CN104981739A - 硬化膜的制造方法、硬化膜、液晶显示装置、有机el显示装置及触摸屏显示装置 - Google Patents

硬化膜的制造方法、硬化膜、液晶显示装置、有机el显示装置及触摸屏显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种折射率高、解析力及锥形形状优异的硬化膜的制造方法,由上述制造方法所获得的硬化膜、以及使用上述硬化膜的液晶显示装置、有机EL显示装置、及触摸屏显示装置。本发明的硬化膜的制造方法的特征在于:依次包括步骤(a)及步骤(b)。(a)层形成步骤,使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成满足式(2)、且包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层;(b)热处理步骤,对包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层进行热处理;收缩率r2=(t20-t21)/t20≥0.15 (2)t20表示包含感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度,t21表示在200℃下对上述层进行20分钟加热后的厚度。

Description

硬化膜的制造方法、硬化膜、液晶显示装置、有机EL显示装置及触摸屏显示装置
技术领域
本发明涉及一种硬化膜的制造方法、由上述制造方法所获得的硬化膜、以及使用上述硬化膜的液晶显示装置、有机电致发光(Electroluminescence,EL)显示装置、及触摸屏显示装置。
更详细而言,本发明涉及一种适合于形成液晶显示装置、有机EL显示装置、触摸屏显示装置、集成电路元件、固体摄影元件等的电子零件的平坦化膜、保护膜或层间绝缘膜的硬化膜的制造方法。
背景技术
由于固体摄影元件或液晶显示装置的发展,而开始广泛进行利用有机原材料(树脂)来制作微透镜、光波导、抗反射膜等光学构件。
为了使这些光学构件的折射率变高,而正在研究添加氧化钛等粒子(参照下述专利文献1)。
另外,作为现有的感光性树脂组合物,已知有专利文献2中所记载的感光性树脂组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2006-98985号公报
专利文献2:韩国公开专利第10-2012-0121850号公报
发明内容
发明要解决的课题
从前,高折射率材料通过提升TiO2或ZrO2等无机粒子的填充率,而获得所需的折射率。但是,若填充率上升,则会产生解析力的下降、或锥形形状的恶化。
本发明人等进行详细研究的结果,发现通过使用正型的感光性树脂组合物,且提升膜的收缩率(shrink ratio),即利用后烘烤来去除粘合剂聚合物的一部分,并使无机粒子残留,在表观上无机粒子的含有率变高,可充分提升折射率,另外,解析力及锥形形状也优异。
本发明的目的在于提供一种折射率高、解析力及锥形形状优异的硬化膜的制造方法,由上述制造方法所获得的硬化膜、以及使用上述硬化膜的液晶显示装置、有机EL显示装置、及触摸屏显示装置。
解决问题的技术手段
本发明的上述课题通过以下的<1>、<12>及<14>~<16>中所记载的手段来解决。以下一并记载作为优选的实施形态的<2>~<11>及<13>。
<1>一种硬化膜的制造方法,其特征在于:依次包括步骤(a)及步骤(b),
(a)层形成步骤,使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成满足下述式(2)、且包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层,以及
(b)热处理步骤,对包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层进行热处理,
收缩率r2=(t20-t21)/t20≥0.15  (2)
(式中,t20表示包含感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度,t21表示在200℃下对上述层进行20分钟加热后的厚度);
<2>根据上述<1>所述的硬化膜的制造方法,其中上述热处理的温度为120℃以上、200℃以下;
<3>根据上述<1>或<2>所述的硬化膜的制造方法,其中上述热处理的温度为120℃以上、175℃以下;
<4>根据上述<1>至<3>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中上述热处理是在120℃以上、175℃以下的温度下进行30分钟~180分钟;
<5>根据上述<1>至<4>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中相对于上述含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物的所有构成单元,上述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的比例为50摩尔%~95摩尔%;
<6>根据上述<1>至<5>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中相对于上述含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物的所有构成单元,上述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的比例为65摩尔%~85摩尔%;
<7>根据上述<1>至<6>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中上述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元为由下述式(a1-1-1)所表示的构成单元;
[化1]
(式中,R表示氢原子或甲基)
<8>根据上述<1>至<7>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中成分A为金属氧化物粒子;
<9>根据上述<1>至<8>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中成分A为氧化钛粒子或氧化锆粒子;
<10>根据上述<1>至<9>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其还包括(成分D)热交联剂;
<11>根据上述<1>至<10>中任一项所述的硬化膜的制造方法,其还包括(成分E)抗氧化剂。
<12>一种硬化膜,其通过根据上述<1>至<11>中任一项所述的硬化膜的制造方法而获得。
<13>根据上述<12>所述的硬化膜,其为层间绝缘膜。
<14>一种液晶显示装置,其包括根据上述<12>或<13>所述的硬化膜。
<15>一种有机电致发光显示装置,其包括根据上述<12>或<13>所述的硬化膜。
<16>一种触摸屏显示装置,其包括根据上述<12>或<13>所述的硬化膜。
发明的效果
根据本发明,可提供一种折射率高、解析力及锥形形状优异的硬化膜的制造方法,由上述制造方法所获得的硬化膜、以及使用上述硬化膜的液晶显示装置、有机EL显示装置、及触摸屏显示装置。
附图说明
图1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剖面图,且具有作为层间绝缘膜的硬化膜17。
图2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剖面图,且具有平坦化膜4。
图3是表示静电电容型输入装置的构成的剖面图。
图4是表示前面板的一例的说明图。
图5是表示第一透明电极图案及第二透明电极图案的一例的说明图。
图6是表示图案剖面形状中的锥角为20°以上、30°以下时的一例的部分示意图。
图7是表示图案剖面形状中的锥角未满20°时的一例的部分示意图。
图8是表示图案剖面形状中的锥角超过75°、且为90°以下时的一例的部分示意图。
图9是表示图案剖面形状中的锥角超过90°时的一例的部分示意图。
具体实施方式
以下,对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的构成要件的说明有时基于本发明的具有代表性的实施形态来进行,但本发明并不限定于此种实施形态。
再者,在本发明中,表示数值范围的“下限~上限”的记载表示“下限以上、上限以下”,“上限~下限”的记载表示“上限以下、下限以上”。即,表示包含上限及下限的数值范围。另外,“质量份”及“质量%”的含义分别与“重量份”及“重量%”相同。
进而,在本发明中,也将“(成分A)无机粒子”等简称为“成分A”等,也将后述的“(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元”等简称为“构成单元(a1)”等。
另外,在本说明书中的基(原子团)的表述中,未记载经取代及未经取代的表述包含不具有取代基的基(原子团),并且也包含具有取代基的基(原子团)。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)。
在以下的说明中,某一优选的形态与另一优选的形态的组合是更优选的形态。
(硬化膜的制造方法)
本发明的硬化膜的制造方法的特征在于:依次包括步骤(a)及步骤(b)。
(a)层形成步骤,使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成满足下述式(2)、且包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层;
(b)热处理步骤,对包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层进行热处理;
收缩率r2=(t20-t21)/t20≥0.15  (2)
(式中,t20表示包含感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度,t21表示在200℃下对上述层进行20分钟加热后的厚度)
从前,由负型的感光性树脂组合物所形成的抗蚀剂层因聚合时的体积收缩而导致收缩率大,但由正型的感光性树脂组合物所形成的抗蚀剂层与负型相比,收缩率小。
本发明的硬化膜的制造方法通过使用含有无机粒子、且收缩率大的正型的感光性树脂组合物,并进行热处理,在表观上无机粒子的含有率变高,可提升折射率,另外,解析力及锥形形状也优异。
由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜可适宜地用作微透镜、光波导、抗反射膜、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)用密封材及LED用芯片涂布材等光学构件,或触摸屏中所使用的配线电极的可见性降低用硬化物。
另外,由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜例如可适宜地用于如后所述的液晶显示装置或有机EL装置等中的平坦化膜或层间绝缘膜、彩色滤光片的保护膜、用以将液晶显示装置中的液晶层的厚度保持为固定的间隔片、微机电系统(Micro Electro MechanicalSystem,MEMS)元件的构造构件等。
<层形成步骤>
本发明的硬化膜的制造方法包括:(a)层形成步骤(步骤(a)),使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成满足上述式(2)、且包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层。
关于本发明中所使用的感光性树脂组合物,在后述中进行详细说明。
在上述层形成步骤中,在基板上形成包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层。
当上述感光性树脂组合物含有溶剂时,包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层优选为去除了溶剂的层。
即,上述层形成步骤优选为包括自所涂布的感光性树脂组合物层中去除溶剂的溶剂去除步骤。
再者,包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层只要是实质上不含溶剂的层即可,溶剂的含量优选为1质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进而更优选为0.1质量%以下。
包含感光性树脂组合物的固体成分的层的形成方法并无特别限制,只要通过公知的方法来进行即可。再者,所谓感光性树脂组合物的固体成分,表示去除感光性树脂组合物中的溶剂等挥发性成分后的组合物。
在上述层形成步骤中,优选为在朝基板涂布感光性树脂组合物前进行碱清洗或等离子体(plasma)清洗等基板的清洗,进而,更优选为在基板清洗后利用六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane,HMDS)对基板表面进行处理。通过进行所述处理,感光性树脂组合物对于基板的密接性提升。作为利用六甲基二硅氮烷对基板表面进行处理的方法,并无特别限定,例如可列举事先使基板曝露于六甲基二硅氮烷蒸气中的方法等。
作为上述基板,可列举:无机基板,树脂,树脂复合材料,氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO),氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO),Cu基板,聚对苯二甲酸乙二酯、三乙酸纤维素(Cellulose Triacetate,TAC)等的塑料基板。
作为无机基板,例如可列举:玻璃,石英,硅酮,氮化硅,以及在如这些那样的基板上蒸镀钼、钛、铝、铜等而成的复合基板。
作为树脂,可列举:聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并唑、聚苯硫醚、聚环烯烃、降冰片烯树脂、聚氯三氟乙烯等氟树脂、液晶聚合物、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、离子聚合物树脂、氰酸酯树脂、交联反丁烯二酸二酯树脂、环状聚烯烃、芳香族醚树脂、顺丁烯二酰亚胺-烯烃树脂、纤维素、环硫树脂(episulfide resin)等合成树脂。
这些基板直接以上述形态使用的情况少,通常为根据最终制品的形态,例如形成有如薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)元件那样的多层层叠构造的情况。
朝基板上涂布的方法并无特别限定,例如可使用:狭缝涂布法、喷涂法、辊涂法、旋转涂布法、流延涂布法、狭缝及旋转(slit and spin)法等方法。进而,还可应用如日本专利特开2009-145395号公报中所记载的所谓的预湿(prewet)法。
涂布膜厚并无特别限定,能够以对应于用途的膜厚进行涂布,但优选为在0.5μm~10μm的范围内使用。
就大幅度地削减涂布液使用量,且降低利用旋涂法时所附着的雾(mist)等的影响,抑制异物产生等综合的观点而言,狭缝涂布或喷涂等的省液涂布机也优选。
例如,利用狭缝涂布法的涂布条件只要根据感光性树脂组合物的组成、或所制造的涂膜的种类等而适宜选择即可。例如,优选为将喷嘴前端的唇部(lip)宽度设为50μm~500μm,将喷嘴前端与基板面的间隔设为30μm~300μm。为了调节涂布膜的厚度,只要调整唇部的移动速度、及来自唇部的液状的硬化性树脂组合物的喷出量即可。
作为喷涂法中所使用的喷涂机,并无特别限制,只要应用公知的喷涂方法及喷射装置即可。具体而言,可列举:超声波喷涂装置、二流体喷涂装置、一流体喷涂装置等。
另外,在上述溶剂去除步骤中,优选为通过减压(真空)和/或加热而自感光性树脂组合物层中去除溶剂,从而在基板上形成干燥涂膜。溶剂去除步骤的加热条件优选为在70℃~130℃下加热30秒~300秒左右。当温度与时间为上述范围时,图案的密接性良好、且也可减少残渣。
包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度并无特别限定,能够以对应于用途的厚度来形成,但优选为0.5μm~10μm的范围,更优选为0.8μm~5.0μm的范围,进而更优选为1.0μm~4.0μm的范围。
另外,包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层为满足式(2)的层。
收缩率r2=(t20-t21)/t20≥0.15  (2)
(式中,t20表示包含感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度,t21表示在200℃下对上述层进行20分钟加热后的厚度)
在收缩率r2的测定中,优选为对上述感光性树脂组合物进行干燥来将溶剂去除,由此制作包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层并测定厚度,进而,测定在200℃下对上述层进行20分钟加热后的层的厚度,而测定t20及t21。另外,包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层优选为设置于使用六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane,HMDS)进行了3分钟处理的100mm×100mm的玻璃基板上。
再者,膜厚的测定优选为对膜的中央部分的几处进行测定,并取平均值来算出。具体而言,可优选地列举如下的方法:使用触针式表面形状测定器戴科泰克(Dektak)(优贝克(ULVAC)(股份)制造),对膜的中央部分的3处(N=3)进行测定并取平均值来算出。
式(2)中的收缩率(也称为“shrink ratio”)r2为0.15以上,优选为0.18以上,更优选为0.20以上,进而更优选为0.25以上。若为上述形态,则所获得的硬化膜的折射率及锥形形状优异。
另外,r2优选为0.50以下,更优选为0.45以下,进而更优选为0.40以下,最优选为0.35以下。若为上述形态,则所获得的硬化膜的锥形形状优异。
<热处理步骤>
本发明的硬化膜的制造方法包括(b)对包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层进行热处理的热处理步骤(步骤(b))。
在上述热处理步骤(后烘烤)中,对所获得的正像(positive image)进行加热,由此进行热收缩,而获得折射率及锥形形状优异的硬化膜。
另外,在上述热处理步骤中,优选为使成分B的酸分解性基进行热分解而生成酸基、例如羧基或酚性羟基,并与交联性基、交联剂等进行交联,由此形成硬化膜。
