説明

ポジ型感光性組成物

【課題】高耐熱性、高耐溶剤性、高透過率、低誘電率の層間絶縁膜の形成に好適であり、最適現像時間を越えてもなお良好なパターン形状を形成できる大きな現像マージンを有するポジ型感光性樹脂組成物の提供。
【解決手段】下記化合物(1)と化合物(2)とを加水分解縮合反応させて得られるポリシロキサン化合物、光酸発生剤及び有機溶剤を含有するポジ型感光性組成物。R1はC1〜4アルキル基又はC6〜10アリール基、R2はC2〜10の2価炭化水素基、R3はC2〜10の2価飽和脂肪族炭化水素基、X1及びX2は酸解離性溶解抑止基、を表す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルカリ現像が可能なポジ型感光性樹脂組成物、及び該ポジ型感光性樹脂組成物を用いたポジ型永久レジストに関するものである。
【背景技術】
【0002】
薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と記す。)型液晶表示素子や磁気ヘッド素子、集積回路素子、固体撮像素子等の電子部品には、一般に層状に配置される配線の間を絶縁するために層間絶縁膜が設けられている。層間絶縁膜を形成する材料としては、必要とするパターン形状を得るための工程数が少なく、しかも十分な平坦性を有するものが好ましいことから、感放射線性樹脂組成物が幅広く使用されている(特許文献1参照)。上記電子部品のうち、例えばTFT型液晶表示素子は、上記の層間絶縁膜の上に、透明電極膜を形成し、さらにその上に液晶配向膜を形成する工程を経て製造されるため、層間絶縁膜は、透明電極膜の形成工程において高温条件に曝されたり、電極のパターン形成に使用されるレジストの剥離液に曝されることとなり、これらに対する十分な耐性が必要となる。また、製造工程によっては形成した層間絶縁膜がドライエッチングに曝される場合もあり、ドライエッチングに対する十分な耐性が必要となる(特許文献2参照)。
【0003】
また近年、TFT型液晶表示素子においては、大画面化、高輝度化、高精細化、高速応答化、薄型化等の動向にあり、それに用いられる層間絶縁膜形成用組成物は高感度であることが要求され、形成される層間絶縁膜には低誘電率、高透過率等において、従来にも増して高性能が要求され、特に、耐熱性においては300〜350℃程度の耐熱性が要求されている。絶縁性、耐熱性、耐溶剤性、ドライエッチング耐性等に優れ、微細なパターンが形成可能な層間絶縁膜材料としては、カルボキシル基を有するポリシロキサン化合物と感光性ジアゾキノン化合物を含有するポジ型感光性樹脂組成物(特許文献3、4参照)が開発されているが、現像工程における現像マージン(現像時間が最適となる時間の幅)が小さいために、現像時間がわずかでも過剰となると、パターンと基板との間に現像液が浸透して剥がれが生じやすくなるため、現像時間を厳密に制御する必要があり、製品の歩留まりの点で問題があった。また、特許文献3、4に記載のカルボキシル基を有するポリシロキサン化合物の製造では、ポリシロキサンにカルボキシル基を導入する反応での副反応が起こりやすいことから、カルボキシル基が保護基でキャップされた化合物を原料とするために、後で保護基を脱離する工程が必要となり、煩雑な工程であるという問題もあった。
【0004】
一方、酸解離性溶解抑止基を有するポリシロキサン化合物と光酸発生剤とを有する化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(特許文献5参照)も知られているが、TFT型液晶表示素子の層間絶縁膜形成用組成物としては耐熱性が不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−354822号公報
【特許文献2】特開2005−345757号公報
【特許文献3】特開2010−101957号公報
【特許文献4】国際公開第2010/047148号
【特許文献5】特開2007−182555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明の目的は、高耐熱性、高耐溶剤性、高透過率、低誘電率の層間絶縁膜の形成に好適であり、現像工程において最適現像時間を越えてもなお良好なパターン形状を形成できるような大きな現像マージンを有するポジ型感光性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、(A)成分として、下記一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と下記一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物とを加水分解縮合反応させて得られるポリシロキサン化合物、(B)成分として光酸発生剤、及び(C)成分として有機溶剤を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【0008】
【化1】

(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、R2は炭素数2〜10の2価の炭化水素基を表わし、R3は炭素数2〜10の2価の飽和脂肪族炭化水素基を表わし、X1及びX2は同一でも異なっていてもよい酸解離性溶解抑止基を表わし、X3は下記一般式(3)で表わされる基又は下記一般式(4)で表わされる基を表わす。mは0〜5の数を表わし、nは0〜5の数を表わし、pは1〜5の数を表わす。但し、m+n+pは3〜6の数である。)
【0009】
【化2】

(式中、R4は炭素数6〜10のアリール基を表わし、R5及びR6はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、aは2又は3の数を表わす。)
【0010】
【化3】

(式中、R7は炭素数2〜10の2価の飽和炭化水素基を表わし、R8及びR9はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、bは2又は3の数を表わす。)
【0011】
【化4】

(式中、R10は分子量1000以下のジビニル化合物又はトリビニル化合物からビニル基を除いた残基を表わし、R11及びR12はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、cは2又は3の数を表わし、dは1又は2の数を表わす。)
【0012】
また、本発明は、上記ポジ型感光性組成物から得られたことを特徴とする永久レジストを提供するものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、高耐熱性、高耐溶剤性、高透過率、低誘電率の層間絶縁膜の形成に好適であり、現像工程において最適現像時間を越えてもなお良好なパターン形状を形成できるような大きな現像マージンを有するポジ型感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物におけるベース樹脂である(A)成分のポリシロキサン化合物は、簡略な製法で製造可能であるため、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は工業的に有利である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
(A)成分は、ポジ型感光性組成物のベース樹脂である。(A)成分は、前記一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と前記一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物とを加水分解・縮合反応させて得られるポリシロキサン化合物である。
始めに、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物について説明する。尚、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物において、複数あるR1は互いに同一でも異なってもよく、また、R2、R3及びX1〜X3も、それぞれ、複数ある場合は互いに同一でも異なってもよい。
【0015】
一般式(1)において、R1は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基炭素数を表わす。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、2級ブチル、イソブチル、t−ブチル等が挙げられる。炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、フェニル、エチルフェニル、トルイル、クメニル、キシリル、プソイドクメニル、メシチル、t−ブチルフェニル、ベンジル、フェネチル等が挙げられる。R1としては、耐熱性と、工業的な入手の容易さから、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、フェニルが好ましく、メチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。
【0016】
2は炭素数2〜10の2価の炭化水素基(連結基)を表わす。炭素数2〜10の2価の炭化水素基としては、エチレン、プロピレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、3−メチルペンタメチレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン、デカメチレン、シクロヘキサン−1,4−ジイル、2−フェニルエタン−1,2’−ジイル、2−フェニルエタン−1,4’−ジイル、2−フェニルプロパン−1,4’−ジイル等が挙げられ、工業的な入手の容易さと、耐熱性の点から、エチレン、2−メチルエチレン、2−フェニルエタン−1,4’−ジイルが好ましく、エチレン、2−フェニルエタン−1,4’−ジイルが更に好ましく、エチレンが最も好ましい。
【0017】
3は同一でも異なっていてもよい炭素数2〜10の2価の飽和脂肪族炭化水素基を表わす。炭素数2〜10の2価の飽和脂肪族炭化水素基としては、エチレン、プロピレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、3−メチルペンタメチレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン、デカメチレン等が挙げられ、工業的な入手の容易さと、耐熱性の点から、R3としては、エチレン、2−メチルエチレン、プロピレンが好ましく、エチレンが更に好ましい。
【0018】
ベンゼン環の−O−X1で表わされる基の位置は、R3に対して、オルト位、メタ位、パラ位のいずれでもよいが、耐熱性が高く、原料の工業的な入手が容易であることから、R3に対してオルト位又はパラ位にあることが好ましく、パラ位にあることが更に好ましい。
【0019】
一般式(1)において、X1及びX2は同一でも異なっていてもよい酸解離性溶解抑止基を表わす。酸解離性溶解抑止基としては、例えば、t−ブチル、t−ペンチル等の3級アルキル基;メトキシメチル、エトキシメチル、ベンジルオキシメチル、1−エトキシエチル等の1−アルコキシアルキル基;トリメチルシリル、トリエチルシリル等のトリアルキルシリル基;t−ブトキシカルボニル、t−ペンチロキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。X1及びX2としては、酸解離性に優れ、工業的な原料の入手が容易であることから、3級アルキル基、アルコキシメチル基が好ましく、3級アルキル基が更に好ましく、t−ブチルが最も好ましい。X1及びX2は同一でも異なっていてもよいが、X1及びX2の酸解離の条件が同一にできることからX1とX2は同一の基であることが好ましい。
【0020】
3は一般式(3)で表わされる基又は一般式(4)で表わされる基を表わす。
一般式(3)において、R7は炭素数2〜10の2価の飽和炭化水素基を表わす。炭素数2〜10の2価の飽和炭化水素基としては、R3で例示した飽和脂肪族炭化水素基等が挙げられる。R7としては、工業的な入手の容易さと、耐熱性の点から、エチレン、2−メチルエチレン、プロピレンが好ましく、エチレンが更に好ましい。
【0021】
8及びR9はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、2級ブチル、t−ブチルが挙げられる。
8としては、加水分解縮合反応の反応性が良好となることから、メチル、エチル、プロピルが好ましく、メチル、エチルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。R9としては、耐熱性が良好であることから、メチル、エチル、プロピルが好ましく、メチル、エチルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。bは2又は3の数を表わし、一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物との反応性が良好となることから、3であることが好ましい。
【0022】
一般式(4)において、R11及びR12は炭素数1〜4のアルキル基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、2級ブチル、イソブチル、t−ブチル等が挙げられる。R11としては、加水分解縮合反応の反応性の点からメチル、エチル好ましく、メチルが更に好ましい。R12としては、加水分解縮合反応の反応性と、硬化物の耐熱性の点からメチル、エチル好ましく、メチルが更に好ましい。cは2又は3の数を表わし、一般式(2)で表わされる化合物との反応性の点から、cは3が好ましい。dは1又は2の数を表わし、R11が分子量1000以下のジビニル化合物からビニル基を除いた残基を表わす場合にはdは1となり、分子量1000以下のトリビニル化合物からビニル基を除いた残基を表わす場合にはdは2となる。
【0023】
一般式(4)において、R10は分子量1000以下のジビニル化合物又はトリビニル化合物からビニル基を除いた残基を表わす。このようなジビニル化合物又はトリビニル化合物は下記一般式(4a)で表わされる化合物であり、例えば、下記一般式(5)〜(12)で表わされる化合物等が挙げられる。
【0024】
【化5】

