CN102759859B - 树脂组成物、硬化物的制造方法、树脂图案制造方法、硬化物及光学部件 - Google Patents

树脂组成物、硬化物的制造方法、树脂图案制造方法、硬化物及光学部件 Download PDF

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Abstract

本发明的树脂组成物的特征在于含有:(成分A)包含(a‑1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元与(a‑2)具有交联性基的单体单元的聚合物;(成分B)粒子;以及(成分C)溶剂。而且,本发明的硬化物是使所述树脂组成物硬化而所得的硬化物,本发明的光学部件是使所述树脂组成物硬化而所得的光学部件。

Description

树脂组成物、硬化物的制造方法、树脂图案制造方法、硬化物 及光学部件
技术领域
本发明涉及一种树脂组成物、硬化物的制造方法、树脂图案制造方法、硬化物及光学部件。
背景技术
由于固体摄像元件或液晶显示装置的发展,开始广泛进行由有机材料(树脂)而制作微透镜、光波导、抗反射膜等光学部件。
至于该些光学部件,为了使其成为高折射率而研究了添加氧化钛等粒子的方法(参照下述日本专利特开2006-98985号公报、日本专利特开2001-154181号公报、日本专利特开2001-117114号公报、日本专利特开2011-29474号公报及日本专利特开2003-96400号公报)。
如日本专利特开2006-98985号公报、日本专利特开2001-154181号公报、日本专利特开2001-117114号公报、日本专利特开2011-29474号公报及日本专利特开2003-96400号公报中所记载那样,树脂组成物中的粒子的添加量越增加则越可以实现高折射率。然而,自粒子的分散稳定性的观点考虑,可将粒子添加于树脂组成物中的量受到限制,因此无法以该方法而充分地实现高折射率。
另一方面,作为折射率足够高(例如折射率为1.7以上)的树脂成分,于眼镜片等领域中使用含硫树脂(例如日本专利特开2004-310001号公报)。
然而,于固体摄像元件或液晶显示装置领域中,自加工适合性的观点考虑,无法使用含硫树脂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂组成物,所述树脂组成物可获得具有高折射率的硬化物。
而且,本发明的目的在于提供一种光学部件,所述光学部件是将所述树脂组成物硬化而所得的,具有高折射率,且机械强度优异。
本发明的上述课题可通过以下的<1>或<16>~<19>中所记载的手段而解决。将其与作为优选的实施形态的<2>~<15>一同记载于以下。
<1>一种树脂组成物,其特征在于含有:(成分A)包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物;(成分B)粒子;以及(成分C)溶剂。
<2>根据上述<1>所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步含有(成分D)光产酸剂。
<3>根据上述<1>或<2>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步包含(成分E)热交联剂。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步包含(成分F)碱不溶性树脂。
<5>根据上述<4>所述的树脂组成物,其特征在于:成分F是具有交联性基的碱不溶性树脂。
<6>根据上述<5>所述的树脂组成物,其特征在于:成分F具有环氧基作为交联性基。
<7>根据上述<4>~<6>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:成分F是环氧树脂或丙烯酸类树脂。
<8>根据上述<1>~<7>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:所述(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元是(a-1-1)具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元。
<9>根据上述<1>~<8>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:所述(a-2)具有交联性基的单体单元是(a-2-1)具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元。
<10>根据上述<1>~<9>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:成分B是无机粒子。
<11>根据上述<10>所述的树脂组成物,其特征在于:所述无机粒子是金属氧化物粒子。
<12>根据上述<11>所述的树脂组成物,其特征在于:所述无机粒子是氧化钛粒子。
<13>根据上述<1>~<12>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:其是感光性树脂组成物。
<14>根据上述<1>~<13>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:其是正型感光性树脂组成物。
<15>根据上述<1>~<14>中任一项所述的树脂组成物,其特征在于:其是光学部件用树脂组成物。
<16>一种硬化物的制造方法,其特征在于至少顺次包含步骤(a)~步骤(c):
(a)涂布步骤,将根据上述<1>~<15>中任一项所述的树脂组成物涂布于基板上;
(b)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(c)热处理步骤,对除去了溶剂的树脂组成物进行热处理。
<17>一种树脂图案制造方法,其特征在于至少顺次包含步骤(1)~步骤(5):
(1)涂布步骤,将根据上述<1>~<15>中任一项所述的树脂组成物涂布于基板上;
(2)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(3)曝光步骤,利用活性光线将除去了溶剂的树脂组成物曝光为图案状;
(4)显影步骤,利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影;
(5)热处理步骤,对进行了显影的树脂组成物进行热处理。
<18>一种硬化物,其特征在于:利用根据上述<16>所述的硬化物的制造方法或者根据上述<17>所述的树脂图案制造方法而获得。
<19>一种光学部件,其特征在于:利用根据上述<16>所述的硬化物的制造方法或者根据上述<17>所述的树脂图案制造方法而获得。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种树脂组成物,所述树脂组成物可获得具有高折射率的硬化物。
而且,根据本发明,可提供一种光学部件,所述光学部件是将所述树脂组成物硬化而所得的,具有高折射率,且机械强度优异。
具体实施方式
以下,对本发明的树脂组成物加以详细的说明。
另外,于本发明中,表示数值范围的“下限~上限”的记载是表示“下限以上、上限以下”,“上限~下限”的记载表示“上限以下、下限以上”。亦即,表示包含上限及下限的数值范围。
而且,于本发明中,以将“(成分A)包含(a-1)具有由于酸或热而离去的基的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物”等简称为“成分A”等,将“(a-1)具有由于酸或热而离去的基的单体单元”等简称为“单体单元(a-1)”等。
另外,于本说明书中的基(原子团)的表述中,未记载经取代及未经取代的表述包含不具取代基的情况以及具有取代基的情况。例如,所谓“烷基”不仅仅包含不具取代基的烷基(未经取代的烷基),而且还包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。
(树脂组成物)
以下,对构成树脂组成物的各成分加以说明。
本发明的树脂组成物的特征在于含有:(成分A)包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物、(成分B)粒子及(成分C)溶剂。
本发明的树脂组成物优选为感光性树脂组成物。于本发明的树脂组成物为感光性树脂组成物时,优选含有(成分D)光产酸剂。
而且,本发明的树脂组成物优选为具有可由于热而硬化的性质的树脂组成物。进一步而言,本发明的树脂组成物特别优选为热硬化性及感光性树脂组成物。
本发明的树脂组成物优选为正型感光性树脂组成物。
而且,本发明的正型感光性树脂组成物优选为化学增幅型的正型感光性树脂组成物(化学增幅正型感光性树脂组成物)。
本发明的树脂组成物优选并不包含1,2-醌二叠氮化合物作为感应活性光线的光产酸剂。1,2-醌二叠氮化合物虽然会由于逐次型光化学反应而生成羧基,但其量子产率必定为1以下。
相对于此,本发明中所使用的(成分D)光产酸剂感应活性光线而生成的酸对于被保护的酸性基的脱保护起到催化剂的作用,因此由于1个光子的作用而生成的酸有助于多个脱保护反应,量子产率超过1,成为例如10的n次方这样的较大的值,所谓化学增幅的结果是获得高感光度。
另外,本发明的树脂组成物优选为微透镜、光波导、抗反射膜、LED用密封材料及LED用芯片涂布材料等光学部件或触摸屏中所使用的配线电极的视认性减低用树脂组成物,更优选为微透镜用树脂组成物。另外,触摸屏中所使用的配线电极的视认性减低用组成物是可减低触摸屏中所使用的配线电极的视认性、亦即使配线电极难以被看到的部件用组成物,例如可列举ITO(氧化铟锡)电极间的层间绝缘膜等,本发明的树脂组成物可适宜地用于该用途中。
推测本发明的树脂组成物是利用后烘(post-bake)等使成分A中的由于酸及/或热而离去的基离去,由此可使粒子于所得的硬化物中所占的比例增加,可获得通常所难以达到的高折射的硬化物。
(成分A)包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物
本发明的树脂组成物含有(成分A)包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基(亦简称为“离去基”)的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物。
而且,自固体摄像元件或液晶显示装置的领域中的加工适合性的观点考虑,成分A优选为并不具有硫原子的聚合物。
成分A优选除了所述单体单元(a-1)及单体单元(a-2)以外,更含有(a-3)具有碱可溶性基的单体单元及/或(a-4)具有芳香环的单体单元。而且,成分A还可以含有除了所述单体单元(a-1)~单体单元(a-4)以外的单体单元(a-5)。
另外,本发明中的“单体单元”不仅仅是由1分子单体所形成的结构单元,而且还包含通过高分子反应等使由1分子单体所形成的结构单元改质而成的结构单元。
成分A的重量平均分子量(Mw)优选为3,000以上,更优选为5,000以上,进一步更优选为10,000以上,而且优选为1,000,000以下,更优选为80,000以下,进一步更优选为60,000以下。通过使其为上述范围,可获得良好的析像性。
另外,重量平均分子量是利用GPC(凝胶渗透色谱仪)而测定的聚苯乙烯换算值。优选溶剂使用四氢呋喃(THF),管柱使用TSKgel SuperHZ3000及TSKgel SuperHZM-M(均为东曹株式会社制造)而进行测定。
成分A优选为丙烯酸类聚合物。
本发明中的“丙烯酸类聚合物”是加成聚合型树脂,是包含源自(甲基)丙烯酸或其酯的单体单元的聚合物,还可以具有源自(甲基)丙烯酸或其酯的单体单元以外的单体单元、例如源自苯乙烯类的单体单元或源自乙烯基化合物的单体单元等。而且,成分A还可以同时包含源自(甲基)丙烯酸的单体单元及源自(甲基)丙烯酸酯的单体单元。
另外,在本说明书中,还将“源自(甲基)丙烯酸或其酯的单体单元”称为“丙烯酸类单体单元”。而且,(甲基)丙烯酸是甲基丙烯酸及丙烯酸的总称。
以下,对单体单元(a-1)、单体单元(a-2)等各单体单元加以说明。
(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元
成分A至少包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元。
所述由于酸及/或热而离去的基可以是由于酸而离去的基、由于热而离去的基、由于酸及热而离去的基,优选为至少由于酸而离去的基,亦即,由于酸而离去的基或由于酸及热而离去的基。
至少由于酸而离去的基例如可列举被酸分解性基保护而成的残基。
自感光度与析像度的观点考虑,所述单体单元(a-1)优选为具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-1)。
成分A优选为于包含单体单元(a-1-1)时为碱不溶性,且于所述单体单元(a-1-1)中的酸分解性基分解时成为碱可溶性的树脂。
而且,于本发明中,后述的成分F以外的“碱可溶性”是指将该化合物(树脂)的溶液涂布于基板上,于90℃下加热2分钟而形成的该化合物(树脂)的涂膜(厚度为4μm)对于23℃的0.4wt%四甲基氢氧化铵水溶液的溶解速度为0.01μm/sec以上,后述的成分F以外的“碱不溶性”是指将该化合物(树脂)的溶液涂布于基板上,于90℃下加热2分钟而形成的该化合物(树脂)的涂膜(厚度为4μm)对于23℃的0.4wt%四甲基氢氧化铵水溶液的溶解速度为不足0.01μm/sec,优选为不足0.005μm/sec。
[具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-1)]
优选成分A包含具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-1)。
通过使成分A包含单体单元(a-1-1),可制成感光度极其高的树脂组成物。具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元与具有酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元相比,具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元具有显影迅速的特征。因此,于需要快速显影时,优选具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元。相反,于需要慢速显影时,优选使用具有酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元。
而且,所述酸分解性基特别优选为1-乙氧基乙基或四氢呋喃基,最优选为四氢呋喃基。
[具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-2)]
-具有羧基的单体单元-
具有羧基的单体单元例如可列举源自如下化合物的单体单元:不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和三羧酸等在分子中具有至少1个羧基的不饱和羧酸等。
