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公開番号2024155568
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023070383
出願日2023-04-21
発明の名称感放射線性組成物、硬化膜及びその製造方法、半導体素子並びに表示素子
出願人JSR株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G03F 7/039 20060101AFI20241024BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】放射線感度に優れ、かつ低誘電率であって透明性に優れた硬化膜を形成することができる感放射線性組成物を提供すること。
【解決手段】[A]式(1)で表される部分構造を有する第1構造単位と、式(2)で表される部分構造を有する第2構造単位とを、同一分子内又は異なる分子内に含む重合体成分と、[B]光酸発生剤と、を含有し、重合体成分の全構造単位に対して、第1構造単位を5～50質量%含み、第2構造単位を0.1～20質量%含む感放射線性組成物とする。式(1)中、Ar¹は2価の芳香環基である。Y¹は酸解離性基である。式(2)中、R¹、R²及びR³は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1～6のアルコキシ基、炭素数1～10のアルキル基、又はフェニル基である。ただし、R¹、R²及びR³のうち1つ以上は、炭素数1～6のアルコキシ基である。「*」は、炭素原子に結合する結合手を表す。
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特許請求の範囲【請求項１】
［Ａ］下記式（１）で表される部分構造を有する第１構造単位と、下記式（２）で表される部分構造を有する第２構造単位とを、同一分子内又は異なる分子内に含む重合体成分と、
［Ｂ］光酸発生剤と、
を含有し、
前記重合体成分の全構造単位に対して、前記第１構造単位を５～５０質量％含み、前記第２構造単位を０．１～２０質量％含む、感放射線性組成物。
TIFF
2024155568000022.tif
11
170
（式（１）中、Ａｒ
１
は２価の芳香環基である。Ｙ
１
は酸解離性基である。ｎは０又は１である。「＊」は結合手を表す。ただし、ｎが０の場合、前記第１構造単位はマレイミド環を有する単量体に由来する構造単位であり、Ｙ
１
は前記マレイミド環の窒素原子に結合している。）
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2024155568000023.tif
19
169
（式（２）中、Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキル基、又はフェニル基である。ただし、Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
のうち１つ以上は、炭素数１～６のアルコキシ基である。「＊」は、炭素原子に結合する結合手を表す。）
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記光酸発生剤は、オキシムスルホネート化合物及びＮ－スルホニルオキシイミド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１に記載の感放射線性組成物。
【請求項３】
前記Ｙ
１
は、下記式（Ｙ－１）、式（Ｙ－２）又は式（Ｙ－３）で表される、請求項１に記載の感放射線性組成物。
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2024155568000024.tif
21
170
（式（Ｙ－１）中、Ｒ
４
、Ｒ
５
及びＲ
６
は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～２０の１価の炭化水素基、又は当該炭化水素基が有する水素原子の一部若しくは全部が置換基で置換された基である。「＊」は結合手を表す。）
TIFF
2024155568000025.tif
22
170
（式（Ｙ－２）中、Ｒ
７
、Ｒ
８
及びＲ
９
は、次の（１）又は（２）を満たす。（１）Ｒ
７
は水素原子、炭素数１～１２のアルキル基又は炭素数３～２０の１価の脂環式炭化水素基である。Ｒ
８
及びＲ
９
は、互いに独立して、炭素数１～１２のアルキル基、炭素数３～２０の１価の脂環式炭化水素基、又は炭素数７～２０のアラルキル基である。（２）Ｒ
７
は、水素原子、炭素数１～１２のアルキル基又は炭素数３～２０の１価の脂環式炭化水素基である。Ｒ
８
及びＲ
９
は、互いに合わせられＲ
８
及びＯＲ
９
が結合する炭素原子とともに構成される環状エーテル構造を表す。「＊」は結合手を表す。）
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2024155568000026.tif
12
170
（式（Ｙ－３）中、Ｒ
１０
は３級アルキル基である。「＊」は結合手を表す。）
【請求項４】
前記Ａｒ
１
は、置換又は無置換のフェニレン基、ナフチレン基又はアントリレン基である、請求項１に記載の感放射線性組成物。
【請求項５】
前記重合体成分は、マレイミドに由来する構造単位及び酸基を有する構造単位よりなる群から選択される少なくとも１種を更に含む、請求項１に記載の感放射線性組成物。
【請求項６】
前記重合体成分は、架橋性基を有する構造単位（ただし、前記第１構造単位及び前記第２構造単位を除く。）を更に含む、請求項１に記載の感放射線性組成物。