(式中、R10及びdは一般式(4)と同義である。)
【0025】
【化6】

(式中、R13〜R16はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、eは0〜6の数を表わす。)
【0026】
【化7】

(式中、R17〜R19はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、fは1〜4の数を表わし、gは0〜4の数を表わす。)
【0027】
【化8】

(式中、R20、R21はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、dは一般式(4)と同義である。)
【0028】
【化9】

(式中、dは一般式(4)と同義である。)
【0029】
【化10】

(式中、dは一般式(4)と同義である。)
【0030】
【化11】

(式中、R22は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基又はアリル基を表わす。)
【0031】
【化12】

(式中、R23〜R25はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、dは一般式(4)と同義であり、hはd+hが3〜6となる0〜4の数を表わす。)
【0032】
一般式(5)において、R13〜R16はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、プロピル、フェニルが好ましく、メチル、エチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。eは0〜6の数を表わし、工業的な入手が容易であることから、0〜2の数が好ましく、0〜1の数が更に好ましい。一般式(5)で表わされる化合物の中で、好ましい化合物としては、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエチル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ジビニルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサエチル−1,5−ジビニルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサフェニル−1,5−ジビニルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチル−1,7−ジビニルテトラシロキサン等が挙げられ、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエチル−1,3−ジビニルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチル−1,5−ジビニルトリシロキサンが好ましく、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサンが更に好ましい。
【0033】
一般式(6)において、R17〜R19はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、プロピル、フェニルが好ましく、メチル、エチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。fは1〜4の数を表わし、gは0〜4の数を表わす。工業的な入手が容易であることから、fが1〜2の数でありgが0〜2の数であることが好ましく、fが1でありgが0〜1の数であることが更に好ましい。一般式(6)で表わされる化合物の中で、好ましい化合物としては、トリス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルビニルシロキシ)フェニルシラン、トリス{(ジメチルビニルシロキシ)ジメチルシロキシ}メチルシラン等が挙げられ、トリス(ジメチルビニルシロキシ)メチルシランが好ましい。
【0034】
一般式(7)において、R20、R21はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、dは一般式(4)と同義である。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチルが好ましく、メチルが更に好ましい。一般式(7)で表わされる化合物の中で、好ましい化合物としては、1,2−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,3−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,2−ビス(ジエチルビニルシリル)ベンゼン、1,3−ビス(ジエチルビニルシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジエチルビニルシリル)ベンゼン、1,3,5−トリス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン)、1,3,5−トリス(ジエチルビニルシリル)ベンゼン)等が挙げられ、工業的な入手が容易であり、耐熱性も良好であることから、1,2−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼンが好ましく、1,4−ビス(ジメチルビニルシリル)ベンゼンが更に好ましい。
【0035】
一般式(8)において、dは一般式(4)と同義である。一般式(8)で表わされる化合物としては、1,2−ジビニルベンゼン、1,3−ジビニルベンゼン、1,4−ジビニルベンゼン、1,2,4−トリビニルベンゼン、1,3,5−トリビニルベンゼン等が挙げられ、工業的な入手が容易であり、耐熱性も良好であることから、1,4−ジビニルベンゼンが好ましい。
一般式(9)において、dは一般式(4)と同義である。一般式(9)で表わされる化合物としては、1,2−ジビニルシクロヘキサン、1,3−ジビニルシクロヘキサン、1,4−ジビニルシクロヘキサン、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン、1,3,5−トリビニルシクロヘキサン等が挙げられ、工業的な入手が容易であり、耐熱性も良好であることから、1,4−ジビニルシクロヘキサンが好ましい。
【0036】
一般式(10)において、R22は炭素数1〜4のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基又はアリル基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられる。R22としては、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、アリルが好ましく、メチル、アリルが更に好ましい。一般式(10)で表わされる化合物の中で、好ましい化合物としては、ジアリルメチルイソシアヌレート、ジアリルエチルイソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられ、トリアリルイソシアヌレートが更に好ましい。
【0037】
一般式(11)で表わされる化合物において、R23〜R25はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、プロピル、フェニルが好ましく、メチル、エチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。dは一般式(4)と同義であり、hはd+hが3〜6となる0〜4の数を表わす。工業的な入手が容易であることから、d+hは4〜5の数が好ましく、4が更に好ましい。一般式(12)で表わされる化合物の中で、好ましい化合物としては、2,2,4,6−テトラメチル−4,6−ジビニルシクロトリシロキサン、2,2,4,4,6,8−ヘキサメチル−6,8−ジビニルシクロテトラシロキサン、2,2,4,4,6,6,8,10−オクタメチル−8,10−ジビニルシロペンタシロキサン、2,4,6−トリメチル−2,4,6−トリビニルシクロトリシロキサン、2,2,4,6,8−ペンタメチル−4,6,8−トリビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
【0038】
以上に一般式(4)中のR10で表される基を提供し得る分子量1000以下のジビニル化合物又はトリビニル化合物について詳述したが、これらの化合物のなかでも、工業的な入手の容易さと硬化物の耐熱性から、一般式(9)〜(11)で表わされる化合物が好ましく、1,4−ジビニルベンゼン、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン、トリアリルイソシアヌレートが更に好ましく、1,4−ジビニルベンゼンが最も好ましい。
【0039】
一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物のうち、X3が一般式(3)で表わされる基である化合物は、下記の一般式(1a)で表わされる環状シロキサン化合物に、下記の一般式(1m)で表わされる化合物と下記の一般式(1n)で表わされる化合物をヒドロシリル化反応させて下記の一般式(1b)で表わされる化合物とした後、該一般式(1b)で表わされる化合物に更に下記の一般式(3a)で表わされる化合物をヒドロシリル化反応することにより得ることができる。
【0040】
【化13】