用以获得具有羧基的单体单元的不饱和羧酸可使用以下所列举者。亦即,不饱和单羧酸例如可列举丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、α-氯丙烯酸、苯基丙烯酸等。而且,不饱和二羧酸例如可列举马来酸、富马酸、衣康酸(itaconic acid)、柠康酸(citraconic acid)、中康酸(mesaconic acid)等。而且,用以获得具有羧基的单体单元的不饱和多元羧酸还可以是其酸酐。具体而言可列举马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。而且,不饱和多元羧酸还可以是多元羧酸的单(2-甲基丙烯酰氧基烷基)酯,例如可列举丁二酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、丁二酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-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。
另外,不饱和多元羧酸还可以是其两末端二羧基聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,例如可列举ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯等。
而且,不饱和羧酸还可以使用丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、马来酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、4-羧基苯乙烯等。
其中,自显影性的观点考虑,为了形成具有羧基的单体单元,优选使用丙烯酸、甲基丙烯酸、或不饱和多元羧酸的酸酐等,更优选使用丙烯酸或甲基丙烯酸。
具有羧基的单体单元可单独包含1种,还可以包含2种以上。
而且,具有羧基的单体单元还可以是具有羟基的单体单元与酸酐反应而所得的单体单元。
酸酐可使用公知的酸酐,具体而言可列举马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、氯桥酸酐(chlorendic anhydride)等二元酸酐;偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸酐、联苯四甲酸酐等酸酐。于该些酸酐中,自显影性的观点考虑,优选为邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、或琥珀酸酐。
自显影性的观点考虑,酸酐相对于所述羟基的反应率优选为10mol%~100mol%,更优选为30mol%~100mol%。
-具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-2)-
具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-2),优选为具有如下残基的单体单元:所述残基是所述具有羧基的单体单元的羧基被以下所详细说明的酸分解性基保护而成的残基。
酸分解性基可使用迄今为止作为氟化氪(KrF)用正型抗蚀剂、氟化氩(ArF)用正型抗蚀剂中的酸分解性基而公知者,并无特别限定。于先前,作为酸分解性基,比较容易由于酸而分解的基已知有四氢吡喃基等缩醛类官能基,比较难以由于酸而分解的基已知有叔丁基酯基、叔丁基碳酸酯基等叔丁基类官能基,可使用该些基。
而且,此种缩醛类官能基或叔丁基类官能基、下述的缩酮类官能基是也可以由于热而离去的官能基。
自感光度与析像度的观点考虑,优选为具有该些酸分解性基中的如下基的单体单元:羧基被缩醛保护而成的残基、或羧基被缩酮保护而成的残基。进一步而言,酸分解性基中更优选的是羧基被下述式(a1-1)所表示的缩醛或缩酮保护而成的残基。另外,于为羧基被下述式(a1-1)所表示的缩醛或缩酮保护而成的残基时,残基的整体成为-C(=O)-O-CR1R2(OR3)的结构。
(式(a1-1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或烷基。其中,R1与R2均为氢原子的情况除外。R3表示烷基。R1或R2还可以与R3连结而形成环状醚。而且,波浪线部分表示与其他结构的键结位置。)
在式(a1-1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子或烷基,R3表示烷基,所述烷基可以是直链状、支链状、环状的任意种。此处,R1及R2并不双方均表示氢原子,R1及R2的至少一方表示烷基。
在式(a1-1)中,R1、R2及R3表示烷基时,所述烷基可以是直链状、支链状或环状的任意种。
直链状或支链状的烷基优选碳原子数为1~12,更优选碳原子数为1~6,进一步更优选碳原子数为1~4。具体而言可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、2,3-二甲基-2-丁基(thexyl)、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。
环状烷基优选碳原子数为3~12,更优选碳原子数为4~8,进一步更优选碳原子数为4~6。环状烷基例如可列举环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片基、异冰片基等。
所述烷基还可以具有取代基,取代基可例示卤素原子、芳基、烷氧基。于具有卤素原子作为取代基时,R1、R2、R3成为卤烷基;于具有芳基作为取代基时,R1、R2、R3成为芳烷基。
卤素原子可例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,该些中优选氟原子或氯原子。
而且,所述芳基优选碳原子数为6~20的芳基,更优选碳原子数为6~12的芳基。具体而言可例示苯基、α-甲基苯基、萘基等。
所述芳烷基优选碳原子数为7~32的芳烷基,更优选碳原子数为7~20的芳烷基。具体而言可例示苄基、α-甲基苄基、苯乙基、萘基甲基等。
所述烷氧基优选碳原子数为1~6的烷氧基,更优选碳原子数为1~4的烷氧基,进一步更优选甲氧基或乙氧基。
而且,于烷基为环烷基时,所述环烷基还可以具有碳原子数为1~10的直链状或支链状的烷基作为取代基;于烷基为直链状或支链状的烷基时,还可以具有碳原子数为3~12的环烷基作为取代基。
该些取代基还可以进一步被上述取代基取代。
在式(a1-1)中,R1、R2及R3表示芳基时,所述芳基优选碳原子数为6~12,更优选碳原子数为6~10。所述芳基还可以具有取代基,所述取代基可优选例示碳原子数为1~6的烷基。芳基可例示苯基、甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、1-萘基等。
而且,R1、R2及R3可相互键结而与该些基所键结的碳原子一同形成环。R1与R2、R1与R3或R2与R3键结时的环状结构例如可列举环丁基、环戊基、环己基、环庚基、四氢呋喃基、金刚烷基及四氢吡喃基等。其中优选四氢呋喃基。
另外,于式(a1-1)中,优选R1及R2的任意一方为氢原子或甲基。
用以形成具有式(a1-1)所表示的残基的单体单元的自由基聚合性单体可使用市售的自由基聚合性单体,也可以使用利用公知的方法而合成的自由基聚合性单体。例如,可通过如下所示那样在酸催化剂的存在下使(甲基)丙烯酸与乙烯醚反应而合成。
R11表示氢原子或烷基,优选为氢原子或甲基。
R12及R13作为-CH(R12)(R13)而与式(a1-1)中的R2同义,R14与式(a1-1)中的R1同义,R15与式(a1-1)中的R3同义,而且该些基的优选范围亦相同。
上述合成也可以是使(甲基)丙烯酸与其他单体预先共聚,其后在酸催化剂的存在下与乙烯醚反应。
具有羧基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-2)的优选的具体例可例示下述的单体单元。另外,R表示氢原子或甲基。
[具有酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元(a-1-3)]
-具有酚性羟基的单体单元-
具有酚性羟基的单体单元可列举羟基苯乙烯类单体单元或酚醛清漆类树脂中的单体单元。于具有酚性羟基的单体单元中,自透明性、感光度的观点考虑,优选式(a1-2)所表示的单体单元。
(式(a1-2)中,R20表示氢原子或甲基,R21表示单键或二价连结基,R22表示卤素原子或烷基,a表示1~5的整数,b表示0~4的整数,a+b为5以下。另外,当存在2个以上R22时,该些R22可相互不同亦可相同。)
在式(a1-2)中,R20表示氢原子或甲基,优选为甲基。
而且,式(a1-2)中的R21表示单键或二价连结基。在R21为单键时,可使感光度提高,另外可使硬化膜的透明性提高,因此优选使用。R21的二价连结基可例示亚烷基(alkylene),R21为亚烷基的具体例可列举亚甲基(methylene)、亚乙基(ethylene)、亚丙基(propylene)、亚异丙基(isopropylene)、亚正丁基(n-butylene)、亚异丁基(iso-butylene)、亚叔丁基(tert-butylene)、亚戊基(pentylene)、亚异戊基(iso-pentylene)、亚新戊基(neo-pentylene)、亚己基(hexylene)等。其中,R21优选为单键、亚甲基、亚乙基。而且,所述二价连结基还可以具有取代基,取代基可列举卤素原子、羟基、烷氧基等。
而且,式(a1-2)中的a表示1~5的整数,自本发明的效果的观点或制造容易的方面考虑,优选a为1或2,更优选a为1。
而且,至于苯环中的羟基的键结位置,于以与R21键结的碳原子为基准(1位)时,优选键结于4位。
式(a1-2)中的R22为卤素原子或碳原子数为1~5的直链或支链状的烷基。具体而言可列举氟原子、氯原子、溴原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。其中,自容易制造的方面考虑,优选为氯原子、溴原子、甲基或乙基。
而且,b表示0或1~4的整数。
-具有酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元-
具有酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元是具有如下残基的单体单元,所述残基是具有酚性羟基的单体单元的酚性羟基被以下所详细说明的酸分解性基保护而成的残基。
酸分解性基可如前述那样使用公知的酸分解性基,并无特别限定。特别是自感光度或树脂组成物的保存稳定性的观点考虑,优选具有酸分解性基中的如下残基的单体单元:酚性羟基被缩醛保护而成的残基、或者酚性羟基被缩酮保护而成的残基。另外,自感光度的观点考虑,酸分解性基中更优选的是酚性羟基被所述式(a1-1)所表示的缩醛或缩酮保护而成的残基。另外,在为酚性羟基被所述式(a1-1)所表示的缩醛或缩酮保护而成的残基时,残基的整体成为-Ar-O-CR1R2(OR3)的结构。另外,Ar表示亚芳基。
保护酚性羟基的缩醛酯结构的优选例可例示R1=R2=R3=甲基或R1=R2=甲基且R3=苄基的组合。
而且,作为用以形成具有酚性羟基被缩醛或缩酮保护而成的残基的单体单元的自由基聚合性单体,例如可列举羟基苯乙烯的1-烷氧基烷基保护体、羟基苯乙烯的四氢吡喃基保护体、α-甲基羟基苯乙烯的1-烷氧基烷基保护体、α-甲基-羟基苯乙烯的四氢吡喃基保护体、甲基丙烯酸-4-羟基苯酯的1-烷氧基烷基保护体、甲基丙烯酸-4-羟基苯酯的四氢吡喃基保护体等。
酚性羟基的缩醛保护基及缩酮保护基优选为式(a1-1)。该些基可单独使用或者将2种以上组合使用。
单体单元(a-1-3)的优选的具体例可例示下述的单体单元,但本发明并不限定于该些单体单元。另外,下述单体单元中的R表示氢原子或甲基。
而且,单体单元(a-1)优选为具有羧基或酚性羟基被1-乙氧基乙基或四氢呋喃基保护而成的残基的单体单元。
作为成分A中的单体单元(a-1)的含量,自感光度的观点考虑,相对于成分A的所有单体单元而言,优选为3mol%~70mol%,更优选为10mol%~65mol%,进一步更优选为20mol%~60mol%。
(a-2)具有交联性基的单体单元
成分A还至少具有(a-2)具有交联性基的单体单元。
所述交联性基如果是可通过加热处理而产生硬化反应的基,则并无特别限定。优选的具有交联性基的单体单元的形态可列举包含选自由如下单体单元所构成的群组的至少1种的单体单元:具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元、以及具有乙烯性不饱和基的单体单元。更详细而言可列举如下者。
自保存稳定性或硬化膜特性的观点考虑,单体单元(a-2)优选为具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元(a-2-1)。
<具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元(a-2-1)>
优选成分A包含具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元(a-2-1)。成分A还可以包含具有环氧基的单体单元及具有氧杂环丁基的单体单元这两者。而且,自硬化物的透明性的观点考虑,优选成分A包含具有氧杂环丁基的单体单元。
作为具有环氧基的基,如果具有环氧环则并无特别限制,可优选例示缩水甘油基、3,4-环氧环己基甲基。
作为具有氧杂环丁基的基,如果具有氧杂环丁烷环则并无特别限制,可优选例示(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基。
作为单体单元(a-2-1),于1个单体单元中具有至少1个环氧基或氧杂环丁基即可,还可以具有1个以上环氧基及1个以上氧杂环丁基、2个以上环氧基、或2个以上氧杂环丁基,并无特别限定,优选具有合计1个~3个环氧基及/或氧杂环丁基,更优选具有合计1个或2个环氧基及/或氧杂环丁基,进一步更优选具有1个环氧基或氧杂环丁基。
作为用以形成具有环氧基的单体单元的自由基聚合性单体的具体例,例如可列举丙烯酸缩水甘油酯、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-环氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧丁酯、丙烯酸-6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、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、日本专利第4168443号公报的段落0031~段落0035中所记载的含有脂环族环氧化物骨架的化合物等。
作为用以形成具有氧杂环丁基的单体单元的自由基聚合性单体的例子,例如可列举日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
作为用以形成单体单元(a-2-1)的自由基聚合性单体的例子,优选为含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
于该些单体中,更优选的单体可列举甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、日本专利第4168443号公报的段落0034~段落0035中所记载的含有脂环族环氧化物骨架的化合物及日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯。
自耐热透明性的观点考虑,特别优选的单体单元是源自丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯的任意者的单体单元。
该些单体单元(a-2-1)可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
