CN103163735A - 电子构件用正型感光性树脂组成物、硬化膜及其形成方法、以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子构件用正型感光性树脂组成物、硬化膜及其形成方法、以及显示装置。本发明提供一种感度、涂布性及液晶污染性(电气特性)优异的感光性树脂组成物。本发明的电子构件用正型感光性树脂组成物的特征在于含有:(A)至少将(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元、及(a2)具有交联性基的结构单元共聚合而成的聚合物;(B)光酸产生剂;以及(C)链状脂肪族环氧化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子构件用正型感光性树脂组成物、使用该电子构件用正型感光性树脂组成物的硬化膜、具有该硬化膜的液晶显示装置或有机电致发光(Electroluminescence,EL)装置。另外,本发明涉及一种使用电子构件用正型感光性树脂组成物的硬化膜的制造方法。
背景技术
在有机EL显示装置或液晶显示装置等中,设有已形成了图案的层间绝缘膜。该层间绝缘膜的形成时,广泛使用感光性树脂组成物,其原因在于:用来获得必要的图案形状的工序数少,而且可以获得充分的平坦性。
对于使用像上文所述那样的感光性树脂组成物形成了图案的层间绝缘膜或平坦化膜来说,要求其为除了透明性优异以外、对用于形成电极的图案的蚀刻液或阻剂剥离液的耐性(耐溶剂性)或液晶污染性(电气特性)也优异的可靠性高的硬化膜。另外,近年来为了使有机EL显示装置或液晶显示装置具有高精细的显示特性,也要求可以将感光性树脂组成物无不均地涂布在基板上,另外要求感光性树脂组成物具有高解析性。
作为能确保所形成的硬化膜的高可靠性(透明性、耐溶剂性)的感光性树脂组成物,例如已知以下的感放射线性树脂组成物,该感放射线性树脂组成物含有作为具有缩醛结构或缩酮结构的(甲基)丙烯酸酯化合物、具有环氧基的自由基聚合性化合物及其他自由基聚合性化合物的共聚物的树脂,以及通过放射线的照射而产生pKa为4.0以下的酸的化合物(例如参照日本专利特开2004-264623号公报)。
另外,在日本专利特开2009-258722号公报中提出了以下的正型感光性树脂组成物,该正型感光性树脂组成物的特征在于含有:(A1)含有具 有酸解离性基的结构单元的树脂、(A2)含有由含环氧基的自由基聚合性单体衍生所得的结构单元的聚合物或共聚物、(B)分子内具有2个以上的环氧基的化合物及(C)通过照射波长为300nm以上的活性光线(activated light)而产生酸的化合物。
另外,已公开了日本专利特开2007-17949号公报中所公开那样的阻剂下层膜材料,但其并非层间绝缘膜等电子构件用。
如上所述的感光性树脂组成物已为人所知,但是现状为:尚未发现具有高感度、确保所形成的硬化膜的高可靠性(耐溶剂性)、并且可兼具涂布性与液晶污染性(电气特性)的感光性树脂组成物。
发明内容
本发明所欲解决的课题在于提供一种感度、涂布性及液晶污染性(电气特性)优异的感光性树脂组成物。另外,本发明的另一课题在于提供一种有机EL显示装置及液晶显示装置,该有机EL显示装置及液晶显示装置具备利用该感光性树脂组成物而形成的硬化膜作为层间绝缘膜,可靠性与生产性高。
本案发明者根据所述课题进行了努力研究,结果发现,通过添加链状脂肪族环氧化合物,可以在不使电气特性恶化的情况下改善条纹不均,发现可以解决所述课题。具体来说,通过以下的方法<1>、优选的是通过<2>~<13>解决了所述课题。
<1>一种电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于含有:
(A)满足下述(1)或(2)的聚合物,
(1)至少将(a1)具有酸基(acid group)经酸分解性基(acid-degradable group)保护所得的残基的结构单元、及(a2)具有交联性基(cross-linking group)的结构单元共聚合而成的聚合物,
(2)含有(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元的聚合物及含有(a2)具有交联性基的结构单元的聚合物;
(B)光酸产生剂;以及
(C)链状脂肪族环氧化合物。
<2>根据<1>所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中(C) 链状脂肪族环氧化合物的分子量为2000以下。
<3>根据<1>或<2>所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中(C)链状脂肪族环氧化合物在25℃下的粘度为3000mPa·s以下。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中(C)链状脂肪族环氧化合物为下述通式(X-1)所表示的树脂,
通式(X-1)
(通式(X-1)中,A为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数)。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中所述结构单元(a1)为具有羧基经缩醛保护所得的残基、或羧基经缩酮保护所得的残基的结构单元。
<6>如<1>至<5>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中所述结构单元(a1)为式(A2′)所表示的结构单元,
式(A2′)
(式(A2′)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1~6的烷基,R3表示碳数为1~6的烷基或碳数为4~7的环烷基,R2与R3也可以连结而形成环)。
<7>如<1>至<6>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中(C)链状脂肪族环氧化合物为下述通式(X-2)所表示的树脂,
通式(X-2)
(通式(X-2)中,B为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数)。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其中所述结构单元(a2)包含选自由具有3员环或4员环的环状醚基的结构单元、及具有-NH-CH2-O-R(R为碳数为1~20的烷基)所表示的基团的结构单元所组成的组群中的至少一个。
<9>一种硬化膜的形成方法,其包括:
(1)将如<1>至<8>中任一项所述的电子构件用正型感光性树脂组成物应用于基板上的工序;
(2)自所应用的感光性树脂组成物中除去溶剂的工序;
(3)利用活性光线对除去了溶剂的感光性树脂组成物进行曝光的工序;
(4)利用水性显影液对经曝光的感光性树脂组成物进行显影的工序;及、
(5)对经显影的感光性树脂组成物进行热硬化的后烘烤工序。
<10>根据<9>所述的硬化膜的形成方法,其中在所述显影工序后、所述后烘烤工序前,包括对经显影的感光性树脂组成物进行全面曝光的工序。
<11>一种硬化膜,其是利用根据<9>或<10>所述的硬化膜的形成方法而形成。
<12>根据<11>所述的硬化膜,其为层间绝缘膜。
<13>一种有机EL显示装置或液晶显示装置,其具备根据<11>或<12>所述的硬化膜。
[发明的效果]
根据本发明,提供一种感度、涂布性及液晶污染性(电气特性)优异的感光性树脂组成物。
附图说明
图1表示有机EL显示装置的一例的构成概念图。表示底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
图2表示液晶显示装置的一例的构成概念图。表示液晶显示装置中的有源矩阵基板的示意性截面图,具有作为层间绝缘膜的硬化膜17。
符号的说明:
1:TFT
2:配线
3、8:绝缘膜
4:平坦化膜
5:第一电极
6:玻璃基板
7:接触孔
10:液晶显示装置
12:背光单元
14、15:玻璃基板
16:TFT
17:硬化膜
18:接触孔
19:ITO透明电极
20:液晶
22:彩色滤光片
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。另外,本案说明书中所谓“~”,是以包含其前后所记载的数值作为下限值及上限值的含意而使用。另外,本发明中所谓有机EL元件,是指有机电致发光元件。
本发明的电子构件用正型感光性树脂组成物(以下也简称为“感光性树脂组成物”)的特征在于含有:(A)满足下述(1)及/或(2)的一种或 两种以上的聚合物(以下也简称为(成分A)),(1)至少将(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元、及(a2)具有交联性基的结构单元共聚合而成的聚合物,(2)含有(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元的聚合物及含有(a2)具有交联性基的结构单元的聚合物;(B)光酸产生剂;以及(C)链状脂肪族环氧化合物。
另外,本发明的感光性树脂组成物优选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)。
此外,在本说明书的基团(原子团)的表述中,未记载取代及未经取代的表述包含不具有取代基的基团,并且也包含具有取代基的基团。例如所谓“烷基”,不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。
另外,导入本发明中使用的聚合物所含有的结构单元的方法可为聚合法,也可为高分子反应法。在聚合法中,预先合成含有既定官能基的单体后,将该些单体共聚合。在高分子反应法中,进行聚合反应后,利用所得的聚合物的结构单元中所含的反应性基,将必要的官能基导入至结构单元中。这里,官能基可以例示:用来保护羧基或酚性羟基等酸基同时在强酸的存在下分解而使这些酸基游离的保护基、环氧基或氧杂环丁基等交联性基、另外酚性羟基或羧基那样的碱可溶性基(酸基)等。
(成分A)
本发明的正型感光性树脂组成物含有(成分A)。(成分A)的聚合物可以仅含有一种,也可以含有两种以上。通过使用(成分A),对阻剂剥离液或N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-pyrrolidone,NMP)的耐性优异,感度及用作硬化膜时与基板的密接性也优异。
另外,所述结构单元(a1)与所述结构单元(a2)也可以为相同的结构单元,优选的是不同的结构单元。
成分A优选的是碱不溶性、且酸分解性基分解时成为碱可溶性的树脂。这里,所谓“酸分解性基”,是指在酸的存在下能发生分解的官能基。另外,所谓“碱可溶性”,是指将化合物(树脂)的溶液应用(通常为涂布)于基板上,在90℃下加热2分钟而形成涂膜(厚度3μm),该涂膜对23℃下的0.4重量%的氢氧化四甲基铵水溶液的溶解速度为0.01μm/s以上。 另一方面,所谓“碱不溶性”,是指溶解速度小于0.01μm/s。成分A的碱溶解速度更优选的是小于0.005μm/s。
成分A优选的是加成聚合型的树脂,更优选的是含有来源于(甲基)丙烯酸及/或其酯的结构单元的聚合物。此外,成分A也可以含有来源于(甲基)丙烯酸及/或其酯的结构单元以外的结构单元、例如来源于苯乙烯或乙烯基化合物的结构单元等。
成分A优选的是相对于所有单体单元而含有50摩尔%以上的来源于(甲基)丙烯酸及/或其酯的单体单元,更佳为含有80摩尔%以上,进而佳为含有90摩尔%以上,特佳为含有100摩尔%。
另外,导入成分A所含有的结构单元的方法可为聚合法,也可为高分子反应法,也可以并用这两种方法。
聚合法中,例如可以将具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的乙烯性不饱和化合物、及具有交联性基的乙烯性不饱和化合物、具有羧基及/或酚性羟基的乙烯性不饱和化合物等混合并进行加成聚合,获得目标聚合物。
高分子反应法中,可以例示:使表氯醇与将甲基丙烯酸-2-羟乙酯共聚合所得的聚合物反应,导入环氧基。像这样,可以在将具有反应性基的乙烯性不饱和化合物共聚合后,利用残留在侧链上的反应性基,通过高分子反应将酚性羟基或羧基经酸分解性基保护所得的残基、及/或交联性基那样的官能基导入到侧链上。
<结构单元(a1)>
成分A至少含有(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元。通过成分A含有结构单元(a1),可以制成感度极高的感光性树脂组成物。
本发明中的“酸基经酸分解性基保护所得的残基”为羧基经缩醛保护所得的残基、酸基经缩酮保护所得的残基、酸基经三级烷基保护所得的残基、或酸基经三级烷基碳酸酯基保护所得的残基。
酸基可以优选地举出羧基及酚性羟基。
另外,具体来说,酸基经酸分解性基保护所得的残基例如可以举出:后述式(A1)所表示的基团的酯结构,四氢吡喃酯基或四氢呋喃酯基等缩 醛或缩酮系官能基,或叔丁基酯基、叔丁基碳酸酯基等三级烷基系官能基。
(a1-1)具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元
所谓具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元,优选的是具有利用酸分解性基将所述(a1-1-1)、所述(a1-1-2)所记载的结构单元中所含的羧基保护所得的残基的结构单元。
酸分解性基可以使用作为KrF用正型阻剂、ArF用正型阻剂中的酸分解性基而众所周知的基团,并无特别限定。作为酸分解性基,已知相对较容易利用酸而分解的基团(例如四氢吡喃基、乙氧基乙基等缩醛系官能基)、或相对较难利用酸而分解的基团(例如叔丁基酯基、叔丁基碳酸酯基等叔丁基系官能基)。从感度或图案形状、接触孔的形成性的观点来看,结构单元(a1-1)优选的是具有羧基经缩醛保护所得的残基、或羧基经缩酮保护所得的残基的结构单元。
进而,酸分解性基中,从感度的观点来看,更优选的是羧基经式(A1)所表示的缩醛或缩酮保护所得的残基。此外,于为羧基经式(A1)所表示的缩醛或缩酮保护的残基的情况下,残基总体成为-C(=O)-O-CR1R2(OR3)的结构。
(式(A1)中,R1及R2分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一个为烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1与R3或者R2与R3也可以连结而形成环状醚。另外,式(A1)中的波线部分表示与其他结构的键合位置)
式(A1)中,R1、R2及R3中的该烷基可为直链状、分支链状或环状的任一种。
直链状或分支链状的烷基优选的是碳数为1~12,更优选的是碳数为1~6,进而优选的是碳数为1~4。具体可以举出: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。其中,优选甲基、乙基。
环状烷基优选的是碳数为3~12,更优选的是碳数为4~8,进而优选的是碳数为4~6。环状烷基例如可以举出: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。其中,优选的是单环状的基团,更优选环己基。
所述烷基也可以具有取代基,取代基可以例示:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子,碳数为6~20的芳基,碳数为1~6的烷氧基。当具有卤素原子作为取代基时,R1、R2、R3成为卤代烷基,当具有芳基作为取代基时,R1、R2、R3成为芳烷基。芳烷基优选苄基。
式(A1)中,R1、R2及R3中的芳基优选的是碳数为6~12,更优选的是碳数为6~10。该芳基也可以具有取代基,该取代基可以优选地例示碳数为1~6的烷基。芳基例如可以例示苯基、甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、1-萘基等,优选苯基。
另外,式(A1)中,R1、R2及R3可以相互键合,并与它们所键合的碳原子一起形成环。R1与R2、R1与R3或R2与R3键合的情况下的环结构例如可以举出: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。
此外,式(A1)中,优选的是R1及R2的任一个为氢原子或甲基。
