CN101466756A - 热固化性树脂组合物、固态成像元件的防光晕膜的形成方法、固态成像元件的防光晕膜、以及固态成像元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供含有具有甲基缩水甘油基的聚合物和紫外线吸收剂的热固化性树脂组合物。该热固化性树脂组合物可形成防光晕膜,该膜的保存稳定性优异,同时在形成固态成像元件中的滤色器或显微透镜时的曝光步骤中,可有效抑制来自底层基板的漫反射光、并且具有高耐热性、即使是干蚀刻也不会发生膜粗糙。
Description
技术领域
本发明涉及热固化性树脂组合物、固态成像元件的防光晕膜的形成方法、固态成像元件的防光晕膜、以及固态成像元件。
背景技术
固态成像元件有MOS(金属氧化物半导体)型、CCD(电荷耦合器件)型等,它们分别有一维固态成像元件和二维固态成像元件。前者的例子例如有传真机等,后者的例子例如有摄像机等。
近年来随着数字化的发展,用户要求上述固态成像元件具有高品质,还不断要求其具有高画质。数码相机像素数的增加等就是其中一个例子。
固态成像元件有黑白和彩色,其中彩色固态成像元件是在形成有固态成像元件的基板上形成三色的滤色器而制作的。固态成像元件可以直接使用,并进一步在各固态成像元件所对应的表面具备凸透镜(显微透镜)以提高灵敏度(集光能力)(参照日本特开平3-223702号公报)。
在固态成像元件上装备滤色器和/或显微透镜时,采用用感光性材料的光刻技术形成精细图案来进行。
显微透镜的形成如下进行:形成固态成像元件,根据需要进一步在形成有滤色器的基板上涂布透明树脂,使表面平坦,然后涂布含有感光性树脂的显微透镜材料,将透镜的图案曝光、显影,进行冲洗处理,将残留的透明树脂块进行加热,略微熔融,使其收缩,使各块形成凸透镜的形状。
在上述滤色器或显微透镜的形成步骤中,使感光性材料曝光、形成图案时,由于来自底层基板的漫反射光,导致不希望曝光的部分也被感光,实际的图案尺寸与目标尺寸产生差异,即发生“成晕现象”。
采用显微透镜时,如果发生上述现象,则透镜的形状不一致,产生闪烁,对画质产生不良影响。这随着最近固态成像元件的单元尺寸的减小而成为重大问题。
为了解决该问题,已知有在固态成像元件基板上形成吸收光刻中使用的放射线的防反射膜,抑制反射、防止光晕的方法。其例子有:在以聚甲基丙烯酸缩水甘油酯为主要成分,固化剂使用偏苯三酸的CCD用保护膜中配合染料的方法(参照日本专利第2956210号说明书)。但是,上述防反射膜存在如下缺点:在为了使涂布的材料交联固化而进行的焙烤步骤中,染料的一部分从防反射膜中升华,防光晕效果显著降低,如果是不挥发性的染料,则染料浮出到保护膜上,在防光晕膜上形成的显微透镜无法形成所需形状等。
还有人提出了含有不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酐、含环氧基的自由基聚合性化合物与一和/或二烯烃系不饱和化合物的共聚物,以及放射线吸收性化合物的防光晕膜(参照日本特开平06-289201号公报)。该防光晕膜设想了在膜形成后的温度历程为150℃以下的工艺,对于超过150℃的温度下的耐热性尚未进行验证。
但是,在彩色固态成像元件中,以往是采用使用染料基质的滤色器用材料,因此滤色器有可能在150℃左右的较低温度下固化。但是,随着近年来高精度的要求,通常是采用颜料系的材料,因此,在其形成步骤中,必须采用180℃以上的固化温度(参照日本特开平11-211911号公报、日本特开平11-258415号公报和日本特开2000-111722号公报)。
因此,在彩色固态成像元件中,在滤色器之前形成的防光晕膜会暴露在比以往更高的温度下。如果是以往已知的防光晕膜材料,暴露在上述高温下,则防光晕膜无法发挥功能。推测该现象可能是由于在超过150℃的高温区域下,配合在防光晕膜材料中的放射线吸收剂升华而挥发,因此放射线吸收能力显著降低。
以往通常是采用双液型防光晕膜,从操作性的角度考虑,优选单液型。并且,即使是单液型,也存在在室温下一周左右就会增稠、在装置周边发生固化、维护次数增加、成品率降低的问题,人们需求在室温下保存稳定性良好的防光晕膜。
发明内容
本发明针对上述情况而设,其目的在于提供适合形成防光晕膜的热固化性树脂组合物;使用该热固化性树脂组合物形成防光晕膜的方法;通过该方法形成的防光晕膜;以及具有该防光晕膜的固态成像元件,所述防光晕膜的保存稳定性优异,同时在形成固态成像元件中的滤色器或显微透镜时的曝光步骤中,可以有效抑制来自底层基板的漫反射光,并且具有高耐热性、即使是干蚀刻也不会发生膜粗糙。
根据本发明,本发明的上述第一目的通过如下热固化性树脂组合物得以实现,该热固化性树脂组合物的特征在于:含有[A]具有甲基缩水甘油基的聚合物、以及[B]紫外线吸收剂。这里,上述[A]成分优选(a1)具有甲基缩水甘油基的聚合性不饱和化合物与(a2)上述(a1)以外的聚合性不饱和化合物的共聚物。
本发明的上述第二目的通过如下固态成像元件的防光晕膜的形成方法得以实现,该方法至少包括以下步骤:
[1]在基板上形成上述热固化性树脂组合物的涂膜的步骤,
[2]对该涂膜进行加热处理的步骤。
本发明的上述第三目的通过由上述方法形成的固态成像元件的防光晕膜实现,第四目的通过具有上述防光晕膜的固态成像元件实现。
附图简述
图1是表示显微透镜图案的侧面形状((a)、(b)两个)的示意图。
实施发明的最佳方式
以下对本发明的热固化性树脂组合物的各成分进行详述。
[A]聚合物
本发明的[A]成分的聚合物是具有甲基缩水甘油基的均聚物或聚合物,优选为(a1)具有甲基缩水甘油基的聚合性不饱和化合物与(a2)与上述(a1)不同的聚合性不饱和化合物的共聚物。
所述[A]成分具有来自(a1)具有甲基缩水甘油基的聚合性不饱和化合物的重复单元,因此,在本发明的热固化性树脂组合物中,发挥满足永久膜的必要性能——硬度和良好的保存稳定性的功能。
这里,(a1)聚合性不饱和化合物具有甲基缩水甘油基和聚合性不饱和基团。例如有:丙烯酸甲基缩水甘油基酯(别名:丙烯酸2-甲基-环氧乙基甲基酯)、甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯(别名:2-甲基-丙烯酸2-甲基-环氧乙基甲基酯)、2-甲基-2-(4-乙烯基-苯氧基甲基)-环氧乙烷、2-甲基-丙烯酸2-(2-甲基-2-甲基-环氧乙基甲氧基)-乙基酯等。
其中,从共聚反应性以及提高所得膜的耐热性、表面硬度的角度考虑,优选使用甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯(别名:2-甲基-丙烯酸2-甲基-环氧乙基甲基酯)。
(a1)成分可以一种单独使用或将两种以上结合使用。
(a2)聚合性不饱和化合物是与上述(a1)不同的聚合性不饱和化合物,例如有:含有选自聚合性不饱和羧酸、聚合性不饱和多元羧酸酐、缩醛结构、缩酮结构和叔碳烷氧基羰基结构的至少一种结构的聚合性不饱和化合物,以及不具有羧酸基、羧酸酐基和上述结构的任意一种的聚合性不饱和化合物。
(a2)聚合性不饱和化合物优选聚合性不饱和羧酸和/或聚合性不饱和多元羧酸酐。
(a2)聚合性不饱和化合物可以一种单独使用或两种以上结合使用。
本发明中优选的[A]聚合物例如有:
(A1)(a1)聚合性不饱和化合物(以下称为“不饱和化合物(a1)”)、(a2)聚合性不饱和羧酸和/或聚合性不饱和多元羧酸酐(以下将其总称为“不饱和化合物(a2-1)”)和(a2)与不饱和化合物(a1)和不饱和化合物(a2-1)均不同的聚合性不饱和化合物(以下称为“不饱和化合物(a2-2)”)的共聚物(以下称为“共聚物(A1)”);
