CN105122137A - 感光性树脂组合物、保护膜或绝缘膜、触摸面板及其制造方法 - Google Patents
感光性树脂组合物、保护膜或绝缘膜、触摸面板及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的目的在于提供一种兼具能够获得高硬度,透明性、耐湿热性、密合性和耐化学性优异的固化膜,并且涂液的保存稳定性良好,保存中密合性和耐化学性不降低这样的多种性能的能够碱性显影的感光性树脂组合物,提供一种感光性树脂组合物,是含有(A)碱溶性树脂、(D)金属螯合物和(E)硅烷化合物的感光性树脂组合物,上述(A)碱溶性树脂为特定范围的双键当量的碱溶性树脂,上述(D)金属螯合物为特定结构的化合物,上述(E)硅烷化合物为特定结构的四官能硅烷或硅烷低聚物。
Description
技术领域
本发明涉及感光性树脂组合物、保护膜或绝缘膜、触摸面板及其制造方法。
背景技术
近年来,随着智能手机、平板终端的普及,静电容量式触摸面板备受关注。一般而言,静电容量式触摸面板的传感器基板具有下述结构:在玻璃上具有ITO(氧化铟锡,IndiumTinOxide)、金属(银、钼或铝等)进行了图案形成的配线,此外在配线的交叉部具有绝缘膜、保护ITO和金属的保护膜。一般而言,保护膜由高硬度的无机系的SiO2或SiNx、或感光性透明材料等形成(专利文献1),绝缘膜由感光性透明材料形成的情况多。然而无机系材料具有下述课题:将SiO2、SiNx通过CVD(化学气相沉积,ChemicalVaporDeposition)进行高温制膜来形成,而且为了进行使用了抗蚀剂的图案加工而工艺数增加等,制造成本变高。进一步,缺乏耐湿热性,基底的金属配线腐蚀等,不能获得可靠性高的触摸面板。
关于感光性透明材料,虽然预料到由工艺数的减少带来的成本减少,但具有下述课题:硬度不充分,而且与无机系材料同样地耐湿热性低,在可靠性试验中,基底的金属配线腐蚀等。
由感光性透明材料获得的固化膜暴露于用于对ITO、基底的金属配线进行加工的蚀刻液等酸性或碱性的各种药液,如果固化膜的耐化学性低,则在固化膜与基底的金属配线、基板的界面发生剥离、浮起而成为ITO的断线等的原因。
进一步如果将感光性透明材料的涂液在室温下进行保存,则还有保存中材料变质,与基板的密合性、耐化学性降低这样的课题。因此,强烈要求高硬度,透明性、耐湿热性、密合性和耐化学性优异,能够利用碱性显影液进行图案加工,并且涂液的保存稳定性良好,保存中密合性和耐化学性不降低的感光性透明材料。
作为感光性透明材料,已知含有碱溶性树脂、自由基聚合性化合物、光聚合引发剂和其它添加剂的UV固化型涂布组合物。该组合物用于例如,滤色器用外覆层材和隔离物材,此外进一步通过含有着色剂也用于彩色抗蚀剂(专利文献2、3)。为了改善上述那样的问题,开发了含有多官能环氧化合物的感光性透明材料(专利文献3)、含有锆化合物那样的金属螯合物的感光性透明材料(专利文献4)、含有具有3个或4个水解性烷氧基的硅烷化合物的感光性透明材料(专利文献5)、含有(甲基)丙烯酰基当量为100~300g/eq的聚合物、螯合物、硅烷偶联的感光性透明材料(专利文献6)或含有醇交换反应催化剂、具有2个以上水解性甲硅烷基、硅烷醇基的硅烷偶联剂的感光性透明材料(专利文献7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-279819号公报
专利文献2:日本特开2006-30809号公报
专利文献3:日本特开2010-24434号公报
专利文献4:国际公开第2011/129210号
专利文献5:日本特开2007-225812号公报
专利文献6:国际公开第2004/39856号
专利文献7:日本特开2011-102027号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,现状是所得的固化膜为高硬度,透明性、耐湿热性、密合性和耐化学性优异,能够用碱性显影液进行图案加工,并且涂液的保存稳定性良好,在保存中密合性和耐化学性不降低这样的要求都满足的感光性透明材料完全未知。
因此,本发明的目的在于提供兼具能够获得高硬度,透明性、耐湿热性、密合性和耐化学性优异的固化膜,并且涂液的保存稳定性良好,在保存中密合性和耐化学性不降低这样的多种性能,能够碱性显影的感光性树脂组合物。
用于解决课题的方法
本发明提供一种感光性树脂组合物,是含有(A)碱溶性树脂、(D)金属螯合物和(E)硅烷化合物的感光性树脂组合物,上述(A)碱溶性树脂为特定范围的双键当量的碱溶性树脂,上述(D)金属螯合物为特定结构的化合物,上述(E)硅烷化合物为特定结构的四官能硅烷或硅烷低聚物。
发明的效果
根据本发明的感光性树脂组合物,可以获得高硬度,透明性、耐湿热性、密合性和耐化学性优异的固化膜。此外根据本发明的感光性树脂组合物,能够调制保存稳定性良好,在保存中密合性和耐化学性不降低的涂液。
附图说明
图1为显示触摸面板构件的制造过程的概略俯视图。
图2为显示触摸面板构件的概略截面图。
具体实施方式
本发明的感光性树脂组合物的特征在于,含有(A)碱溶性树脂、(D)金属螯合物和(E)硅烷化合物,上述(A)碱溶性树脂具有烯属不饱和双键基团,双键当量为300~5,000g/mol,上述(D)金属螯合物为通式(1)所示的化合物,上述(E)硅烷化合物为通式(2)所示的四官能硅烷或通过使通式(2)所示的四官能硅烷缩合而得的硅烷低聚物。
(通式(1)中,M表示钛、锆、铝或镁,R1表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,R2和R3各自独立地表示氢、碳原子数1~20的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~6的烷氧基或羟基,n和m表示0~4的整数,n+m=2~4。通式(2)中,R4~R7各自独立地表示氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。)
本发明的感光性树脂组合物含有(A)碱溶性树脂。(A)碱溶性树脂具有烯属不饱和双键基团。通过(A)碱溶性树脂具有烯属不饱和双键基团,从而可以促进曝光时的UV固化而灵敏度提高,并且热固化后的交联密度提高,提高固化膜的硬度。作为(A)碱溶性树脂的双键当量,为300~5,000g/mol,优选为300~2,000g/mol,更优选为300~1,500g/mol。这里所谓双键当量,是指烯属不饱和双键基团每1mol的树脂重量,单位为g/mol。双键当量可以通过测定碘值来算出。如果双键当量为上述范围,则热固化时的耐裂性、固化膜的硬度、耐化学性和涂液的保存稳定性提高。如果双键当量不足300,则有时涂液的保存稳定性或热固化时的耐裂性降低。另一方面,如果双键当量超过5,000,则有时固化膜的硬度或耐化学性降低。
作为(A)碱溶性树脂,可举出例如,丙烯酸系树脂、聚硅氧烷、聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酰胺、酚醛清漆树脂或环氧树脂等,从烯属不饱和双键基团的导入的容易性考虑,优选为(A-1)丙烯酸系树脂或(A-2)聚硅氧烷。即,(A)碱溶性树脂优选选自(A-1)丙烯酸系树脂和(A-2)聚硅氧烷。(A)碱溶性树脂可以包含多种上述树脂。
作为(A-1)丙烯酸系树脂,优选为具有羧基的(A-1)丙烯酸系树脂。通过(A-1)丙烯酸系树脂具有羧基,从而能够进行碱性显影液时的图案加工。作为(A-1)丙烯酸系树脂的羧酸当量,优选为280~1,400g/mol,更优选为300~1,100g/mol,进一步优选为400~950g/mol。这里所谓丙烯酸系树脂的羧酸当量,是指羧基每1mol的丙烯酸系树脂重量,单位为g/mol。由羧酸当量的值,可以求出丙烯酸系树脂中的羧基的数目。如果丙烯酸系树脂的羧酸当量为上述范围,则碱性显影液时的图案加工性提高,显影后的图案形状变得良好。如果羧酸当量不足280,则有时显影时的膜减少大,显影后的图案形状恶化。另一方面,如果羧酸当量超过1400,则有时碱性显影液时的图案加工性降低,成为显影后的残渣产生的原因。
作为(A-1)丙烯酸系树脂的重均分子量(以下,“Mw”),通过凝胶渗透色谱(以下,“GPC”)测定的以聚苯乙烯换算计,优选为2,000~100,000,更优选为5,000~40,000。如果Mw为上述范围,则涂布时的流平性、碱性显影液时的图案加工性、显影后的析像度和涂液的保存稳定性提高。如果Mw不足2,000,则有时无粘性性能恶化,曝光后的涂膜的耐湿性降低,显影时的膜减少变大,显影后的析像度降低。另一方面,如果Mw超过100,000,则有时涂布时的流平性差,发生涂布不均,碱性显影液时的图案加工性显著地降低,涂液的保存稳定性降低。
作为(A-1)丙烯酸系树脂,优选为使具有羧基或羧酸酐基的(甲基)丙烯酸系化合物或其它(甲基)丙烯酸酯进行自由基共聚而得的丙烯酸系树脂。作为自由基共聚所使用的自由基聚合引发剂,可举出例如,2,2’-偶氮二(异丁腈)或2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物或过氧化月桂酰、过氧化二-叔丁基、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己烷-1-基)酯、2-乙基过氧化己酸叔丁酯、甲基乙基酮过氧化物、过氧化苯甲酰或异丙基苯氢过氧化物等有机过氧化物。
自由基共聚的条件可以适当设定,优选为例如,通过鼓泡、减压脱气等将反应容器内进行充分氮气置换之后,在溶剂中,添加共聚成分和自由基聚合引发剂,在60~110℃反应30~500分钟。在作为共聚成分使用具有酸酐基的(甲基)丙烯酸系化合物的情况下,优选添加理论量的水,在30~60℃反应30~60分钟。此外,可以根据需要使用硫醇化合物等链转移剂。
作为具有羧基或酸酐基的(甲基)丙烯酸系化合物,可举出例如,(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酐、衣康酸、衣康酸酐、琥珀酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯、邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯或四氢邻苯二甲酸单(2-丙烯酰氧基乙基)酯。
作为(甲基)丙烯酸酯,可举出例如,(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)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环己烯酯、(甲基)丙烯酸(4-甲氧基)环己酯、(甲基)丙烯酸(2-异丙基氧基羰基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-环戊基氧基羰基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-环己基氧基羰基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-环己烯基氧基羰基)乙酯、(甲基)丙烯酸[2-(4-甲氧基环己基)氧基羰基]乙酯、(甲基)丙烯酸降冰片烷酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸四环癸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸金刚烷酯、(甲基)丙烯酸(金刚烷基)甲酯或(甲基)丙烯酸(1-甲基)金刚烷酯。
作为其它共聚成分,可以使用苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯或α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物,从所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高考虑,优选为苯乙烯。
作为具有烯属不饱和双键基团的(A-1)丙烯酸系树脂,优选为对将具有羧基或酸酐基的(甲基)丙烯酸系化合物与其它(甲基)丙烯酸酯进行自由基共聚而得的共聚物,进一步将除了具有烯属不饱和双键基团以外还具有环氧基的不饱和化合物进行开环加成反应而获得的树脂。作为具有环氧基的不饱和化合物的开环加成反应所使用的催化剂,可举出例如,三乙胺、二甲基苯胺、四甲基乙二胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、二甲基苄基胺或三-正辛基7胺等胺系催化剂、四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氟化铵等季铵盐或四甲基脲等烷基脲、四甲基胍等烷基胍、双(2-乙基己酸)锡(II)或二月桂酸二-正丁基锡(IV)等锡系催化剂、四(2-乙基己酸)钛(IV)等钛系催化剂、三苯基膦或三苯基氧化膦等磷系催化剂、三(乙酰丙酮根)合铬(III)、氯化铬(III)、辛烯酸铬(III)或环烷酸铬(III)等铬系催化剂或辛烯酸钴(II)等钴系催化剂。
作为具有环氧基的不饱和化合物,可举出例如,(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸(α-乙基)缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸(α-正丙基)缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸(α-正丁基)缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧)正丁酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧)庚酯、(甲基)丙烯酸(α-乙基-6,7-环氧)庚酯、烯丙基缩水甘油基醚、乙烯基缩水甘油基醚、2-乙烯基苄基缩水甘油基醚、3-乙烯基苄基缩水甘油基醚、4-乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-2-乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-3-乙烯基苄基缩水甘油基醚、α-甲基-4-乙烯基苄基缩水甘油基醚、2,3-双(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,4-双(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,5-双(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,6-双(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,3,4-三(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,3,5-三(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、2,3,6-三(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯、3,4,5-三(缩水甘油基氧基甲基)苯乙烯或2,4,6-三(缩水甘油基氧基甲基苯乙烯)。
