CN102859439A - 正型感射线性组合物、显示元件用层间绝缘膜及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为正型感射线性组合物,其含有:[A]在同一或不同的聚合物分子中包含具有下述式(1)所示的基团的结构单元(I)与含环氧基的结构单元(II)的聚合物;[B]酸产生体;以及[C]由下述式(2)所示的含氮化合物及下述式(3)所示的含氮化合物所组成的群中选出的至少一种含氮化合物。由上述式(2)中的R6及上述式(3)中的R9及R10所组成的群中选出的至少一种基团优选为叔丁基、叔戊基、1-甲基环己基或1-乙基环己基。
Description
技术领域
本发明涉及正型感射线性组合物、显示元件用层间绝缘膜及其形成方法。
背景技术
在显示元件中,一般以将层状配置的配线之间绝缘为目的设置层间绝缘膜。作为层间绝缘膜的形成材料,广泛使用正型感射线性组合物,这是因为优选下述材料,即得到必要的图案形状的工序数少,而且具有充分的平坦性。对形成这样的层间绝缘膜时所使用的正型感射线性组合物,要求良好的射线敏感度和保存稳定性,对所得的层间绝缘膜要求优异的耐热性或透明性等。
作为上述正型感射线性组合物,广泛采用丙烯酸类树脂,例如提案使用一种正型感光性树脂组合物(参照JP特开2009-98673号公报),其含有:具有含酸解离性基团的结构单元,在该酸解离性基团解离时变成碱可溶性的树脂,具有含有能与羧基反应而生成共价键的官能基(环氧基等)的结构单元的树脂,以及含有酸产生剂。在该组合物中,混合上述两种类的特定树脂,在使用上述组合物所形成的涂膜中,由具有含酸解离性基团的结构单元的树脂经由酸的作用而生成的羧基,与具有含环氧基等的结构单元的树脂的交联反应,由此进行固化反应。然而,因为交联反应的进行不充分,所得的固化膜的表面硬度及耐热性未达到满意的水平。
对此现状,也考虑添加作为环氧类材料的固化剂所使用的胺化合物,从而进行交联反应的方案。但在一般的胺化合物的添加中,随着与组合物中所存在的环氧基的随时间变化的反应,保存稳定性会降低。
于是,还考虑下述方案,即根据以酸脱离的保护基来保护胺化合物而使反应性降低,来确保上述组合物的保存稳定性。在此基础上,若根据在固化膜的形成过程所发生的酸而使保护基脱离,则胺化合物可供与环氧基的交联反应。然而,经由酸解离性基团的解离而使碱不溶性树脂变成碱可溶性树脂的反应,与基于环氧基的胺化合物所致的交联反应同时进行,上述组合物有时会无法发挥正型的感射线特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2009-98673号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是基于以上事项而完成的,其目的在于提供正型感射线性组合物、由该组合物所形成的显示元件用层间绝缘膜及其形成方法,该组合物可以形成表面硬度及耐热性优异,也满足作为一般的要求特性的透光率及电压保持率的层间绝缘膜,而且保存稳定性优异,具有充分的射线敏感度。
解决问题的手段
为了解决上述问题而完成的本发明是一种正型感射线性组合物,其含有:
[A]在同一或不同的聚合物分子中包含具有下述式(1)所示的基团的结构单元(I)与含环氧基的结构单元(II)的聚合物(以下也称为“[A]聚合物”),
[B]酸产生体,及
[C]由下述式(2)所示的含氮化合物(I)及下述式(3)所示的含氮化合物(II)所组成的群中选出的至少一种含氮化合物(以下也称为“[C]含氮化合物”),
(式(1)中,R1及R2各自独立,为氢原子、烷基、环烷基或芳基,其中上述烷基、环烷基或芳基的一部分或全部氢原子可被取代,且没有R1及R2同时为氢原子的情况。R3是烷基、环烷基、芳烷基、芳基或-M(R3m)3所示的基团。该M是Si、Ge或Sn。R3m是各自独立的烷基。另外,R1与R3可连接而形成环状醚结构,其中R3所示的基团的一部分或全部氢原子可被取代)。
(式(2)中,R4及R5各自独立,为氢原子、氨基、碳原子数1~20的烷基或碳原子数6~20的芳基,其中上述烷基或芳基可含有羟基、羧基、羰基、酯基、磺酸基、酰胺基、醚基、硫醇基、硫醚基、氨基或脒基。R6是碳原子数为1~20的烷基、碳原子为数4~20的环烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,R4与R5连接,与相互结合的氮原子共同可形成环结构)。
(式(3)中,R7及R8各自独立,与上述R4同义。R9及R10各自独立,与上述R6同义。A是碳原子数为1~12的烷二基或碳原子数为6~20的亚芳基)。
在该正型感射线性组合物中,作为胺化合物,由于使用在氮原子部分中导入保护基而成为氨基甲酸酯构造的特定的[C]含氮化合物,故在保存时可抑制[C]含氮化合物的反应性,可提高该组合物的保存稳定性。又,由于采用特定的氨基甲酸酯构造作为[C]含氮化合物的保护形态,通过当作酸解离性基团的上述式(1)所示的基团因酸所致的解离用的活化能,提高用于脱保护的活化能。结果,[C]含氮化合物在曝光时不由[B]酸产生体所产生的酸脱保护,而是由显影后的后烘烤时的热、与因该热而[B]酸产生体所产生的酸的协同作用被脱保护。因此,在该正型感射线性组合物中,在自曝光到显影为止的一连串工序可发挥正型的感射线特性,同时在后烘烤时由经脱保护的[C]含氮化合物,可使环氧基的交联反应充分地进行,可形成具有优异的表面硬度及耐热性的作为层间绝缘膜的固化膜。
由上述式(2)中的R6及上述式(3)中的R9及R10所组成的群组中选出的至少一种基团,优选为叔丁基、叔戊基、1-甲基环己基或1-乙基环己基。由此,[C]含氮化合物的反应性的控制变得容易,同时[C]含氮化合物的脱保护用的活化能趋于适度,可平衡地发挥曝光时对来自酸产生体的酸的保护机能、与在后烘烤时的热及酸产生的脱保护能力。
[C]含氮化合物的含量,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为2质量份以上30质量份以下。使[C]含氮化合物的含量到上述特定范围,可使环氧基的交联反应充分进行,而且可防止过剩量所致的预料之外的与环氧基的副反应,可防止该正型感射线性组合物的射线敏感度及保存稳定性的降低,以及防止所得的固化膜的透光率及电压保持率的降低。
该正型感射线性组合物可适用于形成显示元件的层间绝缘膜的形成材料。另外,本发明中,适于含有由该正型感射线性组合物所形成的显示元件用层间绝缘膜。
本发明的显示元件用层间绝缘膜的形成方法含有:
(1)在基板上形成该正型感射线性组合物的涂膜的工序,
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序,
(3)将经上述射线照射后的涂膜显影的工序,及
(4)将经上述显影后的涂膜加热的工序。
由使用该正型感射线性组合物的本发明的形成方法,可形成表面硬度及耐热性优异、充分满足透光率及电压保持率的显示元件用层间绝缘膜。
发明的效果
如上所述,本发明的正型感射线性组合物含有上述[A]聚合物、[B]酸产生体及[C]含氮化合物,从而可形成能平衡良好地满足透光率及电压保持率的一般要求特性,同时可形成具有优异的表面硬度及耐热性的显示元件用层间绝缘膜。又,该正型感射线性组合物具有优异的保存稳定性,且展现充分的射线敏感度。
具体实施方式
<正型感射线性组合物>
本发明的正型感射线性组合物含有[A]聚合物、[B]酸产生体及[C]含氮化合物,另外作为适合该正型感射线性组合物的成分,还可含有[D]表面活性剂和[E]密合助剂。而且,只要不损害本发明的效果,也可进一步含有其它任选成分。以下,详细叙述各成分。
<[A]聚合物>
[A]聚合物是在同一或不同的聚合物分子中具有结构单元(I)与含环氧基的结构单元(II),且视需要也可具有其它结构单元。具有结构单元(I)及含环氧基的结构单元(II)的[A]聚合物的形态没有特别的限定,例如可举出:
(i)在同一聚合物分子中具有结构单元(I)及含环氧基的结构单元(II)这两者,在[A]聚合物中存在一种聚合物分子的情况,
(ii)在一个聚合物分子中具有结构单元(I),在与其不同的聚合物分子中具有含环氧基的结构单元(II),在[A]聚合物中存在两种聚合物分子的情况,
(iii)在一个聚合物分子中具有结构单元(I)及含环氧基的结构单元(II)这两者,在与其不同的聚合物分子中具有结构单元(I),在与这些不同的聚合物分子中具有含环氧基的结构单元(II),在[A]聚合物中存在3种聚合物分子的情况,
(iv)除了(i)~(iii)规定的聚合物分子,在[A]聚合物中进一步含有另一种或两种以上的聚合物分子的情况等。上述任一情况中均可享有本发明的效果。另外,[A]聚合物可含有两种以上各结构单元。以下,对各结构单元详细说明。
[结构单元(I)]
结构单元(I)中,由于上述式(1)所示的基团以在酸存在下解离而产生极性基的基团(酸解离性基团)的形式存在,所以根据因射线的照射而由酸产生体产生的酸,对酸解离性基团进行解离,于是碱不溶性的聚合物[A]变成碱可溶性。上述酸解离性基团具有对碱比较安定的缩醛结构或缩酮结构,这些可通过酸的作用而解离。
上述式(1)中,R1及R2各自独立,为氢原子、烷基、环烷基或芳基,其中上述烷基、环烷基或芳基的一部分或全部氢原子可被取代,且没有R1及R2同时为氢原子的情况。R3是烷基、环烷基、芳烷基、芳基或-M(R3m)3所示的基团。该M是Si、Ge或Sn。R3m是各自独立的烷基。另外,R1与R3可连接而形成环状醚结构,其中R3所示的基团的一部分或全部氢原子可被取代
作为上述R1及R2所示的烷基,可列举例如碳原子数为1~30的直链状及支链状烷基等。该烷基链中可具有氧原子、硫原子、氮原子。作为上述碳原子数为1~30的直链状及支链状烷基,可列举例如可举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二基、正十四基、正十八基等的直链状烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、新戊基、2-己基、3-己基等的支链状烷基。
作为上述R1及R2所示的环烷基,可列举例如碳原子数为3~20的环烷基等。另外,该碳原子数为3~20的环烷基可为多环,也可在环内可具有氧原子。作为上述碳原子数为3~20的环烷基的具体例,可举出例如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、冰片基、降冰片基、金刚烷基等。
作为上述R1及R2所示的芳基,可列举例如碳原子数为6~14的芳基等,上述碳原子数为6~14的芳基可为单环,也可为单环所连结的构造,也可为缩合环。作为上述碳原子数为6~14的芳基,可列举例如苯基、萘基等。
作为上述R1及R2所示的可被取代的烷基,环烷基及芳基的取代基,可列举例如卤素原子、羟基、硝基、氰基、羧基、羰基、环烷基(例如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、冰片基、降冰片基、金刚烷基等)、芳基(例如苯基、萘基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、正丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等的碳原子数为1~20的烷氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基等的碳原子数为2~20的酰基等)、酰氧基(例如乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、叔丁酰氧基、叔戊酰氧基等的碳原子数为2~10的酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基等的碳原子数为2~20的烷氧羰基)、卤烷基(例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二基、正十四基、正十八基等的直链状烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、新戊基、2-己基、3-己基等的支链状烷基,环丙基、环丁基、环戊基、降冰片基、金刚烷基等的环烷基的氢原子的一部分或全部经由卤素原子取代的基团等)。
作为上述R3所示的烷基、环烷基及芳基,例如上述R1及R2示例的基团可以适用。作为这些基团的取代基,例如作为上述R1及R2所示的可以取代的烷基、环烷基以及芳基的取代基而示例的基团可以适用。作为上述R3所示的芳烷基,例如可举出碳原子数为7~20的芳烷基。作为上述碳原子数为7~20的芳烷基,可列举例如苄基、苯乙基、萘甲基、萘乙基等。
作为上述-M(R3m)3所示的基团,可举出例如三甲基硅烷基、三甲基甲锗烷基等。作为可以取代此R3所示的芳烷基或-M(R3m)3所示的基团的一部分或全部氢原子的取代基,可适合采用上述取代基。作为该基团的取代基,能够适用比如上述R1及R2所表示的可取代的烷基、环烷基以及芳基的取代基而示例的基团。