(A2)不饱和化合物(a1)、(a2)含有选自缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的至少一种结构的聚合性不饱和化合物(以下称为“不饱和化合物(a2-3)”)和(a2)与不饱和化合物(a1)和不饱和化合物(a2-3)均不同的聚合性不饱和化合物(以下称为“不饱和化合物(a2-4)”)的共聚物(以下称为“共聚物(A2)”);
(A3)不饱和化合物(a1)和(a2)与不饱和化合物(a1)不同的聚合性不饱和化合物(以下称为“不饱和化合物(a2-5)”)的共聚物,分子中不具有羧基、羧酸酐基、缩醛结构、缩酮结构和叔丁氧基羰基结构的任意一种(以下称为“共聚物(A3)”)。
共聚物(A1)可以进一步含有缩醛结构、缩酮结构或叔丁氧基羰基结构,共聚物(A2)可以进一步含有羧基或羧酸酐基。
共聚物(A1)、共聚物(A2)和共聚物(A3)中,不饱和化合物(a1)可例举上述化合物。
上述不饱和化合物(a1)可以单独使用或将两种以上混合使用。
共聚物(A1)中,不饱和化合物(a2-1)例如有:
(甲基)丙烯酸、巴豆酸、α-乙基丙烯酸、α-正丙基丙烯酸、α-正丁基丙烯酸、马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸等不饱和羧酸;
马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、顺式-1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸酐等不饱和多元羧酸酐等。
这些不饱和化合物(a2-1)中,不饱和羧酸特别优选丙烯酸、甲基丙烯酸,不饱和多元羧酸酐特别优选马来酸酐。这些优选的不饱和化合物(a2-1)共聚反应性高,另外,对于提高所得膜的耐热性或表面硬度有效。
上述不饱和化合物(a2-1)可以单独使用或将两种以上混合使用。
不饱和化合物(a2-2)例如有:
(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯;
(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)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;
(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯(以下,将三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基称为“二环戊基”)、(甲基)丙烯酸2-二环戊基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片(イソボロニル)酯等(甲基)丙烯酸脂环式酯;
(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯;
马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等不饱和二羧酸二酯;
N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、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)马来酰亚胺等不饱和二羰基酰亚胺;
(甲基)丙烯腈、α-氯丙烯腈、偏二氰乙烯等氰化乙烯基化合物;
(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等不饱和酰胺化合物;
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、对甲氧基苯乙烯等芳族乙烯基化合物;
茚、1-甲基茚等茚类;
1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等共轭二烯化合物;以及氯乙烯、偏氯乙烯、乙酸乙烯酯等。
这些不饱和化合物(a2-2)中,优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸二环戊基酯、丙烯酸2-甲基环己酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、1,3-丁二烯等。这些优选的不饱和化合物(a2-2)共聚反应性高,另外,除1,3-丁二烯之外,对于提高所得膜的耐热性或表面硬度有效。
上述不饱和化合物(a2-2)可以单独使用或将两种以上混合使用。
共聚物(A1)的优选的具体例子有:
丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸/丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/丙烯酸环己酯/对甲氧基苯乙烯共聚物、
丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/1,3-丁二烯共聚物等。
这些共聚物(A1)中,进一步优选的是:
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/1,3-丁二烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物。
共聚物(A1)中,来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量相对于全部重复单元优选10-70重量%,特别优选20-60重量%。来自聚合性不饱和羧酸和聚合性不饱和多元羧酸酐的重复单元的总含量相对于全部重复单元优选5-40重量%,特别优选10-30重量%。来自其它聚合性不饱和化合物的重复单元的含量相对于全部重复单元优选10-70重量%,特别优选20-50重量%。
来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量低于10重量%,则保护膜的耐热性或表面硬度有降低倾向,而超过70重量%,则组合物的保存稳定性有降低倾向。另外,来自聚合性不饱和羧酸和聚合性不饱和多元羧酸酐的重复单元的总含量低于5重量%,则膜的耐热性、表面硬度或耐化学试剂性有降低倾向,而超过40重量%,则组合物的保存稳定性有降低倾向。另外,来自其它聚合性不饱和化合物的重复单元的含量低于10重量%,则组合物的保存稳定性有降低倾向,而超过70重量%,则膜的耐热性或表面硬度有降低倾向。
共聚物(A2)中,不饱和化合物(a2-3)例如有: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”);具有缩醛结构和/或缩酮结构的(甲基)丙烯酸酯化合物(以下称为“特定(甲基)丙烯酸酯化合物”)、或(甲基)丙烯酸叔丁酯等。
特定降冰片烯类化合物的具体例子有:
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-苄氧基乙氧基羰基)-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。