单体单元(a-2-1)的优选的具体例可例示下述的单体单元。
<具有乙烯性不饱和基的单体单元(a-2-2)>
作为具有交联性基的单体单元(a-2)的1种,可列举具有乙烯性不饱和基的单体单元(a-2-2)。
所述具有乙烯性不饱和基的单体单元(a-2-2)优选于侧链具有乙烯性不饱和基的单体单元,更优选于末端具有乙烯性不饱和基且具有碳数为3~16的侧链的单体单元,进一步更优选式(a2-2-2)所表示的具有侧链的单体单元。
(式(a2-2-2)中,R1表示碳数为1~13的二价连结基,R2及R3分别独立地表示氢原子或甲基。)
R1为碳数为1~13的二价连结基即可,优选包含烯基、环烯基、亚芳基(arylene)或该些基组合而成的基,而且还可以包含酯键、醚键、酰胺键、氨基甲酸酯键等键。而且,二价连结基还可以在任意位置具有羟基、羧基等取代基。
作为成分A中的单体单元(a-2)的含量,相对于成分A的所有单体单元而言优选为5mol%~60mol%,更优选为10mol%~55mol%,特别优选为20mol%~50mol%。通过以上述比例而含有单体单元(a-2),可使硬化膜的物性变良好。
(a-3)具有碱可溶性基的单体单元
优选成分A包含具有碱可溶性基的单体单元(a-3)。
具有碱可溶性基的单体单元(a-3)具有赋予成分A碱可溶性的功能。由此而使成分A于显影时溶解于碱性溶液(显影液)中,因此包含单体单元(a-3)的成分A可容易地由于显影液而显影。而且,含有碱可溶性基的单体可以通过使用交联剂的交联或者通过与成分A分子内所具有的环氧基或氧杂环丁烷基(例如源自所述单体单元(a-2-1)的基等)的反应而硬化,从而对所得的硬化物赋予硬度。
具有碱可溶性基的单体单元(a-3)中的碱可溶性基是在抗蚀剂领域中所通常使用的基即可,例如可列举羧基、酚性羟基等。具有碱可溶性基的单体单元(a-3)的代表性例子可列举源自不饱和羧酸或其酸酐、羟基苯乙烯或其衍生物的单体单元等,但并不限定于该些单体单元。
单体单元(a-3)可适宜使用所述具有羧基的单体单元或具有酚性羟基的单体单元。该些单体单元中特别优选源自不饱和羧酸或其酸酐的单体单元。
不饱和羧酸或其酸酐例如可例示丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、马来酸、富马酸等α,β-不饱和羧酸及其酸酐(马来酸酐、衣康酸酐等)。该些化合物中特别优选丙烯酸、甲基丙烯酸。具有碱可溶性基的单体单元(a-3)可单独使用或者将2种以上组合使用。
(a-4)具有芳香环的单体单元
自折射率的观点考虑,优选成分A包含具有芳香环的单体单元(a-4)作为所述单体单元(a-1)~单体单元(a-3)以外的单体单元。
形成所述单体单元(a-4)的单体例如可列举苯乙烯类、具有芳香环的(甲基)丙烯酸酯类等。
该些单体单元中,优选列举源自苯乙烯的单体单元。
(a-5)其他单体单元
成分A还可以在不妨碍本发明的效果的范围内包含所述单体单元(a-1)~单体单元(a-4)以外的单体单元(a-5)。
用以形成单体单元(a-5)的自由基聚合性单体例如可列举日本专利特开2004-264623号公报的段落0021~段落0024中所记载的化合物(其中,形成前述的单体单元(a-1)~单体单元(a-4)的单体除外)。
而且,还可以列举以下所记载的化合物等。
含有聚环氧烷链的(甲基)丙烯酸酯单体例如可列举:环氧乙烷改质甲酚丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-901)、环氧乙烷改质十二烷基丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-950)、环氧乙烷改质十三烷基丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-951)、2-乙基己基聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为AronixTO-946)、2-乙基己基聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-947)、2-乙基己基聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-948)、2-乙基己基聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Aronix TO-949)、以上由东亚合成株式会社制造;
乙氧基-二乙二醇丙烯酸酯(商品名为Light acrylate EC-A)、甲氧基-三乙二醇丙烯酸酯(商品名为Light acrylate MTG-A)、甲氧基-聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Lightacrylate 130A)、苯氧基-聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Light acrylate P-200A)、壬基苯基-聚氧乙烯链加成物丙烯酸酯(商品名为Light acrylate NP-4EA)、壬基苯基-聚氧乙烯链加成物丙烯酸酯(商品名为Light acrylate NP-8EA)、以上由共荣社化学株式会社制造;
聚乙二醇丙烯酸酯(商品名为Blemmer AE-350)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PE-90)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PE-200)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PE-350)、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯(商品名为Blemmer AME-400)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PME-100)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PME-200)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为BlemmerPME-400)、聚丙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为BlemmerPP-500)、聚丙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer PP-800)、聚乙二醇聚丙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer 70PEP-370B)、聚乙二醇聚丁二醇甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer 50PET-800)、辛氧基聚乙二醇聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer 50POEP-800B)、辛氧基聚乙二醇聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(商品名为Blemmer 50AOEP-800B)、以上由日本油脂株式会社制造;
甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为NK Ester M-20G)、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为NK Ester M-40G)、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯(商品名为NK EsterM-90G)、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯(商品名为NK Ester AMP-20G)、以上由新中村化学工业株式会社制造等。
其中优选(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯。成分A可单独包含1种单体单元(a-5),亦可包含2种以上单体单元(a-5)。
作为成分A中的单体单元(a-5)的含量,相对于成分A的所有单体单元而言优选为0mol%~40mol%。
而且,于成分A包含单体单元(a-5)时,成分A中的单体单元(a-5)的含量相对于成分A的所有单体单元而言优选为1mol%~40mol%,更优选为5mol%~30mol%,特别优选为5mol%~25mol%。
而且,导入成分A所包含的各单体单元的方法可以是聚合法,也可以是高分子反应法,还可以并用这2种方法。成分A可于所述树脂组成物中单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为本发明的树脂组成物中的成分A的含量,相对于树脂组成物的所有固形物而言优选为20wt%~99wt%,更优选为40wt%~97wt%,进一步更优选为60wt%~95wt%。若含量为该范围内,则显影时的图案形成性变良好,而且获得折射率更高的硬化物。另外,树脂组成物的固形物量是表示除去溶剂等挥发性成分的量。
另外,于本发明的树脂组成物中,还可以在不妨碍本发明的效果的范围内并用成分A以外的树脂。其中,优选成分A以外的树脂的含量少于成分A的含量。
(成分B)粒子
本发明的树脂组成物以调节折射率为目的而包含粒子。
该粒子优选为折射率比包含除该粒子以外的材料的树脂组成物的折射率更高的粒子,具体而言,更优选于具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上的粒子,进一步更优选折射率为1.70以上的粒子,特别优选折射率为1.90以上的粒子。
此处,所谓于具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上,是表示于具有上述范围波长的光中的平均折射率为1.50以上,并不需要于具有上述范围波长的所有光中的折射率均为1.50以上。而且,平均折射率是具有上述范围的波长的各光的折射率测定值的总和除以测定点数的值。
此种具有高的折射率的粒子例如可例示无机氧化物粒子等无机粒子或者有机粒子、有机材料与无机材料的混合粒子等。其中,自透明性高且具有透光性的方面考虑,优选无机氧化物粒子。
具有透光性且折射率高的无机氧化物粒子优选为包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Te等原子的氧化物粒子,更优选为氧化钛、氧化锌、氧化锆、铟/锡氧化物、锑/锡氧化物,特别优选氧化钛。氧化钛特别优选折射率高的金红石型氧化钛。该些无机粒子还可以用有机材料对表面进行处理以赋予其分散稳定性。
为了不使树脂组成物的透明性降低,该些粒子的一次粒径优选为1nm~350nm,特别优选为3nm~100nm。此处,粒子的一次粒径是利用电子显微镜而测定任意200个粒子的粒径,是指其算术平均值。而且,于粒子的形状并不为球形时,将最长的边作为直径。
于本发明的树脂组成物中,作为于具有上述范围的波长的光中具有1.50以上的折射率的粒子的含量,考虑利用树脂组成物而所得的光学部件所要求的折射率或透光性等而适宜决定即可,相对于树脂组成物的所有固形物而言,优选为5wt%~80wt%,更优选为20wt%~70wt%。
于本发明中,粒子还可以通过如下方式调制为分散液而供于使用:于适当的分散剂及溶剂中,使用球磨机、棒磨机等混合装置而进行混合、分散。
所述分散液的调制中所使用的溶剂例如除了后述的(成分C)溶剂以外,还可以列举1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、新戊醇、环戊醇、1-己醇、环己醇等醇类等。
分散剂可优选例示后述的(成分G)分散剂中所记载的分散剂。
该些溶剂可单独使用1种或者将2种以上混合使用。
(成分C)溶剂
本发明的树脂组成物含有(成分C)溶剂。
本发明的树脂组成物优选将成分A及成分B、以及其他后述的各种添加剂的任意成分溶解或分散于(成分C)溶剂中而调制为溶液。
本发明的树脂组成物中所使用的(成分C)溶剂可使用公知的溶剂,可例示乙二醇单烷基醚类、乙二醇二烷基醚类、乙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇二烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类、二乙二醇单烷基醚乙酸酯类、二丙二醇单烷基醚类、二丙二醇二烷基醚类、二丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类、内酯类等。
上述溶剂中,优选二乙二醇乙基甲基醚、及/或丙二醇单甲醚乙酸酯,特别优选丙二醇单甲醚乙酸酯。
本发明中可使用的溶剂可单独使用1种,也可以并用2种。
本发明的树脂组成物中的(成分C)溶剂的含量,优选相对于成分A的含量100重量份而言为50重量份~3,000重量份,更优选为100重量份~2,000重量份,进一步更优选为150重量份~1,500重量份。
(成分D)光产酸剂
于将本发明的树脂组成物用作感光性树脂组成物时,本发明的树脂组成物优选含有(成分D)光产酸剂。
成分D优选为感应波长为300nm以上、优选波长为300nm~450nm的活性光线而产生酸的化合物,其化学结构并无限制。而且,关于并不直接感应波长为300nm以上的活性光线的光产酸剂,如果是可通过与增感剂并用而感应波长为300nm以上的活性光线,从而产生酸的化合物,则可与增感剂组合而优选使用。
成分D优选为可产生pKa为4以下的酸的光产酸剂,更优选为可产生pKa为3以下的酸的光产酸剂。
光产酸剂的例子可列举三氯甲基-均三嗪类、硫鎓盐或碘鎓盐、季铵盐类、重氮甲烷化合物、酰亚胺磺酸盐化合物、及肟磺酸盐化合物等。于该些光产酸剂中,自高感光度的观点考虑,优选使用肟磺酸盐化合物。该些光产酸剂可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
该些光产酸剂的具体例可例示如下。
三氯甲基-均三嗪(trichloromethyl-s-triazine)类可例示2-(3-氯苯基)-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲基噻吩基)-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基-β-苯乙烯基)-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-胡椒基-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基]-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪、或2-(4-甲氧基萘基)-双(4,6-三氯甲基)-均三嗪等。
二芳基碘鎓盐类可例示二苯基碘鎓三氟乙酸盐、二苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓三氟乙酸盐、苯基-4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基碘鎓六氟锑酸盐、或苯基-4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基碘鎓对甲苯磺酸盐等。
