CN101025567A - 固化性树脂组合物、固化膜的形成方法以及固化膜 - Google Patents
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Abstract
固化性树脂组合物,其特征在于包含(A):通过在特定硫代羰基硫化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.7以下,且具有羧基或者环氧基或氧杂环丁烷基的聚合物。
Description
技术领域
本发明涉及包含特定树脂的固化性树脂组合物,使用其的间隔物、层间绝缘膜、微透镜或作为保护膜的固化膜的形成方法,以及固化膜。
背景技术
<关于间隔物的现有技术>
在液晶显示元件中,一直以来,为了将2个透明基板之间的间隔保持恒定,使用具有规定粒径的玻璃珠、塑料珠等间隔物粒子,这些间隔物粒子随机地分散在玻璃基板等透明基板上,因而如果在图像形成区域存在间隔物粒子,则存在如下问题:产生间隔物粒子的映入现象,或入射光发生散射,液晶显示元件的对比度降低。
因此,为了解决这些问题,一直以来采用的是通过光蚀刻法形成间隔物的方法(参阅例如特开2001-261761号公报)。该方法将放射线敏感性树脂组合物涂布在基板上,通过规定的掩模照射紫外线,然后进行显影,形成点状或条状的分隔物,由于能够仅在图像形成区域之外的规定部位形成间隔物,因此基本上解决了上述问题。
但是,在现有的放射线敏感性树脂组合物中,在用于形成间隔物的烘烤时所产生的升华物可能会污染生产流水线和设备,因此希望升华物的产生减少的放射线敏感性树脂组合物。
<关于层间绝缘膜和微透镜的现有技术>
在薄膜晶体管(以下记为“TFT”)型液晶显示元件和磁头元件、集成电路元件、固体成像元件等电子部件中,为了使层状设置的配线之间绝缘而通常设置层间绝缘膜。作为形成层间绝缘膜的材料,优选用于得到所需要图案形状的步骤少且具有充分平坦性的材料,因此,广泛使用放射线敏感性树脂组合物(参阅特开2001-354822号公报以及特开2001-343743号公报)。
在上述电子部件中,例如TFT型液晶显示元件通过在上述层间绝缘膜上形成透明电极膜,再在其上形成液晶取向膜的步骤而制造,因此,层间绝缘膜在透明电极膜的形成步骤中被暴露在高温条件下,或被暴露在电极的图像形成中所用抗蚀剂的剥离液中,因此,必须具有对它们的足够耐受性。另外,近年来,TFT型液晶显示元件有向大画面化、高亮度化、高精细化、高速应答化、薄型化等方向发展的倾向,作为其中所使用的层间绝缘膜形成用组合物,要求是高感度的,且要求所形成的层间绝缘膜的介电常数、透过率等有比现有更高的性能。
另一方面,作为传真、电子复印机、固体成像元件等芯片上滤色器的成像光学体系或者光纤连接器的光学系材料,使用具有3~100μm左右的透镜直径的微透镜或者多个该微透镜规则排列而成的微透镜阵列。
在微透镜或微透镜阵列的形成中,已知在形成对应于所希望透镜形状的图案状薄膜之后,通过对其进行加热处理使其熔融流动,并直接用作透镜的方法,使熔融流动的透镜图案作为掩模进行干蚀刻而将透镜形状转印到底层上的方法等。在上述透镜图案的形成中,广泛使用放射线敏感性树脂组合物(参阅特开平6-18702号公报和特开平6-136239号公报)。
然后,为了除去作为配线形成部分的键合点上的各种绝缘膜,在上述形成了微透镜或微透镜阵列的元件上涂布平坦化膜和蚀刻用抗蚀剂膜,使用所希望的掩模进行曝光,显影,除去键合点部分的蚀刻用抗蚀剂,接着将其供至通过蚀刻除去平坦化膜或各种绝缘膜从而使键合点部分暴露出来的步骤。因此,在微透镜或微透镜阵列中,在平坦化膜和蚀刻用抗蚀剂的涂膜形成步骤以及蚀刻步骤中必须具有耐溶剂性和耐热性。
用于形成这样微透镜的放射线敏感性树脂组合物不仅要求具有高感度,而且要求所形成的微透镜具有所希望的曲率半径、高耐热性、高透过率等。
另外,上述层间绝缘膜和微透镜在形成它们时的显影步骤中,如果显影时间仅仅只比最佳时间稍微过剩,显影液有时就会容易渗透到图案和基板之间并引起剥离,因此必须严格控制显影时间,这在工序管理上是一个问题。
由此,在由放射线敏感性树脂组合物形成层间绝缘膜或微透镜时,作为组合物要求具有高感度,并且,要求在形成步骤中的显影步骤中,即使在显影时间比规定的时间长的情况下,也不产生图案剥离而显示出良好附着性,且要求由其形成的层间绝缘膜具有高耐热性、高耐溶剂性、低介电常数、高透过性等。除此之外,在形成微透镜的情形中,除了上述各性能以外,作为微透镜,还要求具有良好的熔融形状(所希望的曲率半径)、高耐热性、高耐溶剂性、高透过率,但迄今为止尚未公开过满足这些要求的放射线敏感性树脂组合物。
另外,为了形成上述层间绝缘膜或微透镜的烘烤时所产生的升华物可能会污染步骤流水线和设备,因此希望减少升华物的产生的放射线敏感性树脂组合物。
<关于保护膜的现有技术>
在制造LCD(液晶显示元件)和CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补型金属氧化物半导体)等光学器件的步骤中,使用溶剂、酸、碱等对显示元件进行浸渍处理,并且在通过溅射法形成配线电极层时,元件的表面会局部暴露在高温下,因此,为了防止由于这样的处理而导致显示元件劣化或受损伤,通常在显示元件的表面上设置对这样的处理具有耐受性的保护膜。
该保护膜要求对欲形成该保护膜的基板或下层、以及形成于保护膜上的层具有高附着性。另外,保护膜本身还要求平滑强韧,具有高透明性,耐热性和耐光性高,长时间内不会发生着色、黄变、白化等变质,耐水性、耐溶剂性、耐酸性和耐碱性优良等性能。并且,作为用于形成具有这些性能的保护膜的材料,在特开平5-78453号公报中公开了包含具有缩水甘油基的聚合物的热固化性组合物。
当在LCD和CCD、CMOS传感器的滤色器上使用这样的保护膜时,要求能够使得由于形成于下层基板上的滤色器所导致的台阶高差平坦化。另外,在彩色液晶显示元件,例如STN(超扭转向列)方式或者TFT(薄膜晶体管)方式的彩色液晶显示元件中,为了使液晶层的盒间隙保持均匀,在保护膜上散布珠状间隔物并贴合面板,然后热压接密封材料以密封液晶盒,但这时可以观察到由于该热和压力,间隔物存在的部分的保护膜产生凹陷的现象,导致盒间隙紊乱的问题。尤其是在制造STN方式的彩色液晶显示元件时,滤色器与对向基板的贴合必须在极高的精度下严格地进行,对于保护膜要求极高的台阶高差平坦化性能和耐热耐压性能。
另外,近年来,还采用了在滤色器的保护膜上通过溅射法使配线电极(ITO:铟锡氧化物)成膜,并通过强酸或强碱等将ITO图案化的方法。在该情况下,保护膜在溅射时表面局部暴露在高温下,并实施多种药剂处理。因此,为了能够耐受这些处理、以及在药剂处理时不使ITO从保护膜上剥离,还要求与配线电极的附着性。
在LCD面板中,为了实现高亮度化,开发了将ITO等的透明电极与TFT元件通过透明性高的层间绝缘膜形成叠层结构,使开口面积大的面板。另外,虽然现有的滤色器和TFT元件使用独立的基板制作,但也开发了在TFT元件上形成滤色器的方法。并且,希望在这些背景技术的基础上开发耐热性高、且使形成于底层基板上的滤色器的台阶高差平坦化的性能(平坦化能力)优良的保护膜。
另外,随着近年来的面板基板的大型化,在由热固化性组合物形成保护膜的烘烤步骤中,存在产生升华物、在烘烤炉内部堆积、污染烘烤炉,难以控制烘烤条件,或堆积的升华物附着在面板基板上而产生污染、引发显示不佳的问题。
在滤色器用保护膜的形成中,优选使用具有能够简便形成表面硬度优良的保护膜的优点的固化性树脂组合物,但是,除了满足透明性等保护膜的一般性要求性能之外,还能形成可应对上述各种新的高要求的保护膜,且作为组合物的贮存稳定性也优良的材料还是未知的。
发明内容
本发明是基于上述现状完成的,其第一目的是提供一种固化性树脂组合物,其具有高放射线感度、分辨率足够高、与基板、底层或上层的附着性优良、且抑制在膜形成步骤的烘烤时升华物的产生。
上述固化性树脂组合物在用于形成间隔物的情形中提供图案形状、压缩强度和耐摩擦性优良的间隔物;
在用于形成层间绝缘膜的情形中,能够形成在显影步骤中,即使超过最适显影时间继续进行显影也能够形成依旧良好的图案形状,即作为其指标的所谓“显影余量”大,且高耐热性、高透过性、低介电常数的层间绝缘膜。
在用于形成微透镜的情形中,能够形成具有高显影余量、以及有高光透射率和良好的熔融形状的微透镜。
本发明的第二目的在于提供一种固化性树脂组合物,其能够形成与基板、底层或上层的附着性优良,且抑制膜形成步骤的烘烤时升华物的产生,且满足高透明性、高耐热性和高表面硬度,同时在加热下的耐负荷性优良,此外,使形成于底层基板上的滤色器的台阶高差平坦化的性能优良的保护膜。
本发明的第三目的在于提供由上述任一种固化性树脂组合物形成固化膜的方法。
本发明的第四目的在于提供通过上述方法形成的固化膜。
根据本发明,本发明上述目的第一通过下述固化性树脂组合物实现,其包含
(A):下式(1)
(在式(1)中,2个Z各自独立地表示氢原子、羧基、-R基、-OR基、-NR2基、-COOR基、-C(=O)NR2基、-P(=O)R2基、-P(=O)(OR)2基或-NRNR-C(=O)R基,R独立地表示卤素原子、氰基、羟基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基或者碳原子与杂原子的总原子数为3~20的1价杂环基,当R为烷基、烯基、芳基、芳烷基或杂环基时,R具有的氢原子中的1个或多个任选被卤素原子、氰基、羟基或羧基取代)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.7以下,且具有羧基的聚合物。
上述组合物优选用于形成间隔物、层间绝缘膜、微透镜或保护膜。
本发明的上述目的第二通过用于保护膜形成的固化性树脂组合物实现,其包含:
(A’)在上式(1)所表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.7以下,且具有环氧基或氧杂环丁烷基的聚合物以及(E)阳离子聚合性化合物。
本发明的上述目的第三通过使用上述任一项所述的固化性组合物的间隔物、层间绝缘膜或者微透镜或者保护膜的形成方法实现。
本发明的上述目的第四通过由上述方法形成的间隔物、层间绝缘膜或者微透镜或者保护膜实现。
附图说明
图1为例示间隔物剖面形状的示意图。
图2为表示微透镜剖面形状的示意图,(a)为半凸透镜形状,(b)为大致梯形形状。
具体实施方式
《固化性树脂组合物》
本发明的固化性树脂组合物包含上述(A)聚合物或(A’)聚合物。
(A)聚合物是在上式(1)所表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,且通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.7以下,且具有羧基的聚合物,优选除了羧基之外还具有环氧基或氧杂环丁烷基的聚合物。
另一方面,(A’)聚合物是在上式(1)所表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,且通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.7以下,且具有环氧基或氧杂环丁烷基的聚合物,优选在分子中具有2个以上的环氧基或氧杂环丁烷基,以及选自缩醛结构、缩酮结构以及叔丁氧基羰基结构的至少1种结构的聚合物(在下文中称为聚合物(A’1))或分子中具有2个以上的环氧基或氧杂环丁烷基,且不含羧基、羧酸酐基、缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的任一个的共聚物(在下文中称为聚合物(A’2))。
上述缩醛结构或缩酮结构是指在碳原子上结合了下述缩醛形成性基团或缩醛形成性基团的结构。聚合物具有缩醛结构或缩酮结构是指下述缩醛形成性基团或缩酮形成性基团直接地或者通过羰基等连接键结合到聚合物中的碳原子上的聚合物。
作为能够形成缩醛结构的官能团(下面称为“缩醛形成性基团”),可以列举出例如1-甲氧基乙氧基、1-乙氧基乙氧基、1-正丙氧基乙氧基、1-异丙氧基乙氧基、1-正丁氧基乙氧基、1-异丁氧基乙氧基、1-仲丁氧基乙氧基、1-叔丁氧基乙氧基、1-环戊氧基乙氧基、1-环己氧基乙氧基、1-降冰片氧基乙氧基、1-冰片氧基乙氧基、1-苯氧基乙氧基、1-(1-萘氧基)乙氧基、1-苯甲氧基乙氧基、1-苯乙氧基乙氧基、(环己基)(甲氧基)甲氧基、(环己基)(乙氧基)甲氧基、(环己基)(正丙氧基)甲氧基、(环己基)(异丙氧基)甲氧基、(环己基)(环己氧基)甲氧基、(环己基)(苯氧基)甲氧基、(环己基)(苯甲氧基)甲氧基、(苯基)(甲氧基)甲氧基、(苯基)(乙氧基)甲氧基、(苯基)(正丙氧基)甲氧基、(苯基)(异丙氧基)甲氧基、(苯基)(环己氧基)甲氧基、(苯基)(苯氧基)甲氧基、(苯基)(苯甲氧基)甲氧基、(苄基)(甲氧基)甲氧基、(苄基)(乙氧基)甲氧基、(苄基)(正丙氧基)甲氧基、(苄基)(异丙氧基)甲氧基、(苄基)(环己氧基)甲氧基、(苄基)(苯氧基)甲氧基、(苄基)(苯甲氧基)甲氧基、2-四氢呋喃氧基、2-四氢吡喃氧基等,在这些缩醛形成性基团中,优选1-乙氧基乙氧基、1-正丙氧基乙氧基、1-环己氧基乙氧基、2-四氢呋喃氧基或2-四氢吡喃氧基等。
另外,作为能够形成缩酮结构的官能团(以下称为“缩酮形成性基团”),可以列举出例如1-甲基-1-甲氧基乙氧基、1-甲基-1-乙氧基乙氧基、1-甲基-1-正丙氧基乙氧基、1-甲基-1-异丙氧基乙氧基、1-甲基-1-正丁氧基乙氧基、1-甲基-1-异丁氧基乙氧基、1-甲基-1-仲丁氧基乙氧基、1-甲基-1-叔丁氧基乙氧基、1-甲基-1-环戊氧基乙氧基、1-甲基-1-环己氧基乙氧基、1-甲基-1-降冰片氧基乙氧基、1-甲基-1-冰片氧基乙氧基、1-甲基-1-苯氧基乙氧基、1-甲基-1-(1-萘氧基)乙氧基、1-甲基-1-苯甲氧基乙氧基、1-甲基-1-苯乙氧基乙氧基、1-环己基-1-甲氧基乙氧基、1-环己基-1-乙氧基乙氧基、1-环己基-1-正丙氧基乙氧基、1-环己基-1-异丙氧基乙氧基、1-环己基-1-环己氧基乙氧基、1-环己基-1-苯氧基乙氧基、1-环己基-1-苯甲氧基乙氧基、1-苯基-1-甲氧基乙氧基、1-苯基-1-乙氧基乙氧基、1-苯基-1-正丙氧基乙氧基、1-苯基-1-异丙氧基乙氧基、1-苯基-1-环己氧基乙氧基、1-苯基-1-苯氧基乙氧基、1-苯基-1-苯甲氧基乙氧基、1-苄基-1-甲氧基乙氧基、1-苄基-1-乙氧基乙氧基、1-苄基-1-正丙氧基乙氧基、1-苄基-1-异丙氧基乙氧基、1-苄基-1-环己氧基乙氧基、1-苄基-1-苯氧基乙氧基、1-苄基-1-苯甲氧基乙氧基、1-甲氧基环戊氧基、1-甲氧基环己氧基、2-(2-甲基四氢呋喃基)氧基、2-(2-甲基四氢吡喃基)氧基等。在这些缩酮形成性官能团中,优选1-甲基-1-甲氧基乙氧基或1-甲基-1-环己氧基乙氧基。
(A)聚合物优选是将含有(a1)选自不饱和羧酸和不饱和羧酸酐(以下统称为“化合物(a1)”)的至少1种、(a2)包含环氧基或氧杂环丁烷基的不饱和化合物(以下称为“化合物(a2)”)以及(a3)是除(a1)和(a2)之外的不饱和化合物,且分子中不具有缩醛结构、缩酮结构或者叔丁氧基羰基结构的不饱和化合物(以下称为“化合物(a3)”)的聚合性混合物在上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合得到的聚合物。
例如,(A)聚合物优选在适当的溶剂中,在聚合引发剂和上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合包含化合物(a1)、化合物(a2)和化合物(a3)的聚合性混和物来制造。由此得到的(A)聚合物所具有的羧基来源于化合物(a1)、环氧基或氧杂环丁烷基来源于化合物(a2)。
聚合物(A’1)优选是通过在适当的溶剂中,在聚合引发剂和上式(1)所表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合包含化合物(a2)、化合物(a3)以及分子中具有选自缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的至少一种结构的不饱和化合物(以下称为“化合物(a4)”)的聚合性混和物得到的聚合物。另外,聚合物(A’2)优选是通过在适当的溶剂中,在聚合引发剂和上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合包含化合物(a2)和化合物(a3)的聚合性混和物得到的聚合物。
上述化合物(a1)~(a4)均优选具有自由基聚合性。
下面对用于制造(A)聚合物或(A’)聚合物的活性自由基聚合进行说明。
关于将聚合性不饱和化合物或其混合物活性自由基聚合的自由基聚合引发剂体系提出了各种技术方案,例如,在M.K.Georges等,Macromolecules,1993,Vol.26,p2987中公开了所谓的TEMPO体系;在Matyjaszewski等,Macromolecules,1997,Vol.30,p7348中公开了溴化铜和含溴酯化合物组合而成的体系;在Hamasaki.S等,Macromoleeules,2002,Vol.35,p2943中公开了四氯化碳与钌(II)配合物组合而成的体系;
在特许3639859号(特表2000-515181号)、特表2002-500251号、特表2004-518773号、特表2002-508409号、特表2002-512653号、特表2003-527458号、特许3634843号(特表2003-536105号公报)以及特表2005-503452号中,分别公开了具有大于0.1的链转移常数的硫代羰基硫化合物以及自由基引发剂组合而成的体系。
但是,本发明人发现,包含通过使用特定硫代羰基硫化合物的活性自由基聚合得到的具有特定结构的聚合物的固化性树脂组合物,满足作为固化膜的各种要求特性,且在膜形成步骤中的烘烤时抑制升华物的产生,从而完成了本发明。
在用于合成本发明中使用的聚合物的活性自由基聚合中,使用上式(1)表示的化合物。
作为上式(1)中Z的卤素原子,可以列举出氯原子、溴原子、氟原子等;
作为碳原子数为1~20的烷基,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1,1-二甲基丙基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、1,1-二甲基-3,3-二甲基丁基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、正二十烷基等;作为碳原子数为2~20的烯基,可以列举出例如乙烯基、烯丙基、1-丙烯基、2-丙烯基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等;
作为碳原子数为6~20的芳基,可以列举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、9-蒽基等;
作为碳原子数为7~20的芳烷基,可以列举出例如苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基、苯乙基等;
作为碳原子与杂原子的总原子数为3~20的1价杂环基,可以列举出例如环氧基、氮丙啶基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-四氢呋喃基、3-四氢呋喃基、吡咯-1-基、吡咯-2-基、吡咯-3-基、1-吡咯烷基、2-吡咯烷基、3-吡咯烷基、吡唑-1-基、吡唑-3-基、2-四氢吡喃基、3-四氢吡喃基、4-四氢吡喃基、2-チアニル基、3-チアニル基、4-チアニル基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-哌啶基、3-哌啶基、4-哌啶基、2-吗啉基、3-吗啉基、2-咪唑基、4-咪唑基、吲哚-1-基等。
作为上式(1)中Z的优选具体实例,可以列举例如氢原子、氰基、氯原子、羧基、十二烷基、十八烷基、乙氧基、丁氧基羰基、苯基、苯氧基、二甲基氨基、二乙基氨基、二甲基氨基羰基、二乙基氨基羰基、2-咪唑基、吡咯-1-基、吡唑-1-基、3-甲基-吡唑-1-基、4-甲基-吡唑-1-基、吲哚-1-基、-P(=O)(OC2H5)2基、-P(=O)(C6H5)2基、-P(=O)(OC6H5)2基、-N(C2H5)N(CH3)C(=O)CH2F基、-N(C6H5)2基、-N(C6H5)CH3基等。
作为上式(1)表示化合物的优选具体实例,可以列举例如四乙基秋兰姆二硫化物、双(吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、双(3-甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、双(4-甲基-吡唑-1-基硫代羰基)二硫化物、双吡咯-1-基硫代羰基二硫化物、双硫代苯甲酰基二硫化物等。
这些化合物可以单独使用,或者将2种以上混合使用。
作为活性自由基聚合所使用的自由基聚合引发剂,并没有特别的限制,可以使用通常已知作为自由基聚合引发剂的化合物,可以列举例如2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物;过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、1,1’-双(叔丁基过氧)环己烷、叔丁基过氧新戊酸酯等有机过氧化物;过氧化氢;这些过氧化物和还原剂组成的氧化还原类引发剂等。
这些自由基引发剂可以单独使用1种,也可以将2种以上混合使用。
作为活性自由基聚合中所使用的溶剂,只要是活性自由基不失活的溶剂即可,并没有特别的限制,可以列举例如丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等丙二醇单烷基醚化合物;
乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、二甘醇甲醚乙酸酯、二甘醇乙醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯等(多)亚烷基二醇烷基醚乙酸酯化合物;