作为具有R1与R3连接而形成的环状醚构造的基团,可举出例如2,2-环氧丙烷二基、2,2-四氢呋喃二基、2-四氢吡喃二基、2-二氧己环烷二基等。
结构单元(I)具有由结合到其它碳原子上而成为能够具有缩醛结构或缩酮结构的官能基,由此可以具有该缩醛结构或缩酮结构。
作为上述由结合到其它碳原子上而成为能够具有缩醛结构的官能基,例如可举出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-苄氧基乙氧基、1-苯乙基氧基乙氧基、(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)(苄氧基)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)(苄氧基)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)(苄氧基)甲氧基、2-四氢呋喃氧基、2-四氢吡喃氧基、1-三甲基硅烷基氧基乙氧基、1-三甲基甲锗烷基氧基乙氧基等。
这其中,优选1-乙氧基乙氧基、1-环己基氧基乙氧基、2-四氢吡喃氧基、1-正丙氧基乙氧基、2-四氢吡喃氧基。
作为上述由结合到其它碳原子上而能够成为具有缩酮结构的官能基,可举出例如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-苄氧基乙氧基、1-甲基-1-苯乙基氧基乙氧基、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-苄氧基乙氧基、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-苄氧基乙氧基、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-苄氧基乙氧基、2-(2-甲基-四氢呋喃基)氧基、2-(2-甲基-四氢吡喃基)氧基、1-甲氧基-环戊氧基、1-甲氧基-环己氧基等。
这其中,优选1-甲基-1-甲氧基乙氧基、1-甲基-1-环己氧基乙氧基。
作为上述具有缩醛构造或缩酮构造的结构单元(I),例如可举出下述式(1-1)~(1-3)所示的结构单元等。
上述式(1-1)及(1-3)中,R’是氢原子或甲基。R1、R2及R3与上述式(1)的说明同义。
作为给予上述式(1-1)~(1-3)所示的结构单元(I)的单体,例如可举出:
(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯、(甲基)丙烯酸1-(环烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸1-(卤烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸1-(芳烷氧基)烷酯、(甲基)丙烯酸四氢吡喃酯等的(甲基)丙烯酸酯类含缩醛构造的单体;
2,3-二(1-(三烷基硅烷基氧基)烷氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(三烷基甲锗烷基氧基)烷氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-烷氧基烷氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(环烷氧基)烷氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(芳烷氧基)烷氧羰基)-5-降冰片烯等的降冰片烯类含缩醛构造的单体;
1-烷氧基烷氧基苯乙烯、1-(卤烷氧基)烷氧基苯乙烯、1-(芳烷氧基)烷氧基苯乙烯、四氢吡喃氧基苯乙烯等的苯乙烯类含缩醛构造的单体。
这其中,优选为(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯、(甲基)丙烯酸四氢吡喃酯、1-烷氧基烷氧基苯乙烯、四氢吡喃氧基苯乙烯,更优选为(甲基)丙烯酸1-烷氧基烷酯。
作为给予上述式(1-1)~(1-3)所示的结构单元(I)的含缩醛构造的具体单体,例如可举出:
甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-甲氧基乙酯、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-叔丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-正丙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-环己氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-环己基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氢吡喃酯等的甲基丙烯酸酯类含缩醛构造的单体;
丙烯酸1-乙氧基乙酯、丙烯酸1-甲氧基乙酯、丙烯酸1-正丁氧基乙酯、丙烯酸1-异丁氧基乙酯、丙烯酸1-叔丁氧基乙酯、丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、丙烯酸1-正丙氧基乙酯、丙烯酸1-环己氧基乙酯、丙烯酸1-(2-环己基乙氧基)乙酯、丙烯酸1-苄氧基乙酯、丙烯酸2-四氢吡喃酯等的丙烯酸酯类含缩醛构造的单体;
2,3-二(1-(三甲基硅烷基氧基)乙氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(三甲基甲锗烷基氧基)乙氧基)羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-甲氧基乙氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(环己氧基)乙氧羰基)-5-降冰片烯、2,3-二(1-(苄氧基)乙氧羰基)-5-降冰片烯等的降冰片烯类含缩醛构造的单体;
对或间-1-乙氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-甲氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-正丁氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-异丁氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-(1,1-二甲基乙氧基)乙氧基苯乙烯、对或间-1-(2-氯乙氧基)乙氧基苯乙烯、对或间-1-(2-乙基己氧基)乙氧基苯乙烯、对或间-1-正丙氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-环己氧基乙氧基苯乙烯、对或间-1-(2-环己基乙氧基)乙氧基苯乙烯、对或间-1-苄氧基乙氧基苯乙烯等的苯乙烯类含缩醛构造的单体等。上述结构单元(I)可为一种或组合两种以上使用。
作为给予上述结构单元(I)的单体,优选为甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氢吡喃酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯。
给予结构单元(I)的单体,可使用市售品,也可使用以众所周知的方法所合成的单体。例如,给予上述式(1-1)所示的结构单元(I)的含缩醛构造的单体,是可如下述式所示,使(甲基)丙烯酸在酸催化剂的存在下与乙烯醚反应而合成。
上述式中,R’、R1及R3与上述式(1-1)同义,R21及R22作为-CH(R21)(R22)与上述式(1-1)中的R2同义。
[A]聚合物中的结构单元(I)的含量,只要[A]聚合物经由酸而显示碱可溶性,发挥固化膜所需的耐热性,则没有特别的限定,在一个聚合物分子中含有结构单元(I)与含环氧基的结构单元这两者时,相对于[A]聚合物中所含有的全部结构单元而言,以单体加入比计,优选为5质量%以上70质量%以下,更优选为10质量%以上60质量%以下,特别优选为20质量%以上50质量%以下。
另一方面,在一个聚合物分子中具有结构单元(I),而且在与此不同的聚合物分子中具有含环氧基的结构单元(II)时,具有结构单元(I)的该一个聚合物分子中的结构单元(I)的含量,相对于该聚合物分子中所含有的全部结构单元而言,以单体加入比计,优选为40质量%以上99质量%以下,更优选为50质量%以上98质量%以下,特别优选为55质量%以上95质量%以下。
[含环氧基的结构单元(II)]
作为含环氧基的结构单元(II),只要是来自含环氧基的单体的结构单元,则没有特别的限定。[A]聚合物的分子中具有含环氧基的结构单元(II),从而可以进一步提高由该正型感射线性组合物得到的固化膜的表面硬度及耐热性。另外,本说明书的环氧基的概念中包括环氧乙烷基(1,2-环氧构造)、氧杂环丁烷基(1,3-环氧构造)。
作为给予上述含环氧基的结构单元(II)的单体,例如可举出:
(甲基)丙烯酸缩水甘油基、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基丁酯、丙烯酸3-甲基-3,4-环氧基丁酯、甲基丙烯酸3-乙基-3,4-环氧基丁酯、(甲基)丙烯酸5,6-环氧基己酯、甲基丙烯酸5-甲基-5,6-环氧基己酯、甲基丙烯酸5-乙基-5,6-环氧基己酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧基庚酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基甲酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己基乙酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基丙酯、甲基丙烯酸3,4-环氧基环己基丁酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧基环己基己酯、丙烯酸3,4-环氧基环己酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基甲酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基乙酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基丙酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基丁酯、丙烯酸3,4-环氧基环己基己酯等的含环氧乙烷基的(甲基)丙烯酸类化合物;
邻乙烯基苄基环氧丙基醚、间乙烯基苄基环氧丙基醚、对乙烯基苄基环氧丙基醚、α-甲基-邻乙烯基苄基环氧丙基醚、α-甲基-间乙烯基苄基环氧丙基醚、α-甲基-对乙烯基苄基环氧丙基醚等的乙烯基苄基环氧丙基醚类;
邻乙烯基苯基环氧丙基醚、间乙烯基苯基环氧丙基醚、对乙烯基苯基环氧丙基醚等的乙烯基苯基环氧丙基醚类;
3-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰氧基甲基)-3-苯基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-丙烯酰氧基乙基)-3-苯基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-苯基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-3-苯基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)-2-甲基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(丙烯酰氧基甲基)-2-苯基氧杂环丁烷、2-(2-丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、2-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(2-丙烯酰氧基乙基)-2-苯基氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-甲基氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(甲基丙烯酰氧基甲基)-2-苯基氧杂环丁烷、2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)氧杂环丁烷、2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-乙基氧杂环丁烷、2-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-2-苯基氧杂环丁烷等的含氧杂环丁烷基的(甲基)丙烯酸类化合物等。