为了形成具有式(A1)所表示的残基的结构单元而使用的自由基聚合性单体可以使用市售品,也可以使用例如通过日本专利特开2009-098616号公报的段落0025~段落0026中记载的方法等众所周知的方法合成的单体。
具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元(a1-1)更优选式(A2)所表示的结构单元。
(式(A2)中,R1分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少R1及 R2的任一个为烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1与R3或者R2与R3也可以连结而形成环状醚,R4表示氢原子或甲基,X表示单键或亚芳基)
式中,R1优选甲基。
式(a1-1)中,R2优选碳数为1~4的烷基,更优选甲基。
式中,R3优选碳数为1~4的烷基或者碳数为5或6的环烷基,更优选乙基或环己基。
式中,在R2与R3连结而形成环的情况下,R2与R3连结而成的基团优选碳数为3~6的亚烷基,更优选1,3-亚丙基或1,4-亚丁基。
这些中,从感度的观点来看,结构单元(a1)优选下述式(A2′)所表示的结构单元。
(式(A2′)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1~6的烷基,R3表示碳数为1~6的烷基或碳数为4~7的环烷基,R2与R3也可以连结而形成环)
结构单元(a1-1)的优选具体例可以例示下述结构单元。此外,R表示氢原子或甲基。
结构单元(a1-1)也可以为具有羧基经式(A3)所表示的三级烷基保护所得的残基的结构单元。与经缩醛或缩酮保护所得的残基相比较,感度较差,但在保存稳定性优异的方面优选。此外,在为羧基经式(A3)所表 示的三级烷基保护所得的残基的情况下,残基总体为-C(=O)-O-CR1R2R3的结构。
式(A3)中,R1、R2及R3分别独立地表示烷基或芳基,R1、R2及R3的任意2个也可以相互键合而形成环。式(A3)中的波线部分表示与其他结构的键合位置。式(A3)的R1~R3中的烷基、芳基的具体例与式(A1)中的烷基、芳基的具体例相同。
式(A3)中,优选例可以例示R1=R2=R3=甲基的组合、或R1=R2=甲基且R3=苄基的组合。
(a1-2)具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元
(a1-2)具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元优选以下结构单元:具有利用酸分解性基将(a1-2-1)具有酚性羟基的结构单元的酚性羟基保护所得的残基的结构单元。
(a1-2-1)具有酚性羟基的结构单元
具有酚性羟基的结构单元可以举出羟基苯乙烯系结构单元或酚醛清漆系树脂中的结构单元,从透明性的观点来看,优选来源于α-甲基羟基苯乙烯的结构单元。具有酚性羟基的结构单元中,从透明性、感度的观点来看,优选式(A4)所表示的结构单元。
(式(A4)中,R20表示氢原子或甲基,R21表示单键或二价连结基,R22分别独立地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)
R20优选甲基。
R21的二价连结基可以例示碳原子键合于主链上的酯键(-COO-)、亚烷基。亚烷基优选直链或具有分支的碳数为1~6的亚烷基。在为-COO-的情况下,可以提高感度,进而可以提高硬化膜的透明性,因此优选。其中,R21优选单键、酯键。另外,所述二价连结基也可以具有取代基,取代基可以举出卤素原子、羟基、烷氧基等。
另外,a表示1~5的整数,从制造容易的方面来看,优选的是a为1或2,更优选的是a为1。
另外,关于苯环上的羟基的键合位置,当以与R21键合的碳原子为基准(1位)时,优选的是键合在4位上。
R22为氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子或者碳数为1~5的直链或分支链状的烷基。其中,从制造容易的方面来看,优选氯原子、溴原子、甲基或乙基。
(a1-2)具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元
所谓具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元是指具有利用酸分解性基将(a1-2-1)具有酚性羟基的结构单元的酚性羟基保护所得的残基的结构单元。
像上文所述那样,酸分解性基可以使用众所周知的基团,并无特别限定。
酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基中,从阻剂的基本物性、特别是感度或图案形状、感光性树脂组成物的保存稳定性(preservation stability)、接触孔的形成性的观点来看,优选的是具有酚性羟基经缩醛或缩酮保护所得的残基的结构单元。进而,酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基中,从感度的观点来看,更优选的是酚性羟基经式(A1)所表示的缩醛或缩酮保护所得的残基。该情况下,残基总体成为-Ar-O-CR1R2(OR3)的结构。此外,Ar表示亚芳基。
酚性羟基的缩醛酯结构的优选例可以例示:R1=R2=R3=甲基或R1=R2=甲基且R3=苄基的组合。
另外,为了形成具有酚性羟基经缩醛或缩酮保护所得的残基的单体单元而使用的自由基聚合性单体例如可以举出: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、α-甲基羟基苯乙烯的四氢呋喃基保护体、甲基丙烯酸-4-羟苯酯的1-烷氧基烷基保护体、甲基丙烯酸-4-羟苯酯的四氢吡喃基保护体及甲基丙烯酸-4-羟苯酯的四氢呋喃基保护体等。这些自由基聚合性单体中,优选α-甲基羟基苯乙烯的1-烷氧基烷基保护体或α-甲基羟基苯乙烯的四氢呋喃基保护体。
酚性羟基的缩醛保护基及缩酮保护基的具体例可以举出1-烷氧基烷基,例如可以举出:1-乙氧基乙基、1-甲氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-异丁氧基乙基、1-(2-氯乙氧基)乙基、1-(2-乙基己氧基)乙基、1-正丙氧基乙基、1-环己氧基乙基、1-(2-环己基乙氧基)乙基、1-苄氧基乙基、四氢吡喃基及四氢呋喃基等,其中优选1-乙氧基乙基或四氢呋喃基。这些基团可以单独使用一种或组合使用两种以上。
为了形成结构单元(a1-2)而使用的自由基聚合性单体可以使用市售品,也可以使用通过众所周知的方法合成的单体。例如可以通过使具有酚性羟基的化合物在酸催化剂的存在下与乙烯醚反应而合成。所述合成也可以使具有酚性羟基的单体与其他单体预先共聚合,然后在酸催化剂的存在下与乙烯醚反应。
结构单元(a1-2)的优选具体例可以例示下述结构单元,但本发明不限定于这些结构单元。此外,R表示氢原子或甲基。
构成(A)成分的单体单元中,从感度的观点来看,以(A)成分的共聚物为总体,单体单元(a1)的含有率优选3摩尔%~70摩尔%,更优选5摩尔%~60摩尔%,进而优选10摩尔%~50摩尔%。
具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元与具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元相比较,显影较快。因此,在欲 快速显影的情况下,优选的是具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元。反之,在欲逆缓慢地显影的情况下,优选的是使用具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元。
<结构单元(a2)>
(A)成分含有具有交联性基的单体单元(a2)。所述交联性基只要是在加热处理中引起硬化反应的基团,则并无特别限定。优选的具有交联性基的单体单元的态样优选的是包含选自由具有3员环或4员环的环状醚残基的结构单元、具有-NH-CH2-O-R(R为碳数为1~20的烷基)所表示的基团的结构单元、及具有乙烯性不饱和基的结构单元所组成的组群中的至少一个的单体单元,更优选的是具有3员环或4员环的环状醚残基的结构单元及具有-NH-CH2-O-R(R为碳数为1~20的烷基)所表示的基团的结构单元,进而优选的是具有3员环或4员环的环状醚残基的结构单元。
(a2-1)具有3员环及/或4员环的环状醚残基的结构单元
所述(A)共聚物优选的是含有具有3员环及/或4员环的环状醚残基的结构单元(单体单元(a2-1))。所述3员环的环状醚残基也被称为环氧基,4员环的环状醚残基也被称为氧杂环丁基。所述具有环氧基及/或氧杂环丁基的结构单元(a2-1)优选的是具有脂环式环氧基及/或氧杂环丁基的单体单元,更优选的是具有氧杂环丁基的结构单元。优选的是以具有环氧基或氧杂环丁基的结构单元的形式而含有于成分A中。另外,结构单元(a2-1)也可以含有环氧基与氧杂环丁基两者。
脂环式环氧基为脂肪族环与环氧环形成缩合环而成的基团,具体来说,例如可以优选地举出3,4-环氧环己基、2,3-环氧环己基、2,3-环氧环戊基等。
具有氧杂环丁基的基团只要具有氧杂环丁烷环,则并无特别限制,可以优选地例示(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲基。
具有环氧基或氧杂环丁基的结构单元只要在一个结构单元中具有至少一个环氧基或氧杂环丁基便可,可以具有一个以上的环氧基和一个以上的氧杂环丁基,也可以具有两个以上的环氧基或两个以上的氧杂环丁基,并无特别限定,优选的是具有合计一个~三个的环氧基和氧杂环丁基,更优选的是具有合计一个或两个的环氧基和氧杂环丁基,进而优选的是具有 一个环氧基和氧杂环丁基。
关于为了形成具有环氧基的结构单元而使用的自由基聚合性单体的具体例,例如可以举出: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中记载的含有脂环式环氧骨架的化合物等。
关于为了形成具有氧杂环丁基的结构单元而使用的自由基聚合性单体的例子,例如可以举出日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
关于为了形成具有环氧基或氧杂环丁基的结构单元而使用的自由基聚合性单体的例子,优选的是含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
这些自由基聚合性单体中,更优选的是日本专利第4168443号公报的段落0034~段落0035中记载的含有脂环式环氧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中记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯,特别优选的是日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯。这些自由基聚合性单体中,优选的是丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、甲基丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯、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,最优选的是丙烯酸(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。这些结构单元可以单独使用一种或组合使用两种以上。
结构单元(a2-1)的优选具体例可以例示下述结构单元。
(a2-2)具有-NH-CH2-O-R(R为碳数为1~20的烷基)所表示的基团的结构单元
本发明中所用的共聚物中,具有-NH-CH2-O-R(R为碳数为1~20的烷基)所表示的基团的结构单元(a2-2)也优选。通过含有结构单元(a2-2),可以在缓慢的加热处理中引起硬化反应,可以获得各种特性优异的硬化膜。这里,R优选碳数为1~9的烷基,更优选碳数为1~4的烷基。另外,烷基可以为直链、分支或环状的烷基的任一种,优选直链或分支的烷基。结构单元(a2)更优选的是具有下述通式(a2-20)所表示的基团的结构单元。
通式(a2-20)
(通式(a2-20)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1~20的烷基)
R2优选碳数为1~9的烷基,更优选碳数为1~4的烷基。另外,烷基可以为直链、分支或环状的烷基的任一种,优选直链或分支的烷基。
R2的具体例可以举出甲基、乙基、正丁基、异丁基、环己基及正己基。其中,优选异丁基、正丁基、甲基。
(a2-3)具有乙烯性不饱和基的结构单元
作为具有交联性基的结构单元(a2)之一,可以举出具有乙烯性不饱和基的结构单元(a2-3)(以下也称为“单体单元(a2-3)”)。所述具有乙烯性不饱和基的结构单元(a2-3)优选的是侧链上具有乙烯性不饱和基的结构单元,更优选的是末端具有乙烯性不饱和基、且具有碳数为3~16的侧链的结构单元,进而优选的是具有式(a2-3-1)所表示的侧链的结构单元。
(式(a2-3-1)中,R1表示碳数为1~13的二价连结基,R3表示氢原子或甲基)
R1为碳数为1~13的二价连结基,且含有烯基、亚芳基或将这些基团组合而成的基团,也可以含有酯键、醚键、酰胺键、氨基甲酸酯键等键。烯基也可以为环状的烯基。另外,二价连结基也可以在任意的位置上具有羟基、羧基等取代基。R1的具体例可以举出式(A-1)~式(A-10)所表示的二价连结基。
式(a2-3-1)所表示的侧链中,优选脂肪族的侧链。具有式(a2-3-1)所表示的连结基的侧链中,更优选的是末端为丙烯酰基或甲基丙烯酰基的侧链。
另外,所述式(a2-3-1)所表示的侧链中所含的乙烯性不饱和基优选的是相对于所述(A)聚合物150g~2,000g而含有1摩尔,更优选的是相对于所述(A)聚合物200g~1,300g而含有1摩尔。
获得具有式(a2-3-1)所表示的侧链的单体单元(a2-3)的方法并无特别限定,例如可以预先通过自由基聚合等聚合方法生成具有特定官能基的聚合物,使具有与该特定官能基反应的基团及末端具有乙烯性不饱和基的化合物(以下称为特定化合物)反应,由此制成含有单体单元(a2-3)的共聚物。
这里,所述特定官能基可以举出羧基、环氧基、羟基、含活性氢的氨基、酚性羟基、异氰酸酯基等。关于用来合成具有特定官能基的聚合物的具有特定官能基的单体,将于下文中加以描述。
所述特定官能基和与所述特定化合物所具有的特定官能基反应的基团的组合可以举出:羧基和环氧基的组合、羧基和氧杂环丁基的组合、羟基和异氰酸酯基的组合、酚性羟基和环氧基的组合、羧基和异氰酸酯基的组合、氨基和异氰酸酯基的组合、羟基和酰氯的组合等。
另外,所述特定化合物可以举出:甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯、丙烯酸异氰酸酯乙酯、甲基丙烯酰氯、丙烯酰氯、甲基丙烯酸、丙烯酸等。
优选的特定官能基和特定化合物的组合可以举出:作为特定官能基的羧基和作为特定化合物的甲基丙烯酸缩水甘油酯的组合、及作为特定官能基的羟基和作为特定化合物的甲基丙烯酸异氰酸酯乙酯的组合。
本发明中,单体单元(a2-3)优选式(a2-3-2)所表示的单体单元。
(式(a2-3-2)中,R1与式(a2-3-1)中的R1为相同含义,优选范围也相同。R2、R3分别独立地表示氢原子或甲基)
以下,举出为了获得具有特定官能基的聚合物所必需的具有特定官能基的单体的具体例,但不限定于这些具体例。
具有羧基的单体例如可以举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、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、N-(羧基苯基)马来酰亚胺、N-(羧基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羧基苯基)丙烯酰胺等。
具有环氧基的单体例如可以举出:甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、3-乙烯基-7-氧杂双环[4.1.0]庚烷、1,2-环氧-5-己烯、1,7-辛二烯单环氧化物、甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯等。