在(A-1)丙烯酸系树脂具有羧基的情况下,优选为不具有环氧基的(A-1)丙烯酸系树脂。如果(A-1)丙烯酸系树脂具有羧基和环氧基两者,则有在涂液的保存中羧基与环氧基发生反应的可能性,在保存中密合性或耐化学性降低等,涂液的保存稳定性降低。作为不具有环氧基的(A-1)丙烯酸系树脂,优选为使具有羧基或酸酐基的(甲基)丙烯酸系化合物、与选自不具有环氧基的其它(甲基)丙烯酸酯和不具有环氧基的芳香族乙烯基化合物中的一种以上共聚成分自由基共聚而成的丙烯酸系树脂。
作为(A-2)聚硅氧烷,优选为将有机硅烷水解,通过加热或使用了酸或碱等的反应,进行脱水缩合而得的聚硅氧烷,更优选为将含有通式(3)所示的有机硅烷和/或通式(4)所示的有机硅烷的有机硅烷进行水解,脱水缩合而得的聚硅氧烷。
(通式(3)和(4)中,R8各自独立地表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数2~10的烯基或碳原子数6~15的芳基,R9~R13各自独立地表示氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。n表示1~3的整数,m表示1~8的整数。)
R8各自独立地优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数2~8的烯基或碳原子数6~10的芳基。R9~R13各自独立地优选为氢、碳原子数1~4的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。
作为通式(3)的R8的烷基,可举出例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基或正癸基。作为通式(3)的R8的环烷基,可举出例如,环戊基或环己基。此外,作为其取代基,可举出例如,卤素、环氧基、缩水甘油基、氧杂环丁烷基、羧基、氨基、巯基、异氰酸酯基或琥珀酸酐残基。作为通式(3)的R8的烷基的取代体,可举出例如,三氟甲基、3,3,3-三氟丙基、3-环氧丙氧基丙基、2-(3,4-环氧环己基)乙基、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基、1-羧基-2-羧基戊基、3-氨基丙基、3-巯基丙基、3-异氰酸酯丙基或下述结构的基团。
作为通式(3)的R8的烯基及其取代体,可举出例如,乙烯基、烯丙基、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基或2-(甲基)丙烯酰氧基乙基。作为通式(3)的R8的芳基及其取代体,可举出例如,苯基、4-甲苯基、4-羟基苯基、4-甲氧基苯基、4-叔丁基苯基、1-萘基、2-萘基、4-苯乙烯基、2-苯基乙基、1-(4-羟基苯基)乙基、2-(4-羟基苯基)乙基或4-羟基-5-(4-羟基苯基羰氧基)戊基。
作为通式(3)和(4)的R9~R13的烷基,可举出例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。作为通式(3)和(4)的R9~R13的酰基,可举出例如,乙酰基。作为通式(3)和(4)的R9~R13的芳基,可举出例如,苯基、4-甲苯基、4-羟基苯基、4-甲氧基苯基、4-叔丁基苯基或1-萘基。
在通式(3)中,n=1的情况下为三官能硅烷,n=2的情况下为二官能硅烷,n=3的情况下为一官能硅烷。
通式(3)所示的一官能硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率以Si原子mol比计优选为0~10mol%,更优选为0~5mol%。如果来源于通式(3)所示的一官能硅烷的Si原子mol比超过10mol%,则有时聚硅氧烷的Mw变低。通式(3)所示的二官能硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率以Si原子mol比计优选为0~60mol%,更优选为0~40mol%。如果来源于通式(3)所示的二官能硅烷的Si原子mol比超过60mol%,则有时聚硅氧烷的玻璃化转变温度变低,热固化时图案回流,热固化后的析像度降低。通式(3)所示的三官能硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率以Si原子mol比计优选为50~100mol%,更优选为60~100mol%。如果来源于通式(3)所示的三官能硅烷的Si原子mol比不足50mol%,则有时固化膜的硬度降低。
通式(3)所示的一官能硅烷单元、通式(3)所示的二官能硅烷单元或通式(3)所示的三官能硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率可以组合1H-核磁共振(以下,“NMR”)、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法和灰分测定等来求出。
作为通式(3)所示的有机硅烷,优选为具有芳香族基的有机硅烷。通过(A-2)聚硅氧烷具有来源于具有芳香族基的有机硅烷的结构,从而由于芳香族基的立体位阻、疏水性,因而显影后的图案形状变得良好,可以提高热固化时的耐裂性、固化膜的耐湿热性和耐化学性。
作为由通式(3)表示并且具有芳香族基的有机硅烷,可举出例如,苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、4-甲苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、4-甲氧基苯基三甲氧基硅烷、4-叔丁基苯基三甲氧基硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、4-苯乙烯基三甲氧基硅烷、2-苯基乙基三甲氧基硅烷、4-羟基苄基三甲氧基硅烷、1-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷或4-羟基-5-(4-羟基苯基羰氧基)戊基三甲氧基硅烷等三官能硅烷或二苯基二甲氧基硅烷或二苯基二乙氧基硅烷等二官能硅烷,从使显影后的图案形状良好,提高热固化时的耐裂性、固化膜的耐湿热性和耐化学性的观点出发,优选为苯基三甲氧基硅烷、4-甲苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、4-甲氧基苯基三甲氧基硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、4-苯乙烯基三甲氧基硅烷、2-苯基乙基三甲氧基硅烷或4-羟基苄基三甲氧基硅烷,更优选为1-萘基三甲氧基硅烷或2-萘基三甲氧基硅烷。此外,从热固化时的耐裂性提高的观点出发,优选为二苯基二甲氧基硅烷或二苯基二乙氧基硅烷。
由通式(3)表示并且具有芳香族基的有机硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率以Si原子mol比计优选为3~70mol%,更优选为5~60mol%,进一步优选为10~50mol%。如果由通式(3)表示并且来源于具有芳香族基的有机硅烷的Si原子mol比不足3mol%,则有时显影后的图案形状恶化,热固化时的耐裂性、固化膜的耐湿热性或耐化学性降低。另一方面,如果超过70mol%,则有时碱性显影液时的图案加工性或固化膜的硬度降低。
由通式(3)表示并且具有芳香族基的有机硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率可以组合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法和灰分测定等来求出。
作为通式(3)所示的有机硅烷,也优选为具有烯属不饱和双键基团的有机硅烷。通过(A-2)聚硅氧烷具有来源于有机硅烷的烯属不饱和双键基团,从而可以促进曝光时的UV固化而灵敏度提高,并且热固化后的交联密度提高,提高固化膜的硬度。
作为由通式(3)表示并且具有烯属不饱和双键基团的有机硅烷,可举出例如,乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷或4-苯乙烯基三甲氧基硅烷等三官能硅烷或甲基乙烯基二甲氧基硅烷或二乙烯基二乙氧基硅烷等二官能硅烷,从固化膜的硬度和耐化学性提高的观点出发,优选为乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷或4-苯乙烯基三甲氧基硅烷。
作为通式(3)所示的有机硅烷,也优选为具有酸性基团的有机硅烷。通过(A-2)聚硅氧烷具有来源于有机硅烷的酸性基团,从而可以抑制显影后的残渣产生,提高显影后的析像度。作为酸性基团,优选为显示pH值小于6的酸度的基团。作为显示pH值小于6的酸度的基团,可举出例如,羧基、羧酸酐基、磺酸基、酚性羟基、羟基酰亚胺基或硅烷醇基,从碱性显影液时的图案加工性和显影后的析像度提高的观点出发,优选为羧基或羧酸酐基。
作为由通式(3)表示并且具有酸性基团的有机硅烷,可举出例如,3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙酸、4-三甲氧基甲硅烷基丁酸、4-三乙氧基甲硅烷基丁酸、5-三甲氧基甲硅烷基戊酸、5-三乙氧基甲硅烷基戊酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐、4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、4-甲氧基苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苄基三甲氧基硅烷、1-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷或4-羟基-5-(4-羟基苯基羰氧基)戊基三甲氧基硅烷等三官能硅烷或3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙酸、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙酸、4-二甲基甲氧基甲硅烷基丁酸、4-二甲基乙氧基甲硅烷基丁酸、5-二甲基甲氧基甲硅烷基戊酸、5-二甲基乙氧基甲硅烷基戊酸、3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐或4-(3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐等一官能硅烷,从碱性显影液时的图案加工性和显影后的析像度提高的观点出发,优选为3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙酸、4-三甲氧基甲硅烷基丁酸、4-三乙氧基甲硅烷基丁酸、5-三甲氧基甲硅烷基戊酸、5-三乙氧基甲硅烷基戊酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐或4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐等三官能硅烷或3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙酸、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙酸、4-二甲基甲氧基甲硅烷基丁酸、4-二甲基乙氧基甲硅烷基丁酸、5-二甲基甲氧基甲硅烷基戊酸、5-二甲基乙氧基甲硅烷基戊酸、3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-二甲基甲氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐或4-(3-二甲基乙氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐等一官能硅烷,更优选为3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙酸、4-三甲氧基甲硅烷基丁酸、4-三乙氧基甲硅烷基丁酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐或4-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐。
由通式(3)表示并且具有酸性基团的有机硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率可以组合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法和灰分测定等来求出。
作为(A-2)聚硅氧烷的羧酸当量,优选为280~1,400g/mol,更优选为300~1,100g/mol,进一步优选为400~950g/mol。这里所谓聚硅氧烷的羧酸当量,是指羧基每1mol的聚硅氧烷重量,单位为g/mol。可以由羧酸当量的值求出聚硅氧烷中的羧基的数目。如果聚硅氧烷的羧酸当量为上述范围,则碱性显影液时的图案加工性提高,显影后的图案形状良好。如果羧酸当量不足280,则有时显影时的膜减少大,显影后的图案形状恶化。另一方面,如果羧酸当量超过1,400,则有时碱性显影液时的图案加工性降低,成为显影后的残渣产生的原因。