二甘醇二甲醚、二甘醇甲基乙基醚、二甘醇二乙基醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲基乙基醚、二丙二醇二乙基醚等(多)亚烷基二醇二烷基醚化合物;
四氢呋喃等其他醚化合物;
甲乙酮、环己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮化合物;
双丙酮醇(即,4-羟基-4-甲基戊-2-酮)、4-羟基-4-甲基己-2酮等酮醇化合物;
乳酸甲酯、乳酸乙酯等乳酸烷基酯化合物;
2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基醋酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、甲酸正戊酯、醋酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、2-氧代丁酸乙酯等其他的酯化合物;
甲苯、二甲苯等芳烃化合物;
N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺化合物等。
在这些溶剂中,从形成固化性树脂组合物时的各个成分的溶解性、被膜形成性等观点出发,优选丙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、二甘醇二甲醚、二甘醇甲基乙基醚、二丙二醇二甲醚、环己酮、2-戊酮、3-戊酮、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、甲酸正戊酯、醋酸异戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸异丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸乙酯等。
上述溶剂可单独使用,也可将2种以上混合使用。
相对于100重量份总不饱和化合物,溶剂的使用量优选为50~1000重量份,更优选为100~500重量份。
在活性自由基聚合中,相对于100重量份总不饱和化合物,上式(1)表示的化合物的使用量优选为0.1~50重量份,更优选为0.2~16重量份,进一步优选为0.4~8重量份。如果该值小于0.1重量份,则有时分子量和分子量分布的控制效果不佳,另一方面,如果该值超过50重量份,则恐怕会优先生成低分子量的成分。相对于100重量份总不饱和化合物,自由基聚合引发剂的使用量优选为0.1~50重量份,更优选为0.1~20重量份。聚合温度优选为0~150℃,更优选为50~120℃,聚合时间优选为10分钟~20小时,更优选为30分钟~6小时。
优选用于合成(A)聚合物的化合物(a1)为选自具有自由基聚合性的不饱和羧酸和不饱和羧酸酐的至少1种。
作为化合物(a1),可以列举例如单羧酸、二羧酸、二羧酸酐、多元羧酸的单((甲基)丙烯酰氧基烷基)酯、两个末端分别具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯、具有羧基的多环式化合物及其酸酐等。另外,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的综合概念。“(甲基)丙烯酰氧基”等其他类似用语也必须同样地理解。
作为它们的具体实例,作为单羧酸,可以列举例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等;
作为二羧酸,可以列举例如马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等;
作为二羧酸的酸酐,可以列举例如作为上述二羧酸所列举的上述化合物的酸酐等;
作为多元羧酸的单((甲基)丙烯酰氧基烷基)酯,可以列举例如琥珀酸单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)酯等;
作为两个末端分别具有羧基和羟基的聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,可以列举出例如ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等;
作为具有羧基的多环式化合物及其酸酐,可以列举出例如5-羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基二环[2.2.1]庚-2-烯酸酐等。
在这些物质中,优选使用单羧酸、二羧酸的酸酐,从共聚反应性、对碱性水溶液的溶解性和容易获得的观点出发,特别优选使用丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐。这些化合物可以单独使用,也可以组合使用。
另外,在进行活性自由基聚合时,还可以在通过适当的保护基保护上述化合物(a1)具有的羧基或酸酐基团而进行聚合之后脱保护。
优选用于合成(A)聚合物或(A’)聚合物的化合物(a2)为具有自由基聚合性,且包含环氧基或氧杂环丁烷基的不饱和化合物。
作为具有环氧基的化合物(a2),可以列举出例如丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧基丁基酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基丁基酯、α-乙基丙烯酸3,4-环氧基丁基酯、丙烯酸6,7-环氧基庚基酯、甲基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯、α-乙基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯、丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、丙烯酸β-乙基缩水甘油酯、甲基丙烯酸β-乙基缩水甘油酯、丙烯酸β-正丙基缩水甘油酯、甲基丙烯酸β-正丙基缩水甘油酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基酯等具有环氧基的羧酸酯化合物;
邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚等具有环氧基的醚化合物等。
另外,作为具有氧杂环丁烷基的化合物(a2),可以列举出例如丙烯酸3-乙基-3-氧杂环丁烷基酯、甲基丙烯酸3-乙基-3-氧杂环丁烷基酯等。
在这些化合物(a2)中,从共聚反应性和提高所得固化膜强度的观点出发,优选甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基酯、甲基丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、甲基丙烯酸3-乙基-3-氧杂环丁烷基酯等。
上述化合物(a2)可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
优选用于合成(A)聚合物或(A’)聚合物的化合物(a3)为除(a1)和(a2)之外的具有自由基聚合性的不饱和化合物,其在分子中不具有缩醛结构、缩酮结构或叔丁氧基羰基结构。
作为化合物(a3),可以列举例如甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、具有羟基的甲基丙烯酸酯、丙烯酸环烷基酯、甲基丙烯酸芳基酯、丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、二环不饱和化合物、马来酰亚胺化合物、不饱和芳族化合物、共轭二烯等。
作为它们的具体实例,作为甲基丙烯酸烷基酯,可以列举例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸异癸基酯、甲基丙烯酸正月桂基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸正十八烷基酯等;
作为丙烯酸烷基酯,可以列举例如丙烯酸甲酯、丙烯酸异丙酯等;
作为甲基丙烯酸环烷基酯,可以列举例如甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸(2-甲基环己基)酯、甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯、甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基氧基乙基)酯、甲基丙烯酸异冰片基酯等;
作为具有羟基的甲基丙烯酸酯,可以列举例如甲基丙烯酸羟甲基酯、甲基丙烯酸(2-羟基乙基)酯、甲基丙烯酸(3-羟基丙基)酯、甲基丙烯酸(4-羟基丁基)酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、2,3-二羟基丙基甲基丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基葡糖苷、4-羟基苯基甲基丙烯酸酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯等;
作为丙烯酸环烷基酯,可以列举例如丙烯酸环己基酯、丙烯酸(2-甲基环己基)酯、丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯、丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基氧基乙基)酯、丙烯酸异冰片基酯等;
作为甲基丙烯酸芳基酯,可以列举例如甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苄基酯等;
作为丙烯酸芳基酯,可以列举例如丙烯酸苯基酯、丙烯酸苄基酯等;
作为不饱和二羧酸二酯,可以列举例如马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等;
作为二环不饱和化合物,可以列举例如二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-叔丁氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-环己氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-苯氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(叔丁氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(环己氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羟基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(2’-羟基乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟甲基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯等;
作为马来酰亚胺化合物,可以列举例如N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-琥珀酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-琥珀酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸酯、N-琥珀酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺等;
作为不饱和芳族化合物,可以列举例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯等;
作为共轭二烯,可以列举例如1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等;
作为其他的不饱和化合物,可以列举例如丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯等。
其中,优选使用甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、具有羟基的甲基丙烯酸酯、二环不饱和化合物、不饱和芳族化合物、共轭二烯等,其中,从共聚反应性和对碱水溶液的溶解性的观点考虑,特别优选使用苯乙烯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯、对甲氧基苯乙烯、2-甲基环己基丙烯酸酯、1,3-丁二烯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯、二环[2.2.1]庚-2-烯或甲基丙烯酸四氢糠基酯。这些化合物可以单独使用,也可以混合使用。
优选用于合成(A’)聚合物的化合物(a4)为在分子中具有选自缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的至少一种结构的不饱和化合物。
作为化合物(a4),可以列举出具有选自缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的至少一种结构的降冰片烯类化合物(以下称为“特定降冰片烯类化合物”),具有选自缩醛结构和缩酮结构的至少一种结构的(甲基)丙烯酸酯化合物(以下称为“特定(甲基)丙烯酸酯化合物”)、(甲基)丙烯酸叔丁酯等。
作为上述特定降冰片烯类化合物的具体实例,可以列举例如2,3-二(1-甲氧基乙氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-叔丁氧基乙氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-苯甲氧基乙氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-甲基-1-甲氧基乙氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-甲基-1-异丁氧基乙氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二((环己基)(乙氧基)甲氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二((苄基)(乙氧基)甲氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(四氢呋喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(四氢吡喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(叔丁氧基羰基)-5-降冰片烯等。
作为上述特定(甲基)丙烯酸酯化合物的具体实例,可以列举例如(甲基)丙烯酸1-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-正丙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-正丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-异丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸1-(环戊氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸1-(环己氧基)乙酯(甲基)丙烯酸1-(1,1-二甲基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯等。
在这些化合物(a4)中,优选特定(甲基)丙烯酸酯化合物或者(甲基)丙烯酸叔丁基酯,特别优选甲基丙烯酸1-乙氧基乙基酯、甲基丙烯酸1-异丁氧基乙基酯、甲基丙烯酸1-(环戊氧基)乙基酯、甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙基酯、甲基丙烯酸1-(1,1-二甲基乙氧基)乙基酯、甲基丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯或者甲基丙烯酸叔丁酯。这些优选的化合物(a4)在得到共聚反应性高、贮存稳定性和平坦化能力优良的固化性树脂组合物的同时,有效提高所得固化膜的耐热性和表面硬度。
上述不饱和化合物(a4)可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
如上所述,(A)聚合物优选是在上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合优选包含化合物(a1)、化合物(a2)和化合物(a3)的聚合性混和物得到的聚合物。
另一方面,作为(A’)聚合物优选方式之一的聚合物(A’1)优选是在上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合包含化合物(a2)、化合物(a3)和化合物(a4)的聚合性混和物得到的聚合物。另外,作为(A’)聚合物另-优选方式的聚合物(A’2)优选是在上式(1)所表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合包含化合物(a2)和化合物(a3)的聚合性混和物得到的聚合物。
在(A)聚合物中,由化合物(a1)衍生得到的构成单元的含量,基于化合物(a1)、(a2)和(a3)衍生的构成单元的总和,优选为5~50重量%,更优选为10~40重量%,进一步优选为10~30重量%。在该情况下,如果该构成单元的含量小于5重量%,则所得到固化膜的强度和耐热性、耐化学品性存在降低的倾向,另一方面,如果超过50重量%,则固化性树脂组合物的贮存稳定性有时会降低。
基于化合物(a1)、(a2)和(a3)衍生的构成单元的总和,在本发明中使用的(A)聚合物优选包含10~70重量%,特别优选包含20~60重量%的由化合物(a2)衍生的构成单元。在该构成单元少于10重量%的情况下,所得固化膜的耐热性和表面硬度存在降低的倾向,另一方面,在该构成单元超过70重量%的情况下,固化性树脂组合物的贮存稳定性存在降低的倾向。
基于化合物(a1)、(a2)和(a3)衍生的构成单元的总和,本发明所使用的(A)聚合物优选包含5~70重量%,更优选包含10~60重量%、进一步优选包含20~50重量%的由化合物(a3)衍生的构成单元。在该构成单元少于5重量%的情况下,固化性树脂组合物的贮存稳定性存在降低的倾向,另一方面,如果超过70重量%,则在固化膜形成的显影工序中,有时会难以溶解于碱性水溶液中。
在(A’1)聚合物中,来源于化合物(a2)的重复单元的含量相对于总重复单元,优选为10~70重量%,特别优选为20~60重量%。当来源于化合物(a2)的重复单元的含量低于10重量%时,保护膜的耐热性和表面硬度存在降低的倾向,另一方面,如果超过70重量%,则组合物的贮存稳定性存在降低的倾向。
(A’1)聚合物中来源于化合物(a4)的重复单元的含量优选为5~60重量%,特别优选为10~50重量%。通过将来源于化合物(a4)的重复单元的含量控制在该范围内,能够实现保护膜良好的耐热性和表面硬度。
(A’1)聚合物中来源于化合物(a3)的重复单元的含量是从100重量%减去来源于化合物(a2)和化合物(a4)的重复单元的总含量的量,相对于总重复单元,优选为10~80重量%,更优选为20~60重量%。
在聚合物(A’2)中,来源于化合物(a2)的重复单元的含量相对于总的重复单元,优选为1~90重量%,特别优选为40~90重量%。当来源于化合物(a2)的重复单元的含量低于1重量%时,固化膜的耐热性和表面硬度存在降低的倾向,另一方面,如果超过90重量%,则组合物的贮存稳定性存在降低的倾向。
(A’2)聚合物中来源于化合物(a3)的重复单元的含量是从100重量%减去来源于化合物(a2)的重复单元的含量的量。
如上所述,本发明所使用的(A)聚合物或者(A’)聚合物通过活性自由基聚合不饱和化合物得到,在活性自由基聚合时,使用上式(1)表示的化合物作为分子量控制剂。因此,(A)聚合物、(A’)聚合物在其聚合物中具有来源于上式(1)表示的化合物的下式(i)表示的基团:
(在式(i)中,Z与上式(1)中的定义相同。)
上式(i)表示的基团优选位于(A)聚合物或(A’)聚合物的末端。
本发明使用的(A)聚合物或者(A’)聚合物通过凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算重均分子量(以下称为“Mw”)和聚苯乙烯换算数均分子量(以下称为“Mn”)的比(Mw/Mn)为1.7以下,优选为1.5以下。如果Mw/Mn大于1.7,则所得固化膜的耐热性有时会不足。Mw优选为2×103~1×105,更优选为5×103~5×104。如果Mw小于2×103,则组合物的涂布性有时会不足,或者所得固化膜的耐热性有时会不足。另一方面,Mw如果超过1×105,则感度或者所得固化膜的平坦化性能有时会不足。Mn优选为1.2×103~1×105,更优选为2.9×103~5×104。要说明的是,上述比值Mw/Mn必须用2位有效数字(小数点以后1位)的精度评价。
另外,本发明中使用的(A)聚合物或者(A’)聚合物的通过凝胶渗透色谱测定的残留单体量优选小于5.0%,更优选小于3.0%,特别优选小于2.0%。通过使用这样残留单体含量的共聚物,能够得到烘烤时的升华物减少的固化性树脂组合物。
