, or 300 to 600 nm. For example, the ultra-high pressure mercury lamp, flash UV lamp, high pressure mercury lamp, low pressure mercury lamp, DEEP-UV (deep ultraviolet) lamp, xenon short arc lamp, short arc metal halide lamp, YAG laser excitation lamp, and xenon flash lamp Etc. can be used. For example, using an ultra-high pressure mercury lamp, 289 nm, 297 nm, 303 nm, 313 nm (j line), 334 nm, 365 nm (i line) in the ultraviolet region, 405 nm (h line), 436 nm (g line), 546 nm in the visible light region. The irradiation can be performed by irradiating all wavelengths from about 250 nm to about 650 nm including an emission line spectrum having a peak at a wavelength of 579 nm.

光照射によって塗布膜中の光反応性開始剤よりカチオン種や活性ラジカルが生じ、そして、これらにより塗布膜中の光硬化性化合物の重合反応が起こる。そして、この重合反応の結果、基板上に硬化膜が形成され薄膜試料とすることができる。   By photoirradiation, cationic species and active radicals are generated from the photoreactive initiator in the coating film, and these cause a polymerization reaction of the photocurable compound in the coating film. As a result of this polymerization reaction, a cured film is formed on the substrate, and a thin film sample can be obtained.

[拡散係数の測定方法]
本発明の拡散係数の測定方法は、光学顕微鏡とCCDカメラを組み合わせた単一蛍光分子検出法により硬化材料(例えば前述の硬化膜)中の低分子物質の拡散作用を同定するための方法である。詳細には、励起光源(レーザー)によって励起された蛍光分子が材料中で回転又は並進運動する際の拡散係数を、硬化材料(硬化膜)中の蛍光分子による輝点の位置の経時変化と拡散方程式とに基づいて求める拡散係数の測定方法である。
[Diffusion coefficient measurement method]
The diffusion coefficient measurement method of the present invention is a method for identifying the diffusion action of a low-molecular substance in a cured material (for example, the cured film described above) by a single fluorescent molecule detection method combining an optical microscope and a CCD camera. . Specifically, the diffusion coefficient when the fluorescent molecule excited by the excitation light source (laser) rotates or translates in the material, the time-dependent change and diffusion of the bright spot position by the fluorescent molecule in the cured material (cured film) This is a method of measuring a diffusion coefficient obtained based on an equation.

前記CCDカメラは電荷結合素子(Charge Coupled Device)イメージセンサを用いたカメラを使用することができる。
また、前記蛍光分子の励起光源として、紫外〜可視域にて連続発振型のArイオンレーザー、He−Neレーザー又は半導体レーザーを用いる。該レーザーからの光を透過バンド幅4nm以下の高精度レーザーラインフィルターを用いることにより、極めて高い励起波長における励起光の単色性を実現できる。
そして、高精度の波長弁別フィルターを使用することにより、非常に高い精度での励起光と蛍光の分離を可能にする。
また、CCD素子を冷却することで熱雑音の高精度除去が可能となるペルチェ素子冷却背面照射型CCD検出器を備えたCCDカメラを用いることにより、単一光子計数レベルの高い光検出感度が可能となり、時間分解単分子蛍光イメージングを実現する。
The CCD camera may be a camera using a charge coupled device image sensor.
Further, as the excitation light source of the fluorescent molecule, a continuous oscillation Ar ion laser, He—Ne laser or semiconductor laser is used in the ultraviolet to visible range. By using a high-precision laser line filter having a transmission bandwidth of 4 nm or less for light from the laser, monochromaticity of excitation light at an extremely high excitation wavelength can be realized.
By using a highly accurate wavelength discrimination filter, it is possible to separate excitation light and fluorescence with extremely high accuracy.
In addition, by using a CCD camera equipped with a Peltier-cooled back-illuminated CCD detector, which can remove thermal noise with high accuracy by cooling the CCD element, high photodetection sensitivity with a single photon count level is possible. This realizes time-resolved single-molecule fluorescence imaging.

前記CCD素子の冷却温度はマイナス70℃〜マイナス200℃程度であり、特にドライアイスを用いてマイナス78℃〜マイナス80℃程度に冷却することができる。
前述の操作によって得られた蛍光イメージを2〜10倍、好ましくは5倍程度のリレーレンズを用い拡大撮影することで、単分子の蛍光輝点を複数個のCCD素子にまたがって検出し、CCD検出器1素子に対応する観測範囲(空間分解能)を1〜100nm、実際は10〜40nm、具体的には約32.5nmとすることができる。
The cooling temperature of the CCD element is about minus 70 ° C. to minus 200 ° C., and in particular, it can be cooled to about minus 78 ° C. to minus 80 ° C. using dry ice.
The fluorescent image obtained by the above-mentioned operation is enlarged and photographed using a relay lens of 2 to 10 times, preferably about 5 times, so that a single molecule fluorescent luminescent spot is detected across a plurality of CCD elements, and the CCD is detected. The observation range (spatial resolution) corresponding to one detector element can be set to 1 to 100 nm, actually 10 to 40 nm, and specifically about 32.5 nm.