特定(甲基)丙烯酸酯化合物的具体例子有:(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。
这些不饱和化合物(a2-3)中,优选特定(甲基)丙烯酸酯化合物,特别优选甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、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、甲基丙烯酸叔丁酯等。这些优选的不饱和化合物(a2-3)共聚反应性高,可以产生保存稳定性和膜的平坦性能优异的单液型固化性树脂组合物,同时对于提高所得膜的耐热性或表面硬度有效。
上述不饱和化合物(a2-3)可以单独使用或将两种以上混合使用。
不饱和化合物(a2-4)例如有:与上述不饱和化合物(a2-1)和不饱和化合物(a2-2)中例举的化合物同样的化合物。
这些不饱和化合物(a2-4)中,优选甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸2-甲基环己酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、1,3-丁二烯等。这些优选的不饱和化合物(a2-4)共聚反应性高,另外,除1,3-丁二烯之外,对于提高所得膜的耐热性或表面硬度有效。
上述不饱和化合物(a2-4)可以单独使用或将两种以上混合使用。
共聚物(A2)的优选的具体例子有:
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/1,3-丁二烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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]癸烷-8-基酯/1,3-丁二烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸1-(环己氧基)乙酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯/1,3-丁二烯共聚物等。
这些共聚物(A2)中,进一步优选的是:
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸1-(环己基氧基)乙酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸叔丁酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物。
共聚物(A2)中,来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量相对于全部重复单元优选10-70重量%,特别优选20-60重量%。来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量低于10重量%,则膜的耐热性或表面硬度有降低倾向,而超过70重量%,则组合物的保存稳定性有降低倾向。
来自不饱和化合物(a2-3)的重复单元的含量优选5-60重量%,特别优选10-50重量%。通过使来自不饱和化合物(a2-3)的重复单元的含量在该范围内,可以实现保护膜的良好耐热性和表面硬度。
来自不饱和化合物(a2-4)的重复单元的含量是从100重量%中减去来自不饱和化合物(a1)和不饱和化合物(a2-3)的重复单元的总含量所得的量,使用不饱和羧酸或不饱和多元羧酸酐作为不饱和化合物(a2-4)时,来自它们的重复单元的总含量超过40重量%,则组合物的保存稳定性可能受损,因此优选不超过该值。
共聚物(A3)中,不饱和化合物(a2-5)例如有与上述不饱和化合物(a2-2)中例举的化合物同样的化合物。
这些不饱和化合物(a2-5)中,优选甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸2-甲基环己酯、N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、1,3-丁二烯等。这些优选的不饱和化合物(a2-5)共聚反应性高,另外,除1,3-丁二烯之外,对于提高所得保护膜的耐热性或表面硬度有效。
上述不饱和化合物(a2-5)可以单独使用或将两种以上混合使用。
共聚物(A3)的优选的具体例子有:
丙烯酸甲基缩水甘油基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/苯乙烯共聚物、
丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/N-苯基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/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/甲基丙烯酸二环戊基酯共聚物等。
这些共聚物(A3)中,进一步优选的是:
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯/苯乙烯共聚物、
甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯共聚物。
共聚物(A3)中,来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量相对于全部重复单元优选1-90重量%,特别优选40-90重量%。
来自不饱和化合物(a1)的重复单元的含量低于1重量%,则保护膜的耐热性或表面硬度有降低倾向,而超过90重量%,则组合物的保存稳定性有降低倾向。
以上的本发明中使用的[A](共)聚合物可如下合成:优选在溶剂中、在聚合引发剂的存在下,使含有上述化合物(a1)和化合物(a2)的单体自由基聚合。
[A](共)聚合物的制备中使用的溶剂例如有:醇、醚、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇一烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、芳族烃、酮、酯等。
它们的具体例子例如:
醇:甲醇、乙醇等;
醚:四氢呋喃等;
二醇醚:乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚等;
乙二醇烷基醚乙酸酯:甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯等;
二甘醇:二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇乙基甲基醚等;
丙二醇一烷基醚:丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、丙二醇一丙醚、丙二醇一丁醚等;
丙二醇烷基醚乙酸酯:丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯、丙二醇丙基醚乙酸酯、丙二醇丁基醚乙酸酯等;
丙二醇烷基醚乙酸酯:丙二醇甲基醚丙酸酯、丙二醇乙基醚丙酸酯、丙二醇丙基醚丙酸酯、丙二醇丁基醚丙酸酯等;
芳族烃:甲苯、二甲苯等;