(式中、R1、m、n及びpは一般式(1)と同義である。)
【0041】
【化14】

(式中、R26はSiH基と反応してR2となる基を表わし、R2及びX1は一般式(1)と同義である。)
【0042】
【化15】

(式中、R27はSiH基と反応してR3となる基を表わし、R3及びX2は一般式(1)と同義である。)
【0043】
【化15】


(式中、R1、R2、R3、X1、X2、m、n及びpは、一般式(1)と同義である。)
【0044】
【化16】

(式中、R28はSiH基と反応してR7となる基を表わし、R7、R8、R9及びbは一般式(3)と同義である。)
【0045】
また、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物のうち、X3が一般式(4)で表わされる基である化合物は、前記の一般式(1b)で表わされる化合物に、前記一般式(4a)で表わされる化合物をヒドロシリル化反応した後、更に下記一般式(4b)で表わされる化合物をヒドロシリル化反応することにより得ることができる。
【0046】
【化17】

(式中、R11、R12及びcは一般式(4)と同義である。)
【0047】
ヒドロシリル化反応は、ヒドロシリル化触媒を用いて行うことが好ましく、ヒドロシリル化触媒としては、例えば、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。白金系触媒としては、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体、白金−カルボニルビニルメチル錯体(Ossko触媒)、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)、白金−シクロビニルメチルシロキサン錯体、白金−オクチルアルデヒド錯体、白金−ホスフィン錯体(例えば、Pt[P(C6534、PtCl[P(C6533、Pt[P(C4934])、白金−ホスファイト錯体(例えば、Pt[P(OC6534)、Pt[P(OC4934)、ジカルボニルジクロロ白金等が挙げられる。パラジウム系触媒又はロジウム系触媒としては、例えば、上記白金系触媒の白金原子の代わりにパラジウム原子又はロジウム原子を含有する化合物が挙げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。ヒドロシリル化触媒としては、反応性の点から、白金系触媒が好ましく、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体及び白金−カルボニルビニルメチル錯体が更に好ましく、白金−カルボニルビニルメチル錯体が最も好ましい。また、触媒の使用量は反応性の点から、各原料の合計量の5質量%以下が好ましく、0.0001〜1.0質量%が更に好ましく、0.001〜0.1質量%が最も好ましい。ヒドロシリル化の反応条件は特に限定されず、上記触媒を使用して従来公知の条件で行なえばよいが、反応速度の点から、室温(25℃)〜130℃で行なうのが好ましく、反応時にトルエン、ヘキサン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の従来公知の溶媒を使用してもよい。
【0048】
次に、一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物について説明する。
4は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数6〜10のアリール基としては、一般式(1)のR1で例示した炭素数6〜10のアリール基等が挙げられる。R4としては、耐熱性が良好となることから、フェニル、トルイルが好ましく、フェニルが更に好ましい。R5及びR6はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、2級ブチル、t−ブチルが挙げられる。R5としては、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物との反応性が良好となることから、メチル、エチルが好ましく、メチルが更に好ましい。R6としては、耐熱性が良好となることから、メチル、エチルが好ましく、メチルが更に好ましい。aは2又は3の数を表わし、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物との反応性が良好であり、(A)成分のシラノール基含量が多くなることから、aは3が好ましい。
【0049】
(A)成分は、以上に説明した一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物とを加水分解縮合反応させて得られるポリシロキサン化合物である。
一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物の加水分解・縮合反応は、いわゆるゾル・ゲル反応を行えばよく、常法に従い、溶媒中で、酸又は塩基等の触媒を使用し、アルコキシシリル基を加水分解・縮合反応させればよい。この時に用いられる溶媒は特に限定されず、具体的には、水、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられ、これらの1種を用いることも2種以上を混合して用いることも出来る。アルコキシシリル基の加水分解・縮合反応は、アルコキシシリル基が水によって加水分解してシラノール基(Si−OH基)を生成し、生成したシラノール基同士、又は、シラノール基とアルコキシシリル基が縮合することにより進行する。アルコキシシリル基の加水分解反応は、空気中の水分や、水以外の溶媒中にも含まれる微量の水によっても進行するが、反応を速やかに進ませるためには、適量の水を加えることが好ましい。加水分解・縮合反応で用いられる酸、塩基等の触媒としては、例えば、塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸類;ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、リン酸モノイソプロピル等の有機酸類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア等の無機塩基類;トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン化合物(有機塩基)類等が挙げられ、これらの1種を用いても、2種以上を併用してもよい。加水分解・縮合反応の温度は、溶媒の種類、触媒の種類及び量等により変わるが、5〜100℃が好ましく、30〜100℃が更に好ましく、40〜80℃が更に一層好ましく、45〜70℃が最も好ましい。一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物1モルに対する一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物の反応モル比は、1〜30であることが好ましく、1.5〜15であることが更に好ましく、2〜5であることが最も好ましい。
【0050】
一般に、水酸基が3つのシラノール基[−Si(OH)3]や水酸基が2つのシラノール基[−Si(OH)2]に比べて、水酸基が1つのシラノール基[−Si−OH]は縮合反応が起こりにくい。このため、前述の条件で、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物の加水分解・縮合反応すると、(A)成分中には、水酸基が1つのシラノール基[−Si−OH]が残ることになる。
【0051】
(A)成分のシラノール含量が多いほど、本発明のポジ型感光性組成物を永久レジストに用いた場合の永久レジストの硬度や基板への密着性が向上する。(A)成分中のシラノール基の含量は、OHの含量として、1〜30質量%であることが好ましく、3〜25質量%であることが更に好ましく、5〜20質量%であることが最も好ましい。シラノール基の定量方法としては、シラノール基をトリメチルクロロシラン等でトリメチルシリル化し反応前後の質量増加量により定量する方法(TMS化法)、近赤外線分光光度計(特開2001−208683号公報、特開2003−35667号公報等を参照)や29Si−NMR(特開2007−217249公報等を参照)を使用した機器分析に定量する方法が挙げられる。
【0052】
尚、(A)成分中のシラノール基は、縮合反応しやすいことから、加水分解・縮合反応後、(A)成分を反応液から単離せずに、必要に応じて、脱触媒処理、脱水処理、溶媒置換、溶媒濃縮等を行い、(A)成分を含む溶液の状態で用いることが好ましい。
【0053】
(A)成分であるポリシロキサン化合物の分子量が、あまりに小さい場合には、本発明のポジ型感光性組成物を用いて永久レジストを形成する際の成膜性が不良となることがあり、あまりに大きい場合には、アルカリ現像液への溶解性又は分散性が低下しアルカリ現像後の基板表面のレジスト残渣が増加しやすいことから、(A)成分であるポリシロキサン化合物の質量平均分子量は600〜50000であることが好ましく、800〜25000であることが更に好ましく、3000〜15000であることが最も好ましい。尚、本発明において、質量平均分子量とは、テトラヒドロフラン(以下、THFという)を溶媒としてGPC分析を行った場合のポリスチレン換算の質量平均分子量をいう。
【0054】
尚、前記特許文献3、4に記載のポリシロキサン化合物は、本発明に係る(A)成分のポリシロキサン化合物の酸解離性溶解抑止基が脱離した化合物に相当する。即ち、本発明に係る(A)成分のポリシロキサン化合物は、前記特許文献3、4に記載のポリシロキサン化合物の中間体に相当する化合物であり、本発明に係る(A)成分は、前記特許文献3、4に記載されている酸解離性溶解抑止基の脱離が不要であり、簡便な工程により製造できる。
【0055】
次に、(B)成分について説明する。本発明のポジ型感光性組成物は、(B)成分として、感光成分である光酸発生剤を含有する。
光酸発生剤は、紫外線等の活性エネルギー線の照射によりルイス酸を放出することができる化合物であり、光照射によってルイス酸を放出するオニウム塩である複塩、又はその誘導体が好ましく、このような化合物は、下記一般式(12)で表わすことができる。
【0056】
【化18】