そして単分子蛍光イメージング装置において取得蛍光像に見られる単分子に由来する蛍光輝点の位置情報を取得する際に、高速画像解析プログラムにより2次元ガウスフィッティングを行ことにより、高速且つ高精度に分子の位置情報の決定が可能となる。   Then, when acquiring the position information of the fluorescent bright spots derived from the single molecules found in the acquired fluorescent image in the single molecule fluorescent imaging device, two-dimensional Gaussian fitting is performed by a high-speed image analysis program, so that the molecules can be detected at high speed and with high accuracy. Position information can be determined.

本発明の拡散係数の測定方法に用いる蛍光分子としては、試料溶剤(測定しようとする硬化材料(膜)を形成するための前記硬化膜形成組成物に用いられる溶剤)に溶解でき、且つ、150〜800nm、好ましくは400〜800nmの波長域で蛍光を発する分子が好ましい。
これらの蛍光分子として、例えばN,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド等のペリレン化合物;N−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−N’−(n−オクチル)−テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド及びN−N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド等のテリレン化合物;1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩等のカルボシアニン化合物;又は9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ(a)フェノキサジン−5−オン等のフェノキサジン化合物を用いることができる。
The fluorescent molecule used in the method for measuring a diffusion coefficient of the present invention can be dissolved in a sample solvent (a solvent used in the cured film forming composition for forming a cured material (film) to be measured) and 150 Molecules that fluoresce in the wavelength region of ˜800 nm, preferably 400 to 800 nm are preferred.
Examples of these fluorescent molecules include perylene compounds such as N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide; N- (2,6-diisopropylphenyl) -N '-(n-octyl) -terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide and NN'-bis (2,6-diisopropylphenyl) terylene-3,4,11,12-tetra Terylene compounds such as carboxylic acid diimides; Carbocyanine compounds such as 1,1′-dioctadecyl-3,3,3 ′, 3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate; or 9- (diethylamino) -5H— Phenoxazine compounds such as benzo (a) phenoxazin-5-one can be used.

上述のN,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド[N,N’−bis(2,6−dimethylphenyl)perylene−3,4,9,10−tetracarboxylic diimide]の化学構造は下記式(k−1)で表される。下記式(k−1)で表される蛍光分子は、例えば米国特許第6143905号明細書に記載されている。   N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide [N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4 The chemical structure of 9,10-tetracarboxylic dimethyl] is represented by the following formula (k-1). The fluorescent molecule represented by the following formula (k-1) is described in, for example, US Pat. No. 6,143,905.

上述のN−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−N’−(n−オクチル)−テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド[N−(2,6−Diisopropylphenyl)−N’−(n−octyl)−terrylene−3,4,11,12−tetracarboxidiimide]の化学構造は下記式(k−2)で示される。   N- (2,6-diisopropylphenyl) -N '-(n-octyl) -terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide [N- (2,6-Diisopropylphenyl) -N'- The chemical structure of (n-octyl) -terylene-3,4,11,12-tetracarboxidimide] is represented by the following formula (k-2).

また上述のN−N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド[N,N’−bis(2,6−diisopropylphenyl)terrylene−3,4,11,12−tetracarboxdiimide]の化学構造は式(k−3)で表される。   In addition, the above-described NN′-bis (2,6-diisopropylphenyl) terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide [N, N′-bis (2,6-diisopropylphenyl) terylene-3,4 , 11, 12-tetracarbboximide] is represented by the formula (k-3).

上記式(k−2)及び式(k−3)で表される蛍光分子は、例えばケミストリー・エ・ヨーロピアン・ジャーナル、3巻、第2号、219〜225頁、1997年発行(Chemistry A European Journal、Vol3,No.2,219〜225,1997)に記載されている。   The fluorescent molecules represented by the above formulas (k-2) and (k-3) are, for example, Chemistry & European Journal, Vol. 3, No. 2, pages 219 to 225, published in 1997 (Chemistry A European). Journal, Vol 3, No. 2, 219-225, 1997).

上記1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩[1,1’−dioctadecyl−3,3,3’,3’−tetramethylindocarbocyanine perchlorate]の化学構造は下記式(k−4)で表される。下記式(k−4)で表される蛍光分子は、例えばアルドリッチ社の試薬カタログに記載されている。   Of the above 1,1′-dioctadecyl-3,3,3 ′, 3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate [1,1′-dioctadecyl-3,3,3 ′, 3′-tetramethyldocarbocyanine perchlorate] The chemical structure is represented by the following formula (k-4). The fluorescent molecule represented by the following formula (k-4) is described, for example, in the reagent catalog of Aldrich.