上述热处理步骤中的热处理优选为使用热板或烘箱、红外线加热器等加热装置。
另外,上述热处理步骤中的热处理优选为以比从前的后烘烤更低的温度且更长的时间来进行。若为上述范围,则可获得锥形形状更优异的硬化膜。
上述热处理步骤中的热处理温度优选为120℃以上、200℃以下,更优选为120℃以上、未满180℃,进而更优选为120℃以上、175℃以下,特别优选为140℃以上、175℃以下。若为上述范围,则可获得折射率及锥形形状更优异的硬化膜。
另外,上述热处理步骤中的热处理时间优选为10分钟~240分钟,更优选为30分钟~180分钟,进而更优选为45分钟~120分钟,特别优选为45分钟~90分钟。若为上述范围,则可获得折射率及锥形形状更优异的硬化膜。
另外,当进行热处理时在氮气环境下进行,由此还可提升透明性。
也可在热处理步骤(后烘烤)前、以比较低的温度进行烘烤后进行热处理步骤(中间烘烤步骤的追加)。当进行中间烘烤时,优选为在90℃~150℃下加热1分钟~60分钟后,进行后烘烤。另外,也可将中间烘烤、后烘烤分成3个阶段以上的多阶段来进行加热。通过此种中间烘烤、后烘烤的设计,可调整图案的锥角。这些加热可使用热板、烘箱、红外线加热器等公知的加热方法。
再者,可在后烘烤之前,利用光化射线对形成有图案的基板进行全面再曝光(后曝光),然后进行后烘烤,由此自存在于未曝光部分中的光酸产生剂产生酸,并使其作为促进交联的催化剂发挥功能,从而可促进膜的硬化反应。作为进行后曝光步骤时的曝光量,优选为100mJ/cm2~3,000mJ/cm2,特别优选为100mJ/cm2~500mJ/cm2
本发明的硬化膜的制造方法优选为在上述步骤(a)与步骤(b)之间,包括利用光化射线将包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层曝光成图案状的曝光步骤、及利用水性显影液对经曝光的上述层进行显影的显影步骤。
即,本发明的硬化膜的制造方法优选为包括:层形成步骤,使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成包含上述感光性树脂组合物的固体成分、且满足上述式(2)的层;曝光步骤,利用光化射线将包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层曝光成图案状;显影步骤,利用水性显影液对经曝光的上述层进行显影;以及热处理步骤,对经显影的上述层进行热处理。
<曝光步骤>
本发明的硬化膜的制造方法优选为在上述步骤(a)与步骤(b)之间,包括利用光化射线将包含上述感光性树脂组合物的固体成分的层曝光成图案状的曝光步骤。
在曝光步骤中,隔着具有规定的图案的掩模对设置有涂膜的基板照射光化射线。在所述步骤中,光酸产生剂分解并产生酸。涂膜成分中所含有的酸分解性基因所产生的酸的催化剂作用而水解,从而生成酸基(例如羧基或酚性羟基)。
作为利用光化射线的曝光光源,可使用低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、化学灯、LED光源、准分子激光产生装置等,可优选地使用g射线(436nm)、i射线(365nm)、h射线(405nm)等具有波长300nm以上、450nm以下的波长的光化射线。另外,视需要也可通过如长波长截止滤波器、短波长截止滤波器、带通滤波器那样的分光滤波器来调整照射光。
作为曝光装置,可使用镜面投影对准曝光器(mirror projection aligner),步进机,扫描器,近接式、接触式、微透镜阵列式、激光曝光式等各种方式的曝光机。
另外,在生成有酸催化剂的区域中,为了加快上述水解反应,可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,可促进来自酸分解性基的羧基或酚性羟基的生成。进行PEB时的温度优选为30℃以上、130℃以下,更优选为40℃以上、110℃以下,特别优选为50℃以上、100℃以下。
但是,本发明中的酸分解性基由于酸分解的活化能低,容易因由曝光所产生的源自酸产生剂的酸而分解,并产生酸基(例如羧基或酚性羟基),因此并非一定要进行PEB,也可通过显影而形成正像。
<显影步骤>
本发明的硬化膜的制造方法优选为在上述曝光步骤与上述步骤(b)之间,包括利用水性显影液对经曝光的上述层进行显影的显影步骤。
在显影步骤中,使用水性显影液,优选为碱性的水性显影液对具有已游离的酸基、例如羧基或酚性羟基的共聚物进行显影。将包含具有容易溶解于碱性显影液中的酸基(例如羧基或酚性羟基)的树脂组合物的曝光部区域去除,由此形成正像。
优选为在显影步骤中所使用的水性显影液中含有碱性化合物。
作为碱性化合物,例如可使用:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氢氧化物类;碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳酸盐类;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、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、氢氧化二乙基二甲基铵等氢氧化四烷基铵类:胆碱等氢氧化(羟烷基)三烷基铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等硅酸盐类;乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺等烷基胺类;二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺类;1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯等脂环式胺类。
这些之中,优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四丙基铵、氢氧化四丁基铵、胆碱(氢氧化2-羟乙基三甲基铵)。
另外,还可将向上述碱性化合物的水溶液中添加适量的甲醇或乙醇等水溶性有机溶剂或表面活性剂而成的水溶液用作显影液。
作为优选的显影液,可列举:氢氧化四乙基铵的0.4质量%水溶液、0.5质量%水溶液、0.7质量%水溶液、或2.38质量%水溶液。
显影液的pH优选为9.0~14,更优选为10.0~14.0。显影液的浓度优选为0.1质量%~20质量%,更优选为0.1质量%~5.0质量%。
显影时间优选为1秒~500秒,更优选为10秒~180秒。另外,显影的方法可为覆液法、浸渍法、喷淋法等任一种方法。显影后,可进行流水清洗,而形成所期望的图案。流水清洗的时间优选为30秒~300秒,更优选为30秒~90秒。
另外,本发明的硬化膜的制造方法还可包括上述步骤以外的公知的步骤。
例如,也可在显影步骤后,进行利用淋洗液对经显影的上述层进行淋洗的淋洗步骤。在淋洗步骤中,利用纯水等淋洗液清洗显影后的基板,由此将所附着的显影液去除,并将显影残渣去除。淋洗方法可使用公知的方法。例如可列举喷淋淋洗或浸渍淋洗等。
进而,由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜也可用作干蚀刻抗蚀剂(dryetching resist)。当将硬化膜用作干蚀刻抗蚀剂时,可进行灰化、等离子体蚀刻、臭氧蚀刻等干蚀刻处理作为蚀刻处理。
<感光性树脂组合物>
可用于本发明的感光性树脂组合物至少包括:(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂。
上述感光性树脂组合物可适宜地用作正型抗蚀剂组合物。
上述感光性树脂组合物优选为具有因热而硬化的性质的树脂组合物。
另外,上述感光性树脂组合物优选为正型感光性树脂组合物,更优选为化学增幅型的正型感光性树脂组合物(化学增幅正型感光性树脂组合物)。
上述感光性树脂组合物优选为不含1,2-醌二叠氮化合物作为感应光化射线的光酸产生剂。1,2-醌二叠氮化合物虽然通过逐步型光化学反应而生成羧基,但其量子产率必定为1以下。
相对于此,本发明中所使用的(成分C)光酸产生剂因感应光化射线而生成的酸作为催化剂而对成分B中的受到保护的酸基的脱保护发挥作用,故通过1个光量子的作用所生成的酸有助于多个脱保护反应,量子产率超过1,例如变成如10的几乘方那样大的值,作为所谓的化学增幅的结果,可获得高感度。
以下,对本发明的感光性树脂组合物进行详细说明。
(成分A)无机粒子
可用于本发明的感光性树脂组合物含有(成分A)无机粒子。感光性树脂组合物以调节折射率或透光性为目的而含有无机粒子。
成分A优选为折射率比包含除上述粒子以外的材料的感光性树脂组合物的折射率高的成分,具体而言,更优选为在具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上的粒子,进而更优选为折射率为1.70以上的粒子,特别优选为折射率为1.90以上的粒子。另外,折射率的上限并无特别限定,但就获得容易性的观点而言,优选为5.00以下的粒子。
此处,所谓在具有400nm~750nm的波长的光中的折射率为1.50以上,是指在具有上述范围的波长的光中的平均折射率为1.50以上,无需在具有上述范围的波长的所有光中的折射率为1.50以上。另外,平均折射率是将对于具有上述范围的波长的各光的折射率的测定值的总和除以测定点的数量所得的值。
作为此种具有高折射率的无机粒子,就透明性高且具有透光性而言,优选为无机氧化物粒子,更优选为金属氧化物粒子。
作为折射率高的透光性无机氧化物粒子,优选为包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Te等原子的氧化物粒子,更优选为氧化钛、氧化锌、氧化锆、铟/锡氧化物、或锑/锡氧化物,进而更优选为氧化钛粒子、或氧化锆,特别优选为氧化钛,最优选为二氧化钛。作为二氧化钛,优选为折射率特别高的金红石型。为了赋予分散稳定性,还可利用有机材料对这些无机粒子的表面进行处理。
再者,本发明中的金属氧化物粒子的金属还包含B、Si、Ge、As、Sb、Te等半金属。
作为折射率高的透光性金属氧化物粒子,优选为包含Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Te等原子的氧化物粒子,更优选为氧化钛、钛复合氧化物、氧化锌、氧化锆、铟/锡氧化物、锑/锡氧化物,进而更优选为氧化钛、钛复合氧化物、氧化锆,特别优选为氧化钛、氧化锆,最优选为二氧化钛。作为二氧化钛,优选为折射率特别高的金红石型。为了赋予分散稳定性,还可利用有机材料对这些金属氧化物粒子的表面进行处理。
无机粒子的平均一次粒径优选为1nm~200nm,更优选为2nm~100nm,进而更优选为1nm~60nm,特别优选为5nm~50nm。若为上述范围,则粒子的分散性优异,另外,可获得折射率高、且透明性更优异的硬化物。
无机粒子的平均一次粒径可通过透射电子显微镜来观察经分散的无机粒子,并根据所获得的照片来求出。具体而言,求出无机粒子的投影面积,将对应于其的投影面积直径(projected area diameter)设为无机粒子的平均一次粒径。再者,将本发明中的平均一次粒径设为对300个无机粒子所求出的投影面积直径的算术平均值。
另外,在本发明中,还可使用数量平均粒径作为平均一次粒径的指标。本发明中的无机粒子的数量平均粒径是指如下的值:通过利用丙二醇单甲醚乙酸酯将含有无机粒子的混合液或分散液稀释至80倍,并使用动态光散射法对所获得的稀释液进行测定所获得的值。优选为使用日机装(股份)制造的麦奇克(Microtrac)UPA-EX150进行所述测定所获得的数量平均粒径。
无机粒子的形状并无特别限制。例如可为米粒状、球状、立方体状、纺锤状或不定形状。
无机粒子的平均纵横比(长边/短边)优选为1~5,更优选为1~4.5,进而更优选为1~4,特别优选为1~3。
平均纵横比是通过以下的方法来测定。即,将测定300个利用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)所拍摄的粒子图像的纵横比(长边/短边)所得的平均值作为平均纵横比。
金属氧化物粒子的折射率并无特别限制,但就获得高折射率的观点而言,优选为1.70~2.70,更优选为1.90~2.70。
另外,金属氧化物粒子的比表面积优选为10m2/g~400m2/g,更优选为20m2/g~200m2/g,最优选为30m2/g~150m2/g。
金属氧化物粒子也可为利用有机化合物而进行了表面处理的。用于表面处理的有机化合物的例子包括:多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶合剂及钛酸酯偶合剂。其中,优选为硬脂酸。
表面处理可利用单独1种的表面处理剂来实施,也可将2种以上的表面处理剂加以组合来实施。
另外,金属氧化物粒子的表面由铝、硅、氧化锆(zirconia)等氧化物覆盖也优选。由此,耐候性进一步提升。
作为本发明中的金属氧化物粒子,可优选地使用市售品。具体而言,例如可列举:作为氧化钛粒子的石原产业(股份)制造的TTO系列(TTO-51(A)、TTO-51(C)等)、TTO-S、V系列(TTO-S-1、TTO-S-2、TTO-V-3等),帝化(Tayca)(股份)制造的MT系列(MT-01、MT-05等),作为氧化锡-氧化钛复合粒子的奥普拓莱克(Optolake)TR-502、Optolake TR-504,作为氧化硅-氧化钛复合粒子的Optolake TR-503、Optolake TR-513、Optolake TR-520、Optolake TR-521、Optolake TR-527,氧化锆粒子(高纯度化学研究所(股份)制造),氧化锡-氧化锆复合粒子(日挥催化剂化成工业(股份)制造),作为氧化铌粒子的贝莱尔(Biral)Nb-X10(多木化学(股份)制造)等。
另外,成分A可单独使用1种,也可并用2种以上。
上述感光性树脂组合物中的无机粒子的含量只要考虑对由感光性树脂组合物所获得的光学构件所要求的折射率、或透光性等,而适宜决定即可,但相对于感光性树脂组合物的总固体成分,优选为10质量%以上,更优选为30质量%以上,进而更优选为40质量%以上。另外,优选为80质量%以下,更优选为70质量%以下。再者,所谓感光性树脂组合物的固体成分量,表示除溶剂等挥发性成分以外的量。
(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物
可用于本发明的感光性树脂组合物包括(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物。
再者,在本发明中,也将“具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元”称为“(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元”。
上述感光性树脂组合物可进而包括含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物以外的聚合物。
上述感光性树脂组合物优选为含有包含满足下述(1)及下述(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分。
(1)含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)具有交联性基的构成单元的聚合物
(2)含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及含有(a2)具有交联性基的构成单元的聚合物
上述感光性树脂组合物可进而含有这些以外的聚合物。只要无特别说明,则本发明中的成分B是指除上述(1)和/或(2)以外,含有视需要而添加的其他聚合物的成分。
就硬化后的透明性(雾度)及未曝光部的残膜率的观点而言,上述感光性树脂组合物优选为含有满足上述(1)的成分作为成分B。
另一方面,就分子设计的自由度的观点而言,上述感光性树脂组合物优选为含有满足上述(2)的成分作为成分B。
再者,在含有满足上述(1)的成分的情况下,还可进而包含含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的丙烯酸树脂、和/或含有(a2)具有交联性基的构成单元的丙烯酸树脂。
另外,在含有满足上述(2)的成分的情况下,当至少包含相当于含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元、及(a2)具有交联性基的构成单元的聚合物的成分时,也作为相当于含有满足上述(1)的成分的情况的。
另外,当成分B为满足上述(2)的成分时,含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物与含有(a2)具有交联性基的构成单元的聚合物的含有比以质量比计,优选为95∶5~60∶40,更优选为95∶5~70∶30,进而更优选为95∶5~75∶25,特别优选为90∶10~80∶20。若为上述范围,则所获得的硬化膜的折射率及锥形形状优异。
成分B优选为加成聚合型的树脂,更优选为含有源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元的聚合物。再者,也可具有源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元以外的构成单元,例如源自苯乙烯的构成单元、或源自乙烯基化合物的构成单元等。
再者,也将“源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元”称为“丙烯酸系构成单元”。另外,“(甲基)丙烯酸”是指“甲基丙烯酸和/或丙烯酸”。
<构成单元(a1)>
成分B包含至少含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物。通过成分B包含含有构成单元(a1)的聚合物,而可制成感度极高的感光性树脂组合物。
本发明中的“酸基由酸分解性基保护的基”可使用作为酸基及酸分解性基所公知的基,并无特别限定。作为具体的酸基,可优选地列举羧基、及酚性羟基。另外,作为酸分解性基,可使用比较容易因酸而分解的基(例如由后述的式(A1)所表示的基的酯结构、四氢吡喃酯基、或四氢呋喃酯基等缩醛系官能基)、或比较难以因酸而分解的基(例如叔丁酯基等三级烷基、碳酸叔丁酯基等碳酸三级烷基酯基)。
(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元优选为具有羧基由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(也称为“具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元”)、或具有酚性羟基由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(也称为“具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元”)。