具有羟基的单体例如可以举出:丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2-羟丙酯、甲基丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-4-羟丁酯、甲基丙烯酸-4-羟丁酯、丙烯酸-2,3-二羟丙酯、甲基丙烯酸-2,3-二羟丙酯、二乙二醇单丙烯酸酯、二乙二醇单甲基丙烯酸酯、己内酯2-(丙烯酰氧基)乙酯、己内酯2-(甲基丙烯酰氧基)乙酯、聚(乙二醇)乙醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)乙醚甲基丙烯酸酯、5-丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯、5-甲基丙烯酰氧基-6-羟基降冰片烯-2-羧基-6-内酯等。
具有含活性氢的氨基的单体可以举出:丙烯酸-2-氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-氨基甲酯等。
具有酚性羟基的单体例如可以举出:羟基苯乙烯、N-(羟基苯基)丙烯酰胺、N-(羟基苯基)甲基丙烯酰胺、N-(羟基苯基)马来酰亚胺等。
进而,具有异氰酸酯基的单体例如可以举出:丙烯酰基乙基异氰酸酯、甲基丙烯酰基乙基异氰酸酯、间四甲基二甲苯异氰酸酯等。
另外,本发明中,获得具有特定官能基的聚合物时,并用上文所述的具有特定官能基的单体与(a1)具有羧基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元、或具有酚性羟基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元。进而可以并用成为后述(a1)及(a2)以外的其他单体单元(a3)的单体。
获得本发明中所用的具有特定官能基的聚合物的方法并无特别限定,例如是通过以下方式获得:在使具有特定官能基的单体、除此以外的单体及视需要而使用的聚合起始剂等共存而成的溶剂中,在50℃~110℃的温 度下进行聚合反应。此时,所使用的溶剂只要将构成具有特定官能基的聚合物的单体及具有特定官能基的聚合物溶解,则并无特别限定。具体例可以举出后述(D)溶剂中记载的溶剂。像这样而获得的具有特定官能基的聚合物通常为溶解于溶剂中的溶液的状态。
然后,可以使所得的具有特定官能基的聚合物与特定化合物反应,获得在侧链的末端上具有乙烯性不饱和基的单体单元(a2-3)。此时,通常将具有特定官能基的聚合物的溶液供于反应。例如可以在具有羧基的丙烯酸系聚合物的溶液中,在氯化苄基三乙基铵等催化剂的存在下,在80℃~150℃的温度下使甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,由此获得单体单元(a2-3)。
另外,为了形成单体单元(a2-3),除了使用如上所述的高分子反应以外,也可以使用甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯等作为自由基聚合性单体。这些单体单元可以单独使用或组合使用两种以上。
在本发明中,优选的是含有单体单元(a2-1)作为单体单元(a2)。
在含有所述结构单元(a2)的聚合物实质上不含结构单元(a1)的情况下,结构单元(a2)在含有该结构单元(a2)的聚合物中优选5摩尔%~90摩尔%,更优选20摩尔%~80摩尔%。
在含有所述结构单元(a2)的聚合物含有所述结构单元(a1)的情况下,从耐化学品性的观点来看,结构单元(a2)在含有该结构单元(a1)及结构单元(a2)的聚合物中优选3摩尔%~70摩尔%,更优选10摩尔%~60摩尔%。
本发明中,进而无论为哪种态样,均优选的是在(A)成分的所有结构单元中含有3摩尔%~70摩尔%的结构单元(a2),更优选的是含有10摩尔%~60摩尔%的结构单元(a2)。
若在所述数值的范围内,则由感光性树脂组成物所得的硬化膜的透明性及耐化学品性变良好。
<其他结构单元(a3)>
成分A也可以在不妨碍本发明效果的范围内进一步含有其他结构单元(a3)。
为了形成结构单元(a3)而使用的自由基聚合性单体例如可以举出日本专利特开2004-264623号公报的段落0021~段落0024中记载的化合物 (其中,将所述结构单元(a1)及结构单元(a2)除外)。
另外,从感度的观点来看,成分A优选的是进一步含有具有酸基的结构单元作为结构单元(a3)。
酸基更优选的是具有羧基及/或酚性羟基的结构单元,进而优选的是具有羧基的结构单元。
结构单元(a3)优选的是来源于选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、对羟基苯乙烯及α-甲基-对羟基苯乙烯所组成的组群中的至少一种的结构单元,更优选的是来源于丙烯酸或甲基丙烯酸的结构单元,特别优选的是来源于甲基丙烯酸的结构单元。
另外,结构单元(a3)的优选例也可以举出:来源于选自由含羟基的不饱和羧酸酯、含脂环结构的不饱和羧酸酯、苯乙烯及N取代马来酰亚胺所组成的组群中的至少一种的结构单元。
这些结构单元中,从提高电气特性的观点来看,优选(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯那样的含有脂环结构的(甲基)丙烯酸酯类,或苯乙烯那样的疏水性的单体。从感度的观点来看,优选(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、N取代马来酰亚胺。这些结构单元中,更优选具有脂环结构的(甲基)丙烯酸酯类。另外,从耐蚀刻性的观点来看,优选苯乙烯或α-甲基苯乙烯等苯乙烯类。
这些结构单元(a3)可以单独使用一种或组合使用两种以上。
构成成分A的所有单体单元中,含有结构单元(a3)的情况下的形成结构单元(a3)的单体单元的含有比率的下限值优选1摩尔%以上,更优选5摩尔%以上,进而优选20摩尔%以上。另外,上限值优选70摩尔%以下,更优选60摩尔%以下,进而优选50摩尔%以下,进一步优选40摩尔%以下,特别优选30摩尔%以下。
本发明中的成分A可以单独使用一种,也可以并用两种以上。即,成分A可以为满足下述(1)及/或(2)的任一种态样。
(1)使用至少一种至少将(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元、及(a2)具有交联性基的结构单元共聚合而成的聚合物的态样
(2)将含有(a1)具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元的聚合物及含有(a2)具有交联性基的结构单元的聚合物并用至少两种的态样
本发明中的成分A的分子量优选2,000~100,000,更优选3,000~50,000,进而优选4,000~30,000,特别优选10,000~16,000。此外,本发明中的成分A的分子量优选的是由以四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)为溶剂的情况下的凝胶渗透色谱法(Gel Permeation Chromatography,GPC)所得的聚苯乙烯换算重量平均分子量。
相对于感光性树脂组成物的总固体成分,本发明的感光性树脂组成物中的成分A的含量优选20重量%~99重量%,更优选30重量%~95重量%,进而优选30重量%~70重量%。若含量为该范围,则显影时的图案形成性变良好。此外,所谓感光性树脂组成物的固体成分量是指将溶剂等挥发性成分除外的量。
(成分B)光酸产生剂
本发明的感光性树脂组成物含有(成分B)光酸产生剂。
成分B优选的是感应波长为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。另外,关于不直接感应波长为300nm以上的活性光线的光酸产生剂,只要为通过与增感剂并用而感应波长为300nm以上的活性光线、产生酸的化合物,则也可以与增感剂组合而优选地使用。
成分B优选的是产生pKa为4以下的酸的光酸产生剂,更优选的是产生pKa为3以下的酸的光酸产生剂。
光酸产生剂的例子可以举出:鋶盐或錪盐、四级铵盐类、重氮甲烷化合物、三氯甲基-均三嗪类、酰亚胺磺酸酯化合物及肟磺酸酯化合物等。
这些光酸产生剂的具体例可以例示以下的化合物。
三氯甲基-均三嗪类可以采用: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-甲硫基苯基)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;
二芳基錪盐类可以采用:二苯基錪三氟乙酸盐、二苯基錪三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基錪三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基苯基錪三氟乙酸盐、苯基-4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基錪三氟甲磺酸盐、4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基錪六氟锑酸盐或苯基-4-(2′-羟基-1′-十四烷氧基)苯基錪对甲苯磺酸盐等;
三芳基鋶盐类可以采用:三苯基鋶三氟甲磺酸盐、三苯基鋶九氟丁磺酸盐、三苯基鋶三氟乙酸盐、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸盐、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸盐、4-苯硫基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸盐或4-苯硫基苯基二苯基鋶三氟乙酸盐等;
四级铵盐类可以采用: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;
重氮甲烷衍生物可以采用: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;
酰亚胺磺酸酯衍生物可以采用:三氟甲基磺酰氧基双环[2.2.1]庚-5-烯-二羧基酰亚胺、丁二酰亚胺三氟甲基磺酸酯、邻苯二甲酰亚胺三氟甲基磺酸酯、N-羟基萘基酰亚胺甲烷磺酸酯、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺丙磺酸酯等;
除了所述化合物以外,也可以采用日本专利特开2010-282228号公报的段落编号0031~段落编号0052中记载的化合物。
本发明中,特别从高感度的观点来看,优选的是使用肟磺酸酯化合物。这些光酸产生剂可以单独使用一种或组合使用两种以上。这些光酸产生剂的具体例可以举出日本专利特开2004-264623号公报的段落0029~段落0032中记载的光酸产生剂,可以优选地使用4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氢噻吩鎓三氟甲磺酸盐等。
本发明的感光性树脂组成物优选的是进一步含有具有下述式(b0)所表示的肟磺酸酯残基的至少一个的肟磺酸酯化合物作为(成分B)光酸产 生剂。此外,波线部分表示与其他化学结构的键合位置。
式(b0)
具有所述式(b0)所表示的肟磺酸酯残基的至少一个的肟磺酸酯化合物优选下述式(b1)所表示的化合物。
(式(b1)中,R5及R6分别独立地表示一价有机基,R5及R6也可以连结而形成环,R7表示烷基、环烷基或芳基)
式(b1)中,R5表示碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~4的卤化烷基、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。在R5为苯基、联苯基、萘基或蒽基的情况下,这些基也可以经选自卤素原子、羟基、碳原子数为1~4的烷基、碳原子数为1~4的烷氧基及硝基所组成的组群中的取代基所取代。
式(b1)中,R6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的卤化烷基、碳原子数为1~5的卤化烷氧基、可经W取代的苯基、可经W取代的萘基或可经W取代的蒽基、二烷基氨基、吗啉基或氰基。R6与R5也可以相互键合而形成5员环或6员环,所述5员环或6员环也可以与可具有1个或2个任意取代基的苯环键合。
式(b1)中,R7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的卤化烷基、碳原子数为1~5的卤化烷氧基、可经W取代的苯基、可经W取代的萘基或可经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的卤化烷基或碳原子数为1~5的卤化烷氧基。
R5所表示的碳原子数为1~6的烷基可以参考日本专利特开 2011-227449号公报的段落编号0139的记载。
R5所表示的碳原子数为1~4的卤化烷基可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0140的记载。
R5所表示的碳原子数为1~4的烷氧基可以举出甲氧基或乙氧基。
在R5表示苯基、联苯基、萘基或蒽基的情况下,这些基团可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0142的记载。
R6所表示的碳原子数为1~10的烷基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0142的记载。
R6所表示的碳原子数为1~10的烷氧基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0143的记载。
R6所表示的碳原子数为1~5的卤化烷基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0144的记载。
R6所表示的碳原子数为1~5的卤化烷氧基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0144的记载。
R6所表示的可经W取代的苯基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0145的记载。
R6所表示的可经W取代的萘基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0146的记载。
R6所表示的可经W取代的蒽基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0147的记载。
R6所表示的二烷基氨基可以举出: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。
R7所表示的碳原子数为1~10的烷基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0148的记载。
R7所表示的碳原子数为1~10的烷氧基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0148的记载。
R7所表示的碳原子数为1~5的卤化烷基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0149的记载。
R7所表示的碳原子数为1~5的卤化烷氧基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0149的记载。
R7所表示的可经W取代的苯基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0150的记载。
R7所表示的可经W取代的萘基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0151的记载。
R7所表示的可经W取代的蒽基的具体例可以参考日本专利特开2011-227449号公报的段落编号0152的记载。
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的卤化烷基及碳原子数为1~5的卤化烷氧基的具体例可以举出:与作为R6或R7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的卤化烷基及碳原子数为1~5的卤化烷氧基的具体例而举出的基团相同的基团。