上記9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ(a)フェノキサジン−5−オン[9−(Diethylamino)−5H−benzo[a]phenoxazin−5−one]の化学構造は下記式(k−5)で表される。下記式(k−5)で表される蛍光分子は、例えばジャーナル・オブ・フォトケミストリー・アンド・フォトビオロジー・エー・ケミストリー(Journal of photochemistry and photobiology A Chemistry)181(2006年)99〜105に記載されている。   The chemical structure of 9- (diethylamino) -5H-benzo (a) phenoxazin-5-one [9- (Diethylamino) -5H-benzo [a] phenoxazin-5-one] is represented by the following formula (k-5). expressed. The fluorescent molecule represented by the following formula (k-5) is described in, for example, Journal of Photochemistry and Photobiology A Chemistry 181 (2006) 99-105. Has been.

本発明の測定方法において、前記硬化膜形成組成物中に例えば上記の蛍光分子を混入し、その硬化膜形成組成物を基板に塗布し硬化したものを、測定サンプル(薄膜試料)として使用することができる。
前記蛍光分子の硬化膜形成組成物中の濃度は、1×10-5〜1×10-12モル/リットル、好ましくは1×10-9モル/リットル程度である。
そして基板上に前記蛍光分子を含有する硬化膜形成組成物をスピンコート法、コーター法等により塗布し、熱硬化、光硬化、又はそれらを組み合わせた硬化方法により硬化し、例えば10〜3000nm、又は20〜1000nm、又は20〜800nm、又は20〜200nm程度の膜厚の薄膜を得て、これを薄膜試料とすることができる。
In the measurement method of the present invention, for example, the above-described fluorescent molecule is mixed in the cured film forming composition, and the cured film forming composition is applied to a substrate and cured, and used as a measurement sample (thin film sample). Can do.
The concentration of the fluorescent molecule in the cured film forming composition is about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −12 mol / liter, preferably about 1 × 10 −9 mol / liter.
And the cured film forming composition containing the said fluorescent molecule is apply | coated by the spin coat method, the coater method etc. on the board | substrate, and it hardens | cures with the hardening method which combined thermosetting, photocuring, or those, for example, 10-3000 nm, or A thin film having a film thickness of about 20 to 1000 nm, 20 to 800 nm, or 20 to 200 nm can be obtained and used as a thin film sample.

前記基板はガラス基板、半導体基板、セラミックス基板等を用いることができ、薄膜試料を形成した基板は顕微鏡ステージに設置され、そして薄膜試料中に存在する蛍光分子を励起(発光)させるためのレーザーの照射を受ける。   The substrate may be a glass substrate, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or the like. The substrate on which the thin film sample is formed is placed on a microscope stage, and a laser for exciting (emitting) fluorescent molecules present in the thin film sample. Receive irradiation.

本発明の測定方法が実施される測定装置は、例えば図1に示す単分子蛍光イメージング装置である。本測定装置では、連続発振レーザー或いはパルスレーザー(図1中では(1))を励起光源とし、励起光は落射光学配置で薄膜試料(9)の直径50マイクロメートル程度の領域に照射される。この光学配置により、薄膜試料(9)中の複数個の蛍光分子を同時に励起させる。
薄膜試料(9)中の単分子群からの蛍光は、対物レンズ(7)で背面照射型EMCCDカメラ(11)(ローパーサイエンティフィック(Roper Scientific)社製、商品名カスケード(Cascade)512B)の検出面に結像される。ここにはペルチェ素子冷却背面照射型CCD検出器が装着されている。
このとき、励起光と蛍光とを波長領域で明確に分離し、試料からの蛍光のみを検出するために光学フィルター(セムロック(Semrock)社,ラゾルエッジ(Razor Edge)ラマン分光用エッジフィルター等)(図1中では(10))を用いる。このフィルターは前述した波長弁別フィルターとして機能する。
また、励起光の単色性を高めるためにレーザーラインフィルター(2)(セムラック社製(Semrock)社製、商品名Maxline レーザーラインフィルター等)を用い、異なる波長の迷光の混入を極力防止することで、蛍光検出のS/N比を向上させる。
A measurement apparatus in which the measurement method of the present invention is implemented is, for example, a single molecule fluorescence imaging apparatus shown in FIG. In this measurement apparatus, a continuous wave laser or a pulse laser ((1) in FIG. 1) is used as an excitation light source, and the excitation light is applied to an area of about 50 micrometers in diameter of the thin film sample (9) in an incident light optical arrangement. With this optical arrangement, a plurality of fluorescent molecules in the thin film sample (9) are excited simultaneously.
Fluorescence from a single molecule group in the thin film sample (9) is obtained by back-illuminated type EMCCD camera (11) (trade name Cascade 512B, manufactured by Roper Scientific) with the objective lens (7). An image is formed on the detection surface. Here, a Peltier element cooled back-illuminated CCD detector is mounted.
At this time, excitation light and fluorescence are clearly separated in the wavelength region, and an optical filter (Semrock, Razo Edge, edge filter for Raman spectroscopy, etc.) is used to detect only the fluorescence from the sample. In (1), (10)) is used. This filter functions as the wavelength discrimination filter described above.
In addition, in order to enhance monochromaticity of excitation light, laser line filter (2) (manufactured by Semrock, trade name Maxline laser line filter, etc.) is used to prevent the mixing of stray light of different wavelengths as much as possible. , Improve the S / N ratio of fluorescence detection.