酮:甲基乙基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;
酯类:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟基乙酸甲酯、羟基乙酸乙酯、羟基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯、3-羟基丙酸丙酯、3-羟基丙酸丁酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸丙酯、乙氧基乙酸丁酯、丙氧基乙酸甲酯、丙氧基乙酸乙酯、丙氧基乙酸丙酯、丙氧基乙酸丁酯、丁氧基乙酸甲酯、丁氧基乙酸乙酯、丁氧基乙酸丙酯、丁氧基乙酸丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸丁酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸乙酯、2-丁氧基丙酸丙酯、2-丁氧基丙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸丙酯、3-乙氧基丙酸丁酯、3-丙氧基丙酸甲酯、3-丙氧基丙酸乙酯、3-丙氧基丙酸丙酯、3-丙氧基丙酸丁酯、3-丁氧基丙酸甲酯、3-丁氧基丙酸乙酯、3-丁氧基丙酸丙酯、3-丁氧基丙酸丁酯等酯。
其中,优选乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇一烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯,特别优选二甘醇二甲醚、二甘醇乙基甲基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯。
上述溶剂的用量相对于100重量份单体成分的总量优选100-300重量份,更优选150-280重量份左右。
[A](共)聚合物的制备中使用的聚合引发剂可使用通常作为自由基聚合引发剂已知的物质,例如有2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮二-(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、过氧三甲基乙酸叔丁酯、1,1′-双-(叔丁基过氧基)环己烷等有机过氧化物;以及过氧化氢。自由基聚合引发剂使用过氧化物时,可以与还原剂一起使用过氧化物,作为氧化还原型聚合引发剂。
聚合引发剂的用量相对于100重量份单体成分的总量优选0.5-50重量份,更优选1.5-40重量份左右。
[A](共)聚合物的制备中,可以使用用于调节分子量的分子量调节剂。其具体例子有:氯仿、四溴化碳等卤代烃;正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、巯基乙酸等硫醇;硫化二甲基黄原精、二硫化二异丙基黄原精等黄原精;萜品油烯、α-甲基苯乙烯二聚体等。
自由基聚合条件优选聚合温度50-120℃,更优选60-110℃;聚合时间优选1-9小时,更优选3-7小时左右。
本发明中使用的[A](共)聚合物换算成聚苯乙烯的重均分子量(以下称为“Mw”)优选2×103-5×105,更优选5×103-1×105。Mw低于2×103时,所得膜的耐热性、表面硬度有时会不足,而超过5×105,则膜表面的平坦性有时会不足。
[B]紫外线吸收剂
[B]紫外线吸收剂通过添加本发明的热固化性树脂组合物,在将在上部形成的着色抗蚀剂或显微透镜材料形成图案时,可以防止由下部产生的成晕现象。即,[B]紫外线吸收剂可发挥防光晕膜的作用,优选为具有苯并三唑骨架的化合物。
上述[B]紫外线吸收剂的具体例子有:2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-[2-羟基-3,5-二(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二叔戊基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑、3-[3-叔丁基-5-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]丙酸甲酯/聚乙二醇、羟基苯基苯并三唑衍生物等苯并三唑系化合物,除此之外还有琥珀酸二甲酯/1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶缩聚物、聚[{6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基-1,3,5-三嗪-2,4-二基}{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}亚己基{(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基}]、N,N′-双(3-氨基丙基)乙二胺/2,4-双[N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-6-氯-1,3,5-三嗪缩合物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯、2,4-二叔丁基苯基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯等。
[B]紫外线吸收剂优选2-(3-叔丁基-5-甲基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑[市售商品:TINUVIN326(Ciba Specialty Chemicals制备)]、2-[2-羟基-3,5-双(α,α-二甲基苄基)苯基]-2H-苯并三唑[市售商品:TINUVIN234(Ciba Specialty Chemicals制备)]、2-羟基-苯甲酸苯基酯等,其中更优选商品名为TINUVIN 326和TINUVIN 234的。
[B]紫外线吸收剂相对于100重量份(A)聚合物优选2-200重量份,进一步优选以5-100重量份,最优选以10-150重量份使用。
<其它成分>
本发明的热固化性树脂组合物是以上述[A]聚合物和[B]成分作为必须成分的,还可以根据需要含有其它成分。上述其它成分例如有[C]固化剂、[D]阳离子聚合性化合物、[E]粘接助剂、[F]表面活性剂、[G]抗氧化剂/抗老化剂等。
[C]固化剂
[C]固化剂优选使用多元羧酸类和多元羧酸酐,在本发明的组合物中,发挥提高防光晕膜的硬度的功能。
上述多元羧酸例如有:脂族多元羧酸、脂环族多元羧酸、芳族多元羧酸。
它们的具体例子如下:
脂族多元羧酸:琥珀酸、戊二酸、己二酸、丁烷四甲酸、马来酸、衣康酸等;
脂环族多元羧酸:六氢邻苯二甲酸、1,2-环己烷二甲酸、1,2,4-环己烷三甲酸、环戊烷四甲酸等;
芳族多元羧酸:邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸、1,2,5,8-萘四甲酸等。
其中,从形成的膜的耐热性等角度考虑,优选芳族多元羧酸,特别是偏苯三酸可获得耐热性高的膜,优选。
