JP7509080B2 - 感放射線性組成物、硬化膜の製造方法、半導体素子及び表示素子 - Google Patents
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Description
[2] 上記[1]の感放射線性組成物を塗布する塗布工程を含む、硬化膜の製造方法。
[3] 上記[1]の感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜を備える、半導体素子。
[4] 上記[1]の感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜を備える、表示装置。
本開示の感放射線性組成物は、半導体素子や液晶装置等の硬化膜を形成する材料として用いられる。当該感放射線性組成物は、重合体成分と感光剤と溶剤とを含有する。以下、本開示の感放射線性組成物に含まれる各成分、及び必要に応じて配合されるその他の成分について説明する。なお、各成分については、特に言及しない限り、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本開示の感放射線性組成物は、重合体成分として、オキシラニル基を有する構造単位(以下「第1構造単位」ともいう)と、カルボキシ基を有する構造単位(以下「第2構造単位」ともいう)とを有する重合体を含有する。なお、本明細書では、オキシラニル基及びオキセタニル基を包含して「エポキシ基」ともいう。重合体成分が第1構造単位及び第2構造単位を含むことにより、膜の解像性や密着性を高めることができる。また、オキシラニル基が架橋性基として作用することにより、耐薬品性が高く、長期間に亘って劣化が抑制される硬化膜を形成することができる。
第1構造単位は、オキシラニル基を有する不飽和単量体に由来する構造単位であることが好ましく、具体的には下記式(1)で表される構造単位であることが好ましい。
X1の2価の連結基としては、例えばメチレン基、エチレン基、1,3-プロパンジイル基等のアルカンジイル基が挙げられる。
重合体成分は、カルボキシ基を有する構造単位(以下「第2構造単位」ともいう)をさらに含む。第2構造単位により、重合体成分のアルカリ現像液に対する溶解性(アルカリ可溶性)を高めたり、硬化反応性を高めたりすることができる。なお、本明細書において「アルカリ可溶」とは、2.38質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ水溶液に溶解又は膨潤可能であることを意味する。
重合体成分は、第1構造単位及び第2構造単位以外の構造単位(以下「その他の構造単位」ともいう)をさらに含んでいてよい。その他の構造単位により、重合体成分のガラス転移温度を調整し、得られる硬化膜のパターン形状、耐薬品性を向上させることができる。
カルボキシ基とは異なる酸基を有する単量体として、例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルスルホン酸、4-ヒドロキシスチレン、o-イソプロペニルフェノール、m-イソプロペニルフェノール、p-イソプロペニルフェノール、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等を;
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとして、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ラウリル、(メタ)アクリル酸n-ステアリル等を;
脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸エステルとして、(メタ)アクリル酸シクロへキシル、(メタ)アクリル酸2-メチルシクロへキシル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,5]デカン-8-イルオキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボロニル等を;
芳香環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルとして、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等を;
芳香族ビニル化合物として、スチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、α-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、5-t-ブチル-2-メチルスチレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、t-ブトキシスチレン、ビニルベンジルジメチルアミン、(4-ビニルベンジル)ジメチルアミノエチルエーテル、N,N-ジメチルアミノエチルスチレン、N,N-ジメチルアミノメチルスチレン、2-エチルスチレン、3-エチルスチレン、4-エチルスチレン、2-t-ブチルスチレン、3-t-ブチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、ジフェニルエチレン、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等を;