【請求項７】
更に、オルトエステル化合物を含有する、請求項１に記載の感放射線性組成物。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の感放射線性組成物を用いて形成された硬化膜。
【請求項９】
周波数１０ｋＨｚにおける比誘電率が３．３以下である、請求項８に記載の硬化膜。
【請求項１０】
請求項１～７のいずれか一項に記載の感放射線性組成物を用いて塗膜を形成する工程と、
前記塗膜の少なくとも一部を露光する工程と、
露光後の塗膜を現像する工程と、
現像された前記塗膜を加熱する工程と、
を含む、硬化膜の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、感放射線性組成物、硬化膜及びその製造方法、半導体素子並びに表示素子に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体素子や表示素子が有する硬化膜（例えば、層間絶縁膜やスペーサー、保護膜等）は一般に、重合体成分と感放射線性化合物（光酸発生剤や光重合開始剤等）とを含有する感放射線性組成物を用いて形成される。例えば、感放射線性組成物により形成された塗膜に対して放射線照射を行い、次いで現像処理を施すことによってパターンを形成した後、加熱処理を行って熱硬化させることにより、パターン形状を有する硬化膜を得ることができる。
【０００３】
半導体素子や表示素子に設ける硬化膜を形成する材料として、従来、種々の感放射線性組成物が提案されている（例えば、特許文献１～特許文献３参照）。特許文献１には、硬化膜の形成に用いる感放射線性組成物として、トリアルコキシシリル基がアルキル鎖、ベンゼン環又はナフタレン環に結合した部分構造を有する構造単位を含む重合体と、エポキシ化合物と、感放射線性化合物とを含有する感放射線性樹脂組成物が開示されている。また、特許文献１の感放射線性組成物によれば、優れた耐熱性、耐薬品性、表面硬度、現像密着性、透明性及び低誘電性を有する硬化膜を得ることができ、保存安定性及び感度といった特性も満足できることが特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、マレイミドに由来する構造単位と、アルコキシシリル基を含む構造単位とを同一の又は異なる重合体中に有する重合体成分と、感放射線性化合物とを含有する感放射線性組成物が開示されている。この特許文献２の感放射線性組成物は放射線性感度が高く、当該組成物を用いることにより、耐薬品性が高く、金属配線腐食性の低い硬化膜が得られることが特許文献２に記載されている。
【０００５】
特許文献３には、トリアルキルシリルオキシ基が芳香環に結合した部分構造を有する構造単位と、架橋性基を有する構造単位とを同一の又は異なる重合体中に含む重合体成分と、感放射線性酸発生体とを含有する感放射線性組成物が開示されている。また、特許文献３の感放射線性組成物は、重合体成分中に上記の構造単位を含むことにより、放射線感度が良好であって、かつ保存安定性、アウトガス特性及び塗布性が良好であることが特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－１０７０２４号公報
特開２０１９－１７４６１４号公報
特開２０２１－１９６５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３の感放射線性組成物によれば、放射線感度を良好にしながら、アウトガスの発生が低減された硬化膜を得ることができる。しかしながら、特許文献３の感放射線性組成物により得られる硬化膜は誘電率が比較的高く、更なる改善の余地がある。また、透明性が要求される用途では、感放射線性組成物により得られる膜の透過率が高いことが求められる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、放射線感度に優れ、かつ低誘電率であって透明性に優れた硬化膜を形成することができる感放射線性組成物を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の感放射線性組成物、硬化膜及びその製造方法、半導体素子並びに表示素子が提供される。
【００１０】
［１］［Ａ］下記式（１）で表される部分構造を有する第１構造単位と、下記式（２）で表される部分構造を有する第２構造単位とを、同一分子内又は異なる分子内に含む重合体成分と、［Ｂ］光酸発生剤と、を含有し、前記重合体成分の全構造単位に対して、前記第１構造単位を５～５０質量％含み、前記第２構造単位を０．１～２０質量％含む、感放射線性組成物。
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10
170
（式（１）中、Ａｒ
１
は２価の芳香環基である。Ｙ
１
は酸解離性基である。ｎは０又は１である。「＊」は結合手を表す。ただし、ｎが０の場合、前記第１構造単位はマレイミド環を有する単量体に由来する構造単位であり、Ｙ
１
は前記マレイミド環の窒素原子に結合している。）
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19
170
（式（２）中、Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキル基、又はフェニル基である。ただし、Ｒ
１
、Ｒ
２
及びＲ
３
のうち１つ以上は、炭素数１～６のアルコキシ基である。「＊」は、炭素原子に結合する結合手を表す。）
（【００１１】以降は省略されています）

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