在(A-2)聚硅氧烷具有羧基的情况下,优选为不具有环氧基的(A-2)聚硅氧烷。如果(A-2)聚硅氧烷具有羧基和环氧基两者,则有在涂液的保存中羧基与环氧基进行反应的可能性,在保存中密合性或耐化学性降低等,涂液的保存稳定性降低。作为不具有环氧基的(A-2)聚硅氧烷,优选为与选自不具有环氧基的通式(3)所示的有机硅烷和通式(4)所示的有机硅烷中的一种以上有机硅烷一起,将具有羧基或酸酐基的通式(3)所示的有机硅烷进行水解,脱水缩合而获得的聚硅氧烷。
作为通式(3)所示的其它有机硅烷,可举出例如,甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三-正丙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三-正丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三-正丙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三-正丁氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲氧基硅烷、三氟甲基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷等三官能硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二-正丙基二甲氧基硅烷、二-正丙基二乙氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二乙氧基硅烷、二-正丁基二甲氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、二环戊基二甲氧基硅烷或环己基甲基二甲氧基硅烷等二官能硅烷或三甲基甲氧基硅烷、三-正丁基乙氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)二甲基甲氧基硅烷或(3-环氧丙氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷等一官能硅烷,从热固化时的耐裂性提高的观点出发,优选为一官能硅烷或二官能硅烷,从固化膜的硬度提高的观点出发,优选为三官能硅烷。
通过含有通式(4)所示的有机硅烷单元,从而可以不损害固化膜的耐热性和透明性,抑制显影后的残渣产生,提高显影后的析像度。此外,聚硅氧烷的玻璃化转变温度提高,抑制热固化时的图案的回流,热固化后的图案形状变得良好,可以提高析像度。
作为通式(4)所示的有机硅烷,可举出例如,四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷或四乙酰氧基硅烷等四官能硅烷、硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51、硅酸酯40或硅酸酯45(以上,都是多摩化学工业(株)制)或硅酸甲酯51、硅酸甲酯53A、硅酸乙酯40或硅酸乙酯48(以上,都是コルコート(株)制)等硅酸酯化合物、从使热固化后的图案形状良好,提高固化膜的耐化学性的观点出发,优选为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51(多摩化学工业(株)制)或硅酸甲酯51(コルコート(株)制)。
通式(4)所示的有机硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率以Si原子mol比计优选为0~30mol%,更优选为0~20mol%。如果来源于通式(4)所示的有机硅烷的Si原子mol比超过30mol%,则有时热固化时的耐裂性降低。
通式(4)所示的有机硅烷单元在(A-2)聚硅氧烷中所占的含有比率可以组合1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法和灰分测定等来求出。
作为(A-2)聚硅氧烷的Mw,通过GPC测定的以聚苯乙烯换算计,优选为500~100,000,更优选为500~50,000,进一步优选为500~20,000。如果Mw为上述范围,则涂布时的流平性、碱性显影液时的图案加工性、显影后的析像度和涂液的保存稳定性提高。如果Mw不足500,则有时无粘性性能恶化,曝光后的涂膜的耐湿性降低,显影时的膜减少变大,显影后的析像度降低。另一方面,如果Mw超过100,000,则有时涂布时的流平性差,涂布不均发生,碱性显影液时的图案加工性显著地降低,涂液的保存稳定性降低。
作为将有机硅烷进行水解,脱水缩合的方法,可举出例如,在包含有机硅烷的混合物中,添加溶剂和水,进一步根据需要添加催化剂,在50~150℃,优选为90~130℃加热搅拌0.5~100小时的方法。另外,在加热搅拌中,可以根据需要将水解副产物(甲醇等醇)、缩合副产物(水)通过蒸馏来蒸馏除去。
作为有机硅烷的水解和脱水缩合所使用的溶剂,可举出与后述的溶剂同样的溶剂。关于溶剂的添加量,在将有机硅烷和与有机硅烷反应的无机粒子的合计设为100重量份的情况下,优选为10~1,000重量份。水的添加量相对于水解性基团1mol,优选为0.5~2mol。
作为根据需要添加的催化剂,优选为酸催化剂或碱催化剂。作为酸催化剂,可举出例如,盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、乙酸、三氟乙酸、甲酸或多元羧酸或它们的酐或离子交换树脂。作为碱催化剂,可举出例如,三乙胺、三-正丙基胺、三-正丁基胺、三-正戊基胺、三-正己基胺、三-正庚基胺、三-正辛基胺、二乙基胺、三乙醇胺、二乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、具有氨基的烷氧基硅烷或离子交换树脂。关于催化剂的添加量,在将有机硅烷和与有机硅烷反应的无机粒子的合计设为100重量份的情况下,优选为0.01~10重量份。
从本发明的感光性树脂组合物的保存稳定性的观点出发,优选(A-2)聚硅氧烷不含有上述催化剂,因此可以事后除去催化剂。作为除去催化剂的方法,从操作的简便性和除去性的观点出发,优选为水洗涤或利用离子交换树脂的处理。这里所谓水洗涤,是指将所得的(A-2)聚硅氧烷的溶液用适当的疏水性溶剂稀释之后,用水洗涤数次,将所得的有机层用蒸发器等进行浓缩的方法。此外所谓利用离子交换树脂的处理,是指使所得的(A-2)聚硅氧烷的溶液与适当的离子交换树脂接触的方法。
作为(A-2)聚硅氧烷,可以使用通过使通式(3)所示的有机硅烷和/或通式(4)所示的有机硅烷与无机粒子进行反应而获得的聚硅氧烷(以下,“含有无机粒子的聚硅氧烷”)。通过使用(A-2)聚硅氧烷结合于在碱性显影液中的溶解性缺乏的无机粒子的含有无机粒子的聚硅氧烷,从而无机粒子的碱溶性提高,因此碱性显影液时的图案加工性不降低。此外,通过无机粒子的疏水性,不仅显影时的曝光部与未曝光部的对比度提高,而且(A-2)聚硅氧烷的玻璃化转变温度提高,因此可以抑制热固化时的图案的回流,显影后的图案形状变得良好。进一步,无机粒子的热固化时的收缩率小,因此可以抑制收缩应力的产生,可以提高热固化时的耐裂性。
所谓无机粒子,是指由金属化合物或半导体化合物形成的粒子。作为金属或半导体,可举出选自例如,硅、锂、钠、镁、钾、钙、锶、钡、镧、锡、钛、锆、铌和铝中的元素。作为金属化合物或半导体化合物,可举出例如,上述金属或半导体的卤化物、氧化物、氮化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐或偏硅酸盐。
所谓使有机硅烷与无机粒子进行反应,是指在无机粒子的存在下将有机硅烷进行水解,脱水缩合,获得含有无机粒子的聚硅氧烷。
无机粒子的数均粒径优选为1~200nm,更优选为5~70nm。如果数均粒径不足1nm,则有时热固化时的耐裂性提高的效果不充分。另一方面,如果数均粒径超过200nm,则有时由于在碱性显影液中的溶解性降低,因此碱性显影液时的图案加工性降低,成为显影后的残渣产生的原因,此外由于发生光散射,因此灵敏度或固化膜的透明性降低。这里,无机粒子的数均粒径可以通过使用亚微粒度分布测定装置(N4-PLUS;べックマン·コールター(株)制),测定由溶液中的无机粒子的布朗运动引起的激光散射(动态光散射法)来求出。
作为无机粒子,可举出例如,二氧化硅粒子、氟化锂粒子、氯化锂粒子、溴化锂粒子、氧化锂粒子、碳酸锂粒子、硫酸锂粒子、硝酸锂粒子、偏硅酸锂粒子、氢氧化锂粒子、氟化钠粒子、氯化钠粒子、溴化钠粒子、碳酸钠粒子、碳酸氢钠粒子、硫酸钠粒子、硝酸钠粒子、偏硅酸钠粒子、氢氧化钠粒子、氟化镁粒子、氯化镁粒子、溴化镁粒子、氧化镁粒子、碳酸镁粒子、硫酸镁粒子、硝酸镁粒子、氢氧化镁粒子、氟化钾粒子、氯化钾粒子、溴化钾粒子、碳酸钾粒子、硫酸钾粒子、硝酸钾粒子、氟化钙粒子、氯化钙粒子、溴化钙粒子、氧化钙粒子、碳酸钙粒子、硫酸钙粒子、硝酸钙粒子、氢氧化钙粒子、氟化锶粒子、氟化钡粒子、氟化镧粒子、氧化锡-氧化钛复合粒子、氧化硅-氧化钛复合粒子、氧化钛粒子、氧化锆粒子、氧化锡粒子、氧化铌粒子、氧化锡-氧化锆复合粒子、氧化铝粒子或钛酸钡粒子,从与(A-2)聚硅氧烷的相容性的观点出发,优选为二氧化硅粒子、氧化锡-氧化钛复合粒子、氧化硅-氧化钛复合粒子、氧化钛粒子、氧化锆粒子、氧化锡粒子、氧化铌粒子、氧化锡-氧化锆复合粒子、氧化铝粒子或钛酸钡粒子。
此外,为了易于与基体的树脂反应,优选无机粒子在其表面具有羟基等能够与树脂反应的官能团。如果无机粒子与基体的树脂的反应性良好,则热固化时在聚硅氧烷中并入无机粒子,抑制热固化时的收缩应力的产生,因此热固化时的耐裂性提高。
作为二氧化硅粒子,可举出例如,将甲醇(MA)作为分散介质的数均粒径(以下,“粒径”)10~20nm的甲醇二氧化硅溶胶、将异丙醇(IPA)作为分散介质的粒径10~20nm的IPA-ST、将乙二醇(EG)作为分散介质的粒径10~20nm的EG-ST、将正丙基溶纤剂(NPC)作为分散介质的粒径10~20nm的NPC-ST-30、将二甲基乙酰胺(DMAC)作为分散介质的粒径10~20nm的DMAC-ST、将甲基乙基酮(MEK)作为分散介质的粒径10~20nm的MEK-ST、将甲基异丁基酮(MIBK)作为分散介质的粒径10~20nm的MIBK-ST、将二甲苯(Xy)与正丁基醇(nBA)的混合溶剂作为分散介质的粒径10~20nm的XBA-ST、将丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)作为分散介质的粒径10~20nm的PMA-ST、将丙二醇单甲基醚(PGME)作为分散介质的粒径10~20nm的PGM-ST、将IPA作为分散介质的粒径45~100nm的IPA-ST-L、将IPA作为分散介质的粒径70~100nm的IPA-ST-ZL、分散溶液为水的粒径4~6nm的スノーテックス(注册商标)OXS、分散溶液为水的粒径8~11nm的スノーテックスOS、分散溶液为水的粒径10~20nm的スノーテックスO、分散溶液为水的粒径20~30nm的スノーテックスO-50、分散溶液为水的粒径40~50nm的スノーテックスOL、分散溶液为水的粒径40~60nm的スノーテックスXL、分散溶液为水的粒径50~80nm的スノーテックスYL、分散溶液为水的粒径70~100nm的スノーテックスZL、分散溶液为水的粒径约100nm的スノーテックスMP-1040或分散溶液为水的粒径约200nm的スノーテックスMP-2040(以上,都是日产化学工业(株)制)、将IPA作为分散介质的粒径5~10nm的OSCAL(注册商标)-1421、将IPA作为分散介质的粒径10~20nm的OSCAL-1432、将MA作为分散介质的粒径10~20nm的OSCAL-1132、将乙二醇单甲基醚(EGME)作为分散介质的粒径10~20nm的OSCAL-1632、将MIBK作为分散介质的粒径10~20nm的OSCAL-1842、将γ-丁内酯(GBL)作为分散介质的粒径10~20nm的OSCAL-101、将EG作为分散介质的粒径110~130nm的OSCAL-1727BM、将EG作为分散介质的粒径150~170nm的OSCAL-1727TH或分散溶液为水的粒径5~80nm的CATALOID(注册商标)-S(以上,都是日挥触媒化成工业(株)制)、分散溶液为水的粒径5~10nm的クォートロン(注册商标)PL-06L、分散溶液为水的粒径10~15nm的クォートロンPL-1、分散溶液为水的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L、分散溶液为水的粒径30~40nm的クォートロンPL-3、分散溶液为水的粒径70~85nm的クォートロンPL-7、分散溶液为水的粒径80~100nm的クォートロンPL-10H、将IPA作为分散介质的粒径10~15nm的クォートロンPL-1-IPA、将IPA作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-IPA、将MA作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-MA、将PGME作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-PGME、将双丙酮醇(DAA)作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-DAA、将GBL作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-BL或将甲苯(Tol)作为分散介质的粒径15~20nm的クォートロンPL-2L-Tol(以上,都是扶桑化学工业(株)制)、粒径为100nm的二氧化硅(SiO2)SG-SO100(共立マテリアル(株)制)或粒径为5~50nm的レオロシール(注册商标)((株)トクヤマ制),从碱性显影液时的图案加工性的观点出发,优选为甲醇二氧化硅溶胶、IPA-ST、EG-ST、MEK-ST、PMA-ST、PGM-ST、スノーテックス(注册商标)OXS、スノーテックスOS、スノーテックスO或スノーテックスO-50(以上,都是日产化学工业(株)制)、OSCAL(注册商标)-1421、OSCAL-1432、OSCAL-1132或OSCAL-1632(以上,都是日挥触媒化成工业(株)制)或クォートロン(注册商标)PL-06L、クォートロンPL-1、クォートロンPL-2L、クォートロンPL-3、クォートロンPL-1-IPA、クォートロンPL-2L-IPA、クォートロンPL-2L-MA、クォートロンPL-2L-PGME或クォートロンPL-2L-DAA(以上,都是扶桑化学工业(株)制)。