【0057】
一般式(12)において、R29は炭素数が1〜80であり、炭素以外の原子をいくつ含んでもよい有機基であり、xは1〜5の整数である。x個のR29はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、x個のR29のうち少なくとも1つは、芳香族基であることが好ましい。Qは、S、N、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、I、Br、Cl、F、N=Nからなる群から選ばれる原子あるいは原子団であり、Qの原子価をzとしたとき、y=x−zなる関係が成り立つ。
【0058】
上記一般式(12)において、Z-は陰イオンを表わす。好ましい陰イオンの具体例としては、テトラフルオロボレート(BF4-)、ヘキサフルオロホスフェート(PF6-)、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF6-)、ヘキサフルオロアルセネート(AsF6-)、ヘキサクロロアンチモネート(SbCl6-等のハロゲン化物錯体;メタンスルホン酸イオン(CH3SO3-)、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CF3SO3-)、フルオロスルホン酸イオン(FSO3-)、トルエンスルホン酸陰イオン、トリニトロベンゼンスルホン酸陰イオン等のスルホン酸陰イオン;テトラキス(3,5−ジフルオロ−4−メトキシフェニル)ボレート等のテトラアリールボレート;塩素酸イオン(ClO3-)、過塩素酸イオン(ClO4-)等が挙げられる。
【0059】
上記一般式(12)で表わされるオニウム塩の中でも、芳香族オニウム塩が好ましく、特開昭50−151997号公報、特開昭50−158680号公報に記載の芳香族ハロニウム塩、特開昭50−151997号公報、特開昭52−30899号公報、特開昭56−55420号公報、特開昭55−125105号公報等に記載の6A族芳香族オニウム塩、特開昭50−158698号公報に記載の5A族芳香族オニウム塩、特開昭56−8428号公報、特開昭56−149402号公報、特開昭57−192429号公報等に記載のオキソスルホキソニウム塩、特開昭49−17040号公報に記載の芳香族ジアゾニウム塩、米国特許第4139655号明細書に記載のチオピリリウム塩等が更に好ましい。特に好ましいのは、下記一般式(13)で表わされるスルホニウム陽イオンを有する化合物である。
【0060】
【化19】

(式中、R30、R31はそれぞれ同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜18のアルコキシル基、又は炭素数2〜18のアシル基を表わし、X3は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜18のアルコキシル基、炭素数2〜18のアシル基、下記一般式(14)で表わされる基又は下記一般式(15)で表わされる基を表わし、Z-は陰イオンを表わす。)
【0061】
【化20】


(式中、R32及びR33はそれぞれ同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜18のアルコキシル基、又は炭素数2〜18のアシル基を表わし、Z-は陰イオンを表わす。)
【0062】
【化21】

(式中、R34はそれぞれ同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18のハロゲン化炭化水素基、炭素数1〜18のアルコキシル基、又は炭素数2〜18のアシル基を表わす。)
【0063】
一般式(13)で表わされる化合物の好ましい具体例としては、例えば、4−(4−ベンゾイル−フェニルチオ)フェニル−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−ビス(4−ブトキシフェニル)スルホニオフェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−ビス(4−ブトキシフェニル)スルホニオフェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−ビス(4−オクトキシフェニル)スルホニオフェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニオフェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニオフェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−ジフェニルスルホニオフェニル)スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−ジフェニルスルホニオフェニル)スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、ビス(4−ジフェニルスルホニオフェニル)スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ビス(4−(2−ブトキシエトキシ)フェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ビス(4−(2−ブトキシエトキシ)フェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ビス(4−フルオロフェル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(フェニルチオ)フェニル−ビス(4−(2−ブトキシエトキシ)フェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(フェニルチオ)フェニル−ビス(4−(2−ブトキシエトキシ)フェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(フェニルチオ)フェニル−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(フェニルチオ)フェニル−ビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(フェニルチオ)フェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(フェニルチオ)フェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−ブトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4−(2−クロロ−4−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4−ブトキシフェニル)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ヘキサフルオロホスフェート、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等を挙げることができる。
【0064】
本発明のポジ型感光性組成物中の(B)光酸発生剤の含有量は、(A)成分であるポリシロキサン化合物100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、0.05〜5質量部であることがより好ましい。
【0065】
次に(C)成分の有機溶剤について説明する。
本発明のポジ型感光性組成物において(C)成分として用いる有機溶剤は、本発明のポジ型感光性組成物が含有する他の成分を均一に溶解又は分散できる有機溶剤であれば、特に限定されず、一般式(1)で表わされるポリシロキサン化合物と一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物との加水分解縮合反応に使用した溶剤をそのまま使用してもよいし、該溶剤を他の有機溶剤に置換してもよいし、該溶剤に更に有機溶剤を追加してもよい。本発明のポジ型感光性組成物に好ましく使用できる有機溶剤としては、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル類;乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル等のエステル類;乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等のカーボネート類等が挙げられる。
【0066】
本発明のポジ型感光性組成物中の(C)有機溶剤の含有量は、本発明のポジ型感光性組成物が塗布しやすくなることから、(A)成分100質量部に対して、10〜10000質量部であることが好ましく、100〜1000質量部であることが更に好ましい。
【0067】
本発明のポジ型感光性組成物は、基板との密着性が向上することから、更に(D)成分として、エポキシ基含有シロキサン化合物を有することが好ましい。エポキシ基含有シロキサン化合物のエポキシ基としては、下記式(16)〜(23)等の脂肪族エポキシ基、下記式(24)〜(29)等の脂環族エポキシ基、下記式(30)〜(32)等の芳香族エポキシ基が挙げられる。これらの中で、基板との密着性の向上効果が大きく、工業的な原料が入手しやすいことから、脂肪族エポキシ基が好ましく、式(20)の2−グリシジロキシエチル、式(21)の3−グリシジロキシプロピル、式(22)の3−オキソ−3−グリシジロキシプロピルが更に好ましく、3−グリシジロキシプロピルが最も好ましい。
【0068】
【化22】

【0069】
【化23】

【0070】
【化24】

【0071】
エポキシ基含有シロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物、下記一般式(34)で表わされる環状シロキサン化合物、エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物等が挙げられる。
【0072】
【化25】

(式中、R35〜R39は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、X4はエポキシ基又はメチル基を表わし、Gはエポキシ基を表わし、jは0〜1000の数を表わし、kは0〜1000の数を表わす。但し、jが0又は1の場合には、X4はエポキシ基を表わす。)
【0073】
【化26】

(式中、R40〜R42は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、Gはエポキシ基を表わし、qは2〜6の数を表わし、rはq+rが3〜6となる0〜4の数を表わす。)
【0074】
まず、前記一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物について説明する。一般式(33)において、R35〜R39は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、プロピル、フェニルが好ましく、メチル、エチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。X4はエポキシ基又はメチル基を表わし、Gはエポキシ基を表わし、jは0〜1000の数を表わし、kは0〜1000の数を表わす。但し、jが0又は1の場合には、X4はエポキシ基を表わす。
【0075】
一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物の分子中のエポキシ基(オキシラン環)の割合が、あまりに少ない場合には基板への密着性の向上効果が少なくなることから、一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物のエポキシ当量は、1000以下であることが好ましく、700以下であることが更に好ましく、350以下であることが最も好ましい。尚、エポキシ当量とは、1当量のエポキシ基(オキシラン環)を含むエポキシ化合物の質量(グラム数)をいう。
【0076】
一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物の分子量は、特に限定されないが、あまりに大きい場合には、アルカリ現像液への溶解性又は分散性が低下しアルカリ現像後の基板表面にレジスト残渣が残留する場合があることから、質量平均分子量が10000以下であることが好ましく、5000以下であることが更に好ましく、3000以下であることが最も好ましい。
【0077】
一般式(33)で表わされる鎖状シロキサン化合物は、下記一般式(33a)で表わされる鎖状シロキサン化合物のSiH基に、Si−H基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を持つエポキシ基含有化合物をヒドロシリル化反応させることにより製造することができる。エポキシ基が前記式(16)〜(32)の基の場合には、Si−H基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を持つエポキシ基含有化合物として、それぞれ下記式(16a)〜(32a)の化合物を使用すればよい。
【0078】
【化27】