上述多元羧酸酐例如有:脂族二羧酸酐、脂环族多元羧酸二酐、芳族多元羧酸酐和含酯基酸酐、以及不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物的共聚物。
它们的具体例子如下:
脂族二羧酸酐:衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、三苯胺基甲酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、HIMIC酸酐等;
脂环族多元羧酸二酐:1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐、环戊烷四甲酸二酐等;
芳族多元羧酸酐:邻苯二甲酸酐、均苯四酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四甲酸酐等;
含酯基酸酐:双偏苯三酸酐乙二醇酯、三偏苯三酸酐甘油酯等。
其中,优选芳族多元羧酸酐,特别是偏苯三酸酐可获得耐热性高的膜,优选。
用于合成上述不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物的共聚物的不饱和多元羧酸酐例如有:选自衣康酸酐、柠康酸酐、马来酸酐、顺式1,2,3,4-四氢邻苯二甲酸酐等的不饱和多元羧酸酐。这些不饱和多元羧酸二酐可以单独使用或将两种以上一起使用。
用于合成不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物的共聚物的烯烃类不饱和化合物例如有:选自苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸2-甲基环己酯、苯基马来酰亚胺、环己基等的烯烃类不饱和化合物。其中,烯烃类不饱和化合物可以单独使用或将两种以上一起使用。
由不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物的共聚物中所含的不饱和多元羧酸酐衍生的构成单元的量优选1-80重量%,进一步优选10-60重量%。
不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物的共聚物中,经聚苯乙烯换算的重均分子量优选500-50,000,进一步优选500-10,000。
不饱和多元羧酸酐与烯烃类不饱和化合物可通过与上述[A]聚合物同样的方法合成。
[C]成分的使用比例相对于100重量份[A]聚合物优选3-30重量份,更优选3-15重量份。[C]成分的比例低于3重量份时,所得膜的各种耐性有时会不足,而[C]成分的比例超过30重量份时,所得膜与基板的贴合性有时会不足。
[D]阳离子聚合性化合物
[D]阳离子聚合性化合物是分子内具有2个以上环氧乙基或氧杂环丁基的化合物(上述[A]聚合物除外),在本发明的组合物中,发挥提高耐湿热性的功能。
上述分子内具有2个以上环氧乙基或氧杂环丁基的化合物例如有:分子内具有2个以上环氧基的化合物、或具有3,4-环氧基环己基的化合物。
上述分子内具有2个以上环氧基的化合物例如有:双酚A二缩水甘油基醚、双酚F二缩水甘油基醚、双酚S二缩水甘油基醚、氢化双酚A二缩水甘油基醚、氢化双酚F二缩水甘油基醚、氢化双酚AD二缩水甘油基醚,溴化双酚A二缩水甘油基醚、溴化双酚F二缩水甘油基醚、溴化双酚S二缩水甘油基醚等双酚化合物的二缩水甘油基醚;
1,4-丁二醇二缩水甘油基醚、1,6-己二醇二缩水甘油基醚、甘油三缩水甘油基醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、聚丙二醇二缩水甘油基醚等多元醇的多缩水甘油基醚;
通过在乙二醇、丙二醇、甘油等脂族多元醇中加成一种或两种以上烯化氧所得的聚醚型多元醇的聚缩水甘油基醚;
酚醛酚醛环氧树脂;
甲酚酚醛环氧树脂;
多酚型环氧树脂;
脂族长链二元酸的二缩水甘油基酯;
高级脂肪酸的缩水甘油基酯;
环氧化大豆油、环氧化亚麻仁油等。
上述分子内具有2个以上环氧基的化合物的市售商品例如:
双酚A型环氧树脂:Epikote 1001、Epikote 1002、Epikote 1003、Epikote 1004、Epikote 1007、Epikote 1009、Epikote 1010、Epikote 828(以上由Japan Epoxy Resin(株)制备)等;
双酚F型环氧树脂:Epikote 807(以上由Japan Epoxy Resin(株)制备)等;
酚醛酚醛环氧树脂::Epikote 152、Epikote 154、Epikote 157S65(以上由Japan Epoxy Resin(株)制备)、EPPN201、EPPN 202(以上由日本化药(株)制备)等;
甲酚酚醛环氧树脂:EOCN102、EOCN 103S、EOCN 104S、1020、1025、1027(以上由日本化药(株)制备)、Epikote 180S75(Japan EpoxyResin(株)制备)等;
多酚型环氧树脂:Epikote 1032H60、Epikote XY-4000(以上由Japan Epoxy Resin(株)制备)等;
环状脂族环氧树脂:CY-175、CY-177、CY-179、Araldite CY-182、Araldite CY-192、184(以上由Ciba Specialty Chemicals制备)、ERL-4234、4299、4221、4206(以上由U.C.C制备)、ショ—ダイン509(昭和电工(株)制备)、Epicron 200、Epicron 400(以上由大日本油墨(株)制备)、Epikote 871、Epikote 872(以上由Japan Epoxy Resin(株)制备)、ED-5661、ED-5662(以上由Celanese Coating(株)制备)等;
脂族聚缩水甘油基醚:Epolite 100MF(共荣社化学(株)制备)、EpiolTMP(日本油脂(株)制备)等。
上述分子内具有2个以上3,4-环氧基环己基的化合物例如有:3,4-环氧基环己基甲基-3′,4′-环氧基环己烷甲酸酯、2-(3,4-环氧基环己基-5,5-螺-3,4-环氧基)环己烷-间二噁烷、己二酸双(3,4-环氧基环己基甲基)酯、己二酸双(3,4-环氧基-6-甲基环己基甲基)酯、3,4-环氧基-6-甲基环己基-3′,4′-环氧基-6’-甲基环己烷甲酸酯、亚甲基双(3,4-环氧基环己烷)、二环氧化二环戊二烯、乙二醇的二(3,4-环氧基环己基甲基)醚、亚乙基双(3,4-环氧基环己烷甲酸酯)、内酯改性3,4-环氧基环己基甲基-3′,4′-环氧基环己烷甲酸酯等。
为了提高耐热性或耐干蚀刻性,上述[D]阳离子聚合性化合物中,优选酚醛酚醛环氧树脂和多酚型环氧树脂。
[D]阳离子聚合性化合物的用量是每100重量份[A]聚合物优选3-200重量份,进一步优选5-100重量份,特别优选10-50重量份。[D]阳离子聚合性化合物的用量多于200重量份,则组合物的涂布性有时会出现问题,而低于3重量份,则所得膜的硬度有时会不足。
[E]粘接助剂
上述[E]粘接助剂可以为了提高所形成的膜与基板的贴合性而添加。
上述[E]粘接助剂例如优选使用具有羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基等反应性取代基的官能性硅烷偶联剂。具体有: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。