R6与R5也可以相互键合而形成5员环或6员环。
在R6与R5相互键合而形成5员环或6员环的情况下,该5员环或6员环可以举出碳环式基及杂环式环基,例如可以为环戊烷、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员环或6员环也可以与可具有任意取代基的苯环键合,其例子可以举出四氢萘、二氢蒽、茚、苯并二氢呋喃、芴、氧杂蒽(xanthene)或氧杂蒽酮(thioxanthene)环系。所述5员环或6员环也可以含有羰基,其例子可以举出环己二烯酮、萘酮及蒽酮环系。
所述式(b1)所表示的化合物的合适态样之一为下述式(b1-1)所表示的化合物。式(b1-1)所表示的化合物为式(b1)中的R6与R5键合而形成5员环的化合物。
(式(b1-1)中,R7与式(b1)中的R7为相同含义,X表示烷基、烷氧基或卤素原子,t表示0~3的整数,当t为2或3时,多个X可以相同也可以不同)
X所表示的烷基优选碳原子数为1~4的直链状或分支链状烷基。
X所表示的烷氧基优选碳原子数为1~4的直链状或分支链状烷氧基。
X所表示的卤素原子优选氯原子或氟原子。
t优选0或1。
式(b1-1)中,特佳为以下化合物:t为1,X为甲基,X的取代位置为邻位,R7为碳原子数为1~10的直链状烷基、7,7-二甲基-2-氧杂降冰片基甲基或对甲苯甲酰基。
式(b1-1)所表示的肟磺酸酯化合物的具体例可以举出下述化合物(i)、化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)等,这些化合物可以单独使用一种,也可以并用两种以上。化合物(i)~化合物(iv)可以作为市售品而获取。
另外,也可以与其他种类的光酸产生剂组合使用。
式(b1)所表示的化合物的优选态样之一为以下化合物:
R5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;
R6表示氰基;
R7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的卤化烷基、碳原子数为1~5的卤化烷氧基、可经W取代的苯基、可经W取代的萘基或可经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的卤化烷基或碳原子数为1~5的卤化烷氧基。
式(b1)所表示的化合物也优选下述式(b1-2)所表示的化合物。
式(b1-2)中,R8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。R7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的卤化烷基、碳原子数为1~5的卤化烷氧基、可经W取代的苯基、可经W取代的萘基或可经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的卤化烷基或碳原子数为1~5的卤化烷氧基。
式(b1-2)中的R7优选甲基、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,特别优选甲基、乙基、正丙基、正丁基或对甲苯基。
R8所表示的卤素原子优选氟原子、氯原子或溴原子。
R8所表示的碳原子数为1~4的烷基优选甲基或乙基。
R8所表示的碳原子数为1~4的烷氧基优选甲氧基或乙氧基。
L优选0~2,特别优选0~1。
式(b1)所表示的化合物中,包含在式(b1-2)所表示的化合物中的化合物的优选态样为以下态样:式(b1)中,R5表示苯基或4-甲氧基苯基,R6表示氰基,R7表示甲基、乙基、正丙基、正丁基或4-甲苯基。
以下,示出式(b1)所表示的化合物中包含在式(b1-2)所表示的化合物中的化合物的特别优选的例子,但本发明不限定于这些例子。
α-(甲基磺酰氧基亚氨基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=甲基)
α-(乙基磺酰氧基亚氨基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=乙基)
α-(正丙基磺酰氧基亚氨基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=正丙基)
α-(正丁基磺酰氧基亚氨基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=正丁基)
α-(4-甲苯磺酰氧基亚氨基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=4-甲苯基)
α-[(甲基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=甲基)
α-[(乙基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=乙基)
α-[(正丙基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=正丙基)
α-[(正丁基磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=正丁基)
α-[(4-甲苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=4-甲苯基)
另外,具有至少一个所述式(b0)所表示的肟磺酸酯残基的化合物优选下述式(OS-3)、式(OS-4)或式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物。
(式(OS-3)~式(OS-5)中,R1表示烷基、芳基或杂芳基,多个存在的R2分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或卤素原子,多个存在的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)
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的烷基、芳基或杂芳基也可以具有取代基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的烷基优选可以具有取代基的总碳数为1~30的烷基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的芳基优选可以具有取代基的总碳数为6~30的芳基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的杂芳基优选可以具有取代基的总碳数为4~30的杂芳基,只要为至少一个杂芳香环便可,例如杂芳香环与苯环也可以缩环。
R1所表示的烷基、芳基或杂芳基可以具有的取代基可以举出:卤素原子、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基羰基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2优选氢原子、烷基或芳基,更优选氢原子或烷基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,化合物中存在两个以上的R2中, 优选的是一个或两个为烷基、芳基或卤素原子,更优选的是一个为烷基、芳基或卤素原子,特别优选的是一个为烷基、且其余为氢原子。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的烷基或芳基也可以具有取代基。
R2所表示的烷基或芳基可以具有的取代基可以例示与所述R1的烷基或芳基可以具有的取代基相同的基团。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的烷基优选的是可以具有取代基的总碳数为1~12的烷基,更优选的是可以具有取代基的总碳数为1~6的烷基。
R2所表示的烷基优选甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基,进而优选甲基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的芳基优选的是可以具有取代基的总碳数为6~30的芳基。
R2所表示的芳基优选苯基、对甲基苯基、邻氯苯基、对氯苯基、邻甲氧基苯基、对苯氧基苯基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,X表示O或S,优选O。
在所述式(OS-3)~式(OS-5)中,含有X作为环员的环为5员环或6员环。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,n表示1或2,当X为O时,n优选1,另外当X为S时,n优选2。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R6所表示的烷基及烷氧基也可以具有取代基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R6所表示的烷基优选的是可以具有取代基的总碳数为1~30的烷基。
R6所表示的烷氧基优选甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基、苯氧基乙氧基、三氯甲氧基或乙氧基乙氧基。
R6的氨基磺酰基可以举出:甲基氨基磺酰基、二甲基氨基磺酰基、苯基氨基磺酰基、甲基苯基氨基磺酰基、氨基磺酰基。
R6所表示的烷氧基磺酰基可以举出:甲氧基磺酰基、乙氧基磺酰基、丙氧基磺酰基、丁氧基磺酰基。
R6所表示的烷基或烷氧基可以具有的取代基可以举出:卤素原子、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基羰基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,m表示0~6的整数,优选0~2的整数,更优选0或1,特别优选0。
另外,所述式(OS-3)所表示的化合物特别优选下述式(OS-6)、式(OS-10)或式(OS-11)所表示的化合物,所述式(OS-4)所表示的化合物特别优选下述式(OS-7)所表示的化合物,所述式(OS-5)所表示的化合物特别优选下述式(OS-8)或式(OS-9)所表示的化合物。
式(OS-6)~式(OS-11)中,R1表示烷基、芳基或杂芳基,R7表示氢原子或溴原子,R8表示氢原子、碳数为1~8的烷基、卤素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,R9表示氢原子、卤素原子、甲基或甲氧基,R10表示氢原子或甲基。
所述式(OS-6)~式(OS-11)中的R1与所述式(OS-3)~式(OS-5)中的R1为相同含义,优选态样也相同。
所述式(OS-6)中的R7表示氢原子或溴原子,优选氢原子。
所述式(OS-6)~式(OS-11)中的R8表示氢原子、碳数为1~8的烷基、卤素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,优选碳数为1~8的烷基、卤素原子或苯基,更优选碳数为1~8的烷基,进而优选碳数为1~6的烷基,特别优选甲基。
所述式(OS-8)及式(OS-9)中的R9表示氢原子、卤素原子、甲基或甲氧基,优选氢原子。
所述式(OS-8)~式(OS-11)中的R10表示氢原子或甲基,优选氢原子。
另外,所述肟磺酸酯化合物中,肟的立体结构(E、Z)可为任一种,也可为混合物。
所述式(OS-3)~式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物的具体例可以举出下述例示化合物,但本发明不限定于这些化合物。
具有至少一个所述式(b0)所表示的肟磺酸酯残基的肟磺酸酯化合物的合适的其他态样可以举出日本专利特开2011-209719号公报的段落0117~段落0129中记载的化合物。
相对于固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的(成分B)光酸产生剂的含量优选0.1重量份~10重量份,更优选0.5重量份~10重量份。
(成分C)链状脂肪族环氧化合物
本发明中,含有(成分C)链状脂肪族环氧化合物。通过添加链状脂肪族环氧化合物,可以在不使液晶污染性(电气特性)恶化的情况下改善涂布组成物时(特别是旋转涂布时)特有的条纹不均(特别是放射状的条纹不均)。得到改善的理由虽尚不明确,但推测其原因在于可以提高涂布于基板上的组成物的流动性。
本发明中可以使用的链状脂肪族环氧化合物优选的是分子量(聚合物 的情况下为重量平均分子量)为2000以下,更优选1500以下,进而优选1000以下。下限值例如可以设定为100以上。另外,在链状脂肪族环氧化合物的重量平均分子量并未记载在目录(catalogue)等中的情况下,可以通过(环氧当量)×(官能基数)的计算来推测。另外,链状脂肪族环氧化合物在25℃下的粘度优选3000mPa·s以下,更优选2000mPa·s以下,进而优选1000mPa·s以下。下限值并无特别限定,例如可以设定为5mPa·s以上。
本发明中所用的脂肪族环氧化合物为具有直链及/或分支的碳链与环氧基的树脂,且碳链上除了氢原子以外还可以键合氧原子、氮原子、硫原子、氯原子等。本发明特别优选的是包含直链及/或分支的碳链与氢原子、环氧基的树脂,或羟基取代在该树脂上的基团。环氧基的个数优选1~4,更优选2或3。
本发明中,另外,优选的是实质上不含环状脂肪族环氧化合物。通过设定为这种结构,有更有效地发挥本发明的效果的倾向。这里,所谓实质上不含,是指并非以影响本发明的效果的水平(level)来添加,例如是指总固体成分的1重量%以下。
本发明中所用的链状脂肪族环氧化合物优选下述通式(X-1)所表示的树脂。
通式(X-1)
(通式(X-1)中,A为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数)
A的碳数优选1~20,且优选1~15,更优选2~10,进而优选2~6。n为1~4的整数,优选2或3。
本发明中所用的链状脂肪族环氧化合物进而优选的是下述通式(X-2)所表示的树脂。
通式(X-2)
(通式(X-2)中,B为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数)
B的碳数优选1~18,且优选1~13,更优选2~8。n为1~4的整数,优选2或3。