本发明的固化性树脂组合物包含上述那样的(A)聚合物或(A’)聚合物。本发明的固化性树脂组合物在不损害本发明的效果的范围内可以将(A)聚合物或(A’)聚合物的一部分置换成其他的聚合物。在该情况下,在组合物的制备时,可以混合使用另行合成的其它聚合物,或者可以在(A)聚合物或(A’)聚合物的合成时,通过组合使用上式(1)表示的化合物与1种以上其他的分子量控制剂(例如α-甲基苯乙烯二聚体、叔十二烷基硫醇等),在合成(A)聚合物或(A’)聚合物的同时合成其他的聚合物而使用。在后一种方法的情形中,作为其他分子量控制剂的使用量,相对于100重量份的上式(1)表示的化合物,优选为200重量份以下,更优选为40重量份以下。其他分子量控制剂的使用量如果超过200重量份,则会损害本发明的效果。
包含(A)聚合物的固化性树脂组合物优选为除聚合物(A)之外还包含(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂的组合物(以下称为“第一组合物”)、除(A)聚合物之外还包含(D)1,2-醌二叠氮化合物的组合物(以下称为“第二组合物”)或者除(A)聚合物之外还包含(E)阳离子聚合性化合物的组合物(以下称为“第三组合物”)。第三组合物优选进一步包含(F)固化剂或者(G)酸发生剂。
另一方面,包含(A’)聚合物的固化性树脂组合物优选为除(A’)聚合物之外还包含(E)阳离子聚合性化合物的组合物(以下称为“第四组合物”)、或者由包含(A’)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物的第一液与包含(F)固化剂的第二液构成的双液型固化性树脂组合物(以下称为“第五组合物”)。其中,作为(A’)聚合物,在第四组合物中优选为上述(A’1聚合物或(A’2)聚合物,在第五组合物中,优选上述(A’2)聚合物。第四组合物优选进一步包含(F)固化剂或(G)酸发生剂。
下面,对第一至第五组合物依次进行说明。
<第一组合物>
第一组合物优选为包含(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂的放射线敏感性树脂组合物。
作为第一组合物中所使用(A)聚合物的优选具体实例,可以列举例如苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/1,3-丁二烯共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)酯共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸四氢糠基酯/甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯共聚物等。
作为在第一组合物中优选使用的(B)聚合性不饱和化合物,优选2官能以上的(甲基)丙烯酸酯。
作为双官能(甲基)丙烯酸酯,可以列举例如乙二醇丙烯酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、双苯氧基乙醇芴二丙烯酸酯、双苯氧基乙醇芴二甲基丙烯酸酯等。
作为这样双官能(甲基)丙烯酸酯的市售品,可以列举出例如アロニツクスM-210、M-240、M-6200(以上由东亚合成株式会社制造)、KAYARADHDDA、KAYARAD HX-220、KAYARAD R-604、UX-2201、UX-2301、UX-3204、UX-3301、UX-4101、UX-6101、UX-7101、UX-8101、MU-2100、MU-4001(以上由日本化药株式会社制造)、ビスコ一ト260、312、335HP(以上由大阪有机化学工业株式会社制造)等。
作为3官能以上的(甲基)丙烯酸酯,除了三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、三(2-丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯等之外,还可以列举出具有直链亚烷基和脂环结构且具有2个以上的异氰酸酯基的化合物与在分子内具有1个以上羟基且具有3~5个(甲基)丙烯酰氧基的化合物反应得到的氨酯丙烯酸酯类化合物等。
作为3官能以上的(甲基)丙烯酸酯的市售品,可以列举出アロニツクスM-309、M-400、M-402、M-405、M-450、M-1310、M-1600、M-1960、M-7100、M-8030、M-8060、M-8100、M-8530、M-8560、M-9050、TO-1450(以上由东亚合成株式会社制造)、KAYARAD TMPTA、KAYARAD DPHA、、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120、KAYARAD MAX-3510(以上由日本化药株式会社制造)、ビスコ一ト295、300、360、GPT、3PA、400(以上由大阪有机化学工业株式会社制造)等,作为氨酯丙烯酸酯类化合物,可以列举出New Frontier R-1150(第一工业制药株式会社制造)、KAYARADDPHA-40H(日本化药株式会社制造)等。
在本发明中,(B)聚合性不饱和化合物可以单独使用,或将2种以上混合使用。
第一组合物中(B)聚合性不饱和化合物的使用量相对于100重量份(A)聚合物,优选为10~150重量份,更优选为20~120重量份。当(B)聚合性不饱和化合物的使用量小于10重量份时,存在难以形成膜厚均匀的涂膜的倾向,另一方面,如果超过150重量份,则存在与基板的附着性降低的倾向。
优选用于第一组合物中的(C)放射线敏感性聚合引发剂为通过感应放射线而产生可以引发(B)聚合性不饱和化合物聚合的活性种的成分。
作为这样的(C)放射线敏感性聚合引发剂,可优选使用例如放射线敏感性自由基聚合引发剂。
作为上述放射线敏感性自由基聚合引发剂,可以列举出丁二酮等的α-二酮;
苯偶姻等偶姻;苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚等偶姻醚;噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、噻吨酮-4-磺酸、二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮等二苯甲酮类;苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、4-(α,α’-二甲氧基乙酰氧基)二苯甲酮、2,2’-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、对甲氧基苯乙酮、2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲硫基苯基)-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁-1-酮等苯乙酮类;蒽醌、1,4-萘醌等醌;苯甲酰甲基氯、三溴甲基苯基砜、三(三氯甲基)-均三嗪等卤化物;2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基膦氧化物等酰基膦氧化物;二叔丁基过氧化物等有机过氧化物等。
作为放射线敏感性自由基聚合引发剂的市售品,可以列举例如IRGACURE-124、IRGACURE-149、IRGACURE-184、IRGACURE-369、IRGACURE-500、IRGACURE-651、IRGACURE-819、IRGACURE-907、IRGACURE-1000、IRGACURE-1700、IRGACURE-1800、IRGACURE-1850、IRGACURE-2959、Darocur-1116、Darocur-1173、Darocur-1664、Darocur-2959、Darocur-4043(以上由Ciba Speciality Chemicals公司制造)、KAYACURE-DETX、KAYACURE-MBP、KAYACURE-DMBI、KAYACURE-EPA、KAYACURE-OA(以上由日本化药株式会社制造)、LUCIRIN TPO(BASF公司制造)、VICURE-10、VICURE-55(以上由STAUFFER公司制造)、TRIGONALP1(AKZO公司制造)、SANDORAY 1000(SANDOZ公司制造)、DEAP(APJOHN公司制造)、QUANTACURE-PDO、QUANTACURE-ITX、QUANTACURE-EPD(以上由WARD BLEKINSOP公司制造)等。
这样的(C)放射线敏感性聚合引发剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
第一组合物中(C)放射线敏感性聚合引发剂的使用量相对于100重量份(A)聚合物,优选为1~40重量份,进一步优选为3~35重量份。如果(C)放射线敏感性聚合引发剂的使用量小于1重量份,则所得到的固化膜的耐热性和表面硬度、耐化学品性有时会降低,另一方面,如果超过40重量份,则透明性存在降低的倾向。
在第一组合物中,通过组合使用(C)放射线敏感性聚合引发剂和1种以上放射线敏感性增敏剂,能够得到由于空气中的氧所导致的失活少、高感度的放射线敏感性固化性树脂组合物。
作为该放射线敏感性增敏剂,可以列举例如N-甲基二乙醇胺、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、对二甲基氨基苯甲酸乙酯、对二甲基氨基苯甲酸异戊酯、2,4-二乙基噻吨酮、噻吨酮-4-磺酸等。在这些增敏剂中,优选4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮或2,4-二乙基噻吨酮。
这些放射线敏感性增感剂可以同时使用2种以上。
上述放射线敏感性增感剂的使用比例相对于100重量份的(C)放射线敏感性聚合引发剂,优选为40重量份以下,进一步优选为20重量份以下。如果放射线敏感性增感剂的使用比例超过40重量份,则有时容易产生显影残留。
第一组合物除了包含上述(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂之外,在不损害本发明的效果的范围内,可以根据需要包含除上述以外的任意添加剂。作为该任意添加剂,可以配合例如粘合助剂、表面活性剂、贮存稳定剂、耐热性提高剂等。
上述粘合助剂为能够用于提高所得到的固化膜和基板附着性的成分。
作为这样的粘合助剂,优选使用具有羧基、甲基丙烯酰基、乙烯基、异氰酸酯基、环氧基等反应性官能团的官能性硅烷偶联剂,作为其实例,可以列举三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
这些粘合助剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
这些粘合助剂的配合量相对于100重量份的(A)聚合物,优选为20重量份以下,进一步优选为15重量份以下。如果粘合助剂的配合量超过20重量份,则有时容易产生显影残留。
上述表面活性剂是能够用于提高涂布性的成分。
作为这样的表面活性剂,优选例如氟类表面活性剂、硅氧烷类表面活性剂等。
作为上述氟类表面活性剂,优选在末端、主链和侧链的至少任一个部位具有氟代烷基和/或氟代亚烷基的化合物,作为其实例,可以列举1,1,2,2-四氟正辛基(1,1,2,2-四氟正丙基)醚、1,1,2,2-四氟正辛基(正己基)醚、六甘醇二(1,1,2,2,3,3-六氟正戊基)醚、八甘醇二(1,1,2,2-四氟正丁基)醚、六丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟正戊基)醚、八丙二醇二(1,1,2,2-四氟正丁基)醚、全氟正十二烷基磺酸钠、1,1,2,2,3,3-六氟正癸烷、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟正十二烷、氟代烷基苯磺酸钠、氟代烷基磷酸钠、氟代烷基羧酸钠、二甘油四(氟代烷基聚氧乙烯醚)、氟代烷基碘化铵、氟代烷基甜菜碱、其他的氟代烷基聚氧乙烯醚、全氟烷基聚氧乙醇、全氟烷基烷氧基化物、羧酸氟代烷基酯等。
作为上述氟类表面活性剂的市售品,可以列举例如BM-1000、BM-1100(以上由BM CHEMIE公司制造)、メガフアツクF142D、F172、F173、F183、F178、F191、F471、F476(以上由大日本油墨化学工业株式会社制造)、フロラ一ド FC-170C、FC-171、FC-430、FC-431(以上由住友3M公司制造)、サ一フロンS-112、S-113、S-131、S-141、S-145、S-382、SC-101、SC-102、SC-103、SC-104、SC-105、SC-106(以上由硝旭子株式会社制造)、エフトツプEF301、EF303、EF352(以上由新秋田化成株式会社制造)、フタ一ジエントFT-100、FT-110、FT-140A、FT-150、FT-250、FT-251、FT-300、FT-310、FT-400S、FTX-218、FTX-251(以上由ネオス株式会社制造)等。
作为上述硅氧烷类表面活性剂,可以列举例如以ト一レシリコ一ンDC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA、SH28 PA、SH29PA、SH30PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190(以上由东丽道康宁Silicone株式会社制造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452(以上由GE东芝Silicone株式会社制造)等商品名的市售品。
另外,作为除上述之外的表面活性剂,可以列举聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等聚氧乙烯烷基醚;聚氧乙烯正辛基苯基醚、聚氧乙烯正壬基苯基醚等聚氧乙烯芳基醚;聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等聚氧乙烯二烷基酯等非离子型表面活性剂,以及有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社制造)、(甲基)丙烯酸系共聚物ポリフロ一No.57、No.95(以上由共荣社化学株式会社制造)等。
这些表面活性剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
表面活性剂的混合量相对于100重量份的(A)聚合物,优选为1.0重量份以下,更优选为0.5重量份以下。在该情况下,如果表面活性剂的混合量超过1.0重量份,则有时容易产生膜不均匀。
作为上述贮存稳定剂,可以列举出例如硫、醌类、氢醌类、多氧化合物、胺类、硝基亚硝基化合物等。更具体地说,可以列举4-甲氧基苯酚、N-亚硝基-N-苯基羟基胺铝等。
这些贮存稳定剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
贮存稳定剂的混合量相对于100重量份的(A)聚合物,优选为3.0重量份以下,进一步优选为0.5重量份以下。在该情况下,如果贮存稳定性的混合量超过3.0重量份,则恐怕感度降低,图案形状劣化。
作为上述耐热性提高剂,可以列举例如N-(烷氧基甲基)甘脲化合物、N-(烷氧基甲基)三聚氰胺化合物、具有2个以上环氧基的化合物等。
作为上述N-(烷氧基甲基)甘脲化合物,可以列举例如N,N,N’,N’-四(甲氧基甲基)甘脲、N,N,N’,N’-四(乙氧基甲基)甘脲、N,N,N’,N’-四(正丙氧基甲基)甘脲、N,N,N’,N’-四(异丙氧基甲基)甘脲、N,N,N’,N’-四(正丁氧基甲基)甘脲、N,N,N’,N’-四(叔丁氧基甲基)甘脲等。
在这些N-(烷氧基甲基)甘脲化合物中,优选如N,N,N’,N’-四(甲氧基甲基)甘脲。
作为上述N-(烷氧基甲基)三聚氰胺化合物,可以列举例如N,N,N’,N’,N”,N”-六(甲氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(乙氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(正丙氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(异丙氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(正丁氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-六(叔丁氧基甲基)三聚氰胺等。
在这些N-(烷氧基甲基)三聚氰胺化合物中,优选N,N,N’,N’,N”,N”-六(甲氧基甲基)三聚氰胺,作为其市售品,可以列举例如ニカラツクN-2702、MW-30M(以上由三和化学工业株式会社制造)等。
作为上述具有2个以上环氧基的化合物,可以列举例如乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、三甘醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、三丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚等。
作为具有2个以上环氧基的化合物的市售品,可以列举例如エポライト40E、100E、200E、70P、200P、400P、1500NP、80MF、100MF、1600、3002、4000(以上由共荣社化学株式会社制造)等。
这些耐热性提高剂可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
第一组合物通过将上述(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂以及任选添加的其他成分均匀混合来制备。第一组合物优选以溶解于适当溶剂中作为溶液状态来使用。例如可以将(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂以及任选添加的其他成分按照规定的比例混合于适当的溶剂中,从而制备溶液状态的放射线敏感性树脂组合物。
作为第一组合物的制备中使用的溶剂,使用均匀溶解(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂以及任选添加的其他成分各成分,且不与各成分发生反应的。
作为这样的溶剂,可以列举出与作为可以用于制造上述(A)聚合物的溶剂所列举的相同的溶剂。
在这样的溶剂中,从各成分的溶解性、与各成分的反应性、涂膜形成的难易程度等观点出发,优选使用例如醇、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、酯和二甘醇。其中,可特别优选使用例如苯甲醇、2-苯基乙基醇、3-苯基-1-丙醇、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇二乙醚、二甘醇乙基甲基醚、二甘醇二甲基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯。
此外,还可以将上述溶剂与高沸点溶剂组合使用。通过组合使用适量的高沸点溶剂,能期待提高膜厚的面内均匀性的效果。作为能够组合使用的高沸点溶剂,可以列举例如N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-N-甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、苄基乙基醚、二己基醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、醋酸苯甲酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、苯基溶纤剂乙酸酯等。其中,优选N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺。
作为第一组合物的溶剂,当组合使用高沸点溶剂时,其使用量相对于溶剂的总量,优选为50重量%以下,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下。如果高沸点溶剂的使用量超过该使用量,则涂膜的膜厚均匀性、感度和残膜率有时会降低。
当将第一组合物制备成溶液状态时,除溶剂以外的成分,即,(A)聚合物、(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂以及任选添加的其他成分的总量在溶液中所占的比例,可以根据使用目的和所希望的膜厚的值等任意调整,例如可以设为5~80重量%,优选值根据第一组合物溶液的使用方法有所不同。关于这一点在后文中进行描述。
由此制备的组合物溶液可以在使用孔径为0.5μm左右的微孔过滤器或膜滤器等过滤之后使用。
<第二组台物>
第二组合物优选为包含(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物的放射线敏感性树脂组合物。
作为用于第二组合物中的(A)聚合物的优选具体实例,可以列举例如甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸四氢糠基酯共聚物、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/对乙烯基苄基缩水甘油醚/甲基丙烯酸四氢糠基酯共聚物、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/聚乙二醇单甲基丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯/聚丙二醇单甲基丙烯酸酯共聚物等。