[E]粘接助剂的使用比例优选相对于100重量份[A]聚合物为30重量份以下,更优选0.1-25重量份,特别优选1-20重量份。粘接助剂的使用比例超过30重量份,则所得膜的耐热性有时会不足。
[F]表面活性剂
上述[F]表面活性剂可以为了提高组合物的涂布性而添加。
上述表面活性剂例如有氟类表面活性剂、有机硅类表面活性剂、非离子类表面活性剂等。
上述非离子类表面活性剂例如有:聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯芳基醚类、聚氧乙烯二烷基酯类等。
它们的具体例子例如:
聚氧乙烯烷基醚类:聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等;
聚氧乙烯芳基醚类:聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚;
聚氧乙烯二烷基酯类:聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等。
上述表面活性剂的市售商品中,氟类表面活性剂有:BMCHIMIE制备的商品名:BM-1000、BM-1100,大日本油墨化学工业(株)制备的商品名:Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183,住友3M(株)制备的商品名:Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、FluoradFC-430、Fluorad FC-431,旭硝子(株)制备的商品名:Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145、SurflonS-382、Surflon SC-101、Surflon SC-102、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-106等,(株)Neos制备的商品名DFX-16、DFX-18、DFX-20等;
有机硅类表面活性剂有:Toray Silicone(株)制备的商品名SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190,信越化学工业(株)制备的商品名:KP341,新秋田化成(株)制备的商品名:F-Top EF301、F-Top EF303、F-Top EF352等;
非离子类表面活性剂有:共荣社化学(株)制备的商品名:(甲基)丙烯酸类共聚物Polyflow No.57、Polyflow No.90、Polyflow No.95等。
这些表面活性剂可以单独使用或将两种以上组合使用。
[F]表面活性剂的使用比例根据其种类或构成热固化性树脂组合物的各成分的种类或比例等而不同,优选相对于100重量份[A]聚合物为5重量份以下,更优选0.0001-2重量份,进一步优选0.001-0.5重量份以下。
[G]抗氧化剂/抗老化剂
上述[G]抗氧化剂/抗老化剂可以为了提高组合物的耐热性而添加。
上述抗氧化剂/抗老化剂例如有受阻酚等。
它们的具体例子例如有:三甘醇双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,4-双-(正辛基硫代)-6-(4-羟基-3,5-二叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,2-硫代-二亚乙基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯、N,N′-亚己基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基膦酸酯二乙基酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2,4-双[(辛基硫代)甲基]-O-甲酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-异氰尿酸酯等。
[G]成分的使用比例相对于100重量份[A]聚合物优选0.01-50重量份,更优选0.05-30重量份,进一步优选0.1-10重量份。
热固化性树脂组合物的制备
本发明的热固化性树脂组合物溶解于适当的溶剂中,以溶液状态使用。例如,通过将[A]聚合物和[B]成分以及根据需要添加的其它成分按规定比例混合,可以制备溶液状态的热固化性树脂组合物。
本发明的热固化性树脂组合物通过将各成分优选均匀地溶解或分散于适当的溶剂中制备。作为所使用的溶剂,可以使用溶解或分散组合物的各成分、不与各成分反应的溶剂。
作为上述溶剂,可以使用与在制备上述[A]聚合物时所使用的溶剂中例举的同样的溶剂。
溶剂的用量范围使本发明的热固化性树脂组合物中的全部固态成分([A]聚合物、[B]成分、以及根据需要添加的其它成分的总量)的含量优选为1-50重量%,更优选5-40重量%。
可以与上述溶剂一起结合使用高沸点溶剂。可以结合使用的高沸点溶剂例如有:N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、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、苄醇、乙酸苄酯、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。
结合使用高沸点溶剂时的用量相对于全部溶剂量优选为90重量%以下,进一步优选80重量%以下。
如上所述制备的热固化性树脂组合物的溶液优选用孔径0.2-3.0μm、更优选孔径0.2-0.5μm左右的微孔滤器(milipore filter)等过滤,然后供给使用。
固态成像元件的防光晕膜的形成方法
下面,对于使用本发明的热固化性树脂组合物形成本发明的固态成像元件的防光晕膜的方法进行说明。
本发明的固态成像元件的防光晕膜的形成方法至少包括以下步骤:
[1]在基板上形成上述热固化性树脂组合物的涂膜的步骤,
[2]对该涂膜进行加热处理的步骤。
以下依次进行说明。
[1]在基板上形成上述热固化性树脂组合物的涂膜的步骤
在本发明的形成固态成像元件的防光晕膜的方法中,首先在基板上实施形成本发明的热固化性树脂组合物的涂膜的步骤。在基板上形成涂膜是通过在基板上涂布本发明的热固化性树脂组合物进行的。
本发明中,可作为基板使用的例如有玻璃、石英、硅、树脂等基板。树脂例如有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺以及环状烯烃的开环聚合物及其氢化物等树脂。
涂布方法可以采用例如喷涂法、辊涂法、旋涂法、棒涂法、喷墨法等适当的方法。
然后通过除去溶剂可在基板上形成涂膜。
本发明中,无需特别独立设置溶剂除去步骤,可以是在工序中溶剂自然挥发的方案,还可以将溶剂除去步骤与后面的“[2]对涂膜进行加热处理的步骤”作为一步进行。也可以采用另外的溶剂除去步骤。溶剂除去步骤另外实施时,可通过在室温至150℃左右的温度下保持适当时间来实施。
这里,涂膜的厚度优选0.1-5μm,进一步优选0.5-3μm。该值应理解为除去溶剂后的膜厚。
[2]对涂膜进行加热处理的步骤
如上所述,在基板上形成的涂膜接着实施加热处理步骤,由此可以制成本发明的固态成像元件的防光晕膜。