(式中、X5は水素原子又はメチル基を表わし、R35〜R39、j及びkは一般式(33)と同義である。但し、jが0又は1の場合には、X5は水素原子を表わす。)
【0079】
【化28】

【0080】
【化29】

【0081】
【化30】

【0082】
次に前記一般式(34)で表わされる環状シロキサン化合物について説明する。一般式(34)において、R40〜R42は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わす。炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、R1で例示した基が挙げられ、耐熱性が良好であることからメチル、エチル、プロピル、フェニルが好ましく、メチル、エチル、フェニルが更に好ましく、メチルが最も好ましい。Gはエポキシ基を表わし、qは2〜6の数を表わし、rはq+rが3〜6となる0〜4の数を表わす。工業的な入手が容易であることから、q+rは4〜6が好ましく、4〜5が更に好ましく、4が最も好ましい。また、基板との密着性が良好になることから、rは0であることが好ましい。
【0083】
一般式(34)で表わされる環状シロキサン化合物の分子中のエポキシ基(オキシラン環)の割合が、あまりに少ない場合には基板への密着性の向上効果が少なくなることから、一般式(34)で表わされる環状シロキサン化合物のエポキシ当量は、1000以下であることが好ましく、700以下であることが更に好ましく、350以下であることが最も好ましい。
【0084】
一般式(34)で表わされる環状シロキサン化合物は、下記一般式(34a)で表わされる環状シロキサン化合物のSiH基に、Si−H基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を持つエポキシ基含有化合物をヒドロシリル化反応させることにより製造することができる。エポキシ基が前記式(16)〜(32)の基の場合には、Si−H基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を持つエポキシ基含有化合物として、それぞれ前記式(16a)〜(32a)の化合物を使用すればよい。
【0085】
【化31】

(式中、R40〜R42、q及びrは一般式(34)と同義である。)
【0086】
次に、エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物について説明する。
エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物は、エポキシ基含有アルコキシシランを、公知の方法、例えば、(A)成分を得る際の加水分解・縮合反応で説明した方法等により加水分解・縮合反応して得られる化合物である。エポキシ基含有アルコキシシランの中でも好ましい化合物としては、例えば、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエチルメチルジメトキシシラン等のグリシドキシエチルアルコキシシラン化合物;3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルフェニルジメトキシシラン、ビス(3−グリシドキシプロピル)ジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルフェニルジエトキシシラン、ビス(3−グリシドキシプロピル)ジエトキシシラン等の3−グリシドキシプロピルアルコキシシラン化合物;3−オキソ−3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、の3−オキソ−3−グリシジロキシプロピルトリエトキシシラン等の3−オキソ−3−グリシジロキシプロピルアルコキシシラン化合物等が挙げられる。
【0087】
エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物を製造する場合には、エポキシ基含有アルコキシシランに加えて、エポキシ基を有しない、他のアルコキシシラン化合物を併用しても良い。このような他のアルコキシシラン化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン化合物;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン等のトリアルコキシシラン化合物;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のジアルコキシシラン化合物等が挙げられる。エポキシ基を有しない、他のアルコキシシラン化合物としては、基板との密着性が良好になることから、エポキシ基を有しないトリアルコキシシラン化合物が好ましく、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランが更に好ましい。
【0088】
エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物の分子中のエポキシ基(オキシラン環)の割合が、あまりに少ない場合には架橋効果が少なく本発明のポジ型感光性組成物を永久レジストに用いた場合の物性が低下する場合があることから、エポキシ当量が1000以下であることが好ましく、700以下であることが更に好ましく、350以下であることが最も好ましい。
【0089】
エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物の分子量は、特に限定されないが、あまりに大きい場合には、アルカリ現像液への溶解性又は分散性が低下して、アルカリ現像後の基板表面にレジスト残渣が残留する場合があることから、質量平均分子量が20000以下であることが好ましく、15000以下であることが更に好ましく、10000以下であることが最も好ましい。
【0090】
エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物は、基板への密着性が向上することから、シラノール基を有していることが好ましい。エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物中のシラノール基の含量は、1〜30質量%であることが好ましく、3〜25質量%であることが更に好ましい。
【0091】
他のアルコキシシラン化合物としてトリアルコキシシラン化合物を反応に使用した、エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物は、Si−O−Si結合による橋かけ構造を有する場合があり、その橋かけ構造により、例えば、はしご状(ラダー状)、かご状、環状等の構造になる場合もある。エポキシ基含有トリアルコキシシラン化合物と他のトリアルコキシシラン化合物とを反応に使用した場合、エポキシ基含有アルコキシシランの加水分解・縮合反応物は、例えば、下記の一般式(35)で表わすことができる。
【0092】
【化32】