第二组合物中使用的(D)1,2-醌二叠氮化合物为通过放射线照射产生羧酸的1,2-醌二叠氮化合物,可以使用酚性化合物或者醇性化合物(以下称为“母核”)与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物。
作为上述母核,可以列举例如三羟基二苯甲酮、四羟基二苯甲酮、五羟基二苯甲酮、六羟基二苯甲酮、(多羟基苯基)烷烃、其他母核。
作为它们的具体实例,作为三羟基二苯甲酮,可以列举例如2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,4,6-三羟基二苯甲酮等;
作为四羟基二苯甲酮,可以列举2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,3,4,3’-四羟基二苯甲酮、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,3,4,2’-四羟基-4’-甲基二苯甲酮、2,3,4,4’-四羟基-3’-甲氧基二苯甲酮等;
作为五羟基二苯甲酮,可以列举例如2,3,4,2’,6’-五羟基二苯甲酮等;
作为六羟基二苯甲酮,可以列举例如2,4,6,3’,4’,5’-六羟基二苯甲酮、3,4,5,3’,4’,5’-六羟基二苯甲酮等;
作为(多羟基苯基)烷烃,可以列举例如双(2,4-二羟基苯基)甲烷、双(对羟基苯基)甲烷、三(对羟基苯基)甲烷、1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷、双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷、2,2-双(2,3,4-三羟基苯基)丙烷、1,1,3-三(2,5-二甲基-4-羟基苯基)-3-苯基丙烷、4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚、双(2,5-二甲基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺二茚-5,6,7,5’,6’,7’-己醇、2,2,4-三甲基-7,2’,4’-三羟基黄烷等;
作为其他母核,可以列举例如2-甲基-2-(2,4-二羟基苯基)-4-(4-羟基苯基)-7-羟基苯并二氢吡喃、2-[双{(5-异丙基-4-羟基-2-甲基)苯基}甲基]、1-[1-(3-{1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羟基苯基)-1-甲基乙基]-3-(1-(3-{1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基}-4,6-二羟基苯基)-1-甲基乙基)苯、4,6-双{1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基}-1,3-二羟基苯等。
另外,还适合使用将上述列举的母核的酯键改变为酰胺键的1,2-萘醌二叠氮磺酸酰胺类,例如2,3,4-三羟基二苯甲酮-1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸酰胺等。
在这些母核中,优选2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮或者4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚。
作为1,2-萘醌二叠氮磺酰卤,优选1,2-萘醌二叠氮磺酰氯,作为其具体实例,可以列举1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯,其中,优选1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯。
在缩合反应中,相对于1当量的酚性化合物或醇性化合物中的OH基团,可优选使用相当于30~85mol%、更优选50~70mol%的1,2-萘醌二叠氮磺酰卤。
缩合反应可以通过已知的方法来实施。
(D)1,2-醌二叠氮化合物可单独使用或组合使用2种以上。
(D)1,2-醌二叠氮化合物的使用比例相对于100重量份的(A)聚合物,优选为5~100重量份,更优选为10~50重量份。当该比例小于5重量份时,放射线的照射部分和未照射部分对作为显影液的碱性水溶液的溶解度差有时会变小,难以形成图案,另外,所得固化膜的耐热性和耐溶剂性有时不足。另一方面,当该比例超过100重量份时,在放射线照射部分,对上述碱性水溶液的溶解度不足,有时难以进行显影。
第二组合物除了包含上述(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物之外,还可以根据需要,包含(B)聚合性不饱和化合物、热敏感性酸发生剂、环氧树脂、粘合助剂、表面活性剂等。
上述(B)聚合性不饱和化合物与作为第一组合物的优选构成成分所述的聚合性不饱和化合物相同。但是,第二组合物中(B)聚合性不饱和化合物的使用量相对于100重量份的(A)聚合物,优选为50重量份以下,更优选为30重量份以下。
通过包含这样比例的(B)聚合性不饱和化合物,可以提高所得固化膜的耐热性、表面硬度等。如果其使用量超过50重量份,则在基板上形成组合物涂膜的步骤中有时会产生膜粗糙。
上述热敏感性酸发生剂可以用于提高所得固化膜的耐热性和硬度。作为其具体实例,可以列举锍盐(但三芳基锍盐除外)、苯并噻唑(benzothiazonium)盐、铵盐、盐等盐。
作为上述锍盐的具体实例,可以列举烷基锍盐、苄基锍盐、二苄基锍盐、取代的苄基锍盐等。
作为它们的具体实例,作为烷基锍盐,可以列举例如4-乙酰苯基二甲基锍六氟锑酸盐、4-乙酰氧基苯基二甲基锍六氟砷酸盐、二甲基-4-(苄基氧基羰基氧基)苯基锍六氟锑酸盐、二甲基-4-(苄基氧基)苯基锍六氟锑酸盐、二甲基-4-(苄基氧基)苯基锍六氟砷酸盐、二甲基-3-氯-4-乙酰氧基苯基锍六氟锑酸盐等;
作为苄基锍盐,可以列举例如苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟磷酸盐、4-乙酰氧基苯基苄基甲基锍六氟锑酸盐、苄基-4-甲氧基苯基甲基锍六氟锑酸盐、苄基-2-甲基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、苄基-3-氯-4-羟基苯基甲基锍六氟砷酸盐、4-甲氧基苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟磷酸盐等;
作为二苄基锍盐,可以列举出例如二苄基-4-羟基苯基锍六氟锑酸盐、二苄基-4-羟基苯基锍六氟磷酸盐、4-乙酰氧基苯基二苄基锍六氟锑酸盐、二苄基-4-甲氧基苯基锍六氟锑酸盐、二苄基-3-氯-4-羟基苯基锍六氟砷酸盐、二苄基-3-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基锍六氟锑酸盐、苄基-4-甲氧基苄基-4-羟基苯基锍六氟磷酸盐等;
作为取代的苄基锍盐,可以列举例如对氯苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、对硝基苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、对氯苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟磷酸盐、对硝基苄基-3-甲基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、3,5-二氯苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、邻氯苄基-3-氯-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐等。
作为上述苯并噻唑盐的具体实例,可以列举3-苄基苯并噻唑六氟锑酸盐、3-苄基苯并噻唑六氟磷酸盐、3-苄基苯并噻唑四氟硼酸盐、3-(对甲氧基苄基)苯并噻唑六氟锑酸盐、3-苄基-2-甲基硫基苯并噻唑六氟锑酸盐、3-苄基-5-氯苯并噻唑六氟锑酸盐等苄基苯并噻唑盐。
在这些物质中,优选使用锍盐或苯并噻唑盐,特别优选使用4-乙酰氧基苯基二甲基锍六氟砷酸盐、苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、4-乙酰氧基苯基苄基甲基锍六氟锑酸盐、二苄基-4-羟基苯基锍六氟锑酸盐、4-乙酰氧基苯基苄基锍六氟锑酸盐或者3-苄基苯并噻唑六氟锑酸盐。
作为它们的市售品,可以列举サンエイド SI-L85、SI-L110、SI-L145、SI-L150、SI-L160(以上由三新化学工业株式会社制造)等。
第二组合物中热敏感性酸发生剂的使用比例相对于100重量份的(A)聚合物,优选为20重量份以下,更优选为5重量份以下。当该使用量超过20重量份时,在涂膜形成步骤中析出析出物,有时会阻碍涂膜的形成。
上述环氧树脂只要对其他成分或溶剂的相溶性没有影响,就没有任何限制,优选可以列举双酚A型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、环状脂肪族环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、杂环式环氧树脂、(共)聚合了缩水甘油甲基丙烯酸酯的树脂等。其中,进一步优选使用双酚A型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂等。
第二组合物中环氧树脂的使用比例,相对于100重量份的(A)聚合物,优选为30重量份以下。通过包含该比例的环氧树脂,能进一步提高所得固化膜的耐热性、表面硬度等。如果该比例超过30重量份,则在基板上形成组合物涂膜时,涂膜的膜厚均匀性有时会不充分。
另外,当(A)聚合物具有环氧基时,(A)聚合物也称为“环氧树脂”,但是(A)聚合物在具有碱可溶性方面与上述环氧树脂不同。
作为第二组合物所能够包含的粘合助剂和表面活性剂,与针对第一组合物所能包含的粘合助剂和表面活性剂所述相同。
第二组合物通过上述(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物以及任选添加的其他成分均匀混合来制备。第二组合物优选以溶于适当溶剂的溶液状态使用。例如,可以通过将(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物以及任选添加的其他成分以规定的比例混合于适当的溶剂中,从而制备溶液状态的固化性树脂组合物。
作为第二组合物的制备中使用的溶剂,使用均匀溶解(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物以及任选添加的其他成分的各成分,但是不与各成分发生反应的溶剂。作为这样的溶剂,使用与第一组合物的制备中所能使用的溶剂相同的溶剂。除溶剂以外的成分,即,(A)聚合物和(D)1,2-醌二叠氮化合物以及任选添加的其他成分的总量在组合物溶液中所占的比例,可以根据使用目的和所希望的膜厚值等任意调整,例如可以设为5~50重量%,优选10~40重量%,更优选15~35重量%。
第二组合物溶液可以在使用孔径为0.5μm左右的微孔过滤器或膜过滤器等过滤之后使用。
<第三组合物>
第三组合物优选为包含(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物的单液型固化性树脂组合物。
作为第一组合物中所使用的(A)聚合物的优选具体实例,可以列举例如丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸/丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/丙烯酸环己酯/对甲氧基苯乙烯共聚物、丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/1,3-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯/丙烯酸/马来酸酐/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸6,7-环氧基庚基酯/丙烯酸/马来酸酐/甲基丙烯酸叔丁酯共聚物等。
在这些物质中,更优选甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/1,3-丁二烯共聚物或甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物。
第三组合物中使用的(E)阳离子聚合性化合物为除(A)聚合物或(A’)聚合物之外的阳离子聚合性化合物。
作为该(E)阳离子聚合性化合物,只要是能够在酸性条件下进行聚合,就没有特别的限制,例如,可以列举例如在分子内具有2个以上选自氧杂环丁烷环骨架、3,4-环氧基环己基和环氧基的至少1种的化合物等具有能够与(A)聚合物优选包含的环氧基或氧杂环丁烷基发生加成反应的基团的化合物。
作为这样的(E)阳离子聚合性化合物的具体实例,可以列举出下述化合物。
作为在分子内具有2个以上氧杂环丁烷环骨架的化合物,可以列举例如3,7-双(3-氧杂环丁烷基)-5-氧杂壬烷、3,3’-(1,3-(2-メチレニル )丙烷二基双(氧亚甲基))双(3-乙基氧杂环丁烷)、1,4-双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基)苯、1,2-双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基)乙烷、1,3-双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基甲基)丙烷、乙二醇双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、二环戊烯基双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、三甘醇双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、四甘醇双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、三环癸烷二基二亚甲基双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、三羟甲基丙烷三((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、1,4-双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基)丁烷、1,6-双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基)己烷、季戊四醇三((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、季戊四醇四((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、聚乙二醇双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、二季戊四醇六((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、二季戊四醇五((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、二季戊四醇四((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、二季戊四醇六((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与己内酯的反应生成物、二季戊四醇五((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与己内酯的反应生成物、二(三羟甲基丙烷)四((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚、双酚A双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与环氧乙烷的反应生成物、双酚A双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与环氧丙烷的反应生成物、氢化双酚A双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与环氧乙烷的反应生成物、氢化双酚A双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与环氧丙烷的反应生成物、双酚F双((3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基)醚与环氧乙烷的反应生成物等。
作为在分子内具有2个以上3,4-环氧基环己基的化合物,可以列举例如3,4-环氧基环己基甲基-3’,4’-环氧基环己烷羧酸酯、2-(3,4-环氧基环己基-5,5-螺-3,4-环氧基)环己烷-间-二氧六环、双(3,4-环氧基环己基甲基)己二酸酯、双(3,4-环氧基6-甲基环己基甲基)己二酸酯、3,4-环氧基6-甲基环己基-3’,4’-环氧基6’-甲基环己烷羧酸酯、亚甲基双(3,4-环氧基环己烷)、二环戊二烯二环氧化物、乙二醇双(3,4-环氧基环己基甲基)醚、亚乙基双(3,4-环氧基环己烷羧酸酯)、内酯改性3,4-环氧基环己基甲基-3’,4’-环氧基环己烷羧酸酯等。
作为分子内具有2个以上环氧基的化合物,可以列举例如双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、氢化双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚F二缩水甘油醚、氢化双酚AD二缩水甘油醚、溴化双酚A二缩水甘油醚、溴化双酚F二缩水甘油醚、溴化双酚S二缩水甘油醚那样的双酚化合物的二缩水甘油醚;
1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚那样的多元醇的多缩水甘油醚;
通过乙二醇、丙二醇、甘油那样的脂肪族多元醇与1种或2种以上的烯化氧的反应得到的聚醚多元醇的多缩水甘油醚;
苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、多酚型环氧树脂、环状脂肪族环氧树脂等环氧树脂;脂肪族长链二元酸的二缩水甘油酯;
除了高级多元脂肪酸的多缩水甘油酯等之外,还可以列举环氧化的大豆油、环氧化的亚麻子油等。
作为分子内具有2个以上环氧基的化合物的市售产品,例如,作为多元醇的多缩水甘油醚,可以列举出エポライト100MF(共荣社化学株式会社制造)、エピオ一ルTMP(日本油脂株式会社制造);
作为双酚A型环氧树脂,可以列举エピコ一ト828、エピコ一ト1001、エピコ一ト1002、エピコ一ト1003、エピコ一ト1004、エピコ一ト1007、エピコ一ト1009、エピ コ一ト1010(以上,由油化Shell Epoxy株式会社制造)等;
作为双酚F型环氧树脂,可以列举出例如エピコ一ト807(油化Shell Epoxy株式会社制造)等;
作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂,可以列举出エピコ一ト152、エピコ一ト154、エピコ一ト157S65(以上,由油化Shell Epoxy株式会社制造)、DPPN201、DPPN202(以上由日本化药株式会社制造)等;
作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂,可以列举出DOCN102、DOCN103S、DOCN104S、1020、1025、1027(以上由日本化药株式会社制造)、エピコ一ト180S75(以上,由油化Shell Epoxy株式会社制造)等;
作为多酚型环氧树脂,可以列举出エピコ一ト1032H60、XY-4000(以上由油化Shell Epoxy株式会社制造)等;
作为环状脂肪族环氧树脂,可以列举出CY-175、CY-177、CY-179、アラルダイトCY-182、アラルダイトCY-192、アラルダイトCY-184(以上由汽巴特殊化学品有限公司制造)、DRL-4221、DRL-4206、DRL-4234、DRL-4299(以上由U.C.C公司制造)、ショ一ダイン509(昭和电工株式会社制造)、エピクロン200、エピクロン400(以上由大日本油墨株式会社制造)、エピ コ一ト871、エピ コ一ト872(以上,由油化Shell Epoxy株式会社制造)、DD-5661、DD-5662(以上由セラニ一ズCoating株式会社制造)等。
在这些(E)阳离子聚合性化合物中,优选苯酚酚醛清漆型环氧树脂、多酚型环氧树脂等。
在本发明中,(E)阳离子聚合性化合物可以单独使用,或者将2种以上混合使用。
第三组合物中(E)阳离子聚合性化合物的使用比例,相对于100重量份的(A)聚合物的(E)阳离子聚合性化合物的使用量优选为3~100重量份,进一步优选为5~50重量份。
在第三组合物中,通过将(E)阳离子聚合性化合物的使用量控制在上述范围内,可以得到具有充分表面硬度的固化膜。第三组合物的长期贮存稳定性特别优良。
第三组合物除了上述(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物之外,优选进一步包括(F)固化剂或者(G)酸发生剂,并且可以根据需要包含粘合助剂、表面活性剂等。
第三组合物中所能包含的(F)固化剂为具有1种以上能够与(A)聚合物优选包含的环氧基或氧杂环丁烷基反应的官能团的化合物。
作为这样的(F)固化剂,可以列举例如多元羧酸、多元羧酸酐、不饱和多元羧酸酐与其他的烯烃类不饱和化合物的共聚物(其中,不包括具有2个以上环氧基或氧杂环丁烷基的共聚物)(以下称为“含羧酸酐基的共聚物”)等。