加热温度优选150-220℃。加热时间可根据所使用的加热仪器的种类等适当设定,加热仪器例如使用热板时,可以是3-15分钟左右;使用清洁烘箱时,可以是15-30分钟左右。
该加热处理步骤可以一步进行,也可以将2步以上的步骤组合进行。
固态成像元件的防光晕膜
在如上所述形成的本发明的固态成像元件的防光晕膜上形成滤色器或显微透镜时的曝光步骤中,该防光晕膜可有效抑制来自底层基板的漫反射光,且具有高耐热性。
因此,在本发明的固态成像元件的防光晕膜上形成的滤色器或显微透镜可以制成希望的形状、尺寸。
固态成像元件的防光晕膜的厚度优选0.1-5μm,进一步优选0.5-3μm。
该值低于0.1μm时,抑制来自底层基板的漫反射光的效果有时会不足,另一方面没有必要使其厚度超过5μm。
固态成像元件
本发明的固态成像元件具有上述防光晕膜。
在上述防光晕膜上形成的滤色器或显微透镜为所需的状态、尺寸,因此本发明的固态成像元件可靠性优异。
如上所述,本发明提供适合形成防光晕膜的热固化性树脂组合物;使用该热固化性树脂组合物形成防光晕膜的方法;通过该方法形成的防光晕膜;以及具有该防光晕膜的固态成像元件,所述防光晕膜的保存稳定性优异,同时在形成固态成像元件中的滤色器或显微透镜时的曝光步骤中,可以有效抑制来自底层基板的漫反射光,并且可见光的透射率高,具有高耐热性。
在本发明的防光晕膜上形成滤色器或显微透镜时的曝光步骤中,该防光晕膜可有效抑制来自底层基板的漫反射光,且具有高耐热性。因此,在本发明的固态成像元件的防光晕膜上形成的滤色器或显微透镜可以制成所需的形状、尺寸。
并且,本发明的固态成像元件具有上述防光晕膜,在该防光晕膜上形成的滤色器或显微透镜为所需的形状、尺寸,因此本发明的固态成像元件可靠性优异。
实施例
以下给出合成例、实施例,进一步具体说明本发明,但本发明并不受以下实施例的限定。
合成例1
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入6重量份2,2′-偶氮二(异丁腈)和200重量份丙二醇一甲基醚乙酸酯。接着加入18重量份苯乙烯(ST)和82重量份甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯(M-GMA),进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[A-1]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为33.7重量%,共聚物[A-1]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为8,600。
这里,经聚苯乙烯换算的重均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。以下也同样。
合成例2
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入1重量份2,2′-偶氮二(异丁腈)和200重量份丙二醇一甲基醚乙酸酯。接着加入35重量份苯乙烯、35重量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯(DCM)和30重量份甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯,进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[A-2]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为32.8重量%,共聚物[A-2]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为20,000。
合成例3
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入7重量份2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2重量份α-亚甲基苯乙烯二聚体和200重量份丙二醇一甲基醚乙酸酯。接着加入19重量份苯乙烯、38重量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯(DCM)、13重量份甲基丙烯酸(MA)以及30重量份甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯,进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[A-3]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为32.9重量%,共聚物[A-3]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为6,000。
合成例4
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入6重量份2,2′-偶氮二(异丁腈)、200重量份丙二醇一甲基醚乙酸酯。接着加入34重量份苯乙烯、16重量份环己基马来酰亚胺(CHMI)、10重量份甲基丙烯酸(MA)以及40重量份甲基丙烯酸甲基缩水甘油基酯,进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[A-4]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为32.8重量%,共聚物[A-4]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为8,000。
比较合成例1
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入6重量份2,2′-偶氮二(异丁腈)、200重量份丙二醇一甲基醚乙酸酯。接着加入18重量份苯乙烯(ST)和82重量份甲基丙烯酸缩水甘油基酯(GMA),进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[a-1]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为33.8重量%,共聚物[a-1]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为8,600。
比较合成例2
向具备冷凝管、搅拌器的烧瓶中加入1重量份2,2′-偶氮二(异丁腈)、200重量份二甘醇甲基乙基醚。接着加入35重量份苯乙烯和15重量份甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯(DCM)、10重量份甲基丙烯酸(MA)和40重量份甲基丙烯酸缩水甘油基酯(GMA),进行氮置换,然后开始缓慢搅拌。使溶液的温度升高至95℃,在该温度下保持3小时,得到含有共聚物[a-2]的聚合物溶液。所得聚合物溶液的固态成分浓度为32.9重量%,共聚物[a-2]的经聚苯乙烯换算的重均分子量为20,000。
实施例1