(式中、Gはエポキシ基を表わし、R43は他のトリアルコキシシラン化合物由来の、アルコキシ基以外の置換基を表わし、tは1以上の数を表わし、uは0又は1以上の数を表わし、wは0又は1以上の数を表わす。)
【0093】
本発明のポジ型感光性組成物において(D)成分を含有させる場合、(D)成分のエポキシ基含有シロキサン化合物の加水分解・縮合反応物の含量があまりに少ない場合は、基板への密着性の向上効果が少なく、またあまりに多い場合には、レジストの現像性が低下するとともに、アルカリ現像後の基板表面にレジスト残渣が残留する場合があることから、(A)成分100質量部に対して、(D)成分は1〜40質量部であることが好ましく、5〜20質量部であることが更に好ましい。
【0094】
本発明のポジ型感光性組成物は、必要に応じて、更に、酸拡散制御剤(クエンチャーともいう)、光増感剤、レベリング剤等を含有してもよい。
【0095】
酸拡散制御剤は、ルイス酸を中和する塩基性化合物であり、活性エネルギー線の照射により光酸発生剤から生じたルイス酸の未露光部分への拡散を制御し、未露光部分での好ましくない化学反応を阻止することができる。酸拡散制御剤を含有することにより、露光から現像までの引き置き時間の変動によるレジストパターンの線幅変化を抑えることができ、解像度が向上するとともに、本発明のポジ型感光性組成物の貯蔵安定性が向上する。
【0096】
酸拡散制御剤としては、例えば、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−デシルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N',N'−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン等の3級アミン化合物;N−t−ブトキシカルボニルジ−n−オクチルアミン、N−t−ブトキシカルボニルジ−n−デシルアミン等のアミド基含有化合物等が挙げられる。酸拡散制御剤の含量が少ない場合には、パターン解像度の向上効果が少なく、またあまりに多い場合には、硬化物の物性が低下する場合があることから、(A)成分100質量部に対して、酸拡散制御剤が0.001〜10質量部であることが好ましく、0.01〜5質量部であることが更に好ましい。
【0097】
光増感剤は、照射された活性エネルギー線を吸収して、活性エネルギー線のエネルギーを光酸発生剤に伝達することにより、光酸発生剤からのルイス酸の生成量を増加する作用を有し、本発明のポジ型感光性組成物の見掛けの感度を向上させることができる。光増感剤としては、特に限定はされず、光酸発生剤とともに通常使用される光増感剤、例えば、ベンゾフェノン類、ビアセチル類、ピレン類、フェノチアジン類、フルオレン類等を使用することができる。光増感剤の含量が少ない場合には、感度の向上効果が少なく、またあまりに多い場合には、硬化物の物性が低下する場合があることから、(A)成分100質量部に対して、光増感剤が0.001〜10質量部であることが好ましく、0.01〜5質量部であることが更に好ましい。
【0098】
レベリング剤は、本発明のポジ型感光性組成物を対象材料(基材)塗布する場合に、対象材料との塗れ性を向上させることができる。レベリング剤としては非イオン性界面活性剤が好ましく、フッ素系非イオン性界面活性剤及びシリコーン系非イオン性界面活性剤が更に好ましい。好ましいレベリング剤としては、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルEO付加物、含フッ素オルガノシロキサン系化合物、ポリエーテル変性ポリシロキサン、ポリエステル変性ポリシロキサン等が挙げられる。レベリング剤の含量は、本発明の(A)成分100質量部に対して、0.001〜1質量部が好ましく、0.01〜0.5質量部が更に好ましい。
【0099】
本発明のポジ型感光性組成物は、従来公知のポジ型感光性組成物と同様に硬化させることができ、例えば後述の第1〜第7工程を経て硬化させれば、耐熱性、透明性等に優れた硬化物となる。
本発明のポジ型感光性組成物は、永久レジストの形成に好適に用いられるほか、例えば絶縁塗料等のコーティング材料の用途に用いることもできる。以下に、本発明のポジ型感光性組成物を使用して永久レジストを製造する好ましい方法について説明する。
【0100】
本発明のポジ型感光性組成物を用いてパターンを形成する場合には、従来公知の化学増感ポジ型感光性組成物と同様に使用することができるが、好ましくは、以下の工程によりパターンを形成するのがよい。
即ち、本発明のポジ型感光性組成物を対象材料に塗布する工程(第1工程)、塗布後の組成物から有機溶剤を除去して組成物層を形成する工程(第2工程)、パターン化された活性エネルギー線を照射し組成物層を露光する工程(第3工程)、露光後の組成物層を加熱する工程(第4工程)、これをアルカリ現像液で処理して現像する工程(第5工程)、全体に活性エネルギー線を照射する工程(第6工程)、加熱処理する工程(第7工程)、によりパターンを形成する。以下、これらの工程について説明する。
【0101】
第1工程は、本発明のポジ型感光性組成物を対象材料に塗布する工程である。塗布の方法は、特に限定されず、従来用いられている方法や、用いられることが知られた方法を適用することができる。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、スリットコート法等が挙げられ、スピンコート法、スリットコート法が好ましい。対象材料への塗布は、ポジ型感光性組成物層を形成するように行なうことが好ましい。ポジ型感光性組成物層の厚さは、本発明の永久レジストが使用される用途により異なり、特に限定されないが、好ましくは0.1μm〜100μm、更に好ましくは0.3μm〜10μmである。
【0102】
本発明のポジ型感光性組成物を塗布する対象材料は、第5工程におけるアルカリ現像液やポジ型感光性組成物中の有機溶剤等に対する耐薬品性、第7工程における加熱処理に対する耐熱性等を有する材料であれば、特に限定されず、ガラス、金属、半導体、合成樹脂等を対象材料とすることができるが、特に、絶縁層としてのポジ型永久レジストを必要とする液晶ディスプレーのTFT表面等を好ましいものとして例示することができる。
【0103】
第2工程は、塗布後の組成物から有機溶剤を除去して組成物層を形成する工程である。有機溶剤を除去する際は、ポジ型感光性組成物を塗布した後、室温〜50℃未満の温度で、常圧又は減圧下に、ポジ型感光性組成物層中の有機溶剤の濃度が5質量%以下になるよう有機溶剤を揮発させた後、更に加熱して有機溶剤を除去することが好ましい。加熱する場合は、80〜120℃の温度を、30秒〜10分間適用することが好ましく、必要に応じて、減圧条件下で加熱してもよい。尚、このような露光前の加熱による有機溶剤の除去をプリベイクと呼ぶ場合がある。
【0104】
第3工程は、パターン化された活性エネルギー線を照射し組成物層を露光する工程である。露光された組成物層では、活性エネルギー線の照射によりルイス酸が放出され、ルイス酸により(A)成分の酸解離性溶解抑止基が脱離して、カルボキシル基及びフェノール性水酸基が生成し、露光部分のアルカリ現像液への溶解性が向上する。活性エネルギー線の量は、特に限定されず、露光部分のアルカリ溶解性を向上させることのできるエネルギー量であればよく、例えば10〜1000mJ/cm2、好ましくは40〜400mJ/cm2がよい。また照射される活性エネルギー線の波長は、(B)成分として使用する光酸発生剤の吸収波長によって変わるが、一般には、高圧水銀灯、超高圧水銀灯等を用いてi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)等を照射すればよい。活性エネルギー線のパターン化の方法は、特に限定されず、従来知られている方法を使用することができ、例えば、フォトマスク等を介した光照射であってもよく、レーザー光による選択的照射でもよい。
【0105】
第4工程は、パターン露光後の組成物層を加熱する工程である。加熱により、露光部分におけるルイス酸の拡散が促進され、露光時の定在波の影響によるパターンエッジの変形が軽減される。加熱は、60〜150℃で1〜10分間が好ましく、80〜120℃で2〜3分間が更に好ましい。第4工程のようなパターン露光後、現像前に行う加熱処理をPEB(Post Exposure Bake)と呼ぶ場合がある。
【0106】
第5工程は、アルカリ現像液で処理して現像する工程である。ルイス酸によりアルカリ性溶液への溶解性が向上した露光部分をアルカリ現像液に溶解・分散させることによりパターンが形成される。第5工程で使用されるアルカリ現像液のアルカリ性物質は、特に限定されず、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミン等の1級アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン等の2級アミン類;トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミン等の3級アミン類;ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の3級アルカノールアミン類;ピロール、ピペリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルピロリジン、1、8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1、5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン等の環状3級アミン類;ピリジン、コリジン、ルチジン、キノリン等の芳香族3級アミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の4級アンモニウム塩等が挙げられ、これらのアルカリ性物質の水溶液を用いることができ、その濃度は、従来のポジ型感光性組成物層の除去に用いられる現像液のアルカリ濃度と同様でよい。これらアルカリ性物質の水溶液は、更に、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒及び/又は界面活性剤を適当量含有してもよい。
【0107】
アルカリ現像液との接触方法としては、例えば、液盛り法、浸漬法、シャワー法、スプレー法等のいずれの方法も利用することができ、接触時間は、(A)成分の分子量や、アルカリ現像液の温度等によって異なるが、通常20〜180秒間である。現像後は、流水又はシャワーにより水でリンスすることが好ましく、必要により50〜120℃の範囲で、脱水乾燥させてもよい。
【0108】
第6工程は、パターンが形成されたポジ型感光性組成物層の全体に活性エネルギー線を照射する工程である。活性エネルギー線の照射で光酸発生剤から放出されるルイス酸により、残存するポジ型感光性組成物層中の(A)成分の酸解離性溶解抑止基が脱離し、カルボキシル基及び/又はフェノール性水酸基が生成する。活性エネルギー線の量は、特に限定されず、ほぼ全ての酸解離性溶解抑止基を脱離させることのできるエネルギー量であればよく、例えば50〜1000mJ/cm2、好ましくは100〜800mJ/cm2がよい。また照射される活性エネルギー線の波長は、露光工程(第3工程)で使用した波長でよい。
【0109】
第7工程は、パターンが形成されたポジ型感光性組成物層に活性エネルギー線を照射した後に行う加熱処理の工程である。上記第6工程を経た組成物層は、再びアルカリ溶解性が増している。このため、加熱処理により(A)成分を熱架橋させ、永久レジストとして要求される耐熱性、耐薬品性、耐経時変化性等を付与する。加熱処理は、140〜400℃で15〜120分が好ましく、200〜350℃で20〜100分が更に好ましい。加熱処理は、必要に応じて、窒素やアルゴン等の不活性雰囲気下、又は減圧雰囲気下で行なってもよい。尚、第7工程のように、レジスト形成最終段階で行なわれる加熱処理をポストベイクと呼ぶ場合がある。
【0110】
本発明のポジ型感光性組成物は、上述したように半導体基板等の対象材料に直接塗布して使用してもよいが、支持体フィルムに塗布して塗膜を形成し、ドライフィルムレジストとして使用してもよい。支持体フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン等が使用できるが、支持体フィルムとしての熱的特性及び機械的特性に優れることから、PETフィルムが好ましい。支持体フィルムの膜厚は、通常1μm〜5mmであり、好ましくは10μm〜100μmである。支持体フィルム上に形成される塗膜の厚さは用途により異なり、特に限定されないが、好ましくは0.1μm〜100μm、さらに好ましくは0.3μm〜10μmが目安となる。塗膜形成後、プリベイクして塗膜中の溶剤を除去し、塗膜表面に保護フィルムをラミネートしてドライフィルムレジストが作成される。本発明のポジ型感光性組成物から得られたドライフィルムレジストを使用する場合は、ドライフィルムレジストから保護フィルムを剥がした後、対象物に熱圧着して、対象物に貼り付け、必要に応じて支持体フィルムを剥がした後、上述の条件で上記第3工程〜第7工程を行えばよい。
【0111】
本発明の永久レジストは、透明性、絶縁性、耐熱性、耐薬品性に優れることから、液晶表示装置、有機EL表示装置等に用いられるアクティブマトリクス基板用の層間絶縁膜、中でも、多結晶シリコン薄膜を活性層とするTFTを有するアクティブマトリクス基板用の層間絶縁膜として極めて有用である。
更に、本発明の永久レジストは、プリント基板の、ソルダーレジスト、カバーレイ、層間絶縁膜にも使用することができる。また、半導体素子のウエハコート材料(表面保護膜、バンプ保護膜、MCM(multi-chip module)層間保護膜、ジャンクションコート)、パッケージ材(封止材、ダイボンディング材)にも使用することができる。
【0112】
本発明の永久レジストは、半導体素子、多層配線板等の絶縁膜としても有用である。半導体素子としては、ダイオード、トランジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体素子、DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)、SRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリー)、EPROM(イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー)、マスクROM(マスク・リード・オンリー・メモリー)、EEPROM(エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー)、フラッシュメモリー等の記憶素子、マイクロプロセッサー、DSP、ASIC等の理論回路素子、MMIC(モノリシック・マイクロウェーブ集積回路)に代表わされる化合物半導体等の集積回路素子、混成集積回路(ハイブリッドIC)、発光ダイオード、電荷結合素子等の光電変換素子等が挙げられる。また、多層配線板としては、MCM等の高密度配線板等が挙げられる。
【実施例】
【0113】
以下に実施例等を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。以下の実施例等において、「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
尚、シラノール基の含量は、試料をピリジン溶液中でトリメチルクロロシランと反応させてシラノール基をトリメチルシリルエーテル基に変えた後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド((CH34NOH)水溶液で処理してC−O−Si結合を加水分解し、反応後の質量増加率から逆算して求めた。
【0114】
製造例1:中間体a1
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、溶剤としてトルエン300g、一般式(1a)で表される化合物として2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン240g(1モル)、一般式(1m)で表される化合物としてアクリル酸−t−ブチルエステル64.1g(0.5モル)、一般式(1n)で表される化合物として4−t−ブトキシスチレン352g(2モル)及び触媒として白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)0.05gを加えて、攪拌しながら60℃で10時間反応させて、溶媒を留去し中間体a1を得た。中間体a1は、一般式(1b)に相当する化合物である(R1=メチル、R2=R3=エチレン、X1=X2=t−ブチル、m=0.5、n=2、p=1.5)。
【0115】
製造例2:中間体a2
製造例1において、一般式(1m)で表される化合物として、アクリル酸−t−ブチルエステル64.1g(0.5モル)の代わりに、4−ビニル安息香酸−t−ブチルエステル102g(0.5モル)を使用した以外は製造例1と同様の操作を行い中間体a2を得た。中間体a2は、一般式(1b)に相当する化合物である(R1=メチル、R2=2−フェニルエタン−1,4’−ジイル、R3=エチレン、X1=X2=t−ブチル、m=0.5、n=2、p=1.5)。
【0116】
製造例3:中間体a3
製造例1において、一般式(1m)で表される化合物として、アクリル酸−t−ブチルエステル64.1g(0.5モル)の代わりに4−ビニル安息香酸−t−ブチルエステル204g(1モル)を使用し、4−t−ブトキシスチレンの使用量を352g(2モル)から264(1.5モル)に変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、中間体a3を得た。中間体a3は、一般式(1b)に相当する化合物である(R1=メチル、R2=2−フェニルエタン−1,4’−ジイル、R3=エチレン、X1=X2=t−ブチル、m=1、n=1.5、p=1.5)。
【0117】
製造例4:ポリシロキサン化合物A1
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、溶剤としてトルエン200g、製造例1で得られた中間体a1の65.6g(0.1モル)、一般式(3a)で表される化合物としてトリメトキシビニルシラン22.1g(0.15モル)、及び触媒として白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)0.001gを加えて、攪拌しながら60℃で10時間反応させたところ、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物(R1〜R3、X1、X2、m、n及びpは製造例1と同じ;X3=一般式(3)で表わされる基、R7=エチレン、R8=メチル、b=3)が生成した。
次いで、この反応系に一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物としてフェニルトリメトキシシラン45.6g(0.23モル)を添加し、5〜10℃になるよう氷冷撹拌しながら、5%シュウ酸水溶液50gを30分かけて滴下し、更に10℃で15時間撹拌した。50℃、減圧下で還流脱水・脱アルコール処理し、50℃減圧下で溶媒のトルエンを1−メトキシ−2−プロパノールアセテート(以下PGMEAという)へ溶媒交換し、30%のPGMEA溶液とした後、濾過により固形物を除去し、本発明に係る(A)成分であるポリシロキサン化合物A1の30%PGMEA溶液を得た。ポリシロキサン化合物A1のGPC分析による質量平均分子量は6300、シラノール基含量は5.4質量%であった。
【0118】
製造例5:ポリシロキサン化合物A2
製造例5において、中間体a1の65.6g(0.1モル)の代わりに、製造例2で得られた中間体a2の69.4g(0.1モル)を使用した以外は製造例4と同様の操作を行い、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物(R1〜R3、X1、X2、m、n及びpは製造例2と同じ;X3=一般式(3)で表わされる基、R7=エチレン、R8=メチル、b=3)を経て、本発明に係る(A)成分であるポリシロキサン化合物A2の30%PGMEA溶液を得た。ポリシロキサン化合物A2のGPC分析による質量平均分子量は6400、シラノール基含量は5.4質量%であった。
【0119】
製造例6:ポリシロキサン化合物A3
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、溶剤としてトルエン200g、製造例2で得られた中間体a2の69.4g(0.1モル)、一般式(8)で表わされる化合物としてジビニルベンゼン39g(0.3モル)、及び触媒として白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)0.001gを加えて、攪拌しながら60℃で10時間反応させた。溶媒を留去して、溶媒とともに未反応のジビニルベンゼンを60℃で減圧除去した後、改めて溶剤としてトルエン200g、及び一般式(4b)で表わされる化合物としてトリメトキシシラン19.5g(0.16モル)を添加し、攪拌しながら60℃で10時間反応させたところ、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物(R1〜R3、X1、X2、m、n及びpは製造例2と同じ;X4=一般式(4)で表わされる基、R10=1,4−フェニレン、R11=メチル、c=3、d=1)が生成した。
次いで、この反応系に一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物としてフェニルトリメトキシシラン91.2g(0.46モル)を添加し、5〜10℃になるよう氷冷撹拌しながら、5%シュウ酸水溶液50gを30分かけて滴下し、更に10℃で15時間撹拌した。50℃、減圧下で還流脱水・脱アルコール処理し、50℃減圧下で溶媒のトルエンをPGMEAへ溶媒交換し、30%のPGMEA溶液とした後、濾過により固形物を除去し、本発明に係る(A)成分であるポリシロキサン化合物A3の30%PGMEA溶液を得た。ポリシロキサン化合物A3のGPC分析による質量平均分子量は8100、シラノール基含量は6.2質量%であった。
【0120】
製造例7:ポリシロキサン化合物A4
製造例5において、中間体a1の65.6g(0.1モル)の代わりに、製造例3で得られた中間体a3の70.8g(0.1モル)を使用した以外は製造例4と同様の操作を行い、一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物(R1〜R3、X1、X2、m、n及びpは製造例3と同じ;X3=一般式(3)で表わされる基、R7=エチレン、R8=メチル、b=3)を経て、本発明に係る(A)成分であるポリシロキサン化合物A4の30%PGMEA溶液を得た。ポリシロキサン化合物A4のGPC分析による質量平均分子量は6400、シラノール基含量は5.4質量%であった。
【0121】
製造例8:エポキシ化合物D1
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、溶剤としてトルエン200g、一般式(34a)で表わされる化合物として2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン120g(0.5モル)、式(21a)で表わされるアリルグリシジルエーテル228g(2モル)、及び白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)9mgを加えて、攪拌しながら50〜60℃で15時間反応させた後、溶媒を60℃で減圧留去させ、本発明に係る(D)成分であるエポキシ化合物B1(一般式(34)で表わされる化合物;R40=メチル、G=式(21)で表わされる基、q=4、r=0)を得た。エポキシ化合物D1のエポキシ当量の分析値は174であった。
【0122】
製造例9:エポキシ化合物D2
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、トルエン200gに、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン134g(1モル)、アリルグリシジルエーテル228g(2モル)、及び白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(Karstedt触媒)9mgを加えて、攪拌しながら50〜60℃で15時間反応させた。この反応液から溶媒を60℃で減圧留去させ、本発明に係る(D)成分であるエポキシシラン化合物D2(一般式(33)で表わされる化合物;R35=R36=メチル、X4=式(21)で表わされる基、j=0、k=0)を得た。エポキシ化合物D2のエポキシ当量の分析値は181であった。
【0123】
製造例10:比較のポリシロキサン化合物A’1
温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、ポリシロキサン化合物A4の30%PGMEA溶液70g、t−ブチル基を脱離するための三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体1gを加えて、80℃で3時間攪拌した後、酸性物質の吸着剤(協和化学工業製、商品名:キョーワード500SH)を4g加え、80℃で1時間攪拌し、得られたスラリー溶液から濾過により固形物を除去した。この後、ろ液から80℃で溶剤の一部を留去して濃度を調整し、比較のポリシロキサン化合物A’1の30%PGMEA溶液を得た。ポリシロキサン化合物A’1のGPC分析による質量平均分子量は6600、シラノール基含量は5.4質量%であった。
【0124】
製造例11:比較のポリシロキサン化合物A’2
特開2007−182555号公報の実施例1に準じ、温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応容器に、下式(37)の化合物3.57g、トリエトキシシラン2.77g、トリエトキシ−2−シアノエチルシラン3.66g、4−メチル−2−ペンタノン10g、及び1.72質量%シュウ酸水溶液3.09gを仕込み、撹拌下、80℃で6時間反応させた。その後、反応容器を氷冷して反応を停止させ、次いで、反応溶液を分液ロートに移して、イオン交換水を加え反応溶液が中性になるまで水洗した。分液して得られた有機層の溶媒を減圧下に留去し、比較のポリシロキサン化合物A’2を得た。ポリシロキサン化合物A’1のGPC分析による質量平均分子量は6500であった。
【0125】
【化33】