上記CCDカメラで得られる単分子のイメージは、直径250nm程度のスポットであり、このスポットサイズは用いる光学顕微鏡対物レンズの性能によって決定される。既存の対物レンズを用いた場合、それが最高性能の対物レンズであっても、可視域の蛍光像では光の回折限界により最小スポット径は波長の半分程度、即ち200〜300nmに限定される。しかしながら、得られたスポット像を2次元のガウス関数でフィッティングを行い、その重心座標の変位を追跡することで、顕微鏡の回折限界(200〜300nm)よりも高い精度で分子の位置座表を決定することができる。分子の位置の推定精度は原理的には1nmの精度が実現できる。   The single molecule image obtained by the CCD camera is a spot having a diameter of about 250 nm, and the spot size is determined by the performance of the optical microscope objective lens used. When an existing objective lens is used, even if it is the highest performance objective lens, the minimum spot diameter is limited to about half of the wavelength, that is, 200 to 300 nm due to the diffraction limit of light in the fluorescent image in the visible range. However, by fitting the obtained spot image with a two-dimensional Gaussian function and tracking the displacement of the barycentric coordinate, the position map of the molecule is determined with higher accuracy than the diffraction limit (200 to 300 nm) of the microscope. can do. In principle, the accuracy of estimating the position of the molecule can be achieved with an accuracy of 1 nm.

本発明の測定方法に用いる装置は、薄膜中の蛍光分子の拡散を光学顕微鏡により直接的に且つ高感度で観察でき、さらに拡散係数を測定が可能であることが特徴である。本発明の測定方法に用いる装置は、実際に半導体製造プロセスで使用される成膜方法で得られた薄膜での測定が可能である。   The apparatus used in the measurement method of the present invention is characterized in that the diffusion of fluorescent molecules in a thin film can be observed directly and with high sensitivity using an optical microscope, and the diffusion coefficient can be measured. The apparatus used in the measurement method of the present invention can measure a thin film obtained by a film formation method that is actually used in a semiconductor manufacturing process.

本発明に係る拡散係数の測定方法は、このように測定精度に優れているので、試料が硬化膜形成組成物である場合の如く、試料中に含まれる揮発分(溶剤)の量が極僅かである場合でも、蛍光分子の拡散係数を精度良く求めることができる。かかる点から、特に硬化膜形成組成物の硬化過程における蛍光分子の拡散係数や該組成物硬化後の蛍光分子の拡散係数の測定に好適である。   Since the diffusion coefficient measurement method according to the present invention is excellent in measurement accuracy as described above, the amount of volatile matter (solvent) contained in the sample is very small as in the case where the sample is a cured film forming composition. Even in this case, the diffusion coefficient of the fluorescent molecule can be obtained with high accuracy. From this point, it is particularly suitable for measurement of the diffusion coefficient of the fluorescent molecule in the curing process of the cured film forming composition and the diffusion coefficient of the fluorescent molecule after the composition is cured.

例えば、フォトレジストとレジスト下層膜との界面におけるフォトレジストとレジスト下層膜中の酸、光酸発生剤、又は反応停止剤等の低分子物質の拡散現象は、形成されるフォトレジスト形状と密接な関係がある。このため、フォトレジスト中の蛍光分子の拡散係数と、レジスト下層膜中の蛍光分子の拡散係数とを比較し、調節することによって、形成されるフォトレジスト形状をアンダーカットから、ストレート形状、更にフッテング形状まで制御できる、フォトレジストとレジスト下層膜の開発が可能となる。   For example, the diffusion phenomenon of low-molecular substances such as acid, photoacid generator, or reaction terminator in the photoresist and resist underlayer film at the interface between the photoresist and the resist underlayer film is closely related to the shape of the formed photoresist. There is a relationship. For this reason, by comparing and adjusting the diffusion coefficient of the fluorescent molecules in the photoresist and the diffusion coefficient of the fluorescent molecules in the resist underlayer film, the photoresist shape to be formed is changed from an undercut to a straight shape, and then to a footing. Development of a photoresist and a resist underlayer film that can control the shape is possible.