本发明中可以优选地使用的链状脂肪族环氧可以举出:Denacol(代那科)EX-611(11,800mPa·s)、Denacol(代那科)EX-612(11,900mPa·s)、Denacol(代那科)EX-614(21,200mPa·s)、Denacol(代那科)EX-614B(5,000mPa·s)、Denacol(代那科)EX-622(11,800mPa·s)、Denacol(代那科)EX-512(1,300mPa·s)、Denacol(代那科)EX-521(4,400mPa·s)、Denacol(代那科)EX-411(800mPa·s)、Denacol(代那科)EX-421(650mPa·s)、Denacol(代那科)EX-313(150mPa·s)、Denacol(代那科)EX-314(170mPa·s)、Denacol(代那科)EX-321(130mPa·s)、Denacol(代那科)EX-211(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-212(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-810(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-811(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-850(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-851(30mPa·s)、Denacol(代那科)EX-821(40mPa·s)、Denacol(代那科)EX-830(70mPa·s)、Denacol(代那科)EX-832(90mPa·s)、Denacol(代那科)EX-841(110mPa·s)、Denacol(代那科)EX-911(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-941(25mPa·s)、Denacol(代那科)EX-920(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-931(120mPa·s)、Denacol(代那科)EX-212L(15mPa·s)、Denacol(代那科)EX-214L(15mPa·s)、Denacol(代那科)EX-321L(800mPa·s)、Denacol(代那科)EX-850L(90mPa·s)、Denacol(代那科)EX-211L(20mPa·s)、Denacol(代那科)EX-946L(50mPa·s)、Denacol(代那科)EX-946L(50mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-201(10mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-203(8mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-204(1,700mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-205(15mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-206(20mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-301(60mPa·s)、Denacol(代那科)DLC-402(150mPa·s) (以上为长濑化成制造,括弧内为25℃下的粘度),YH-300(140mPa·s~160mPa·s)、YH-301(160mPa·s~220mPa·s)、YH-302(700mPa·s~1100mPa·s)、YH-315(700mPa·s~1100mPa·s)、YH-324(3500mPa·s~5500mPa·s)、YH-325(4000mPa·s~6000mPa·s)(以上为新日铁化学制造)等。
这些化合物中,特别优选的是含有下图所示的三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或新戊二醇二缩水甘油醚。所述化合物中,Denacol(代那科)EX-321、Denacol(代那科)EX-321L、Denacol(代那科)EX-211、Denacol(代那科)EX-211L(以上为长濑化成制造)相当于此化合物。
相对于固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的(成分C)链状脂肪族环氧化合物的含量优选0.1重量份~10重量份,更优选0.5重量份~10重量份。
(成分D)溶剂
本发明的感光性树脂组成物优选的是含有(成分D)溶剂。本发明的感光性树脂组成物优选的是以溶解了必需成分及任意成分的溶液的形式来制备。
本发明的感光性树脂组成物中使用的溶剂可以使用众所周知的溶剂,可以例示: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。本发明的感光性树脂组成物中使用的溶剂例如可以举出日本专利特开2009-258722号公报的段落0074中记载的溶剂。
所述溶剂中,特别优选二乙二醇乙基甲基醚及/或丙二醇单甲醚乙酸酯。
这些溶剂可以单独使用一种或混合使用两种以上。本发明中可以使用的溶剂优选的是单独一种或并用两种,更优选的是并用两种,进而优选的是并用丙二醇单烷基醚乙酸酯类与二乙二醇二烷基醚类。
相对于成分A 100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的成分D的含量优选50重量份~3,000重量份,更优选100重量份~2,000重量份,进而优选150重量份~1,500重量份。
相对于总固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的(成分D)溶剂的含量优选50重量份~3,000重量份,更优选100重量份~2,000重量份,进而优选150重量份~1,500重量份。
<其他成分>
本发明的感光性树脂组成物中可以含有其他成分。
作为其他成分,本发明的感光性树脂组成物从感度的观点来看,优选的是含有(L)增感剂,从液保存稳定性的观点来看,优选的是含有(H)碱性化合物,从膜物性的观点来看,优选的是含有交联剂,从基板密接性的观点来看,优选的是含有(G)密接改良剂,另外从涂布性的观点来看,优选的是含有(I)界面活性剂。
以下,对本发明的感光性树脂组成物中可以含有的其他成分进行说明。
[增感剂]
本发明的感光性树脂组成物优选的是含有增感剂(通常为光增感剂)。
通过含有光增感剂,在提高曝光感度的方面有效,在曝光光源为g射线、h射线混合线的情况下特别有效。
光增感剂优选蒽衍生物、吖啶酮衍生物、噻吨酮衍生物、香豆素衍生物、碱性苯乙烯基衍生物(base styryl derivative)、二苯乙烯基苯衍生物。
蒽衍生物优选蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二氯蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9-羟基甲基蒽、9-溴蒽、9-氯蒽、9,10-二溴蒽、2-乙基蒽、9,10-二甲氧基蒽。
吖啶酮衍生物优选吖啶酮、N-丁基-2-氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、2- 甲氧基吖啶酮、N-乙基-2-甲氧基吖啶酮。
噻吨酮衍生物优选噻吨酮、二乙基噻吨酮、1-氯-4-丙基噻吨酮、2-氯噻吨酮。
香豆素衍生物优选香豆素-1、香豆素-6H、香豆素-110、香豆素-102。
碱性苯乙烯基衍生物可以举出:2-(4-二甲基氨基苯乙烯基)苯并噁唑、2-(4-二甲基氨基苯乙烯基)苯并噻唑、2-(4-二甲基氨基苯乙烯基)萘并噻唑。
二苯乙烯基苯衍生物可以举出:二苯乙烯基苯、二(4-甲氧基苯乙烯基)苯、二(3,4,5-三甲氧基苯乙烯基)苯。
这些化合物中,优选蒽衍生物,更优选9,10-二烷氧基蒽(烷氧基的碳数为1~6)。
光增感剂的具体例可以举出下述化合物。此外,下述中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基。
相对于总固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的增感剂的含量优选0.1重量份~10重量份,更优选0.5重量份~10重量份。若增感剂的含量为0.1重量份以上,则容易获得所需的感度,另外,若增感剂的含量为10重量份以下,则容易确保涂膜的透明性。
[碱性化合物]
从液保存稳定性的观点来看,本发明的感光性树脂组成物优选的是含有碱性化合物。
碱性化合物可以在化学增幅阻剂中所用的化合物中任意选择使用。例如可以举出脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、氢氧化四级铵及羧酸的四级铵盐等。
脂肪族胺例如可以举出:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正 丙胺、二正戊胺、三正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己胺、二环己基甲胺等。
芳香族胺例如可以举出:苯胺、苄胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺等。
杂环式胺例如可以举出: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、4-二甲基氨基吡啶、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、烟碱酸、烟碱酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯啶、哌啶、哌嗪、吗啉、4-甲基吗啉、N-环己基-N′-[2-(4-吗啉基)乙基]硫脲、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。
氢氧化四级铵例如可以举出:氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四正丁基铵、氢氧化四正己基铵等。
羧酸的四级铵盐例如可以举出:乙酸四甲基铵、苯甲酸四甲基铵、乙酸四正丁基铵、苯甲酸四正丁基铵等。
本发明中可以使用的碱性化合物可以单独使用一种,也可以并用两种以上,优选的是并用两种以上,更优选的是并用两种,进而优选的是并用两种杂环式胺。
相对于总固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的碱性化合物的含量优选0.001重量份~1重量份,更优选0.002重量份~0.2重量份。
[密接改良剂]
从基板密接性的观点来看,本发明的感光性树脂组成物优选的是含有密接改良剂。
本发明的感光性树脂组成物中可以使用的密接改良剂为使成为基板的无机物(例如硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物,钼、钛、氧化铟锡、金、铜、铝等金属)与绝缘膜(insulator)的密接性提高的化合物。具体可以举出硅烷偶合剂、硫醇系化合物等。作为本发明中使用的密接改良剂的硅烷偶合剂是以界面的改质为目的,并无特别限定,可以使用众所周知的硅烷偶合剂。
这些密接改良剂中,可以优选地例示硅烷偶合剂。其中,本发明的硅 烷偶合剂是指一分子中具有一个水解性硅烷基或硅烷醇基的化合物。
优选的硅烷偶合剂例如可以举出: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。
这些化合物中,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,进而优选γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷。
这些硅烷偶合剂可以单独使用一种或组合使用两种以上。这些硅烷偶合剂对于提高与基板的密接性有效,并且对于调整与基板的锥角也有效。
相对于总固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的密接改良剂的含量优选0.1重量份~20重量份,更优选0.5重量份~10重量份。
[界面活性剂]
从涂布性的观点来看,本发明的感光性树脂组成物优选的是含有界面活性剂。
界面活性剂可以使用阴离子系、阳离子系、非离子系或两性的任一种,优选的界面活性剂为非离子系界面活性剂。
非离子系界面活性剂的例子可以举出:聚氧乙烯高级烷基醚类、聚氧乙烯高级烷基苯基醚类、聚氧乙二醇的高级脂肪酸二酯类、氟系、硅酮系界面活性剂。
本发明的感光性树脂组成物更优选的是含有氟系界面活性剂及/或硅酮系界面活性剂作为界面活性剂。
这些氟系界面活性剂、硅酮系界面活性剂例如可以举出: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号各公报记载的界面活性剂,也可以使用市售的界面活性剂。
可以使用的市售的界面活性剂例如可以举出:F-top(艾福拓)EF301、 F-top(艾福拓)EF303(以上为新秋田化成(股)制造),弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)431(以上为住友3M(股)制造),美佳法(Megaface)F171、美佳法(Megaface)F173、美佳法(Megaface)F176、美佳法(Megaface)F189、美佳法(Megaface)R08(以上为迪爱生(DIC)(股)制造),沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC101、沙福隆(Surflon)102、沙福隆(Surflon)103、沙福隆(Surflon)104、沙福隆(Surflon)105、沙福隆(Surflon)106(以上为旭硝子(股)制造)、波利佛斯(PolyFox)系列(欧诺瓦(OMNOVA)公司制造)等氟系界面活性剂或硅酮系界面活性剂。另外,聚硅氧烷聚合物KP-341(信越化学工业(股)制造)也可以用作硅酮系界面活性剂。
另外,作为界面活性剂,可以举出以下的共聚物作为优选例:该共聚物含有下述式(1)所表示的结构单元A及结构单元B,且由以四氢呋喃(THF)作为溶剂时的凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)为1,000以上、10,000以下。
结构单元A 结构单元B
(式(1)中,R1及R3分别独立地表示氢原子或甲基,R2表示碳数为1以上、4以下的直链亚烷基,R4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为表示聚合比的重量百分率,p表示10重量%以上、80重量%以下的数值,q表示20重量%以上、90重量%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)
所述L优选下述式(2)所表示的分支亚烷基。式(2)中的R5表示碳数为1以上、4以下的烷基,从相溶性及对被涂布面的濡湿性的方面来看,优选碳数为1以上、3以下的烷基,更优选碳数为2或3的烷基。
所述共聚物的重量平均分子量(Mw)更优选1,500以上、5,000以下。
这些界面活性剂可以单独使用一种或混合使用两种以上。
相对于总固体成分100重量份,本发明的感光性树脂组成物中的界面活性剂的添加量优选10重量份以下,更优选0.01重量份~10重量份,进而优选0.01重量份~1重量份。
<其他>
本发明的感光性树脂组成物中,视需要可以添加塑化剂、热自由基产生剂、热酸产生剂、酸增殖剂、显影促进剂、抗氧化剂等其他成分。关于这些成分,例如可以使用日本专利特开2009-98616号公报、日本专利特开2009-244801号公报中记载的化合物、其他众所周知的化合物。另外,也可以将《高分子添加剂的新展开(日刊工业报社(股))》中记载的各种紫外线吸收剂或金属钝化剂等添加到本发明的感光性树脂组成物中。
(硬化膜的形成方法)
其次,对本发明的硬化膜的形成方法进行说明。
本发明的硬化膜的形成方法除了使用本发明的正型感光性树脂组成物以外,并无特别限制,优选的是包括以下的(1)~(5)的工序。
(1)将本发明的正型感光性树脂组成物应用(优选的是涂布)于基板上的工序
(2)从所应用的感光性树脂组成物中除去溶剂的工序
(3)利用活性光线对除去了溶剂的感光性树脂组成物进行曝光的工序
(4)利用水性显影液对经曝光的感光性树脂组成物进行显影的工序
(5)对经显影的感光性树脂组成物进行热硬化的后烘烤工序
在本发明的硬化膜的形成方法中,也可以在所述曝光工序的曝光后,不进行加热处理而进行所述(4)显影工序。
另外,也可以在所述后烘烤工序前,更包括对经显影的感光性树脂组成物进行全面曝光的工序。
以下对各工序依次进行说明。
在(1)应用工序中,优选的是将本发明的正型感光性树脂组成物涂布在基板上而制成含有溶剂的湿润膜。
在(2)溶剂除去工序中,优选的是通过减压(真空)及/或加热,从所应用的所述膜中除去溶剂而在基板上形成干燥涂膜。
在(3)曝光工序中,优选的是对所得的涂膜照射波长为300nm以上、450nm以下的活性光线。在该工序中,特定酸产生剂分解而产生酸。通过所产生的酸的催化作用,将成分A中所含的结构单元(a1)中的酸分解性基分解,生成酸基。
在生成了酸催化剂的区域中,为了使所述分解反应加快,视需要也可以进行曝光后加热处理(曝光后烘烤(Post Exposure Bake,以下也称为“PEB”))。通过PEB,可以促进由酸分解性基生成酸基。
特定树脂中的结构单元(a1)中的酸分解性基由于酸分解的活化能量低,容易因由于曝光而来源于光酸产生剂的酸而分解,产生酸基,因此未必需要进行PEB。所以,优选的是在曝光工序后不进行加热处理而进行所述显影工序。更详细来说,优选的是在(3)曝光工序后不进行PEB而利用(4)显影工序进行显影,由此形成正型图像。