以下,依次对具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)、及具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)分别进行说明。
<<(a1-1)具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元>>
上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)是具有羧基的构成单元的羧基具有由以下将详细说明的酸分解性基保护的保护羧基的构成单元。
作为可用于上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述具有羧基的构成单元,可无特别限制地使用公知的构成单元。例如可列举:源自不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和三羧酸等分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),或同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元(a1-1-2)。
以下,依次对可用作上述具有羧基的构成单元的(a1-1-1)源自分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元、及(a1-1-2)同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元分别进行说明。
<<<(a1-1-1)源自分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元>>>
作为上述源自分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),可使用如以下所列举的不饱和羧酸作为本发明中所使用的不饱和羧酸。即,作为不饱和单羧酸,例如可列举:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基丁二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸等。另外,作为不饱和二羧酸,例如可列举:顺丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、柠康酸(citraconic acid)、中康酸(mesaconic acid)等。另外,用于获得具有羧基的构成单元的不饱和多元羧酸也可为其酸酐。具体而言,可列举顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。另外,不饱和多元羧酸也可为多元羧酸的单(2-甲基丙烯酰氧基烷基)酯,例如可列举:丁二酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、丁二酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯等。进而,不饱和多元羧酸也可为其两末端二羧基聚合物的单(甲基)丙烯酸酯,例如可列举ω-羧基聚己内酯单丙烯酸酯、ω-羧基聚己内酯单甲基丙烯酸酯等。另外,作为不饱和羧酸,也可使用丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、顺丁烯二酸单烷基酯、反丁烯二酸单烷基酯、4-羧基苯乙烯等。
其中,就显影性的观点而言,为了形成上述源自分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1),优选为使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基丁二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、或不饱和多元羧酸的酐等,更优选为使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸。
上述源自分子中具有至少一个羧基的不饱和羧酸等的构成单元(a1-1-1)可单独包含1种,也可包含2种以上。
<<<(a1-1-2)同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元>>>
同时具有乙烯性不饱和基与源自酸酐的结构的构成单元(a1-1-2)优选为源自使具有乙烯性不饱和基的构成单元中所存在的羟基与酸酐进行反应而获得的单体的单元。
作为上述酸酐,可使用公知的酸酐,具体而言,可列举:顺丁烯二酸酐、丁二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐等二元酸酐;偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、联苯四羧酸酐等酸酐。这些酸酐之中,就显影性的观点而言,优选为邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、或丁二酸酐。
就显影性的观点而言,上述酸酐对于羟基的反应率优选为10摩尔%~100摩尔%,更优选为30摩尔%~100摩尔%。
-可用于构成单元(a1-1)的酸分解性基-
作为可用于上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述酸分解性基,可使用上述酸分解性基。
这些酸分解性基之中,就感光性树脂组合物的基本物性,特别是感度或图案形状、接触孔的形成性、感光性树脂组合物的保存稳定性的观点而言,优选为羧基为由缩醛(acetal)的形式保护的保护羧基。进而,酸分解性基之中,就感度的观点而言,更优选为羧基为由以下述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护羧基。再者,在羧基为由以下述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护羧基的情况下,保护羧基的整体变成-(C=O)-O-CR101R102(OR103)的结构。
[化2]
(式(a1-10)中,R101及R102分别独立地表示氢原子或烷基,其中,排除R101与R102均为氢原子的情况。R103表示烷基。R101或R102与R103可连结而形成环状醚)
上述式(a1-10)中,R101~R103分别独立地表示氢原子或烷基,上述烷基可为直链状、支链状、环状的任一种。此处,不存在R101及R102均表示氢原子的情况,R101及R102的至少一个表示烷基。
在上述式(a1-10)中,当R101、R102及R103表示烷基时,上述烷基可为直链状、支链状或环状的任一种。
作为上述直链状或支链状的烷基,优选为碳数为1~12,更优选为碳数为1~6,进而更优选为碳数为1~4。具体而言,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、2,3-二甲基-2-丁基(thexyl)、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。
作为上述环状烷基,优选为碳数为3~12,更优选为碳数为4~8,进而更优选为碳数为4~6。作为上述环状烷基,例如可列举:环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降冰片基、异冰片基等。
上述烷基也可具有取代基,作为取代基,可例示卤素原子、芳基、烷氧基。当具有卤素原子作为取代基时,R101、R102、R103成为卤代烷基,当具有芳基作为取代基时,R101、R102、R103成为芳烷基。
作为上述卤素原子,可例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,这些卤素原子之中,优选为氟原子或氯原子。
另外,作为上述芳基,优选为碳数为6~20的芳基,更优选为碳数为6~12的芳基。具体而言,可例示苯基、α-甲基苯基、萘基等,作为由芳基取代的烷基整体,即芳烷基,可例示苄基、α-甲基苄基、苯乙基、萘基甲基等。
作为上述烷氧基,优选为碳数为1~6的烷氧基,更优选为碳数为1~4的烷氧基,进而更优选为甲氧基或乙氧基。
另外,当上述烷基为环烷基时,上述环烷基可具有碳数为1~10的直链状或支链状的烷基作为取代基,当烷基为直链状或支链状的烷基时,可具有碳数为3~12的环烷基作为取代基。
这些取代基也可由上述取代基进一步取代。
上述式(a1-10)中,当R101、R102及R103表示芳基时,上述芳基优选为碳数为6~12,更优选为碳数为6~10。上述芳基可具有取代基,作为上述取代基,可优选地例示碳数为1~6的烷基。作为芳基,例如可例示苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基(cumenyl)、1-萘基等。
另外,R101、R102及R103可相互键结,并与这些所键结的碳原子一同形成环。作为R101与R102、R101与R103或R102与R103键结时的环结构,例如可列举:环丁基、环戊基、环己基、环庚基、四氢呋喃基、金刚烷基及四氢吡喃基等。
再者,上述式(a1-10)中,优选为R101及R102的任一个为氢原子或甲基。
用于形成含有由上述式(a1-10)所表示的保护羧基的构成单元的自由基聚合性单体可使用市售的自由基聚合性单体,也可使用由公知的方法所合成的自由基聚合性单体。例如,可利用日本专利特开2011-221494号公报的段落0037~段落0040中所记载的合成方法等来合成。
上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的第一种优选的形态为由下述式所表示的构成单元。
[化3]
(式中,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或R2与R3可连结而形成环状醚,R4表示氢原子或甲基,X表示单键或亚芳基)
当R1及R2为烷基时,优选为碳数为1~10的烷基。当R1及R2为芳基时,优选为苯基。R1及R2优选为分别独立地为氢原子或碳数为1~4的烷基。
R3表示烷基或芳基,优选为碳数为1~10的烷基,更优选为1~6的烷基。
X表示单键或亚芳基,优选为单键。
上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的第二种优选的形态为由下述式所表示的构成单元。
[化4]
(式中,R121表示氢原子或碳数为1~4的烷基,L1表示羰基或亚苯基,R122~R128分别独立地表示氢原子或碳数为1~4的烷基)
R121优选为氢原子或甲基。
L1优选为羰基。
R122~R128优选为氢原子。
作为上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的优选的具体例,可例示下述的构成单元。再者,R表示氢原子或甲基。
[化5]
<<(a1-2)具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元>>
上述具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)是具有酚性羟基的构成单元具有以下将详细说明的由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元。
<<<(a1-2-1)具有酚性羟基的构成单元>>>
作为上述具有酚性羟基的构成单元,可列举羟基苯乙烯系构成单元或酚醛清漆系的树脂中的构成单元,这些构成单元之中,就感度的观点而言,优选为源自羟基苯乙烯或α-甲基羟基苯乙烯的构成单元。另外,作为具有酚性羟基的构成单元,就感度的观点而言,由下述式(a1-20)所表示的构成单元也优选。
[化6]
(式(a1-20)中,R220表示氢原子或甲基,R221表示单键或二价的连结基,R222表示卤素原子或碳数为1~5的直链或支链状的烷基,a表示1~5的整数,b表示0~4的整数,a+b为5以下。再者,当存在2个以上的R222时,这些R222相互可不同,也可相同)
上述式(a1-20)中,R220表示氢原子或甲基,优选为甲基。
另外,R221表示单键或二价的连结基。当R221为单键时,可提升感度,进而可提升硬化膜的透明性,故优选。作为R221的二价的连结基,可例示亚烷基,作为R221为亚烷基的具体例,可列举:亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚叔丁基、亚戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚己基等。其中,R221优选为单键、亚甲基、或亚乙基。另外,上述二价的连结基可具有取代基,作为取代基,可列举卤素原子、羟基、烷氧基等。另外,a表示1~5的整数,但就本发明的效果的观点、或容易制造这一点而言,优选为a为1或2,更优选为a为1。
另外,当将与R221进行键结的碳原子作为基准(1位)时,苯环中的羟基的键结位置优选为键结于4位上。
R222分别独立地表示卤素原子或者碳数为1~5的直链或支链状的烷基。具体而言,可列举:氟原子、氯原子、溴原子、甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。其中,就容易制造这一点而言,优选为氯原子、溴原子、甲基或乙基。
另外,b表示0或1~4的整数。
-可用于构成单元(a1-2)的酸分解性基-
作为可用于上述具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的上述酸分解性基,与可用于上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)的上述酸分解性基同样地,可使用公知的酸分解性基,并无特别限定。酸分解性基之中,就感光性树脂组合物的基本物性,特别是感度或图案形状、感光性树脂组合物的保存稳定性、接触孔的形成性的观点而言,优选为具有由缩醛保护的保护酚性羟基的构成单元。进而,酸分解性基之中,就感度的观点而言,更优选为酚性羟基为由以上述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护酚性羟基。再者,在酚性羟基为由以上述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护的保护酚性羟基的情况下,保护酚性羟基的整体变成-Ar-O-CR101R102(OR103)的结构。再者,Ar表示亚芳基。
酚性羟基的缩醛酯结构的优选例可例示R101=R102=R103=甲基的组合、或R101=R102=甲基且R103=苄基的组合。
另外,作为用于形成具有酚性羟基由缩醛的形式保护的保护酚性羟基的构成单元的自由基聚合性单体,例如可列举日本专利特开2011-215590号公报的段落0042中所记载的自由基聚合性单体等。
这些自由基聚合性单体之中,就透明性的观点而言,优选为甲基丙烯酸4-羟基苯酯的1-烷氧基烷基保护体、甲基丙烯酸4-羟基苯酯的四氢吡喃基保护体。
作为酚性羟基的缩醛保护基的具体例,可列举1-烷氧基烷基,例如可列举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-苄氧基乙基等,这些基可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
用于形成上述具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的自由基聚合性单体可使用市售的自由基聚合性单体,也可使用由公知的方法所合成的自由基聚合性单体。例如,可通过在酸催化剂的存在下使具有酚性羟基的化合物与乙烯基醚进行反应来合成。上述合成也可事先使具有酚性羟基的单体与其他单体进行共聚,然后在酸催化剂的存在下与乙烯基醚进行反应。
作为上述具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)的优选的具体例,可例示下述的构成单元,但本发明并不限定于这些构成单元。下述具体例中,R表示氢原子或甲基。
[化7]
-构成单元(a1)的优选的形态-
含有上述构成单元(a1)的聚合物的构成单元(a1)的含量多可进一步增大收缩率,另外,锥形形状优异,故优选。
当含有上述构成单元(a1)的聚合物实质上不含构成单元(a2)时,在含有构成单元(a1)的聚合物中,构成单元(a1)的含量优选为50摩尔%~100摩尔%,更优选为55摩尔%~90摩尔%,进而更优选为60摩尔%~85摩尔%,特别优选为65摩尔%~85摩尔%,最优选为70摩尔%~80摩尔%。若为上述范围,则所获得的硬化膜的折射率及锥形形状优异。
当含有上述构成单元(a1)的聚合物含有下述构成单元(a2)时,就感度的观点而言,在含有构成单元(a1)与构成单元(a2)的聚合物中,构成单元(a1)的含量优选为50摩尔%~95摩尔%,更优选为55摩尔%~90摩尔%,进而更优选为60摩尔%~85摩尔%,特别优选为65摩尔%~85摩尔%,最优选为70摩尔%~80摩尔%。若为上述范围,则所获得的硬化膜的折射率及锥形形状优异。
进而,在本发明中,不论何种形态,在成分B的所有构成单元中,优选为含有50摩尔%~95摩尔%的上述构成单元(a1),更优选为含有55摩尔%~90摩尔%的上述构成单元(a1),进而更优选为含有60摩尔%~85摩尔%的上述构成单元(a1),特别优选为含有65摩尔%~85摩尔%的上述构成单元(a1),最优选为含有70摩尔%~80摩尔%的上述构成单元(a1)。
再者,在本发明中,当以摩尔比来规定“构成单元”的含量时,上述“构成单元”的含义与“单体单元”相同。另外,在本发明中,“单体单元”可通过高分子反应等而在聚合后进行修饰。以下也同样如此。
与上述具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)相比,上述具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)具有显影快这一特征。因此,在欲快速显影的情况下,优选为具有由酸分解性基保护的保护羧基的构成单元(a1-1)。相反地,在欲使显影变慢的情况下,优选为使用具有由酸分解性基保护的保护酚性羟基的构成单元(a1-2)。