三芳基硫鎓盐类可例示三苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、三苯基硫鎓三氟乙酸盐、4-甲氧基苯基二苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基二苯基硫鎓三氟乙酸盐、4-苯基噻吩基二苯基硫鎓三氟甲磺酸盐、或4-苯基噻吩基二苯基硫鎓三氟乙酸盐等。
季铵盐类可例示四甲基铵丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸盐、四甲基铵己基三(对氯苯基)硼酸盐、四甲基铵己基三(3-三氟甲基苯基)硼酸盐、苄基二甲基苯基铵丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸盐、苄基二甲基苯基铵己基三(对氯苯基)硼酸盐、苄基二甲基苯基铵己基三(3-三氟甲基苯基)硼酸盐等。
重氮甲烷衍生物可例示双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(叔丁基磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷等。
酰亚胺磺酸盐衍生物可例示三氟甲基磺酰氧基双环[2.2.1]庚-5-烯-二羧基酰亚胺、琥珀酰亚胺三氟甲磺酸盐、邻苯二甲酰亚胺三氟甲磺酸盐、N-羟基萘二甲酰亚胺甲磺酸盐、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺丙磺酸盐等。
自感光度的观点考虑,本发明的树脂组成物优选包含具有至少1个下述式(1)所表示的肟磺酸盐残基的肟磺酸盐化合物作为成分D。另外,波浪线部分表示与其他化学结构的键结位置。
所述具有至少1个式(1)所表示的肟磺酸盐残基的肟磺酸盐化合物优选为下述式(2)所表示的化合物。
R1A-C(R2A)=N-O-SO2-R3A (2)
于式(2)中,R1A表示碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的卤代烷基、苯基、联苯基、萘基、2-呋喃基、2-噻吩基、碳原子数为1~4的烷氧基或氰基。于R1A为苯基、联苯基、萘基或蒽基时,该些基还可以被选自由卤素原子、羟基、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基及硝基所构成的群组的取代基而取代。
于式(2)中,R2A表示碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷氧基、可以被W取代的苯基、可以被W取代的萘基或可以被W取代的蒽基、二烷基氨基、吗啉基、或氰基。R2A与R1A也可以相互键结而形成5元环或6元环,所述5元环或6元环还可以与也可以具有1个或2个任意取代基的苯环键结。
于式(2)中,R3A表示碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷氧基、可以被W取代的苯基、可以被W取代的萘基或可以被W取代的蒽基。W表示卤素原子、氰基、硝基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基或碳原子数为1~5的卤代烷氧基。
R1A所表示的碳原子数为1~6的烷基可以是直链或支链烷基,例如可列举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、或2-乙基丁基。
R1A所表示的碳原子数为1~4的卤代烷基例如可列举氯甲基、三氯甲基、三氟甲基、或2-溴丙基。
R1A所表示的碳原子数为1~4的烷氧基可列举甲氧基或乙氧基。
于R1A表示苯基、联苯基、萘基或蒽基时,该些基还可以被选自由如下基所构成的群组的取代基所取代:卤素原子(例如氯原子、溴原子、碘原子等)、羟基、碳原子数为1~4的烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基)、碳原子数为1~4的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基)及硝基。
R2A所表示的碳原子数为1~10的烷基的具体例可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
R2A所表示的碳原子数为1~10的烷氧基的具体例可列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正辛氧基、正癸氧基等。
R2A所表示的碳原子数为1~5的卤代烷基的具体例可列举三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、全氟正戊基等。
R2A所表示的碳原子数为1~5的卤代烷氧基的具体例可列举三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟正丙氧基、全氟正丁氧基、全氟正戊氧基等。
R2A所表示的可以被W取代的苯基的具体例可列举邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻乙基苯基、间乙基苯基、对乙基苯基、对(正丙基)苯基、对(异丙基)苯基、对(正丁基)苯基、对(异丁基)苯基、对(仲丁基)苯基、对(叔丁基)苯基、对(正戊基)苯基、对(异戊基)苯基、对(叔戊基)苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、邻乙氧基苯基、间乙氧基苯基、对乙氧基苯基、对(正丙氧基)苯基、对(异丙氧基)苯基、对(正丁氧基)苯基、对(异丁氧基)苯基、对(仲丁氧基)苯基、对(叔丁氧基)苯基、对(正戊氧基)苯基、对(异戊氧基)苯基、对(叔戊氧基)苯基、对氯苯基、对溴苯基、对氟苯基、2,4-二氯苯基、2,4-二溴苯基、2,4-二氟苯基、2,4,6-三氯苯基、2,4,6-三溴苯基、2,4,6-三氟苯基、五氯苯基、五溴苯基、五氟苯基、对联苯基等。
R2A所表示的可以被W取代的萘基的具体例可列举2-甲基-1-萘基、3-甲基-1-萘基、4-甲基-1-萘基、5-甲基-1-萘基、6-甲基-1-萘基、7-甲基-1-萘基、8-甲基-1-萘基、1-甲基-2-萘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-2-萘基、5-甲基-2-萘基、6-甲基-2-萘基、7-甲基-2-萘基、8-甲基-2-萘基等。
R2A所表示的可以被W取代的蒽基的具体例可列举2-甲基-1-蒽基、3-甲基-1-蒽基、4-甲基-1-蒽基、5-甲基-1-蒽基、6-甲基-1-蒽基、7-甲基-1-蒽基、8-甲基-1-蒽基、9-甲基-1-蒽基、10-甲基-1-蒽基、1-甲基-2-蒽基、3-甲基-2-蒽基、4-甲基-2-蒽基、5-甲基-2-蒽基、6-甲基-2-蒽基、7-甲基-2-蒽基、8-甲基-2-蒽基、9-甲基-2-蒽基、10-甲基-2-蒽基等。
R2A所表示的二烷基氨基可列举二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基、二苯基氨基等。
R3A所表示的碳原子数为1~10的烷基的具体例可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
R3A所表示的碳原子数为1~10的烷氧基的具体例可列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正辛氧基、正癸氧基等。
R3A所表示的碳原子数为1~5的卤代烷基的具体例可列举三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、全氟正戊基等。
R3A所表示的碳原子数为1~5的卤代烷氧基的具体例可列举三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟正丙氧基、全氟正丁氧基、全氟正戊基氧基等。
R3A所表示的可以被W取代的苯基的具体例可列举邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻乙基苯基、间乙基苯基、对乙基苯基、对(正丙基)苯基、对(异丙基)苯基、对(正丁基)苯基、对(异丁基)苯基、对(仲丁基)苯基、对(叔丁基)苯基、对(正戊基)苯基、对(异戊基)苯基、对(叔戊基)苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、邻乙氧基苯基、间乙氧基苯基、对乙氧基苯基、对(正丙氧基)苯基、对(异丙氧基)苯基、对(正丁氧基)苯基、对(异丁氧基)苯基、对(仲丁氧基)苯基、对(叔丁氧基)苯基、对(正戊氧基)苯基、对(异戊氧基)苯基、对(叔戊氧基)苯基、对氯苯基、对溴苯基、对氟苯基、2,4-二氯苯基、2,4-二溴苯基、2,4-二氟苯基、2,4,6-三氯苯基、2,4,6-三溴苯基、2,4,6-三氟苯基、五氯苯基、五溴苯基、五氟苯基、对联苯基等。
R3A所表示的可以被W取代的萘基的具体例可列举2-甲基-1-萘基、3-甲基-1-萘基、4-甲基-1-萘基、5-甲基-1-萘基、6-甲基-1-萘基、7-甲基-1-萘基、8-甲基-1-萘基、1-甲基-2-萘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-2-萘基、5-甲基-2-萘基、6-甲基-2-萘基、7-甲基-2-萘基、8-甲基-2-萘基等。
R3A所表示的可以被W取代的蒽基的具体例可列举2-甲基-1-蒽基、3-甲基-1-蒽基、4-甲基-1-蒽基、5-甲基-1-蒽基、6-甲基-1-蒽基、7-甲基-1-蒽基、8-甲基-1-蒽基、9-甲基-1-蒽基、10-甲基-1-蒽基、1-甲基-2-蒽基、3-甲基-2-蒽基、4-甲基-2-蒽基、5-甲基-2-蒽基、6-甲基-2-蒽基、7-甲基-2-蒽基、8-甲基-2-蒽基、9-甲基-2-蒽基、10-甲基-2-蒽基等。
W所表示的碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、及碳原子数为1~5的卤代烷氧基的具体例可列举与作为R2A或R3A所表示的碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、及碳原子数为1~5的卤代烷氧基的具体例而列举的基相同者。
R2A与R1A也可以相互键结而形成5元环或6元环。
R2A与R1A相互键结而形成5元环或6元环时,所述5元环或6元环可列举碳环式基及杂环式环基,例如可以是环戊烷、环己烷、环庚烷、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、吡喃、吡啶、吡嗪、吗啉、哌啶或哌嗪环。所述5元环或6元环还可以与亦可具有任意取代基的苯环键结,其例可列举四氢化萘、二氢化蒽、茚、色满(chroman)、芴(fluorene)、氧杂蒽(xanthene)或噻吨(thioxanthene)环类。所述5元环或6元环还可以包含羰基,其例可列举环己二烯酮、萘酮及蒽酮环类。
所述式(2)所表示的化合物的适宜形态之一是下述式(2-1)所表示的化合物。式(2-1)所表示的化合物是式(2)中的R2A与R1A键结而形成5元环的化合物。
(式(2-1)中,R3A与式(2)中的R3A同义,X表示烷基、烷氧基或卤素原子,t表示0~3的整数,于t为2或3时,多个X可以相同也可以不同。)
X所表示的烷基优选为碳原子数为1~4的直链状或支链状烷基。X所表示的烷氧基优选为碳原子数为1~4的直链状或支链状烷氧基。X所表示的卤素原子优选为氯原子或氟原子。
t优选为0或1。特别优选如下的化合物:于式(2-1)中,t为1,X为甲基,X的取代位置为邻位,R3A是碳原子数为1~10的直链状烷基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基甲基、或对甲苯甲酰基的化合物。
式(2-1)所表示的肟磺酸盐化合物的具体例可列举下述化合物(i)、化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)等,该些化合物可单独使用1种,还可以并用2种以上。化合物(i)~化合物(iv)能够以市售品的形式而获得。
而且,还可以与其他种类的光产酸剂组合使用。
式(2)所表示的化合物的优选形态之一是:
R1A表示碳原子数为1~4的烷基、三氟甲基、苯基、氯苯基、二氯苯基、甲氧基苯基、4-联苯基、萘基或蒽基;
R2A表示氰基;
R3A表示碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷氧基、可以被W取代的苯基、可以被W取代的萘基或可以被W取代的蒽基,W表示卤素原子、氰基、硝基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基或碳原子数为1~5的卤代烷氧基。
式(2)所表示的化合物还优选为下述式(2-2)所表示的化合物。
于式(2-2)中,R4A表示卤素原子、羟基、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基或硝基,L表示0~5的整数。R3A表示碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基、碳原子数为1~5的卤代烷氧基、可以被W取代的苯基、可以被W取代的萘基或可以被W取代的蒽基,W表示卤素原子、氰基、硝基、碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、碳原子数为1~5的卤代烷基或碳原子数为1~5的卤代烷氧基。
式(2-2)中的R3A优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、对甲苯基、4-氯苯基或五氟苯基,特别优选为甲基、乙基、正丙基、正丁基或对甲苯基。
R4A所表示的卤素原子优选为氟原子、氯原子或溴原子。
R4A所表示的碳原子数为1~4的烷基优选为甲基或乙基。
R4A所表示的碳原子数为1~4的烷氧基优选为甲氧基或乙氧基。
L优选为0~2,特别优选为0~1。
于式(2)所表示的化合物中,式(2-2)所表示的化合物中所包含的化合物的优选形态是如下的形态:于式(2)中,R1A表示苯基或4-甲氧基苯基,R2A表示氰基,R3A表示甲基、乙基、正丙基、正丁基或4-甲苯基。
所述式(1)所表示的化合物亦优选为下述式(1-2)所表示的化合物。
(式(1-2)中,R1表示烷基、芳基或杂芳基,R2分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或卤素原子,R6分别独立地表示卤素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、氨基磺酰基或烷氧基磺酰基,X表示O或S,n表示1或2,m表示0~6的整数。)
于本发明的树脂组成物中,相对于成分A的含量100重量份而言,优选使用0.1重量份~10重量份的(成分D)光产酸剂,更优选使用0.5重量份~10重量份的(成分D)光产酸剂。
(成分E)热交联剂
本发明的树脂组成物优选含有(成分E)热交联剂。通过添加(成分E)热交联剂,可制成坚固的硬化膜。另外,本发明中的成分E是成分A以外的成分。而且,成分E优选为后述的(成分F)碱不溶性树脂以外的成分。
热交联剂可优选例示嵌段异氰酸酯类交联剂、含有烷氧基甲基的交联剂、具有环氧基的环氧树脂或具有羧基的(甲基)丙烯酸类树脂等。该些中特别优选具有环氧基的环氧树脂。
作为成分E的添加量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.05重量份~50重量份,更优选为0.5重量份~10重量份,进一步更优选为0.5重量份~5重量份。