N-置換マレイミド化合物として、N-シクロヘキシルマレイミド、N-シクロペンチルマレイミド、N-(2-メチルシクロヘキシル)マレイミド、N-(4-メチルシクロヘキシル)マレイミド、N-(4-エチルシクロヘキシル)マレイミド、N-(2,6-ジメチルシクロヘキシル)マレイミド、N-ノルボルニルマレイミド、N-トリシクロデシルマレイミド、N-アダマンチルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-(2-メチルフェニル)マレイミド、N-(4-メチルフェニル)マレイミド、N-(4-エチルフェニル)マレイミド、N-(2,6-ジメチルフェニル)マレイミド、N-ベンジルマレイミド、N-ナフチルマレイミド等を;
複素環構造を有するビニル化合物として、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル、(メタ)アクリル酸5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イルメチル、(メタ)アクリル酸5-メチル-1,3-ジオキサン-5-イルメチル、(メタ)アクリル酸(2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル、2-(メタ)アクリロイルオキシメチル-1,4,6-トリオキサスピロ[4.6]ウンデカン、(メタ)アクリル酸(γ-ブチロラクトン-2-イル)、(メタ)アクリル酸グリセリンカーボネート、(メタ)アクリル酸(γ-ラクタム-2-イル)、N-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等を;
共役ジエン化合物として、1,3-ブタジエン、イソプレン等を;
窒素含有ビニル化合物として、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等を;
不飽和ジカルボン酸ジアルキルエステル化合物として、イタコン酸ジエチル等を、それぞれ挙げることができる。また、その他の単量体としては、上記のほか、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル等の単量体が挙げられる。
感光剤は、照射された放射線に感応する成分である。感放射線性組成物が感光剤を含むことにより、放射線の照射により感放射線性組成物の現像液に対する溶解性を変化させることが可能となる。放射線としては、紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、電子線等が挙げられる。感光剤としては、光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤、光塩基発生剤等が挙げられる。ポジ型の感放射線性組成物を得る場合、感光剤は、好ましくは光酸発生剤である。
本開示の感放射線性組成物は、特定官能基を有する化合物として、アミン系化合物、イミダゾール系化合物及びイソシアネート系化合物よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物(以下「化合物[C]」ともいう)を含有する。化合物[C]を含むことにより、得られる硬化膜の耐薬品性の改善効果をより高くできる点で好ましい。
イミダゾール系化合物として、イミダゾール、2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-イソブチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテート、エポキシ・イミダゾールアダクト型硬化剤等を;
イソシアネート系化合物として、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート、トルエンジイソシアネート系ポリイソシアネート等を、それぞれ挙げることができる。
本開示の感放射線性組成物は、フェノール性水酸基を有する化合物[D]をさらに含有していてもよい。化合物[D]を含むことにより、感放射線性組成物の放射線感度を向上させることができる点で好ましい。化合物[D]は、ベンゼン環を1分子内に2~5個有する化合物が好ましく、フェノール性水酸基を2~6個有する化合物が好ましい。化合物[D]の分子量は、好ましくは1000以下であり、より好ましくは700以下であり、さらに好ましくは550以下である。また、化合物[D]の分子量は、好ましくは200以上である。
本開示の感放射線性組成物は、重合体成分、感光剤、化合物[C]及び必要に応じて配合されるその他の成分が、溶剤に溶解又は分散された液状の組成物である。使用する溶剤は、感放射線性組成物に配合される各成分を溶解し、かつ各成分と反応しない有機溶媒が好ましい。
本開示の感放射線性組成物は、溶剤として、ハンセン溶解度パラメータ(HSP値)の水素結合項dHが10.0以上である溶媒(以下「高dH溶媒」ともいう)を含む。ここで、HSP値とは、ヒルデブラントの溶解度パラメータ(SP値)を分散力項dD、極性項dP及び水素結合項dHの3成分に分割して物性の極性を考慮した指標であり、「SP2=dD2+dP2+dH2」の関係がある。本明細書においてHSP値は、計算ソフトHSPiPver.5を用いて算出された値である。
これらの中でも特に、高dH溶媒は、水素結合項dHが10.0以上20.0以下であって、かつ1気圧での沸点が180℃以下である溶媒が好ましく、水素結合項dHが10.0以上20.0以下であって、かつ1気圧での沸点が160℃以下である溶媒がより好ましく、水素結合項dHが10.0以上18.0以下であって、かつ1気圧での沸点が160℃以下である溶媒がさらに好ましい。
溶剤成分としては、高dH溶媒のみを用いてもよいが、高dH溶媒とは異なる溶媒(以下「その他の溶媒」ともいう)を併用してもよい。その他の溶媒としては、アルコール類、エステル類、エーテル類、アミド類、ケトン類、芳香族炭化水素等が挙げられる。