在这些单体中,从与其它单体的共聚合反应性及正型感射线性组合物的显影性的观点来看,优选为甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸-2-甲基环氧丙酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧基环己酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧基环己基甲酯、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰氧基甲基)-3-乙基氧杂环丁烷。
作为[A]聚合物中的含环氧基的结构单元(II)的含量,只要能发挥显示元件用层间绝缘膜的所需的耐热性,则没有特别的限定,在一个聚合物分子中含有结构单元(I)与含环氧基的结构单元(II)时,相对于[A]聚合物中所含有的全部结构单元而言,以单体加入比计,优选为10质量%以上60质量%以下,更优选为15质量%以上55质量%以下,特别优选为20质量%以上50质量%以下。
另一方面,在一个聚合物分子中具有结构单元(I),而且在其它聚合物分子中具有含环氧基的结构单元(II)时,相对于具有含环氧基的结构单元(II)的其它聚合物分子中所含有的全部结构单元(II)而言,含环氧基的结构单元(II)的含量,以单体加入比计,优选为20质量%以上80质量%以下,更佳为30质量%以上70质量%以下,特佳为35质量%以上65质量%以下。
[其它结构单元]
[A]聚合物在不损害本发明效果的范围内,可以含有结构单元(I)及结构单元(II)以外的其它结构单元。
作为给予其它结构单元的单体,可举出具有羧基或其衍生物、含有羟基的单体等。
作为上述具有羧基或其衍生物的单体,可举出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-丙烯酰氧基乙基六氢苯二甲酸、2-甲基丙烯酰氧基乙基六氢苯二甲酸等的单羧酸;马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、伊康酸等的二羧酸;上述二羧酸的酸酐等。
作为上述具有羟基的单体的例子,可举出例如:丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯、丙烯酸4-羟甲基环己基甲酯等的丙烯酸羟烷酯;甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸3-羟丙酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸5-羟戊酯、甲基丙烯酸6-羟己酯、甲基丙烯酸4-羟甲基-环己基甲酯等的甲基丙烯酸羟烷酯等。
在这些具有羟基的单体中,从与其它单体的共聚合反应性及所得的显示元件用层间绝缘膜的耐热性的观点来看,优选为丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸3-羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸4-羟丁酯、丙烯酸4-羟甲基-环己基甲酯、甲基丙烯酸4-羟甲基-环己基甲酯。
作为其它单体的例子,可举出例如:
丙烯酸甲酯、丙烯酸异丙酯等的丙烯酸烷酯;
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、甲基丙烯酸叔丁酯等的甲基丙烯酸烷酯;
丙烯酸环己酯、丙烯酸2-甲基环己酯、丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、丙烯酸2-(三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基)乙酯、丙烯酸异冰片酯等的丙烯酸脂环式烷酯;
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、甲基丙烯酸2-(三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基)乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯等的甲基丙烯酸脂环式烷酯;
丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯等的丙烯酸的芳酯及丙烯酸的芳烷酯;
甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯等的甲基丙烯酸的芳酯及甲基丙烯酸的芳烷酯;
马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、伊康酸二乙酯等的二羧酸二烷酯;
甲基丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、甲基丙烯酸四氢吡喃-2-甲酯等的含有一个氧原子的不饱和杂五员环甲基丙烯酸酯及不饱和杂六员环甲基丙烯酸酯;
4-甲基丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-甲基丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-异丁基-1,3-二氧戊环、4-甲基丙烯酰氧基甲基-2-环己基-1,3-二氧戊环、4-甲基丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-甲基丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-异丁基-1,3-二氧戊环等的含有两个氧原子的不饱和杂五员环甲基丙烯酸酯;
4-丙烯酰氧基甲基-2,2-二甲基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基甲基-2,2-二乙基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-异丁基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基甲基-2-环戊基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基甲基-2-环己基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基乙基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基丙基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、4-丙烯酰氧基丁基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环等的含有两个氧原子的不饱和杂五员环丙烯酸酯;
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、4-异丙烯基苯酚等的乙烯基芳香族化合物;
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)马来酰亚胺等的N位取代马来酰亚胺;
1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等的共轭二烯类化合物;
丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙烯、偏二氯乙烯、醋酸乙烯酯等其它的不饱和化合物。
在这些其它单体中,从与上述具有反应官能基的单体的共聚合反应性及该正型感射线性组合物的显影性的点来看,优选为苯乙烯、4-异丙烯基苯酚、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、1,3-丁二烯、4-丙烯酰氧基甲基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊环、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、甲基丙烯酸苄酯。
[A]聚合物的由GPC(凝胶渗透色谱法)所测定的聚苯乙烯换算重量平均分子量(Mw)优选为2.0×103~1.0×105,更优选为5.0×103~5.0×104。使[A]聚合物的Mw在上述范围,可提高该正型感射线性组合物的射线敏感度及碱显影性。
又,[A]聚合物的由GPC所测定的聚苯乙烯换算数量平均分子量(Mn)优选为2.0×103~1.0×105,更优选为5.0×103~5.0×104。使共聚物的Mn在上述范围,可提高该正型感射线性组合物的涂膜的固化时的固化反应性。
再者,[A]聚合物的分子量分布(Mw/Mn)优选为3.0以下,更优选为2.6以下。使[A]聚合物的Mw/Mn成为3.0以下,从而可提高所得的显示元件用层间绝缘膜的显影性。含有[A]聚合物的该正型感射线性组合物,是在显影时不发生显影残渣,可容易地形成所需的图案形状。
另外,本说明书的Mw及Mn是在下述条件先通过GPC而测定的。
装置:GPC-101(昭和电工制造)
柱:结合GPC-KF-801,GPC-KF-802,GPC-KF-803以及GPC-KF-804
移动相:四氢呋喃
柱温度:40℃
试料浓度:1.0质量%
试料注入量:100μL
检测器:示差折射计
标准物质:单色散聚苯乙烯
<[A]聚合物的合成方法>
[A]聚合物可由给予上述各结构单元的单体的自由基共聚合而制造。例如,当制造在同一个聚合物分子中含有结构单元(I)及含环氧基的结构单元(II)这两者的[A]聚合物时,只要使用含有下述单体的混合物进行共聚合即可,该单体分别为给予结构单元(I)的单体与含环氧基机构单元(II)的单体。另一方面,当制造在一个聚合物分子中具有结构单元(I),而且在与其不同的聚合物分子中具有含环氧基的结构单元(II)的聚合物[A]时,只要使含有给予结构单元(I)单体的聚合性溶液进行自由基聚合,而得到具有结构单元(I)的聚合物,另外使含有给予环氧基结构单元(II)的单体的聚合性溶液进行自由基聚合,而得到具有含环氧基的结构单元(II)的聚合物,最后将两者混合形成聚合物[A]即可。
作为在制造[A]聚合物的聚合反应中所使用的溶剂,例如可举出后述的该组合物的制备项中示例的溶剂。
作为聚合反应中所使用的聚合引发剂,可以使用一般作为自由基聚合引发剂而已知的产品。作为自由基聚合引发剂,例如可举出:2,2’-偶氮双异丁腈、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)、2,2’-偶氮双-(2-甲基丙酸甲酯)等的偶氮化合物,过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧化物、1,1’-双-(叔丁基过氧)环己烷等的有机过氧化物,及过氧化氢。
在用于制造[A]聚合物的聚合反应中,为了调整分子量,可使用分子量调整剂。作为分子量调整剂的具体例,可举出:
氯仿、四溴化碳等的卤化烃类;正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二基硫醇、叔十二基硫醇、巯基乙酸等的硫醇类;硫化二甲基黄原酸酯、二硫化二异丙基黄原酸酯等黄原酸酯类;萜品油烯、α-甲基苯乙烯二聚物等。
<[B]酸产生体>
[B]酸产生体是经由射线的照射或热的赋予而产生酸的化合物。作为射线,例如可使用可见光线、紫外线、远紫外线、电子射线、X射线等。该正型感射线性组合物由含有具酸解离性基团的[A]聚合物与[B]酸产生体,而可发挥正型的感射线特性。作为[B]酸产生体在该正型感射线性组合物中的含有形态,可为如后述的化合物的酸产生剂(以下也称“[B]酸产生剂”)的形态,也可为当作[A]聚合物或其它聚合物的一部分并入的酸产生基的形态,还可为此等两种的形态。再者,由射线的照射或热的赋予中任一者而由酸产生体产生酸,可由调整曝光前的预烘焙时的温度、照射线的照射量、后烘烤时的温度等来决定,作为[B]酸产生体,优选为由曝光时的射线的照射而产生酸,而且由后烘烤时的热而产生酸。
由于使用如此的[B]酸产生体,该正型感射线性组合物可发挥正型的感射线特性,同时在后烘烤时可将[C]含氮化合物脱保护,使环氧基的交联反应充分进行。