另外,就解析力及折射率的观点而言,具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元特别优选为由下述式(a1-1-1)~式(a1-1-3)所表示的构成单元,最优选为由下述式(a1-1-1)所表示的构成单元。
[化8]
(式中,R表示氢原子或甲基)
<(a2)具有交联性基的构成单元>
成分B包含含有具有交联性基的构成单元(a2)的聚合物。上述交联性基只要是通过加热处理而产生硬化反应的基,则并无特别限定。作为优选的具有交联性基的构成单元的形态,可列举含有选自由环氧基、氧杂环丁基、由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基、及乙烯性不饱和基所组成的群组中的至少一个的构成单元,优选为选自由环氧基、氧杂环丁基、及由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基所组成的群组中的至少一种。其中,上述感光性树脂组合物更优选为成分B包含含有环氧基及氧杂环丁基中的至少一个的构成单元。更详细而言,可列举以下的。
<<(a2-1)具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元>>
成分B优选为包含含有具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(构成单元(a2-1))的聚合物。上述3元环的环状醚基也被称为环氧基,4元环的环状醚基也被称为氧杂环丁基。
上述具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)只要1个构成单元中具有至少一个环氧基或氧杂环丁基即可,可具有1个以上的环氧基及1个以上氧杂环丁基、2个以上的环氧基、或2个以上的氧杂环丁基,并无特别限定,但优选为具有合计为1个~3个的环氧基和/或氧杂环丁基,更优选为具有合计为1个或2个的环氧基和/或氧杂环丁基,进而更优选为具有1个环氧基或氧杂环丁基。
作为用于形成具有环氧基的构成单元的自由基聚合性单体的具体例,例如可列举丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-3,4-环氧基丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧基丁酯、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、α-乙基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、日本专利第4168443号公报的段落0031~段落0035中所记载的含有脂环式环氧基骨架的化合物等。
作为用于形成具有氧杂环丁基的构成单元的自由基聚合性单体的具体例,例如可列举日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中所记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
作为用于形成上述具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)的自由基聚合性单体的具体例,优选为含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
这些之中,优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯、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。这些构成单元可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
作为具有环氧基和/或氧杂环丁基的构成单元(a2-1)的优选的具体例,可例示下述的构成单元。再者,R表示氢原子或甲基。
[化9]
<<(a2-3)具有由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基的构成单元>>
本发明中所使用的共聚物含有具有由-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数为1~20的烷基)所表示的基的构成单元(a2-3)也优选。通过含有构成单元(a2-3),可利用缓和的加热处理产生硬化反应,而可获得各种特性优异的硬化膜。此处,R优选为碳数为1~20的烷基,更优选为碳数为1~9的烷基,进而更优选为碳数为1~4的烷基。另外,烷基可为直链、分支或环状的烷基的任一种,但优选为直链或分支的烷基。构成单元(a2)更优选为具有由下述式(a2-30)所表示的基的构成单元。
[化10]
(式(a2-30)中,R31表示氢原子或甲基,R32表示碳数为1~20的烷基)
R32优选为碳数为1~9的烷基,更优选为碳数为1~4的烷基。另外,烷基可为直链、分支或环状的烷基的任一种,但优选为直链或分支的烷基。
作为R32的具体例,可列举:甲基、乙基、正丁基、异丁基、环己基、及正己基。其中,优选为异丁基、正丁基、甲基。
-构成单元(a2)的优选的形态-
当含有上述构成单元(a2)的聚合物实质上不含构成单元(a1)时,在含有构成单元(a2)的聚合物中,构成单元(a2)的含量优选为5摩尔%~90摩尔%,更优选为20摩尔%~80摩尔%。
当含有上述构成单元(a2)的聚合物含有上述构成单元(a1)时,就耐化学品性的观点而言,在含有构成单元(a1)与构成单元(a2)的聚合物中,单构成单元(a2)优选为3摩尔%~70摩尔%,更优选为10摩尔%~60摩尔%。
进而,在本发明中,不论何种形态,在成分B的所有构成单元中,优选为含有3摩尔%~70摩尔%的构成单元(a2),更优选为含有10摩尔%~60摩尔%的构成单元(a2)。
若为上述数值的范围内,则由感光性树脂组合物所获得的硬化膜的透明性及耐化学品性变得良好。
<(a3)其他构成单元>
在本发明中,成分B除上述构成单元(a1)和/或构成单元(a2)以外,还可含有这些以外的其他构成单元(a3)。满足上述(1)或上述(2)的聚合物成分可含有这些构成单元。另外,除满足上述(1)或上述(2)的聚合物成分以外,还可包含实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物成分。当除满足上述(1)或上述(2)的聚合物成分以外,包含实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物成分时,在所有聚合物成分中,聚合物成分的调配量优选为60质量%以下,更优选为40质量%以下,进而更优选为20质量%以下。
作为此种聚合物成分,不包含相当于后述的成分D、成分F、成分I的化合物。
作为成为其他构成单元(a3)的单体,并无特别限制,例如可列举:苯乙烯类、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、双环不饱和化合物类、顺丁烯二酰亚胺化合物类、不饱和芳香族化合物、共轭二烯系化合物、不饱和单羧酸、不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐、其他不饱和化合物。另外,如后述那样,还可含有具有酸基的构成单元。成为其他构成单元(a3)的单体可单独使用1种、或将2种以上组合使用。
以下,列举本发明中的聚合物成分的优选的实施形态,但本发明并不限定于这些实施形态。
-第1实施形态-
满足(1)的聚合物成分进而含有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第2实施形态-
满足(2)的聚合物成分的含有(a1)具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物进而含有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第3实施形态-
满足(2)的聚合物成分的含有(a2)具有交联性基的构成单元的聚合物进而含有1种或2种以上的其他构成单元(a3)的形态。
-第4实施形态-
在上述第1实施形态~第3实施形态的任一实施形态中,在任一种聚合物中具有至少含有酸基的构成单元作为其他构成单元(a3)的形态。
-第5实施形态-
除满足(1)或(2)的聚合物成分以外,进而具有实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物的形态。
-第6实施形态-
包含上述第1实施形态~第5实施形态的2种以上的组合的形态。
具体而言,构成单元(a3)可列举由以下化合物等形成的构成单元:苯乙烯、叔丁氧基苯乙烯、甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苯甲酸乙酯、4-羟基苯甲酸(3-甲基丙烯酰氧基丙基)酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯腈、乙二醇单乙酰乙酸单(甲基)丙烯酸酯。除此以外,可列举日本专利特开2004-264623号公报的段落0021~段落0024中所记载的化合物。
另外,作为其他构成单元(a3),就电特性的观点而言,优选为源自苯乙烯类、或具有脂肪族环式骨架的单体的构成单元。具体而言,可列举:苯乙烯、叔丁氧基苯乙烯、甲基苯乙烯、羟基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
进而,作为其他构成单元(a3),就密接性的观点而言,优选为源自(甲基)丙烯酸烷基酯的构成单元。具体而言,可列举(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等,更优选为(甲基)丙烯酸甲酯。构成聚合物的构成单元中,上述构成单元(a3)的含有率优选为60摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下,进而更优选为40摩尔%以下。作为下限值,可为0摩尔%,但例如优选为设为1摩尔%以上,更优选为设为5摩尔%以上。若为上述数值的范围内,则由感光性树脂组合物所获得的硬化膜的各种特性变得良好。
成分B中所含有的聚合物优选为含有具有酸基的构成单元作为其他构成单元(a3)。聚合物通过具有酸基,而容易溶解于碱性的显影液中,本发明的效果得以更有效地发挥。本发明中的酸基是指pKa小于10.5的质子解离性基。通常,使用可形成酸基的单体作为具有酸基的构成单元,而将酸基导入至聚合物中。通过在聚合物中包含此种具有酸基的构成单元,而存在容易溶解于碱性的显影液中的倾向。
作为本发明中所使用的酸基,可例示羧酸基、膦酸基、磺酸基、酚性羟基、磺酰胺基、磺酰基酰亚胺基、及这些酸基的酸酐基、以及将这些酸基加以中和而形成盐结构的基等,优选为羧酸基和/或酚性羟基。作为上述盐,并无特别限制,可优选地例示碱金属盐、碱土金属盐、及有机铵盐。
本发明中所使用的具有酸基的构成单元更优选为源自苯乙烯化合物的构成单元、或源自乙烯基化合物的构成单元、源自(甲基)丙烯酸和/或其酯的构成单元。
在本发明中,就感度的观点,特别优选为含有具有羧基的构成单元、或具有酚性羟基的构成单元。
具有酸基的构成单元优选为所有聚合物成分的构成单元的1摩尔%~80摩尔%,更优选为1摩尔%~50摩尔%,进而更优选为5摩尔%~40摩尔%,特别优选为5摩尔%~30摩尔%,最优选为5摩尔%~20摩尔%。
在本发明中,除上述聚合物成分(1)或聚合物成分(2)以外,还可包含实质上不含构成单元(a1)及构成单元(a2)而含有其他构成单元(a3)的聚合物。
作为此种聚合物,优选为侧链上具有羧基的树脂。例如可列举如日本专利特开昭59-44615号、日本专利特公昭54-34327号、日本专利特公昭58-12577号、日本专利特公昭54-25957号、日本专利特开昭59-53836号、日本专利特开昭59-71048号的各公报中所记载那样的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物、部分酯化顺丁烯二酸共聚物等、以及侧链上具有羧基的酸性纤维素衍生物、在具有羟基的聚合物中加成酸酐而成的等,进而也可列举侧链上具有(甲基)丙烯酰基的高分子聚合物作为优选的聚合物。
例如可列举:(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、日本专利特开平7-140654号公报中所记载的(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羟基乙酯/聚苯乙烯大分子单体/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
除此以外,还可使用日本专利特开平7-207211号公报、日本专利特开平8-259876号公报、日本专利特开平10-300922号公报、日本专利特开平11-140144号公报、日本专利特开平11-174224号公报、日本专利特开2000-56118号公报、日本专利特开2003-233179号公报、日本专利特开2009-52020号公报等中所记载的公知的高分子化合物。
这些聚合物可仅含有1种,也可含有2种以上。
作为这些聚合物,也可使用市售的SMA 1000P、SMA 2000P、SMA 3000P、SMA 1440F、SMA 17352P、SMA 2625P、SMA 3840F(以上,沙多玛(Sartomer)公司制造),阿鲁丰(ARUFON)UC-3000、ARUFON UC-3510、ARUFON UC-3900、ARUFON UC-3910、ARUFONUC-3920、ARUFONUC-3080(以上,东亚合成(股份)制造),庄臣(JONCRYL)690、JONCRYL 678、JONCRYL 67、JONCRYL 586(以上,巴斯夫(BASF)公司制造)等。
-成分B中的聚合物的分子量-
成分B中的聚合物的分子量以聚苯乙烯换算重量平均分子量计,优选为1,000~200,000,更优选为2,000~50,000。若为上述数值的范围内,则各种特性良好。数量平均分子量Mn与重量平均分子量Mw的比(分散度,Mw/Mn)优选为1.0~5.0,更优选为1.5~3.5。
再者,本发明中的重量平均分子量或数量平均分子量的测定利用凝胶渗透色谱法(GelPermeation Chromatography,GPC)来测定。本发明中的利用凝胶渗透色谱法的测定使用HLC-8020GPC(东曹(Tosoh)(股份)制造),并使用TSK凝胶(TSKgel)SuperHZ M-H、TSK gel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(东曹(股份)制造,4.6mmID×15cm)作为管柱,使用四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作为洗脱液。
-成分B中的聚合物的制造方法-
另外,关于成分B中的聚合物的合成法,也己知有各种方法,若列举一例,则可通过利用自由基聚合引发剂,使至少含有用于形成上述构成单元(a1)及上述构成单元(a3)的自由基聚合性单体的自由基聚合性单体混合物在有机溶剂中进行聚合来合成。另外,还可通过所谓的高分子反应来合成。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,感光性树脂组合物中的成分B的含量优选为20质量%~99.9质量%,更优选为50质量%~98质量%,进而更优选为70质量%~95质量%。若含量为所述范围,则进行了显影时的图案形成性变得良好,另外,可获得折射率更高的硬化物。
(成分C)光酸产生剂
可用于本发明的感光性树脂组合物含有(成分C)光酸产生剂。
作为本发明中所使用的光酸产生剂,优选为感应波长为300nm以上,优选为波长为300nm~450nm的光化射线而产生酸的化合物,但不受其化学结构限制。另外,关于不直接感应波长为300nm以上的光化射线的光酸产生剂,若为通过与增感剂并用来感应波长为300nm以上的光化射线而产生酸的化合物,则也可与增感剂组合后优选地使用。
作为本发明中所使用的光酸产生剂,优选为产生pKa为4以下的酸的光酸产生剂,更优选为产生pKa为3以下的酸的光酸产生剂,最优选为产生pKa为2以下的酸的光酸产生剂。另外,pKa的下限并无特别限定,但就获得容易性的观点而言,优选为-15以上。
作为光酸产生剂的例子,可列举:三氯甲基-均三嗪类、锍盐或錪盐、四级铵盐类、重氮甲烷(diazomethane)化合物、酰亚胺磺酸酯化合物、及肟磺酸酯化合物等。这些光酸产生剂之中,就绝缘性、感度的观点而言,优选为使用肟磺酸酯化合物。这些光酸产生剂可单独使用1种、或将2种以上组合使用。作为三氯甲基-均三嗪类、二芳基錪盐类、三芳基锍盐类、四级铵盐类、及重氮甲烷衍生物的具体例,可例示日本专利特开2011-221494号公报的段落0083~段落0088中所记载的化合物。
作为肟磺酸酯化合物,即具有肟磺酸酯结构的化合物,可优选地例示含有由下述式(C1)所表示的肟磺酸酯结构的化合物。
[化11]
(式(C1)中,R21表示烷基或芳基,波状线部分表示与其他基的键结部位)
任何基均可被取代,R21中的烷基可为直链状,也可为分支状,也可为环状。以下说明所容许的取代基。
作为R21的烷基,优选为碳数为1~10的直链状烷基或分支状烷基。R21的烷基可由碳数为6~11的芳基、碳数为1~10的烷氧基、或环烷基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等桥式脂环基,优选为双环烷基等)取代。
作为R21的芳基,优选为碳数为6~11的芳基,更优选为苯基或萘基。R21的芳基可由碳数为1~10的烷基、碳数为1~10的烷氧基或卤素原子取代。
作为具有肟磺酸酯结构的化合物,可优选地例示日本专利特开2011-221494号公报的段落0092~段落0171中所记载的化合物,但本发明并不限定于这些化合物。
相对于感光性树脂组合物中的成分B 100质量份,上述感光性树脂组合物中的(成分C)光酸产生剂的含量优选为0.1质量份~10质量份,更优选为0.5质量份~10质量份。
另外,成分C可单独使用1种,也可并用2种以上。
(成分D)热交联剂
可用于本发明的感光性树脂组合物优选为视需要而含有热交联剂。通过添加热交联剂,而可使由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜变成更牢固的膜。
作为热交联剂,只要是通过热而产生交联反应的,则并无限制(但是,成分B除外)。例如,可添加日本专利特开2011-221494号公报的段落0188~段落0191中所记载的分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物、日本专利特开2011-221494号公报的段落0192~段落0194中所记载的含有烷氧基甲基的交联剂、日本专利特开2011-221494号公报的段落0195~段落0199中所记载的具有至少一个乙烯性不饱和双键的化合物、或日本专利特开2012-208200号公报的段落0147~段落0149中所记载的封闭型异氰酸酯化合物等,但本发明并不限定于这些化合物。