作为二氧化硅-氧化锂复合粒子,可举出例如,硅酸锂45(日产化学工业(株)制)。
作为氧化锡-氧化钛复合粒子,可举出例如,オプトレイク(注册商标)TR-502或オプトレイクTR-504(以上,都是日挥触媒化成工业(株)制)。
作为氧化硅-氧化钛复合粒子,可举出例如,オプトレイク(注册商标)TR-503、オプトレイクTR-513、オプトレイクTR-520、オプトレイクTR-521、オプトレイクTR-527、オプトレイクTR-528、オプトレイクTR-529、オプトレイクTR-543或オプトレイクTR-544(以上,都是日挥触媒化成工业(株)制)。
作为氧化钛粒子,可举出例如,オプトレイク(注册商标)TR-505(日挥触媒化成工业(株)制)、タイノック(注册商标)A-6、タイノックM-6或タイノックAM-15(以上,都是多木化学(株)制)、nSol(注册商标)101-20I、nSol101-20L、nSol101-20BL或nSol107-20I(以上,都是ナノグラム(株)制)、TTO-51(A)、TTO-51(B)、TTO-55(A)、TTO-55(B)、TTO-55(C)、TTO-55(D)、TTO-V-4或TTO-W-5(以上,都是石原产业(株)制)、RTTAP15WT%-E10、RTTDNB15WT%-E11、RTTDNB15WT%-E12、RTTDNB15WT%-E13、RTTIBA15WT%-E6、RTIPA15WT%-NO8、RTIPA15WT%-NO9、RTIPA20WT%-N11、RTIPA20WT%-N13、RTIPA20WT%-N14或RTIPA20WT%-N16(以上,都是シーアイ化成(株)制)或HT331B、HT431B、HT631B、HT731B或HT830X(以上,都是东邦チタニウム(株)制)。
作为氧化锆粒子,可举出ナノユース(注册商标)ZR-30BL、ナノユースZR-30BS、ナノユースZR-30BH、ナノユースZR-30AL、ナノユースZR-30AH或ナノユースOZ-30M(以上,都是日产化学工业(株)制)或ZSL-M20、ZSL-10T、ZSL-10A或ZSL-20N(以上,都是第一稀元素化学工业(株)制)。
作为氧化锡粒子,可举出セラメース(注册商标)S-8或セラメースS-10(以上,都是多木化学(株)制)。
可举出氧化铌粒子的バイラール(注册商标)Nb-X10(多木化学(株)制)。
作为其它无机粒子,可举出氧化锡-氧化锆复合粒子(触媒化成工业(株)制)、氧化锡粒子或氧化锆粒子(以上,都是(株)高纯度化学研究所制)。
本发明的感光性树脂组合物可以含有构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子以外的无机粒子。
无机粒子在本发明的感光性树脂组合物的固体成分中所占的含量通常为5~80重量%,优选为7~70重量%,更优选为10~60重量%,进一步优选为15~50重量%。如果无机粒子的含量不足5重量%,则有时显影后的图案形状恶化;有时热固化时的耐裂性、图案的回流抑制或热固化后的析像度变得不充分。另一方面,如果超过80重量%,则有时成为显影后的残渣产生的原因,固化膜的透明性降低。另外所谓无机粒子的含量,是指构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子与除此以外的无机粒子的合计量。另外,在本发明的感光性树脂组合物含有溶剂的情况下,无机粒子的含量为在除溶剂以外的本发明的感光性树脂组合物的固体成分中所占的含量。
本发明的感光性树脂组合物优选如后述那样含有(B)自由基聚合性化合物,本发明的感光性树脂组合物含有(B)自由基聚合性化合物时的(A)碱溶性树脂在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,从固化膜的硬度和耐化学性提高的观点出发,优选为10~80重量份,更优选为20~70重量份,进一步优选为30~60重量份。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物优选含有(B)自由基聚合性化合物。所谓(B)自由基聚合性化合物,是指分子中具有多个烯属不饱和双键基团的化合物,优选为易于进行自由基聚合的、具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物。通过光照射,(B)自由基聚合性化合物所具有的(甲基)丙烯酰基的聚合进行,感光性树脂组合物的曝光部相对于碱性水溶液不溶化,可以形成图案。在本发明的感光性树脂组合物进一步含有后述的(C)光聚合引发剂的情况下,通过由(C)光聚合引发剂产生的自由基,从而促进(B)自由基聚合性化合物的聚合,曝光时的灵敏度和固化膜的硬度提高。从曝光时的灵敏度和固化膜的硬度的观点出发,(B)自由基聚合性化合物的双键当量优选为80~400g/mol。
作为(B)自由基聚合性化合物,例如,二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(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、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯或双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯,从曝光时的灵敏度提高和固化膜的硬度提高的观点出发,优选为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(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、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯或双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
关于(B)自由基聚合性化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为20~90重量份,从固化膜的硬度和耐化学性提高的观点出发,更优选为30~80重量份,进一步优选为40~70重量份。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物中,作为(B)自由基聚合性化合物,优选含有(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物。所谓(B-1)多官能自由基聚合性化合物,是指分子中具有5个以上烯属不饱和双键基团的化合物。所谓(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物,是指分子中具有3个或4个烯属不饱和双键基团的化合物。通过光照射,(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物的聚合进行,感光性树脂组合物的曝光部相对于碱性水溶液不溶化,可以形成图案。在本发明的感光性树脂组合物进一步含有后述(C)光聚合引发剂的情况下,通过由(C)光聚合引发剂产生的自由基,从而促进(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物的聚合,曝光时的灵敏度和固化膜的硬度提高。关于(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物的双键当量,从曝光时的灵敏度和固化膜的硬度的观点出发,优选为80~400g/mol。
通过含有(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物两者,从而可以提高所得的固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性。认为这是因为,通过使用烯属不饱和双键基团的数目不同的多个(B)自由基聚合性化合物,从而由于结构的变形、立体位阻等的原因本来不交联而游离的交联点彼此以填埋间隙的方式被高效率地交联。因此推测交联密度提高,所得的固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性提高。
作为(B-1)多官能自由基聚合性化合物,可举出例如,二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯或五季戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯,从固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性的提高的观点出发,优选为二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯或三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯。
作为(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物,可举出例如,三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯,从固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性的提高的观点出发,优选为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯。
(B-1)多官能自由基聚合性化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量优选为(B)自由基聚合性化合物整体的30~99重量%,更优选为40~90重量%,进一步优选为50~80重量%。如果(B-1)多官能自由基聚合性化合物的含量不足30重量%,则有时固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性降低。另一方面,如果超过99重量%,则有时固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性提高的效果仍然不充分。
(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量优选为(B)自由基聚合性化合物整体的1~70重量%,更优选为10~60重量%,进一步优选为20~50重量%。如果(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物的含量不足1重量%,则有时固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性提高的效果不充分。另一方面,如果超过70重量%,则有时固化膜的硬度、耐化学性和耐真空性仍然降低。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有具有芴骨架的自由基聚合性化合物。所谓具有芴骨架的自由基聚合性化合物,是指为(B)自由基聚合性化合物,在分子中具有芴骨架和多个烯属不饱和双键基团的化合物。作为具有芴骨架的自由基聚合性化合物,优选为易于进行自由基聚合的、具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物。通过光照射,具有芴骨架的自由基聚合性化合物的聚合进行,感光性树脂组合物的曝光部相对于碱性水溶液不溶化,可以形成图案。在本发明的感光性树脂组合物进一步含有后述(C)光聚合引发剂的情况下,通过由(C)光聚合引发剂产生的自由基,促进具有芴骨架的自由基聚合性化合物的聚合,曝光时的灵敏度和固化膜的硬度提高。此外通过含有具有芴骨架的自由基聚合性化合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性。推测是由于具有芴骨架的自由基聚合性化合物所具有的疏水性、化学稳定性,所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高。关于具有芴骨架的自由基聚合性化合物的双键当量,从曝光时的灵敏度、固化膜的硬度的观点出发,优选为200~500g/mol。
作为含有芴骨架的自由基聚合性化合物,可举出例如,オグソール(注册商标)EA-50P、オグソールEA-0200、オグソールEA-0250P、オグソールEA-500、オグソールEA-1000、オグソールEA-F5003、オグソールEA-F5503或オグソールEA-F5510(以上,都是大阪ガスケミカル(株)制)、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]芴或9,9-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)芴。
关于具有芴骨架的自由基聚合性化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~20重量份,更优选为1~10重量份。如果具有芴骨架的自由基聚合性化合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性、耐湿热性或耐热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过20重量份,则有时成为显影后的残渣产生、固化膜的硬度降低的原因。另外,在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有具有羧基的自由基聚合性化合物。所谓具有羧基的自由基聚合性化合物,是指为(B)自由基聚合性化合物,分子中具有羧基和多个烯属不饱和双键基团的化合物。作为具有羧基的自由基聚合性化合物,优选为易于进行自由基聚合的、具有(甲基)丙烯酰基的自由基聚合性化合物。通过光照射,具有羧基的自由基聚合性化合物的聚合进行,感光性树脂组合物的曝光部相对于碱性水溶液不溶化,可以形成图案。在本发明的感光性树脂组合物进一步含有后述(C)光聚合引发剂的情况下,通过由(C)光聚合引发剂产生的自由基,促进具有羧基的自由基聚合性化合物的聚合,曝光时的灵敏度和固化膜的硬度提高。此外通过含有具有羧基的自由基聚合性化合物,从而可以抑制显影后的残渣产生,提高显影后的析像度。推测由于具有羧基的自由基聚合性化合物所具有的羧基,因而在碱性显影液中的溶解性提高,因此抑制显影后的残渣产生。关于该自由基聚合性化合物的双键当量,从曝光时的灵敏度、固化膜的硬度的观点出发,优选为80~400g/mol。