本発明により測定する硬化膜を半導体装置の製造のリソグラフィー工程に用いるレジスト下層膜としてこの測定装置を用いた実施例を以下に示し説明する。   An example in which this measurement apparatus is used as a resist underlayer film in which a cured film measured according to the present invention is used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device will be described below.

合成例1
乳酸エチル120gに、2−ヒドロキシエチルアクリレート30gを溶解し、反応液中に窒素を30分流した後、70℃に昇温した。反応溶液を70℃に保ちながらアゾビスイソブチロニトリル0.3gを添加し、窒素雰囲気下、70℃で24時間撹拌することにより、ポリ(2−ヒドロキシエチル)アクリレートの20質量%溶液を得た。
得られたポリマーについて、東ソー(株)製GPC(RI8020、SD8022、CO8020、AS8020、DP8020)装置を使用してGPC分析を行なった。分析は、得られたポリマーの0.05質量%のDMF溶液10μlを上記装置に、流量0.6ml/minで30分流した後、RIで検出させる試料の溶出時間を測定することにより行なった。また、ガードカラムとして、商品名Shodex Asahipak GF1G7Bを使用し、カラムとしては商品名Shodex Asahipak GF710HQ、GF510HQ及びGF310HQを用い、カラム温度を40℃に設定した。
その結果、得られたポリマーの重量平均分子量は9,800(標準ポリスチレン換算)であった。
Synthesis example 1
30 g of 2-hydroxyethyl acrylate was dissolved in 120 g of ethyl lactate, and nitrogen was passed through the reaction solution for 30 minutes, and then the temperature was raised to 70 ° C. While maintaining the reaction solution at 70 ° C., 0.3 g of azobisisobutyronitrile was added and stirred at 70 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a 20% by mass solution of poly (2-hydroxyethyl) acrylate. It was.
The obtained polymer was subjected to GPC analysis using a GPC (RI8020, SD8022, CO8020, AS8020, DP8020) apparatus manufactured by Tosoh Corporation. The analysis was carried out by flowing 10 μl of a 0.05% by mass DMF solution of the obtained polymer through the apparatus at a flow rate of 0.6 ml / min for 30 minutes and then measuring the elution time of the sample to be detected by RI. Also, the trade name Shodex Asahipak GF1G7B was used as the guard column, the trade names Shodex Asahipak GF710HQ, GF510HQ and GF310HQ were used as the columns, and the column temperature was set to 40 ° C.
As a result, the weight average molecular weight of the obtained polymer was 9,800 (standard polystyrene conversion).

実施例1
合成例1で得たポリ(2−ヒドロキシエチル)アクリレートを含む溶液20gに、テトラメトキシメチルグリコールウリル0.92g、ピリジニウム−p−トルエンスルホン酸0.0046g、プロピレングリコールモノメチルエーテル9.50g、及び乳酸エチル6.18gを加え、孔径0.05μmのポリエチレン製ミクロフィルターを用いて濾過した。その後、上記混合溶液を乳酸エチルで10倍希釈し、蛍光分子としてN,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドの1×10-9mol/l乳酸エチル溶液と等量混合し硬化膜形成組成物の溶液を調製した。
Example 1
To 20 g of the solution containing poly (2-hydroxyethyl) acrylate obtained in Synthesis Example 1, 0.92 g of tetramethoxymethyl glycoluril, 0.0046 g of pyridinium-p-toluenesulfonic acid, 9.50 g of propylene glycol monomethyl ether, and lactic acid 6.18 g of ethyl was added and filtered using a polyethylene microfilter having a pore size of 0.05 μm. Thereafter, the mixed solution was diluted 10-fold with ethyl lactate, and 1 × 10 of N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide as a fluorescent molecule. An equal amount of 9 mol / l ethyl lactate solution was mixed to prepare a solution of a cured film forming composition.