作为上述多元羧酸,可以列举例如脂肪族多元羧酸、脂环族多元羧酸、芳族多元羧酸等。作为脂肪族多元羧酸,可以列举例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、1,2,3,4-丁四酸、马来酸、衣康酸等;
作为脂环族多元羧酸,可以列举例如六氢邻苯二甲酸、1,2-环己烷二羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、环戊烷四羧酸等;
作为芳族多元羧酸,可以列举出例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、苯均四酸、1,2,5,8-萘四甲酸等。在这些多元羧酸中,从反应性、所形成的固化膜的耐热性等观点出发,优选芳族多元羧酸类。
作为上述多元羧酸酐,可以列举例如脂肪族二羧酸酐、脂环族多元羧酸酸二酐、芳族多元羧酸酸酐、含有酯基的酸酐等。作为上述脂肪族二羧酸酐,可以列举出衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二碳烯琥珀酸酐、丙三羧酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、ハイミツク酸酐等。
作为脂环族多元羧酸二酐,可以列举例如1,2,3,4-丁四羧酸二酐、环戊四羧酸二酐等;
作为芳族多元羧酸酐,可以列举邻苯二甲酸酐、苯均四酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四酸酐等;
作为含有酯基的酸酐,可以列举例如乙二醇双偏苯三酸酯酐、甘油三偏苯三酸酯酐等。在这些多元羧酸酐中,优选芳族多元羧酸酐,特别是从可以得到耐热性高的保护膜的观点出发,优选偏苯三酸酐。
作为上述包含羧酸酐基的共聚物中的不饱和多元羧酸酐,可以列举例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、顺-1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸酐等。其中,这些不饱和多元羧酸酐可以单独使用或者将2种以上混合使用。
作为其他烯烃类不饱和化合物,可以列举例如苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基环己基)酯、三环[5.2.1.02,6]癸-8-基(甲基)丙烯酸酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。这些其他的烯烃类不饱和化合物可以单独使用,也可以将2种以上混合使用。
作为含羧酸酐基的共聚物的优选具体实例,可以列举例如马来酸酐/苯乙烯共聚物、柠康酸酐/三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯共聚物等。
含羧酸酐基的共聚物中的不饱和多元羧酸酐的共聚比例优选为1~80重量%,更优选为10~60重量%。通过使用这样共聚比例的共聚物,能够得到平坦化能力优良的固化膜。
含羧酸酐基共聚物的Mw优选为500~50000,更优选为500~10000。通过使用这样分子量范围的共聚物,能够得到平坦化能力优良的固化膜。
上述那样的(F)固化剂,可以单独使用或者将2种以上混合使用。
第三组合物中(F)固化剂的使用比例,相对于100重量份的(A)聚合物,(F)固化剂的使用量优选为100重量份以下,更优选为1~80重量份,进一步优选为10~60重量份。
在第三组合物中,通过将(F)固化剂的使用量控制在上述范围内,能够在不损害组合物长期稳定性的条件下进一步提高所得固化膜的平坦性。
第三组合物所能包含的(G)酸发生剂优选为通过放射线照射产生酸的化合物或者通过加热产生酸的化合物。其中,前者称为“放射线敏感性酸发生剂”、后者称为“热敏感性酸发生剂”。
作为放射线敏感性酸发生剂,可以列举例如二芳基碘盐、三芳基锍盐、二芳基盐等。
作为上述二芳基碘盐,可以列举例如二苯基碘四氟硼酸盐、二苯基碘六氟膦酸盐、二苯基碘六氟砷酸盐、二苯基碘三氟甲磺酸盐、二苯基碘三氟乙酸盐、二苯基碘对甲苯磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘四氟硼酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘六氟膦酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘六氟砷酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘三氟乙酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘对甲苯磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘四氟硼酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘六氟砷酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘三氟甲磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘三氟乙酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘对甲苯磺酸盐等。在这些二芳基碘盐中,特别优选二苯基碘六氟膦酸盐。
作为上述三芳基锍盐,可以列举例如三苯基锍四氟硼酸盐、三苯基锍六氟膦酸盐、三苯基锍六氟砷酸酯、三苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍六氟乙酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍四氟硼酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍六氟膦酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍六氟砷酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍三氟乙酸盐、4-甲氧基苯基二苯基锍对甲苯磺酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍四氟硼酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍六氟膦酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍六氟砷酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍三氟乙酸盐、4-苯基硫基苯基二苯基锍对甲苯磺酸盐等。在这些三芳基锍盐中,特别优选三苯基锍三氟甲磺酸盐。
作为上述二芳基盐,可以列举例如(1-6-η-枯烯)(η-环戊二烯基)铁六氟膦酸盐等。
作为放射线敏感性酸发生剂的市售品,作为二芳基碘盐,可以列举例如UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990(以上由ユニオンカ一バイド公司制造)、MPI-103、BBI-103(以上由みどり化学株式会社制造)等;
作为三芳基锍盐,可以列举例如アデカオプトマ一SP-150、アデカオプトマ一SP-151、アデカオプトマ一SP-170、アデカオプトマ一SP-171(以上由旭电化工业株式会社制造)、CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上由日本曹达株式会社制造)、DTS-102、DTS-103、NAT-103、NDS-103、TPS-103、MDS-103(以上由みどり化学株式会社制造)、CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上由サ一トマ一公司制造)等;
作为二芳基盐,可以列举例如イルガキュア一261(汽巴特殊化学品有限公司制造);PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上由日本化药株式会社制造)等。
在这些市售品中,从所得固化膜具有高表面硬度的观点出发,优选UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990、アデカオプトマ一SP-170、アデカオプトマ一SP-171、CD-1012、MPI-103等。
上述放射线敏感性酸发生剂可以单独使用,或者将2种以上混合使用。
作为第三组合物所能包含的热敏感性酸发生剂,可以列举出与上述第二组合物所能包含的热敏感性酸发生剂相同种类的热敏感性酸发生剂。
第三组合物中(G)酸发生剂的使用比例,作为相对于100重量份的(A)聚合物的(G)酸发生剂的使用量,优选为20重量份以下,更优选为0.05~20重量份,进一步优选为0.1~10重量份。
作为第三组合物所能包含的粘合助剂和表面活性剂,可以是与第一组合物所能包含的粘合助剂和表面活性剂相同的物质。但是,第三组合物所能包含的粘合助剂的量,相对于100重量份的(A)聚合物,优选为30重量份以下,更优选为25重量份以下。如果该值超过30重量份,则所得固化膜的耐热性有时会不足。另外,第三组合物所能包含的表面活性剂的量,相对于100重量份的(A)聚合物,优选为5重量份以下,更优选为2重量份以下。如果该值超过5重量份,则有时容易产生薄膜不均。
第三组合物通过将上述(A)组合物和(E)阳离子聚合性化合物和任选添加的其他成分均匀混合来制备。第三组合物优选以溶解于适当溶剂的溶液状态使用。例如,通过将(A)聚合物与(E)阳离子聚合性化合物以及任选添加的其他成分按照规定的比例混合于适当的溶剂中,可以制备溶液状态的放射线敏感性树脂组合物。
作为第三组合物制备中使用的溶剂,使用均匀溶解(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物以及任选添加的其他成分的各成分、且不与各成分反应的溶剂。作为这样的溶剂,可以使用与第一组合物制备中所能使用的溶剂相同的溶剂。除溶剂之外的成分,即,(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物以及任选添加的其他成分的总量在组合物溶液中所占的比例,可以根据使用目的和所希望膜厚的值等任意设定,例如,可以设为1~50重量%,优选5~40重量%。
第三组合物溶液可以在使用孔径为0.5μm左右的微孔过滤器或膜滤器等过滤后再使用。
<第四组合物>
第四组合物包含(A’)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物。第四组合物优选为将上述第三组合物中的(A)聚合物替换成(A’)聚合物的单液型固化性树脂组合物。
第四组合物中所使用的(A’)聚合物优选为上述(A’1)聚合物或者(A’2)聚合物。
作为第四组合物中所能使用的(A’1)聚合物的优选具体实例,可以列举例如甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/2,3-二(四氢吡喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/2,3-二(四氢吡喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/1,3-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/1,3-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/丙烯酸环己酯/对甲氧基苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/丙烯酸环己酯/对甲氧基苯乙烯共聚物、丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸叔丁酯/马来酸酐共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸叔丁酯/马来酸酐共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/甲基丙烯酸叔丁酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/甲基丙烯酸叔丁酯/马来酸酐/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物等。
在这些物质中,更优选甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(四氢-2H-吡喃-2-基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(1-(环己基氧基)乙基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/2,3-二(四氢吡喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/2,3-二(四氢吡喃-2-基氧基羰基)-5-降冰片烯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物或者甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物。
作为第四组合物中所能使用的(A’2)聚合物的优选具体实例,可以列举例如丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物、丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯共聚物、甲基丙烯酸(6,7-环氧基庚基)酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物等。
其中,更优选甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯/甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸-8-基)酯/苯乙烯共聚物或者甲基丙烯酸缩水甘油酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物。
关于第四组合物中除(A’)聚合物之外的事项,可直接适用第三组合物所述的内容,或者可以加上本领域技术人员显而易见的变化。
<第五组合物>
第五组合物为由包含(A’)组合物和(E)阳离子聚合性化合物的第一液与包含(F)固化剂的第二液组成的双液型固化性树脂组合物。第五组合物的第一液优选不含(F)固化剂和(G)酸发生剂。
作为其中使用的(A’)聚合物,优选为(A’2)聚合物。关于第五组合物的第一液所能包含的(A’2)聚合物,与所述能用于第四组合物中的(A’2)聚合物相同。另外,关于第五组合物的第一液所能包含的(E)阳离子聚合性化合物,与所述能用于第三组合物中的(E)阳离子聚合性化合物相同。
第五组合物的第一液中(E)阳离子聚合性化合物的使用比例,以相对于100重量份的(A’2)聚合物的(E)阳离子聚合性化合物的使用量计算,优选为3~100重量份,进一步优选为5~50重量份。
第五组合物的第一液除了上述(A’2)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物之外,还可以根据需要包含粘合助剂、表面活性剂等。
粘合助剂和表面活性剂与上述第三组合物中所能包含的粘合助剂和表面活性剂相同。
第五组合物的第一液优选以溶解于适当溶剂的溶液状态使用。
作为第五组合物的第一液的制备中所使用的溶剂,使用均匀溶解(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物以及任选添加的其他成分的各成分,不与各成分发生反应的溶剂。作为这样的溶剂,与上述第一组合物的制备中所能使用的上述溶剂相同。溶剂之外的成分,即(A)聚合物和(E)阳离子聚合性化合物以及任选添加的其他成分的总和在组合物溶液中所占的比例,可以根据使用目的以及所希望膜厚的值等任意调整,例如可以设为5~75重量%,优选10~50重量%。
第五组合物溶液的第一液可以在经过孔径为0.5μm左右的微孔过滤器或者膜滤器等过滤之后使用。
第五组合物的第二液优选为包含(F)固化剂的溶液。作为第五组合物的第二液所包含(F)固化剂的种类,与上述第三组合物所能包含的(F)固化剂相同。
作为第五组合物的第二液的制备中所能使用的溶剂,与上述第一组合物的制备中所能使用的上述溶剂相同。
(F)固化剂在第五组合物的第二液中所占的浓度优选为1~80重量%,更优选为10~60重量%。
第五组合物溶液的第二液可以在经过孔径为0.5μm左右的微孔过滤器或者膜滤器等过滤之后使用。
《固化膜的形成方法》
下面对使用上述第一至第五组合物形成固化膜的方法进行说明。上述第一组合物适用于液晶显示元件的间隔物的形成、第二组合物适用于层间绝缘膜或微透镜的形成、第三至第五组合物适用于保护膜的形成。
<使用第一组合物形成间隔物的方法>
使用第一组合物形成液晶显示元件的间隔物的方法按照下述步骤(1)~(4)按以下顺序实施。
(1)在基板上形成第一组合物被膜的步骤。
(2)对上述被膜的至少一部分用放射线曝光的步骤。
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤。
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤。
下面依次对这些步骤进行说明。
(1)在基板上形成第一组合物被膜的步骤
首先,在基板上形成第一组合物溶液组合物的被膜。
作为本方法中使用的基板,优选在一个面上形成透明导电膜的透明基板。
作为构成透明基板的材料,可以列举例如玻璃、树脂等。作为上述玻璃,可以列举例如钠钙玻璃、无碱玻璃等;作为树脂,可以列举例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等。
作为上述透明导电膜,可以列举例如由氧化锡(SnO2)构成的NESA膜(美国PPG公司的注册商标)、由氧化铟-氧化锡(In2O3-SnO2)构成的FTO膜等。
作为在基板上形成第一组合物溶液组合物的被膜的方法,可以使用(i)涂布法、(ii)干膜法。
在使用(i)涂布法时,可以在基板上涂布第一组合物的溶液之后,通过加热(预烘焙)涂布面形成被膜。
作为组合物溶液的涂布方法,并没有特别的限制,可以采用例如喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、缝模涂布法、棒涂法、喷墨法等适当的方法,特别优选旋涂法或者缝模涂布法。
预烘焙的条件根据各成分的种类、混合比例等有所不同,优选为在70~120℃的温度下进行1~15分钟左右。
当在基板上形成第一组合物溶液的被膜时采用(ii)干膜法的情况下,该干膜通过在基膜(优选可挠性的基膜)上叠层本发明的感光性树脂组合物制成的感光性层而成(以下称为“感光性干膜”)。
上述感光性干膜可以通过在基膜上优选以液体组合物的形式涂布本发明的感光性树脂组合物之后,除去溶剂,叠层感光性层而形成。作为感光性干膜的基膜,可以使用例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等合成树脂的薄膜。基膜的厚度适合在15~125μm的范围。所得感光性层的厚度优选为1~30μm左右。溶剂的除去优选可以在80~150℃下加热1~10分钟左右来进行。
另外,感光性干膜在未使用时,还可以在该感光性层上进一步叠层保护膜来贮存。该保护膜为了在未使用时不被剥离、在使用时可容易地剥离,必须具有适当的剥离性。作为满足该条件的保护膜,可以使用例如在PET薄膜、聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜等合成树脂薄膜的表面涂布或者烘烤硅氧烷类剥离剂的薄膜。保护膜的厚度通常在25μm左右是足够的。
当以溶液形式使用第一组合物时,其固形物的浓度(从组合物中减去溶剂的重量相对于组合物总重量的比例)优选为5~80重量%。更优选的固形物浓度根据被膜的形成方法有所不同。作为被膜的形成中采用(i)涂布法情形的固形物浓度,优选为15~30重量%,作为被膜的形成中采用(ii)干膜法的情形的固形物浓度,优选为50~70重量%。
另外,对形成于基板上的被膜的厚度并没有特别的限制,优选为0.5~10μm,更优选为1.0~7.0μm左右。
(2)对上述被膜的至少一部分用放射线曝光的步骤
接着,对形成的上述被膜的至少一部分用放射线曝光。在对被膜的一部分进行曝光时,例如可以使用通过具有规定图案的光掩模进行曝光的方法。
作为曝光时使用的放射线,可以使用可见光线、紫外线、远紫外线等。作为放射线,优选使用波长为190~450nm范围的放射线,特别优选使用包含波长为365nm的紫外线的放射线。
曝光量为通过照度计(OAI model 356、OAI Optical Associates Inc.制)测定曝光的放射线的波长为365nm处的强度的值,优选为100~10,000J/m2,更优选为1,500~3,000J/m2。
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤
接着,通过对曝光后的被膜进行显影,除去不需要的部分,从而形成规定的图案。