此外,也可以通过在相对较低的温度下进行PEB,而在不引起交联反应的情况下促进酸分解性基的分解。进行PEB时的温度优选30℃以上、130℃以下,更优选40℃以上、110℃以下,特别优选50℃以上、90℃以下。
在(4)显影工序中,优选的是使用碱性显影液对具有游离的酸基的成分A及具有酸基的成分B进行显影。通过将曝光部区域除去,可以形成正型图像,所述曝光部区域含有具有容易溶解在碱性显影液中的酸基的感光性树脂组成物。
在(5)后烘烤工序中,通过对所得的正型图像进行加热,例如可以使结构单元(b1)中的酸基及将结构单元(a1)中的酸分解性基热分解而生成的酸基、与结构单元(a2)及结构单元(b2)中的交联性基交联,形成硬化膜。该加热优选的是加热到150℃以上的高温,更优选的是加热到180℃~250℃,特别优选的是加热到200℃~250℃。加热时间可以根据加热温度等来适当设定,优选的是设定为10分钟~90分钟的范围内。
进而,优选的是在后烘烤工序之前,包括对经显影的感光性树脂组成物进行全面曝光的工序,若增加对经显影的感光性树脂组成物的图案全面 照射活性光线、优选紫外线的工序,则可以利用通过活性光线的照射而产生的酸来促进交联反应。
其次,对使用本发明的感光性树脂组成物的硬化膜的形成方法进行具体说明。
[感光性树脂组成物的制备方法]
在特定树脂及酸产生剂的必需成分中,视需要以既定的比例且利用任意的方法混合溶剂,进行搅拌溶解而制备感光性树脂组成物。例如也可以制成将特定树脂或酸产生剂分别预先溶解在溶剂中而成的溶液后,将这些溶液以既定的比例混合而制备感光性树脂组成物。像以上那样制备的感光性树脂组成物的溶液也可以使用孔径为0.1μm的过滤器等进行过滤后供使用。
<应用工序及溶剂除去工序>
通过将感光性树脂组成物应用于既定的基板上,并通过减压及/或加热(预烘烤)来除去溶剂,可以形成所需的干燥涂膜。作为所述基板,例如在液晶显示装置的制造中可以例示以下的玻璃板等,该玻璃板设有偏光板,进而视需要而设有黑色矩阵层、彩色滤光片层,进而设有透明导电电路层。对基板的应用方法并无特别限定,优选涂布,例如可以使用狭缝涂布法、喷雾法、辊涂布法、旋转涂布法等方法。其中,从适于大型基板的观点来看,优选狭缝涂布法。这里所谓大型基板,是指各边为1m以上的大小的基板。
另外,(2)溶剂除去工序的加热条件为未曝光部中的成分A中的结构单元(a1)中酸分解性基发生分解、且不使成分A于碱显影液中成为可溶性的范围,也根据各成分的种类或调配比而不同,优选70℃~120℃、30秒钟~300秒钟左右。
<曝光工序>
在(3)曝光工序中,对设有感光性树脂组成物的干燥涂膜的基板照射既定图案的活性光线。曝光可以隔着遮罩来进行,也可以直接描画既定的图案。可以优选地使用具有300nm以上、450nm以下的波长的活性光线。曝光工序后,视需要也可以进行PEB。
在利用活性光线的曝光中,可以使用低压水银灯、高压水银灯、超高 压水银灯、化学灯、激光产生装置、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)光源等。
在使用水银灯的情况下,可以优选地使用具有g射线(436nm)、i射线(365nm)、h射线(405nm)等的波长的活性光线。与激光相比较,水银灯在适于大面积的曝光的方面优选。
在使用激光的情况下,固体(钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet,YAG))激光中可以适当地使用343nm、355nm,准分子激光中可以适当地使用351nm(XeF),进而半导体激光中可以适当地使用375nm、405nm。其中,从稳定性、成本等方面来看,更优选355nm、405nm。激光可以一次或分多次对涂膜照射。另外,关于能量密度、脉冲宽度、激光频率、曝光装置及滤波器的具体例或优选范围,可以举出日本专利特开2011-186398号公报的段落0098~段落0100中的记载。
<显影工序>
在(4)显影工序中,使用碱性显影液将曝光部区域除去而形成图像图案。显影液中所用的碱性化合物例如可以使用: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;重碳酸钠、重碳酸钾等碱金属重碳酸盐类;氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化胆碱等氢氧化铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等的水溶液。另外,也可以使用在所述碱类的水溶液中添加适当量的甲醇或乙醇等水溶性有机溶剂或者界面活性剂的水溶液作为显影液。
显影液的pH值只要能进行显影则并无特别限制,优选10.0~14.0。
显影时间优选30秒钟~180秒钟,另外,显影的方法可为盛液法、浸渍法、冲淋法等的任一种。显影后,可进行10秒钟~90秒钟的流水清洗而形成所需的图案。
<后烘烤工序(交联工序)>
使用热板或烘箱等加热装置,在既定的温度例如180℃~250℃下,以既定的时间、例如若在热板上则为5分钟~60分钟、若为烘箱则为30分钟~90分钟,对通过显影所得的与未曝光区域对应的图案进行加热处理,由此将特定树脂中的酸分解性基分解,产生羧基及/或酚性羟基,与特定树脂中的环氧基及/或氧杂环丁基即交联性基反应,进行交联,借此可以形成 耐热性、硬度等优异的保护膜或层间绝缘膜。另外,进行加热处理时,也可以通过在氮气环境下进行而提高透明性。
此外,也优选在加热处理之前,利用活性光线对形成了图案的基板进行再曝光后,进行后烘烤(再曝光/后烘烤),借此由存在于未曝光部分的酸产生剂(B)产生酸,使该酸作为促进交联的催化剂而发挥作用。
即,本发明的硬化膜的形成方法优选的是在显影工序与后烘烤工序之间,包括利用活性光线进行再曝光的工序。
再曝光工序中的曝光只要利用与所述曝光工序相同的方法来进行便可,所述再曝光工序中,优选的是对基板的利用本发明的感光性树脂组成物形成了膜的一侧进行全面曝光。再曝光工序的优选曝光量为100mJ/cm2~1,000mJ/cm2。
本发明的硬化膜为使本发明的感光性树脂组成物硬化所得的硬化膜,可以合适地用作电子构件、特别是层间绝缘膜。另外,本发明的硬化膜优选的是利用本发明的硬化膜的形成方法获得的硬化膜。
利用本发明的感光性树脂组成物,可以获得具有高的感度、显影时的残渣的产生得到抑制、且具有平滑性优异的表面的硬化膜,该硬化膜作为层间绝缘膜而有用。另外,使用本发明的感光性树脂组成物而成的层间绝缘膜具有高的透明性,可以形成良好形状的图案形状,另外,由于其表面的平滑性也优异,因此在有机EL显示装置或液晶显示装置的用途中有用。
作为可应用本发明的感光性树脂组成物的有机EL显示装置或液晶显示装置,除了将使用本发明的感光性树脂组成物而形成的硬化膜用作平坦化膜或保护膜、层间绝缘膜以外,并无特别限制,可以举出采用各种结构的众所周知的各种有机EL显示装置或液晶显示装置。
[有机EL显示装置、液晶显示装置]
本发明的有机EL显示装置及液晶显示装置的特征在于具备本发明的硬化膜。
作为本发明的有机EL显示装置或液晶显示装置,除了具有使用所述本发明的感光性树脂组成物而形成的平坦化膜或层间绝缘膜以外,并无特别限制,可以举出采用各种结构的众所周知的各种有机EL显示装置或液晶显示装置。
例如,本发明的有机EL显示装置及液晶显示装置所具备的薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,TFT)的具体例可以举出:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT等。本发明的硬化膜由于电气特性优异,因此可以在这些TFT中组合而优选地使用。
另外,本发明的液晶显示装置可以采用的液晶显示装置的方式可以举出:扭转向列(Twisted Nematic,TN)方式、垂直配向(Vertical Alignment,VA)方式、共面切换(In-Plane-Switching,IPS)方式、边缘场切换(Fringes Field Switching,FFS)方式、光学补偿弯曲(Optical Compensated Bend,OCB)方式等。
另外,本发明的液晶显示装置可以采用的液晶配向膜的具体配向方式可以举出摩擦配向法、光配向法等。另外,也可以通过日本专利特开2003-149647或日本专利特开2011-257734中记载的聚合物稳定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技术来进行聚合物配向支撑。
另外,本发明的感光性树脂组成物及本发明的硬化膜不限定于所述用途,可以用于各种用途。例如除了平坦化膜或层间绝缘膜以外,也可以合适地用于彩色滤光片的保护膜、或者用来将液晶显示装置中的液晶层保持为一定厚度的隔片(spacer)或固体摄像元件中设置在彩色滤光片上的微透镜等。
图1表示使用本发明的感光性树脂组成物的有机EL显示装置的一例的构成概念图。表示底部发光(bottom emission)型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底部栅极型的TFT(薄膜晶体管)1,以覆盖该TFT1的状态形成包含Si3N4的绝缘膜3。在绝缘膜3中形成这里省略图示的接触孔后,在绝缘膜3上形成经由该接触孔而连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。配线2是用来将TFT1间、或此后的工序中形成的有机EL元件与TFT1连接的线。
进而,为了使因形成配线2而产生的凹凸平坦化,以填埋由配线2所致的凹凸的状态在绝缘膜3上形成平坦化膜4。
在平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。即,在平坦化膜4上,经由接触孔7连接于配线2而形成包含ITO的第一电极5。第一电极 5相当于有机EL元件的阳极。
形成覆盖第一电极5的边缘的形状的绝缘膜8,通过设置该绝缘膜8,可以防止第一电极5与此后的工序中形成的第二电极之间的短路。
进而,图1中并未图示,但隔着所需的图案遮罩依次蒸镀而设置电洞传输层、有机发光层、电子传输层,接着在基板上方的整个面上形成包含Al的第二电极,通过使用密封用玻璃板及紫外线硬化型环氧树脂进行贴合而密封,获得在各有机EL元件上连接用来驱动该有机EL元件的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。
图2为表示有源矩阵方式的液晶显示装置10的一例的概念性截面图。该彩色液晶显示装置10为背面上具有背光单元12的液晶面板,并且液晶面板中配置着TFT16的元件,该TFT16的元件与配置在贴附了偏光膜的2片玻璃基板14、玻璃基板15之间的所有像素对应。通过硬化膜17中形成的接触孔18,对形成在玻璃基板上的各元件进行形成像素电极的ITO透明电极19的配线。在ITO透明电极19上,设有液晶20的层及配置了黑色矩阵的RGB彩色滤光片22。
实例
以下举出实例对本发明进行更具体说明。以下实例中所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不偏离本发明的主旨,便可适当变更。因此,本发明的范围不限定于以下所示的具体例。
<合成例1>
在具备冷凝管、搅拌机的烧瓶中,加入二乙二醇乙基甲基醚150重量份,在氮气环境下升温到90℃。在该溶液中,使作为单体成分的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯41.3重量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯23.9重量份、甲基丙烯酸5.6重量份、苯乙烯13.5重量份及作为聚合起始剂的二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)(和光纯药制造)10.0重量份溶解,用2小时滴加。滴加结束后搅拌2小时。在该溶液中进一步添加二甲基-2,2′-偶氮双(2-甲基丙酸酯)2.5重量份,进一步搅拌2小时,结束反应。由此获得聚合物A-1。重量平均分子量为13,000。
<合成例2~合成例26>
除了变更所使用的单体及其量以外,与合成例1同样地合成下述表所 示的聚合物A-2~聚合物A-26。所合成的各聚合物的组成比(摩尔%)及重量平均分子量(Mw)如下述表所示。
[表1]
表1中的简称如下。
MAEVE:甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(合成例将于下文中描述)
MATHF:甲基丙烯酸四氢-2H-呋喃-2-基酯(合成例将于下文中描述)
MACHOE:甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙酯(合成例将于下文中描述)
PHSEVE:对羟基苯乙烯的1-乙氧基乙基保护体(合成例将于下文中描述)
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯(和光纯药工业制造)
OXE-30:甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(甲基丙烯酸-3- 乙基-3-氧杂环丁基甲酯)(大阪有机化学工业(股)制造)
VBGE:对乙烯基苄基缩水甘油醚
M-100:塞克洛马(Cyclomer)M-100(甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯,大赛璐化学(股)制造)
NBMA:正丁氧基甲基丙烯酰胺(东京化成工业制造)
MAA:甲基丙烯酸(和光纯药工业制造)
HEMA:甲基丙烯酸-2-乙基己酯(和光纯药工业制造)
St:苯乙烯(和光纯药工业制造)
DCPM:甲基丙烯酸(三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基)酯(日立化成制造,FA-513M)
MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业制造)
<MAEVE(甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯)的合成>
在乙基乙烯基醚144.2份(2摩尔当量)中添加吩噻嗪0.5份,一面将反应系中冷却到10℃以下一面滴加甲基丙烯酸86.1份(1摩尔当量)后,在室温(25℃)下搅拌4小时。添加对甲苯磺酸吡啶鎓5.0份后,在室温下搅拌2小时,在室温下放置一夜。在反应液中添加碳酸氢钠5份及硫酸钠5份,在室温下搅拌1小时,将不溶物过滤后在40℃以下进行减压浓缩,将残渣的黄色油状物减压蒸馏,获得作为无色油状物的沸点(bp.)为43℃~45℃/7mm Hg滞留份的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯134.0份。
<MATHF(甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯)的合成>
预先将甲基丙烯酸(86g,1mol)冷却到15℃,添加樟脑磺酸(4.6g,0.02mol)。在该溶液中滴加2,3-二氢呋喃(71g,1mol,1.0当量)。搅拌1小时后,添加饱和碳酸氢钠水溶液(500mL),以乙酸乙酯(500mL)进行萃取,利用硫酸镁进行干燥后,将不溶物过滤,然后在40℃以下进行减压浓缩,将残渣的黄色油状物减压蒸馏,获得作为无色油状物的沸点(bp.)为54℃~56℃/3.5mm Hg滞留份的甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(MATHF)125g(产率为80%)。
<MACHOE(甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙酯)的合成>
利用与所述MAEVE的合成法相同的方法来进行MACHOE的合成。
<PHSEVE(α-甲基羟基苯乙烯的1-乙氧基乙基保护体)的合成>
关于PHSEVE,使α-甲基羟基苯乙烯在酸催化剂的存在下与乙基乙烯醚反应,由此以酚性羟基的乙基缩醛保护体的形式获得PHSEVE。
(实例及比较例)
如下述表所示般调配各成分,以固体成分浓度成为27重量%的方式溶解于二乙二醇甲基乙基醚∶丙二醇单甲醚乙酸酯=1∶1(重量比)的混合溶剂中后,利用孔径为0.2μm的薄膜过滤器(membrane filter)进行过滤,分别制备实例及比较例的感光性树脂组成物。
实例及比较例中所用的表示各化合物的简称的详情如下。
(B)酸产生剂
B-1:CGI-1397(下述所示的结构的化合物,汽巴精化公司制造)
B-2:三苯基鋶九氟丁磺酸盐
B-3:下述所示的结构的化合物(NAI-101,绿化学制造)
(L)增感剂
L-1:DBA(9,10-二丁氧基蒽,下述所示的结构,川崎化成工业(股)制造)
所述式中的Bu表示丁基。
(C)链状脂肪族环氧化合物
C-1:Denacol(代那科)EX-612(链状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造)、分子量:664,25℃下的粘度:11,900mPa·s
C-2:Denacol(代那科)EX-212L(链状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造),分子量:270,25℃下的粘度:15mPa·s
C-3:Denacol(代那科)EX-321(链状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造),分子量:280~420,25℃下的粘度:130mPa·s
C-4:Denacol(代那科)EX-321L(链状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造),分子量:320~480,25℃下的粘度:800mPa·s
C-5:Denacol(代那科)EX-252(环状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造,分子量:426,25℃下的粘度:2200mPa·s
C-6:JER-1004(双酚A型环氧化合物,三菱化学(股)制造,分子量:1650(目录记载值)
C-7:Denacol(代那科)EX-211L(链状脂肪族环氧化合物,长濑化成(股)制造),重量平均分子量:216,25℃下的粘度:20mPa·s
(G)密接性改良剂
G-1:KBM-403(3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷,信越化学工业(股)制造)
G-2:KBE-403(3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷,信越化学工业(股)制造)
(H)碱性化合物
H-1:1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯(东京化成工业制造)
H-2:三丁胺(东京化成工业制造)
(I)界面活性剂
I-1:弗拉德(Fluorad)FC-430(含饱和全氟烷基的丙烯酸系树脂,3M公司制造)
I-2:聚醚改质硅酮系界面活性剂(KF-6012,信越化学工业(股)制造)
I-3:艾马吉(Emalgen)105(花王(股)制造)(聚氧亚乙基月桂醚)
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
对通过以上方式获得的实例及比较例的感光性树脂组成物进行以下所示的各评价。以下示出结果。
<感度的评价>
在玻璃基板(康宁(Corning)1737,0.7mm厚(康宁(Corning)公司制造))上狭缝涂布各感光性树脂组成物后,以90℃、120秒的条件在热板上预烘烤而使溶剂挥发,形成膜厚为3.0μm的感光性树脂组成物层。
然后,使用佳能(Canon)(股)制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯),隔着既定的遮罩对所得的感光性树脂组成物层进行曝光。接着,利用碱显影液(0.4重量%的氢氧化四甲基铵水溶液)以23℃、60秒钟的条件对曝光后的感光性树脂组成物层进行显影后,以超纯水淋洗20秒。
将通过这些操作以1∶1解析10μm的线与间隙时的最适i射线曝光量(Eopt)作为感度。此外,评价基准如下。“1”及“2”为实用上无问题的水平。将结果示于下述表中。
1:Eopt小于40mJ/cm2
2:Eopt为40mJ/cm2以上、小于60mJ/cm2
3:Eopt为60mJ/cm2以上、小于80mJ/cm2
4:Eopt为80mJ/cm2以上
5:无法图案化
<耐化学品性(耐剥离液性)的评价>
在玻璃基板(康宁(Corning)1737,0.7mm厚(康宁(Corning)公司制造))上狭缝涂布各感光性树脂组成物后,以90℃、120秒的条件在热板上通过加热而除去溶剂,形成膜厚为3.0μm的感光性树脂组成物层。
利用佳能(Canon)(股)制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯),以累计照射量成为300mJ/cm2(照度:20mW/cm2,i射线)的方式对所得的感光性树脂组成物层进行曝光,其后,利用烘箱在230℃下对该基板加热1小时,获得硬化膜。
使该硬化膜在60℃下在单乙醇胺中浸渍5分钟,将该膜提起而拭去表面的液体后,立即测定膜厚。比较浸渍前的膜厚和浸渍后的膜厚,以百分率来表示增加的比例。将结果示于下述表中。数值越小则硬化膜的耐剥离液性越良好,优选1或2。
膨润率(%)=浸渍后的膜厚(μm)/浸渍前的膜厚(μm)×100
1:100%以上、小于102%
2:102%以上、小于105%
3:105%以上、小于110%
4:110%以上、小于115%
5:115%以上
<涂布性的评价>
在各感光性树脂组成物的制备中,调整溶剂量而将粘度设定为18.0mPa·s,除此以外,同样地制备感光性树脂组成物,并评价涂布性。使用大日本网屏制造(股)制造的SF-700G,在550mm×650mm的玻璃基板上,以干燥后的涂膜厚成为4.1μm的方式旋转涂布。干燥是以90℃、120秒钟的条件利用热板进行加热。目测观察涂布面,对放射状条纹不均的条数进行计数,并按下述基准进行评价。将其结果示于表中。若为1、2、3则在许可范围内。
涂布面上毫无条纹状的不均:1
1条~3条:2
4条~5条:3
6条以上:4
<液晶污染性的评价(电气特性评价)>
将各实例及比较例中调制的感光性树脂组成物分别以干燥膜厚成为5μm的方式旋转涂布在100mm×100mm的玻璃基板上,在90℃下干燥120秒。以300mJ/cm2进行全面曝光后,在对流烘箱(convection oven)中在230℃下进行60分钟的后烘烤。将所制成的涂膜从基板上剥离并粉碎后,将9mg混入到液晶(默克(Merck)公司制造的MLC-6608)2g中,在120℃下加热5小时后,使用超微小电流计(ADC(股)制造的数字超高电阻/微小电流计:8340A)测定液晶电阻率。评价结果是如下判定。
1:电阻率为1.0×1013(Ω·cm)以上。
2:电阻率为1.0×1012(Ω·cm)以上、小于1.0×1013(Ω·cm)。
3:电阻率为1.0×1011以上、小于1.0×1012(Ω·cm)。
4:电阻率小于1.0×1011(Ω·cm)。
液晶电阻率显示高的数值的情况下,对液晶的污染度低,在面板的可靠性的方面优异。
[表6]
感度 | 耐化学品性 | 涂布性 | 电气特性 | |
实例1 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例2 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例3 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例4 | 1 | 2 | 3 | 1 |
实例5 | 1 | 2 | 3 | 1 |
实例6 | 1 | 2 | 3 | 1 |
实例7 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例8 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例9 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例10 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例11 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例12 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例13 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例14 | 1 | 2 | 3 | 1 |
实例15 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例16 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例17 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例18 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例19 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例20 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例21 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例22 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例23 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例24 | 1 | 1 | 3 | 1 |
实例25 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例26 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例27 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例28 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例29 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例30 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例31 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例32 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例33 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例34 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例35 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例36 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例37 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例38 | 1 | 2 | 1 | 1 |
[0564] [表7]
感度 | 耐化学品性 | 涂布性 | 电气特性 | |
实例39 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例40 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例41 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例42 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例43 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例44 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例45 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例46 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例47 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例48 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例49 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例50 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例51 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例52 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例53 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例54 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例55 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例56 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例57 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例58 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例59 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例60 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例61 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例62 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例63 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例64 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例65 | 1 | 1 | 2 | 1 |
实例66 | 1 | 1 | 2 | 1 |
实例67 | 5 | 1 | 2 | 1 |
实例68 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例69 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例70 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例71 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例72 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例73 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例74 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例75 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例76 | 1 | 1 | 1 | 1 |
[0566] [表8]
感度 | 耐化学品性 | 涂布性 | 电气特性 | |
实例77 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例78 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例79 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例80 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例81 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例82 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例83 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例84 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例85 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例86 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例87 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例88 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例89 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例90 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例91 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例92 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例93 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例94 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例95 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例96 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例97 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例98 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例99 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例100 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例101 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例102 | 1 | 1 | 1 | 1 |
[0568] [表9]
感度 | 耐化学品性 | 涂布性 | 电气特性 | |
实例103 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例104 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例105 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例106 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例107 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例108 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例109 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例110 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例111 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例112 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例113 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例114 | 1 | 2 | 1 | 1 |
实例115 | 1 | 1 | 2 | 1 |
实例116 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例117 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例118 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例119 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例120 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例121 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例122 | 1 | 1 | 1 | 1 |
实例123 | 1 | 1 | 1 | 1 |
比较例1 | 1 | 4 | 4 | 2 |
比较例2 | 1 | 5 | 4 | 2 |
比较例3 | 1 | 4 | 4 | 2 |
比较例4 | 1 | 5 | 4 | 2 |
比较例5 | 1 | 4 | 4 | 1 |
比较例6 | 1 | 5 | 4 | 1 |
比较例7 | 1 | 4 | 2 | 4 |
比较例8 | 1 | 5 | 2 | 4 |
比较例9 | 3 | 2 | 4 | 2 |
比较例10 | 2 | 3 | 4 | 2 |
比较例11 | 4 | 2 | 4 | 3 |
比较例12 | 3 | 3 | 4 | 3 |
比较例13 | 3 | 2 | 4 | 2 |
比较例14 | 3 | 2 | 4 | 2 |
根据所述表明确得知:在使用本发明的组成物的情况下,成为感度、耐溶剂性、涂布性及电气特性均优异的组成物(得知其中仅实例67因(A)中不含MAA而成为低感度)。
(实例124)
利用实例1的感光性树脂组成物,使用UV-LED光源曝光机代替佳能(Canon)(股)制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯),实施与所述实例1相同的评价。结果可以获得与实例1相同的结果。
(实例125)
除了使用实例25的感光性树脂组成物,且将基板由玻璃基板变更为硅晶片以外,与对实例25的感光性树脂组成物进行的感度的评价同样地进行感度的评价。结果可以获得与实例25相同的结果。
(实例126)
除了使用实例52的感光性树脂组成物,且将曝光机由佳能(Canon)(股)制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯)变更为尼康(Nikon)(股)制造的FX-803M(gh射线步进机(gh-Line stepper))以外,与对实例52的感光性树脂组成物进行的感度的评价同样地进行感度的评价。结果可以获得与实例52相同的结果。
(实例127)
除了使用实例103的感光性树脂组成物,且将曝光机由佳能(Canon)(股)制造的PLA-501F曝光机(超高压水银灯)变更为355nm激光曝光机而进行355nm激光曝光以外,与对实例103的感光性树脂组成物进行的感度的评价同样地进行感度的评价。结果可以获得与实例103相同的结果。
此外,355nm激光曝光机是使用V科技(V-Technology)(股)制造的“依吉斯(EGIS)”(波长为355nm,脉冲宽度为6nsec),曝光量是使用奥菲尔(OPHIR)公司制造的“PE10B-V2”进行测定。
如上所述得知,实例的感光性树脂组成物无论基板、曝光机如何,均显示优异的感度。
(实例128)
利用以下方法来制作使用薄膜晶体管(TFT)的液晶显示装置(参照图2)。在日本专利第3321003号公报的图1及图2中记载的有源矩阵型液晶显示装置中,以如下方式形成硬化膜17作为层间绝缘膜,获得液晶显示装置。即,在玻璃基板6上形成底部栅极(bottom gate)型的TFT1,以覆盖该TFT1的状态形成包含Si3N4的绝缘膜3。然后,在该绝缘膜3中形 成接触孔后,在绝缘膜3上形成经由该接触孔连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。
进而,为了使因形成配线2而产生的凹凸平坦化,以填埋由配线2所致的凹凸的状态在绝缘膜3上形成平坦化膜4。在绝缘膜3上的平坦化膜4的形成是将实例115的感光性树脂组成物旋转涂布在基板上,在热板上进行预烘烤(90℃、2分钟)后,从遮罩上使用高压水银灯以25mJ/cm2(照度为20mW/cm2)照射i射线(365nm)后,利用碱性水溶液进行显影而形成图案,在230℃下进行60分钟加热处理。涂布该感光性树脂组成物时的涂布性良好,在曝光、显影、烧制后,所得的硬化膜中看不到皱褶或龟裂的产生。进而,配线2的平均阶差为500nm,所制作的平坦化膜4的膜厚为2,000nm。
对所得的液晶显示装置施加驱动电压,目测观察输入灰阶的测试信号时的灰阶显示,评价是否产生显示不均,结果完全未看到显示不均。
(实例129)
利用以下方法来制作使用薄膜晶体管(TFT)的有机EL显示装置(参照图1)。
在玻璃基板6上形成底部栅极型的TFT1,以覆盖该TFT1的状态形成包含Si3N4的绝缘膜3。然后,在该绝缘膜3中形成这里省略图示的接触孔后,在绝缘膜3上形成经由该接触孔连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。该配线2是用来将TFT1间、或此后的工序中形成的有机EL元件与TFT1连接的线。
进而,为了使因形成配线2而产生的凹凸平坦化,以填埋由配线2所致的凹凸的状态在绝缘膜3上形成平坦化膜4。在绝缘膜3上的平坦化膜4的形成是将实例107的感光性树脂组成物旋转涂布在基板上,在热板上进行预烘烤(90℃、2分钟)后,从遮罩上使用高压水银灯以45mJ/cm2(照度为20mW/cm2)照射i射线(365nm)后,利用碱性水溶液进行显影而形成图案,在230℃下进行60分钟的加热处理。涂布该感光性树脂组成物时的涂布性良好,在曝光、显影、烧制后,所得的硬化膜中看不到皱褶或龟裂的产生。进而,配线2的平均阶差为500nm,所制作的平坦化膜4的膜厚为2,000nm。
然后,在所得的平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。首先,在平坦化膜4上经由接触孔7连接于配线2而形成包含ITO的第一电极5。其后,涂布阻剂并进行预烘烤,隔着所需的图案的遮罩进行曝光,并进行显影。将该阻剂图案作为遮罩,通过使用ITO蚀刻剂的湿式蚀刻进行图案加工。其后,使用阻剂剥离液(单乙醇胺与二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)的混合液)将该阻剂图案剥离。像这样而获得的第一电极5相当于有机EL元件的阳极。
接着,形成覆盖第一电极5的边缘的形状的绝缘膜8。对于绝缘膜,使用实例108的感光性树脂组成物,利用与上文所述相同的方法来形成绝缘膜8。通过设置该绝缘膜,可以防止第一电极5与此后的工序中形成的第二电极之间的短路。
进而,在真空蒸镀装置内,隔着所需的图案遮罩依次蒸镀而设置电洞传输层、有机发光层、电子传输层。然后,在基板上方的整个面上形成包含Al的第二电极。将所得的所述基板从蒸镀机中取出,使用紫外线硬化型环氧树脂与密封用玻璃板进行贴合,由此进行密封。
像以上那样,可以获得在各有机EL元件上连接用来驱动该有机EL元件的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。该有机EL显示装置在通过驱动电路施加电压时显示良好的显示特性,得知其为可靠性高的有机EL显示装置。
Claims (15)
1.一种电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于,含有:
(A)满足下述(1)或(2)的聚合物,
(1)至少将具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元(a1)、及具有交联性基的结构单元(a2)共聚合而成的聚合物,
(2)含有具有酸基经酸分解性基保护所得的残基的结构单元(a1)的聚合物及含有具有交联性基的结构单元(a2)的聚合物;
(B)光酸产生剂;以及
(C)链状脂肪族环氧化合物。
2.根据权利要求1所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述(C)链状脂肪族环氧化合物的分子量为2000以下。
3.根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述(C)链状脂肪族环氧化合物在25℃下的粘度为3000mPa·s以下。
4.根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述(C)链状脂肪族环氧化合物为下述通式(X-1)所表示的树脂,
通式(X-1)
所述通式(X-1)中,A为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数。
5.根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述结构单元(a1)为具有羧基经缩醛保护所得的残基、或羧基经缩酮保护所得的残基的结构单元。
8.根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述结构单元(a2)包含选自由具有3员环或4员环的环状醚基的结构单元、及具有-NH-CH2-O-R所表示的基团的结构单元所组成的组群中的至少一个,其中R为碳数为1~20的烷基。
10.根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物,其特征在于:所述(C)链状脂肪族环氧化合物在25℃下的粘度为3000mPa·s以下,且为下述通式(X-2)所表示的树脂,
通式(X-2)
所述通式(X-2)中,B为直链或分支的烃基,可以具有羟基作为取代基,n为1~4的整数。
11.一种硬化膜的形成方法,其特征在于,包括:
(1)将根据权利要求1或2所述的电子构件用正型感光性树脂组成物应用涂布于基板上的工序;
(2)从所应用的所述感光性树脂组成物中除去溶剂的工序;
(3)利用活性光线对除去了溶剂的所述感光性树脂组成物进行曝光的工序;
(4)利用水性显影液对经曝光的所述感光性树脂组成物进行显影的工序;及
(5)对经显影的所述感光性树脂组成物进行热硬化的后烘烤工序。
12.根据权利要求11所述的硬化膜的形成方法,其特征在于,包括:在所述显影工序后、所述后烘烤工序前,对经显影的所述感光性树脂组成物进行全面曝光的工序。
13.一种硬化膜,其特征在于:其是利用如权利要求12所述的硬化膜的形成方法而形成。
14.根据权利要求13所述的硬化膜,其特征在于:其为层间绝缘膜。
15.一种显示装置,其是有机EL显示装置或液晶显示装置,所述显示装置特征在于:具备如权利要求13所述的硬化膜。
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