作为[B]酸产生剂,代表地举出肟磺酸酯化合物,可列举二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐、锍盐、苯并噻唑鎓盐、铵盐、鏻盐及四氢噻吩鎓盐等的鎓盐,或磺酰亚胺化合物以及醌二叠氮化合物。另外,这些[B]酸产生剂可分别单独使用或两种以上组合使用。
<肟磺酸酯化合物>
作为上述肟磺酸酯化合物,优选为含有下述式(4)所示的肟磺酸酯基的化合物。
上述式(4)中,RB1是直链状或支链状的烷基、环状烷基或芳基。其中,这些基团的一部分或全部氢原子可以被取代。
作为RB1的所示的直链状或支链状的烷基,优选为碳原子数为1~10的直链状或支链状烷基。上述碳原子数为1~10的直链状或支链状烷基可以被取代,作为取代基,可列举例如碳原子数为1~10的烷氧基,7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等的有桥式脂环基等。另外,作为优选的脂环基,为双环烷基。上述RB1所表示的芳基优选碳原子数为6~11的芳基,更优选为苯基或萘基。上述芳基可被取代,作为取代基可以列举比如碳原子数为1~5的烷基、烷氧基或卤素原子等。
作为含有上述式(4)所示的肟磺酸酯基的化合物,可列举例如下述式(5)所示的肟磺酸酯化合物等。
上述式(5)中,RB1与上述式(4)同义。X是烷基、烷氧基或卤素原子。m为0~3的整数。其中X为多个时,多个X可相同或不同。
作为上述X所示的烷基,优选为碳原子数为1~4的直链状或支链状烷基。作为上述X所示的烷氧基,优选为碳原子数为1~4的直链状或支链状烷氧基。作为上述X所示的卤素原子,优选为氯原子或氟原子。作为m优选为0或1。上述式(5)中,优选m为1、X为甲基、X的取代位置为邻位的化合物。
作为上述式(5)所示的肟磺酸酯化合物,例如可举出下述式(5-1)~(5-5)所各自表示的化合物等。
上述化合物(5-1):(5-丙基磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈;化合物(5-2):(5-辛基磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈;化合物(5-3):(樟脑磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈;化合物(5-4):(5-对甲苯磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈;化合物(5-5):(5-辛基磺酰氧基亚氨基)-(4-甲氧基苯基)乙腈,作为市售品可以买到。
[鎓盐]
作为鎓盐,可列举例如二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐、锍盐、苯并噻唑鎓盐、四氢噻吩鎓盐等。
作为二苯基碘鎓盐,可列举例如二苯基碘鎓四氟硼酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟砷酸盐、二苯基碘鎓三氟甲烷磺酸盐、二苯基碘鎓三氟乙酸酯、二苯基碘鎓-对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎓丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸盐、4-甲氧基苯基苯基碘鎓四氟硼酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓四氟硼酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟砷酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓三氟乙酸酯、双(4-叔丁基苯基)碘鎓-对甲苯磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓樟脑磺酸等。
作为三苯基锍盐化合物,可列举例如,三苯基锍三氟甲烷磺酸盐、三苯基锍樟脑磺酸、三苯基锍四氟硼酸盐、三苯基锍三氟乙酸酯、三苯基锍-对甲苯磺酸盐、三苯基锍丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸盐等。
作为锍盐,可列举例如,烷基锍盐、苄基锍盐、二苄基锍盐、取代的苄基锍盐等。
作为烷基锍盐,可列举例如4-乙酰氧基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-(苄氧基羰基氧基)苯基锍六氟锑酸盐、二甲基-4-(苯甲酰氧基)苯基锍六氟锑酸盐、二甲基-4-(苯甲酰氧基)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,可列举例如二苄基-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。
作为苯并噻唑鎓盐的例子,例如可举出3-苄基苯并噻唑鎓六氟锑酸盐、3-苄基苯并噻唑鎓六氟磷酸盐、3-苄基苯并噻唑鎓四氟硼酸盐、3-(对甲氧基苄基)苯并噻唑鎓六氟锑酸盐、3-苄基-2-甲硫基苯并噻唑鎓六氟锑酸盐、3-苄基-5-氯苯并噻唑鎓六氟锑酸盐等。
作为四氢噻吩鎓盐的例子,例如可举出4,7-二正丁氧基-1-萘基四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩鎓九氟正丁磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩鎓-1,1,2,2-四氟-2-(降冰片烷-2-基)乙磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩鎓-2-(5-叔丁氧基羰基氧基二环[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸盐、1-(4-正丁氧基萘-1-基)四氢噻吩鎓-2-(6-叔丁氧基羰基氧基二环[2.2.1]庚-2-基)-1,1,2,2-四氟乙磺酸盐等。
[磺酰亚胺化合物]
作为磺酰亚胺化合物的例子,例如可举出N-(三氟甲基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)琥珀酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)苯二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)苯二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)苯二甲酰亚胺、N-(2-氟苯基磺酰氧基)苯二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、4-甲基苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)二苯基马来酰亚胺、N-(苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(三氟甲烷磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(九氟丁烷磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧酰亚胺、
N-(三氟甲基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(苯基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺制)、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(五氟乙基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(七氟丙基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(九氟丁基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(乙基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(丙基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(丁基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(戊基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(己基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(庚基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(辛基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺、N-(壬基磺酰氧基)萘基二羧酰亚胺等。
<醌二叠氮化合物>
醌二叠氮化合物是经由射线的照射而产生羧酸的化合物。作为醌二叠氮化合物,可使用酚性化合物或醇性化合物(以下也称为“母核”)与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物。
作为上述母核,例如可举出三羟基二苯基酮、四羟基二苯基酮、五羟基二苯基酮、六羟基二苯基酮、(多羟基苯基)烷、其它母核等。
作为三羟基二苯基酮,例如2,3,4-三羟基二苯基酮、2,4,6-三羟基二苯基酮等;作为四羟基二苯基酮,例如2,2’,4,4’-四羟基二苯基酮、2,3,4,3’-四羟基二苯基酮、2,3,4,4’-四羟基二苯基酮、2,3,4,2’-四羟基-4’-甲基二苯基酮、2,3,4,4’-四羟基-3’-甲氧基二苯基酮等;作为五羟基二苯基酮,例如2,3,4,2’,6’-五羟基二苯基酮等;作为六羟基二苯基酮,例如2,4,6,3’,4’,5’-六羟基二苯基酮、3,4,5,3’,4’,5’-六羟基二苯基酮等;作为(多羟基苯基)烷,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;作为其它母核,例如2-甲基-2-(2,4-二羟基苯基)-4-(4-羟基苯基)-7-羟基色满、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。
在这些母核中,优选为2,3,4,4’-四羟基二苯基酮、1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷、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,优选为1,2-萘醌二叠氮磺酰氯。作为1,2-萘醌二叠氮磺酰氯,可举出例如1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯及1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯。其中,优选为使用1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯。
作为酚性化合物或醇性化合物与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物的合适例,可举出1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯的缩合物、4,4’-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯的缩合物。
酚性化合物或醇性化合物(母核)与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合反应中,相对于酚性化合物或醇性化合物中的OH基数,可使用相当于优选为30~85摩尔%、更优选为50~70摩尔%的1,2-萘醌二叠氮磺酰卤。缩合反应可由众所周知的方法来实施。
又,作为醌二叠氮化合物,也适合使用已将上述例示的母核的酯键改变为酰胺键的1,2-萘醌二叠氮磺酰胺类,例如2,3,4-三氨基二苯基酮-1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰胺等。
作为[B]酸产生剂,从敏感度及溶解性的观点来看,优选肟磺酸盐化合物和鎓盐。作为肟磺酸盐化合物优选上述式(4)所示的化合物,更优选上述式(5)所示的化合物,特别优选可以从市场购买的上述式(5-1)~(5-5)所示的化合物。作为鎓盐,优选四氢噻吩锍盐,二苯甲酰锍盐,更优选4,7-二正丁氧基-1-萘基四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐,二苯甲酰-4-羟基苯基锍六氟锑酸盐。