在相当于100重量份(固态成分)上述合成例1中合成的共聚物[A-1]的、含有共聚物[A-1]的聚合物溶液中,添加30重量份作为[B]成分的TINUVIN234(Ciba Specialty Chemicals制备)、0.05重量份作为表面活性剂的SH28PA(有机硅类表面活性剂,Toray Silicone(株)制备),添加作为溶剂的丙二醇一甲醚乙酸酯[S-1],将固态成分浓度调节为20重量%。
防光晕膜的形成
使用旋涂仪,在玻璃基板上涂布上述制备的热固化性树脂组合物,通过热板在180℃下加热处理3分钟,形成膜厚1.62μm的防光晕膜。
防光晕膜的评价
(1)透光率
对于具有上述形成的防光晕膜的基板,使用分光光度计150-20型双束(double beam)(日立制作所(株)制造)测定365nm和400nm的透射率。接着,用热板在185℃下追加加热20分钟,然后同样测定365nm和400nm的透射率。将测定的值示于表1。365nm的透射率低于95%时,可以说防光晕性能,即,在形成滤色器或显微透镜时的曝光步骤中抑制来自底层基板的漫反射光的效果优异。400nm的透射率为95%以上时,可以说可见光的透射率良好。
观察实施例1中形成的防光晕膜,发现在追加加热前和追加加热后,防光晕性能和可见光透射率均优异。
(2)耐湿热性
对于具有上述形成的防光晕膜的基板,在恒温恒湿槽中以85℃-85%RH处理7天,测定前后的膜厚变化。按下式计算的耐湿热性如表1所示。
耐湿热性=[(处理后的膜厚-处理前的膜厚)/(处理前的膜厚)]×100(%)
(3)显微透镜材料的成图
通过旋涂仪,在具有上述形成的防光晕膜的基板上涂布显微透镜材料(JSR(株)制备,商品名:“MFR-380”),然后在100℃下、在热板上预烘90秒,形成膜厚2.5μm的涂膜。经由具有4.0μm点、2.0μm空间图案的图案掩模、用Nikon(株)制造的NSR1755i7A小型投影曝光机(NA=0.50,λ=365nm)、以2200J/m2的曝光量对所得涂膜进行曝光,用1重量%的氢氧化四甲基铵水溶液、23℃下通过摇动浸泡法显影1分钟。接着在23℃下用超纯水流水冲洗30秒、干燥,在基板上的防光晕膜上形成图案。
使用扫描式电子显微镜((株)日立计测器服务制造,型号“S-4200”)对这里形成的显微透镜图案进行观察。图案的形状如表1所示。
此时,如果防光晕膜的防光晕性能(抑制来自底层基板的漫反射光的性能)充分,则如图1(a)所示,在平面上形成图案侧面。但是,如果防光晕性能不足,则曝光时光晕产生的驻波发挥作用,图案侧面形成图1(b)所示的波纹状。
具有如上所述形成的防光晕膜的基板进一步用热板进行185℃、20分钟的追加加热,然后在该追加加热处理的防光晕膜上与上述同样地形成显微透镜图案。同样通过电子显微镜观察图案形状,结果如表1所示。
(4)表面硬度的测定
对于具有如上形成的防光晕膜的基板,按照JIS K-5400-1990的8.4.1铅笔划痕试验测定保护膜的表面硬度。该值如表1所示。该值必须为HB以上。进一步优选H以上。
(5)保存稳定性的评价
使用东京计器(株)制造的ELD型粘度计测定实施例1中制备的用于形成保护膜的树脂组合物的粘度。然后将该组合物在25℃下静置,同时每天测定25℃下的溶液粘度。以刚制备的粘度为基准,求出增稠5%所需的天数。该天数如表1所示。该天数为20天以上时,可以说保存稳定性良好。
实施例2-26和比较例1-3
使用表1-2所述各成分,与实施例1同样制备组合物并进行评价。评价结果如表1-2所示。
表中的添加物如下所示。
B-1:TINUVIN326(Ciba Specialty Chemicals制备)
B-1:TINUVIN234(Ciba Specialty Chemicals制备)
B-3:2-羟基-苯甲酸苯基酯
C-1:偏苯三酸酐
D-1:双酚A酚醛环氧树脂、Epikote 828(Japan Epoxy Resin(株)制备)
D-2:酚醛环氧树脂、Epikote154(Japan Epoxy Resin(株)制备)
E-1:γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷
F-1:SH-28PA(Toray Dow Corning Silicone制备)
G-1:Irganox1035(Ciba Specialty Chemicals制备)
S-1:丙二醇一甲基醚乙酸酯
S-2:丙二醇一乙基醚乙酸酯
S-3:二甘醇甲基乙基醚
如上所述,本发明的热固化性树脂组合物适合形成防光晕膜,该膜在形成固态成像元件中的滤色器或微透镜时的曝光步骤中,可有效抑制来自底层基板的漫反射光、另外可见光的透射率高、且具有高耐热性,对于使用该树脂组合物的防光晕膜、以及具有该防光晕膜的固态成像元件是有用的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.热固化性树脂组合物,其特征在于:含有[A]具有甲基缩水甘油基的聚合物、和[B]紫外线吸收剂,且用于形成固态成像元件的防光晕膜。
2.权利要求1所述的热固化性树脂组合物,其中,[A]成分是(a1)具有甲基缩水甘油基的聚合性不饱和化合物与(a2)不同于上述(a1)的聚合性不饱和化合物的共聚物。
3.权利要求2所述的热固化性树脂组合物,其中,构成[A]成分的聚合性不饱和化合物(a2)由一种或多种构成,其中的至少一种为聚合性不饱和羧酸和/或聚合性不饱和多元羧酸酐。
4.权利要求1-3中任一项所述的热固化性树脂组合物,其中,[B]紫外线吸收剂具有苯并三唑骨架。
5.权利要求1-4中任一项所述的固化性树脂组合物,该组合物进一步含有[C]固化剂。
6.权利要求1-5中任一项所述的热固化性树脂组合物,该组合物进一步含有[D]阳离子聚合性化合物。
7.(删除)
8.固态成像元件的防光晕膜的形成方法,其特征在于:该方法至少包括以下的步骤[1]和[2]:
[1]在基板上形成权利要求1所述的热固化性树脂组合物的涂膜的步骤;
[2]对该涂膜进行加热处理的步骤。
9.固态成像元件的防光晕膜,该膜通过权利要求8所述的方法形成。
10.固态成像元件,该固态成像元件具有权利要求9所述的防光晕膜。
Claims (10)
1.热固化性树脂组合物,其特征在于:含有[A]具有甲基缩水甘油基的聚合物、和[B]紫外线吸收剂。
2.权利要求1所述的热固化性树脂组合物,其中,[A]成分是(a1)具有甲基缩水甘油基的聚合性不饱和化合物与(a2)不同于上述(a1)的聚合性不饱和化合物的共聚物。
3.权利要求2所述的热固化性树脂组合物,其中,构成[A]成分的聚合性不饱和化合物(a2)由一种或多种构成,其中的至少一种为聚合性不饱和羧酸和/或聚合性不饱和多元羧酸酐。
4.权利要求1-3中任一项所述的热固化性树脂组合物,其中,[B]紫外线吸收剂具有苯并三唑骨架。
5.权利要求1-4中任一项所述的固化性树脂组合物,该组合物进一步含有[C]固化剂。
6.权利要求1-5中任一项所述的热固化性树脂组合物,该组合物进一步含有[D]阳离子聚合性化合物。
7.权利要求1-6中任一项所述的热固化性树脂组合物,该组合物用于形成固态成像元件的防光晕膜。
8.固态成像元件的防光晕膜的形成方法,其特征在于:该方法至少包括以下的步骤[1]和[2]:
[1]在基板上形成权利要求1所述的热固化性树脂组合物的涂膜的步骤;
[2]对该涂膜进行加热处理的步骤。
9.固态成像元件的防光晕膜,该膜通过权利要求8所述的方法形成。
10.固态成像元件,该固态成像元件具有权利要求9所述的防光晕膜。
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