含有羧基的自由基聚合性化合物通过使分子中具有羟基和多个烯属不饱和双键基团的含有羟基的不饱和化合物与分子中具有酸酐基的化合物进行反应来获得。
作为分子中具有1个以上羟基和多个烯属不饱和双键基团的含有羟基的不饱和化合物,可举出例如,三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯或二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
作为分子中具有酸酐基的化合物,可举出例如,琥珀酸酐、马来酸酐、戊二酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐或四氢邻苯二甲酸酐,优选为琥珀酸酐。
作为具有羧基的自由基聚合性化合物,可举出例如,アロニックス(注册商标)M-510或アロニックスM-520(以上,都是东亚合成(株)制)、琥珀酸单[2,2,2-三((甲基)丙烯酰氧基甲基)乙基]酯或琥珀酸单[2,2-双((甲基)丙烯酰氧基甲基)-3-[2,2,2-三((甲基)丙烯酰氧基甲基)乙基氧基]丙基]酯。
关于具有羧基的自由基聚合性化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为1~40重量份,更优选为5~30重量份。如果具有羧基的自由基聚合性化合物的含量不足1重量份,则有时显影后的残渣产生抑制的效果不充分。另一方面,如果超过40重量份,则有时成为固化膜的硬度降低、耐化学性降低的原因。另外,在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物优选含有(C)光聚合引发剂。作为(C)光聚合引发剂,优选为通过光(包括紫外线和电子射线),进行分解和/或反应,产生自由基的物质。
作为(C)光聚合引发剂,可举出例如,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮或3,6-双(2-甲基-2-吗啉代丙酰)-9-辛基-9H-咔唑等α-氨基烷基苯酮化合物、2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦或双(2,6-二甲氧基苯甲酰)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦等酰基氧化膦化合物、1-苯基丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(O-苯甲酰)肟、1-苯基丁烷-1,2-二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙烷-1,2,3-三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰)肟或1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-[1-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊环-4-基)甲基氧基]苯甲酰]-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰)肟等肟酯化合物、二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、烷基化二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苄基酮或芴酮等二苯甲酮衍生物、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(2-乙基)己酯、4-二乙基氨基苯甲酸乙酯或2-苯甲酰苯甲酸甲酯等苯甲酸酯化合物、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,3-二乙氧基苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮、亚苄基乙酰苯或4-叠氮基亚苄基乙酰苯等芳香族酮化合物、噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮或2,4-二氯噻吨酮等噻吨酮化合物、苄基甲氧基乙基缩醛、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、4-苯甲酰-N,N-二甲基-N-[2-(1-氧代-2-丙烯基氧基)乙基]苯甲铵溴化物、(4-苯甲酰苄基)三甲基氯化铵、2-羟基-3-(4-苯甲酰苯氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙烯氯化铵一水合盐、2-羟基-3-(3,4-二甲基-9-氧代-9H-噻吨-2-基氧基)-N,N,N-三甲基-1-丙铵氯化物、萘磺酰氯、喹啉磺酰氯、2,2’-双(2-氯苯基)-4,5,4’,5’-四苯基-1,2-联咪唑、10-正丁基-2-氯吖啶酮、N-苯硫基吖啶酮、1,7-双(吖啶-9-基)-正己烷、蒽醌、2-乙基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、β-氯蒽醌、蒽酮、苯并蒽酮、亚甲基蒽酮、9,10-菲醌、樟脑醌、二苯并环庚酮、甲基苯基乙醛酸酯(メチルフェニルグリオキシエステル)、η5-环戊二烯基-η6-枯烯基-铁(1+)-六氟磷酸盐(1-)、4-苯甲酰-4’-甲基-二苯基硫醚、二苯基硫醚衍生物、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、2,6-双(4-叠氮基亚苄基)环己烷、2,6-双(4-叠氮基亚苄基)-4-甲基环己酮、二硫化苯并噻唑、三苯基膦、四溴化碳、三溴苯基砜或过氧化苯甲酰或曙红或亚甲基蓝等光还原性的色素、与抗坏血酸或三乙醇胺等还原剂的组合,从固化膜的硬度提高的观点出发,优选为α-氨基烷基苯酮化合物、酰基氧化膦化合物、肟酯化合物、具有氨基的二苯甲酮化合物或具有氨基的苯甲酸酯化合物。
作为具有氨基的二苯甲酮化合物,可举出例如,4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮或4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮。
作为具有氨基的苯甲酸酯化合物,可举出例如,4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(2-乙基己基)酯或4-二乙基氨基苯甲酸乙酯。
关于(C)光聚合引发剂在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~20重量份,更优选为1~10重量份。如果(C)光聚合引发剂的含量不足0.1重量份,则有时UV固化未充分地进行,显影时的膜减少大,显影后的析像度降低。另一方面,如果超过20重量份,则有时UV固化过度进行,因此成为显影后的残渣产生的原因,此外残留的光聚合引发剂溶出等,固化膜的耐化学性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物含有(D)金属螯合物。所谓(D)金属螯合物,是指具有中心金属、和与该金属在二个以上部位配位了的配位体的化合物。通过含有(D)金属螯合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性。推测这是因为,(D)金属螯合物由于热而与树脂等反应,作为热固化时所形成的三维网状结构的一部分被导入。即认为,尺寸比较大的原子被导入至固化膜,从而固化膜的膜密度上升,水分、药液的透过性降低,因此所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性提高。
作为(D)金属螯合物,从固化膜的密合性的观点出发,可举出钛螯合物,锆螯合物、铝螯合物或镁螯合物,从固化膜的耐湿热性和人工汗耐性的观点出发,更优选为锆螯合物。
这些金属螯合物可以通过使螯合剂与金属醇盐进行反应来容易地获得。作为螯合剂,可举出例如,乙酰丙酮、苯甲酰丙酮或二苯甲酰甲烷等β-二酮、或者乙酰乙酸乙酯或苯甲酰乙酸乙酯等β-酮酯。
本发明的(D)金属螯合物为通式(1)所示的化合物。
(通式(1)中,M表示钛、锆、铝或镁,R1表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,R2和R3各自独立地表示氢、碳原子数1~20的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~6的烷氧基或羟基,n和m表示0~4的整数,n+m=2~4。)
R1优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基或碳原子数6~10的芳基,优选R2和R3各自独立地为氢、碳原子数1~18的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、碳原子数1~4的烷氧基或羟基。上述烷基、环烷基、芳基和烷氧基可以为未取代体或取代体的任一者。M优选为锆。
作为通式(1)所示的化合物,可举出例如,四(乙酰丙酮根)合钛(IV)、二异丙氧基双(乙基乙酰乙酸根)合钛(IV)或二异丙氧基双(乙酰丙酮根)合钛(IV)等钛螯合物、四(乙酰丙酮根)合锆(IV)、二-正丁氧基双(乙基乙酰乙酸根)合锆(IV)或三-正丁氧基单(乙酰丙酮根)合锆(IV)等锆螯合物、三(乙酰丙酮根)合铝(III)、三(乙基乙酰乙酸根)合铝(III)、单(乙酰丙酮根)双(乙基乙酰乙酸根)合铝(III)、二异丙氧基单(乙基乙酰乙酸根)合铝(III)或プレンアクト(注册商标)AL-M((二异丙氧基单(9-十八烷基乙酰乙酸根)合铝(III)、川研ファインケミカル(株)制)等铝螯合物或双(乙酰丙酮根)合镁(II)、双(乙基乙酰乙酸根)合镁(II)、异丙氧基单(乙酰丙酮根)合镁(II)或异丙氧基单(乙基乙酰乙酸根)合镁(II)等镁螯合物。
关于(D)金属螯合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时在将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~10重量份,更优选为0.5~5重量份。如果(D)金属螯合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性或耐湿热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过10重量份,则有时成为透明性的降低、显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物含有(E)硅烷化合物。(E)硅烷化合物为通式(2)所示的四官能硅烷或通过使通式(2)所示的四官能硅烷缩合而得的硅烷低聚物。从固化膜的密合性和耐化学性提高的观点出发,(E)硅烷化合物优选具有烷氧基甲硅烷基。通过含有(E)硅烷化合物,从而可以提高所得的固化膜的密合性、耐化学性、耐湿热性和涂液的保存稳定性。在不含有(E)硅烷化合物的情况下,涂液的保存稳定性差,涂液的保存中反应进行而感光性树脂组合物变质,密合性或耐化学性会降低。因此,推测(E)硅烷化合物有助于稳定化,抑制反应的进行。此外,(E)硅烷化合物所具有的水解性甲硅烷基通过水解而转化为硅烷醇基。推测该硅烷醇基能够进行脱水缩合、加成反应等与树脂的反应,因此(E)硅烷化合物通过热而与树脂等进行反应,从而作为三维网状结构的一部分被导入。认为(E)硅烷化合物大量具有水解性甲硅烷基,因此作为交联剂起作用而固化膜的膜密度上升,水分、药液的透过性降低,因此所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性提高。进一步,该硅烷醇基能够与基底的基板表面上的羟基形成共价键或配位键。因此,推测固化膜与基底的基板之间的相互作用增加,所得的固化膜的密合性和耐化学性提高。
(R4~R7各自独立地表示氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。)
R4~R7优选各自独立地为氢、碳原子数1~4的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。
在(E)硅烷化合物为通过使通式(2)所示的四官能硅烷缩合而得的硅烷低聚物的情况下,可以为仅使通式(2)所示的四官能硅烷缩合而得的硅烷低聚物,也可以为通过使通式(2)所示的四官能硅烷与其它硅烷化合物缩合而得的硅烷低聚物,即,具有来源于通式(2)所示的四官能硅烷的结构的硅烷低聚物。另外,可以将通式(2)所示的四官能硅烷、其它硅烷化合物它们所具有的水解性甲硅烷基的一部分或全部进行水解,脱水缩合。
作为(E)硅烷化合物,可举出例如,四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四-正丁氧基硅烷或四乙酰氧基硅烷等四官能硅烷、硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51、硅酸酯40或硅酸酯45(以上,都是多摩化学工业(株)制)或硅酸甲酯51、硅酸甲酯53A、硅酸乙酯40或硅酸乙酯48(以上,都是コルコート(株)制)等硅酸酯化合物,从固化膜的密合性、耐化学性和涂液的保存稳定性提高的观点出发,优选为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51(多摩化学工业(株)制)或硅酸甲酯51(コルコート(株)制),更优选为四甲氧基硅烷。