【0126】
〔実施例1〜5及び比較例1〜3〕
以下の化合物を用いて、下記表1に示す割合で配合後、ろ過して、実施例1〜5及び比較例1〜2のポジ型感光性組成物を調製した。尚、表1において、括弧内の数値は含有量(質量部)である。(C)成分は、組成物中で表中の含有量になるように追加した。
【0127】
(A)成分
A1:ポリシロキサン化合物A1(製造例4)
A2:ポリシロキサン化合物A2(製造例5)
A3:ポリシロキサン化合物A3(製造例6)
A4:ポリシロキサン化合物A4(製造例7)
(B)成分
B1:ビス−[4−(ビス(4−ブトキシフェニル)スルホニオ)フェニル]−ジ−スルフィドヘキサフルオロアンチモネート
(C)成分
PGMEA:1−メトキシ−2−プロパノールアセテート
(D)成分
D1:エポキシ化合物D1(製造例8)
D2:エポキシ化合物D2(製造例9)
比較化合物
A’1:ポリシロキサン化合物A’1(製造例10)
A’2:ポリシロキサン化合物A’2(製造例11)
DNQ(ジアゾナフトキノン類):下記式(38)で表わされる化合物(ダイトーケミックス社製、商品名:PA−6)
【0128】
【化34】