作为显影中使用的显影液,可以使用例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、偏硅酸钠、硅酸钠、氨等无机碱;乙胺、正丙胺等脂肪族伯胺;二乙胺、二正丙基胺等脂肪族仲胺;三乙胺、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺、三乙基胺等脂肪族叔胺;吡咯、哌啶、N-甲基哌啶、N-甲基吡咯烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等脂环族叔胺;吡啶、可力丁、卢剔啶、喹啉等芳族叔胺;二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙醇胺等烷醇胺;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等季铵盐等碱性化合物的水溶液。
在上述碱性化合物的水溶液中,可以添加适量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂和表面活性剂的至少一种使用。
作为显影方法,可以是液洼(液盛り)法、浸渍法、喷淋法等已知显影方法的任一种,显影时间优选为常温下10~180秒左右。
显影后,例如用流水洗涤30~90秒钟,然后通过压缩空气或者压缩氮气风干,形成所希望的图案。
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤
接着,可以通过例如加热板、烘箱等适当的加热装置对所得图案(被膜)在规定的温度下(例如在100~160℃下)加热(预烘焙)规定的时间(例如在加热板上为5~30分钟,在烘箱中为30~180分钟),从而得到规定的间隔物。
另外,间隔物的形成中所使用的现有放射线敏感性树脂组合物如果未在180~200℃左右以上的温度下进行加热处理,则所得间隔物不能发挥充分的性能,而第一组合物可以将加热温度设为比现有技术更低的温度,结果是具有能够得到不会发生树脂基板的黄化或变形,压缩强度、液晶取向时的耐摩擦性、与透明基板的附着性等各种性能优良的间隔物的优点。
<使用第二组合物形成层间绝缘膜或者微透镜的方法>
使用第二组合物形成层间绝缘膜或者微透镜的方法按照下述步骤(1)~(4)按以下顺序实施。
(1)在基板上形成第二组合物被膜的步骤。
(2)对上述被膜的至少一部分用放射线曝光的步骤。
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤。
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤。
(1)在基板上形成第二组合物被膜的步骤
在步骤(1)中,在基板表面涂布第二组合物的溶液,接着优选通过预烘焙除去溶剂,形成第二组合物的被膜。
作为可以使用的基板的种类,可以列举例如玻璃基板、硅晶片以及在它们的表面上形成了各种金属的基板。
作为组合物溶液的涂布方法,并没有特别的限制,可以采用例如喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(转涂法)、缝模涂布法、棒涂法、喷墨法等适当的方法,特别优选旋涂法或者缝模涂布法。作为预烘焙的条件,根据各成分的种类、使用比例等有所不同。例如可以设为在60~110℃的温度下进行30秒~15分钟左右。
作为所形成的被膜的膜厚,以预烘焙后的值计,在形成层间绝缘膜时优选为例如3~6μm,在形成微透镜时优选为例如0.5~3μm。
(2)对上述被膜的至少一部分用放射线曝光的步骤
在步骤(2)中,在形成的被膜上,优选通过具有规定图案的掩模照射放射线。然后,在后续步骤(3)中,通过使用显影液进行显影处理除去放射线的照射部分,进行图案化。作为这时使用的放射线,可以列举例如紫外线、远紫外线、X射线、带电粒子射线等。
作为上述紫外线,可以列举例如g射线(波长436nm)、i射线(波长365nm)等。作为远紫外线,可以列举例如KrF准分子激光等。作为X射线,可以列举例如回旋加速器放射线等。作为带电粒子射线,可以列举出例如电子射线等。
其中,优选紫外线,特别优选包含g射线和i射线的至少1种的放射线。
作为曝光量,在形成层间绝缘膜时,优选为50~1,500J/m2,在形成微透镜时,曝光量优选为50~2,000J/m2。
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤
作为步骤(3)的图像处理中使用的显影液,可以使用例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二乙基氨基乙醇、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烷等碱(碱性化合物)的水溶液。可以将在上述碱的水溶液中添加适量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂的水溶液或者溶解第二组合物的各种有机溶剂用作显影液。
作为显影方法,可以使用液洼法、浸渍法、摇动浸渍法、喷淋法等适当方法,显影时间根据组合物的组成有所不同,例如可为30~120秒。
另外,作为用于形成层间绝缘膜或者微透镜的组合物,现有已知的组合物如果显影时间超最佳值过20~25秒左右,则形成图案产生剥落,因此必须对显影时间进行严格控制,但在本发明的放射线敏感性树脂组合物的情况下,即使超过最佳显影时间为30秒以上也能够形成良好的图案,这对工程管理是有用的。
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤
在实施了上述步骤(3)之后,优选通过例如流水洗涤对图案化的被膜进行漂洗处理,进一步优选通过高压水银灯等发射的放射线对整个面进行照射(后曝光),对残留在该被膜中的1,2-醌二叠氮化合物进行分解处理,然后通过加热板、烘箱等加热装置对该被膜进行加热处理(后烘焙)。通过该处理,在固化膜为层间绝缘膜时进行被膜的固化处理,另一方面,当固化膜为微透镜时,图案状的被膜熔融流动,形成透镜形状。
上述后曝光步骤的曝光量优选为2,000~5,000J/m2左右。固化处理中的加热温度为例如120~250℃。加热时间根据加热机器的种类有所不同,例如在加热板上进行加热处理时,加热时间例如可以设为5~30分钟,当在烘箱中进行加热处理时,加热时间例如可以设为30~90分钟。这时,还可以使用进行2次以上的加热步骤的分步烘焙法等。
由此,可以在基板表面上形成相应于目标层间绝缘膜或微透镜的图案状被膜。
<使用第三或第四组合物形成保护膜的方法>
使用第三或第四组合物形成保护膜的方法按照下述步骤(1)和(2)按以下所述的顺序实施。
(1)在基板上形成第三或第四组合物被膜的步骤。
(2)加热上述被膜的步骤。
(1)在基板上形成第三或第四组合物被膜的步骤
首先,在基板上涂布第三或第四组合物溶液,通过预烘焙除去溶剂形成被膜。
作为其中所能使用的基板,可以使用例如玻璃、石英、硅、透明树脂等构成的基板。作为上述透明树脂,可以列举例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、环状烯烃的开环聚合物或其氢化物等。
作为涂布方法,可以采用例如喷雾法、辊涂法、旋转涂布法、棒涂法、喷墨法等适当的方法,特别优选使用采用了旋涂器、スピンレス(注册商标)涂布器、缝模涂布器的涂布法。
上述预烘焙的条件根据各成分的种类和混合比例等有所不同,优选在70~90℃下进行1~15分钟左右。
(2)加热上述被膜的步骤。
接着,通过对上述形成的被膜实施加热处理,可以形成目标保护膜。加热处理时的处理温度优选为150~250℃左右,另外,处理时间在使用加热板作为加热装置时优选为5~30分钟左右,在使用烘箱时优选为30~90分钟左右。
另外,当第三或第四组合物包含放射线敏感性酸发生剂时,优选在预烘焙之后,在加热步骤之前进行放射线照射处理(曝光处理)。作为该曝光处理中使用的放射线,可以采用例如可见光线、紫外线、远紫外线、电子射线、X射线等,优选使用包含波长为190~450nm的光的紫外线。曝光量优选为100~20,000J/m2,更优选为150~10,000J/m2。
由此形成的保护膜的膜厚优选为0.1~8μm,更优选为0.1~6μm,进一步优选为0.1~4μm。但是,当保护膜形成于具有滤色器台阶高差的基板上时,上述膜厚表示从滤色器的最上部计算的厚度。
<使用第五组合物形成保护膜的方法>
使用第五组合物形成保护膜的方法按照下述步骤(1)~(3)按以下所述的顺序实施。
(1)将第五组合物的第一液和第二液混合的步骤。
(2)在基板上形成上述混合液被膜的步骤。
(3)加热上述被膜的步骤。
(1)将第五组合物的第一液和第二液混合的步骤
首先,混合第5组合物的第一液和第二液而制备涂布用组合物溶液。第一液与第二液的混合比例为相对于第一液所包含的(A’)聚合物100重量份,第二液体所包含的(F)固化剂的量优选为20~60重量份,更优选为20~50重量份的比例。
优选在混合第一液和第二液而制备组合物溶液之后,在24小时内用于下一步骤(2)。
(2)在基板上形成上述混合液的被膜的步骤
(3)加热上述被膜的步骤
上述步骤(2)和步骤(3)可以分别与上述“使用第三或第四组合物形成保护膜的方法”的“(1)在基板上形成第三或第四组合物的被膜的步骤”以及“(2)加热上述被膜的步骤”同样地实施。
上述方法如后述实施例所述,在任一固化膜形成步骤的加热步骤(烘烤步骤)中,基本上不产生升华物,并能够在清洁的条件下形成固化膜,除此之外,特别是第二组合物在显影步骤中具有高显影余量。另外,在所得固化膜为第一组合物所形成的间隔物的情形中,图案形状、压缩强度和耐摩擦性优良。在固化膜为第二组合物所形成的层间绝缘膜的情形中,耐热性和耐溶剂性高、介电常数低、显示出高透射率。在固化膜为第二组合物所形成的微透镜的情形中,显示出良好的熔融形状(期望的曲率半径),耐热性和耐溶剂性高,显示出高透过率。在固化膜为第三至第五组合物所形成的保护膜的情形中,耐热性和表面强度高、显示出高透明性,同时使底层基板上的台阶高差平坦化的能力优良。
《液晶显示元件》
在如上述形成的固化膜为间隔物或保护膜的情形中,它们可通用于液晶显示元件。
下面说明的液晶显示元件具有如上述形成的间隔物或保护膜。
该液晶显示元件通过例如如下方法制作。首先,制作2个形成了保护膜和液晶取向膜的基板,按照各个取向膜中的液晶取向方向垂直或者逆向平行的方式,通过间隙(盒间隙)使2个基板相对,通过间隔物贴合2个基板的周边部分,在基板的表面和间隔物划分的盒间隙内填充液晶,密封填充孔,从而构成液晶盒。并且,在液晶盒的外表面,即,构成液晶盒的各个基板的另一个侧面,按照其偏光方向与形成于该基板的一个面上的保护膜的液晶取向方向一致或者垂直的方式贴合偏光板,可以得到液晶显示元件。
作为上述液晶,可以列举例如向列型液晶、近晶型液晶。其中,优选向列型液晶,例如席夫碱类液晶、氧化偶氮类液晶、双酚类液晶、苯基环己烷类液晶、酯类液晶、三联苯类液晶、双酚环己烷类液晶、嘧啶类液晶、二烷类液晶、二环辛烷类液晶、立方烷类液晶等。另外,可以在这些液晶中添加例如胆甾基氯、壬酸胆甾醇酯、碳酸胆甾醇酯等胆甾醇型液晶或商品名为“C-15”、“CB-15”(メルク公司制)的手性剂等使用。另外,也可以使用对癸氧基亚苄基-对氨基-2-甲基丁基肉桂酸酯等强介电性液晶。
作为用于液晶盒外侧的偏光板,可以列举通过醋酸纤维素保护膜夹持延伸取向聚乙烯醇同时吸收了碘的被称为H膜的偏光膜而得到的偏光板或者直接由H膜构成的偏光板等。
实施例
下面,通过示出合成例、实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限于以下实施例。
对下述聚合物的合成例中合成的聚合物,在下述条件下测定凝胶渗透色谱,求出聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn),计算出分子量分布(Mw/Mn)。
装置:GPC-101(昭和电工株式会社制造)
色谱柱:结合GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803和GPC-KF-804
移动相:包含0.5重量%磷酸的四氢呋喃。
(I)第一组合物的制备和评价
聚合物的合成例
合成例1
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入20重量份苯乙烯、17重量份甲基丙烯酸、18重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和45重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合4小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再继续聚合3小时,从而得到包含共聚物的溶液。该树脂的Mw=12000,Mw/Mn=1.60。该树脂为“树脂(A-1)”。
合成例2
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入5重量份苯乙烯、16重量份甲基丙烯酸、34重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯、35重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和5重量份甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯,置换氮气之后,开始缓慢搅拌。将溶液的温度升至70℃,保持该温度8小时后,追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再在70℃下搅拌4小时,追加200重量份二甘醇乙基甲基醚,从而得到包含共聚物(A-2)的溶液。所得共聚物(A-2)的Mw为12000,分子量分布(Mw/Mn)为1.40。
比较合成例1
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、220重量份二甘醇甲乙醚,接着加入20重量份苯乙烯、17重量份甲基丙烯酸、18重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和45重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合4小时,从而得到包含共聚物的溶液。该溶液的固形物浓度为29.5重量%,所得共聚物的Mw为13000,分子量分布(Mw/Mn)=2.4,残留单体为7%。该共聚物称为“共聚物(a-1)”
实施例1
放射线敏感性树脂组合物的制备
将相当于100重量份(固形物)聚合物(A-1)量的作为(A)成分的上述合成例中合成的包含聚合物(A-1)的溶液、100重量份作为(B)成分的二季戊四醇六丙烯酸酯和8重量份的作为(C)成分的2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑和5重量份作为粘合助剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、0.5重量份的作为表面活性剂的FTX-218(商品名,ネオス株式会社制造)和0.5重量份作为贮存稳定剂的4-甲氧基苯酚混合,加入丙二醇单甲醚乙酸酯进行溶解,使得组合物的固形物浓度达到20重量%,然后通过孔径为0.5μm的微孔过滤器进行过滤,制备组合物溶液。
按照如下方式对上述制备的组合物溶液进行评价。
间隔物的形成
在无碱玻璃基板上,使用旋涂器涂布上述组合物溶液,然后在90℃的加热板上预烘焙3分钟,从而形成膜厚6.0μm的被膜。
接着,在所得被膜上,通过具有10μm见方的残留图案的光掩模,照射365nm的强度为250W/m2的紫外线10秒钟。然后,通过氢氧化钾的0.05重量%水溶液在25℃下显影60秒钟,然后通过纯水洗涤1分钟。再在烘箱中在150℃下后烘焙120分钟,形成具有规定图案的间隔物。
分辨率的评价
在上述“间隔物的形成”中形成图案时,能够分辨残留图案的情形为良好“○”,不能分辨的情形为不佳“×”而进行评价。上述制备的组合物的分辨率为良好。
感度的评价
对上述“间隔物的形成”所得图案,计算出显影后的残膜率(显影后的膜厚/初始膜厚×100(%))。当该值为90%以上时为良好(○),小于90%时为不佳(×)而进行评价,上述制备的组合物的感度为良好。
图案形状的评价
通过扫描电子显微镜观察上述“图案的形成”中所得图案的剖面形状,通过对应于图1所示A~D中哪一项而进行评价。这时,像A或B那样图案边缘为正锥形或者垂直状的情形中,作为间隔物的图案形状良好。相反,如C所示,感度不充分,残膜率低,剖面积比A或B小,剖面形状的底面为平面的半凸透镜状时,作为间隔物的图案形状不佳,此外,如图D所示,剖面形状为倒锥形时,后面的摩擦处理时,图案发生剥离的可能性非常大,因此作为间隔物的图案形状不佳。
由上述制备的组合物形成的间隔物的剖面形状为B,剖面形状优良。
压缩强度的评价
对上述“间隔物的形成”中所得图案,使用显微压缩试验机(株式会社岛津制作所制造,型号“MCTM-200”),通过直径50μm的平面压头,在23℃的测定温度下测定施加10mN负荷时的变形量。当该值为0.5μm以下时,压缩强度为良好。
由上述制备组合物所形成间隔物的变形量为0.41μm,压缩强度良好。
耐摩擦性的评价
在如上述“间隔物的形成”所述形成图案的基板上,使用液晶取向膜涂布用印刷机涂布液晶取向剂(JSR株式会社制造,商品名“AL3046”),然后,在180℃下加热1小时,形成加热后膜厚为0.05μm的取向剂涂膜。然后对该涂膜使用具有卷有聚酰胺制成的布的辊的摩擦机在辊旋转速度500rpm和台移动速度为1cm/秒的条件下进行摩擦处理。这时,检查有无图案的磨损或剥离。
针对具有由上述制备的组合物形成的图案的基板,观察图案的磨损或者剥离。
附着性的评价
除了不使用残留图案掩模之外,和上述“间隔物的形成”同样地实施而形成固化膜。通过JIS K-5400(1900)8.5的附着性试验中的8.5·2的棋盘格胶带法,对该形成的固化膜评价附着性。100个棋盘格子中残留的棋盘格子个数为100。
升华物的评价
在硅基板上使用旋涂器涂布上述组合物溶液,然后在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚为3.0μm的涂膜。使用佳能公司制造的曝光机(型号:“PLA-501F”,超高压水银灯)对所得到的涂膜进行曝光,使得累积照射量达到3000J/m2,在清洁烘箱内,在220℃下加热曝光后的基板1小时得到固化膜。在所得固化膜的上方留出1cm的间隔,安装冷却用裸硅晶片,在加热板上进行230℃、1小时的加热处理。不更换冷却用裸硅晶片,连续处理20个和上面一样另行形成固化膜的硅基板,然后通过目视观察在裸硅晶片上有无附着升华物,确认没有升华物。
电压保持率的评价
在表面上形成防止钠离子溶出的SiO2膜,再将ITO(铟-氧化锡合金)电极蒸镀成规定形状的钠玻璃基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃的清洁烘箱内预烘焙10分钟,形成膜厚2.0μm的涂膜。接着,使用高压水银灯,不使用光掩模,以2000J/m2的曝光量对涂膜照射包含365nm、405nm和436nm的各个波长的放射线进行曝光。再在230℃下后烘焙30分钟而固化涂膜,形成固化膜。
接着,使该具有固化膜的基板、与表面上仅使ITO电极蒸镀成规定形状的钠玻璃基板相对,保留液晶注入口,使用混合了0.8mm玻璃珠的密封剂贴合4个边,注入メルク公司制造的液晶MLC6608(商品名),然后密封液晶注入口,制作液晶盒。
将该液晶盒放入60℃的恒温槽中,通过东阳テクニカ株式会社制造的液晶电压保持率测定系统VHR-1A型(商品名),将施加电压形成5.5V的方形波,测定频率数为60Hz,测定液晶盒的电压保持率,此时的电压保持率为97%。另外,其中所谓的电压保持率是指下式所表示的值。
电压保持率(%)=(16.7毫秒后液晶盒的电位差)/(0毫秒时施加的电压)×100
如果液晶盒的电压保持率为90%以下,则液晶盒在16.7毫秒时不能将施加电压保持在规定的水平,不能对液晶进行充分取向,这样的液晶盒发生“图象保留”的可能性高。
实施例2~10和比较例1
在上述实施例1“放射线敏感性树脂组合物的制备”中,除了作为(A)、(B)和(C)成分,分别使用表1所述的种类和量之外,其它和实施例1一样制备组合物,进行评价。评价结果如表2所示。
另外,在表1中,表示各个成分的简称分别表示下述含义。另外,成分的种类和量以“/”连接时,表示作为该成分,分别按表中所记载的量并用多种。另外,表中的“-”表示不使用对应于该栏中的成分。
(B)成分
B-1:二季戊四醇六丙烯酸酯
(C)成分:
C-1:2,2’-双(2,4-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑
C-2:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑
C-3:2-甲基(4-(甲基硫基)苯基)-2-吗啉代-1-丙酮
C-4:2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1放射线敏感性增敏剂
H-1:4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮
H-2:2-巯基苯并噻唑
H-3:季戊四醇四(巯基乙酸酯)
表1
(A)成分 | (B)成分 | (C)成分 | 放射线敏感性增敏剂 | |||||
种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | |
实施例1 | A-1 | 100 | B-1 | 100 | C-1 | 8 | - | - |
实施例2 | A-1 | 100 | B-1 | 100 | C-1/C-3 | 5/20 | H-1/H-2/H-3 | 5/5/2.5 |
实施例3 | A-1 | 100 | B-1 | 100 | C-1/C-4 | 10/15 | - | - |
实施例4 | A-1 | 100 | B-1 | 100 | C-1/C-3/C-4 | 5/10/10 | - | - |