上述感光性树脂组合物优选为含有分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物作为成分D,更优选为含有分子内具有2个以上的环氧基的化合物作为成分D,进而更优选为环氧树脂。
作为分子内具有2个以上的环氧基的化合物的具体例,可列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、脂肪族环氧化合物等。上述脂肪族环氧化合物为具有直链和/或分支的碳链与环氧基的树脂,在碳链上,除氢原子以外,还可键结有氧原子、氮原子、硫原子、氯原子等。上述脂肪族环氧化合物特别优选为包含直链和/或分支的碳链、氢原子、及环氧基的树脂,或羟基取代于上述树脂上而成的树脂。
这些化合物可作为市售品而获得。例如,双酚A型环氧树脂为JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上,日本环氧树脂(Japan Epoxy Resins)(股份)制造),艾比克隆(EPICLON)860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上,迪爱生(DIC)(股份)制造)等,双酚F型环氧树脂为JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上,日本环氧树脂(股份)制造),EPICLON830、EPICLON835(以上,迪爱生(股份)制造),LCE-21、RE-602S(以上,日本化药(股份)制造)等,苯酚酚醛清漆型环氧树脂为JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上,日本环氧树脂(股份)制造),EPICLON N-740、EPICLONN-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上,迪爱生(股份)制造)等,甲酚酚醛清漆型环氧树脂为EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上,迪爱生(股份)制造),EOCN-1020(以上,日本化药(股份)制造)等,脂肪族环氧树脂为艾迪科树脂(ADEKA RESIN)EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上,艾迪科(ADEKA)(股份)制造),脂肪族环氧化合物为赛罗西德(Celloxide)2021P、Celloxide2081、Celloxide2083、Celloxide2085、EHPE3150、艾波利得(EPOLEAD)PB 3600、EPOLEAD PB4700(以上,大赛璐(Daicel)化学工业(股份)制造)等。除此以外,还可列举:ADEKARESIN EP-4000S、ADEKA RESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESINEP-4011S(以上,艾迪科(股份)制造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上,艾迪科(股份)制造)等。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分100质量份,感光性树脂组合物中的热交联剂的添加量优选为0.01质量份~50质量份,更优选为0.1质量份~30质量份,进而更优选为0.5质量份~20质量份。通过在所述范围内添加,而可获得机械强度及耐溶剂性优异的硬化膜。热交联剂也可并用多种,在此情况下,计算所有热交联剂的合计含量。
(成分E)抗氧化剂
可用于本发明的感光性树脂组合物优选为含有(成分E)抗氧化剂。
可含有公知的抗氧化剂作为抗氧化剂。通过添加抗氧化剂,具有如下的优点:可防止硬化膜的着色、或可减少由分解所引起的膜厚减少,另外,耐热透明性优异。
作为此种抗氧化剂,例如可列举:磷系抗氧化剂、酰胺类、酰肼(hydrazide)类、受阻胺系(hindered amine)抗氧化剂、硫系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、抗坏血酸类、硫酸锌、糖类、亚硝酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、羟胺衍生物等。这些抗氧化剂之中,就硬化膜的着色、膜厚减少的观点而言,特别优选为酚系抗氧化剂、酰胺系抗氧化剂、酰肼系抗氧化剂、硫系抗氧化剂,更优选为酚系抗氧化剂。这些抗氧化剂可单独使用1种,也可将2种以上混合使用。
作为酚系抗氧化剂的市售品,例如可列举:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-15、AdekastabAO-18、Adekastab AO-20、Adekastab AO-23、Adekastab AO-30、Adekastab AO-37、AdekastabAO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-51、Adekastab AO-60、Adekastab AO-70、AdekastabAO-80、Adekastab AO-330、Adekastab AO-412S、Adekastab AO-503、Adekastab A-611、Adekastab A-612、Adekastab A-613、AdekastabPEP-4C、AdekastabPEP-8、AdekastabPEP-8W、Adekastab PEP-24G、Adekastab PEP-36、Adekastab PEP-36Z、Adekastab HP-10、Adekastab2112、Adekastab 260、Adekastab 522A、Adekastab 1178、Adekastab 1500、Adekastab C、Adekastab 135A、Adekastab 3010、Adekastab TPP、Adekastab CDA-1、Adekastab CDA-6、Adekastab ZS-27、Adekastab ZS-90、Adekastab ZS-91(以上,艾迪科(股份)制造),易加乐斯(Irganox)245FF、Irganox 1010FF、Irganox MD1024、Irganox 1035FF、Irganox 1098、Irganox 1330、Irganox 1520L、Irganox 3114、Irganox 1726、易加佛斯(Irgafos)168、易加摩德(Irgamod)295(巴斯夫(BASF)公司制造)等。其中,可适宜地使用Adekastab AO-60、Adekastab AO-80、Irganox 1726、Irganox 1035FF、Irganox 1098。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,抗氧化剂的含量优选为0.1质量%~6质量%,更优选为0.2质量%~5质量%,特别优选为0.5质量%~4质量%。通过设为所述范围内,所形成的膜可获得充分的透明性、且图案形成时的感度也变得良好。
(成分F)分散剂
本发明的分散组合物优选为含有(成分F)分散剂。通过含有分散剂,而可进一步提升成分A在组合物中的分散性。
作为分散剂,例如可适宜选择公知的颜料分散剂来使用。
作为分散剂,可优选地使用高分子分散剂。再者,所谓高分子分散剂,是指分子量(重量平均分子量)为1,000以上的分散剂。
作为分散剂,可使用多种化合物,具体而言,例如可列举:有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业(股份)制造),(甲基)丙烯酸系(共)聚合物珀利弗洛(Polyflow)No.75、No.90、No.95(共荣社化学(股份)制造),W001(裕商(股份)制造)等阳离子系表面活性剂;聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、去水山梨醇脂肪酸酯等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(裕商(股份)制造)等阴离子系表面活性剂;埃夫卡(EFKA)-46、EFKA-47、EFKA-47EA、埃夫卡聚合物(EFKA Polymer)100、EFKA Polymer400、EFKA Polymer 401、EFKA Polymer 450(均为汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)公司制造),迪斯帕斯艾德(Disperse Aid)6、Disperse Aid 8、Disperse Aid 15、Disperse Aid9100(均为圣诺普科(San Nopco)(股份)制造)等高分子分散剂;索斯帕(Solsperse)3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000等各种Solsperse分散剂(阿斯利康(AstraZeneca)(股份)制造);艾迪科普朗尼克(Adeka Pluronic)L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P-123(艾迪科(股份)制造)及伊奥奈特(Ionet)S-20(三洋化成工业(股份)制造),迪斯帕毕克(DISPERBYK)101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050、2150(毕克化学(BYK-Chemie)公司制造)。此外,可列举丙烯酸系共聚物等在分子末端或侧链上具有极性基的寡聚物或聚合物。
在本发明中,分散剂优选为具有酸基的分散剂。若具有酸基,则成分A的分散性优异,故优选。
作为具有酸基的分散剂,可列举:毕克化学公司制造的“DISPERBYK101(聚酰胺胺磷酸盐),107(羧酸酯),110、111、180(含有酸基的共聚物),130(聚酰胺),161、162、163、164、165、166、168、170(高分子共聚物)”、“BYK-2001(丙烯酸系嵌段共聚物)”、“BYK-P104、P105(高分子量不饱和多羧酸),埃夫卡(EFKA)公司制造的“EFKA4047、4050、4010、4165(聚氨基甲酸酯系),EFKA4330、4340(嵌段共聚物),4400、4402(改性聚丙烯酸酯),5010(聚酯酰胺),5765(高分子量多羧酸盐),6220(脂肪酸聚酯),味之素精密技术(Ajinomoto Fine-Techno)(股份)制造的“阿吉斯帕(Ajisper)PB821、PB822”,共荣社化学(股份)制造的“弗洛伦(Florene)TG-710(氨基甲酸酯寡聚物)”、“PolyflowNo.50E、No.300(丙烯酸系共聚物)”,楠本化成(股份)制造的“迪斯帕隆(Disparlon)KS-860、873SN、874、#2150(脂肪族多元羧酸),#7004(聚醚酯),DA-703-50、DA-705、DA-725”,花王(股份)制造的“德摩尔(Demol)RN、N(萘磺酸甲醛缩聚物),MS、C、SN-B(芳香族磺酸甲醛缩聚物)”、“火莫格诺(Homogenol)L-18(高分子多羧酸)”、“爱慕根(Emalgen)920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯醚)”,路博润(Lubrizol)公司制造的24000、28000、32000、32500、35200、38500(接枝型高分子)”等。
分散剂可单独使用1种,也可并用2种以上。
相对于感光性树脂组合物的总固体成分,感光性树脂组合物中的分散剂的含量优选为5质量%~70质量%的范围,更优选为10质量%~50质量%的范围。
(成分G)溶剂
可用于本发明的感光性树脂组合物优选为含有(成分G)溶剂,但在上述层形成步骤中,自感光性树脂组合物层中去除溶剂来形成包含感光性树脂组合物的固体成分的层。另外,可用于本发明的感光性树脂组合物优选为作为使作为必需成分的成分A~成分C、及后述的任意的成分溶解和/或分散于溶剂中而成的溶液来制备。
作为感光性树脂组合物中所使用的溶剂,可使用公知的溶剂,可例示:乙二醇单烷基醚类、乙二醇二烷基醚类、乙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇二烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类、二乙二醇单烷基醚乙酸酯类、二丙二醇单烷基醚类、二丙二醇二烷基醚类、二丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类、内酯类等。另外,还可列举日本专利特开2011-221494号公报的段落0174~段落0178中所记载的溶剂。
另外,视需要还可向这些溶剂中进一步添加苄基乙醚、二己醚、乙二醇单苯醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、茴香醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、顺丁烯二酸二乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等溶剂。
这些溶剂可单独使用1种、或将2种以上混合使用。可用于本发明的溶剂优选为单独使用1种、或并用2种。
另外,还可在制备感光性树脂组合物前,制备混合有无机粒子、分散剂及溶剂等的分散液。例如,通过使用珠磨机、球磨机、棒磨机等混合装置将上述成分混合·分散来制备。
另外,作为用于分散液的制备的溶剂,例如除上述溶剂以外,可列举:1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、新戊醇、环戊醇、1-己醇、环己醇等醇类等。
这些溶剂可单独使用1种、或将2种以上混合使用。
另外,作为成分G,优选为沸点为130℃以上、未满160℃的溶剂,沸点为160℃以上的溶剂,或这些的混合物。
作为沸点为130℃以上、未满160℃的溶剂,可例示:丙二醇单甲醚乙酸酯(沸点为146℃)、丙二醇单乙醚乙酸酯(沸点为158℃)、丙二醇甲基-E丁醚(沸点为155℃)、丙二醇甲基-正丙醚(沸点为131℃)。
作为沸点为160℃以上的溶剂,可例示:3-乙氧基丙酸乙酯(沸点为170℃)、二乙二醇甲基乙基醚(沸点为176℃)、丙二醇单甲醚丙酸酯(沸点为160℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(沸点为213℃)、3-甲氧基丁醚乙酸酯(沸点为171℃)、二乙二醇二乙醚(沸点为189℃)、二乙二醇二甲醚(沸点为162℃)、丙二醇二乙酸酯(沸点为190℃)、二乙二醇单乙醚乙酸酯(沸点为220℃)、二丙二醇二甲醚(沸点为175℃)、1,3-丁二醇二乙酸酯(沸点为232℃)。
这些之中,作为溶剂,优选为丙二醇单烷基醚乙酸酯类,特别优选为丙二醇单甲醚乙酸酯。
相对于成分B 100质量份,感光性树脂组合物中的溶剂的含量优选为50质量份~3,000质量份,更优选为100质量份~2,000质量份,进而更优选为150质量份~1,500质量份。
(成分H)碱性化合物
就液体保存稳定性的观点而言,可用于本发明的感光性树脂组合物优选为含有(成分H)碱性化合物。
作为碱性化合物,可自化学增幅抗蚀剂中所使用的碱性化合物中任意地选择来使用。例如可列举: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。
作为脂肪族胺,例如可列举: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。
作为芳香族胺,例如可列举:苯胺、苄基胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺等。
作为杂环式胺,例如可列举:吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲氨基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、烟碱、烟酸、烟酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吗啉、4-甲基吗啉、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。
作为氢氧化四级铵,例如可列举: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。
作为羧酸的四级铵盐,例如可列举: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。
这些之中,优选为N-环己基-N′-[2-(4-吗啉基)乙基]硫脲。
可用于本发明的碱性化合物可单独使用1种,也可并用2种以上。
相对于成分B 100质量份,感光性树脂组合物中的碱性化合物的含量优选为0.001质量份~1质量份,更优选为0.002质量份~0.2质量份。
(成分I)表面活性剂
可用于本发明的感光性树脂组合物也可含有表面活性剂。
作为表面活性剂,可使用阴离子系、阳离子系、非离子系或两性的任一种,但优选的表面活性剂为非离子系表面活性剂。
作为非离子系表面活性剂的例子,可列举:聚氧乙烯高级烷基醚类、聚氧乙烯高级烷基苯醚类、聚氧乙烯二醇的高级脂肪酸二酯类、硅酮系、氟系表面活性剂。作为氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂的例子,具体而言,可列举日本专利特开昭62-36663号、日本专利特开昭61-226746号、日本专利特开昭61-226745号、日本专利特开昭62-170950号、日本专利特开昭63-34540号、日本专利特开平7-230165号、日本专利特开平8-62834号、日本专利特开平9-54432号、日本专利特开平9-5988号、日本专利特开2001-330953号等的各公报中记载的表面活性剂,也可使用市售的表面活性剂。另外,可列举以下商品名:KP(信越化学工业(股份)制造)、Polyflow(共荣社化学(股份)制造)、艾福拓(Eftop)(三菱综合材料电子化成(股份)制造)、美佳法(Megafac)(迪爱生(股份)制造)、弗拉德(Fluorad)(住友3M(股份)制造)、阿萨佳(Asahi Guard)(旭硝子(股份)制造)、沙福隆(Surflon)(AGC清美化学(AGC SEIMI CHEMICAL)(股份)制造)、波利佛斯(PolyFox)(欧诺法(OMNOVA)公司制造)、SH-8400(东丽道康宁硅酮(DowComing Toray Silicone)(股份)制造)等各系列。