本開示の感放射線性組成物は、上述した各成分に加えてさらに、これら以外の成分(以下「その他の成分」ともいう)を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、多官能重合性化合物(多官能(メタ)アクリレート等)、化合物[C]以外の密着助剤(カルボキシ基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基等を有する官能性シランカップリング剤)、界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等)、重合禁止剤、酸化防止剤、連鎖移動剤等が挙げられる。これらの成分の配合割合は、本開示の効果を損なわない範囲で各成分に応じて適宜選択される。
本開示の硬化膜は、上記のように調製された感放射線性組成物により形成される。上記感放射線性組成物は、放射線感度が高く、かつ保存安定性に優れている。また、当該感放射線性組成物を用いることにより、基板に対して高い密着性(現像密着性)を示し、かつ耐薬品性に優れたパターン膜を形成することができる。したがって、上記感放射線性組成物は、例えば、層間絶縁膜、平坦化膜、スペーサー、保護膜、カラーフィルタ用着色パターン膜、隔壁、バンク等の形成材料として好ましく用いることができる。
(工程1)感放射線性組成物を塗布する工程。
(工程2)形成された塗膜の少なくとも一部を露光する工程。
(工程3)塗膜を現像する工程。
(工程4)現像された塗膜を加熱する工程。
以下、各工程について詳細に説明する。
本工程では、膜を形成する面(以下「被成膜面」ともいう)に上記感放射線性組成物を塗布し、好ましくは加熱処理(プレベーク)を行うことにより溶媒を除去して被成膜面上に塗膜を形成する。被成膜面の材質は特に限定されない。例えば、層間絶縁膜を形成する場合、TFT等のスイッチング素子が設けられた基板上に上記感放射線性組成物を塗布し、塗膜を形成する。基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、樹脂基板が用いられる。塗膜を形成する基板の表面には、用途に応じた金属薄膜が形成されていてもよく、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理等の各種表面処理が施されていてもよい。
本工程では、上記工程1で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する。このとき、塗膜に対し、所定のパターンを有するマスクを介して放射線を照射することにより、パターンを有する硬化膜を形成することができる。放射線としては、例えば、紫外線、遠紫外線、可視光線、X線、電子線等の荷電粒子線が挙げられる。これらの中でも紫外線が好ましく、例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)が挙げられる。放射線の露光量としては、0.1~20,000J/m2が好ましい。
本工程では、上記工程2で放射線を照射した塗膜を現像する。具体的には、ポジ型の感放射線性組成物を用いた場合には、工程2で放射線が照射された塗膜に対し、現像液により現像を行って放射線の照射部分を除去するポジ型現像を行う。一方、ネガ型の感放射線性組成物を用いた場合には、工程2で放射線が照射された塗膜に対し、現像液により現像を行って放射線の非照射部分を除去するネガ型現像を行う。
本工程では、上記工程3で現像された塗膜を加熱する処理(ポストベーク)を行う。ポストベークは、例えばオーブンやホットプレート等の加熱装置を用いて行うことができる。ポストベーク条件について、加熱温度は、例えば120~250℃である。加熱時間は、例えばホットプレート上で加熱処理を行う場合には5~40分、オーブン中で加熱処理を行う場合には10~80分である。以上のようにして、目的とするパターンを有する硬化膜を基板上に形成することができる。硬化膜が有するパターンの形状は特に限定されず、例えば、ライン・アンド・スペースパターン、ドットパターン、ホールパターン、格子パターンが挙げられる。
本開示の半導体素子は、上記感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜を備える。当該硬化膜は、好ましくは、半導体素子中の配線間を絶縁する層間絶縁膜である。本開示の半導体素子は、公知の方法を用いて製造することができる。
本開示の表示素子は、上記感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜を備える。当該表示素子は、本開示の半導体素子を備えることにより、上記感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜を備えるものであってもよい。また、本開示の表示素子は、上記感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜として、TFT基板上に形成される平坦化膜を備えていてもよい。表示素子としては、例えば、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示素子が挙げられる。
重合体のMw及びMnは、下記方法により測定した。
・測定方法:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法
・装置:昭和電工社のGPC-101
・GPCカラム:島津ジーエルシー社のGPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及びGPC-KF-804を結合