作为该组合物中的[B]酸产生体的含量,作为[B]酸产生体为[B]酸产生剂的情况,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为1~20质量份,更优选为1~10质量份。将[B]酸产生体的含量设定在上述特定范围,从而射线的照射部分与未照射的部分在作为显影液的碱水溶液中的溶解度的差异变大,图案化性能变得良好,而且所得的显示元件用层间绝缘膜的耐热性也良好。
<[C]含氮化合物>
[C]含氮化合物为下述胺化合物,在曝光时不被来自[B]酸产生体所产生的酸脱保护,而是通过后烘烤时的热与因该热使[B]酸产生体产生酸的协同作用被脱保护。通过此[C]含氮化合物的后烘烤时的脱保护,可发挥作为胺化合物的反应性,使环氧基的交联反应充分地进行,于是可形成表面硬度及耐热性优异的显示元件用层间绝缘膜。
[C]含氮化合物为由上述式(2)所示的含氮化合物(I)和上述式(3)所示的含氮化合物(II)所构成的群组中选出的至少一种含氮化合物,以下,对各化合物进行详述。
[含氮化合物(I)]
上述式(2)中,R4及R5分别独立,为氢原子、氨基、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为6~20的芳基。其中,上述烷基和芳基可含有羟基、羧基、羰基、酯基、磺酸基、酰胺基、醚基、硫醇基、硫醚基、氨基或脒基;R6是碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为4~20的环烷基或碳原子数为6~20的芳基;其中R4与R5连接与相互结合的氮原子一同形成环结构。
作为上述R4、R5及R6所示的碳原子数1~20的烷基,例如可举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二基、正十四基、正十八基等的直链状烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、叔戊基、新戊基、2-己基、3-己基等的支链状烷基。上述R6所示的碳原子数为4~20的环烷基,例如可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、1-甲基环戊基、1-乙基环戊基、1-甲基环己基、1-乙基环己基、2-甲基-2-降冰片基、2-乙基-2-降冰片基等。上述作为R4、R5及R6所示的碳原子数6~20的芳基,例如可为单环,也为单环所连结的构造,也可为缩合环。例如可举出苯基、萘基等。作为R6,从[C]含氮化合物的反应性控制能力、对酸的保护机能及脱保护能力的点来看,优选为叔丁基、叔戊基、1-甲基环己基、1-乙基环己基。
作为含氮化合物(I)的具体例,例如可举出N-(叔丁氧羰基)-L-丙胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-丙胺酸-甲酯、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-环己基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-甲基-1-丁醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-2-丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-2-丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、N-(叔丁氧羰基)-L-天冬胺酸-4-苄酯、N-(叔丁氧羰基)-O-苄基-L-苏胺酸、(R)-(+)-1-(叔丁氧羰基)-2-叔丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、(S)-(-)-1-(叔丁氧羰基)-2-叔丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、N-(叔丁氧羰基)-3-环己基-L-丙胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-半胱胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)乙醇胺、N-(叔戊氧羰基)乙醇胺、N-(1-甲基环己基羰基)乙醇胺、N-(1-乙基环己基羰基)乙醇胺、N-(叔丁氧羰基乙二胺)、N-(叔丁氧羰基)-D-葡萄糖胺、N-α-(叔丁氧羰基)-L-麸胺酰胺、1-(叔丁氧羰基)咪唑、N-(叔丁氧羰基)-L-异亮胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-异亮胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-含羞草胺酸、N-α-(叔丁氧羰基)-L-离胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-蛋胺酸、N-(叔丁氧羰基)-3-(2-萘基)-L-丙胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-苯基丙胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-苯基丙胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)-D-脯胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-脯胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-脯胺酸-N’-甲氧基-N’-甲基酰胺、N-(叔丁氧羰基)-1H-吡唑-1-羧基脒、(S)-(-)-1-(叔丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(叔戊氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(1-甲基环己基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(1-乙基环己基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(R)-(+)-1-(叔丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、1-(叔丁氧羰基)3-[4-(1-吡咯基)苯基]-L-丙胺酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-丝胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-丝胺酸-甲基酯、N-(叔丁氧羰基)-L-苏胺酸、N-(叔丁氧羰基)-对甲苯磺酰胺、N-(叔丁氧羰基)-S-三苯甲基-L-半胱胺酸、N-α-(叔丁氧羰基)-L-色胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-酪胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-酪胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-缬胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-缬胺酸-甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-缬胺醇、氨基甲酸叔丁酯、肼基甲酸叔丁酯、叔丁基N-(3-羟基丙基)氨基甲酸酯、叔丁基N-(6-氨基己基)氨基甲酸酯、叔丁基N-(苄氧基)氨基甲酸酯、叔丁基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、叔戊基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、1-甲基环己基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、1-乙基环己基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、叔丁基(1S,4S)-(-)-2,5-二氮杂双环[2.2.1]庚烷-2-羧酸酯、叔丁基4-苄基-1-哌嗪羧酸酯、叔丁基N-(2,3-二羟基丙基)氨基甲酸酯、叔丁基(S)-(-)-4-甲酰基-2,2-二甲基-3-噁唑啶羧酸酯、叔丁基[R-(R*,S*)]-N-[2-羟基-2-(3-羟基苯基)-1-甲基乙基]氨基甲酸酯、叔丁基4-氧代-1-哌啶羧酸酯、叔丁基1-吡咯羧酸酯、叔丁基1-吡咯啶羧酸酯、叔丁基N-(四氢-2-氧代-3-呋喃基)氨基甲酸酯等。
这其中,优选为N-(叔丁氧羰基)-L-丙胺酸甲基酯、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-环己基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-甲基-1-丁醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-3-苯基-1-丙醇、(R)-(+)-2-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、(S)-(-)-2-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇、(R)-(+)-1-(叔丁氧羰基)-2-叔丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、(S)-(-)-1-(叔丁氧羰基)-2-叔丁基-3-甲基-4-咪唑啉酮、N-(叔丁氧羰基)-3-环己基-L-丙胺酸甲基酯、N-(叔丁氧羰基)-L-半胱胺酸甲基酯、N-(叔丁氧羰基)乙醇胺、N-(叔戊氧羰基)乙醇胺、N-(1-甲基环己基羰基)乙醇胺、N-(1-乙基环己基羰基)乙醇胺、1-(叔丁氧羰基)咪唑、N-(叔丁氧羰基)-L-异亮胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-异亮胺酸甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-含羞草胺酸、N-(叔丁氧羰基)-D-脯胺醇、N-(叔丁氧羰基)-L-脯胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-脯胺酸N’-甲氧基-N’-甲基酰胺、N-(叔丁氧羰基)-1H-吡唑-1-羧基脒、(S)-(-)-1-(叔丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、(S)-(-)-1-(叔戊基羰基)-2-吡咯啶甲醇、(R)-(+)-1-(叔丁氧羰基)-2-吡咯啶甲醇、N-(叔丁氧羰基)-S-三苯甲基-L-半胱胺酸、N-α-(叔丁氧羰基)-L-色胺酸、N-(叔丁氧羰基)-L-缬胺酸甲酯、N-(叔丁氧羰基)-L-缬胺醇、叔丁基N-(3-羟基丙基)氨基甲酸酯、叔丁基N-(6-氨基己基)氨基甲酸酯、氨基甲酸叔丁酯、肼基甲酸叔丁酯、叔丁基N-(苄氧基)氨基甲酸酯、叔丁基(1S,4S)-(-)-2,5-二氮杂双环[2.2.1]庚烷-2-羧酸酯、叔丁基N-(2,3-二羟基丙基)氨基甲酸酯、叔丁基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、叔戊基2-氧代-2,3-二氢噁唑啉羧酸酯、叔丁基(S)-(-)-4-甲酰基-2,2-二甲基-3-噁唑啶羧酸酯、叔丁基[R-(R*,S*)]-N-[2-羟基-2-(3-羟基苯基)-1-甲基乙基]氨基甲酸酯、叔丁基4-氧代-1-哌啶羧酸酯、叔丁基1-吡咯羧酸酯、叔丁基1-吡咯啶羧酸酯、叔丁基N-(四氢-2-氧代-3-呋喃基)氨基甲酸酯。其中,从在该正型感射线性组合物的保存时控制反应性,在后烘烤时容易脱保护而使环氧基的交联反应充分地进行整观点来看,更优选为下述式(2-1)~(2-7)所示的含氮化合物。
含氮化合物(I)可单独使用也可混合两种以上使用。又,可与后述的碱性化合物组合使用,也可由改变组合的添加比率而控制交联的程度。