実施例2
本発明の実施例2に係る拡散係数の測定装置を図1に示す。上記実施例1で調製した硬化膜形成組成物の溶液75μlを清浄なガラス基板(厚さ0.17mm)上に滴下し、回転数2000rpmでスピンキャスティングし、厚さ58nmの薄膜試料1を得た。この薄膜試料1(9)を図1の顕微鏡の電動ステージ(8)上に設置した。なお薄膜試料1(9)と対物レンズ(7)の間には高屈折率オイルが塗布され、そのオイルで満たされている。波長488nmの連続発振レーザー光(アルゴンイオンレーザー(1))を励起光源として、強度1〜30mWの範囲で薄膜試料1(9)に照射し、図1記載の背面照射型EMCCDカメラ(11)の露光時間を10ms(ミリ秒)〜10s(秒)の範囲で適宜変化させ、薄膜試料1(9)中の蛍光分子N,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドの単分子蛍光像(動画)を数秒〜数十分の範囲で取得した。得られた蛍光像の一例を図2に示す。なお蛍光分子は膜中を2次元的に拡散するため、並進拡散に伴って蛍光輝点のピントがずれることはない。
Example 2
A diffusion coefficient measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. 75 μl of the cured film forming composition solution prepared in Example 1 above was dropped onto a clean glass substrate (thickness 0.17 mm) and spin-cast at a rotational speed of 2000 rpm to obtain a thin film sample 1 having a thickness of 58 nm. . The thin film sample 1 (9) was placed on the electric stage (8) of the microscope shown in FIG. A high refractive index oil is applied between the thin film sample 1 (9) and the objective lens (7) and is filled with the oil. Using a continuous wave laser beam (argon ion laser (1)) with a wavelength of 488 nm as an excitation light source, the thin film sample 1 (9) is irradiated in the range of intensity of 1 to 30 mW, and the back-illuminated type EMCCD camera (11) shown in FIG. The exposure time is appropriately changed in the range of 10 ms (milliseconds) to 10 s (seconds), and the fluorescent molecule N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4, in the thin film sample 1 (9) is selected. A monomolecular fluorescence image (moving image) of 9,10-tetracarboxylic acid diimide was obtained in the range of several seconds to several tens of minutes. An example of the obtained fluorescence image is shown in FIG. Since fluorescent molecules diffuse two-dimensionally in the film, the fluorescent luminescent spot is not out of focus with translational diffusion.

得られた像中の蛍光輝点の2次元的な信号強度分布を2次元ガウス関数でフィッティングし、2次元ガウシアンの重心座標を蛍光分子の位置座標として決定した。時間と共に変位する蛍光分子の位置座標を各分子に対して逐次求めた。図3に分子の位置変位の軌跡の一例を示す。上記手続きにより得られた各分子の位置情報を用い、下記式(1)から平均自乗変位(MSD)を求めた。   The two-dimensional signal intensity distribution of the fluorescent bright spots in the obtained image was fitted with a two-dimensional Gaussian function, and the barycentric coordinate of the two-dimensional Gaussian was determined as the position coordinate of the fluorescent molecule. The position coordinates of the fluorescent molecules displaced with time were sequentially determined for each molecule. FIG. 3 shows an example of a locus of molecular displacement. Using the position information of each molecule obtained by the above procedure, the mean square displacement (MSD) was obtained from the following formula (1).

上記式(1)において、xi、yiはi番目のフレームにおける分子の座標、nは何フレーム分にわたる自乗変位を計算するかを示す正の整数、Nは総フレーム数を表す。In the above formula (1), x i and y i are the coordinates of the numerator in the i-th frame, n is a positive integer indicating how many squares to calculate the square displacement, and N represents the total number of frames.

その後2次元の拡散方程式(式(2))により各分子の薄膜試料1中での拡散係数を決定した。   Thereafter, the diffusion coefficient of each molecule in the thin film sample 1 was determined by a two-dimensional diffusion equation (formula (2)).

上記式(2)中、Dは並進拡散係数、tは時間(秒)である。   In the above formula (2), D is a translational diffusion coefficient, and t is time (seconds).

上記の操作の結果、薄膜試料1中の蛍光分子N,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミドの拡散係数が、図3である場合は、0.0057135μm2/sと求められた。As a result of the above operation, the diffusion coefficient of the fluorescent molecule N, N′-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide in the thin film sample 1 is shown in FIG. In this case, it was determined to be 0.0057135 μm 2 / s.

上述したように、上記測定装置を用いて得られた蛍光分子の位置変化と式(1)〜式(2)に示した計算式とから、蛍光分子の拡散係数を求めた結果、蛍光分子の拡散係数を極めて精度良く求めることができることが確認され、又、拡散係数測定システムの構造や取扱が非常に簡単であることも確認された。
すなわち、本発明の測定方法は、測定対象として蛍光分子を種々の硬化膜に含ませて拡散係数を測定し、各膜中での拡散を相対比較することにより、各膜中での低分子物質の移動の容易さを比較することができる。
As described above, as a result of obtaining the diffusion coefficient of the fluorescent molecule from the change in the position of the fluorescent molecule obtained using the measuring apparatus and the calculation formulas shown in the equations (1) to (2), It was confirmed that the diffusion coefficient can be obtained with extremely high accuracy, and that the structure and handling of the diffusion coefficient measurement system is very simple.
That is, the measurement method of the present invention includes a low molecular weight substance in each film by measuring the diffusion coefficient by including fluorescent molecules in various cured films as a measurement target, and comparing the diffusion in each film relative to each other. The ease of movement can be compared.