(式中、Qは下式(39)の基を表わす。)

【0129】
【表1】

【0130】
得られた実施例1〜5及び比較例1〜3のポジ型感光性組成物それぞれを用いて下記試験片の調製法の手順で試験片を調製した。
(試験片の調製法)
ポジ型感光性組成物を、ガラス基板上に、スピンコート法により塗膜の膜厚が2〜3μmになるよう塗布し、溶剤を常温で揮発させた後、90℃で2分間プリベークして試験片とした。
【0131】
得られた試験片を用い、それぞれ以下の方法により、最適現像時間・現像マージンの評価及び耐熱性の評価を行なった。尚、以下の各評価においては、パターニング露光はいずれも、ガラス基板上部に線幅5μmが描かれたフォトマスクを設置し、超高圧水銀灯により、実施例1〜5及び比較例3の試験片には200mJ/cm2(波長365nm露光換算)、比較例1〜2の試験片には90mJ/cm2(波長365nm露光換算)の紫外線を照射することにより行った。
【0132】
(最適現像時間・現像マージンの評価)
現像時間を30秒から、5秒おきに変えて、最適現像時間及び現像マージンの評価を以下の手順で評価した。
即ち、各ポジ型感光性組成物について、各15枚の試験片を準備し、パターニング露光した後、実施例1〜5及び比較例3の試験片については110℃で3分間PEBを行った(比較例1、2の試験片についてはPEBは行わなかった)。これらの試験片を液温25℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に浸漬し、浸漬開始してから30秒後から、5秒おきに1枚ずつ取り出した。取り出した試験片は、直ちに超純水により1分間流水洗浄を行い、風乾した。風乾した試験片を観察し、ライン線幅が5μmになるのに必要な時間を最適現像時間とし、最適現像時間から5μmのライン・パターンが剥がれるまでの時間を現像マージンとした。尚、現像マージンが広いほど、最適現像時間を越えても安定したパターンが形成可能であることを示す。結果を表2に示す。
【0133】
(耐熱性の評価)
最適現像時間で現像した試験片に、400mJ/cm2(波長365nm露光換算)の紫外線を照射した後、窒素雰囲気下に350℃で30分加熱処理した。加熱処理後の試験片について、波長400nmにおける膜厚4μmあたりの光の透過率を測定した。結果を表2に示す。加熱処理後の光の透過率の低いものほど熱による着色が大きく、耐熱性が低いことを示す。尚、加熱処理前の光透過率はいずれも99%以上であった。
【0134】
【表2】

【0135】
比較のポリシロキサン化合物A’1では、t−ブチル基の脱離が必要であるが、本発明に係る(A)成分であるポリシロキサン化合物A1〜A4を製造する場合はこのような操作が不要であり簡略な製法で製造可能である。表2の結果から明らかなように、本発明のポジ型感光性組成物は現像マージンが広く、得られた硬化物は透明性及び耐熱性に優れている。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)成分として、下記一般式(1)で表わされる環状シロキサン化合物と下記一般式(2)で表わされるアルコキシシラン化合物とを加水分解縮合反応させて得られるポリシロキサン化合物、
(B)成分として光酸発生剤、及び
(C)成分として有機溶剤を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。
【化1】

(式中、R1は炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を表わし、R2は炭素数2〜10の2価の炭化水素基を表わし、R3は炭素数2〜10の2価の飽和脂肪族炭化水素基を表わし、X1及びX2は同一でも異なっていてもよい酸解離性溶解抑止基を表わし、X3は下記一般式(3)で表わされる基又は下記一般式(4)で表わされる基を表わす。mは0〜5の数を表わし、nは0〜5の数を表わし、pは1〜5の数を表わす。但し、m+n+pは3〜6の数である。)
【化2】

(式中、R4は炭素数6〜10のアリール基を表わし、R5及びR6はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、aは2又は3の数を表わす。)
【化3】

(式中、R7は炭素数2〜10の2価の飽和炭化水素基を表わし、R8及びR9はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、bは2又は3の数を表わす。)
【化4】

(式中、R10は分子量1000以下のジビニル化合物又はトリビニル化合物からビニル基を除いた残基を表わし、R11及びR12はおのおの独立して同一でも異なっていてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表わし、cは2又は3の数を表わし、dは1又は2の数を表わす。)
【請求項2】
更に、(D)成分として、エポキシ基含有シロキサン化合物を含有する請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のポジ型感光性組成物から得られたことを特徴とする永久レジスト。

【公開番号】特開2013−92633(P2013−92633A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−234285(P2011−234285)
【出願日】平成23年10月25日(2011.10.25)
【出願人】(000000387)株式会社ADEKA (987)
【Fターム(参考)】