这些之中,优选为氟系表面活性剂或硅酮系表面活性剂,更优选为氟系表面活性剂,进而更优选为氟系非离子表面活性剂,特别优选为含有全氟基的非离子表面活性剂。
另外,作为表面活性剂,可列举如下的共聚物作为优选例,所述共聚物含有由下述式(I-1)所表示的构成单元A及构成单元B,且将四氢呋喃(THF)作为溶剂时的由凝胶渗透色谱法所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。
[化12]
(式(I-1)中,R401及R403分别独立地表示氢原子或甲基,R402表示碳数为1以上、4以下的直链亚烷基,R404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为表示聚合比的质量百分率,p表示10质量%以上、80质量%以下的数值,q表示20质量%以上、90质量%以下的数值,r表示1以上、18以下的整数,s表示1以上、10以下的整数)
上述L优选为由下述式(I-2)所表示的分支亚烷基。式(I-2)中的R405表示碳数为1以上、4以下的烷基,就相容性与对于被涂布面的润湿性的观点而言,优选为碳数为1以上、3以下的烷基,更优选为碳数为2或3的烷基。p与q的和(p+q)优选为p+q=100,即为100质量%。
[化13]
上述共聚物的重量平均分子量(Mw)更优选为1,500以上、5,000以下。
这些表面活性剂可单独使用1种、或将2种以上混合使用。
相对于感光性树脂组合物中的总固体成分100质量份,感光性树脂组合物中的表面活性剂的添加量优选为10质量份以下,更优选为0.001质量份~10质量份,进而更优选为0.01质量份~3质量份。
(成分J)密接改良剂
可用于本发明的感光性树脂组合物也可含有密接改良剂。
可用于感光性树脂组合物的密接改良剂为提升成为基材的无机物(例如硅、氧化硅、氮化硅等硅化合物,金、铜、铝等金属)与绝缘膜的密接性的化合物。具体而言,可列举硅烷偶合剂、硫醇系化合物等。这些之中,优选为硅烷偶合剂。
作为本发明中所使用的密接改良剂的硅烷偶合剂是以界面的改性为目的的,并无特别限定,可使用公知的硅烷偶合剂。
作为优选的硅烷偶合剂,例如可列举:γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷。
这些之中,更优选为γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷,进而更优选为γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷。
这些化合物可单独使用1种、或将2种以上组合使用。这些化合物对于提升与基板的密接性有效,并且对于调整与基板的锥角也有效。
相对于成分B 100质量份,感光性树脂组合物中的密接改良剂的含量优选为0.1质量份~20质量份,更优选为0.5质量份~10质量份。
-其他成分-
在可用于本发明的感光性树脂组合物中,除上述成分以外,视需要可添加增感剂、紫外线吸收剂、金属钝化剂、或酸增殖剂、显影促进剂、塑化剂、热自由基产生剂、热酸产生剂、增粘剂、及有机或无机的防沉淀剂等公知的添加剂。
另外,作为其他添加剂,还可使用日本专利特开2012-8223号公报的段落0120~段落0121中所记载的热自由基产生剂、国际公开第2011/136074号中所记载的含氮化合物及热酸产生剂。
(硬化膜)
本发明的硬化膜是由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜。
本发明的硬化膜可适宜地用作层间绝缘膜。另外,本发明的硬化膜优选为由本发明的硬化膜的形成方法所获得的硬化膜。
根据本发明的硬化膜的制造方法,而可获得绝缘性优异、即便在高温下进行了烘烤时也具有高透明性的层间绝缘膜。由本发明的硬化膜的制造方法所获得的层间绝缘膜具有高透明性,且硬化膜物性优异,因此对于有机EL显示装置或液晶显示装置的用途有用。
(液晶显示装置)
本发明的液晶显示装置的特征在于具备本发明的硬化膜。
作为本发明的液晶显示装置,除具有由本发明的硬化膜的制造方法所获得的平坦化膜或层间绝缘膜等硬化膜以外,并无特别限制,可列举采用各种构造的公知的液晶显示装置。
例如,作为本发明的液晶显示装置所具备的TFT(Thin-Film Transistor)的具体例,可列举: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特性优异,因此可与这些TFT组合后优选地使用。
另外,作为本发明的液晶显示装置可采用的液晶驱动方式,可列举:扭转向列(TwistedNematic,TN)方式、垂直取向(Vertical Alignment,VA)方式、共面切换(In-Plane-Switching,IPS)方式、边缘场切换(Fringe Field Switching,FFS)方式、光学补偿弯曲(OpticallyCompensated Bend,OCB)方式等。
在面板构成中,即便是彩色滤光片阵列(Color Filer on Array,COA)方式的液晶显示装置,也可使用本发明的硬化膜,例如可用作日本专利特开2005-284291号公报中所记载的有机绝缘膜(115)、或日本专利特开2005-346054号公报中所记载的有机绝缘膜(212)。
另外,作为本发明的液晶显示装置可采用的液晶取向膜的具体的取向方式,可列举摩擦取向法、光取向法等。另外,也可通过日本专利特开2003-149647号公报或日本专利特开2011-257734号公报中所记载的聚合物稳定取向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技术而得到聚合物取向支撑。
另外,本发明的感光性树脂组合物及本发明的硬化膜并不限定于上述用途,可用于各种用途。例如,除平坦化膜或层间绝缘膜以外,还可适宜地用于彩色滤光片的保护膜、或用以将液晶显示装置中的液晶层的厚度保持为固定的间隔片、或固体摄影元件中设置于彩色滤光片上的微透镜等。
图1是表示有源矩阵方式的液晶显示装置10的一例的概念剖面图。所述彩色液晶显示装置10为背面具有背光单元12的液晶面板,液晶面板配置有与配置在贴附有偏光膜的2片玻璃基板14、玻璃基板15之间的所有像素相对应的TFT16的元件。在形成于玻璃基板上的各元件中,通过形成于硬化膜17中的接触孔18而配线有形成像素电极的ITO透明电极19。在ITO透明电极19上设置有液晶20的层、及配置有黑色矩阵的RGB彩色滤光片22。
作为背光源的光源,并无特别限定,可使用公知的光源。例如可列举:白色LED、蓝色·红色·绿色等的多色LED、荧光灯(冷阴极管)、有机EL等。
另外,液晶显示装置还可制成3D(立体视)型的装置、或触摸屏型的装置。进而,也可设定成可挠型,并可用作日本专利特开2011-145686号公报中所记载的第2层间绝缘膜(48)、或日本专利特开2009-258758号公报中所记载的层间绝缘膜(520)。
(有机EL显示装置)
本发明的有机EL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,除具有由本发明的硬化膜的制造方法所获得的平坦化膜或层间绝缘膜等硬化膜以外,并无特别限制,可列举采用各种构造的公知的各种有机EL显示装置或液晶显示装置。
例如,作为本发明的有机EL显示装置所具备的TFT(Thin-Film Transistor)的具体例,可列举: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特性优异,因此可与这些TFT组合后优选地使用。
图2是有机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剖面图,且具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底栅极型的TFT1,并在覆盖所述TFT1的状态下形成包含Si3N4的绝缘膜3。在绝缘膜3上形成此处省略了图示的接触孔后,经由所述接触孔而在绝缘膜3上形成连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。配线2是用以将TFT1间、或将其后的步骤中形成的有机EL元件与TFT1加以连接的线。
进而,为了使由配线2的形成所产生的凹凸平坦化,在埋入由配线2所产生的凹凸的状态下,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,使包含ITO的第一电极5经由接触孔7连接于配线2而形成在平坦化膜4上。另外,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的周缘的形状的绝缘膜8,通过设置所述绝缘膜8,可防止第一电极5与其后的步骤中所形成的第二电极之间的短路。
进而,虽然图2中未图示,但隔着所期望的图案掩模而依次进行蒸镀来设置空穴传输层、有机发光层、电子传输层,继而,在基板上方的整个面上形成包含A1的第二电极,然后通过使用紫外线硬化型环氧树脂而与密封用玻璃板进行贴合来密封,而获得在各有机EL元件上连接用以对其进行驱动的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。
由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜由于硬化膜特性优异,因此将使用上述硬化膜所形成的抗蚀剂图案制成隔离壁来作为MEMS元件的构造构件、或作为机械驱动零件的一部分加以组装后使用。作为此种MEMS用元件,例如可列举:表面声波(surfaceacoustic wave)滤波器、体声波(bulk acoustic wave)滤波器、陀螺仪传感器(gyro sensor)、显示器用微快门、图像传感器、电子纸、喷墨头、生物芯片、密封剂等零件。更具体的例子在日本专利特表2007-522531号公报、日本专利特开2008-250200号公报、日本专利特开2009-263544号公报等中有例示。
由本发明的硬化膜的制造方法所获得的硬化膜由于平坦性或透明性优异,因此也可用于形成例如日本专利特开2011-107476号公报的图2中所记载的堆积层(16)及平坦化膜(57)、日本专利特开2010-9793号公报的图4(a)中所记载的隔离壁(12)及平坦化膜(102)、日本专利特开2010-27591号公报的图10中所记载的堆积层(221)及第3层间绝缘膜(216b)、日本专利特开2009-128577号公报的图4(a)中所记载的第2层间绝缘膜(125)及第3层间绝缘膜(126)、日本专利特开2010-182638号公报的图3中所记载的平坦化膜(12)及像素分离绝缘膜(14)等。
(触摸屏显示装置)
本发明的触摸屏显示装置具备具有本发明的硬化膜的静电电容型输入装置。另外,本发明的静电电容型输入装置的特征在于具有本发明的硬化膜。
本发明的静电电容型输入装置优选为具有前面板,并在上述前面板的非接触侧至少具有下述(1)~下述(5)的要素,且上述(4)为本发明的硬化物。
(1)掩模层
(2)多个垫部分经由连接部分而在第一方向(X)上延伸所形成的多个第一透明电极图案
(3)与上述第一透明电极图案电性绝缘、且包含在与上述第一方向(X)交叉的方向上延伸所形成的多个垫部分的多个第二透明电极图案
(4)将上述第一透明电极图案与上述第二透明电极图案电性绝缘的绝缘层
(5)与上述第一透明电极图案及上述第二透明电极图案的至少一个电性连接、且与上述第一透明电极图案及上述第二透明电极图案不同的导电性要素(conductive element)
本发明的静电电容型输入装置优选为以覆盖上述(1)~上述(5)的要素的全部或一部分的方式进而设置透明保护层,更优选为上述透明保护层为本发明的硬化膜。
首先,对静电电容型输入装置的构成进行说明。图3是表示静电电容型输入装置的构成的剖面图。在图3中,静电电容型输入装置30包括:前面板31、掩模层32、第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、绝缘层35、导电性要素36、及透明保护层37。
前面板31由玻璃基板等透光性基板构成,可使用以康宁(Coming)公司的大猩猩玻璃(Gorilla Glass)为代表的强化玻璃等。另外,在图3中,将前面板31的设置有各要素之侧称为非接触面。在本发明的静电电容型输入装置30中,使手指等与前面板31的接触面(非接触面的相反面)接触等来进行输入。以下,有时将前面板称为“基材”。
另外,在前面板31的非接触面上设置有掩模层32。掩模层32是形成于触摸屏前面板的非接触侧的显示区域周围的边框状的图案,其为了使引线等不被看到而形成。
在本发明的静电电容型输入装置中,如图4所示,以覆盖前面板31的一部分的区域(图4中输入面以外的区域)的方式设置有掩模层32。进而,在前面板31中,如图2所示,可在一部分中设置开口部38。在开口部38中,可设置利用按压的机械式开关。
如图5所示,在前面板31的接触面上形成有多个第一透明电极图案33、多个第二透明电极图案34、及绝缘层35,上述多个第一透明电极图案33是多个垫部分经由连接部分而在第一方向(X)上延伸所形成的,上述多个第二透明电极图案34是与第一透明电极图案33电性绝缘、且包含在与第一方向(X)交叉的方向上延伸所形成的多个垫部分的,上述绝缘层35是使第一透明电极图案33与第二透明电极图案34电性绝缘的。上述第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、及后述的导电性要素36例如可利用ITO(Indium TinOxide)或氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO)等透光性的导电性金属氧化膜来制作。作为此种金属膜,可列举:ITO膜;Al、Zn、Cu、Fe、Ni、Cr、Mo等的金属膜;SiO2等的金属氧化膜等。此时,各要素的膜厚可设为10nm~200nm。另外,因通过煅烧来使非晶的ITO膜变成多晶的ITO膜,故也可减少电阻。另外,上述第一透明电极图案33、第二透明电极图案34、及后述的导电性要素36也可使用光硬化性转印材料来制造,所述光硬化性转印材料具有使用上述导电性纤维的感光性树脂组合物。此外,当利用ITO等来形成第一导电性图案等时,可参考日本专利第4506785号公报的段落0014~段落0016等。
另外,第一透明电极图案33及第二透明电极图案34的至少一个可横跨前面板31的非接触面、及掩模层32的与前面板31为相反侧的面这两个区域来设置。在图3中,表示第二透明电极图案横跨前面板31的非接触面、及掩模层32的与前面板31为相反侧的面这两个区域来设置的图。
使用图5对第一透明电极图案33及第二透明电极图案34进行说明。图5是表示本发明中的第一透明电极图案及第二透明电极图案的一例的说明图。如图5所示,第一透明电极图案33是垫部分33a经由连接部分33b而在第一方向(X)上延伸来形成。另外,第二透明电极图案34通过绝缘层35而与第一透明电极图案33电性绝缘、且包含在与第一方向(X)交叉的方向(图5中的第二方向(Y))上延伸所形成的多个垫部分。此处,当形成第一透明电极图案33时,可将上述垫部分33a与连接部分33b作为一体来制作,也可仅制作连接部分33b,而将垫部分33a与第二透明电极图案34作为一体来制作(图案化)。当将垫部分33a与第二透明电极图案34作为一体来制作(图案化)时,如图5所示,以如下方式形成各层:连接部分33b的一部分与垫部分33a的一部分相连结、且第一透明电极图案33与第二透明电极图案34通过绝缘层35而电性绝缘。
在图3中,在掩模层32的与前面板31为相反侧的面侧设置有导电性要素36。导电性要素36是与第一透明电极图案33及第二透明电极图案34的至少一个电性连接、且与第一透明电极图案33及第二透明电极图案34不同的要素。在图3中,表示导电性要素36与第二透明电极图案34连接的图。
另外,在图3中,以将各构成要素全部覆盖的方式设置有透明保护层37。透明保护层37能够以仅覆盖各构成要素的一部分的方式构成。绝缘层35与透明保护层37可为相同的材料,也可为不同的材料。
<静电电容型输入装置、及具备静电电容型输入装置的触摸屏显示装置>
本发明的静电电容型输入装置、及具备上述静电电容型输入装置作为构成要素的触摸屏显示装置可应用《最新触摸屏技术》(2009年7月6日发行,技术时代(Techno Times)(股份))、三谷雄二监修,《触摸屏的技术与开发》、CMC出版(2004,12),平板显示器国际论坛2009(FPD International 2009Forum)T-11讲演教材,赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Corporation)应用指南(Application Note)AN2292等中所揭示的构成。
[实施例]
以下,列举实施例来更具体地说明本发明。只要不脱离本发明的主旨,则以下的实施例中所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理程序等可适宜变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。再者,只要事先无特别说明,则“份”、“%”为质量基准。
在以下的实施例中,以下的符号分别表示以下的化合物。
MATHF:甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(合成品)
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯(和光纯药工业(股份)制造)
MAA:甲基丙烯酸(和光纯药工业(股份)制造)
MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业(股份)制造)
St:苯乙烯(和光纯药工业(股份)制造)
DCPM:甲基丙烯酸二环戊酯(日立化成工业(股份)制造)
V-601:二甲基2,2′-偶氮双(丙酸2-甲酯)(和光纯药工业(股份)制造)
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯
MAEVE:甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(合成品)
MACHOE:甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙酯(合成品)
MATHP:甲基丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯(新中村化学工业(股份)制造)