(成分F)碱不溶性树脂
本发明的树脂组成物优选含有(成分F)碱不溶性树脂。
成分F是依照下述定义的碱不溶性树脂,且为成分A以外的化合物。成分F可使用于添加于本发明的树脂组成物中时,并不产生由于与其他成分的相分离而造成的白浊或面状粗糙、析出等问题的树脂。
于本发明中,成分F中的“碱不溶性”是指将该化合物(树脂)的溶液涂布于基板上,于90℃下进行2分钟加热而形成的该化合物(树脂)的涂膜(厚度为4μm)对于23℃的2.38wt%四甲基氢氧化铵水溶液的溶解速度不足0.01μm/sec。
成分F可列举碱不溶性的环氧树脂或丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨基甲酸酯树脂、对羟基苯乙烯树脂、酚醛清漆树脂等。
另外,环氧树脂等具有热交联性的(成分F)碱不溶性树脂还可以用作(成分E)热交联剂。但是,具有热交联性的(成分F)碱不溶性树脂的含量并不是成分E,而是被视为成分F。
而且,本发明的树脂组成物为了通过最终的加热处理而获得硬化膜,作为成分F,优选为具有可以通过加热而硬化的官能基的成分、亦即还可以发挥作为(成分E)热交联剂的功能的成分。作为利用加热的硬化,可以是成分F单独硬化,还可以与成分A中的环氧基及/或氧杂环丁基反应而交联。而且,于成分A具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基时,还可以使羧基或酚性羟基反应而进行交联。
此种化合物可列举环氧树脂或具有环氧基及/或氧杂环丁基的丙烯酸类树脂。
环氧树脂可列举双酚A型环氧树脂、双酚F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、联苯型环氧树脂、萘型环氧树脂、含有脂环族结构的环氧树脂、脂肪族环氧树脂等。
双酚A型环氧树脂可列举JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上由三菱化学株式会社制造)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上由DIC株式会社制造)等;双酚F型环氧树脂可列举JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上、由三菱化学株式会社制造)、EPICLON830、EPICLON835(以上由DIC株式会社制造)、LCE-21、RE-602S(以上由日本化药株式会社制造)等;苯酚酚醛清漆型环氧树脂可列举JER152、JER154、JER157S65、JER157S70(以上由三菱化学株式会社制造)、EPICLON N-740、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上由DIC株式会社制造)等;甲酚酚醛清漆型环氧树脂可列举EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLONN-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLONN-690、EPICLONN-695(以上由DIC株式会社制造)、EOCN-1020(以上由日本化药株式会社制造)等;联苯型环氧树脂可列举YX-4000、YX-4000H、YL6121H、YL-6640、YL-6677、YX-7399(以上由三菱化学株式会社制造)等;萘型环氧树脂可列举EPICLON HP-4032D、EPICLON HP-4700(以上由DIC株式会社制造)等;含有脂环族结构的环氧树脂可列举EPICLON HP-7200(DIC株式会社制造)、XD-1000(日本化药株式会社制造)等;脂肪族环氧树脂可列举ADEKARESIN EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上由ADEKA株式会社制造)、Celloxide2021P、Celloxide 2081、Celloxide 2083、Celloxide 2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、EPOLEAD PB 4700(以上由大赛璐化学工业株式会社制造)等。
除此以外,还可以列举ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKA RESINEP-4003S、ADEKARESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上由ADEKA株式会社制造)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、EPPN-501、EPPN-502(以上由ADEKA株式会社制造)、JER1031S(三菱化学株式会社制造)等。
该些环氧树脂可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
丙烯酸类树脂可使用(甲基)丙烯酸酯类单体的聚合物及共聚物。作为此种单体的例子,(甲基)丙烯酸酯类可列举(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)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、聚丙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯等。该些单体可单独以1种进行聚合,也可以使用多种共聚而成者。
而且,如果是可维持所述碱不溶性的范围,则可使用于所述(甲基)丙烯酸酯类单体中共聚有少量的具有羧基、羟基、环氧乙烷的重复单元、环氧丙烷的重复单元的单体而成的聚合物。此种单体可列举丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、马来酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、4-羧基苯乙烯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁酯、二乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单乙醚(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单苯醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单乙醚(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯等。
可优选使用如下的聚合物:于所述(甲基)丙烯酸酯类聚合物或于其中共聚有少量的具有羧基、羟基、环氧乙烷的重复单元、环氧丙烷的重复单元的单体而成的聚合物中,进一步共聚具有环氧基或氧杂环丁基等交联性基的单体而成的聚合物。此种单体可列举丙烯酸缩水甘油酯、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-环氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧丁酯、丙烯酸-6,7-环氧庚酯、甲基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-环氧庚酯、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、日本专利第4168443号公报的段落0031~段落0035中所记载的含有脂环族环氧化物骨架的化合物等。
作为用以形成具有氧杂环丁基的单体单元的自由基聚合性单体的例子,例如可列举日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
于该些单体中,更优选的单体可列举甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、日本专利第4168443号公报的段落0034~段落0035中所记载的含有脂环族环氧化物骨架的化合物及日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯。
自耐热透明性的观点考虑,特别优选的是源自丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯、及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯的任意者的单体单元。该些单体单元可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为成分F的添加量,相对于树脂组成物的所有固形物量100重量份而言,优选为3重量份~40重量份,更优选为5重量份~35重量份,进一步更优选为8重量份~30重量份。
(成分G)分散剂
本发明的树脂组成物优选含有(成分G)分散剂。
分散剂如果是可使(成分B)粒子的分散性提高的分散剂,则可使用任意分散剂。
此种市售的分散剂可列举Disperbyk 101、Disperbyk 102、Disperbyk103、Disperbyk 108、Disperbyk 109、Disperbyk 100、Disperbyk 111、Disperbyk 112、Disperbyk 116、Disperbyk 130、Disperbyk 140、Disperbyk142、Disperbyk 145、Disperbyk 161、Disperbyk 162、Disperbyk 163、Disperbyk 164、Disperbyk 166、Disperbyk 167、Disperbyk 168、Disperbyk170、Disperbyk 174、Disperbyk 180、Disperbyk 182、Disperbyk 183、Disperbyk 185、Disperbyk 190、Disperbyk 191、Disperbyk 193、Disperbyk194、Disperbyk 198、Disperbyk 2000、Disperbyk 2001、Disperbyk 2008、Disperbyk 2009、Disperbyk 2010、Disperbyk 2012、Disperbyk 2015、Disperbyk 2022、Disperbyk 2025、Disperbyk 2050、Disperbyk 2070、Disperbyk 2096、Disperbyk 2150、Disperbyk 2155、Disperbyk 2163、Disperbyk 2164、Disperbyk-P104、Disperbyk-P104S、Disperbyk 105(以上由BYK Chemie公司制造)、EFKA 4008、EFKA 4009、EFKA 4010、EFKA4015、EFKA 4020、EFKA 4046、EFKA 4047、EFKA 4050、EFKA 4055、EFKA4060、EFKA 4080、EFKA 4400、EFKA 4401、EFKA 4402、EFKA 4403、EFKA 4406、EFKA 4408、EFKA 4300、EFKA 4330、EFKA 4340、EFKA 4015、EFKA 4800、EFKA 5010、EFKA 5065、EFKA5066、EFKA 5070、EFKA 7500、EFKA 7554(以上由汽巴精化有限公司制造);Solsperse3000、Solsperse9000、Solsperse 13000、Solsperse 16000、Solsperse 17000、Solsperse18000、Solsperse 20000、Solsperse 21000、Solsperse 24000、Solsperse 26000、Solsperse 27000、Solsperse 28000、Solsperse 32000、Solsperse 32500、Solsperse32550、Solsperse 33500、Solsperse 35100、Solsperse 35200、Solsperse 36000、Solsperse 36600、Solsperse 38500、Solsperse 41000、Solsperse 41090、Solsperse20000、Solsperse D540(以上由路博润公司制造);Ajisper PA111、Ajisper PB711、Ajisper PB821、Ajisper PB822、AjisperPB824(以上由Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制造);Disparlon 1850、Disparlon 1860、Disparlon 2150、Disparlon 7004、DisparlonDA-100、Disparlon DA-234、Disparlon DA-325、Disparlon DA-375、DisparlonDA-705、Disparlon DA-725、Disparlon PW-36(以上由楠本化成株式会社制造);及FLOWLEN DOPA-14、FLOWLEN DOPA-15B、FLOWLENDOPA-17、FLOWLEN DOPA-22、FLOWLEN DOPA-44、FLOWLENTG-710、FLOWLEN D-90(以上由共荣化学工业株式会社制造)、ANTI-TERRA-205(BYK Chemie公司制造)等。
分散剂可使用1种或者将2种以上组合使用。
特别是于本发明中,分散剂优选使用具有规定酸值的分散剂(以下还称为“酸值分散剂”)。酸值分散剂于无机粒子上的吸附性良好,结果可获得良好的分散性,且可使颜料分散体的粘度变低。酸值分散剂的具体例可列举Disperbyk P104、Disperbyk P104S、Disperbyk 220S、Disperbyk 110、Disperbyk 111、Disperbyk 170、Disperbyk 171、Disperbyk 174、Disperbyk2095(以上由必克化学(BYK Chemie)公司制造);EFKA 5010、EFKA 5065、EFKA 5066、EFKA 5070、EFKA 7500、EFKA 7554(以上由汽巴精化有限公司制造);Solsperse 3000、Solsperse 16000、Solsperse 17000、Solsperse18000、Solsperse36000、Solsperse 36600、Solsperse 41000(以上由路博润公司制造)等。
本发明的树脂组成物中的分散剂的含量,优选相对于成分B的含量100重量份而言为50重量份~3,000重量份,更优选为100重量份~2,000重量份,进一步更优选为150重量份~1,500重量份。
<其他成分>
本发明的树脂组成物还可以含有所述成分A~成分G以外的其他成分。
作为其他成分,自感光度的观点考虑,优选添加(成分H)增感剂或(成分I)显影促进剂。
另外,作为本发明的树脂组成物,自基板密接性的观点考虑,优选含有(成分J)密接改良剂;自液体保存稳定性的观点考虑,优选含有(成分K)碱性化合物;自涂布性的观点考虑,优选含有(成分L)表面活性剂(氟类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等)。
另外,可视需要而于本发明的树脂组成物中加入(成分M)抗氧化剂、(成分N)增塑剂、(成分O)热自由基产生剂、(成分P)热产酸剂、(成分Q)酸增殖剂、紫外线吸收剂、增稠剂、及有机或无机的防沉淀剂等公知的添加剂。