在该正型感射线性组合物中,作为含氮化合物(I)的含量,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为2~30质量份,更优选为3~20质量份。使含氮化合物(I)的含量成为上述特定范围内,可使环氧基的交联反应边充分地进行,边防止过剩量所致的不想要的与环氧基的副反应,可防止该正型感射线性组合物的射线敏感度及保存稳定性的降低,以及所得的固化膜的透光率及电压保持率的降低。
[含氮化合物(II)]
含氮化合物(II)如上述式(3)所示,在分子内具有两个氨基甲酸酯构造。上述式(3)中,R7及R8各自独立,与上述式R4同义。R9及R10各自独立,与上述式R6同义。A为碳原子数为1~12的烷二基或碳原子数为6~20的亚芳基。
作为上述A所示的碳原子数为1~12的烷二基,例如甲烷二基、乙烷二基、丙烷二基、丁烷二基、戊烷二基、己烷二基等。作为上述A所示的碳原子数为6~20的亚芳基,可适合地采用由上述式(2)中R4、R5及R6所示的碳原子数为6~20的芳基去掉两个氢原子后的2价基,例如可举出亚苯基、亚萘基等。作为R9及R10,从[C]含氮化合物的反应性控制能力、对酸的保护机能及脱保护能力的点来看,优选为叔丁基、叔戊基、1-甲基环己基、1-乙基环己基
作为含氮化合物(II),例如可举出下述式(3-1-1)~(3-1-9)及(3-2-1)~(3-2-4)所示的化合物等。
在上述含氮化合物(II)中,从在该正型感射线性组合物的保存时反应性被控制、在后烘烤时容易脱保护而使环氧基的交联反应充分地进行的观点来看,优选为上述式(3-1-3)、(3-1-4)、(3-1-5)、(3-1-6)及(3-2-1)所示的化合物。
在该正型感射线性组合物中,作为含氮化合物(II)的含量,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为2~30质量份,更优选为3~20质量份。使含氮化合物(II)的含量成为上述特定范围,可使环氧基的交联反应边充分地进行,边防止过剩量所致的不想要的与环氧基的副反应,可防止该正型感射线性组合物的射线敏感度及保存稳定性的降低,以及所得的固化膜的透光率及电压保持率的降低。
再者,并用含氮化合物(I)及(II)时,相对于[A]聚合物100质量份而言,两者的合计优选为2~30质量份。
<[D]表面活性剂>
[D]表面活性剂可使该正型感射线性组合物的涂膜形成性进一步提高。作为[D]表面活性剂,例如可举出氟类表面活性剂、聚硅氧类表面活性剂及非离子类表面活性剂等。该正型感射线性组合物含有[D]表面活性剂。从而可提高涂膜的表面平滑性,于是可使形成的显示元件用层间绝缘膜的膜厚均一性提高。这些表面活性剂可单独使用也可组合两种以上使用。
作为氟类表面活性剂,优选末端、主链及侧链的至少某个部位上含有氟代烷基和/或氟代亚烷基的化合物。例如可举出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,六氟甘醇二(1,1,2,2,3,3-六氟正-戊基)醚,八氟甘醇二(1,1,2,2-四氟正-丁基)醚,六氟丙二醇二(1,1,2,2,3,3-六氟正-戊基)醚,八氟丙二醇二(1,1,2,2-四氟正-丁基)醚,全氟正-十二基磺酸钠,1,1,2,2,3,3-六氟正-癸烷,1,1,2,2,3,3,9,9,10,10-十氟正-十二烷,氟烷基苯磺酸钠,氟烷基磷酸钠,氟烷基羧酸钠,二甘油丁(氟烷基聚氧乙烯基醚),氟烷基碘化铵,氟烷基甜菜碱,氟烷基聚氧乙烯基醚,全氟烷基聚乙氧基乙醇,全氟烷基烷氧基,羧酸氟烷基酯等。
作为氟类表面活性剂的市售品,例如可举出BM-1000、BM-1100(以上为BM Chemi公司制)、Megafac F 142D、F 172、F 173、F 183、F 178、F 191、F471、F476(以上为大日本油墨化学工业(股)制)、Florad FC-170C、FC-171、FC-430、FC-431(以上为住友3M(股)制)、Surflon S-112、S-113、S-131、S-141、S-145、S-382、SC-101、SC-102、SC-103、SC-104、SC-105、SC-106(旭硝子(股)制)、EftopEF301、EF303、EF352(新秋田化成(股)制)、Ftergent FT-100、FT-110、FT-140A、FT-150、FT-250、FT-251、FT-300、FT-310、FT-400S、FTX-218、FT-251((股)NEOS公司制)。
作为聚硅氧类表面活性剂的市售品,例如可举出东丽聚硅氧DC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190、SH-8400FLUID(以上为东丽·道康宁·聚硅氧(股)制)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4446、TSF-4460、TSF-4452(以上为GE东芝聚硅氧(股)制)、有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业公司制)等。
作为非离子类表面活性剂,例如可举出聚氧化乙烯月桂基醚、聚氧化乙烯硬脂基醚、聚氧化乙烯油基醚等的聚氧化乙烯烷基醚类,聚氧化乙烯辛基苯基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚等的聚氧化乙烯芳基醚类,聚氧化乙烯二月桂酸酯、聚氧化乙烯二硬脂酸酯等的聚氧化乙烯二烷基酯类,(甲基)丙烯酸类共聚物类等。作为非离子类表面活性剂的代表性市售品,可举出Polyflow No.57、95(共荣社化学(股)制)。
作为该正型感射线性组合物中的[D]表面活性剂的含量,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为0.05质量份以上5质量份以下,更优选为以0.1质量份以上2质量份以下。使[D]表面活性剂的使用量在上述范围内,可在基板上形成涂膜时,抑制膜龟裂。
<[E]密合助剂>
在该正型感射线性组合物中,为了提高作为基板的无机物,例如硅、氧化硅、氮化硅等的硅化合物、金、铜、铝等的金属与绝缘膜的粘合性,可使用[E]密合助剂。作为此密合助剂,较宜使用官能性硅烷偶合剂。作为官能性硅烷偶合剂的例子,可举出具有羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基(优选为环氧乙烷基)、硫醇基等的反应性取代基的硅烷偶合剂等。
作为官能性硅烷偶合剂,例如可举出三甲氧基硅烷基苯甲酸、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-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙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-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷等。其中,优选为γ-环氧丙氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
作为该正型感射线性组合物中[E]密合助剂的含量,相对于100质量份聚合物[A],优选为0.5质量份以上20质量份以下,更优选为以1质量份以上10质量份以下的量使用。使[E]密合助剂的量在上述范围内,可改善形成的显示元件用层间绝缘膜与基板的密合性。
<其它任选成分>
该正型感射线性组合物中,除了上述[A]~[E]成分,以不损坏本发明的效果的范围为必要前提,可以含有碱性化合物等的其它任选成分。
[碱性化合物]
该正型感射线性组合物,由于含有碱性化合物,从而可适度地控制因曝光而自酸产生体产生的酸的扩散长度,可使图案显影性为良好。作为碱性化合物,可以从用于化学增幅抗蚀剂的物质中任意选择使用,例如可举出脂肪族胺、混成胺类,芳香族胺、杂环式胺、羧酸季铵盐等。
作为脂肪族胺,可列举例如氨、甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、叔丁胺、戊胺、叔戊胺、环戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、鲸蜡胺、甲二胺、乙二胺、四亚乙基五胺、二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、二异丁胺、二仲丁胺、二戊胺、二环戊胺、二己胺、二环己胺、二庚胺、二辛胺、二壬胺、二癸胺、二(十二)基胺、二鲸蜡胺、N,N-二甲基亚甲二胺、N,N-二甲基亚甲二胺、N,N-二甲基四亚乙五胺、三甲胺、三乙胺、三正丙胺、三异丙胺、三正丁胺、三异丁胺、三仲丁胺、三戊胺、三环戊胺、三己胺、三环己胺、三庚胺、三辛胺、三壬胺、三癸胺、三(十二)基胺、三鲸蜡胺、N,N,N’,N’-四甲基亚甲二胺、N,N,N’,N’-四甲基亚甲二胺、N,N,N’,N’-四甲基四亚乙五胺等。
作为混成胺类,可列举例如二甲基乙基胺、甲基乙基丙基胺、苄胺、苯乙胺、苄基二甲基胺、二环己基甲基胺等。
作为芳香族胺类及杂环胺类,可列举例如苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺等的苯胺衍生物、二苯基胺、二苯基(对甲苯基)胺、甲基二苯基胺、三苯基胺、苯二胺、萘胺、二氨基萘、吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、N-甲基吡咯等的吡咯衍生物、唑、异唑等的唑衍生物、噻唑、异噻唑等的噻唑衍生物、咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、三苯基咪唑等的咪唑衍生物、吡唑衍生物、呋咱衍生物、吡咯啉、2-甲基-1-吡咯啉等的吡咯啉衍生物、吡咯啶、N-甲基吡咯啶、吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮等的吡咯啶衍生物、咪唑啉衍生物、咪唑啶衍生物、吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、3-甲基-4-苯基吡啶、4-叔丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯啶基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、氨基吡啶、二甲基氨基吡啶、烟碱等的吡啶衍生物、哒嗪衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、吡唑衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啶衍生物、哌啶衍生物、哌嗪衍生物、吗啉、4-甲基吗啉等的吗啉衍生物、吲哚衍生物、异吲哚衍生物、1H-吲唑衍生物、吲哚啉衍生物、喹啉、3-喹啉甲腈、8-羟基喹啉等的喹啉衍生物、异喹啉衍生物、噌啉衍生物、喹唑啉衍生物、喹喔啉衍生物、酞嗪衍生物、嘌呤衍生物、蝶啶衍生物、咔唑衍生物、菲啶衍生物、吖啶衍生物、啡嗪衍生物、1,10-菲绕啉衍生物、腺嘌呤衍生物、腺苷衍生物、鸟嘌呤衍生物、鸟苷衍生物、尿嘧啶衍生物、尿苷衍生物、1,5-二氮杂双环[4,3,0]-5-壬烯、1,8-二氮杂双环[5.3.0]-7-十一烯等的多环式胺等。
作为羧酸季铵盐,例如可举出四甲基乙酸铵、四甲基苯甲酸铵、四正丁基乙酸铵、四正丁基苯甲酸铵等。
再者,可列举下述式(6)及(7)所示的碱性化合物等。
上述式(6)及(7)中,R41、R42、R43、R47及R48各自独立,为直链状、支链链状或环状的碳原子数为1~20的亚烷基。R44、R45、R46、R49及R50是氢原子或碳原子数为1~20的烷基,其中,此烷基的氢原子的一部分或全部可被氨基取代。R44与R45、R45与R46、R44与R46、R44与R45和R46、R49与R50各自可键结而形成环结构。S、T、U各自独立,为0~20的整数。其中,当S、T、U都为0时,不存在R44、R45、R46、R49、R50皆为氢原子的情况。
上述R41、R42、R43、R47及R48所示的亚烷基的碳原子数为1~20,优选为1~10,更优选为1~8。具体地,可举出亚甲基、乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正丁烯基、异丁烯基、正戊烯基、异戊烯基、己烯基、壬烯基、癸烯基、环戊烯基、环己烯基等。
上述R44、R45、R46、R49及R50所示的烷基的碳原子数为1~20,优选为1~8,更优选为1~6,这些可为直链状、支链状或环状中的任一种。具体地,可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、壬基、癸基、十二基、十三基、环戊基、环己基等。