OXE-30:甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(大阪有机化学工业(股份)制造)
<MATHF的合成>
先将甲基丙烯酸(86g,1mol)冷却至15℃,然后添加樟脑磺酸(4.6g,0.02mol)。向所述溶液中滴加2-二氢呋喃(71g,1mol,1.0当量)。搅拌1小时后,添加饱和碳酸氢钠(500mL),并利用乙酸乙酯(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,对残渣的黄色油状物进行减压蒸馏,而获得作为无色油状物的沸点(bp.)54℃~56℃/3.5mmHg馏分的甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(MATHF)125g(产率为80%)。
<酸值的测定方法>
聚合物的酸值通过使用氢氧化钾的滴定来测定。
<体积平均粒径的测定>
利用日机装(股份)制造的激光衍射·散射式粒度分布计MT3000II来测定。再者,利用PGMEA将分散液稀释至100倍来进行测定。
<分散液D1的制备>
将下述组成的分散液加以调合,并使其与氧化锆珠(0.3mmφ)17,000份混合,然后使用涂料振荡机(Paint Shaker)进行12小时分散。滤取氧化锆珠(0.3mmφ),而获得分散液D1。
·二氧化钛(石原产业(股份)制造,商品名:TTO-51(C),平均一次粒径:10nm~30nm):1,875份
·分散剂(DISPERBYK-111:30质量%PGMEA溶液):2,200份
·溶剂PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯):3,425份
<分散液D2及分散液D3的制备>
除将TTO-51(C)及分散剂分别变更成表1中所记载的以外,以与分散液D1的制备相同的方式分别获得分散液D2及分散液D3。
[表1]
分散液 无机粒子 分散剂
D1 TTO-51(C) DISPERBYK-111
D2 TTO-51(A) DISPERBYK-111
D3 UEP-100 DISPERBYK-111
再者,表1中记载的分散液中所使用的上述以外的略号如下所示。
-无机粒子-
TTO-51(C):二氧化钛,石原产业(股份)制造,平均一次粒径为10nm~30nm,表面处理种类:Al(OH)3/硬脂酸
TTO-51(A):二氧化钛,石原产业(股份)制造,平均一次粒径为10nm~30nm,表面处理种类:Al(OH)3
UEP-100:二氧化锆,第一稀元素化学工业(股份)制造,平均一次粒径为10nm~15nm
-分散剂-
DISPERBYK-111:具有1个以上磷酸酯结构的高分子分散剂,毕克化学公司制造
-聚合物-
<聚合物P1-1的合成>
在氮气气流下,将合计为100份的甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.10摩尔当量)、甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)、及丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)(120份)的混合溶液加热至70℃。一面搅拌所述混合溶液,一面历时3.5小时滴加自由基聚合引发剂V-601(二甲基-2,2′-偶氮双(丙酸2-甲酯)),和光纯药工业(股份)制造,12.0份)及PGMEA(80份)的混合溶液。滴加结束后,在70℃下进行2小时反应,由此获得聚合物P1-1的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-1的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。再者,在所获得的聚合物P1-1中,所使用的各单体的摩尔比与相对应的各单体单元的摩尔比相同。另外,在后述的聚合物中也同样如此。
<P1-2的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.50摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.40摩尔当量),除此以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P1-2的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-2的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<P1-3的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.55摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.35摩尔当量),除此以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P1-3的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-3的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<P1-4的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.65摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.25摩尔当量),除此以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P1-4的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-4的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<P1-5的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.75摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.15摩尔当量),除此以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P1-5的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-5的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<P1-6的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.40摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.50摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.20摩尔当量)及甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(0.70摩尔当量),除此以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P1-6的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P1-6的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<聚合物P2-1的合成>
除将单体组成变更成以下的单体组成以外,通过与聚合物P1相同的方法而获得聚合物P2-1的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.65摩尔当量)、
甲基丙烯酸(0.15摩尔当量)、
甲基丙烯酸甲酯(0.20摩尔当量)
所获得的聚合物P2-1的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为60mgKOH/g。
<聚合物P2-2的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.65摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.15摩尔当量)及甲基丙烯酸甲酯(0.20摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.80摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.10摩尔当量)及甲基丙烯酸甲酯(0.10摩尔当量),除此以外,以与聚合物P2-1的合成相同的方式获得聚合物P2-2的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P2-2的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为60mgKOH/g。
<聚合物P2-3的合成>
将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.65摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.15摩尔当量)及甲基丙烯酸甲酯(0.20摩尔当量)变更成甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(0.55摩尔当量)、甲基丙烯酸(0.20摩尔当量)及甲基丙烯酸甲酯(0.25摩尔当量),除此以外,以与聚合物P2-1的合成相同的方式获得聚合物P2-3的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P2-3的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为60mgKOH/g。
<聚合物P3的合成>
除将单体组成变更成以下的单体组成以外,通过与聚合物P1-1相同的方法而获得聚合物P3的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
甲基丙烯酸缩水甘油酯(0.70摩尔当量)、
甲基丙烯酸(0.10摩尔当量)、
苯乙烯(0.15摩尔当量)、
甲基丙烯酸二环戊酯(0.05摩尔当量)
所获得的聚合物P3的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为12,000。酸值为45mgKOH/g。
<聚合物P4的合成>
除将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯变更成甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(MAEVE)以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P4的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P4的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<聚合物P5的合成>
除将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯变更成甲基丙烯酸1-(环己氧基)乙酯(MACHOE)以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P5的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P5的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
<聚合物P6的合成>
除将甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯变更成甲基丙烯酸四氢-2H-吡喃-2-基酯(MATHP)以外,以与聚合物P1-1的合成相同的方式获得聚合物P6的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P6的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为15,000。酸值为45mgKOH/g。
再者,MAEVE除将2-二氢呋喃变更成相对应的化合物以外,以与上述MATHF相同的方法合成。
另外,MACHOE除将2-二氢呋喃变更成相对应的化合物以外,以与上述MATHF相同的方法合成。
<聚合物P7的合成>
除将甲基丙烯酸缩水甘油酯变更成甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯(OXE-30)以外,以与聚合物P3的合成相同的方式获得聚合物P7的PGMEA溶液。进而添加PGMEA来将固体成分浓度调整成30质量%。
所获得的聚合物P7的由凝胶渗透色谱法(GPC)所测定的重量平均分子量(Mw)为12,000。酸值为45mgKOH/g。
<光酸产生剂>
B1:下述结构的化合物(合成品)
B2:下述结构的化合物(合成品)
B3:下述结构的化合物(合成品)
B4:CGI-1397(下述结构的化合物,巴斯夫公司制造)
B5:下述结构的化合物(根据日本专利特表2002-528451号公报的段落0108中所记载的方法来合成)
[化14]
<B1的合成>
向2-萘酚(10g)、氯苯(30mL)的悬浊溶液中添加氯化铝(10.6g)、2-氯丙酰氯(10.1g),将混合液加热至40℃后反应2小时。在冰浴冷却下,向反应液中滴加4N的HCl水溶液(60mL),然后添加乙酸乙酯(50mL)来进行分液。向有机层中添加碳酸钾(19.2g),在40℃下反应1小时后,添加2N的HCl水溶液(60mL)来进行分液,将有机层浓缩后,利用二异丙醚(10mL)将结晶再浆料化(reslurry),然后进行过滤、干燥而获得酮化合物(6.5g)。
向所获得的酮化合物(3.0g)、甲醇(18mL)的悬浊溶液中添加乙酸(7.3g)、50重量%羟胺水溶液(8.0g),并进行10小时加热回流。放置冷却后,添加水(50mL),对所析出的结晶进行过滤,利用冷甲醇进行清洗后,加以干燥而获得肟化合物(2.4g)。
使所获得的肟化合物(1.8g)溶解于丙酮(20mL)中,在冰浴冷却下添加三乙胺(1.5g)、对甲苯磺酰氯(2.4g),升温至室温后反应1小时。向反应液中添加水(50mL),对所析出的结晶进行过滤后,利用甲醇(20mL)再浆料化,然后进行过滤、干燥而获得B1(2.3g)。
再者,B1的1H-NMR光谱(300MHz,CDCl3)为δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H)7.3(d,2H),7.1(d,1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)。
<B2的合成>
使1-氨基-2-萘酚盐酸盐(东京化成工业(股份)制造)4.0g悬浊于N-甲基吡咯烷酮(和光纯药工业(股份)制造)16g中,添加碳酸氢钠(和光纯药工业(股份)制造)3.4g后,滴加4,4-二甲基-3-氧代戊酸甲酯(和光纯药工业(股份)制造)4.9g,并在氮气环境下以120℃进行2小时加热。放置冷却后,向反应混合液中添加水、乙酸乙酯来进行分液,利用硫酸镁对有机相进行干燥后,进行过滤、浓缩而获得粗B2A。利用硅胶管柱色谱法对粗B2A进行精制,而获得1.7g的中间物B2A。
将B2A(1.7g)与对二甲苯(6mL)混合,添加对甲苯磺酸一水合物(和光纯药工业(股份)制造)0.23g并在140℃下进行2小时加热。放置冷却后,向反应混合液中添加水、乙酸乙酯来进行分液,利用硫酸镁对有机相进行干燥后,进行过滤、浓缩而获得粗B2B。
将THF(2mL)与所有粗B2B混合,在冰浴冷却下滴加2M盐酸/THF溶液6.0mL,继而滴加亚硝酸异戊酯(和光纯药工业(股份)制造)(0.84g),升温至室温为止后搅拌2小时。向所获得的反应混合物中添加水、乙酸乙酯来进行分液,利用水对有机层进行清洗后,利用硫酸镁进行干燥,然后进行过滤、浓缩而获得中间物粗B2C。
将所有中间物粗B2C与丙酮(10mL)混合,在冰浴冷却下添加三乙胺(和光纯药工业(股份)制造)(1.2g)、对甲苯磺酰氯(东京化成工业(股份)制造)(1.4g)后,升温至室温为止并搅拌1小时。向所获得的反应混合液中添加水、乙酸乙酯来进行分液,利用硫酸镁对有机相进行干燥后,进行过滤、浓缩而获得粗B2。利用冷甲醇将粗B2再浆料化后,进行过滤、干燥而获得B2(1.2g)。
再者,B2的1H-NMR光谱(300MHz,CDCl3)为δ=8.5-8.4(m,1H),8.0-7.9(m,4H),7.7-7.6(m,2H),7.6-7.5(m,1H),7.4(d,2H),2.4(s,3H),1.4(s,9H)。
<B3的合成>
除使用苯磺酰氯来代替B1中的对甲苯磺酰氯以外,以与B1相同的方式合成B3。
再者,B3的1H-NMR光谱(300MHz,CDCl3)为δ=8.3(d,1H),8.1(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.7-7.5(m,4H),7.4(dd,1H),7.1(d,1H),5.6(q,1H),1.7(d,3H)。
(实施例1)
<感光性树脂组合物的制备>
以下述组成进行调配、混合而制成均匀的溶液后,使用具有0.2μm的孔径的聚乙烯制过滤器进行过滤,而制成实施例1的感光性树脂组合物。使用所获得的感光性树脂组合物,进行后述的各种评价。将评价结果示于后述的表3及表4中。
·丙二醇单甲醚乙酸酯:191.1份
·下述化合物(东洋化成工业(股份)制造,CMTU)的0.2%PGMEA溶液:25.7份
·聚合物P1的30%PGMEA溶液:263.3份
·光酸产生剂B1:5.1份
·JER157S65(环氧树脂,三菱化学(股份)制造,环氧当量:200g/eq~220g/eq):17.9份
·3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403,信越化学工业(股份)制造):4.5份
·Irganox1726(抗氧化剂,2,4-双(十二基硫甲基)-6-甲基苯酚,巴斯夫公司制造):3.0份
·含有全氟烷基的非离子表面活性剂(F-554,迪爱生(股份)制造)的2.0%PGMEA溶液:11.0份
·分散液D1:478.4份
[化15]
<收缩率的测定>