关于(E)硅烷化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~30重量份,更优选为1~25重量份。如果(E)硅烷化合物的含量不足0.1重量份,则有时密合性、耐化学性、耐湿热性或涂液的保存稳定性提高的效果不充分。另一方面,如果超过30重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物优选进一步含有(F)具有选自氨基、酰胺基、脲基、酮亚胺基、异氰酸酯基、巯基、异氰脲环骨架、(甲基)丙烯酰基和苯乙烯基中的取代基的硅烷化合物(以下,“(F)特定的硅烷化合物”)。从固化膜的密合性和耐化学性提高的观点出发,(F)特定的硅烷化合物优选具有烷氧基甲硅烷基。通过感光性树脂组合物含有(F)特定的硅烷化合物,从而可以提高所得的固化膜的密合性和耐化学性。(F)特定的硅烷化合物所具有的氨基、酰胺基、脲基、酮亚胺基、异氰酸酯基、巯基、异氰脲环骨架、(甲基)丙烯酰基和苯乙烯基等官能团为能够与树脂等进行反应的部位,并且根据官能团不同作为能够与基底的基板表面配位的部位起作用。此外(F)特定的硅烷化合物所具有的水解性甲硅烷基能够通过水解而转化为硅烷醇基,该硅烷醇基与基底的基板表面上的羟基形成共价键。推测通过它们的作用,固化膜与基底的基板之间的相互作用增加,所得的固化膜的密合性和耐化学性提高。
作为(F)特定的硅烷化合物,可举出例如,3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-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-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、3-(4-氨基苯基)丙基三甲氧基硅烷、N-叔丁基-2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)琥珀酸酰亚胺、2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4-(N-叔丁基)氨基-4-氧代丁酸、1-[4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)苯基]脲、1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、3-三甲氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙基胺、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙基胺、3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯丙基甲基二乙氧基硅烷、1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、1,3,5-三(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、4-苯乙烯基三甲氧基硅烷或4-苯乙烯基三乙氧基硅烷。
关于(F)特定的硅烷化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~10重量份,更优选为0.5~7重量份。如果(F)特定的硅烷化合物的含量不足0.1重量份,则有时密合性或耐化学性提高的效果不充分。另一方面,如果超过10重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以含有溶剂。作为溶剂,从将各成分均匀地溶解,提高所得的固化膜的透明性的观点出发,优选为具有醇性羟基的化合物、具有羰基的化合物或具有3个以上醚键的化合物,更优选为大气压下的沸点为110~250℃的化合物。通过使沸点为110℃以上,从而涂布时溶剂适度地挥发而涂膜的干燥进行,获得没有涂布不均的良好的涂膜。另一方面,通过使沸点为250℃以下,从而可以将涂膜中的残存的溶剂量抑制得少,可以降低热固化时的膜收缩量,因此获得更良好的平坦性。
作为具有醇性羟基,大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,羟基丙酮、4-羟基-2-丁酮、3-羟基-3-甲基-2-丁酮、4-羟基-3-甲基-2-丁酮、5-羟基-2-戊酮、4-羟基-2-戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(双丙酮醇)、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单-正丙基醚、乙二醇单-正丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单-正丙基醚、丙二醇单-正丁基醚、丙二醇单-叔丁基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单-正丙基醚、双丙甘醇单甲基醚、双丙甘醇单乙基醚、双丙甘醇单-正丙基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、四氢糠基醇、正丁醇或正戊醇,从涂布性的观点出发,优选为双丙酮醇、乳酸乙酯、乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、二甘醇单甲基醚、双丙甘醇单甲基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇或四氢糠基醇。
作为具有羰基,大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、3-甲氧基-正丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基-正丁基乙酸酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、2-庚酮、乙酰丙酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、碳酸亚丙酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,从涂布性的观点出发,优选为3-甲氧基-正丁基乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯或γ-丁内酯。
作为具有3个以上醚键,大气压下的沸点为110~250℃的化合物,可举出例如,二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇乙基甲基醚、二甘醇二-正丙基醚、双丙甘醇二甲基醚、双丙甘醇二乙基醚、双丙甘醇乙基甲基醚或双丙甘醇二-正丙基醚,从涂布性的观点出发,优选为二甘醇二甲基醚、二甘醇乙基甲基醚或双丙甘醇二甲基醚。
溶剂在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量只要根据涂布方法等进行适当调整即可,例如,在通过旋转涂布进行膜形成的情况下,通常为感光性树脂组合物整体的50~95重量%。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有马来酰亚胺化合物。作为马来酰亚胺化合物,可以使用一般的马来酰亚胺或马来酰亚胺衍生物。通过感光性树脂组合物含有马来酰亚胺化合物,从而可以不损害涂液的保存稳定性,提高所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性。认为通过含有马来酰亚胺化合物和上述的(D)金属螯合物两者,从而马来酰亚胺化合物中的马来酰亚胺来源的结构与(D)金属螯合物配位,使反应性降低而稳定化。因此,推测马来酰亚胺化合物有助于感光性树脂组合物的稳定化,抑制涂液保存中的反应的进行,从而抑制密合性或耐化学性的降低。推测马来酰亚胺化合物通过热而与树脂等进行反应,从而作为三维网状结构的一部分被导入,并且交联密度提高。此外认为,通过马来酰亚胺化合物的马来酰亚胺来源的结构作为能够与基底的基板表面配位的部位起作用,从而所得的固化膜的耐化学性提高。进一步认为,通过交联密度的提高,所得的固化膜的耐湿热性提高。马来酰亚胺化合物优选具有芳香族环状骨架或脂肪族环状骨架。认为通过芳香族环状骨架或脂肪族环状骨架所具有的疏水性、化学稳定性,所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性进一步提高。
作为马来酰亚胺化合物,可举出例如,马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-叔丁基马来酰亚胺、N-正己基马来酰亚胺、N-十二烷基马来酰亚胺、N-环戊基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-(2,4-二甲基环己基)马来酰亚胺、N-乙烯基马来酰亚胺、N-(甲基)丙烯酰基马来酰亚胺、N-甲氧基甲基马来酰亚胺、N-(2-乙氧基乙基)马来酰亚胺、N-(4-丁氧基乙基)马来酰亚胺、N-[(甲基)丙烯酰氧基甲基]马来酰亚胺、N-[2-(甲基)丙烯酰氧基乙基]马来酰亚胺、N-[3-(甲基)丙烯酰氧基丙基]马来酰亚胺、N-甲氧基羰基马来酰亚胺、N-(3-甲氧基羰基丙基)马来酰亚胺、N-(2-羟基乙基)马来酰亚胺、N-(4-羟基-正丁基)马来酰亚胺、N-(2-羧基乙基)马来酰亚胺、N-(3-羧基丙基)马来酰亚胺、N-(5-羧基戊基)马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-(4-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(3-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二乙基苯基)马来酰亚胺、N-(4-苯乙烯基)马来酰亚胺、N-(4-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(3-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(4-甲氧基羰基苯基)马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(3-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(2-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(4-羧基苯基)马来酰亚胺、N-(4-氨基苯基)马来酰亚胺、N-(4-硝基苯基)马来酰亚胺、N-(1-萘基)马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-(2-苯基乙基)马来酰亚胺、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺、N-[4-(2-苯并咪唑基)苯基]马来酰亚胺、3-马来酰亚胺丙酸N-琥珀酰亚胺酯、4-马来酰亚胺丁酸N-琥珀酰亚胺酯、11-马来酰亚胺月桂酸N-琥珀酰亚胺酯、6-马来酰亚胺己酸N-琥珀酰亚胺酯、4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷羧酸N-琥珀酰亚胺酯、4-(4-马来酰亚胺苯基)丁酸N-琥珀酰亚胺酯或3-马来酰亚胺苯甲酸N-琥珀酰亚胺酯,从固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高的观点出发,优选为N-环戊基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-(2,4-二甲基环己基)马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-(4-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(3-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二甲基苯基)马来酰亚胺、N-(2,6-二乙基苯基)马来酰亚胺、N-(4-苯乙烯基)马来酰亚胺、N-(4-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(3-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(2-甲氧基苯基)马来酰亚胺、N-(4-甲氧基羰基苯基)马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(3-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(2-羟基苯基)马来酰亚胺、N-(4-羧基苯基)马来酰亚胺、N-(4-氨基苯基)马来酰亚胺、N-(4-硝基苯基)马来酰亚胺、N-(1-萘基)马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺或N-(2-苯基乙基)马来酰亚胺。
关于马来酰亚胺化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~20重量份,更优选为1~15重量份。如果马来酰亚胺化合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性、耐湿热性或耐热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过20重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