以下,对本发明的树脂组成物所可包含的其他成分加以说明。
(成分H)增感剂
于本发明的树脂组成物中,在与前述的(成分D)光产酸剂的组合中,为了促进其分解而可以添加(成分H)增感剂。
增感剂吸收活性光线或放射线而成为激发态。成为激发态的增感剂与光产酸剂接触,产生电子移动、能量移动、发热等作用。光产酸剂由此产生化学变化而分解,生成酸。
优选的增感剂的例子可列举属于以下的化合物类,且于350nm~450nm的区域中具有吸收波长的化合物。
多核芳香族类(例如芘、苝、三亚苯、蒽)、氧杂蒽类(例如荧光素、曙红、赤藓红、罗丹明B、孟加拉玫瑰红)、氧杂蒽酮类(例如氧杂蒽酮、噻吨酮、二甲基噻吨酮、二乙基噻吨酮)、花菁类(例如噻碳菁、噁碳菁)、部花青类(例如部花青、碳部花青)、若丹菁(rhodacyanie)类、氧杂菁类、噻嗪类(例如硫堇(thionine)、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、吖啶酮类(例如吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮)、蒽醌类(例如蒽醌)、方酸菁(squarylium cyanine)类(例如方酸菁)、苯乙烯类、碱性苯乙烯类、香豆素类(例如7-二乙基氨基-4-甲基香豆素)。该些增感剂中特别优选蒽类、吖啶酮类、香豆素类、碱性苯乙烯类。
增感剂可使用市售的增感剂,还可以利用公知的合成方法而合成。
作为增感剂的添加量,自兼顾感光度、透明性的观点考虑,相对于(成分D)光产酸剂100重量份而言优选为20重量份~300重量份,特别优选为30重量份~200重量份。
(成分I)显影促进剂
本发明的树脂组成物优选含有(成分I)显影促进剂。
作为(成分I)显影促进剂,可使用具有显影促进效果的任意化合物,优选为具有选自由羧基、酚性羟基、及亚烷基氧基(alkylene oxy group)所构成的群组的至少1种结构的化合物,更优选为具有羧基或酚性羟基的化合物。特别优选具有被酸离解性基保护的羧基或酚性羟基的化合物。
而且,(成分I)显影促进剂的分子量优选为100~2,000,更优选为150~1,500,特别优选为150~1,000。
作为显影促进剂的例子,具有亚烷基氧基的化合物可列举聚乙二醇、聚乙二醇的甲醚、及日本专利特开平9-222724号公报中所记载的化合物等。
具有羧基的化合物可列举日本专利特开2000-66406号公报、日本专利特开平9-6001号公报、日本专利特开平10-20501号公报、日本专利特开平11-338150号公报等中所记载的化合物。
具有酚性羟基的化合物可列举日本专利特开2005-346024号公报、日本专利特开平10-133366号公报、日本专利特开平9-194415号公报、日本专利特开平9-222724号公报、日本专利特开平11-171810号公报、日本专利特开2007-121766号公报、日本专利特开平9-297396号公报、日本专利特开2003-43679号公报等中所记载的化合物。该些化合物中适宜的是苯环数为2个~10个的酚化合物,更适宜的是苯环数为2个~5个的酚化合物。特别优选的显影促进剂可列举在日本专利特开平10-133366号公报中揭示为溶解促进剂的酚性化合物。
(成分I)显影促进剂可单独使用1种,还可以并用2种以上。
作为本发明的树脂组成物中的(成分I)显影促进剂的添加量,自感光度与残膜率的观点考虑,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.1重量份~30重量份,更优选为0.2重量份~20重量份,最优选为0.5重量份~10重量份。
(成分J)密接改良剂
本发明的树脂组成物优选含有(成分J)密接改良剂。
可于本发明的树脂组成物中使用的(成分J)密接改良剂是使成为基板的无机物(例如硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物,金、铜、铝等金属)与绝缘膜的密接性提高的化合物。具体而言可列举硅烷偶联剂、硫醇系化合物等。作为本发明中所使用的(成分J)密接改良剂的硅烷偶联剂是以表面改质为目的的化合物,并无特别限定,可使用公知的密接改良剂。
优选的硅烷偶联剂例如可列举γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷。
该些硅烷偶联剂中更优选γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷,进一步更优选γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷。
该些化合物可单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为本发明的树脂组成物中的(成分J)密接改良剂的含量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.1重量份~20重量份,更优选为0.5重量份~10重量份。
(成分K)碱性化合物
本发明的树脂组成物优选含有(成分K)碱性化合物。
(成分K)碱性化合物可自化学增幅抗蚀剂中所使用的化合物中任意选择而使用。例如可列举脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、氢氧化季铵、及羧酸的季铵盐等。
脂肪族胺例如可列举三甲基胺、二乙基胺、三乙基胺、二正丙基胺、三正丙基胺、二正戊基胺、三正戊基胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己基胺、二环己基甲基胺等。
芳香族胺例如可列举苯胺、苯甲胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺等。
杂环式胺例如可列举吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲氨基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、烟碱、烟酸、烟酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吗啉、4-甲基吗啉、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮杂双环[5.3.0]-7-十一碳烯等。
氢氧化季铵例如可列举四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四正丁基氢氧化铵、四正己基氢氧化铵等。
羧酸的季铵盐例如可列举四甲基乙酸铵、四甲基苯甲酸铵、四正丁基乙酸铵、四正丁基苯甲酸铵等。
本发明中可使用的碱性化合物可单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为本发明的树脂组成物中的(成分K)碱性化合物的含量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.001重量份~1重量份,更优选为0.002重量份~0.2重量份。
(成分L)表面活性剂(氟类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等)
本发明的树脂组成物优选含有(成分L)表面活性剂(氟类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等)。
表面活性剂可列举包含下述所示的结构单元A与结构单元B的共聚物(3)作为优选例。该共聚物的重量平均分子量(Mw)优选为1,000以上10,000以下,更优选为1,500以上5,000以下。重量平均分子量是利用凝胶渗透色谱仪(GPC)而测定的聚苯乙烯换算值。
于共聚物(3)中,R21及R23分别独立地表示氢原子或甲基,R22表示碳数为1以上4以下的直链亚烷基,R24表示氢原子或碳数为1以上4以下的烷基,L表示碳数为3以上6以下的亚烷基,p及q是表示聚合比的重量百分率,p表示10wt%以上80wt%以下的数值,q表示20wt%以上90wt%以下的数值,r表示1以上18以下的整数,n表示1以上10以下的整数。
结构单元B中的L优选为下述式(4)所表示的亚烷基。
于式(4)中,R25表示碳数为1以上4以下的烷基,于相溶性与对被涂布面的润湿性的方面考虑,优选为碳数为1以上3以下的烷基,更优选为碳数为2或3的烷基。
而且,优选p与q的和(p+q)为p+q=100,亦即100wt%。
作为氟类表面活性剂、硅酮类表面活性剂的例子,具体而言可列举日本专利特开昭62-36663号、日本专利特开昭61-226746号、日本专利特开昭61-226745号、日本专利特开昭62-170950号、日本专利特开昭63-34540号、日本专利特开平7-230165号、日本专利特开平8-62834号、日本专利特开平9-54432号、日本专利特开平9-5988号、日本专利特开2001-330953号等各公报中所记载的表面活性剂,还可以使用市售的表面活性剂。可使用的市售的表面活性剂例如可列举Eftop EF301、EF303、(以上由三菱综合材料电子化成株式会社制造)、Fluorad FC430、431(以上由住友3M株式会社制造)、Megafac F171、F780F、F173、F176、F189、R08(以上由迪爱生(DIC)株式会社制造)、Surflon S-382、SC01、102、103、104、105、106(以上由旭硝子株式会社制造)、PolyFox系列(欧诺法装饰材料(OMNOVA)公司制造)等氟类表面活性剂或硅酮类表面活性剂。而且,还可以使用硅酮烷聚合物KP-341(信越化学工业株式会社制造)作为硅酮类表面活性剂。
该些表面活性剂可单独使用1种或者将2种以上混合使用。而且,还可以将氟类表面活性剂与硅酮类表面活性剂并用。
作为本发明的树脂组成物中的(成分L)表面活性剂(氟类表面活性剂、硅酮类表面活性剂等)的添加量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为10重量份以下,更优选为0.01重量份~10重量份,进一步更优选为0.01重量份~1重量份。
(成分M)抗氧化剂
本发明的树脂组成物还可以含有(成分M)抗氧化剂。通过添加(成分M)抗氧化剂,可防止硬化膜的着色,或者可减低由于分解所造成的膜厚减少。
作为(成分M)抗氧化剂,可含有公知的抗氧化剂。此种抗氧化剂例如可列举磷类抗氧化剂、酰肼类、受阻胺类抗氧化剂、硫类抗氧化剂、酚类抗氧化剂、抗坏血酸类、亚硫酸锌、糖类、亚硝酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟胺衍生物等。该些化合物中,自硬化膜的着色、膜厚减少的观点考虑,特别优选酚类抗氧化剂。该些化合物可单独使用1种,还可以混合使用2种以上。
酚类抗氧化剂的市售品例如可列举Adekastab AO-60、AdekastabAO-80(以上由艾迪科(ADEKA)株式会社制造)、Irganox 1098(日本汽巴株式会社制造)。
作为(成分M)抗氧化剂的含量,相对于树脂组成物的所有固形物而言优选为0.1wt%~6wt%,更优选为0.2wt%~5wt%,特别优选为0.5wt%~4wt%。通过使其为该范围,可获得所形成的膜的充分的透明性,且图案形成时的感光度也变良好。
而且,作为抗氧化剂以外的添加剂,还可以将“高分子添加剂的新扩展(日刊工业新闻社)”中所记载的各种紫外线吸收剂或金属减活剂等添加于本发明的树脂组成物中。
(成分N)增塑剂
本发明的树脂组成物还可以含有(成分N)增塑剂。
(成分N)增塑剂例如可列举邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二(十二烷基)酯、聚乙二醇、丙三醇、二甲基丙三醇邻苯二甲酸酯、酒石酸二丁酯、己二酸二辛酯、三乙酰基丙三醇等。
作为本发明的树脂组成物中的(成分N)增塑剂的含量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.1重量份~30重量份,更优选为1重量份~10重量份。
(成分O)热自由基产生剂
本发明的树脂组成物还可以包含(成分O)热自由基产生剂,在含有如具有乙烯性不饱和双键的化合物这样的乙烯性不饱和化合物时,优选含有(成分O)热自由基产生剂。热自由基产生剂可使用公知的热自由基产生剂。
热自由基产生剂是由于热的能量而产生自由基,从而开始或促进聚合性化合物的聚合反应的化合物。通过添加热自由基产生剂,存在使所得的硬化膜变得更强韧,使耐热性、耐溶剂性提高的情况。
优选的热自由基产生剂可列举芳香族酮类、鎓盐化合物、有机过氧化物、硫代化合物、六芳基二咪唑化合物、酮肟酯化合物、硼酸盐化合物、嗪鎓化合物、二茂金属化合物、活性酯化合物、具有碳卤键的化合物、偶氮类化合物、联苄化合物等。
(成分O)热自由基产生剂可单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为本发明的树脂组成物中的(成分O)热自由基产生剂的含量,自提高膜物性的观点考虑,于将成分A的含量设为100重量份时,优选为0.01重量份~50重量份,更优选为0.1重量份~20重量份,最优选为0.5重量份~10重量份。
(成分P)热产酸剂
本发明的树脂组成物还可以含有(成分P)热产酸剂。
所谓热产酸剂是由于热而产生酸的化合物,是热分解点优选为130℃~250℃、更优选为150℃~220℃的范围的化合物,例如是可由于加热而产生磺酸、羧酸、二磺酰亚胺等低亲核性酸的化合物。
产生的酸优选为pKa强至2以下的磺酸或被吸电子基取代的烷基羧酸或芳基羧酸、同样被吸电子基取代的二磺酰亚胺等。吸电子基可列举氟原子等卤素原子、三氟甲基等卤烷基、硝基、氰基。
而且,于本发明中还优选使用实质上并不由于曝光光线的照射而产生酸,而是由于热而产生酸的磺酸酯。热产酸剂的分子量优选为230~1,000,更优选为230~800。
作为热产酸剂于树脂组成物中的含量,相对于成分A的含量100重量份而言,优选为0.5重量份~20重量份,特别优选为1重量份~15重量份。
(成分Q)酸增殖剂
本发明的树脂组成物可以为了提高感光度而使用(成分Q)酸增殖剂。于本发明中所使用的酸增殖剂是可以通过酸催化剂反应而进一步产生酸,从而使反应系统内的酸浓度上升的化合物,且是于不存在酸的状态下稳定地存在的化合物。此种化合物可以在1次反应中增加1个以上的酸,因此随着反应的进行而使反应加速进行,所产生的酸自身诱发自我分解,因此此处所产生的酸的强度优选为酸离解常数pKa为3以下,特别优选为2以下。
酸增殖剂的具体例可列举日本专利特开平10-1508号公报的段落0203~段落0223、日本专利特开平10-282642号公报的段落0016~段落0055、及日本专利特表平9-512498号公报第39页第12行~第47页第2行中所记载的化合物。
可于本发明中使用的酸增殖剂可列举能够由于产酸剂所产生的酸而分解,产生如下的pKa为3以下的酸的化合物:氯乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、苯基膦酸等。
作为酸增殖剂于树脂组成物中的含量,自曝光部与未曝光部的溶解对比度的观点考虑,相对于(成分D)光产酸剂100重量份而言优选为10重量份~1,000重量份,更优选为20重量份~500重量份。
(硬化物的制造方法)
作为本发明的硬化物的制造方法,如果是使用本发明的树脂组成物的硬化物的制造方法则并无特别限制,优选至少顺次包含步骤(a)~步骤(c)的方法。而且,由本发明的硬化物的制造方法而所得的硬化物的形状并无特别限制,可以如包含下述步骤(a)~步骤(c)的方法那样为膜状的硬化物,也可以是任意的形状,还可以如后所述那样为图案状的硬化物:
(a)涂布步骤,将本发明的树脂组成物涂布于基板上;