本発明に係る拡散係数の測定方法は、前記の如く蛍光分子を含む硬化膜を試料室内に配し、蛍光分子を含む試料中の蛍光分子の位置変化と拡散方程式とに基づいて求める拡散係数の測定方法であって、実際に半導体製造プロセスで使用される成膜方法、及び薄膜での測定ができるため、フォトレジストとレジスト下層膜との界面におけるフォトレジストとレジスト下層膜中の蛍光分子の拡散現象が検討でき、フォトレジスト形状を制御するフォトレジストとレジスト下層膜の開発に応用できる。   The diffusion coefficient measurement method according to the present invention includes a cured film containing a fluorescent molecule as described above, and a diffusion coefficient obtained based on a change in position of the fluorescent molecule in the sample containing the fluorescent molecule and a diffusion equation. The measurement method, which is the film formation method that is actually used in the semiconductor manufacturing process, and because it can be measured with a thin film, diffusion of the fluorescent molecules in the photoresist and the resist underlayer film at the interface between the photoresist and the resist underlayer film The phenomenon can be studied and applied to the development of a photoresist and a resist underlayer film for controlling the photoresist shape.

図1は拡散係数測定装置を示した図である。FIG. 1 shows a diffusion coefficient measuring apparatus. 図2は実施例2で得られた蛍光像の一例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a fluorescent image obtained in Example 2. 図3は実施例2で得られた蛍光像より求めた蛍光分子の位置変位の軌跡を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a locus of positional displacement of the fluorescent molecule obtained from the fluorescent image obtained in Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

(1)アルゴンイオンレーザー(波長λ=488nm)
(2)レーザーラインフィルター
(3)対物レンズ(倍率20倍)
(4)光ファイバー
(5)対物レンズ(倍率10倍)
(6)ダイクロイックミラー
(7)対物レンズ(倍率100倍、開口数NA=1.35)
(8)電動ステージ
(9)薄膜試料
(10)ラマン分光用エッジフィルター
(11)背面照射型EMCCDカメラ
(12)コンピューター
(1) Argon ion laser (wavelength λ = 488 nm)
(2) Laser line filter (3) Objective lens (20x magnification)
(4) Optical fiber (5) Objective lens (10x magnification)
(6) Dichroic mirror (7) Objective lens (magnification 100 times, numerical aperture NA = 1.35)
(8) Electric stage (9) Thin film sample (10) Edge filter for Raman spectroscopy (11) Back-illuminated EMCCD camera (12) Computer

Claims (13)