・移動相:テトラヒドロフラン
・カラム温度:40℃
・流速:1.0mL/分
・試料濃度:1.0質量%
・試料注入量:100μL
・検出器:示差屈折計
・標準物質:単分散ポリスチレン
重合体の合成で用いた単量体は以下のとおりである。
《エポキシ基を有する単量体》
M-1:3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート
M-2:3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルアクリレート
M-3:グリシジルメタクリレート
M-4:(3-エチルオキセタン-3-イル)メチルメタクリレート
《酸基を有する単量体》
M-5:メタクリル酸
M-6:p-イソプロペニルフェノール
M-7:ヒドロキシフェニルメタクリレート
《その他の単量体》
M-8:スチレン
M-9:トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルアクリレート
M-10:N-シクロヘキシルマレイミド
M-11:N-フェニルマレイミド
M-12:テトラヒドロフルフリルアクリレート
M-13:メチルメタクリレート
M-14:シクロヘキシルアクリレート
[合成例1]重合体(A-1)の合成
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)12部及び3-メトキシプロピオン酸メチル200部を仕込んだ。引き続き、スチレン50部、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート35部及びメタクリル酸15部を仕込み、窒素置換した。フラスコ内の溶液を緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持することにより、重合体(A-1)を含有する重合体溶液を得た。この重合体溶液の固形分濃度は34.0質量%であり、重合体(A-1)のMwは8,200、分子量分布(Mw/Mn)は2.5であった。
表1及び表2に示す種類及び配合量(質量部)の各成分を用いたこと以外は合成例1と同様の手法にて、表に示す固形分濃度、分子量及び分子量分布を有する重合体(A-2)~(A-24)を含む重合体溶液を得た。
上記で合成した重合体を用いて感放射線性樹脂組成物を調製した。感放射線性樹脂組成物の調製に用いた重合体、感光剤、化合物[C]及び溶剤を以下に示す。
《重合体》
A-1~A-24:合成例1~24で合成した重合体(A-1)~(A-24)
《感光剤》
B-1:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B-2:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(1.0モル)との縮合物
B-3:1,1,1-トリ(p-ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B-4:1,1,1-トリ(p-ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(1.0モル)との縮合物
《化合物[C]》
C-1:2-フェニル-4-メチルイミダゾール
C-2:1-ベンジル-2-メチルイミダゾール
C-3:N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン
C-4:3-アミノプロピルトリエトキシシラン
C-5:3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
《溶剤》
E-1:ジエチレングリコールエチルメチルエーテル(EDM、沸点:176℃、dH=6.1)
E-2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、沸点:146℃、dH=6.6)
E-3:3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP、沸点:142℃、dH=7.4)
E-4:プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME、沸点:121℃、dH=12.5)
E-5:乳酸エチル(沸点:155℃、dH=13.1)
E-6:乳酸メチル(沸点:145℃、dH=14.6)
E-7:プロピレングリコールモノエチルエーテル(沸点:133℃、dH=11.3)
E-8:ベンジルアルコール(沸点:205℃、dH=12.5)
なお、各溶媒につき、ハンセン溶解度パラメータの水素結合項dHは、計算ソフトHSPiP ver.5を用いて算出された値である。
重合体(A-1)を含有する重合体溶液に、重合体(A-1)100部(固形分)に相当する量に対して、感光剤(B-1)15部及び化合物(C-1)0.1部を混合し、最終的な固形分濃度が20質量%、溶剤組成がジエチレングリコールエチルメチルエーテル(EDM):3-メトキシプロピオン酸メチル(MMP):プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)=15:65:20(質量比)になるように各溶剤を添加した。次いで、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過して、組成物(S-1)を調製した。
表3、表4及び表5に示す種類及び配合量(質量部)の各成分を用いたこと以外は実施例1と同様の手法にて、実施例2~37、比較例1~4の感放射線性樹脂組成物を調製した。なお、表中、樹脂、感光剤及び化合物[C]の数値は、樹脂100質量部に対する各成分の配合割合(質量部)を表す。溶剤の数値は、感放射線性樹脂組成物中の溶剤成分100質量部に対する各溶剤の配合割合(質量部)を表す。