实施例5 | A-1 | 100 | B-1 | 80 | C-1 | 5 | H-1/H-2/H-3 | 5/5/2.5 |
实施例6 | A-2 | 100 | B-1 | 80 | C-1/C-3 | 3/25 | - | - |
实施例7 | A-2 | 100 | B-1 | 80 | C-1/C-4 | 5/20 | H-1/H-2/H-3 | 5/5/2.5 |
实施例8 | A-2 | 100 | B-1 | 100 | C-1/C-3/C-4 | 5/10/10 | H-1/H-2/H-3 | 5/5/2.5 |
实施例9 | A-2 | 100 | B-1 | 100 | C-1/C-2/C-3 | 4/1/20 | H-1/H-2/H-3 | 6/6/3 |
实施例10 | A-2 | 100 | B-1 | 100 | C-1 | 7 | H-1/H-2/H-3 | 6/6/3 |
比较例1 | a-1 | 100 | B-1 | 100 | C-1 | 8 | - | - |
表2
感度 | 分辨率 | 剖面形状 | 压缩试验(μm) | 耐摩擦性有无磨损、剥离 | 附着性残存棋盘格子个数(个/100个) | 升华物 | 电压保持率 | |
实施例1 | ○ | ○ | B | 0.41 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例2 | ○ | ○ | B | 0.42 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例3 | ○ | ○ | A | 0.32 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例4 | ○ | ○ | A | 0.32 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例5 | ○ | ○ | B | 0.38 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例6 | ○ | ○ | B | 0.32 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例7 | ○ | ○ | A | 0.25 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例8 | ○ | ○ | A | 0.27 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例9 | ○ | ○ | A | 0.28 | 无 | 100 | 无 | 97% |
实施例10 | ○ | ○ | A | 0.28 | 无 | 100 | 无 | 97% |
比较例1 | × | ○ | C | 0.57 | 无 | 80 | 有 | 95% |
(II)第二组合物的制备和评价
聚合物的合成例
合成例3
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入20重量份苯乙烯、20重量份甲基丙烯酸、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再继续聚合3小时,得到包含共聚物(A-3)的溶液。该聚合物(A-3)的Mw=11000,Mw/Mn=1.60。
合成例4
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入10重量份N-环己基马来酰亚胺、10重量份苯乙烯、20重量份甲基丙烯酸、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再继续聚合3小时,得到包含共聚物(A-4)的溶液。所得共聚物(A-4)的Mw=12000,分子量分布(Mw/Mn)=1.70。
合成例5
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二甲醚,接着加入10重量份苯乙烯、20重量份甲基丙烯酸、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯、40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和10重量份对乙烯基苄基缩水甘油醚,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加4重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再继续聚合3小时,得到包含共聚物(A-5)的溶液。所得共聚物(A-5)的Mw=13000,分子量分布(Mw/Mn)=1.50。
比较合成例2
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入8重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、20重量份苯乙烯、20重量份甲基丙烯酸、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯、40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和200重量份二甘醇二乙醚,置换氮气之后,开始缓慢搅拌。将溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时,得到包含共聚物(a-2)的聚合物溶液。
共聚物(a-2)聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为9500,分子量分布(Mw/Mn)为2.4。
实施例11
放射线敏感性树脂组合物的制备
将相当于100重量份(固形物)聚合物(A-3)量的包含聚合物(A-3)的溶液、以及30重量份作为(D)成分的4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(2.0mol)的缩合物混合,加入二甘醇乙甲醚进行溶解,使得固形物浓度达到30重量%,然后通过口径为0.2μm的膜滤器过滤,制备放射线敏感性树脂组合物溶液。
作为层间绝缘膜的性能评价
使用上述制备的放射线敏感性树脂组合物,如下评价作为层间绝缘膜的各种特性。
感度的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜通过具有规定图案的图案掩模,使用佳能公司制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯),通过改变曝光时间进行曝光,然后使用浓度为0.4重量%的四甲基氢氧化铵水溶液,通过25℃、90秒的液洼法进行显影。使用超纯水进行流水洗涤1分钟,干燥,在硅基板上形成图案。这时,检查3.0μm的线条和间隔(lineand space)(10比1)的间隔图案完全溶解所必需的曝光量。将该值作为感度进行评价,结果为550J/m2。当该值为1000J/m2以下时,认为感度良好。
显影余量的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜通过具有3.0μm的线条和间隔(10比1)图案的掩模,使用佳能公司制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯),通过相当于上述“感度评价”中所测定的感度的值的曝光量进行曝光。然后,使用浓度为0.4重量%的四甲基氢氧化铵水溶液,在25℃下改变显影时间使用液洼法进行显影。接着,使用超纯水进行流水洗涤1分钟,干燥,在硅晶片上形成图案。这时,将线条宽达到3μm时所必须的显影时间作为最佳显影时间,测定该最佳显影时间为60秒。另外,当从该最佳显影时间继续进行显影时,将直至3.0μm的线条·图案发生剥离时的时间记为显影余量,结果为30秒。当该值为30秒以上时,认为显影余量优良。
耐溶剂性的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜使用佳能公司制造的曝光机(型号PLA-501F(超高压水银灯))进行曝光使累积照射量达到3000J/m2。曝光后的硅基板在清洁烘箱内在220℃下加热1小时,得到固化膜。测定所得固化膜的膜厚(T1),结果为2.3μm。将形成了该固化膜的硅基板浸渍在温度控制在70℃的二甲亚砜中20分钟,然后测定该固化膜的膜厚(t1),计算出浸渍所导致膜厚的变化率{|t1-T1|/T1}×100(%),结果为0.1%。当该值为5%以下时,认为耐溶济性优良。
另外,在耐溶剂性的评价中,所形成的膜的图案化是不需要的,因此,省略了放射线照射步骤和显影步骤,仅进行涂膜形成步骤、后烘焙步骤和加热步骤用于评价。
耐热性的评价
和上述耐溶济性的评价一样,形成固化膜,测定所得固化膜的膜厚(T2),结果为2.3μm。接着,在清洁烘箱内在240℃下将该带有固化膜的基板追加烘焙1小时,然后测定该固化膜的膜厚(t2),计算出由于追加烘焙导致的膜厚变化率{|t2-T2}/T2}×100(%),结果为0%。当该值为5%以下时,认为耐热性优良。
透明性的评价
在上述耐溶剂性的评价中,除了使用玻璃基板“コ一ニング7059”(コ一ニング公司制造)代替硅基板之外,同样地实施,在玻璃基板上形成固化膜。使用分光光度计“150-20型双光束,株式会社日立制造所制造”,在参比侧测定池中放入没有膜的コ一ニング7059,在400~800nm范围的波长下测定该具有固化膜的玻璃基板的光透过率。检查这时最低光透过率的值,结果为92%。当该值为90%以上时,认为透明性良好。
相对介电常数的评价
在抛光的SUS304制基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜使用佳能公司制造的曝光机型号PLA-501F(超高压水银灯)进行曝光使累积照射量达到3000J/m2,将该基板在清洁烘箱内在220℃下加热1小时,得到固化膜。
在该固化膜上通过蒸镀法形成Pt/Pd电极图案,制成介电常数测定用样品。对该基板使用横河·ヒユ一レツトパツカ一ド株式会社制造的HP16451B电极和HP4284AプレシヅョンLCR计,通过CV法测定频率为10kHz下的相对介电常数,测定结果为3.3。当该值为3.6以下时,认为相对介电常数优良。
另外,在相对介电常数的评价中,形成的膜的图案化是不需要的,因此,省略了放射线照射步骤和显影步骤,仅进行涂膜形成步骤、后烘焙步骤和加热步骤用于评价。
升华物的评价
使用上述制备的放射线敏感性树脂组合物和实施例1一样评价,确认无升华物。
电压保持率的评价
使用上述制备的放射线敏感性树脂组合物和实施例1一样评价,电压保持率为97%。
实施例12~15和比较例2
在上述实施例11中,除了作为成分(A)和成分(D),使用表3所述的种类、量之外,其它和实施例11一样,制备放射线敏感性树脂组合物,进行评价,评价结果如表4所示。
另外,在实施例15中,在基板上形成涂膜时,以使用缝模涂布器的涂布法代替旋涂法。
在表3中,成分的简称分别表示下述含义。
(D)成分
(D-1):4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(2.0mol)的缩合物
(D-2):4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(1.0mol)的缩合物
(D-3):2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸酯(2.44mol)
(D-4):4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯(2.0mol)的缩合物
表3
(A)成分 | (D)成分 | |||
种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | |
实施例11 | A-3 | 100 | D-1 | 30 |
实施例12 | A-3 | 100 | D-2 | 25 |
实施例13 | A-4 | 100 | D-3 | 25 |
实施例14 | A-4 | 100 | D-4 | 25 |
实施例15 | A-5 | 100 | D-1 | 20 |
比较例2 | a-2 | 100 | D-1 | 30 |
表4
感度(J/m2) | 显影余量 | 耐溶剂性 | 耐热性 | 透明性(%) | 相对介电常数 | 升华物 | 电压保持率 | ||||
最佳显影时间(秒) | 显影余量(秒) | 固化后膜厚(μm) | 膜厚变化率(%) | 固化后膜厚(μm) | 膜厚变化率(%) | ||||||
实施例11 | 550 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 无 | 97% |
实施例12 | 550 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 无 | 97% |
实施例13 | 550 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 无 | 97% |
实施例14 | 550 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 无 | 97% |
实施例15 | 550 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 无 | 97% |
比较例2 | 700 | 60 | 15 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 3.3 | 有 | 95% |
实施例16
放射线敏感性树脂组合物的制备
将相当于100重量份(固形物)聚合物(A-3)量的包含聚合物(A-3)的溶液、以及20重量份作为成分(D)的4,4’-[1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基]双酚(1.0mol)和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(2.0mol)的缩合物混合,加入二甘醇乙甲醚进行溶解,使得固形物浓度达到30重量%,然后通过口径为0.2μm的膜滤器进行过滤,制备放射线敏感性树脂组合物溶液。
作为微透镜的性能评价
使用上述制备的放射线敏感性树脂组合物,通过下述方法评价作为微透镜的各种性能。
感度的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜通过具有规定图案的图案化掩模,使用ニコン(株)制造的NSR1755 i7A小型投影曝光机(NA=0.50,λ=365nm)改变曝光时间进行曝光,使用浓度为0.4重量%的四甲基氢氧化铵水溶液通过25℃、1分钟的液洼法进行显影。用水冲洗,干燥,在硅基板上形成图案。这时,测定0.8μm的线条和间隔图案(1比1)的间隔图案的线宽达到0.8μm所必需的曝光量作为感度,结果为600J/m2。
显影余量的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜通过具有规定图案的图案化掩模,使用ニコン(株)制造的NSR1755 i7A小型投影曝光机(NA=0.50,λ=365nm)以相当于上述“感度评价”中所测定的感度的值的曝光量进行曝光,使用浓度为0.4重量%的四甲基氢氧化铵水溶液,在25℃下改变显影时间使用液洼法进行显影。接着,用水冲洗,干燥,在硅基板上形成图案。这时,将0.8μm的线条和间隔图案(1比1)的间隔图案的线宽达到0.8μm时所必须的显影时间作为最佳显影时间,测定该最佳显影时间为60秒。当从该最佳显影时间继续进行显影时,将直至宽0.8μm的图案发生剥离时的时间作为显影余量而测量,结果为30秒。当该值为30秒以上时,认为显影余量优良。
耐溶剂性的评价
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜使用佳能公司制造的曝光机(型号PLA-501F(超高压水银灯))进行曝光,使累积照射量达到3000J/m2,将该硅基板在清洁烘箱内在220℃下加热1小时,得到固化膜。测定所得固化膜的膜厚(T3),结果为2.3μm。将具有该固化膜的硅基板浸渍在温度控制在50℃的异丙醇中10分钟,然后测定该固化膜的膜厚(t3),计算出浸渍所导致膜厚的变化率{|t3-T3|T3}×100(%),结果为0.1%。当该值为5%以下时,认为耐溶剂性优良。
另外,在耐溶剂性的评价中,形成的膜的图案化是不需要的,因此,省略了放射线照射步骤和显影步骤,仅进行涂膜形成步骤、后烘焙步骤和加热步骤用于评价。
微透镜的形成(微透镜形状的评价)
在硅基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃下,在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚3.0μm的涂膜。对所得涂膜通过具有4.0μm点·2.0μm间隔图案的图案化掩模,使用ニコン(株)制造的NSR1755 i7A小型投影曝光机(NA=0.50,λ=365nm),以相当于上述“感度评价”中所测定感度的值的曝光量进行曝光,使用浓度为0.4重量%的四甲基氢氧化铵水溶液,在25℃下使用液洼法显影1分钟。用水冲洗,干燥,在硅基板上形成图案。接着,使用型号为“PLA-501F”的佳能公司制造曝光机(超高压水银灯)进行曝光,使累积照射量达到3000J/m2,然后通过加热板在160℃下加热10分钟,再在230℃下加热10分钟,使图案熔融流动,形成微透镜。
测定所形成微透镜底部(与基板接触的面)的尺寸(直径),结果为4.2μm,其剖面形状为图2(a)所示的半凸透镜形状。微透镜底部的尺寸大于4.0μm但小于5.0μm,微透镜的剖面形状为图2(a)所示的半凸透镜形状时,认为微透镜的形状良好。当微透镜的底部直径为5.0μm以上时,相邻的透镜之间为接触的状态,不优选。另外,当微透镜的剖面形状为图2(b)所示的大致梯形形状时,形状不佳。
耐热性的评价、透明性的评价和升华物的评价
这些评阶分别与上述作为层间绝缘膜的性能评价时一样进行。耐热性评价中固化后的膜厚为2.3μm,膜厚变化率为0%,透明性评价中的400~800nm范围的最低光透过率为92%,升华物评价中冷却用裸硅表面上未观察到升华物。
实施例17~20和比较例3
在实施例16中,除了作为成分(A)和成分(D),分别使用表5所述的种类、量之外,其它和实施例16一样,制备放射线敏感性树脂组合物,进行评价,评价结果如表6所示。
在表5中,(D)成分一栏的简称与表3中的含义相同。
表5
(A)成分 | (D)成分 | |||
种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | |
实施例16 | A-3 | 100 | D-1 | 20 |
实施例17 | A-3 | 100 | D-2 | 20 |
实施例18 | A-5 | 100 | D-3 | 20 |
实施例19 | A-5 | 100 | D-4 | 20 |
实施例20 | A-5 | 100 | D-1 | 20 |
比较例3 | a-2 | 100 | D-1 | 30 |
表6
感度(J/m2) | 显影余量 | 耐溶剂性 | 耐热性 | 透明性(%) | 微透镜形状 | 升华物 | |||||
最佳显影时间(秒) | 显影余量(秒) | 固化后膜厚(μm) | 膜厚变化率(%) | 固化后膜厚(μm) | 膜厚变化率(%) | 底部尺寸(μm) | 剖面形状 | ||||
实施例16 | 600 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 4.2 | (a) | 无 |
实施例17 | 650 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 91 | 4.2 | (a) | 无 |
实施例18 | 600 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 93 | 4.2 | (a) | 无 |
实施例19 | 650 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 4.2 | (a) | 无 |
实施例20 | 650 | 60 | 30 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 4.2 | (a) | 无 |
比较例3 | 850 | 60 | 15 | 2.3 | 0.1 | 2.3 | 0 | 92 | 4.4 | (a) | 有 |
(III)第五组合物的制备和评价
聚合物的合成例
合成例6
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入80重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和20重量份苯乙烯,置换氮气,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再继续聚合3小时,得到包含聚合物(A-6)的溶液。该聚合物(A-6)的Mw=12000,Mw/Mn=1.60。
比较合成例3