在使用六甲基二硅氮烷(HMDS)进行了3分钟处理的100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以膜厚变成2.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在80℃的热板上进行120秒干燥(预烘烤),而将溶剂去除。继而,使用堀场制作所(股份)制造的洁净烘箱PVC-211(设定温度为200℃,已确认利用热电偶以5分钟使膜面温度到达195℃以上),测定在200℃下加热20分钟后的膜厚。再者,膜厚的测定是利用触针式表面形状测定器Dektak(优贝克(股份)制造),对膜的中央部分的3处(N=3)进行测定并取平均值来算出。在实施例1中,收缩率(=r2×100(%))变成28.9%。
另外,利用0.5%的氢氧化钾(KOH)水溶液,在23℃下通过覆液法来对去除了上述溶剂的感光性树脂组合物层进行30秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗,然后测定膜厚。以与上述相同的方法,在200℃下对淋洗后的层进行20分钟加热,其后,测定膜厚。对显影及淋洗后的膜厚与显影、淋洗及加热后的膜厚进行了测定,在实施例1中为与上述相同的收缩率。
<折射率的测定>
将所获得的感光性树脂组合物涂布于硅晶片基板上,并在80℃下进行120秒干燥,由此形成厚度为0.5μm的膜。使用超高压水银灯,以200mJ/cm2(利用i射线进行测定)对所述基板进行曝光,其后,利用烘箱在150℃下加热60分钟。
使用椭偏仪VUV-VASE(日本J.A.沃兰(J.A.Woollam Japan)(股份)制造),测定589nm下的硬化膜的折射率。折射率越高越佳,更优选为1.70以上。
<解析力评价>
在使用六甲基二硅氮烷(HMDS)进行了3分钟处理的100mm×100mm的玻璃基板(商品名:XG,康宁公司制造)上,利用旋转涂布机以膜厚变成2.0μm的方式涂布所获得的感光性树脂组合物,并在80℃的热板上进行120秒干燥(预烘烤)。
其次,使用ghi射线高压水银灯曝光机,在照度为20mW/cm2、200mJ/cm2下,隔着线与空间为1∶1的带有1%~60%灰阶(gradation)的掩模进行曝光。
继而,在23℃下,利用0.5%的KOH水溶液并通过覆液法进行30秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗。继而,在150℃下加热60分钟而获得图案。利用光学显微镜对所述图案进行观察。
自掩模的线与空间的宽度50μm起开始所述操作,并每次使宽度缩小5μm直至10μm为止,10μm以下时每次使宽度缩小1μm,将最佳曝光量部分的可清晰地制作图案的最小宽度设为分辨率。4或3为实用范围。
4:分辨率为5μm以下。
3:分辨率超过5μm、且为10μm以下。
2:分辨率超过10μm、且为50μm以下。
1:在掩模的线与空间的宽度50μm下无法形成图案。
<锥形形状评价>
对于上述所形成的线与空间的宽度为50μm的剖面,利用扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope,SEM)观察锥形形状。使用ghi射线高压水银灯曝光机,在照度为20mW/cm2、200mJ/cm2下以100μm对掩模与基板的间隙进行曝光。准直角(collimation angle)为2度。再者,上述曝光机使用具有超高压水银灯的近接型曝光机(日立先端科技电子工程(股份)制造)。
以下表示基于上述锥形形状的锥角的评价基准。
5:20°以上、30°以下
4:超过30°、且为40°以下
3:超过40°、且为50°以下
2:超过50°、且为75°以下,或超过15°、未满20°
1:超过75°、或为15°以下
上述“锥角”是指在线宽度方向的图案的剖面形状中,图案的侧面与形成有图案的基板平面所成的角。再者,当图案的剖面形状为半圆或弓形等,侧面的剖面为曲线时,也设为图案的最上部与基板的中点,即膜厚1/2的点处的切线与板基板平面所成的角。
作为锥角的具体例,图6~图9所示的各图案剖面形状中的θ为锥角。
图6所示的锥形形状是锥角为20°以上、30°以下时的一例。若锥角为20°以上、30°以下,则可充分地获得硬化膜的高度,并且在蒸镀有ITO等的配线的情况下可抑制断线的产生。
图7所示的锥形形状是锥角未满20°时的一例。若锥角未满20°,则无法充分地获得硬化膜的高度,另外,曝光图案的再现性欠佳。
图8所示的锥形形状是锥角超过75°、且为90°以下时的一例。若锥角超过75°,则在蒸镀有ITO等的配线的情况下容易产生断线。
图9所示的锥形形状是锥角超过90°时的一例。若锥角超过90°,则变成如与蚀刻中的侧蚀(side etch)相同的形状,在蒸镀有ITO等的配线的情况下非常容易产生断线。
(实施例2~实施例22及比较例5)
除将各成分变更成表2中所记载的成分以外,与实施例1同样地制备实施例2~实施例22及比较例5的感光性树脂组合物,进而使用所获得的感光性树脂组合物进行各种评价。将评价结果示于后述的表3及表4中。
(比较例1~比较例4)
使用上述分散液D1,以氧化钛浓度变成50质量%的方式,将粘合剂与单体的质量比设为1.0,将表2所示的引发剂设为3质量%,将表面活性剂Megafac F-554设为0.1质量%,且作为总固体成分为14质量%的PGMEA溶液而分别进行制备。进而使用所获得的感光性树脂组合物进行各种评价。将评价结果示于后述的表3及表4中。
·上述粘合剂:根据公知的方法合成下述树脂(Mw=30,000)。
[化16]
·上述单体:DPHA(二季戊四醇六丙烯酸酯70质量%与二季戊四醇五丙烯酸酯30质量%的混合物)
·OXE-02:引发剂,下述化合物,巴斯夫公司制造,艳佳固(IRGACURE)OXE 02
·OXE-01:引发剂,下述化合物,巴斯夫公司制造,IRGACUREOXE 01
[化17]
[表3]
[表4]
再者,在比较例4中看到由显影所引起的膜减少。
另外,在比较例1~比较例3的解析力评价中,解析力的等级为2,且在一部分中看到线与空间图案的破碎部位。
(实施例23)
在日本专利第3321003号公报的图1中所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,而获得实施例的液晶显示装置。即,将实施例1的感光性树脂组合物旋涂于基板上,在热板上进行预烘烤(80℃/120秒)后,使用高压水银灯自掩模上照射200mJ/cm2(能量强度为20mW/cm2)的i射线(365nm),然后利用碱性水溶液进行显影而形成图案,并在150℃下进行60分钟的加热处理,而形成硬化膜作为层间绝缘膜。
对所获得的液晶显示装置施加驱动电压的结果,可知其为显示良好的显示特性、且可靠性高的液晶显示装置。
(实施例24)
利用以下的方法来制作使用薄膜晶体管(TFT)的有机EL显示装置(参照图2)。
在玻璃基板6上形成底栅极型的TFT1,并在覆盖所述TFT1的状态下形成包含Si3N4的绝缘膜3。继而,在所述绝缘膜3上形成此处省略了图示的接触孔后,经由所述接触孔而在绝缘膜3上形成连接于TFT1的配线2(高度为1.0μm)。所述配线2是用以将TFT1间、或将其后的步骤中形成的有机EL元件与TFT1加以连接的Cu配线。
进而,为了使由配线2的形成所产生的凹凸平坦化,在埋入由配线2所产生的凹凸的状态下,朝绝缘膜3上形成平坦化膜4。朝绝缘膜3上的平坦化膜4的形成是将实施例1的感光性树脂组合物旋涂于基板上,在热板上进行预烘烤(80℃/120秒)后,使用高压水银灯自掩模上照射200mJ/cm2(能量强度为20mW/cm2)的i射线(365nm),然后利用碱性水溶液进行显影而形成图案,并在150℃下进行60分钟的加热处理。
涂布感光性树脂组合物时的涂布性良好,在曝光、显影、煅烧后所获得的硬化膜中,未发现皱褶或裂痕的产生。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。
继而,在所获得的平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。首先,使包含ITO的第一电极5经由接触孔7连接于配线2而形成在平坦化膜4上。其后,涂布抗蚀剂,并进行预烘烤,隔着所期望的图案的掩模进行曝光,然后进行显影。将所述抗蚀剂图案作为掩模,通过使用ITO蚀刻剂的湿式蚀刻来进行图案加工。其后,在50℃下,使用抗蚀剂剥离液(去除剂(Remover)100,安智电子材料(AZ Electronic Materials)公司制造)将上述抗蚀剂图案剥离。以上述方式获得的第一电极5相当于有机EL元件的阳极。
继而,形成覆盖第一电极5的周缘的形状的绝缘膜8。将实施例1的感光性树脂组合物用于绝缘膜8,以与上述相同的方法形成绝缘膜8。通过设置所述绝缘膜8,可防止第一电极5与其后的步骤中所形成的第二电极之间的短路。
进而,在真空蒸镀装置内,隔着所期望的图案掩模而依次进行蒸镀来设置空穴传输层、有机发光层、电子传输层。继而,在基板上方的整个面上形成包含A1的第二电极。自蒸镀机中取出所获得的上述基板,通过使用紫外线硬化型环氧树脂与密封用玻璃板进行贴合来密封。
如以上那样,获得在各有机EL元件上连接用以对其进行驱动的TFT1而成的有源矩阵型的有机EL显示装置。经由驱动电路而施加电压的结果,可知其为显现良好的显示特性、且可靠性高的有机EL显示装置。
(实施例25)
利用以下所述的方法,并使用本发明的高折射率的硬化性树脂材料来制作触摸屏显示装置。
<第一透明电极图案的形成>
[透明电极层的形成]
将事先形成有掩模层的强化处理玻璃(300mm×400mm×0.7mm)的前面板导入至真空室内,使用SnO2含有率为10质量%的ITO靶材(铟∶锡=95∶5(摩尔比)),通过直流(DirectCurrent,DC)磁控溅镀(条件:基材的温度为250℃,氩压力为0.13Pa,氧压力为0.01Pa)来形成厚度为40nm的ITO薄膜,而获得形成有透明电极层的前面板。ITO薄膜的表面电阻为80Ω/□。
继而,将市售的蚀刻抗蚀剂涂布于ITO上并进行干燥,而形成蚀刻抗蚀剂层。将曝光掩模(具有透明电极图案的石英曝光掩模)面与上述蚀刻抗蚀剂层之间的距离设定为100μm,以50mJ/cm2(i射线)的曝光量进行图案曝光后,利用专用的显影液来进行显影,进而在130℃下进行30分钟的后烘烤处理,而获得形成有透明电极层与蚀刻抗蚀剂层图案的前面板。
使形成有透明电极层与蚀刻抗蚀剂层图案的前面板浸渍于加入有ITO蚀刻剂(盐酸、氯化钾水溶液;液温为30℃)的蚀刻槽中,进行100秒处理,将未由蚀刻抗蚀剂层覆盖而露出的区域的透明电极层溶解去除,而获得附有带有蚀刻抗蚀剂层图案的透明电极层图案的前面板。
继而,使附有带有蚀刻抗蚀剂层图案的透明电极层图案的前面板浸渍于专用的抗蚀剂剥离液中,将蚀刻抗蚀剂层去除,而获得形成有掩模层与第一透明电极图案的前面板。
[绝缘层的形成]
将实施例1的感光性树脂组合物涂布于形成有掩模层与第一透明电极图案的前面板上并进行干燥(膜厚为1μm,80℃、120秒),而获得感光性树脂组合物层。将曝光掩模(具有绝缘层用图案的石英曝光掩模)面与上述感光性树脂组合物层之间的距离设定为30μm,以200mJ/cm2(i射线)的曝光量进行图案曝光。
继而,在23℃下,利用2.38质量%的氢氧化四甲基铵水溶液并通过覆液法进行15秒显影,进而利用超纯水进行10秒淋洗。继而,在220℃下进行45分钟的后烘烤处理,而获得形成有掩模层、第一透明电极图案、绝缘层图案的前面板。
<第二透明电极图案的形成>
[透明电极层的形成]
对以与上述第一透明电极图案的形成相同的方式形成至绝缘层图案为止的前面板进行DC磁控溅镀处理(条件:基材的温度为50℃,氩压力为0.13Pa,氧压力为0.01Pa),形成厚度为80nm的ITO薄膜,而获得形成有透明电极层的前面板。ITO薄膜的表面电阻为110Ω/□。
以与第一透明电极图案的形成相同的方式,使用市售的蚀刻抗蚀剂获得形成有第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、透明电极层、蚀刻抗蚀剂图案的前面板(后烘烤处理;130℃、30分钟)。
进而,以与第一透明电极图案的形成相同的方式进行蚀刻,而去除蚀刻抗蚀剂层,由此获得形成有掩模层、第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案的前面板。
<与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素的形成>
以与上述第一透明电极图案、及第二透明电极图案的形成相同的方式,对形成有第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案的前面板进行DC磁控溅镀处理,而获得形成有厚度为200nm的铝(A1)薄膜的前面板。
以与上述第一透明电极图案、及第二透明电极图案的形成相同的方式,使用市售的蚀刻抗蚀剂获得形成有第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、蚀刻抗蚀剂图案的前面板(后烘烤处理;130℃、30分钟)。
进而,以与第一透明电极图案的形成相同的方式进行蚀刻(30℃、50秒),而将蚀刻抗蚀剂层去除(45℃、200秒),由此获得形成有掩模层、第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素的前面板。
<透明保护层的形成>
在以与绝缘层的形成相同的方式形成至与上述第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素为止的前面板上,涂布实施例1的感光性树脂组合物并进行干燥(膜厚为1μm,90℃、120秒),而获得感光性树脂组合物膜。进而,不隔着曝光掩模而以50mJ/cm2(i射线)的曝光量进行前面曝光,然后进行显影、后曝光(1,000mJ/cm2)、后烘烤处理,而获得以如下方式层叠利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层(透明保护层)的前面板,所述方式是将掩模层、第一透明电极图案、利用实施例1的感光性树脂组合物所形成的绝缘层图案、第二透明电极图案、与第一透明电极图案及第二透明电极图案不同的导电性要素全部覆盖的方式。
<图像显示装置(触摸屏)的制作>
在利用日本专利特开2009-47936号公报中记载的方法所制造的液晶显示元件上贴合之前制造的前面板,利用公知的方法制作具备静电电容型输入装置作为构成要素的图像显示装置。
<前面板、及图像显示装置的评价>
第一透明电极图案、第二透明电极图案、及与两者不同的导电性要素各自的导电性不存在问题,另一方面,第一透明电极图案与第二透明电极图案之间具有绝缘性,作为触摸屏,获得了良好的显示特性。进而,第一透明电极图案及第二透明电极图案不易被看到,获得了显示特性优异的图像显示装置。
符号的说明
1:TFT(薄膜晶体管)
2:配线
3:绝缘膜
4:平坦化膜
5:第一电极
6:玻璃基板
7:接触孔
8:绝缘膜
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
30:静电电容型输入装置
31:前面板
32:掩模层
33:第一透明电极图案
33a:垫部分
33b:连接部分
34:第二透明电极图案
35:绝缘层
36:导电性要素
37:透明保护层
38:开口部
100:基板
102:基板表面
104:硬化膜
X:第一方向
Y:第二方向
θ:锥角

Claims (16)

1.一种硬化膜的制造方法,其特征在于:依次包括步骤(a)及步骤(b),
(a)层形成步骤,使用含有(成分A)无机粒子、(成分B)含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物、及(成分C)光酸产生剂的感光性树脂组合物,在基板上形成满足下述式(2)、且包含所述感光性树脂组合物的固体成分的层;以及
(b)热处理步骤,对包含所述感光性树脂组合物的固体成分的层进行热处理;
收缩率r2=(t20-t21)/t20≥0.15   (2)
式中,t20表示包含感光性树脂组合物的固体成分的层的厚度,t21表示在200℃下对所述层进行20分钟加热后的厚度。
2.根据权利要求1所述的硬化膜的制造方法,其中所述热处理的温度为120℃以上、200℃以下。
3.根据权利要求1或2所述的硬化膜的制造方法,其中所述热处理的温度为120℃以上、175℃以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中所述热处理是在120℃以上、175℃以下的温度下进行30分钟~180分钟。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中相对于所述含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物的所有构成单元,所述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的比例为50摩尔%~95摩尔%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中相对于所述含有具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的聚合物的所有构成单元,所述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元的比例为65摩尔%~85摩尔%。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中所述具有酸基由酸分解性基保护的基的构成单元为由下述式(a1-1-1)所表示的构成单元,
[化1]
式中,R表示氢原子或甲基。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中成分A为金属氧化物粒子。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬化膜的制造方法,其中成分A为氧化钛粒子或氧化锆粒子。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的硬化膜的制造方法,其还包括(成分D)热交联剂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的硬化膜的制造方法,其还包括(成分E)抗氧化剂。
12.一种硬化膜,其通过根据权利要求1至11中任一项所述的硬化膜的制造方法而获得。
13.根据权利要求12所述的硬化膜,其为层间绝缘膜。
14.一种液晶显示装置,其包括根据权利要求12或13所述的硬化膜。
15.一种有机电致发光显示装置,其包括根据权利要求12或13所述的硬化膜。
16.一种触摸屏显示装置,其包括根据权利要求12或13所述的硬化膜。
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