此外,该马来酰亚胺化合物更优选为双马来酰亚胺化合物。双马来酰亚胺化合物为具有二个来源于马来酰亚胺的结构的化合物,分别具有二个作为三维网状结构的一部分被导入的部位和能够与基底的基板表面配位的部位。因此认为,交联密度、与基底的基板表面的密合性进一步提高,可以进一步提高所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性。双马来酰亚胺化合物优选具有芳香族环状骨架或脂肪族环状骨架。认为由于芳香族环状骨架或脂肪族环状骨架所具有的疏水性、化学稳定性,因此所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性进一步提高。
作为双马来酰亚胺化合物,可举出例如,1,2-双(马来酰亚胺)乙烷、1,3-双(马来酰亚胺)丙烷、1,4-双(马来酰亚胺)丁烷、1,5-双(马来酰亚胺)戊烷、1,6-双(马来酰亚胺)己烷、2,2,4-三甲基-1,6-双(马来酰亚胺)己烷、N,N’-1,3-亚苯基双(马来酰亚胺)、4-甲基-N,N’-1,3-亚苯基双(马来酰亚胺)、N,N’-1,4-亚苯基双(马来酰亚胺)、3-甲基-N,N’-1,4-亚苯基双(马来酰亚胺)、4,4’-双(马来酰亚胺)二苯基甲烷、3,3’-二乙基-5,5’-二甲基-4,4’-双(马来酰亚胺)二苯基甲烷或2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷,从固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高的观点出发,优选为4,4’-双(马来酰亚胺)二苯基甲烷、3,3’-二乙基-5,5’-二甲基-4,4’-双(马来酰亚胺)二苯基甲烷或2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷。
关于双马来酰亚胺化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~20重量份,更优选为1~15重量份。如果双马来酰亚胺化合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性、耐湿热性或耐热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过20重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有芴化合物。通过含有芴化合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性。推测芴化合物通过热而与树脂等进行反应,从而作为三维网状结构的一部分被导入。而且推测由于芴化合物的芴骨架所具有的疏水性、化学稳定性,从而所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高。
作为芴化合物,可举出例如,オグソール(注册商标)PG、オグソールPG-100、オグソールEG、オグソールEG-200、オグソールEG-210(以上,都是大阪ガスケミカル(株)制)、オンコート(注册商标)EX-1010、オンコートEX-1011、オンコートEX-1012、オンコートEX-1020、オンコートEX-1030、オンコートEX-1040、オンコートEX-1050、オンコートEX-1051、オンコートEX-1020M80或オンコートEX-1020M70(以上,都是ナガセケムテックス(株)制)、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-环氧丙氧基丙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]芴、9,9-双(4-环氧丙氧基苯基)芴、9,9-双(4-环氧丙氧基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-环氧丙氧基-3,5-二甲基苯基)芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-羟基丙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]芴、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴、9,9-双(4-氨基苯基)芴、9,9-双(4-氨基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-氨基-3,5-二甲基苯基)芴、9,9-双(4-环氧丙氧基-1-萘基)芴、9,9-双(5-环氧丙氧基-1-萘基)芴、9,9-双(6-环氧丙氧基-2-萘基)芴、9,9-双[2-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]芴、9,9-双[3-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]芴或9,9-双[4’-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-4-基]芴等,从固化膜的耐化学性和耐湿热性提高的观点出发,优选为オグソール(注册商标)PG、オグソールPG-100、オグソールEG、オグソールEG-200、オグソールEG-210或オグソールEG-250”(以上,都是大阪ガスケミカル(株)制)、オンコート(注册商标)EX-1010、オンコートEX-1011、オンコートEX-1012、オンコートEX-1020、オンコートEX-1030、オンコートEX-1040、オンコートEX-1050、オンコートEX-1051、オンコートEX-1020M80或オンコートEX-1020M70(以上,都是ナガセケムテックス(株)制)、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-环氧丙氧基丙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)-3,5-二甲基苯基]芴、9,9-双(4-环氧丙氧基苯基)芴、9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-羟基丙氧基)苯基]芴、9,9-双(4-环氧丙氧基-1-萘基)芴、9,9-双(5-环氧丙氧基-1-萘基)芴、9,9-双(6-环氧丙氧基-2-萘基)芴、9,9-双[2-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]芴、9,9-双[3-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]芴或9,9-双[4’-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-4-基]芴。
关于芴化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为1~30重量份,更优选为5~25重量份。如果芴化合物的含量不足1重量份,则有时耐化学性、耐湿热性或耐热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过30重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有多官能环氧化合物。通过含有多官能环氧化合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性。推测多官能环氧化合物的环氧部位通过热而与树脂等进行反应,从而作为三维网状结构的一部分被导入。而且推测通过多官能环氧化合物的芳香族环状骨架所具有的疏水性、化学稳定性,所得的固化膜的耐化学性、耐湿热性和耐热性提高。
作为多官能环氧化合物,可举出例如,1,1-双(4-环氧丙氧基苯基)-1-[4-[1-(4-环氧丙氧基苯基)-1-甲基乙基]苯基]乙烷、2,2-双(4-环氧丙氧基苯基)丙烷、1,1-双(4-环氧丙氧基苯基)-1-苯基乙烷、1,1,1-三(4-环氧丙氧基苯基)甲烷、1,1,1-三(4-环氧丙氧基苯基)乙烷、1,1-双(4-环氧丙氧基苯基)-1-(1-萘基)乙烷、1,1-双(4-环氧丙氧基苯基)-1-(2-萘基)乙烷、1,1-双(4-环氧丙氧基-1-萘基)-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷、1,1-双(5-环氧丙氧基-1-萘基)-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷、1,1-双(6-环氧丙氧基-2-萘基)-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷、1,1-双[2-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷、1,1-双[3-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-5-基]-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷或1,1-双[4’-环氧丙氧基-(1,1’-联苯)-4-基]-1-(4-环氧丙氧基苯基)乙烷。
关于多官能环氧化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为1~30重量份,更优选为5~25重量份。如果多官能环氧化合物的含量不足1重量份,则有时耐化学性、耐湿热性或耐热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过30重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有异氰酸酯化合物。这里所谓异氰酸酯化合物中,包含异氰酸酯基被封闭了的封闭异氰酸酯化合物。通过感光性树脂组合物含有异氰酸酯化合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性。推测由于异氰酸酯基为能够通过热与树脂中的羧基等进行反应的部位,因此该异氰酸酯化合物作为交联剂起作用。而且推测通过异氰酸酯化合物作为交联剂起作用,从而固化膜的膜密度上升,所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性提高。
作为异氰酸酯化合物,可举出例如,1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、亚甲基二苯基-4,4’-二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯甲基)苯、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷、降冰片烷二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基多异氰酸酯、2-异氰酸酯乙基(甲基)丙烯酸酯、2-[[[[(1-甲基亚丙基)氨基]氧基]羰基]氨基]乙基(甲基)丙烯酸酯、2-[[(3,5-二甲基吡唑基)羰基]氨基]乙基(甲基)丙烯酸酯、1,1-(双(甲基)丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯、三(6-异氰酸酯己基)异氰脲酸酯、三(3-异氰酸酯甲基-3,5,5-三甲基环己基)异氰脲酸酯、1,3,5-三(6-异氰酸酯己基)缩二脲、デュラネート(注册商标)MF-K60B、デュラネートSBN-70D、デュラネートMF-B60B、デュラネート17B-60P、デュラネート17B-60PX、デュラネートTPA-B80E、デュラネートTPA-B80X、デュラネートE402-B80B或デュラネートE402-B80T(以上,都是旭化成ケミカルズ(株)制)或AquaBI200、AquaBI220、BI7950、BI7951、BI7960、BI7961、BI7962、BI7990、BI7991或BI7992(以上,都是Baxenden制),从固化膜的硬度提高的观点出发,优选为2-异氰酸酯乙基(甲基)丙烯酸酯、2-[[[[(1-甲基亚丙基)氨基]氧基]羰基]氨基]乙基(甲基)丙烯酸酯、2-[[(3,5-二甲基吡唑基)羰基]氨基]乙基(甲基)丙烯酸酯或1,1-(双(甲基)丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯。此外,从固化膜的耐湿热性提高的观点出发,优选为三(6-异氰酸酯己基)异氰脲酸酯、三(3-异氰酸酯甲基-3,5,5-三甲基环己基)异氰脲酸酯或1,3,5-三(6-异氰酸酯己基)缩二脲。
关于异氰酸酯化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~10重量份,更优选为0.5~7重量份。如果异氰酸酯化合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性或耐湿热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过10重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有具有烯属不饱和双键基团的脲化合物。通过含有具有烯属不饱和双键基团的脲化合物,从而可以提高所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性。推测脲部位为能够通过热与树脂等进行反应的部位,并且作为能够与基底的基板表面配位的部位起作用。此外推测,通过具有烯属不饱和双键性基,从而可以与结合于树脂等的烯属不饱和双键基团通过自由基聚合而形成交联结构。而且推测通过具有烯属不饱和双键基团的脲化合物作为交联剂起作用,从而固化膜的膜密度上升,所得的固化膜的耐化学性和耐湿热性提高。
作为具有烯属不饱和双键基团的脲化合物,可举出例如,1-烯丙基脲、1-乙烯基脲、1-烯丙基-2-硫脲、1-乙烯基-2-硫脲、1-烯丙基-3-甲基-2-硫脲、1-烯丙基-3-(2-羟基乙基)-2-硫脲或1-甲基-3-(4-乙烯基苯基)-2-硫脲。