光学顕微鏡とCCDカメラを組み合わせた単一蛍光分子検出法により硬化材料中の低分子物質の拡散行程を同定するための方法であって、
レーザー励起された蛍光分子が硬化材料中で回転又は並進運動する際の拡散係数を、硬化材料中の蛍光分子による輝点の位置の経時変化と拡散方程式とに基づいて求める方法であり、そして
前記輝点の位置の経時変化を、輝点の位置情報を取得する際に2次元ガウスフィッティングに従う高速画像解析プログラムにより定めることを特徴とする、
拡散係数の測定方法。
A method for identifying a diffusion process of a low-molecular substance in a cured material by a single fluorescent molecular detection method combining an optical microscope and a CCD camera,
The diffusion coefficient during laser excited fluorescent molecules rotate or translate in the cured material, a method Ru determined based on the change with time of the position of the bright spot with fluorescent molecules in the curable material and the diffusion equation, and
The time-dependent change in the position of the bright spot is determined by a high-speed image analysis program according to two-dimensional Gaussian fitting when acquiring the position information of the bright spot,
Diffusion coefficient measurement method.
前記蛍光分子の励起には、紫外〜可視域で連続発振型のArイオンレーザー、He−Neレーザー又は半導体レーザーを用いること、
前記レーザーの光を透過バンド幅4nm以下の高精度レーザーラインフィルターと波長弁別フィルターを透過させることにより励起光と蛍光の分離を行う工程を有すること、及びCCD素子をマイナス70℃〜マイナス200℃まで冷却し熱雑音の高精度除去が可能なペルチェ素子冷却背面照射型CCD検出器を備えたCCDカメラを用いることを特徴とする、
請求項1に記載の拡散係数の測定方法。
For the excitation of the fluorescent molecules, a continuous wave Ar ion laser, He-Ne laser or semiconductor laser is used in the ultraviolet to visible range,
A step of separating excitation light and fluorescence by transmitting the laser light through a high-precision laser line filter having a transmission bandwidth of 4 nm or less and a wavelength discriminating filter, and the CCD element from minus 70 ° C. to minus 200 ° C. A CCD camera equipped with a Peltier element cooled back-illuminated CCD detector capable of cooling and removing thermal noise with high accuracy is used.
The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 1.
蛍光イメージを2〜10倍のリレーレンズを用い拡大撮影することで単分子の蛍光輝点を互いに隣接する複数個のCCD素子にわたって検出し、
前記CCD検出器に備えるCCD1素子の対応する観測範囲は1〜100nmに設定することを特徴とする、
請求項2に記載の拡散係数の測定方法。
By magnifying a fluorescent image using a 2 to 10 times relay lens, a single molecule fluorescent luminescent spot is detected across a plurality of adjacent CCD elements,
The corresponding observation range of the CCD 1 element provided in the CCD detector is set to 1 to 100 nm,
The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 2.
前記蛍光分子が試料溶剤に溶解し、かつ150〜800nmの波長域で蛍光を発する分子である、請求項1乃至請求項のうちいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法。 The method of measuring a diffusion coefficient according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fluorescent molecule is a molecule that dissolves in a sample solvent and emits fluorescence in a wavelength range of 150 to 800 nm. 前記蛍光分子が、ペリレン化合物、テリレン化合物、カルボシアニン化合物、又はフェノ
キサジン化合物である、請求項に記載の拡散係数の測定方法。
The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 4 , wherein the fluorescent molecule is a perylene compound, a terylene compound, a carbocyanine compound, or a phenoxazine compound.
前記蛍光分子がN,N’−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド、N−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−N’−(n−オクチル)−テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド、N−N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)テリレン−3,4,11,12−テトラカルボン酸ジイミド、1,1’−ジオクタデシル−3,3,3’,3’−テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩、又は9−(ジエチルアミノ)−5H−ベンゾ(a)フェノキサジン−5−オンである、請求項に記載の拡散係数の測定方法。 The fluorescent molecule is N, N'-bis (2,6-dimethylphenyl) perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid diimide, N- (2,6-diisopropylphenyl) -N '-(n- Octyl) -terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide, NN′-bis (2,6-diisopropylphenyl) terylene-3,4,11,12-tetracarboxylic acid diimide, 1,1 '- dioctadecyl-3,3,3', 3'-tetramethyl-indocarbocyanine perchlorate, or 9- (diethylamino) -5H- benzo (a) phenoxazine-5-one, according to claim 5 The measuring method of the diffusion coefficient as described in 2. 前記硬化材料が熱硬化膜形成組成物を熱硬化して得られる材料である、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法。 The method for measuring a diffusion coefficient according to any one of claims 1 to 6 , wherein the curable material is a material obtained by thermosetting a thermosetting film forming composition. 前記熱硬化膜形成組成物は、架橋反応基を少なくとも1つ有する熱硬化性モノマー及び/又は熱硬化性樹脂を含むものである、請求項に記載の拡散係数の測定方法。 The said thermosetting film formation composition is a measuring method of the diffusion coefficient of Claim 7 containing the thermosetting monomer and / or thermosetting resin which have at least 1 crosslinking reaction group. 前記熱硬化膜形成組成物は、更に架橋剤並びに溶剤を含むものである、請求項に記載の拡散係数の測定方法。 The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 8 , wherein the thermosetting film-forming composition further contains a crosslinking agent and a solvent. 前記硬化材料が光硬化膜形成組成物を光硬化して得られる材料である、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法。 The method for measuring a diffusion coefficient according to any one of claims 1 to 6 , wherein the curable material is a material obtained by photocuring a photocurable film-forming composition. 前記光硬化膜形成組成物は光架橋反応基を少なくとも1つ有する光硬化性モノマー、又は光硬化性樹脂を含むものである、請求項10に記載の拡散係数の測定方法。 The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 10 , wherein the photocured film-forming composition contains a photocurable monomer having at least one photocrosslinking reaction group or a photocurable resin. 前記光硬化膜形成組成物は、更に光反応性開始剤と溶剤を含むものである、請求項11に記載の拡散係数の測定方法。 The method for measuring a diffusion coefficient according to claim 11 , wherein the photocured film-forming composition further contains a photoreactive initiator and a solvent. 前記硬化材料が、半導体装置を製造するリソグラフィー工程で使用されるフォトレジスト膜、又はフォトレジスト下層膜に使用する硬化膜形成組成物より形成される、請求項1乃至請求項12のうちいずれか1項に記載の拡散係数の測定方法。 Wherein the curing material, a photoresist film used in lithography process for manufacturing a semiconductor device, or is formed from a cured film forming composition for use in a photoresist underlayer film, either one of claims 1 to 12 1 A method for measuring the diffusion coefficient according to the item.
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