実施例1~37及び比較例1~4の感放射線性樹脂組成物(組成物(S-1)~(S-37)、(CS-1)~(CS-4))を用いて硬化膜を形成し、以下に説明する手法により下記項目を評価した。評価結果を表3~表5に示す。
硬化膜を剥離液に浸漬したときの硬化膜の膨潤しにくさにより硬化膜の耐薬品性を評価した。まず、スピンナーを用いて感放射線性樹脂組成物をシリコン基板上に塗布した後、減圧乾燥装置で50Paまで減圧し、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークした。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行って、平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。続いて、露光機(キヤノン社の「PLA-501F」:超高圧水銀ランプを使用)を用いて、3000J/m2の光を基板全面に照射した後、230℃に加温したオーブンを用いて30分間焼成し、硬化膜を形成した。この硬化膜を、40℃に加温したN-メチルピロリドン溶剤中に6分間浸漬させ、下記数式(X)により浸漬前後の膜厚変化率(%)を求め、耐薬品性の指標とした。
膜厚変化率=〔(浸漬後膜厚-浸漬前膜厚)/浸漬前膜厚〕×100 …(X)
膜厚変化率が5%未満である場合を「A」、5%以上10%未満である場合を「B」、10%以上である場合を「C」と判定した。膜厚は、光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース VM-1010)を用いて25℃で測定した。膜厚変化率が低いほど耐薬品性が良好であると評価できる。
スピンナーを用い、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理を実施していないシリコン基板上に感放射線性樹脂組成物を塗布した後、減圧乾燥装置で50Paまで減圧した。次いで、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして、平均膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜に、幅1~50μmのライン・アンド・スペースパターンを有するパターンマスクを介して、水銀ランプによって365nmにおける露光量が2000J/m2の紫外線を照射した。次いで、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38質量%水溶液よりなる現像液を用い、25℃で60秒現像処理を行った後、超純水で1分間流水洗浄を行った。このとき、基板上から剥がれずに残っているライン・アンド・スペースパターンの最少幅を測定した。最小幅の測定値が10μm以下の場合を「A」、10μmより大きく50μm以下の場合を「B」、50μmより大きい場合又は解像できずに評価に至らなかった場合を「C」と判定した。最小幅が小さいほど現像密着性が良好であると評価できる。
調製直後の感放射線性樹脂組成物を用いて硬化膜を形成し、下記の方法Aにより放射線感度を測定した。これとは別に、調製直後の感放射線性樹脂組成物を、遮光された密閉性の容器に封入し、25℃で7日間保管した。7日間経過後に容器を開封し、容器内の感放射線性樹脂組成物を用いた以外は保管前と同様にして放射線感度を測定した。また、7日間の保管前後の放射線感度から、下記数式(Y)により保管前後における放射線感度(最小露光量)の増加率(感度増加率)を計算した。
感度増加率=〔(保管後感度-保管前感度)/保管前感度〕×100 …(Y)
感度増加率の計算値が10%未満の場合を「A」、10%以上30%未満の場合を「B」、30%以上の場合又は解像できずに評価に至らなかった場合を「C」と判定した。感度増加率が低いほど保存安定性が良好であると評価できる。
(方法A.放射線感度の測定)
シリコン基板上に、スピンナーを用いてヘキサメチルジシラザン(HMDS)を塗布し、60℃にて1分間加熱した(HMDS処理)。HMDS処理後のシリコン基板上に、スピンナーを用いて感放射線性樹脂組成物を塗布し、減圧乾燥装置で50Paまで減圧した。次いで、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークすることによって膜厚3.0μmの塗膜を形成した。この塗膜に、露光機(キヤノン社の「PLA-501F」:超高圧水銀ランプを使用)を用い、幅10μmのライン・アンド・スペースのパターンを有するマスクを介して、露光量を変化させて塗膜の露光を行った。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて25℃において液盛り法で現像した。現像時間は60秒間とした。次いで、超純水で1分間流水洗浄を行い、その後乾燥することにより、HMDS処理後のシリコン基板上にパターンを形成した。このとき、10μmのライン・アンド・スペースパターンを形成可能な最小露光量を測定し、この測定値を放射線感度とした。
化合物[D]をさらに配合したこと以外は実施例1と同様の手法にて、実施例38、39の感放射線性樹脂組成物を調製した。感放射線性樹脂組成物の調製に用いた化合物[D]を以下に示す。感光剤及び溶剤の略称については上記の調製(1)と同じである。なお、実施例38、39につき、化合物[D]の含有割合は、感光剤と化合物[D]との合計量に対して40質量%とした。
《化合物[D]》