R44与R45、R45与R46、R44与R46、R44与R45和R46、R49与R50形成环结构时,碳原子数代表为1~20,优选为1~8,更优选为1~6。而且这些环结构的碳原子数为1~6,优选1~4的烷基可为支链。作为S、T、U优选为1~10,更优选为1~8的整数。
作为上述式(6)及(7)所示的碱性化合物,可举出例如三{2-(甲氧基甲氧基)乙基}胺、三{2-(甲氧基乙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-甲氧基乙氧基)甲氧基}乙基]胺、三{(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)}胺、三{2-(1-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基乙氧基)乙基}胺、三{2-(1-乙氧基丙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-羟基乙氧基)乙氧基}乙基]胺、4,7,13,16,21,24-六氧杂-1,10-二氮杂双环[8.8.8]二十六烷、4,7,13,18-四氧杂-1,10-二氮杂双环[8.5.5]二十烷、1,4,10,13-四氧杂-7,16-二氮杂双环十八烷、1-氮杂-12-冠-4、1-氮杂-15-冠-5、1-氮杂-18-冠-6等。
作为[F]碱性化合物,优选为叔胺、苯胺衍生物、吡咯啶衍生物、吡啶衍生物、喹啉衍生物、氨基酸衍生物、三{2-(甲氧基甲氧基)乙基}胺、三{(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基}胺、三[2-{(2-甲氧基乙氧基)甲基}乙基]胺、1-氮杂-15-冠-5。
作为该正型感射线性组合物中的碱性化合物的含量,相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为0.001~1质量份,更优选为0.005~0.2质量份。使碱性化合物的含量成为上述范围,从而图案显影性良好。
<正型感射线性组合物的制备方法>
正型感射线性组合物是由向溶剂中混合[A]聚合物、[B]酸产生体及视需要而合适的成分[C]含氮化合物以及其它任选成分后,使其溶解或分散的状态下制备的。例如在溶剂中,通过规定的比例混合各成分,从而可制备该正型感射线性组合物。
作为溶剂,合适使用可将各成分均匀地溶解或分散、不与各成分反应的溶剂。作为溶剂,例如可举出醇类、醚类、二乙二醇烷基醚类、乙二醇烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚丙酸酯类、芳香族烃类、酮类、其它酯类等。另外,这些溶剂可单独使用或组合两种以上使用。
作为醇类,例如可举出甲醇、乙醇、苯甲醇、2-苯乙醇、3-苯基-1-丙醇等;
作为醚类,例如可举出四氢呋喃等。
作为乙二醇醚,例如可举出甘醇单甲醚、甘醇单乙醚等。
作为乙二醇烷基醚乙酸酯类,例如可举出甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯等;
作为二乙二醇烷基醚类,例如可举出二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚等;
作为丙二醇单烷基醚类,例如可举出丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚等;
作为丙二醇单烷基醚乙酸酯类,例如可举出丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丙基醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯等;
作为丙二醇单烷基醚丙酸酯类,例如可举出丙二醇单甲基醚丙酸酯、丙二醇单乙基醚丙酸酯、丙二醇单丙基醚丙酸酯、丙二醇单丁基醚丙酸酯等;
作为芳香族烃类,例如可举出甲苯、二甲苯等;
作为酮类,例如可举出甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等;
作为其它的酯类,例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、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。
这些溶剂中,从溶解性或分散性优异,与各成分的非反应性,及涂膜形成的容易性的观点来看,优选为二烷基醚等的醚类、二乙二醇烷基醚类、乙二醇烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酮类及酯类,特别是更优选为二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、环己酮、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、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、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯,进一步优选二异丙醚、二正丁醚、二正戊醚、二异戊醚、二正己醚等的二烷基醚等的醚类,特别优选二异戊醚。通过使用这样的溶剂,在以狭缝涂布法在大型玻璃基板上涂布感射线性组合物时,可以缩短干燥工序时间,同时可以进一步提高涂布性(抑制涂布不均)。
另外,除了上述溶剂,视需要还可进一步使用苄基乙基醚、二己基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、癸酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、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、卡必醇乙酸酯等的高沸点溶剂。
将正型感射线性组合物制备成溶液或分散液状态时,溶液中的溶剂以外的成分所占有的比例,是可按照使用目的或所要的膜厚等而任意设定,优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%、特别优选为15~35质量%。
<显示元件用层间绝缘膜的形成方法>
该正型感射线性组合物,适用于显示元件用层间绝缘膜的形成材料,另外,本发明中,也适用于由该正型感射线性组合物所形成的显示元件用层间绝缘膜。
本发明的显示元件用层间绝缘膜形成方法包含:
(1)在基板上形成该正型感射线性组合物的涂膜的工序,
(2)对所形成的涂膜的至少一部分照射射线的工序,
(3)将经照射射线的涂膜显影的工序,及
(4)将经显影的涂膜加热的工序。
通过采用该正型感射线性组合物的本发明的形成方法,可以形成表面硬度及耐热性优异,能充分满足透光率及电压保持率的显示元件用层间绝缘膜。以下,对各工序进行详述。
[工序(1)]
在本工序中,将该正型感射线性组合物的溶液或分散液涂布在基板上后,最好通过预烘焙涂布面而去除溶剂,形成涂膜。作为涂布方法,例如可列举喷雾法、辊涂法、旋转涂布法(旋涂法)、缝模涂布法、棒涂布法等方法。其中,优选为旋涂法或缝模涂布法,特别优选为缝模涂布法。
作为基板,例如可列举玻璃、石英、树脂等。作为树脂,例如可举出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及其氢化物等。作为预烘焙的条件,可根据各成分的种类、配合比例等而不同,可在70~120℃进行1~10分钟左右。
[工序(2)]
在本工序中,对所形成的涂膜的至少一部分照射射线、进行曝光。曝光时,通常经由具有指定图案的掩模进行曝光。作为曝光时使用的射线,优选为波长在190nm~450nm的范围的射线,更优选为含有365nm的紫外线的射线。作为曝光量,通过照度计(OAI model 356,OAI Optical Associates Inc.制造)测定射线在波长365nm下的强度而得的值,优选为300J/m2~5,000J/m2,更优选为400J/m2~1,500J/m2。
[工序(3)]
在本工序中,将经照射上述射线的涂膜进行显影。通过将曝光后的涂膜显影,从而去除不需要的部分(射线的照射部分),形成指定的图案。作为显影工序中使用的显影液,优选为碱性水溶液。作为碱,例如可举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨等的无机碱,氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵等的季铵盐等。
在碱水溶液中,也可以添加适量的甲醇、乙醇等的水溶性有机溶剂或表面活性剂。从得到适当的显影性的观点来看,碱水溶液中的碱的浓度优选为为0.1质量%以上5质量%以下。作为显影方法,可以利用盛液法(旋覆浸没法)、浸渍法、摇动浸渍法、喷淋法等适宜的方法。显影时间是随着正型感射线性组合物的组成而不同,优选为10秒~180秒左右。如此的显影处理之后,接着例如进行30秒~90秒的流水洗净后,例如通过压缩空气或压缩氮气风干,可形成所要的图案。
[工序(4)]
在本工序中,将经显影的涂膜进行加热。加热时,使用热板、烘箱等加热装置,对已图案化的薄膜加热,以促进上述[A]聚合物和[C]含氮化合物的固化反应,可得到固化物。作为加热温度,例如120℃~250℃左右。作为加热时间,根据加热机器的种类而不同,例如在热板上进行加热工序时可为5分钟~30分钟左右,在烘箱中进行加热工序时可为30分钟~90分钟左右。还可以使用进行两次以上的加热工序的阶段性烘烤法等。如此,可以在基板的表面上形成对应于目的的显示元件用层间绝缘膜的图案状薄膜。另外,作为上述固化膜的用途,不受显示元件用层间绝缘膜限制,也可作为垫片或保护膜来利用。
作为形成的显示元件用层间绝缘膜的膜厚,优选为0.1μm~8μm,更优选为0.1μm~6μm,特别优选为0.1μm~4μm。
[实施例]
以下通过实施例来更具体说明本发明,但本发明不受到以下的实施例的记载而限定。
<[A]成分的合成>
[合成例1]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、200质量份的二乙二醇乙基甲基醚。接着,加入5质量份的甲基丙烯酸、40质量份的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、5质量份的苯乙烯、40质量份的甲基丙烯酸环氧丙酯、10质量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯及3质量份的α-甲基苯乙烯二聚物,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到70℃,在该温度保持5小时而得到含有聚合物(A-1)的聚合物溶液。聚合物(A-1)的Mw为9,000。聚合物溶液的固体成分浓度为32.1质量%。
[合成例2]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、200质量份的二乙二醇乙基甲基醚。接着,加入5质量份的甲基丙烯酸、40质量份的甲基丙烯酸2-四氢吡喃酯、5质量份的苯乙烯、40质量份的甲基丙烯酸环氧丙酯、10质量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯及3质量份的α-甲基苯乙烯二聚物,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到70℃,在该温度保持5小时而得到含有聚合物(A-2)的聚合物溶液。聚合物(A-2)的(Mw为9,000。聚合物溶液的固体成分浓度为31.3质量%。
[合成例3]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸甲酯)、200质量份丙二醇单甲基醚乙酸酯。接着,加入67质量份的甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、23质量份的甲基丙烯酸苄酯、10质量份的甲基丙烯酸,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(a-1)的聚合物溶液。聚合物(a-1)的Mw为9,000。聚合物溶液的固体成分浓度为30.3质量%。
[合成例4]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸甲酯)、200质量份的丙二醇单甲基醚乙酸酯。接着,加入90质量份的甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、6质量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯、4质量份的甲基丙烯酸,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(a-2)的聚合物溶液。聚合物(a-2)的Mw为9,000。聚合物溶液的固体成分浓度为31.2质量%。