(b)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(c)热处理步骤,对除去了溶剂的树脂组成物进行热处理。
以下顺次对各步骤加以说明。
<涂布步骤(步骤(a))>
本发明的硬化物的制造方法优选包含(a)涂布步骤,亦即将本发明的树脂组成物涂布于基板上。
于步骤(a)中,优选将本发明的树脂组成物涂布于规定的基板上,通过减压及/或加热(预焙)而除去溶剂,由此而形成所期望的干燥涂膜。
可于本发明中使用的基板材料可列举硅、二氧化硅、氮化硅、氧化铝、玻璃、玻璃-陶瓷、氟化镓、磷化铟、铜、铝、镍、铁、钢、铜-硅合金、包覆铟-锡氧化物的玻璃;聚酰亚胺及聚酯等的有机薄膜;含有金属、半导体及绝缘材料的图案化区域的任意基板等,但并不限定于该些。可以根据情况而在涂布树脂组成物之前,于基板上实施烘烤步骤以除去所吸收的湿气。于基板上的涂布方法并无特别限定,例如可使用狭缝涂布法、喷雾法、辊涂法、旋涂法、流延涂布法等方法。于为大型基板时,上述方法中优选狭缝涂布法。此处所谓的大型基板是指各边为1m以上5m以下的大小的基板。
<溶剂除去步骤(步骤(b))>
本发明的硬化物的制造方法优选含有(b)溶剂除去步骤,亦即自所涂布的树脂组成物中除去溶剂。
于步骤(b)中,优选利用减压(真空)及/或加热,自所涂布的上述膜中除去溶剂而于基板上形成干燥涂膜。加热条件优选为于70℃~120℃下进行30秒~300秒左右。
本发明的树脂图案制造方法的形状控制性良好,因此适合用于制造溶剂除去后的膜厚为4μm以上的厚膜图案。溶剂除去后的膜厚优选为4μm~500μm,特别优选为4μm~100μm。
<热处理步骤(步骤(c))>
本发明的硬化物的制造方法优选包含热处理步骤(烘烤步骤),亦即对除去了溶剂的树脂组成物进行热处理。可通过进行热处理而形成硬化膜。
热处理温度(烘烤温度)优选为180℃~250℃,热处理时间优选为30分钟~150分钟。
例如于使用包含(a-1-1)具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基的单体单元与(a-2-1)具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元的聚合物而作为成分A时,于所述热处理步骤中,单体单元(a-1-1)中的酸分解性基热分解而生成羧基或酚性羟基,与环氧基及/或氧杂环丁基交联而可形成硬化膜。
而且,于使用(成分E)热交联剂时,优选于所述热处理步骤中亦使(成分E)热交联剂进行热交联。
(树脂图案制造方法)
本发明的树脂图案制造方法如果是使用本发明的树脂组成物的树脂图案制造方法则并无特别限制,优选为至少顺次包含步骤(1)~步骤(5)的方法:
(1)涂布步骤,将本发明的树脂组成物涂布于基板上;
(2)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(3)曝光步骤,利用活性光线将除去了溶剂的树脂组成物曝光为图案状;
(4)显影步骤,利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影;
(5)热处理步骤,对进行了显影的树脂组成物进行热处理。
以下顺次对各步骤加以说明。
<涂布步骤(步骤(1))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(1)涂布步骤,亦即将本发明的树脂组成物涂布于基板上。
步骤(1)是与所述步骤(a)相同的步骤,优选的形态也相同。
<溶剂除去步骤(步骤(2))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(2)溶剂除去步骤,亦即自所涂布的树脂组成物中除去溶剂。
步骤(2)是与所述步骤(b)相同的步骤,优选的形态也相同。
<曝光步骤(步骤(3))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(3)曝光步骤,亦即利用活性光线将除去了溶剂的树脂组成物曝光为图案状。
于步骤(3)中,对设有干燥涂膜的基板照射规定图案的活性光线。曝光可介隔掩模而进行,也可以直接描绘规定图案。
活性光线可优选使用具有波长为300nm以上450nm以下的波长的活性光线。利用活性光线的曝光可使用低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、化学灯、激光发生装置、LED光源等。
于使用水银灯时,可优选使用具有g线(436nm)、i线(365nm)、h线(405nm)等波长的活性光线。于与激光相比适于大面积曝光的方面而言,优选水银灯。
于使用激光时,可适宜选择波长而无特别限制地使用各种激光。例如于固体(YAG)激光中使用343nm、355nm,于准分子激光中使用351nm(XeF),另外于半导体激光中使用375nm、405nm。其中,自稳定性、成本等方面而言更优选355nm、或405nm。激光可1次或分数次而对涂膜进行照射。
与水银灯相比而言,于容易聚焦、且于曝光步骤中无需图案形成的掩模而降低成本的方面考虑,优选激光。
本发明中可使用的曝光装置并无特别限制,市售的曝光装置可使用Callisto(胜利科技株式会社(V Technology Co.,Ltd.)制造)或AEGIS(胜利科技株式会社(VTechnology Co.,Ltd.)制造)或DF2200G(大日本网屏株式会社制造)等。而且,还可以适宜使用上述以外的装置。
而且,还可以视需要通过如长波长截止滤波器、短波长截止滤波器、带通滤波器这样的光谱滤波器而调整照射光。
而且,于所述曝光步骤后,可以在显影步骤以前视需要进行PEB(曝光后加热处理)。于进行PEB时的温度优选为30℃以上130℃以下,更优选为40℃以上110℃以下,特别优选为50℃以上90℃以下。
<显影步骤(步骤(4))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(4)显影步骤,亦即利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影。
于步骤(4)中,使用水性显影液进行显影。
水性显影液优选为碱性显影液,可于碱性显影液中使用的碱性化合物例如可使用氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物类;碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳酸盐类;碳酸氢钠、碳酸氢钾等碱金属碳酸氢盐类;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化胆碱等氢氧化铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等的水溶液。而且,还可以将在上述碱类的水溶液中适量添加有甲醇或乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂的水溶液用作显影液。
显影液的pH优选为10.0~14.0。
显影时间优选为30秒~180秒,而且显影手法可以是液池法、浸渍法、淋浴法等任意种。于显影后,优选进行10秒~90秒的流水清洗,从而形成所期望的图案。
而且,本发明的树脂图案制造方法还可以在步骤(4)与步骤(5)之间包含再曝光步骤,亦即利用活性光线对形成有图案的基板进行再曝光,但优选不包含该步骤。
作为再曝光步骤中的曝光,利用与所述曝光步骤相同的手段进行即可,于所述再曝光步骤中,优选对基板的形成有树脂组成物膜之侧进行整个面曝光。
再曝光步骤的优选的曝光量为100mJ/cm2~1,000mJ/cm2
<热处理步骤(步骤(5))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含热处理步骤(烘烤步骤),亦即对进行了显影的树脂组成物进行热处理。通过进行热处理,可形成硬化膜。
步骤(5)是使用经过所述步骤(4)的进行了显影的树脂组成物而代替除去了溶剂的树脂组成物,除此以外与所述步骤(c)相同的步骤,优选的形态也相同。
(转印材料)
本发明的树脂组成物可作为转印材料而适宜地使用。具体而言,例如可作为如下的转印材料而适宜地使用:所述转印材料是将设于临时支撑体上的树脂组成物转印于显示装置的基板上或半导体基板上而使用的转印材料。
于将本发明的树脂组成物用作转印材料而形成树脂图案时,优选本发明的树脂图案制造方法顺次包含以下的步骤(1′)~步骤(6′):
(1′)涂布步骤,将本发明的树脂组成物涂布于临时支撑体上;
(2′)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(3′)转印步骤,将除去了溶剂的树脂组成物转印于基板(永久支撑体)上;
(4′)曝光步骤,利用活性光线而将所转印的树脂组成物曝光为图案状;
(5′)显影步骤,利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影;
(6′)热处理步骤,对进行了显影的树脂组成物进行热处理。
<涂布步骤(步骤(1′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(1′)涂布步骤,亦即将本发明的树脂组成物涂布于临时支撑体上。
步骤(1′)是使用如下所示的临时支撑体代替基板,除此以外与所述步骤(a)相同的步骤,优选形态也相同。
临时支撑体可使用聚酯、聚苯乙烯等公知的材料。其中,自成本、耐热性、尺寸稳定性的观点考虑,优选进行了双轴延伸的聚对苯二甲酸乙二酯。
所述临时支撑体的厚度优选为15μm~200μm,更优选为30μm~150μm。
<溶剂除去步骤(步骤(2′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(2′)溶剂除去步骤,亦即自所涂布的树脂组成物中除去溶剂。
步骤(2′)是与所述步骤(b)相同的步骤,优选形态也相同。
<转印步骤(步骤(3′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(3′)转印步骤,亦即将除去了溶剂的树脂组成物转印于基板(永久支撑体)上。
所述转印步骤优选包含:将除去了溶剂的树脂组成物贴合于基板(永久支撑体)上的步骤、以及自贴附于基板上的树脂组成物除去临时支撑体的步骤。
除去了溶剂的树脂组成物与基板的贴合例如可通过如下方式而进行:利用加热及/或加压的辊或平板而进行压接或加热压接。
具体而言可列举日本专利特开平7-110575号公报、日本专利特开平11-77942号公报、日本专利特开2000-334836号公报、日本专利特开2002-148794号公报中所记载的层压机及层压方法,自低异物的观点考虑,优选使用日本专利特开平7-110575号公报中所记载的方法。
临时支撑体的除去方法并无特别限制,例如可通过如下方式而除去:使具有粘着层的粘着辊等与临时支撑体接触,自贴附于基板上的树脂组成物剥离临时支撑体。作为临时支撑体的剥离,具体而言还可以对临时支撑体进行连续卷取式地剥离的连续剥离,或者把持比单片式地分离的基板更突出的临时支撑体的端部而进行剥离。
作为所述临时支撑体的剥离方法,连续剥离优选列举日本专利特开2006-297879号公报中所记载的方法,单片剥离优选列举日本专利特开2007-320678号公报中所记载的方法。
<曝光步骤(步骤(4′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(4′)曝光步骤,亦即利用活性光线而将所转印的树脂组成物曝光为图案状。
步骤(4′)是使用经过所述步骤(3′)的进行了转印的树脂组成物代替除去了溶剂的树脂组成物,除此以外与所述步骤(3)相同的步骤,优选形态也相同。
<显影步骤(步骤(5′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(5′)显影步骤,亦即利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影。
步骤(5′)是与所述步骤(4)相同的步骤,优选形态也相同。
<热处理步骤(步骤(6′))>
本发明的树脂图案制造方法优选包含(6′)热处理步骤,亦即对进行了显影的树脂组成物进行热处理。通过进行热处理,可形成硬化膜。
步骤(6′)是与所述步骤(5)相同的步骤,优选形态也相同。
将本发明的树脂组成物用作转印材料而形成树脂图案时的树脂图案制造方法还可以参照日本专利特开2010-72589号公报等。
而且,于将本发明的树脂组成物用作转印材料,且在本发明的树脂组成物中不含(成分D)光产酸剂时,本发明的树脂图案制造方法优选顺次包含所述步骤(1′)、步骤(2′)、步骤(3′)及步骤(6′)。
(硬化物、光学部件)
本发明的硬化物如果是本发明的树脂组成物硬化而成者,则并无特别限制,优选为利用本发明的硬化物的制造方法、或树脂图案制造方法而制造的硬化物。
而且,本发明的硬化物可适宜用作微透镜、光波导、抗反射膜等光学部件。而且,本发明的硬化物还可以适宜用作触摸屏中所使用的配线电极的视认性减低用部件。其中,可特别适宜用作微透镜。
[实例]
其次,利用实例对本发明加以更具体的说明。但本发明并不限定于该些实例。另外,只要没有特别说明,则“份”、“%”是重量基准。
于以下的合成例中,以下的缩写分别表示以下的化合物。
V-601:2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
<聚合物A1的合成>
将如下化合物的混合溶液于氮气流下加热至70℃:
甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(63.2份(0.405摩尔当量))、
甲基丙烯酸(8.2份(0.095摩尔当量))、
甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(69份(0.375摩尔当量))、
甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(16.3份、(0.125摩尔当量))、及
丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)(120份)。
一面对该混合溶液进行搅拌,一面以3.5小时而滴加自由基聚合引发剂V-601:2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯(和光纯药工业株式会社制造、12.0份)及PGMEA(80份)的混合溶液。于滴加结束后,于70℃下进行2小时的反应,由此而获得聚合物A1的PGMEA溶液。进一步添加PGMEA而调整为固形物浓度为40wt%。
所得的聚合物A1的利用凝胶渗透色谱仪(GPC)而测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。
<聚合物A2~聚合物A7、聚合物A′1、聚合物A′2、及聚合物B1~聚合物B5的合成>
将聚合物A1的合成中所使用的各单体变更为表1中所记载的形成各单体单元的单体,并将形成各单体单元的单体的使用量变更为表1中所记载的使用量,除此以外与聚合物A1的合成同样地进行而分别合成聚合物A2~聚合物A7、聚合物A′1、聚合物A′2、及聚合物B1~聚合物B5。以成为表1中所记载的分子量的方式而分别调整自由基聚合引发剂V-601的添加量。
[表1]
另外,表1中所记载的量是摩尔比,表示源自于种类栏中所记载的各单体的单体单元的共聚比。而且,表1中的“-”表示未使用该单体单元。
而且,表1中的缩写如下所示。
MAEVE:甲基丙烯酸-1-乙氧基乙酯