D-1:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(上記式(d-1)で表される化合物)
D-2:1,1,1-トリ(p-ヒドロキシフェニル)エタン(上記式(d-8)で表される化合物)
実施例1、38及び39の感放射線性樹脂組成物(組成物(S-1)、(S-38)及び(S-39))を用いて硬化膜を形成し、上記「評価(1)」と同様の手法により「耐薬品性」、「現像密着性」及び「保存安定性」を評価した。また、組成物(S-1)、(S-38)及び(S-39)の放射線感度についても評価を行った。放射線感度の評価は、上記「方法A.放射線感度の測定」の手法に従い、10μmのライン・アンド・スペースパターンを形成可能な最小露光量を測定し、その測定値が2000J/m2未満の場合に「A」、2000J/m2以上3000J/m2未満の場合に「B」、3000J/m2以上の場合に「C」と判定した。評価結果を表6に示す。
Claims (15)
- オキシラニル基を有する第1構造単位と、カルボキシ基を有する第2構造単位とを含む重合体成分と、
感光剤と、
アミン系化合物、イミダゾール系化合物及びイソシアネート系化合物よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物と、
溶剤と、を含有し、
前記第1構造単位の含有割合が、前記重合体成分を構成する全構造単位に対して、20質量%を超え65質量%以下であり、
前記第2構造単位の含有割合が、前記重合体成分を構成する全構造単位に対して、5質量%を超え25質量%以下であり、
前記溶剤は、ハンセン溶解度パラメータの水素結合項dHが10.0以上である高dH溶媒を、前記溶剤の全量に対して20質量%以上含む、ポジ型感放射線性組成物。 - 前記溶剤は、沸点が160℃以下である低沸点溶媒を、前記溶剤の全量に対して50質量%よりも多く含む、請求項1に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記高dH溶媒は、沸点が200℃以下である、請求項1又は2に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記高dH溶媒は、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、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、ヘキシレングリコール、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、ブタノール、3-メトキシ-1-ブタノール、2-メチルブタノール、3-メチルブタノール、2-エチルブタノール、イソブチルアルコール、ペンタノール、2-メチルペンタノール、シクロヘキサノール、ダイアセトンアルコール、ベンジルアルコール及びフルフリルアルコールよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記アミン系化合物はシランカップリング剤である、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記イソシアネート系化合物はシランカップリング剤である、請求項1~5のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記重合体成分は、オキセタニル基を有する構造単位をさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- フェノール性水酸基を有する化合物[D]をさらに含有する、請求項1~7のいずれか1項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記化合物[D]の含有割合が、前記重合体成分100質量部に対して1質量部以上である、請求項8に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記化合物[D]の含有割合が、前記感光剤と前記化合物[D]との総量に対して1~60質量%である、請求項8又は9に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記化合物[D]の分子量は700以下である、請求項8~10のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記化合物[D]は、下記式(2)で表される化合物、下記式(3)で表される化合物、下記式(4)で表される化合物、下記式(5)で表される化合物、下記式(6)で表される化合物、及び下記式(d-31)~式(d-35)のそれぞれで表される化合物よりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項8~11のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。
- 前記感光剤は、フェノール性水酸基を有する化合物とオルソナフトキノンジアジド化合物との縮合物を含み、
前記化合物[D]の含有割合が、前記化合物[D]と前記縮合物との総量に対して1~60質量%である、請求項8~12のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物。 - 請求項1~13のいずれか一項に記載のポジ型感放射線性組成物を塗布する塗布工程を含む、硬化膜の製造方法。
- 前記塗布工程により塗布したポジ型感放射線性組成物を減圧乾燥する減圧乾燥工程をさらに含む、請求項14に記載の硬化膜の製造方法。
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