[合成例5]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸甲酯)、200质量份的丙二醇单甲基醚乙酸酯。接着,加入85质量份的甲基丙烯酸2-四氢吡喃酯、7质量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯、8质量份的甲基丙烯酸,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(a-3)的聚合物溶液。聚合物(a-3)的Mw为10,000。聚合物溶液的固体成分浓度为29.2质量%。
[合成例6]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、200质量份的二乙二醇乙基甲基醚。接着,加入52质量份的甲基丙烯酸环氧丙酯、48质量份的甲基丙烯酸苄酯,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(aa-1)的聚合物溶液。聚合物(aa-1)的Mw为10,000。聚合物溶液的固体成分浓度为32.3质量%。
[合成例7]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、200质量份的二乙二醇乙基甲基醚。接着,加入45质量份的甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、45质量份的甲基丙烯酸苄酯、10质量份的甲基丙烯酸,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(aa-2)的聚合物溶液。聚合物(aa-2)的Mw为10,000。聚合物溶液的固体成分浓度为33.2质量%。
[合成例8]
在具备冷凝管及搅拌器的烧瓶中,加入7质量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)及200质量份的二乙二醇乙基甲基醚。接着,加入35质量份的甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、35质量份的甲基丙烯酸苄酯、30质量份的甲基丙烯酸环氧丙酯,氮置换后,缓慢地开始搅拌。使溶液的温度上升到80℃,在该温度保持6小时而得到含有聚合物(aa-3)的聚合物溶液。聚合物(aa-3)的Mw为10,000。聚合物溶液的固体成分浓度为32.3质量%。
<正型感射线性组合物的制备>
以下,叙述制备实施例与比较例的正型感射线性组合物所用的成分。
[B]成分酸产生剂
B-1:4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氢噻吩鎓三氟甲烷磺酸盐
B-2:苄基-4-羟基苯基甲基锍六氟磷酸盐
B-3:[(5-丙基磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化学品公司制的IRGACURE PAG 103)
B-4:[(5-辛基磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化学品公司制的IRGACURE PAG 108)
B-5:[(5-对甲苯磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化学品公司制的IRGACURE PAG 121)
B-6:[(樟脑磺酰氧基亚氨基-5H-亚噻吩-2-基)-(2-甲基苯基)乙腈](CIBA特殊化学品公司制的CGI 1380)
B-7:[(5-辛基磺酰氧基亚氨基)-(4-甲氧基苯基)乙腈](CIBA特殊化学品公司制的CGI725)
[C]含氮化合物
C-1:上述式(2-1)所示的含氮化合物
C-2:上述式(2-2)所示的含氮化合物
C-3:上述式(2-4)所示的含氮化合物
C-4:上述式(3-1-3)所示的含氮化合物
C-5:上述式(3-2-1)所示的含氮化合物
[D]表面活性剂
D-1:聚硅氧类表面活性剂((股)东丽·道康宁制的SH 8400FLUID)
D-2:氟类表面活性剂((股)NEO S公司制的Ftergent FTX-218)
[E]密合助剂
E-1:γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷
E-2:β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷
E-3:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
[实施例1]
含有作为(A)聚合物(A-1)的溶液(相当于聚合物(A-1)100质量份(固体成分)的量)中,混合3.0质量份作为[B]酸产生剂的(B-4)、5质量份作为[C]含氮化合物的(C-1)、0.20质量份作为[D]表面活性剂的(D-1)、3.0质量份作为[E]密合助剂的(E-1),由口径0.2μm的薄膜过滤器来过滤,因此制备正型感射线性组合物。
[实施例2~12及比较例1和2]
除了各成分的种类及量如表1中记载以外,与实施例1同样地操作,制备正型感射线性组合物。另外,表1中的“-”表示没有使用该成分。
<评价>
使用制备的各种正型感射线性组合物,如下进行评价。结果如表1所示。
[射线敏感度(J/m2)]
在550×650mm的铬成膜玻璃上,涂布六甲基二硅氮烷(HMDS),在60℃加热1分钟。使用缝模涂布机(东京应化工业制TR632105-CL),在该HMDS处理后的铬成膜玻璃上涂布各正型感射线性组合物,将到达压力设定在100Pa,真空下去除溶剂后,再于90℃进行2分钟预烘焙后,从而形成膜厚3.0μm的涂膜。接着,使用曝光机(CANON(股)制MPA-600FA),通过具有60μm的线与间隙(10比1)的图案的掩模,对于涂膜以曝光量为变量照射射线。之后,0.4质量%的氢氧化四甲铵水溶液中,在25℃显影80秒。
接着,用超纯水进行一分钟流水洗净,然后通过干燥,在HMDS处理后的铬成膜玻璃基板上形成图案。此时,将6μm的间隙图案完全溶解所必须的曝光量作为射线敏感度(J/m2)。该值为600J/m2以下时,敏感度判断为良好。
[透光率(%)]
与上述射线敏感度的评价同样地操作,在硅基板上形成涂膜。不曝光而将此硅基板在干净烘箱内以220℃加热一小时,得到固化膜。使用分光光度计「150-20型Double Beam 」(日立制作所(股)制),测定在波长400nm的透光率(%),进行评价。透光率不到90%时,透明性判断为不合格。
[表面硬度]
对于在上述透光率的评价中形成的具有固化膜的基板,通过JIS K-5400-1990的8.4.1铅笔划痕试验,测定固化膜的铅笔硬度(表面硬度)。此值为3H以上的场合,作为显示元件用层间绝缘膜的表面硬度判断为良好,具有充分的固化性。
[耐热性%]
与上述射线敏感度的评价同样地操作,在硅基板上形成涂膜。其次,通过具有100μm的线与间隙(1比1)的图案的掩模,对于涂膜以曝光量为变量照射射线。之后,0.4质量%的氢氧化四甲铵水溶液中,在25℃通过盛液法显影。显影时间为80秒。接着,用超纯水进行一分钟流水洗净,然后通过干燥形成图案。用触针式膜厚测定装置α-Step(KLA-Tencor公司制)来测定显影后图案高度(T1)。然后,将已图案形成的硅基板在干净烘箱内,以220℃加热一小时,而得到热固化后的图案。同样地,测定热固化后的图案高度(t 1)。由下记式算出热固化前后的热收缩率(%),
耐热性(%)={(T1-t1)/T1}×100
以此作为耐热性(%)。
耐热性的值越大,则交联反应越容易进行。再者,如此所产生的热收缩在实际的使用上为没有特别影响的程度。
[电压保持率(%)]
在表面上形成能防止钠离子的溶出的SiO2膜,进一步,在以指定形状蒸镀有ITO(铟-氧化锡合金)电极的钠玻璃基板上,旋涂所制备的液状感射线性组合物后,在90℃的干净烘箱内预烘焙10分钟,形成膜厚2.0μm的涂膜。其次,不通过掩模,对涂膜以500J/m2的曝光量进行曝光。然后,在230℃进行30分钟的后烘烤而使涂膜固化。接着,将此形成有画素的基板与仅以指定形状蒸镀有ITO电极的基板,以混合有0.8mm的玻璃珠的密封剂来贴合后,将MERCK公司制液晶MLC6608注入,以制作液晶盒。进一步,将液晶盒置入60℃的恒温层,用液晶电压保持率测定系统(VHR-1A型,(股)东阳科技制)来测定液晶盒的电压保持率。此时的施加电压为5.5V的方形波,测定频率为60Hz。
电压保持率(%)是由下记式求出的值。
电压保持率(%)=(16.7毫秒后的液晶盒电位差/0毫秒所施加的电压)×100
若液晶盒的电压保持率为90%以下,则意味液晶盒无法保持在16.7毫秒的时间、施加电压的指定水准,无法使液晶充分取向,发生残像等的「烧屏」的危险高。
「保存稳定性(%)」
将感射线性组合物溶液放置在40℃的烘箱中一周,测定置入烘箱的前后的粘度,求得粘度变化率(%),作为保存稳定性(%)。粘度变化率为5%以下时,保存稳定性判断为良好,超过5%时,保存稳定性判断为不合格。粘度是使用E型粘度计(VISCONICELD.R,东机产业(股)制)在25℃下测定的。
如由表1的结果可明知,实施例1~10的正型感射线性组合物,与不含有[C]含氮化合物的比较例1~2的感射线性组合物相比较,在表面硬度方面优异。又,由耐热性的值也可知,环氧基的交联是充分地进行。此外,这些实施例的正型感射线性组合物具有优异的保存稳定性及充分的射线敏感度,同时能形成充分满足透光率及电压保持率的一般要求特性的显示元件用层间绝缘膜。再者,若与实施例1~10比较,实施例11中表面硬度虽有些降低,而且实施例12中表面硬度优异,但是由于交联反应性过高,保存稳定性、透光率、电压保持率有若干降低。根据上述,实施例1~12的正型感射线性组合物虽然皆得到良好的结果,但是[C]含氮化合物的含量是相对于[A]聚合物100质量份而言,优选为2质量份以上30质量份以下。
产业上的利用可能性
本发明的正型感射线性组合物如上所述,具有优异的保存稳定性及充分的射线敏感度,具备透光率及电压保持率的一般要求特性,可形成具有优异的表面硬度及耐热性的固化膜。因此,该正型感射线性组合物是适用于形成显示元件用的层间绝缘膜。
Claims (6)
1.一种正型感射线性组合物,其含有:
[A]在同一或不同的聚合物分子中包含具有下述式(1)所示的基团的结构单元(I)与含环氧基的结构单元(II)的聚合物,
[B]酸产生体,及
[C]由下述式(2)所示的含氮化合物(I)及下述式(3)所示的含氮化合物(II)所组成的群中选出的至少一种含氮化合物,
式(1)中,R1及R2各自独立,为氢原子、烷基、环烷基或芳基,其中,上述烷基、环烷基或芳基的一部分或全部氢原子可被取代,但不存在R1及R2同时为氢原子的情况;R3是烷基、环烷基、芳烷基、芳基或-M(R3m)3所示的基团,该M是Si、Ge或Sn,R3m各自独立,为烷基,另外,R1与R3可连接而形成环状醚,其中R3所示的这些基团所具有的一部分或全部氢原子可被取代;
式(2)中,R4及R5各自独立,为氢原子、氨基、碳原子数为1~20的烷基或碳原子数为6~20的芳基,其中,上述烷基或芳基可含有羟基、羧基、羰基、酯基、磺酸基、酰胺基、醚基、硫醇基、硫醚基、氨基或脒基;R6是碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为4~20的环烷基或碳原子数为6~20的芳基;其中R4与R5连接,与相互结合的氮原子一同形成环结构,
式(3)中,R7及R8各自独立,与上述R4同义;R9及R10各自独立,与上述R6同义;A是碳原子数为1~12的烷二基或碳原子数为6~20的亚芳基。
2.如权利要求1所述的正型感射线性组合物,其中,由上述式(2)中的R6及上述式(3)中的R9及R10所组成的群中选出的至少一种基团是叔丁基、叔戊基、1-甲基环己基或1-乙基环己基。
3.如权利要求1所述的正型感射线性组合物,其中相对于[A]聚合物100质量份,[C]含氮化合物的含量为2质量份以上30质量份以下。
4.如权利要求1所述的正型感射线性组合物,其用于形成显示元件的层间绝缘膜。
5.一种显示元件用层间绝缘膜的形成方法,其具有:
(1)在基板上形成权利要求4所述的正型感射线性组合物的涂膜的工序,
(2)对上述涂膜的至少一部分照射射线的工序,
(3)将照射了上述射线的涂膜显影的工序,及
(4)将上述显影后的涂膜加热的工序。
6.一种显示元件用层间绝缘膜,其由权利要求4所述的正型感射线性组合物所形成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |