CN103631090B - 感光性树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种感光性树脂组合物,其包含树脂、聚合性化合物、聚合引发剂及式(1)所示的化合物,其中,树脂包含如下的共聚物,该共聚物具有源自选自不饱和羧酸及不饱和羧酸酐中的至少1种物质的结构单元、和源自具有碳数2~4的环状醚结构及烯属不饱和键的单体的结构单元,聚合引发剂包含O‑酰基肟化合物,式(1)所示的化合物的含量相对于树脂100质量份为0.25质量份以上且3质量份以下。[式(1)中,A1~A4分别独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基]。
Description
技术领域
本发明涉及一种感光性树脂组合物。
背景技术
在近年来的液晶显示装置中,为了形成光间隔件(Photo Spacer)、外涂层等图案化树脂固化膜,而使用感光性树脂组合物。作为这样的感光性树脂组合物,已知包含甲基丙烯酸与丙烯酸-3,4-环氧基三环[5.2.1.02.6]癸酯的共聚物、二季戊四醇六丙烯酸酯、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺及溶剂的组合物(JP2008-181087-A)。
对于以往提出的感光性树脂组合物,在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差小,有时不能得到所需高度的图案化树脂固化膜。
发明内容
本发明包含以下的技术方案。
〔1〕一种感光性树脂组合物,其包含树脂、聚合性化合物、聚合引发剂及式(1)所示的化合物,其中,
树脂包含如下的共聚物,该共聚物具有:源自选自不饱和羧酸及不饱和羧酸酐中的至少1种物质的结构单元、和源自具有碳数2~4的环状醚结构及烯属不饱和键的单体的结构单元,
聚合引发剂包含O-酰基肟化合物,
式(1)所示的化合物的含量相对于树脂100质量份为0.25质量份以上且3质量份以下。
[式(1)中,A1~A4分别独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基。]
〔2〕根据〔1〕所述的感光性树脂组合物,其中,树脂还包含在侧链具有烯属不饱和键的树脂。
〔3〕一种光间隔件,其由〔1〕或〔2〕所述的感光性树脂组合物形成。
〔4〕一种显示装置,其包含〔3〕所述的光间隔件。
根据本发明的感光性树脂组合物,在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差大。
具体实施方式
在本说明书中,作为各成分而例示的化合物,只要没有特别说明,均可以单独使用或组合使用多种。
本发明的感光性树脂组合物包含树脂(A)、聚合性化合物(B)、聚合引发剂(C)及式(1)所示的化合物(以下有时称为“化合物(1)”。)。
进而,本发明的感光性树脂组合物优选包含选自溶剂(E)及表面活性剂(H)中的至少一种物质。
进而,本发明的感光性树脂组合物还可以包含选自密合促进剂(J)及聚合引发助剂(C1)中的至少一种物质。
<树脂(A)>
树脂(A)是包含如下的共聚物(以下有时称为“共聚物(K)”)的树脂,该共聚物具有:源自选自不饱和羧酸及不饱和羧酸酐中的至少一种物质(以下有时称为“(a)”)的结构单元、和源自具有碳数2~4的环状醚结构及烯属不饱和键的单体(以下有时称为“(b)”)的结构单元。共聚物(K)还可以具有源自能与(a)共聚且不具有碳数2~4的环状醚结构的单体(以下有时称为“(c)”)的结构单元。
作为共聚物(K),例如可以列举出共聚物[K1]及共聚物[K2]。
共聚物[K1]:仅由源自(a)的结构单元和源自(b)的结构单元形成的共聚物;
共聚物[K2]:包含源自(a)的结构单元、源自(b)的结构单元和源自(c)的结构单元的共聚物。
作为(a),具体而言,例如可以列举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、邻乙烯基苯甲酸、间乙烯基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸等不饱和单羧酸类;
马来酸、富马酸、柠康酸、中康酸、衣康酸、3-乙烯基邻苯二甲酸、4-乙烯基邻苯二甲酸、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸、二甲基四氢邻苯二甲酸、1,4-环己烯二羧酸等不饱和二羧酸类;
甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸、5-羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯等含有羧基的二环不饱和化合物类;
马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、3-乙烯基邻苯二甲酸酐、4-乙烯基邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、二甲基四氢邻苯二甲酸酐、二环[2.2.1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐等不饱和二羧酸类酸酐;
琥珀酸单〔2-(甲基)丙烯酰氧基乙基〕酯、邻苯二甲酸单〔2-(甲基)丙烯酰氧基乙基〕酯等2元以上多元羧酸的不饱和单〔(甲基)丙烯酰氧基烷基〕酯类;
丙烯酸α-(羟甲基)酯之类的在同一分子中含有羟基及羧基的不饱和丙烯酸酯类等。
其中,从共聚反应性、在碱水溶液中的溶解性方面考虑,优选(甲基)丙烯酸及马来酸酐等,更优选(甲基)丙烯酸。
需要说明的是,在本说明书中,“(甲基)丙烯酰基”表示选自丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的至少1种。“(甲基)丙烯酸”及“(甲基)丙烯酸酯”等表述也具有相同的含义。
作为(b)的碳数2~4的环状醚结构,例如可以列举出:环氧乙烷环、氧杂环丁烷环及四氢呋喃环。(b)优选为具有碳数2~4的环状醚和(甲基)丙烯酰氧基的单体。
作为(b),例如可以列举出:具有环氧乙烷基和烯属不饱和键的单体(b1)(以下有时称为“(b1)”)、具有氧杂环丁烷基和烯属不饱和键的单体(b2)(以下有时称为“(b2)”)及具有四氢呋喃基和烯属不饱和键的单体(b3)(以下有时称为“(b3)”)。
作为(b1),例如可以列举出:具有将直链状或支链状不饱和脂肪族烃环氧化而成的结构的单体(b1-1)(以下有时称为“(b1-1)”)、及具有将不饱和脂环式烃环氧化而成的结构的单体(b1-2)(以下有时称为“(b1-2)”)。
作为(b1-1),例如可以列举出:(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸β-乙基缩水甘油酯、缩水甘油基乙烯基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-邻乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-间乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-对乙烯基苄基缩水甘油基醚、2,3-双(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,4-双(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,5-双(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,6-双(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,3,4-三(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,3,5-三(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,3,6-三(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、3,4,5-三(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯、2,4,6-三(缩水甘油氧基甲基)苯乙烯等。
作为(b1-2),例如可以列举出:乙烯基环己烯单氧化物、1,2-环氧基-4-乙烯基环己烷(例如Celloxide2000;Daicel Corporation制造)、3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯(例如CyclomerA400;Daicel Corporation制造)、3,4-环氧环己基甲基(甲基)丙烯酸酯(例如Cyclomer M100;Daicel Corporation制造)、式(I)所示的化合物及式(II)所示的化合物等。
[式(I)及式(II)中,Rb1及Rb2表示氢原子或碳数1~4的烷基,该烷基中所含的氢原子可以被羟基取代。
Xb1及Xb2表示单键、-Rb3-、*-Rb3-O-、*-Rb3-S-或*-Rb3-NH-。
Rb3表示碳数1~6的亚烷基。
*表示与O的键合位置。]
作为碳数1~4的烷基,可以列举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等。
作为氢原子被羟基取代的烷基,可以列举出:羟甲基、1-羟乙基、2-羟乙基、1-羟丙基、2-羟丙基、3-羟丙基、1-羟基-1-甲基乙基、2-羟基-1-甲基乙基、1-羟丁基、2-羟丁基、3-羟丁基、4-羟丁基等。
作为Rb1及Rb2,优选列举出氢原子、甲基、羟甲基、1-羟乙基及2-羟乙基,更优选列举出氢原子及甲基。
作为亚烷基,可以列举出:亚甲基、亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基等。
作为Xb1及Xb2,优选列举出单键、亚甲基、亚乙基、*-CH2-O-及*-CH2CH2-O-,更优选列举出单键及*-CH2CH2-O-(*表示与O的键合位置)。
作为式(I)所示的化合物,可以列举出式(I-1)~式(I-15)中任一个式子所示的化合物等。其中,优选式(I-1)、式(I-3)、式(I-5)、式(I-7)、式(I-9)或式(I-11)~式(I-15)所示的化合物,更优选式(I-1)、式(I-7)、式(I-9)或式(I-15)所示的化合物。
作为式(II)所示的化合物,可以列举出:式(II-1)~式(II-15)中任一个式子所示的化合物等。其中,优选式(II-1)、式(II-3)、式(II-5)、式(II-7)、式(II-9)或式(II-11)式(II-15)所示的化合物,更优选式(II-1)、式(II-7)、式(II-9)或式(II-15)所示的化合物。
式(I)所示的化合物及式(II)所示的化合物可以分别单独使用,也可以组合使用式(I)所示的化合物和式(II)所示的化合物。将这两种化合物组合使用时,式(I)所示的化合物及式(II)所示的化合物的含有比率以摩尔基准计优选为5∶95~95∶5、更优选为10∶90~90∶10、进一步优选为20∶80~80∶20。
作为(b2),更优选具有氧杂环丁烷基和(甲基)丙烯酰氧基的单体。作为(b2),可以列举出:3-甲基-3-甲基丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-甲基丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-丙烯酰氧基甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-甲基丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、3-甲基-3-丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-甲基丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-丙烯酰氧基乙基氧杂环丁烷等。
作为(b3),更优选具有四氢呋喃基和(甲基)丙烯酰氧基的单体。作为(b3),具体而言,可以列举出丙烯酸四氢糠基酯(例如Viscoat V#150、大阪有机化学工业(株)制造)、甲基丙烯酸四氢糠基酯等。
作为(b),从能够进一步提高得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的耐热性、耐化学试剂性等可靠性方面考虑,优选(b1)。进而从感光性树脂组合物的保存稳定性优异方面考虑,更优选(b1-2),进一步优选式(I)或式(II)所示的化合物。
作为(c),例如可以列举出:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环己酯、三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基(甲基)丙烯酸酯(在本技术领域中,作为惯用名而被称作“(甲基)丙烯酸二环戊基酯”。此外,有时称为“(甲基)丙烯酸三环癸基酯”。)、三环[5.2.1.02,6]癸烯-8-基(甲基)丙烯酸酯(在本技术领域中,作为惯用名而被称作“(甲基)丙烯酸二环戊烯酯”。)、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸炔丙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸酯类;
(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯等含羟基(甲基)丙烯酸酯类;
马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等二羧酸二酯;
二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-(2’-羟乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5-甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二羟基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(羟甲基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二(2’-羟乙基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二甲氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-二乙氧基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟基-5-乙基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-羟甲基-5-甲基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-叔丁氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-环己氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5-苯氧基羰基二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-双(叔丁氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯、5,6-双(环己氧基羰基)二环[2.2.1]庚-2-烯等二环不饱和化合物类;
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)马来酰亚胺等二羰基酰亚胺衍生物类;
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻乙烯基甲苯、间乙烯基甲苯、对乙烯基甲苯、对甲氧基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯等。
其中,从共聚反应性及耐热性方面考虑,优选苯乙烯、乙烯基甲苯、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、二环[2.2.1]庚-2-烯等。
共聚物[K1]中,源自各单体的结构单元的比率,在构成共聚物[K1]的全部结构单元中,优选为以下的范围:
源自(a)的结构单元:1~70摩尔%;
源自(b)的结构单元:30~99摩尔%。
更优选为以下范围:
源自(a)的结构单元:10~50摩尔%;
源自(b)的结构单元:50~90摩尔%。
构成共聚物[K1]的结构单元的比率在上述范围内时,具有感光性树脂组合物的保存稳定性、得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的耐化学试剂性、耐热性及机械强度优异的倾向。
共聚物[K1]例如可以参考文献“高分子合成的实验法”(大津隆行著发行所(株)化学同人第1版第1次印刷1972年3月1日发行)中记载的方法及该文献中记载的引用文献来制造。
具体而言,可以列举出如下的方法:将规定量的(a)及(b)、聚合引发剂及溶剂等加入反应容器中,例如利用氮气置换氧气,使其成为脱氧气氛,在搅拌的同时,进行加热和保温。需要说明的是,这里使用的聚合引发剂及溶剂等没有特别限定,可以使用本领域通常使用的物质。例如,作为聚合引发剂,可以列举出:偶氮化合物(2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等)、有机过氧化物(过氧化苯甲酰等);作为溶剂,只要是能溶解各单体的溶剂即可,可以列举出感光性树脂组合物中使用的后述的溶剂等。
需要说明的是,得到的树脂可以直接使用反应后的溶液,也可以使用浓缩或稀释后的溶液,还可以使用通过再沉淀等方法以固体(粉体)的形式获得的物质。尤其,通过使用本发明的感光性树脂组合物中所用的溶剂作为聚合溶剂,能够将反应后的溶液直接用于本发明的感光性树脂组合物的制造中,因此,能够简化本发明的感光性树脂组合物的制造工序。
聚物[K2]中,源自各单体的结构单元的比率,在构成共聚物[K2]的全部结构单元中,优选为以下范围:
源自(a)的结构单元:2~40摩尔%;
源自(b)的结构单元:30~95摩尔%;
源自(c)的结构单元:1~65摩尔%。
更优选为以下范围:
源自(a)的结构单元:5~35摩尔%;
源自(b)的结构单元:35~80摩尔%;
源自(c)的结构单元:1~60摩尔%。
另外,源自(a)的结构单元和源自(b)的结构单元的总量相对于构成共聚物[K2]的全部结构单元的总摩尔数优选为70~99摩尔%,更优选为90~99摩尔%。
共聚物[K2]的结构单元的比率在上述范围内时,具有感光性树脂组合物的保存稳定性、得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的耐化学试剂性、耐热性及机械强度优异的倾向。
共聚物[K2]可以利用与共聚物[K1]同样的方法来制造。
作为共聚物[K1]的具体例,可以列举出:(甲基)丙烯酸/式(I-1)所示的化合物(以下有时简称为“式(I-1)”。式(I-2)等其他表述也同样。)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-2)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-3)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-4)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-5)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-6)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-8)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-9)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-10)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-11)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-12)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-13)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-14)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-15)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-2)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-3)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-4)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-5)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-6)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-8)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-9)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-10)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-11)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-12)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-13)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-14)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-15)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-2)/式(II-2)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-3)/式(II-3)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-4)/式(II-4)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-5)/式(II-5)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-6)/式(II-6)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-7)/式(II-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-8)/式(II-8)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-9)/式(II-9)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-10)/式(II-10)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-11)/式(II-11)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-12)/式(II-12)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-13)/式(II-13)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-14)/式(II-14)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-15)/式(II-15)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(I-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-7)的共聚物、巴豆酸/式(I-1)的共聚物、巴豆酸/式(I-2)的共聚物、巴豆酸/式(I-3)的共聚物、巴豆酸/式(I-4)的共聚物、巴豆酸/式(I-5)的共聚物、巴豆酸/式(I-6)的共聚物、巴豆酸/式(I-7)的共聚物、巴豆酸/式(I-8)的共聚物、巴豆酸/式(I-9)的共聚物、巴豆酸/式(I-10)的共聚物、巴豆酸/式(I-11)的共聚物、巴豆酸/式(I-12)的共聚物、巴豆酸/式(I-13)的共聚物、巴豆酸/式(I-14)的共聚物、巴豆酸/式(I-15)的共聚物、巴豆酸/式(II-1)的共聚物、巴豆酸/式(II-2)的共聚物、巴豆酸/式(II-3)的共聚物、巴豆酸/式(II-4)的共聚物、巴豆酸/式(II-5)的共聚物、巴豆酸/式(II-6)的共聚物、巴豆酸/式(II-7)的共聚物、巴豆酸/式(II-8)的共聚物、巴豆酸/式(II-9)的共聚物、巴豆酸/式(II-10)的共聚物、巴豆酸/式(II-11)的共聚物、巴豆酸/式(II-12)的共聚物、巴豆酸/式(II-13)的共聚物、巴豆酸/式(II-14)的共聚物、巴豆酸/式(II-15)的共聚物、马来酸/式(I-1)的共聚物、马来酸/式(I-2)的共聚物、马来酸/式(I-3)的共聚物、马来酸/式(I-4)的共聚物、马来酸/式(I-5)的共聚物、马来酸/式(I-6)的共聚物、马来酸/式(I-7)的共聚物、马来酸/式(I-8)的共聚物、马来酸/式(I-9)的共聚物、马来酸/式(I-10)的共聚物、马来酸/式(I-11)的共聚物、马来酸/式(I-12)的共聚物、马来酸/式(I-13)的共聚物、马来酸/式(I-14)的共聚物、马来酸/式(I-15)的共聚物、马来酸/式(II-1)的共聚物、马来酸/式(II-2)的共聚物、马来酸/式(II-3)的共聚物、马来酸/式(II-4)的共聚物、马来酸/式(II-5)的共聚物、马来酸/式(II-6)的共聚物、马来酸/式(II-7)的共聚物、马来酸/式(II-8)的共聚物、马来酸/式(II-9)的共聚物、马来酸/式(II-10)的共聚物、马来酸/式(II-11)的共聚物、马来酸/式(II-12)的共聚物、马来酸/式(II-13)的共聚物、马来酸/式(II-14)的共聚物、马来酸/式(II-15)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-2)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-3)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-4)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-5)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-6)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-8)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-9)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-10)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-11)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-12)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-13)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-14)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-15)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-2)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-3)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-4)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-5)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-6)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-7)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-8)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-9)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-10)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-11)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-12)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-13)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-14)的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-15)的共聚物等。
作为共聚物[K2]的具体例,可以列举出:(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-2)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-3)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-4)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-5)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-6)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-7)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-8)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-9)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-10)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-11)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-12)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-13)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-14)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-15)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-2)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-3)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-4)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-5)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-6)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-7)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-8)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-9)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-10)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-11)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-12)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-13)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-14)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-15)/(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、马来酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、马来酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸二环戊基酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、马来酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、马来酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸苯酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/马来酸二乙酯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/马来酸二乙酯的共聚物、马来酸/式(I-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/马来酸二乙酯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/马来酸二乙酯的共聚物、马来酸/式(II-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/马来酸二乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、马来酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、马来酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/(甲基)丙烯酸2-羟乙酯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、马来酸/式(I-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、马来酸/式(II-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/二环[2.2.1]庚-2-烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、马来酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、马来酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/N-环己基马来酰亚胺的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/苯乙烯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/苯乙烯的共聚物、马来酸/式(I-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/苯乙烯的共聚物、马来酸/式(II-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、巴豆酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、马来酸/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(I-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(I-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、巴豆酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、马来酸/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/马来酸酐/式(II-1)/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物、(甲基)丙烯酸/式(II-1)/(甲基)丙烯酸甲酯/N-环己基马来酰亚胺/苯乙烯的共聚物等。
共聚物(K)的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为3,000~100,000、更优选为5,000~50,000、进一步优选为5,000~20,000、特别优选为5,000~15,000。共聚物(K)的重均分子量在上述范围内时,具有感光性树脂组合物的涂布性变良好的倾向。
共聚物(K)的分子量分布[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)]优选为1.1~6.0,更优选为1.2~4.0。共聚物(K)的分子量分布在上述范围内时,具有得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的耐化学试剂性优异的倾向。
共聚物(K)的酸值优选为30mg-KOH/g以上且180mg-KOH/g以下,更优选为40mg-KOH/g以上且150mg-KOH/g以下,特别优选为50mg-KOH/g以上且135mg-KOH/g以下。这里,酸值是作为中和1g树脂所需的氢氧化钾的量(mg)来测定的值,可以通过使用氢氧化钾水溶液进行滴定而求出。共聚物(K)的酸值在上述范围内时,具有得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜与基板的密合性优异的倾向。
树脂(A)优选含有共聚物(K)以外的树脂。作为共聚物(K)以外的树脂,优选在侧链具有烯属不饱和键的树脂(以下有时称为“树脂(M)”)。作为这样的在侧链具有烯属不饱和键的树脂,例如可以列举出树脂[M1]~树脂[M3]。
树脂[M1]:使(a)和(c)的共聚物与(b)反应而得到的树脂;
树脂[M2]:使(b)和(c)的共聚物与(a)反应而得到的树脂;
树脂[M3]:使(b)和(c)的共聚物与(a)反应、再与羧酸酐反应而得到的树脂。
树脂[M1]可以通过在得到(a)和(c)的共聚物后使(b)具有的碳数2~4的环状醚与(a)具有的羧酸和/或羧酸酐加成来制造。
首先,与作为共聚物[K1]的制造方法而记载的方法同样地制造(a)和(c)的共聚物。此时,源自各单体的结构单元的比率,在构成树脂[M1]的全部结构单元中,优选为以下范围:
源自(a)的结构单元:2~60摩尔%;
源自(c)的结构单元:40~98摩尔%。
更优选为以下范围:
源自(a)的结构单元:10~50摩尔%;
源自(c)的结构单元:50~90摩尔%。
然后,使(b)具有的碳数2~4的环状醚与上述共聚物中的源自(a)的羧酸和/或羧酸酐的一部分发生反应。
紧接着(a)和(c)的共聚物的制造之后,将烧瓶内气氛由氮气置换成空气,将(b)、羧酸或羧酸酐与环状醚的反应催化剂(例如三(二甲氨基甲基)苯酚等)及阻聚剂(例如氢醌等)等加入烧瓶内,在例如60~130℃下反应1~10小时,由此可以制造树脂[M1]。
(b)的使用量相对于(a)100摩尔优选为5~80摩尔,更优选为10~75摩尔。通过将(b)的使用量设定在该范围,从而具有着色感光性树脂组合物的保存稳定性、形成图案时的显影性、以及得到的图案化树脂固化膜的耐溶剂性、耐热性、机械强度及灵敏度的平衡变良好的倾向。从使环状醚的反应性高、不易残留未反应的(b)的方面考虑,作为树脂[M1]中使用的(b),优选(b1)、进一步优选(b1-1)。
上述反应催化剂的使用量优选相对于(a)、(b)及(c)的总量100质量份为0.001~5质量份。上述阻聚剂的使用量优选相对于(a)、(b)及(c)的总量100质量份为0.001~5质量份。
进料方法、反应温度及时间等反应条件可以考虑制造设备、因聚合产生的发热量等来适当调整。需要说明的是,可以与聚合条件同样地考虑制造设备、因聚合产生的发热量等来适当调整进料方法、反应温度。
对于树脂[M2],作为第一阶段,与上述共聚物[K1]的制造方法同样地操作,得到(b)和(c)的共聚物。与上述同样,得到的共聚物可以直接使用反应后的溶液,也可以使用浓缩或稀释后的溶液,还可以使用通过再沉淀等方法以固体(粉体)的形式获得的物质。
源自(b)及(c)的结构单元的比率,相对于构成上述共聚物的全部结构单元的总摩尔数,分别优选为以下范围:
源自(b)的结构单元:5~95摩尔%;
源自(c)的结构单元:5~95摩尔%。
更优选为以下范围:
源自(b)的结构单元:10~90摩尔%;
源自(c)的结构单元:10~90摩尔%。
进而,在与树脂[M1]的制造方法相同的条件下,使(a)具有的羧酸或羧酸酐与(b)和(c)的共聚物具有的源自(b)的环状醚发生反应,由此可以得到树脂[M2]。
与上述共聚物反应的(a)的使用量优选相对于(b)100摩尔为5~80摩尔。从使环状醚的反应性高、不易残留未反应的(b)的方面考虑,作为树脂【M2]中使用的(b),优选(b1)、进一步优选(b1-1)。
树脂[M3]是使树脂[M2]进一步与羧酸酐反应而得到的树脂。
使由环状醚和羧酸或羧酸酐反应而产生的羟基与羧酸酐反应。
作为羧酸酐,可以列举出:马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、3-乙烯基邻苯二甲酸酐、4-乙烯基邻苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢邻苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐、二甲基四氢邻苯二甲酸酐、二环[2.2.1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐等。羧酸酐的使用量优选相对于(a)的使用量1摩尔为0.5~1摩尔。
作为树脂(M),具体而言,可以列举出:在(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物上加成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯而得到的树脂、在(甲基)丙烯酸三环癸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物上加成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯而得到的树脂、在(甲基)丙烯酸三环癸酯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物上加成(甲基)丙烯酸缩水甘油酯而得到的树脂等树脂[M1];使(甲基)丙烯酸三环癸酯/(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物与(甲基)丙烯酸反应而得到的树脂、使(甲基)丙烯酸三环癸酯/苯乙烯/(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物与(甲基)丙烯酸反应而得到的树脂等树脂[M2];使(甲基)丙烯酸三环癸酯/(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的共聚物与(甲基)丙烯酸反应得到的树脂进一步与四氢邻苯二甲酸酐反应而得到的树脂等树脂[M3]等等。
树脂(M)的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为5,000~100,000、更优选为8,000~50,000、进一步优选为10,000~30,000。
树脂(M)的分子量分布[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)]优选为1.1~6.0,更优选为1.2~4.0。
树脂(M)的酸值优选为30mg-KOH/g以上且180mg-KOH/g以下,更优选为40mg-KOH/g以上且150mg-KOH/g以下。
共聚物(K)的含量相对于树脂(A)的总量优选为10~100质量%、更优选为20~90质量%、进一步优选为35~75质量%。
树脂(A)的含量相对于固体成分优选为15~80质量%、更优选为20~70质量%、进一步优选为20~50质量%。树脂(A)的含量在上述范围内时,具有得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的耐热性优异、且与基板的密合性及耐化学试剂性优异的倾向。这里,“固体成分”是指从本发明的感光性树脂组合物的总量中除去溶剂(E)的含量后的量。
<聚合性化合物(B)>
聚合性化合物(B)是可以利用由聚合引发剂(C)产生的活性自由基进行聚合的化合物,例如为具有聚合性烯属不饱和键的化合物等,优选为(甲基)丙烯酸酯化合物。
作为具有1个烯属不饱和键的聚合性化合物(B),可以列举出与作为上述(a)、(b)及(c)列举的化合物相同的化合物,其中,优选(甲基)丙烯酸酯类。
作为具有2个烯属不饱和键的聚合性化合物,可以列举出:1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、双酚A的双(丙烯酰氧基乙基)醚、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
作为具有3个以上烯属不饱和键的聚合性化合物,可以列举出:三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、己内酯改性三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物等。
其中,优选具有3个以上烯属不饱和键的聚合性化合物,更优选二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
另外,聚合性化合物(C)的重均分子量优选为150以上且2,900以下、更优选为250以上且1,500以下。
聚合性化合物(B)的含量相对于树脂(A)及聚合性化合物(B)的总量优选为5~95质量%、更优选为20~80质量%、进一步优选为40~80质量%、特别优选为55~75质量%。聚合性化合物(B)的含量在上述范围内时,具有制作图案化树脂固化膜时的灵敏度、得到的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜的强度、平滑性及可靠性变良好的倾向。
<聚合引发剂(C)>
聚合引发剂(C)是可以利用光、热的作用产生活性自由基、酸等并引发聚合的化合物,包含O-酰基肟化合物。由此,在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差大,能够形成所需高度的图案化树脂固化膜。
上述O-酰基肟化合物是具有式(d1)所示的部分结构的化合物,优选为式(d2)所示的化合物。以下,*表示键合位置。
[式(d2)中,Rd1表示碳数1~12的饱和烃基。
Rd2表示甲基、苯基或苄基。
Ld1表示单键或-CO-。
Rd3表示可以具有取代基的苯基硫基苯基、或可以具有取代基的咔唑基。]
作为饱和烃基,可以列举出烷基、脂环式饱和烃基及这些基团组合而成的基团。
作为烷基,例如可以列举出:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基等直链状烷基;异丙基、异丁基、异戊基、新戊基、2-乙基己基等支链状烷基。
作为脂环式饱和烃基,例如可以列举出:环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、三环癸基、金刚烷基等。
作为这些基团组合而成的基团,例如可以列举出:环戊基甲基、环戊基乙基、环己基甲基、环己基乙基、甲基环己基等。
作为苯基硫基苯基及咔唑基可以具有的取代基,例如可以列举出可以具有碳数1~6的烷基、碳数1~10的饱和烃基的苯甲酰基,该烷基及该饱和烃基中所含的氢原子可以被羟基取代,该烷基及该饱和烃基中所含的亚甲基可以被氧原子置换。
烷基及饱和烃基可以列举出与上述同样的基团。
作为这样的取代基,可以列举出:上述烷基;2-羟乙基、2-羟基乙氧基、乙氧基乙基;苯甲酰基、2-甲基苯甲酰基、(3,3-二甲基-2,4-二氧杂环戊基甲基氧基)苯甲酰基等。
式(d2)所示的化合物优选为式(d3)或式(d4)所示的化合物,更优选为式(d3)所示的化合物。
[式(d3)及式(d4)中,Rd1及Rd2表示与上述相同的含义。
Rd4表示氢原子或碳数1~6的烷基,该烷基中所含的氢原子可以被羟基取代,该烷基中所含的亚甲基可以被氧原子置换。
Rd5表示可以具有碳数1~10的饱和烃基的苯甲酰基、氢原子或碳数1~6的烷基,该烷基及该饱和烃基中所含的氢原子可以被羟基取代,该烷基及该饱和烃基中所含的亚甲基可以被氧原子置换。
Rd6表示碳数1~6的烷基。]
烷基及饱和烃基可以列举出与上述相同的基团。
作为上述O-酰基肟化合物,例如可以列举出:N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)丁烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-{2-甲基-4-(3,3-二甲基-2,4-二氧杂环戊基甲基氧基)苯甲酰基}-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺、N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-3-环戊基丙烷-1-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺等;JP2001-233842-A、JP2004-534797-A或JP2011-132215-A中记载的O-酰基肟化合物等。也可以使用IRGACURE OXE01、OXE02(以上为BASF公司制造)、N-1919(ADEKA公司制造)等市售品。其中,O-酰基肟化合物优选选自N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)丁烷-1-酮-2-亚胺、N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺及N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)-3-环戊基丙烷-1-酮-2-亚胺中的至少一种,更优选N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺。
聚合引发剂(C)还可以含有O-酰基肟化合物以外的聚合引发剂。作为这样的聚合引发剂,可以使用公知的聚合引发剂,例如可以列举出:烷基苯酮化合物、联咪唑化合物、酰基氧化膦化合物及三嗪化合物。
上述烷基苯酮化合物是具有式(d5)所示的部分结构或式(d6)所示的部分结构的化合物。这些部分结构中,苯环可以具有取代基。
作为具有式(d5)所示的部分结构的化合物,例如可以列举出:2-甲基-2-吗啉代-1-(4-甲基硫基苯基)丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-2-苄基丁烷-1-酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]丁烷-1-酮等。也可以使用IRGACURE(注册商标)369、907、379(以上为BASF公司制造)等市售品。另外,还可以使用JP2002-544205-A中记载的具有能够引起链转移的基团的聚合引发剂。
作为具有式(d6)所示的部分结构的化合物,例如可以列举出:2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-〔4-(2-羟基乙氧基)苯基〕丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-(4-异丙烯基苯基)丙烷-1-酮的低聚物、α,α-二乙氧基苯乙酮、苯偶酰二甲基缩酮等。
从灵敏度方面考虑,作为烷基苯酮化合物,优选具有式(d5)所示的部分结构的化合物。
上述联咪唑化合物是咪唑化合物的二聚体,优选式(d7)所示的化合物。
[式(d7)中,R3~R8表示可以具有取代基的碳数6~10的芳基。]
作为碳数6~10的芳基,例如可以列举出:苯基、甲苯甲酰基(toluyl)、二甲苯基、乙基苯基、萘基等,优选为苯基。
作为取代基,例如可以列举出卤素原子、碳数1~4的烷氧基等。作为卤素原子,例如可以列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,优选为氯原子。作为碳数1~4的烷氧基,例如可以列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等,优选为甲氧基。
作为上述联咪唑化合物,例如可以列举出:2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2,3-二氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑(参考例如JPH06-75372-A、JPH06-75373-A等。)、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(烷氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(二烷氧基苯基)联咪唑、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四(三烷氧基苯基)联咪唑(参考例如JPS48-38403-B、JPS62-174204-A等。)、4,4’5,5’-位的苯基被烷氧羰基置换的咪唑化合物(参考例如JPH07-10913-A等)等。其中,优选下述式所示的化合物或它们的混合物。
作为上述酰基氧化膦化合物,可以列举出2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等。也可以使用IRGACURE(注册商标)819(BASF公司制造)等市售品。
作为上述三嗪化合物,例如可以列举出:2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯乙烯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(呋喃-2-基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(4-二乙基氨基-2-甲基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-〔2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基〕-1,3,5-三嗪等。
进而,作为聚合引发剂,可以列举出:苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚等苯偶姻化合物;二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧羰基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮等二苯甲酮化合物;9,10-菲醌、2-乙基蒽醌、樟脑醌等醌化合物;10-丁基-2-氯吖啶酮、苯偶酰、苯基二羟乙酸(glyoxylic acid)甲酯、二茂钛化合物等。这些聚合引发剂优选与后述的聚合引发助剂(C1)(尤其是胺类)组合使用。
作为产酸剂,例如可以列举出:4-羟苯基二甲基锍对甲苯磺酸盐、4-羟苯基二甲基锍六氟锑酸盐、4-乙酰氧基苯基二甲基锍对甲苯磺酸盐、4-乙酰氧基苯基·甲基·苄基锍六氟锑酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐、三苯基锍六氟锑酸盐、二苯基碘鎓对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎓六氟锑酸盐等鎓盐类、硝基苄基甲苯磺酸酯类、苯偶姻甲苯磺酸酯类等。
作为与O-酰基肟化合物组合的聚合引发剂,优选烷基苯酮化合物或联咪唑化合物,更优选联咪唑化合物。
聚合引发剂(C)包含O-酰基肟化合物以外的聚合引发剂时,O-酰基肟化合物的含量相对于聚合引发剂(C)的总量优选为30质量%以上且90质量%以下,更优选为40质量%以上且80质量%以下。将O-酰基肟化合物与上述化合物组合或O-酰基肟化合物的含量在上述范围内时,在本发明的效果的基础上,还具有图案形成时的灵敏度、图案形状、图案化树脂固化膜和基板的密合性变良好的倾向,因此优选。
聚合引发剂(C)的含量相对于树脂(A)和聚合性化合物(B)的总含量100质量份优选为0.1质量份以上且30质量份以下,更优选为0.2质量份以上且15质量份以下,进一步优选为0.3质量份以上且8质量份以下。聚合引发剂(C)的含量在上述范围内时,在本发明的效果的基础上,还具有因高灵敏度化而缩短曝光时间的倾向,因此生产率提高,进而,还具有得到的图案化树脂固化膜的可见光透射率高的倾向。
<聚合引发助剂(C1)>
聚合引发助剂(C1)是与聚合引发剂(C)一起使用的、用于促进由聚合引发剂(C)引发聚合的化合物(例如聚合性化合物(B))的聚合而使用的化合物或敏化剂。
作为聚合引发助剂(C1),例如可以列举出:噻唑啉化合物、胺化合物、烷氧基蒽化合物、噻吨酮化合物及羧酸化合物。其中,优选噻吨酮化合物。
作为上述噻唑啉化合物,可以列举出式(III-1)~式(III-3)所示的化合物、JP2008-65319-A记载的化合物等。
作为上述胺化合物,可以列举出:三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、4-二甲氨基苯甲酸甲酯、4-二甲氨基苯甲酸乙酯、4-二甲氨基苯甲酸异戊酯、苯甲酸2-二甲氨基乙酯、4-二甲氨基苯甲酸2-乙基己酯、N,N-二甲基对甲苯胺、4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮(通称米蚩酮)、4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、4,4’-双(乙基甲基氨基)二苯甲酮等,其中,优选4,4’-双(二乙氨基)二苯甲酮。也可以使用EAB-F(保土谷化学工业(株)制造)等市售品。
作为上述烷氧基蒽化合物,可以列举出:9,10-二甲氧基蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、2-乙基-9,10-二乙氧基蒽、9,10-二丁氧基蒽、2-乙基-9,10-二丁氧基蒽等。
作为上述噻吨酮化合物,可以列举出:2-异丙基噻吨酮、4-异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮等。
作为上述羧酸化合物,可以列举出:苯硫基乙酸、甲基苯硫基乙酸、乙基苯硫基乙酸、甲基乙基苯硫基乙酸、二甲基苯硫基乙酸、甲氧基苯硫基乙酸、二甲氧基苯硫基乙酸、氯苯硫基乙酸、二氯苯硫基乙酸、N-苯基甘氨酸、苯氧基乙酸、萘基硫代乙酸、N-萘基甘氨酸、萘氧基乙酸等。
本发明的感光性树脂组合物包含聚合引发助剂(C1)时,其含量相对于树脂(A)和聚合性化合物(B)的总量100质量份优选为0.1~30质量份,更优选为0.2~10质量份。如果聚合引发助剂(C1)的量在上述范围内,则在形成图案化树脂固化膜时,具有灵敏度变得更高的倾向。
<化合物(1)>
化合物(1)由式(1)来表示。
作为A1~A4的烷基,可以列举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基等。
A1~A4优选分别独立地为氢原子或叔丁基。
作为化合物(1),例如可以列举出:氢醌、叔丁基氢醌及2,5-二叔丁基氢醌。
化合物(1)的含量相对于树脂(A)100质量份为0.25质量份以上且3质量份以下,优选为0.25质量份以上且2质量份以下。如果化合物(1)的含量在上述范围内,则在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差大,能够形成所需高度的图案化树脂固化膜,并且,在使用具有不同尺寸的透光部的二元掩膜在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差也会变大。在化合物(1)的含量较多而超出上述范围时,灵敏度显著降低,可能难以得到所需线宽的图案化树脂固化膜,化合物(1)的含量比上述范围少时,可能无法充分获得本发明的效果。
<表面活性剂(H)>
作为表面活性剂(H),例如可以列举出:有机硅系表面活性剂、氟系表面活性剂、具有氟原子的有机硅系表面活性剂等。
作为有机硅系表面活性剂,可以列举出具有硅氧烷键的表面活性剂等。具体而言,可以列举出:Toray Silicone(商品名)DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray SiliconeDC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(东丽道康宁株式会社制造);KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工业(株)制造);TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452、TSF4460(Momentive PerformanceMaterials Inc.制造)等。
作为上述氟系表面活性剂,可以列举出具有氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可以列举出:Fluorad(注册商标)FC430、FLUORAD FC431(住友3M株式会社制造);Megafac(注册商标)F142D、Megafac F171、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F177、MegafacF183、Megafac F554、Megafac R30、Megafac RS-718-K(DIC(株)制造);Eftop(注册商标)EF301、Eftop EF303、Eftop EF351、Eftop EF352(Mitsubishi Materials ElectronicChemicals Co.,Ltd.制造);Surflon(注册商标)S381、Surflon S382、Surflon SC101、Surflon SC105(旭硝子(株)制造);E5844(Daikin Fine Chemical Research Institute,Ltd.制造)等。
作为上述具有氟原子的有机硅系表面活性剂,可以列举出具有硅氧烷键及氟碳链的表面活性剂等。具体而言,可以列举出Megafac(注册商标)R08、Megafac BL20、MegafacF475、Megafac F477、Megafac F443(DIC(株)制造)等。
本发明的感光性树脂组合物包含表面活性剂(H)时,其含量相对于本发明的感光性树脂组合物的总量通常为0.001质量%以上且0.2质量%以下,优选为0.002质量%以上且0.1质量%以下,更优选为0.01质量%以上且0.05质量%以下。表面活性剂(H)的含量在上述范围内时,能够提高组合物层的平坦性,因此,具有图案化树脂固化膜的高度不均变小、树脂固化膜的平坦性变高的倾向。
<密合促进剂(J)>
作为密合促进剂(J),例如可以列举出:乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
密合促进剂(J)的含量相对于固体成分优选为0.1质量%以上且5质量%以下,更优选为0.2质量%以上且2质量%以下。密合促进剂(J)的含量在上述范围内时,能够使图案化树脂固化膜和基板的密合性良好。
<溶剂(E)>
溶剂(E)没有特别限定,可以使用本领域通常使用的溶剂。例如可以从酯溶剂(分子内含有-COO-且不含有-O-的溶剂)、醚溶剂(分子内含有-O-且不含有-COO-的溶剂)、醚酯溶剂(分子内含有-COO-和-O-的溶剂)、酮溶剂(分子内含有-CO-且不含有-COO-的溶剂)、醇溶剂(分子内含有OH且不含有-O-、-CO-及-COO-的溶剂)、芳香族烃溶剂、酰胺溶剂、二甲基亚砜等中选择使用。
作为酯溶剂,可以列举出:乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、2-羟基异丁酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸戊酯、乙酸异戊酯、丙酸丁酯、丁酸异丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、环己醇乙酸酯、γ-丁内酯等。
作为醚溶剂,可以列举出:乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单丁基醚、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、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基丁醇、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二噁烷、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二丙基醚、二乙二醇二丁基醚、苯甲醚、苯乙醚、甲基苯甲醚等。
作为醚酯溶剂,可以列举出:甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、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-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、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、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯等。
作为酮溶剂,可以列举出:4-羟基-4-甲基-2-戊酮、丙酮、2-丁酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、4-甲基-2-戊酮、环戊酮、环己酮、异佛尔酮等。
作为醇溶剂,可以列举出:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、环己醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。
作为芳香族烃溶剂,可以列举出:苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等。
作为酰胺溶剂,可以列举出:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。
上述溶剂中,从涂布性、干燥性方面考虑,优选在1atm下的沸点为120℃以上且180℃以下的有机溶剂。其中,作为该有机溶剂,优选丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙基醚、3-甲氧基丁基乙酸酯及3-甲氧基-1-丁醇。溶剂(E)优选为含有这些有机溶剂的混合溶剂。
溶剂(E)的含量相对于本发明的感光性树脂组合物的总量优选为60~95质量%,更优选为70~95质量%。换言之,本发明的感光性树脂组合物的固体成分优选为5~40质量%,更优选为5~30质量%。溶剂(E)的含量在上述范围内时,由本发明的感光性树脂组合物形成的组合物层的平坦性具有变高的倾向,因此,具有图案化树脂固化膜的高度不均变小、树脂固化膜的平坦性变高的倾向。
<其它成分>
在本发明的感光性树脂组合物中,根据需要,也可以含有上述成分以外的其它成分,例如填充剂、其它高分子化合物、热自由基产生剂、紫外线吸收剂、链转移剂等本领域公知的添加剂。
作为填充剂,可以列举出:玻璃、二氧化硅、氧化铝等。
作为其它高分子化合物,可以列举出:马来酰亚胺树脂等热固化性树脂、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇单烷基醚、聚丙烯酸氟代烷基酯、聚酯、聚氨酯等热塑性树脂等。
作为热自由基产生剂,具体而言,可以列举出:2,2’-偶氮双(2-甲基戊腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等。
作为紫外线吸收剂,具体而言,可以列举出:2-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、烷氧基二苯甲酮等。
作为链转移剂,可以列举出:十二烷硫醇、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯等。
本发明的感光性树脂组合物实质上不含有颜料及染料等着色剂。即,本发明的感光性树脂组合物中,相对于全部组合物的着色剂的含量例如小于1质量%,优选小于0.5质量%。
另外,在将本发明的感光性树脂组合物填充于光路长度1cm的石英池中,使用分光光度计在测定波长400~700nm的条件下测定透过率时,平均透过率优选为70%以上,更优选为80%以上。
本发明的感光性树脂组合物制成树脂固化膜时,树脂固化膜的平均透过率优选为90%以上,更优选为95%以上。该平均透过率是使用分光光度计在测定波长400~700nm的条件下对加热固化(例如100~250℃、5分钟~3小时)后的厚度为2μm的树脂固化膜进行测定时的平均值。由此,可以提供在可见光区域的透明性优异的图案化树脂固化膜或未图案化的树脂固化膜。
<感光性树脂组合物的制造方法>
本发明的感光性树脂组合物可以通过利用公知的方法将树脂(A)、聚合性化合物(B)、聚合引发剂(C)及化合物(1)、以及根据需要使用的溶剂(E)、表面活性剂(H)及其它成分进行混合来制造。优选在混合后用孔径0.05~1.0μm左右的过滤器进行过滤。
<图案化树脂固化膜的制造方法>
由本发明的感光性树脂组合物形成的图案化树脂固化膜例如可以通过进行下述工序(1)~(4)来制造。优选在工序(4)后进一步进行工序(5)。
工序(1)将本发明的感光性树脂组合物涂布在基板上的工序
工序(2)使涂布后的感光性树脂组合物干燥而形成组合物层的工序
工序(3)隔着光掩模对组合物层进行曝光的工序
工序(4)对曝光后的组合物层进行显影的工序
工序(5)对显影后的组合物层进行加热的工序
工序(1)是将本发明的感光性树脂组合物涂布在基板上的工序。
作为基板,可以列举出玻璃、金属、塑料等,也可以在基板上形成滤色器、绝缘膜、导电膜和/或驱动电路等。
在基板上的涂布优选使用旋涂机、狭缝旋涂机、狭缝涂布机、喷墨涂布机、辊涂布机、浸渍涂布机等涂布装置来进行。
工序(2)是使涂布后的感光性树脂组合物干燥而形成组合物层的工序。通过进行该工序,可以除去感光性树脂组合物中的溶剂等挥发成分。作为进行干燥的方法,可以列举出加热干燥(预烘焙)及减压干燥。
在进行加热干燥时,干燥温度优选在30~120℃的范围、更优选在50~110℃的范围,干燥时间优选为10秒~60分钟、更优选为30秒~30分钟。加热干燥通常使用烘箱及热板等加热装置来进行。
在进行减压干燥时,优选在50~150Pa的压力下、20~25℃的温度范围内进行。
工序(3)是隔着光掩模对由工序(2)形成的组合物层进行曝光的工序。该光掩模使用对应组合物层的想要除去的部分而形成遮光部的光掩模。遮光部的形状没有特别限定,可以根据目标用途来选择。尤其在使用半色调掩模或灰阶掩模(gray-scale mask)时,可以在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜。半色调掩模是具有2种以上互不相同的透过率的透光部的光掩模,优选具有透过率100%的透光部和透过率10~60%的范围的透光部的光掩模。在使用这样的半色调掩模时,可以形成尺寸及高度的精度高的图案化树脂固化膜。
作为用于曝光的光源,优选为发出250~450nm波长的光的光源。例如使用截取该波长区域的滤波器截取小于350nm的光,或者也可以使用取出这些波长区域的带通滤波器选择性取出436nm附近、408nm附近、365nm附近的光。具体而言,可以列举出汞灯、发光二极管、金属卤化物灯、卤素灯等。
为了能够均匀地对整个曝光面照射平行光线或者使光掩模和组合物层准确地对准位置,优选使用掩模对准器及步进器等曝光装置。
工序(4)是对曝光后的组合物层进行显影的工序。通过使曝光后的组合物层接触显影液进行显影,从而组合物层的未曝光部溶解在显影液中而被除去,在基板上形成图案化树脂固化膜。
作为显影液,例如优选氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵等碱性化合物的水溶液。这些碱性化合物在水溶液中的浓度优选为0.01~10质量%,更优选为0.03~5质量%。进而,显影液还可以包含表面活性剂。
显影方法可以为搅拌(paddle)法、浸渍法及喷雾法等中的任意方法。进而,在显影时也可以使基板倾斜成任意角度。
优选在显影后进行水洗。
工序(5)是对显影后的组合物层进行加热(后烘焙)的工序。通过进行加热,从而使图案化树脂固化膜的耐久性、例如耐热性、耐化学试剂性及机械特性等提高。加热通常使用烘箱及热板等加热装置来进行。加热温度优选为120~250℃,更优选为150~235℃。加热时间优选为1~180分钟,更优选为10~60分钟。
未图案化的树脂固化膜也可以利用下述工序由本发明的感光性树脂组合物来制造。各工序的优选条件与图案化树脂固化膜的制造方法相同。
工序(1)将本发明的感光性树脂组合物涂布在基板上的工序
工序(2)使涂布后的感光性树脂组合物干燥而形成组合物层的工序
工序(5)对显影后的组合物层进行加热的工序
根据需要,在工序(2)之后,可以进行工序(3’):不隔着光掩模对组合物层进行曝光的工序。另外,在进行工序(3’)时,还可以进行工序(4):对曝光后的组合物层进行显影的工序。
由此得到的图案化树脂固化膜可以用作例如构成滤色器基板和/或阵列基板的一部分的光间隔件、能够图案化的外涂层、层间绝缘膜、液晶取向控制用突起、微透镜、用于调整膜厚的涂层等触摸面板用的部件、构成滤色器基板和/或阵列基板的一部分的外涂层。尤其是在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时的高度控制优异,因此,在同一基板上同时形成高度不同的光间隔件时、以及在于同一基板上同时形成光间隔件和液晶取向控制用突起时是有用的。上述滤色器基板及阵列基板适合用于液晶显示装置、有机EL显示装置、电子纸等。
实施例
以下,通过实施例来更详细地说明本发明。例中的“%”及“份”只要没有特别说明就表示质量%及质量份。
合成例1