MATHF:甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
OXE-30:甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(大阪有机化学工业株式会社制造)
St:苯乙烯
HEMA:甲基丙烯酸-2-羟基乙酯
MAA:甲基丙烯酸
MMA:甲基丙烯酸甲酯
t-BuMA:甲基丙烯酸叔丁酯
HS-EVE:下述化合物(4-(1-乙氧基)乙氧基苯乙烯)
AllylMA:甲基丙烯酸烯丙酯
A:壬基苯基-聚氧乙烯链加成物丙烯酸酯
(共荣社化学株式会社制造、商品名为Light acrylate NP-4EA)
B:甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯
(日本油脂株式会社制造、商品名为Blemmer PME-400)
C:辛氧基聚乙二醇聚丙二醇单甲基丙烯酸酯(日本油脂株式会社制造、商品名为Blemmer 50AOEP-800B)
(分散液的调制)
调合表2组成的分散液,将其与氧化锆珠(0.3mm)150重量份混合,使用涂料振荡机而进行9小时的分散。过滤分离氧化锆珠(0.3mm),分别获得分散液Q1及分散液Q2。
另外,关于分散液Q2,未进行分散而仅仅将表2中所记载的成分加以混合而搅拌。
而且,所使用的TTO-51C(石原产业株式会社制造)的平均一次粒径是11nm,而且,NanoUse OZ-S30K-AC(日产化学工业株式会社制造)的平均一次粒径为18nm。
[表2]
成分 分散液Q1
TTO-51C(石原产业株式会社制造的TiO2粒子) 18.8
DISPERBYK111(BYK Chemie公司制造的分散剂) 6.90
PGMEA 49.3
合计(重量份) 75.00
成分 分散液Q2
NanoUse OZ-S30K-AC(日产化学工业株式会社制造的氧化锆粒子) 22.5
PGMEA 49.3
合计(重量份) 71.8
(感光性材料液的调制)
将下述表3及表4所示的各成分加以混合而制成均匀的溶液后,使用具有0.2μm的孔隙尺寸的聚乙烯制过滤器而进行过滤,分别调制感光性材料液(感光液)。
[表3]
[表4]
另外,表3及表4中的量的单位为重量份。
而且,表3及表4中的缩写如下所示。
C1:丙二醇单甲醚乙酸酯
D1:利用下述合成方法而合成的肟磺酸盐化合物
D2:α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)苯基乙腈(合成方法如下所述)
D3:CGI1397(下述化合物、汽巴精化有限公司制造)
D4:4,7-二正丁氧基-1-萘基四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐
E1:JER157S65(三菱化学株式会社制造、环氧当量为200g/eq~220g/eq)
H1:9,10-二丁氧基蒽(DBA)
J1:3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403、信越化学工业株式会社制造)
K1:1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯
K2:三苯基咪唑
L1:如下所示的化合物W-3
<D1的合成法>
于2-萘酚(10g)、氯苯(30mL)的悬浮溶液中添加氯化铝(10.6g)、2-氯丙酰氯(10.1g),将混合液加热至40℃而进行2小时的反应。于冰冷下、反应液中滴加4N HCl水溶液(60mL),添加乙酸乙酯(50mL)而进行分液。于有机层中加入碳酸钾(19.2g),于40℃下进行1小时的反应后,添加2N HCl水溶液(60mL)而进行分液,将有机层浓缩后,用二异丙醚(10mL)将结晶再浆化,进行过滤、干燥而获得酮化合物(6.5g)。
于所得的酮化合物(3.0g)、甲醇(30mL)的悬浮溶液中添加乙酸(7.3g)、50%羟胺水溶液(8.0g)而进行加热回流。放置冷却后,加入水(50mL)而过滤所析出的结晶,用冷甲醇进行清洗后,加以干燥而获得肟化合物(2.4g)。
使所得的肟化合物(1.8g)溶解于丙酮(20mL)中,于冰冷下添加三乙基胺(1.5g)、对甲苯磺酰氯(2.4g),升温至室温而使其反应1小时。于反应液中添加水(50mL),过滤所析出的结晶后,利用甲醇(20mL)进行再浆化,进行过滤、干燥而获得D1(2.3g)。
另外,D1的1H-NMR光谱(300MHz、CDCl3)是δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H),7.3(d,2H),7.1(d.1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)。
<D2的合成法>
依照日本专利特表2002-528451号公报的段落0108中所记载的方法而合成α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)苯基乙腈。
[表5]
名称 树脂的种类 树脂的详细 碱不溶性
F1 环氧树脂 EPICLON N-695(DIC株式会社制造) 不溶
F2 环氧树脂 EPICLON HP-4700(DIC株式会社制造) 不溶
F3 环氧树脂 JER1031S(三菱化学株式会社制造) 不溶
F4 丙烯酸类树脂 参照下述结构 不溶
F5 丙烯酸类树脂 参照下述结构 不溶
F′1 丙烯酸类树脂 参照下述结构 溶解
F′2 丙烯酸类树脂 参照下述结构 溶解
另外,上述F4、F5、F′1及F′2中的括号右下的数字表示摩尔比。
<成分F的碱溶解性的评价>
关于表5中所记载的所使用的成分F,分别制作PGMEA溶液。研究将各溶液涂布于基板上,于90℃下进行2分钟的加热而形成的成分F的涂膜(厚4μm)相对于23℃的2.38wt%四甲基氢氧化铵水溶液的溶解速度。溶解速度不足0.01μm/sec时判断为“碱不溶性”,于0.01μm/sec以上时判断为“碱溶解性”。将结果示于表5中。
(感光性树脂组成物的调制)
依照表6,将感光性材料液(感光液)与分散液加以混合而制成均匀的溶液后,使用具有0.2μm的孔隙尺寸的聚乙烯制过滤器而进行过滤,分别调制感光性树脂组成物。分别使用所得的感光性树脂组成物,分别进行以下的评价。另外,表6中量的单位为重量份。其中,关于实例15中所使用的R11,并非感光性树脂组成物,而是热硬化型树脂组成物。
将结果示于表7中。
[表6]
(1)感光度的评价
将感光性树脂组成物狭缝涂布于具有氧化硅膜的硅片上后,于90℃的热板上进行120秒的预焙而形成膜厚为15μm的涂膜。
其次,使用i线步进机(佳能株式会社制造的FPA-3000i5+),介隔20μm的线与间隙的掩模而进行曝光。于热板上、50℃下进行60秒的加热后,利用2.38%的四甲基氢氧化铵水溶液而于23℃下进行60秒的利用液池法的显影,进一步以超纯水进行45秒的冲洗。将利用该些操作而以1∶1析像20μm的线与间隙时的曝光量(Eopt、最佳曝光量)作为感光度。
1:Eopt不足50mJ/cm2
2:Eopt为50mJ/cm2以上且不足150mJ/cm2
3:Eopt为150mJ/cm2以上
优选感光度高者,1或2是实用的范围。
(2)析像度的评价
将感光性树脂组成物狭缝涂布于具有氧化硅膜的硅片上。其次,于90℃下的热板上以120秒将溶剂除去而形成膜厚为10μm的涂膜。
其次,使用i线步进机(佳能株式会社制造的FPA-3000i5+)而介隔线与间隙1∶1的掩模而进行最佳曝光量的曝光。于热板上、50℃下进行60秒的加热。
其次,利用2.38wt%的四甲基氢氧化铵水溶液而于23℃下进行60秒的利用液池法的显影,进一步以超纯水进行45秒的冲洗。使用超高压水银灯而以300mJ/cm2(以i线进行测定)进行曝光,其次于烘箱中、140℃下进行30分钟的加热,其次于220℃下进行30分钟的加热而获得图案。以光学显微镜对该图案进行观察。
自掩模的线与间隙的宽度为10μm而开始该操作,将宽度每次缩小1μm,将能够很好地制作图案的最小宽度作为析像度。
1:析像度不足5μm
2:析像度为5μm以上且不足10μm
3:析像度为10μm以上
(3)图案的形状评价
将感光性树脂组成物狭缝涂布于玻璃基板上。其次,于90℃的热板上以120秒将溶剂除去而形成膜厚为20μm的涂膜。
其次,使用水银灯曝光机(佳能株式会社制造的MPAsp-H750),介隔线与间隙1∶1的间隙宽度为40μm的掩模而进行最佳曝光量的曝光。于热板上、50℃下进行60秒的加热。其次,利用2.38wt%的四甲基氢氧化铵水溶液而于23℃下进行60秒的利用液池法的显影,进一步以超纯水进行45秒的冲洗。
于烘箱中以230℃进行60分钟的加热,然后利用电子显微镜观察图案的形状。
另外,图案的形状优选成为菱角被消除而圆滑的形状。
(4)铅笔硬度的评价(机械强度评价)
于玻璃基板上狭缝涂布树脂组成物。其次,于90℃的热板上以120秒将溶剂除去而形成膜厚为20μm的涂膜。使用超高压水银灯而以300mJ/cm2(以i线而进行测定)进行曝光,其次于烘箱中、230℃下进行60分钟的加热而获得整体膜的硬化膜。
对所得的硬化膜,依照JIS K5600-5-4而测定铅笔硬度。优选铅笔硬度硬者。
1:5H以上(硬)
2:3H~4H
3:2H以下(柔软)
(5)折射率的评价
使用旋转器将表6的树脂组成物涂布于硅片基板上,于80℃下进行120秒的干燥,由此而形成厚0.5μm的膜。使用超高压水银灯以300mJ/cm2(以i线而进行测定)对该基板进行曝光,其后于烘箱中、220℃下进行60分钟的加热。
使用椭偏仪VUV-VASE(J.A.Woollam Japan Co.,Inc.制造)而测定硬化膜于589nm中的折射率。将测定结果示于表7中。优选折射率高者,更优选为1.7以上。
<未曝光部的残膜率的评价>
利用旋涂机将表6的感光性树脂组成物涂布于100mm×100mm的玻璃基板(商品名为XG、康宁公司制造)上以使膜厚成为1.0μm,于90℃的热板上进行120秒的干燥(预焙)。其次,利用2.38%的四甲基氢氧化铵水溶液而于23℃下对该样品进行60秒的利用液池法的显影,进一步以超纯水进行10秒的冲洗。其后,进一步测定膜厚,由此而求出将原来的膜厚(1.0μm)设为100%时的显影后的残膜率。评价基准如下所示。
1:残膜率为90%以上
2:残膜率为80%以上且不足90%
3:残膜率不足80%
将结果示于表7中。
可知通过添加碱不溶性的成分F,从而使未曝光部的残膜率提高。
<耐溶剂性的评价>
利用旋涂机将表6的感光性树脂组成物涂布于100mm×100mm的玻璃基板(商品名为XG、康宁公司制造)上以使膜厚成为4μm,于90℃的热板上进行120秒的干燥(预焙)。使用超高压水银灯以300mJ/cm2(以i线而进行测定)而对该基板进行曝光,其后于烘箱中、220℃下进行60分钟的加热。
其次,将该基板于NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶剂中、40℃下进行3分钟的浸渍,其后用超纯水进行10秒的冲洗。其后,通过目视而评价膜减少或膜面状。评价基准如下所示。
1:完全未发现膜减少。
2:发现稍微的膜减少。
3:膜减少大,且还发现表面粗糙。
[表7]
另外,表7中的“×”是表示无法形成图案,因此不能评价。而且,表7中的“-”是表示树脂组成物为热硬化型的树脂组成物,因此未进行评价。
根据表7中所示的评价结果可知:于使用肟磺酸盐化合物作为光产酸剂时,感光度更高。
而且可知:于使用具有羧基或酚性羟基被酸分解性基保护而成的残基作为离去基的单体单元时,感光度更高。
另外可知:如果是含有粒子的树脂组成物,则所得的硬化物更硬。而且可知:如果是具有交联性基的成分A,则所得的硬化物更硬。
而且,进一步根据实例可知:包含具有离去基的聚合物与粒子的本发明的树脂组成物的折射率高。另一方面,根据比较例1及比较例3可知:当不存在离去基与粒子的任一者时,折射率均无太大提高。

Claims (18)

1.一种树脂组成物,其特征在于含有:
成分A:包含(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元与(a-2)具有交联性基的单体单元的聚合物;
成分B:具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上的粒子;以及
成分C:溶剂,
所述(a-1)具有由于酸及/或热而离去的基的单体单元是下述式所表示的单体单元:
其中R11~R14分别独立地表示氢原子或烷基;R15表示直链状烷基、支链状烷基或环状烷基,环状烷基选自环丙基、环丁基、环戊基、环庚基、环辛基、降冰片基与异冰片基中的一个;R12、R13或R14也可以与R15连结而形成环状醚。
2.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步含有成分D:光产酸剂。
3.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步包含成分E:热交联剂。
4.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其进一步包含成分F:碱不溶性树脂。
5.根据权利要求4所述的树脂组成物,其特征在于:成分F是具有交联性基的碱不溶性树脂。
6.根据权利要求5所述的树脂组成物,其特征在于:成分F具有环氧基作为交联性基。
7.根据权利要求4所述的树脂组成物,其特征在于:成分F是环氧树脂或丙烯酸类树脂。
8.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:所述(a-2)具有交联性基的单体单元是(a-2-1)具有环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元。
9.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:成分B是无机粒子。
10.根据权利要求9所述的树脂组成物,其特征在于:所述无机粒子是金属氧化物粒子。
11.根据权利要求10所述的树脂组成物,其特征在于:所述无机粒子是氧化钛粒子。
12.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其是感光性树脂组成物。
13.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其是正型感光性树脂组成物。
14.根据权利要求1所述的树脂组成物,其特征在于:其是光学部件用树脂组成物。
15.一种硬化物的制造方法,其特征在于至少顺次包含步骤(a)~步骤(c):
(a)涂布步骤,将根据权利要求1所述的树脂组成物涂布于基板上;
(b)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;以及
(c)热处理步骤,对除去了溶剂的树脂组成物进行热处理。
16.一种树脂图案制造方法,其特征在于至少顺次包含步骤(1)~步骤(5):
(1)涂布步骤,将根据权利要求1所述的树脂组成物涂布于基板上;
(2)溶剂除去步骤,自所涂布的树脂组成物中除去溶剂;
(3)曝光步骤,利用活性光线将除去了溶剂的树脂组成物曝光为图案状;
(4)显影步骤,利用水性显影液对进行了曝光的树脂组成物进行显影;以及
(5)热处理步骤,对进行了显影的树脂组成物进行热处理。
17.一种硬化物,其特征在于:利用根据权利要求15所述的硬化物的制造方法或者根据权利要求16所述的树脂图案制造方法而获得。
18.一种光学部件,其特征在于:利用根据权利要求15所述的硬化物的制造方法或者根据权利要求16所述的树脂图案制造方法而获得。
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