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入7重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)和200重量份二甘醇甲基乙基醚,接着加入50重量份苯乙烯和50重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯,置换氮气,缓慢搅拌,将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合5小时,得到包含聚合物(a-3)的溶液。聚合物(a-3)的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为14000,分子量分布(Mw/Mn)=1.8。
实施例21
双液型固化性树脂组合物的制备
<第一液的制备>
将相当于100重量份(固形物)聚合物(A-6)量的作为成分(A’)的上述合成例6中得到的包含共聚物(A-6)的溶液、10重量份作为成分(E)的双酚A酚醛清漆型环氧树脂“エピコ一ト157S65”(商品名:油化Shell Epoxy(株)制造)、15重量份作为粘合助剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及0.1重量份作为表面活性剂的SH-28PA(东丽·道康宁Silicone株式会社制造)混合,再加入丙二醇单甲醚乙酸酯,使得第一液中的固形物浓度达到20重量%,然后通过孔径为0.5μm的微孔过滤器进行过滤,制备第一液。
<第二液的制备>
将35重量份作为成分(F)的偏苯三酸酐溶于65重量份二甘醇甲基乙基醚中,制备第二液。
<固化性树脂组合物的制备>
将上述第一液与第二液混合,制备组合物溶液。该组合物溶液是无色透明的。
固化性树脂组合物的评价
对所得组合物溶液,按照下述要领在基板上形成保护膜,进行评价。
-保护膜的形成-
使用旋涂器在SiO2浸镀玻璃基板上涂布上述制备的组合物溶液,然后在加热板上,在80℃下预烘焙5分钟,形成涂膜,再在烘箱中,在230℃下热处理60分钟,在基板上形成膜厚2.0μm的保护膜。
-保护膜的评价-
透明性的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,使用分光光度计“150-20型双光束”(日立制作所(株)制造),在参比侧测定池中放入没有保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,在波长范围为400~800nm下测定透过率(%),将其最小值作为透明性评价,结果为99%。当该值为95%以上时,认为保护膜的透明性良好。
耐热尺寸稳定性的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,在烘箱中,在250℃的温度下加热1小时,测定加热前后的膜厚,通过下式计算出的值作为耐热尺寸稳定性进行评价,结果为99%。当该值为95%以上时,认为耐热尺寸稳定性良好。
耐热尺寸稳定性(%)=(加热后的膜厚)/(加热前的膜厚)×100
耐热变色性的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,在烘箱中,在250℃的温度下加热1小时,测定加热前后的波长范围400~800nm中的透过率,使用各自的最小值通过下式计算出的值作为耐热变色性进行评价,结果为3%。当该值为5%以下时,认为耐热变色性良好。
耐热变色性(%)=(加热前透过率的最小值)-(加热后透过率的最小值)
表面硬度的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,进行JIS K-5400-1990的8.4.1铅笔刮划试验而进行评价,硬度为6H。该评价结果为4H或以上的硬度时,认为表面硬度良好。
动态显微硬度的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,使用岛津动态显微硬度计DUH-201(株式会社岛津制造所制造),通过棱角为115°的三角压头(ヘルコビツチ型)的推压试验,在0.1gf的负荷、0.0145gf/秒、5秒的保持时间的条件下,在23℃和140℃的温度下进行评价,在23℃下为29,在140℃下为25。
附着性的评价
对形成保护膜的SiO2浸镀玻璃基板,进行加压蒸煮器试验(温度120℃,湿度100%,测定24小时),然后通过JIS K-5400-1990的8.5.3附着性棋盘格胶带法评价对SiO2浸镀玻璃基板的附着性,100个棋盘格子中100个全部残留。
另外,除了使用Cr基板代替SiO2浸镀玻璃基板以外,与上述“保护膜的形成”同样地形成膜厚2.0μm的保护膜,与上述同样地评价对于Cr基板的附着性,结果100棋盘格子中100个全部残留。
-平坦化能力的评价-
在SiO2浸镀玻璃基板上,分别通过旋涂器涂布颜料系彩色抗蚀剂(商品名“JCR RED 689”、“JCR GREEN 706”和“CR 8200 B”,以上由JCR公司制造),在加热板上,在90℃下预烘焙150秒钟形成涂膜。然后,使用曝光机Canon PLA501F(佳能公司制造),通过规定图案的掩模,以换算成i线为2000J/m2的曝光量进行g/h/i线(波长436nm、405nm和365nm的强度比=2.7∶2.5∶4.8)的曝光,然后使用0.05%的氢氧化钾水溶液进行显影,使用超纯水洗涤60秒钟,再在烘箱中,在230℃的温度下加热处理30分钟,形成红、绿、蓝3色条状滤色器(条宽度为100μm)。
接着,使用表面粗糙度计α-STEP(ケ一エルエ一·テンコ一ル(株)制造)测定形成该滤色器的基板的表面凹凸,其中测定长2000μm、测定范围2000μm见方、测定方向设为红、绿、蓝方向的条形线的短轴方向和红·红、绿·绿、蓝·蓝的同色条形线长轴方向的2个方向,根据各方向设测定点数n=5(总计数目n-10)、取每次测定的最高部和最低部的高差(nm)的平均值,结果为1.0μm。
另外,在上述同样形成滤色器的基板上,使用旋涂器涂布上述“放射线敏感性树脂组合物的制备”中制备的组合物溶液,然后在加热板上,在80℃下预烘焙5分钟,形成涂膜,再在烘箱中,在230℃下加热处理60分钟,从而在滤色器上,距滤色器的上表面形成膜厚为2.0μm的保护膜。
接着,和上面一样,对在该滤色器上具有保护膜的基板测定保护膜的表面凹凸,即测定最高部和最低部的高差(nm)的平均值,结果为200nm。当该值为300nm以下时,认为平坦化能力良好。
-升华物的评价-
在硅基板上使用旋涂器涂布上述组合物溶液,然后在90℃下在加热板上预烘焙2分钟,形成膜厚为3.0μm的涂膜。在清洁烘箱内在220℃下加热该硅基板1小时得到固化膜。在所得固化膜的上方留出1cm的间隔,安装冷却用裸硅晶片,在加热板上进行230℃、1小时的加热处理。不更换冷却用裸硅晶片,连续处理20个另行形成上述固化膜的硅基板,然后通过目视观察在裸硅晶片上有无升华物附着,确认没有升华物。
电压保持率的评价
在表面上形成防止钠离子溶出的SiO2膜,再将ITO(铟-氧化锡合金)电极蒸镀成规定形状的钠玻璃基板上,使用旋涂器涂布上述制备的放射线敏感性树脂组合物,在90℃的清洁烘箱内预烘焙10分钟,形成膜厚2.0μm的涂膜。再在230℃下后烘焙30分钟而形成固化膜。
接着,使该具有固化膜的基板、与在表面上仅使ITO电极蒸镀成规定形状的钠玻璃基板相对,保留液晶注入口,使用混合了0.8mm玻璃珠的密封剂贴合4个边,注入メルク公司制造的液晶MLC6608(商品名),然后密封液晶注入口,制作液晶盒。
将该液晶盒放入60℃的恒温槽中,通过东阳テクニカ株式会社制造的液晶电压保持率测定系统VHR-1A型(商品名),将施加电压形成5.5V的方形波,测定频率为60Hz,测定液晶盒的电压保持率,结果电压保持率为97%。另外,其中所谓的电压保持率是指下式所表示的值。
电压保持率(%)=(16.7毫秒后液晶盒的电位差)/(0毫秒时施加的电压)×100
如果液晶盒的电压保持率为90%以下,则液晶盒在16.7毫秒时不能将施加电压保持在规定的水平,不能对液晶进行充分取向,这样的液晶盒发生“图像保留”的可能性高。
实施例22和23、及比较例4
在上述实施例21的“双液型固化性树脂组合物的制备”中,除了作为成分(A’)、成分(E),分别使用表7所述的种类和量,并且作为溶剂使用表7所记载的之外,和实施例21一样制备组合物,进行评价。评价结果如表7所示。
另外,在表7中,表示各个成分的简称分别表示下述含义。
(E)成分
E-1:双酚A酚醛清漆型环氧树脂(商品名:エピコ一ト157S65,油化Shell Epoxy(株)制造)
E-2:双酚A型环氧树脂(商品名:エピコ一ト828,油化Shell Epoxy(株)制造)
溶剂
S-1:丙二醇单甲醚乙酸酯
S-2:二甘醇二甲醚
表7
实施例 | 组合物 | 评价结粟 | |||||||||||||||
聚合物 | (E)成分 | 溶剂 | 外观 | 透明性(%) | 耐热尺寸稳定性(%) | 耐热变色性(%) | 表面硬度 | 动态显微硬度 | 附着性 | 平坦化能力(nm) | 升华物 | 电压保持率(%) | |||||
种类 | 量(重量份) | 种类 | 量(重量份) | SiO2 | Cr | ||||||||||||
23℃ | 140℃ | ||||||||||||||||
21 | A-6 | 100 | E-1 | 10 | S-1 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 6H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
22 | A-6 | 100 | E-2 | 15 | S-2 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 6H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
23 | A-6 | 100 | E-1 | 10 | S-2 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 6H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
比较例4 | a-3 | 100 | E-1 | 1O | S-1 | 无色透明 | 97 | 98 | 3 | 5H | 28 | 24 | 100 | 100 | 200 | 有 | 95 |
(IV)第三组合物的制备和评价
聚合物的合成
合成例7
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入50重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和30重量份甲基丙烯酸,置换氮气,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),得到包含聚合物(A-7)的溶液。该聚合物(A-7)的Mw=11000,Mw/Mn=1.40。
合成例8
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物、200重量份丙二醇单甲醚乙酸酯、40重量份甲基丙烯缩水甘油酯、40重量份甲基丙烯酸、10重量份苯乙烯和10重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),得到包含聚合物(A-8)的溶液。该聚合物(A-8)的Mw=9500,Mw/Mn=1.55。
合成例9
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份四乙基秋兰姆二硫化物(分子量控制剂)和200重量份丙二醇单甲醚乙酸酯,接着加入40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、40重量份甲基丙烯酸(1-乙基环己基)酯、10重量份苯乙烯和10重量份N-环己基马来酰亚胺,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合6小时。然后追加3重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),得到包含聚合物(A-9)的溶液。该聚合物(A-9)的Mw=10500,Mw/Mn=1.60。
比较合成例4
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入6重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)和200重量份二甘醇甲基乙基醚,接着加入50重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、20重量份三环[5.2.1.02,6]癸-8-基甲基丙烯酸酯和30重量份甲基丙烯酸,置换氮气之后,缓慢搅拌,同时将反应溶液升温至70℃,保持该温度聚合5小时。得到包含聚合物(a-4)的溶液。
聚合物(a-4)的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)为15000,分子量分布(Mw/Mn)=2.4。
实施例24
单液型固化性树脂组合物的制备
将相当于100重量份(固形物)共聚物(A-7)量作为成分(A’)的上述合成例7中得到的包含聚合物(A-7)的溶液、10重量份作为成分(E)的双酚A酚醛清漆型环氧树脂“エピコ一ト157S65”(商品名:油化Shell Epoxy(株)制造)、1重量份作为酸发生剂(G)的苄基-2-甲基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、15重量份作为粘合助剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及0.1重量份作为表面活性剂的SH-28PA(东丽·道康宁Silicone(株)制造)混合,再加入丙二醇单甲醚乙酸酯,使得固形物浓度达到20%,然后通过孔径为0.5μm的微孔过滤器过滤,制备组合物溶液。该组合物溶液的外观为无色透明。
单液型固化性树脂组合物的评价
除了使用上述制备的单液型固化性树脂组合物作为组合物溶液之外,和上述实施例21-样进行评价。结果如表8所示。
实施例25和26、及比较例5
在上述实施例24的“单液型固化性树脂组合物的制备”中,作为成分(A’)、使用表8所述的种类和量,作为溶剂使用表8所示的溶剂,除此之外,和实施例24一样制备组合物,进行评价。评价结果如表8所示。
另外,在表8中的溶剂栏的简称和表7的含义相同。
表8
实施例 | 组合物 | 评价结果 | |||||||||||||
聚合物 | 溶剂 | 外观 | 透明性(%) | 耐热尺寸稳定性(%) | 耐热变色性(%) | 表面硬度 | 动态显微硬度 | 附着性 | 平坦化能力(nm) | 升华物 | 电压保持率(%) | ||||
种类 | 量(重量份) | SiO2 | Cr | ||||||||||||
23℃ | 140℃ | ||||||||||||||
24 | A-7 | 100 | S-1 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 6H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
25 | A-8 | 100 | S-2 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 6H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
26 | A-9 | 100 | S-1 | 无色透明 | 99 | 99 | 3 | 7H | 29 | 25 | 100 | 100 | 200 | 无 | 97 |
比较例5 | a-4 | 100 | S-1 | 无色透明 | 97 | 98 | 3 | 4H | 28 | 24 | 100 | 100 | 200 | 有 | 95 |
(V)包含聚合物(A’1)的组合物的制备和评价
合成例10
在具有冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入5重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、5重量份作为分子量控制剂的四乙基秋兰姆二硫化物和200重量份二甘醇二乙醚,接着加入40重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯、40重量份甲基丙烯酸1-(环戊氧基)乙基酯、10重量份苯乙烯和10重量份的N-环己基马来酰亚胺,置换氮气之后开始缓慢搅拌。将溶液升温至70℃,保持该温度5小时后追加2重量份2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈),再在70℃下继续搅拌2小时,得到包含共聚物(A-10)的溶液。所得共聚物(A-10)的Mw=8000,分子量分布Mw/Mn=1.60。
实施例27
第四组合物的制备和评价
单液型固化性树脂组合物的制备
将相当于100重量份(固形物)共聚物(A-10)量的作为成分(A’)的上述合成例10中合成的包含聚合物(A-10)的溶液、10重量份作为成分(E)的双酚A酚醛清漆型环氧树脂“エピコ一ト157S65”(商品名:油化Shell Epoxy(株)制造)、1重量份作为酸发生剂的苄基-2-甲基-4-羟基苯基甲基锍六氟锑酸盐、15重量份作为粘合助剂的γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及0.1重量份作为表面活性剂的SH-28PA(东丽·道康宁Silicone株式会社制造)混合,再加入丙二醇单甲醚乙酸酯,使得固形物浓度达到20%,然后通过孔径为0.5μm的微孔过滤器过滤,制备组合物溶液。该组合物溶液的外观为无色透明。
单液型固化性树脂组合物的评价
除了使用上述制备的单液型固化性树脂组合物之外,和上述实施例21一样进行评价。结果如下所述。
透明性:99%
耐热尺寸稳定性:99%
耐热变色性:3%
表面硬度:6H
动态显微硬度
23℃:29
140℃:25
附着性
SiO2:100
Cr:100
平坦化能力:200nm
升华物:无
电压保持率:97%
Claims (18)
1.固化性树脂组合物,其特征在于包含(A):通过在下式(1)
表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量Mw和数均分子量Mn的比Mw/Mn为1.7以下,且具有羧基的聚合物,
在式(1)中,2个Z各自独立地表示氢原子、羧基、-R基、-OR基、-NR2基、-COOR基、-C(=O)NR2基、-P(=O)R2基、-P(=O)(OR)2基或-NRNR-C(=O)R基,R独立地表示卤素原子、氰基、羟基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为2~20的烯基、碳原子数为6~20的芳基、碳原子数为7~20的芳烷基或者碳原子与杂原子的总原子数为3~20的1价杂环基,当R为烷基、烯基、芳基、芳烷基或杂环基时,R具有的氢原子中的1个或多个任选被卤素原子、氰基、羟基或羧基取代。
3.根据权利要求1所述的固化性树脂组合物,其特征在于:其进一步包含(B)聚合性不饱和化合物和(C)放射线敏感性聚合引发剂,并用于间隔物的形成。
4.根据权利要求1所述的固化性树脂组合物,其特征在于:其进一步包含(D)1,2-醌二叠氮化合物,且用于层间绝缘膜或者微透镜的形成。
5.根据权利要求1所述的固化性树脂组合物,其特征在于:其进一步包含(E)阳离子聚合性化合物,且用于保护膜的形成。
6.固化性树脂组合物,其特征在于:其包含(A’):通过在上式(1)表示的化合物的存在下,通过活性自由基聚合而聚合,通过凝胶渗透色谱测定的聚苯乙烯换算重均分子量Mw和数均分子量Mn的比Mw/Mn为1.7以下,且具有环氧基或氧杂环丁烷基的聚合物,以及(E)阳离子聚合性化合物,并且用于形成保护膜。
7.根据权利要求6所述的固化性树脂组合物,其特征在于:(A’)聚合物具有上式(i)表示的结构。
8.根据权利要求5~7任一项所述的固化性树脂组合物,其特征在于:其进一步包含(F)固化剂或(G)酸发生剂。
9.双液型固化性树脂组合物,其特征在于由作为根据权利要求5~7任一项所述的固化性树脂组合物的第一液和包含(F)固化剂的第二液组成。
10.间隔物的形成方法,其特征在于按照下述顺序至少实施如下步骤(1)~(4):
(1)在基板上形成根据权利要求3所述的固化性树脂组合物的被膜的步骤,
(2)对上述被膜的至少一部分进行放射线曝光的步骤,
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤,
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤。
11.通过根据权利要求10所述的方法形成的间隔物。
12.液晶显示元件,其特征在于具有根据权利要求11所述的间隔物。
13.层间绝缘膜或者微透镜的形成方法,其特征在于按照下述顺序至少实施如下步骤(1)~(4):
(1)在基板上形成根据权利要求4所述的固化性树脂组合物的被膜的步骤,
(2)对上述被膜的至少一部分进行放射线曝光的步骤,
(3)对曝光后的被膜进行显影的步骤,
(4)对显影后的被膜进行加热的步骤。
14.通过根据权利要求13所述的方法形成的层间绝缘膜或者微透镜。
15.保护膜的形成方法,其特征在于按照下述顺序至少实施如下步骤(1)~(2):
(1)在基板上形成根据权利要求5~7任一项所述的固化性树脂组合物的被膜的步骤,
(2)对上述被膜进行加热的步骤。
16.通过根据权利要求15所述的方法形成的保护膜。
17.保护膜的形成方法,其特征在于按照下述顺序至少实施如下步骤(1)~(3):
(1)将根据权利要求9所述的第一液和第二液混合的步骤,
(2)在基板上形成上述混合液的被膜的步骤,
(3)对上述被膜进行加热的步骤。
18.通过根据权利要求17所述的方法形成的保护膜。
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