在具备回流冷凝器、滴液漏斗及搅拌机的烧瓶内,以0.02L/分钟的速度流通氮气,形成氮气气氛,加入二乙二醇乙基甲基醚140份,边搅拌边加热至70℃。然后,使甲基丙烯酸40份以及单体(I-1)及单体(II-1)的混合物{混合物中的单体(I-1):单体(II-1)的摩尔比=50∶50}360份溶解在二乙二醇乙基甲基醚190份中,制备成溶液,使用滴液漏斗用4小时将该溶液滴加至保温在70℃的烧瓶内。
另一方面,将使聚合引发剂2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)30份溶解于二乙二醇乙基甲基醚240份中,制成溶液,使用另外的滴加泵用5小时将该溶液滴加至烧瓶内。聚合引发剂溶液的滴加结束之后,在70℃下保持4小时,然后冷却至室温,得到固体成分42.3%的共聚物(树脂A1a)的溶液。得到的树脂A1a的重均分子量(Mw)为8,000、分子量分布(Mw/Mn)为1.91、酸值为60mg-KOH/g。树脂A1a具有下述的结构单元。
合成例2
在具备回流冷凝器、滴液漏斗及搅拌机的烧瓶内,以0.02L/分钟的速度流通氮气,形成氮气气氛,加入3-甲氧基-1-丁醇200质量份及3-甲氧基丁基乙酸酯105质量份,边搅拌边加热至70℃。然后,将甲基丙烯酸60质量份、丙烯酸3,4-环氧基三环[5.2.1.02.6]癸酯(单体(I-1)及单体(II-1)的含量比(摩尔比)为50∶50)240质量份溶解在3-甲氧基丁基乙酸酯140质量份中,制成溶液,使用滴液漏斗用4小时将该溶液滴加至保温在70℃的烧瓶内。
另一方面,将聚合引发剂2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)30质量份溶解于3-甲氧基丁基乙酸酯225质量份中,制成溶液,使用另外的滴液漏斗用4小时滴加至烧瓶内。聚合引发剂溶液的滴加结束后,在70℃下保持4小时,然后冷却至室温,得到固体成分32.6质量%、酸值110mg-KOH/g(换算成固体成分)的共聚物(树脂A1b)的溶液。得到的树脂A1b的重均分子量Mw为13,400、分子量分布为2.50。
合成例3
在具备搅拌机、温度计、回流冷凝管、滴液漏斗及氮气导入管的烧瓶中导入丙二醇单甲基醚乙酸酯182份,使烧瓶内气氛由空气变为氮气后,升温至100℃,然后,在由甲基丙烯酸苄酯70.5份、甲基丙烯酸43.0份、三环癸烷骨架的单甲基丙烯酸酯(日立化成(株)制造的FA-513M)22.0份及丙二醇单甲基醚乙酸酯136份形成的混合物中加入偶氮二异丁腈1.4份,制成溶液,从滴液漏斗用2小时将该溶液滴加至烧瓶中,再在100℃下继续搅拌5小时。然后,将烧瓶内气氛由氮气变为空气,将甲基丙烯酸缩水甘油酯35.5份、三(二甲氨基甲基)苯酚0.9份及氢醌0.145份投入烧瓶内,在110℃继续反应6小时,得到固体成分29.0%的树脂A2a的溶液。得到的树脂A2a的重均分子量(Mw)为32,000、分子量分布(Mw/Mn)为2.4、酸值为79mg-KOH/g。树脂A2a具有下述结构单元。
得到的树脂的重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)的测定使用GPC法在以下条件下进行。
装置:K2479((株)岛津制作所制造)
柱:SHIMADZU Shim-pack GPC-80M
柱温:40℃
溶剂:THF(四氢呋喃)
流速:1.0mL/min
检测器:RI
校正用标准物质:TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40、F-4、F-288、A-2500、A-500(东曹株式会社制造)
将上述得到的聚苯乙烯换算的重均分子量及数均分子量的比(Mw/Mn)作为分子量分布。
实施例1~9及比较例1
<感光性树脂组合物的制备>
将表1所示的各成分按表1所示的比例进行混合,得到感光性树脂组合物。
[表1]
需要说明的是,表1中,树脂(A)的含有份数表示换算成固体成分的质量份。
树脂(A):A1a;树脂A1a
树脂(A):A1b;树脂A1b
树脂(A):A2a;树脂A2a
聚合性化合物(B):二季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD(注册商标)DPHA;日本化药(株)制造)
聚合引发剂(C):Ca;N-苯甲酰氧基-1-(4-苯基硫基苯基)辛烷-1-酮-2-亚胺(IRGACURE(注册商标)OXE01;BASF公司制造;O-酰基肟化合物)
聚合引发剂(C):Cb;N-乙酰氧基-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙烷-1-亚胺(IRGACURE(注册商标)OXE02;BASF社制造;O-酰基肟化合物)
聚合引发剂(C):Cc;2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-联咪唑(B-CIM;保土谷化学(株)制造;联咪唑化合物)
聚合引发助剂(C1):2,4-二乙基噻吨酮(KAYACURE(注册商标)DETX-S;日本化药(株)制造;噻吨酮化合物)
化合物(1):1a;2,5-二叔丁基氢醌(NONFLEX A1ba;精工化学(株)制造)
密合促进剂(J):3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403;信越化学工业(株)制造)
表面活性剂(H):氟系表面活性剂(Megafac(注册商标)F554;DIC(株)制造)
溶剂(E):Ea;二乙二醇乙基甲基醚
溶剂(E):Eb;丙二醇单甲基醚乙酸酯
溶剂(E):Ec;3-甲氧基-1-丁醇
溶剂(E):Ed;3-甲氧基丁基乙酸酯
溶剂(E):Ee;3-乙氧基乙基丙酸酯
溶剂(E)以感光性树脂组合物的固体成分量为表1的“固体成分(%)”的方式进行混合。溶剂(E)中的各成分Ea~Ee的值表示溶剂(E)中的质量比。
<图案化树脂固化膜形成1>
将2英寸见方的玻璃基板(Eagle XG;Corning Incorporated制造)用中性洗涤剂、水及异丙醇依次清洗后进行干燥。在该玻璃基板上旋转涂布感光性树脂组合物,接着,用减压干燥机减压至66Pa,然后,在热板上以90℃预烘焙80秒,形成组合物层。放冷后,将形成有该组合物层的基板和石英玻璃制光掩模的间隔设为150μm,使用曝光机(TME-150RSK;TOPCON CORPORATION制造、光源:超高压汞灯),在大气气氛下照射曝光量60mJ/cm2(365nm基准)的光。需要说明的是,此时对组合物层的照射使源自超高压汞灯的放射光通过光学滤波器(UV-31;朝日分光(株)制造)来进行。另外,作为光掩模,使用透光部的形状为10μm见方的正方形、该正方形以100μm间隔来配置、且透光部的透过率为100%和25%这2种透过率的半色调掩模。
在进行光照射后,在含有非离子系表面活性剂0.12%和氢氧化钾0.04%的水系显影液中将上述涂膜在23℃下边摇动边浸渍60秒,进行显影,再进行水洗。其后,在烘箱中以235℃进行15分钟后烘焙,得到图案化树脂固化膜。
<评价:图案化树脂固化膜的宽度及高度的测定>
使用三维非接触表面形状测量系统(Micromap MM527N-PS-M100;Ryoka SystemsInc制造)测量所得到的图案化树脂固化膜的宽度及高度。图案化树脂固化膜的宽度在相对于基板面为图案化树脂固化膜高度的5%的高度位置进行测量。
在图案化树脂固化膜形成1中,根据由透过率100%的透光部形成的图案化树脂固化膜的高度(以下称为“H100”)和由透过率25%的透光部形成的图案化树脂固化膜的高度(以下称为“H25”)的测量值,求出两者的差[H100-H25]。当在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,该高度差越大越有利。将结果示于表2。
[表2]
<图案化树脂固化膜形成2>
将2英寸见方的玻璃基板(Eagle XG;Corning Incorporated制造)用中性洗涤剂、水及异丙醇依次清洗后进行干燥。在该玻璃基板上旋转涂布感光性树脂组合物,接着,用减压干燥机减压至66Pa,然后,在热板上以90℃预烘焙80秒,形成组合物层。放冷后,将形成有该组合物层的基板和石英玻璃制光掩模的间隔设为150μm,使用曝光机(TME-150RSK;TOPCON CORPORATION制造、光源:超高压汞灯),在大气气氛下以曝光量60mJ/cm2(365nm基准)进行曝光。需要说明的是,此时对组合物层的曝光使源自超高压汞灯的放射光通过光学滤波器(UV-31;朝日分光(株)制造)来进行。另外,作为光掩模,使用透光部的形状为10μm见方的正方形及8μm见方的正方形、各正方形以100μm间隔来配置、且透光部的透过率为100%的二元掩膜。
在进行光照射后,在含有非离子系表面活性剂0.12%和氢氧化钾0.04%的水系显影液中,将上述涂膜在23℃下边摇动边浸渍60秒,进行显影,再进行水洗。其后,在烘箱中以235℃进行15分钟后烘焙,得到图案化树脂固化膜。
<评价;图案化树脂固化膜的宽度及高度的测定>
使用三维非接触表面形状测量系统(Micromap MM527N-PS-M100;Ryoka SystemsInc制造)测量所得到的图案化树脂固化膜的宽度及高度。图案化树脂固化膜的宽度在相对于基板面为图案化树脂固化膜高度的5%的高度位置进行测量。
在图案化树脂固化膜形成2中,根据由10μm见方的正方形的透光部形成的图案化树脂固化膜的高度(以下称为“HS10”)和由8μm见方的正方形的透光部形成的图案化树脂固化膜的高度(以下称为“HS8”)的测量值,求出两者的差[HS10-HS8]。当在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,该高度差越大越有利。将结果示于表3。
[表3]
由上述结果可以确认,利用本发明的感光性树脂组合物,在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时是有利的。
利用本发明的感光性树脂组合物,在使用半色调掩模在同一基板上同时形成高度不同的图案化树脂固化膜时,得到的图案化树脂固化膜的高度差大。
Claims (3)
1.一种感光性树脂组合物,其包含树脂、聚合性化合物、聚合引发剂及式(1)所示的化合物,其中,
树脂包含如下的共聚物和在侧链具有烯属不饱和键的树脂,该共聚物具有:源自选自不饱和羧酸及不饱和羧酸酐中的至少1种物质的结构单元、和源自具有碳数2~4的环状醚结构及烯属不饱和键的单体的结构单元,
聚合引发剂包含O-酰基肟化合物及联咪唑化合物,
所述O-酰基肟化合物为式(d3)所示的化合物,
式(d3)中,Rd1表示碳数1~12的饱和烃基,
Rd2表示甲基、苯基或苄基,
Rd4表示氢原子或碳数1~6的烷基,该烷基中所含的氢原子任选地被羟基取代,该烷基中所含的亚甲基任选地被氧原子置换,
式(1)所示的化合物的含量相对于树脂100质量份为0.25质量份以上且3质量份以下,
式(1)中,A1~A4分别独立地表示氢原子或碳数1~6的烷基。
2.一种光间隔件,其由权利要求1所述的感光性树脂组合物形成。
3.一种显示装置,其包含权利要求2所述的光间隔件。
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