关于具有烯属不饱和双键基团的脲化合物在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量,在将(A)碱溶性树脂设为100重量份的情况下,或在含有(B)自由基聚合性化合物时将(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物的合计设为100重量份的情况下,优选为0.1~10重量份,更优选为0.5~7重量份。如果具有烯属不饱和双键基团的脲化合物的含量不足0.1重量份,则有时耐化学性或耐湿热性提高的效果不充分。另一方面,如果超过10重量份,则有时成为显影后的残渣产生的原因,此外涂液的保存稳定性降低。另外在(A)碱溶性树脂为含有无机粒子的聚硅氧烷的情况下,包含构成含有无机粒子的聚硅氧烷的无机粒子的重量在内而设为100重量份。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有阻聚剂。通过适量含有阻聚剂,从而可以抑制显影后的残渣产生,确保高析像度。推测这是因为,阻聚剂可以捕捉通过曝光时的光照射而由(C)光聚合引发剂产生的过剩的自由基,抑制过度的自由基聚合的进行。
作为阻聚剂,可举出例如,二-叔丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、氢醌、4-甲氧基苯酚、1,4-苯醌或叔丁基儿茶酚等。此外,作为市售的阻聚剂,可举出例如,IRGANOX(注册商标)1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425、IRGANOX1520、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX565或IRGANOX295(以上,都是BASF制)。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有紫外线吸收剂。通过适量含有紫外线吸收剂,从而可以抑制显影后的残渣产生,确保高析像度,并且所得的固化膜的耐光性提高。推测这是因为,紫外线吸收剂捕捉曝光时的光照射时所产生的散射光、反射光等,可以抑制过度的自由基聚合的进行。此外推测,在所得的固化膜中,紫外线吸收剂也捕捉被照射的光,从而耐光性提高。
作为紫外线吸收剂,从透明性和非着色性的观点出发,优选为苯并三唑化合物、二苯甲酮化合物或三嗪化合物等。
作为苯并三唑化合物,可举出例如,2-(2’-羟基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-3’,4’-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二-叔戊基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔辛基苯基)-2H-苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-十二烷基-5’-甲基苯基)-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-3’-(1-甲基-1-苯基乙基)-5’-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯基]-2H-苯并三唑、2-[2’-羟基-5’-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基]-2H-苯并三唑或[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]丙酸辛酯。
作为二苯甲酮化合物,可举出例如,2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-辛基氧基二苯甲酮。
作为三嗪化合物,可举出例如,2-(2’-羟基-4’-己基氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-[2’-羟基-4’-(2-羟基-3-十二烷基氧基丙氧基)苯基]-4,6-双(2’,4’-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[2’-羟基-4’-[2-羟基-3-(2-乙基己基氧基)丙氧基]苯基]-4,6-双(2’,4’-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪或2,4-双(2’-羟基-4’-丁氧基苯基)-6-(2’,4’-二丁氧基)-1,3,5-三嗪。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有表面活性剂。通过适量含有表面活性剂,从而涂布时的流平性提高而可以抑制涂布不均的发生,可以获得均匀的涂布膜。
作为表面活性剂,可举出例如,氟系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、聚氧化烯系表面活性剂或聚(甲基)丙烯酸酯系表面活性剂。
作为氟系表面活性剂,可举出例如,1,1,2,2-四氟辛基(1,1,2,2-四氟丙基)醚、1,1,2,2-四氟辛基己基醚、八乙二醇双(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、八丙二醇双(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六丙二醇双(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、全氟十二烷基磺酸钠、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟十二烷、1,1,2,2,3,3-六氟癸烷、N-[3-(全氟辛烷磺酰胺)丙基]-N,N’-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、全氟烷基磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基-N-乙基磺酰基甘氨酸盐或磷酸双(N-全氟辛基磺酰-N-乙基氨基乙基)。此外,可举出单全氟烷基乙基磷酸酯等的末端、主链和侧链的任一部位具有氟烷基或氟亚烷基链的化合物。作为这样的化合物,可举出例如,メガファック(注册商标)F-142D、メガファックF-172、メガファックF-173、メガファックF-183、メガファックF-444、メガファックF-445、メガファックF-470、メガファックF-475、メガファックF-477、メガファックF-555或メガファックF-559”(以上,都是大日本インキ化学工业(株)制)、エフトップ(注册商标)EF301、エフトップ303或エフトップ352(以上,都是三菱マテリアル电子化成(株)制)、フロラード(注册商标)FC-430或フロラードFC-431(以上,都是住友スリーエム(株)制)、アサヒガード(注册商标)AG710”(旭硝子(株)制)、サーフロン(注册商标)S-382、“サーフロンSC-101、サーフロンSC-102、サーフロンSC-103、サーフロンSC-104、サーフロンSC-105或サーフロンSC-106(以上,都是AGCセイミケミカル(株)制)、BM-1000或BM-1100(以上,都是裕商(株)制)或NBX-15、FTX-218或DFX-218(以上,都是(株)ネオス制)。
作为有机硅系表面活性剂,可举出例如,SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA或ST94PA(以上,都是东レ·ダウコーニング(株)制)或BYK-301、BYK-307、BYK-331、BYK-333或BYK-345(以上,都是ビックケミー·ジャパン(株)制)。
表面活性剂在本发明的感光性树脂组合物中所占的含量通常为感光性树脂组合物整体的0.0001~1重量%,是优选的。
本发明的感光性树脂组合物可以进一步含有促进该树脂组合物的热固化的各种固化剂。作为固化剂,可举出例如,含有氮的有机化合物、有机硅树脂固化剂、金属醇盐、含有羟甲基的三聚氰胺衍生物或含有羟甲基的脲衍生物。
本发明的感光性树脂组合物优选具有负型的感光性。通过具有负型的感光性,从而能够抑制热固化时的着色,获得更高透明性的固化膜。进一步,通过具有负型的感光性,从而在UV固化时易于进行交联反应,能够获得硬度、耐湿热性、人工汗耐性、密合性、耐化学性和耐真空性更优异的固化膜。
对本发明的感光性树脂组合物的代表性的制造方法进行说明。例如,称量任意的(C)光聚合引发剂、(D)金属螯合物、其它固体添加剂,添加任意的溶剂,进行搅拌以溶解。接下来,添加其它液体添加剂,进行搅拌。接着,添加(A)碱溶性树脂和(B)自由基聚合性化合物,进行搅拌。进一步添加(E)硅烷化合物,搅拌20分钟~3小时来制成均匀的溶液。然后,通过将所得的溶液进行过滤,从而获得本发明的感光性树脂组合物。在含有(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物的情况下,可以与(B)自由基聚合性化合物一起添加。此外,在含有(F)特定的硅烷化合物的情况下,可以与(E)硅烷化合物一起添加。
关于使用本发明的感光性树脂组合物,形成图案形成了的固化膜的方法,举出例子进行说明。
首先,将本发明的感光性树脂组合物涂布在基板上。作为基板,例如,使用在玻璃上作为电极或配线形成有ITO等金属氧化物、钼、银、铜或铝等金属或CNT(CarbonNanoTube)的基板。作为涂布方法,可举出例如,微凹版涂布、旋转涂布、浸渍涂布、帘式流涂、辊涂布、喷射涂布、狭缝涂布。涂布膜厚根据涂布方法、感光性树脂组合物的固体成分浓度、粘度等而不同,通常进行涂布以使涂布、预烘烤后的膜厚成为0.1~15μm。
接下来,将涂布有感光性树脂组合物的基板进行预烘烤,制作感光性树脂组合物的预烘烤膜。预烘烤优选使用烘箱、电热板或红外线等,在50~150℃进行30秒~数小时。可以根据需要在80℃预烘烤2分钟,然后在120℃预烘烤2分钟等以2段或2段以上的多段进行预烘烤。
预烘烤后,使用步进曝光机、镜面投影掩模对准器(MPA)或平行光掩模对准器(PLA)等曝光机进行曝光。作为曝光时照射的活性化学射线,可以使用紫外线、可见光线、电子射线、X射线、KrF(波长248nm)激光或ArF(波长193nm)激光等,优选使用水银灯的j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)或g射线(波长436nm)。此外曝光量通常为10~4000J/m2左右(i射线照度计的值),可以根据需要隔着具有所期望的图案的掩模来进行曝光。
可以根据需要进行显影前烘烤。通过进行显影前烘烤,从而可以期待显影后的析像度提高或显影条件的容许宽度增大等效果。作为此时的烘烤温度,优选为50~180℃,更优选为60~150℃。烘烤时间优选为10秒~数小时。如果在上述范围内,则有反应良好地进行,显影时间也短这样的优点。
接下来,使用自动显影装置等将曝光后的膜进行任意的时间显影,从而未曝光部通过显影液被除去,获得浮雕图案。
作为显影液,一般使用公知的碱性显影液。作为显影液,可举出例如,有机系的碱性显影液或氨、氢氧化四甲基铵、二乙醇胺、二乙基氨基乙醇、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、三乙胺、二乙基胺、甲基胺、二甲基胺、乙酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基乙醇、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、环己基胺、乙二胺或1,6-己二胺等显示碱性的化合物的水溶液,从环境方面考虑,优选为显示碱性的化合物的水溶液,即碱性水溶液。
此外,作为显影液,可以使用与感光性树脂组合物所含有的溶剂相同的醇类、酮类、醚类、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙酰-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺或γ-丁内酯等。此外,可以使用组合了这些溶剂与甲醇、乙醇、异丙醇、水、甲基卡必醇、乙基卡必醇、甲苯、二甲苯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、2-庚酮、环戊酮、环己酮或乙酸乙酯等感光性树脂组合物的不良溶剂的混合液。
显影处理可以通过下述方法来进行:在曝光后的膜上,直接涂布上述显影液;使上述显影液成雾状地放射;将曝光后的膜浸渍在上述显影液中;一边将曝光后的膜浸渍在上述显影液中一边施与超声波等方法。此外,曝光后的膜优选与显影液接触5秒~10分钟。
优选在显影处理后,通过冲洗液,将由显影所形成的浮雕图案进行洗涤。作为冲洗液,在显影液使用碱性水溶液的情况下,优选为水。此外,可以将乙醇或异丙醇等醇类、丙二醇单甲基醚乙酸酯等酯类或二氧化碳、盐酸或乙酸等酸等加入至水中进行冲洗处理。
在利用有机溶剂进行冲洗的情况下,优选为与显影液的混合性高的甲醇、乙醇、异丙醇、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、甲基-3-甲氧基丙酸酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、2-庚酮或乙酸乙酯等。
在显影后,可以根据需要进行中烘烤。通过进行中烘烤,可以期待热固化后的析像度提高;可以控制热固化后的图案形状等效果。中烘烤优选使用烘箱、电热板或红外线等,作为烘烤温度,优选为60~250℃,更优选为70~220℃。烘烤时间优选为10秒~数小时来进行。
接下来,通过在120~280℃的温度加热10分钟~数小时,从而获得本发明的感光性树脂组合物的固化膜。该加热处理可以在空气气氛下或氮气等非活性气体气氛下进行。此外该加热处理可以阶段性地升温,也可以连续地升温,进行5分钟~5小时。可举出例如,在130℃、200℃和250℃,各30分钟分次进行热处理的方法,或者经2小时从室温~250℃直线地升温等方法。
将本发明的感光性树脂组合物进行热固化而获得的固化膜的膜厚优选为0.1~15μm。此外,优选膜厚1.5μm时硬度为4H以上,透射率为90%以上,更优选为95%以上。另外,这里所谓透射率,是指波长400nm时的透射率。硬度、透射率可以通过曝光量、热固化温度的选择进行调整。
将本发明的感光性树脂组合物热固化而获得的固化膜可以用于触摸面板用保护膜、各种硬涂层材、TFT用平坦化膜、滤色器用外覆层、防反射膜或钝化膜等各种保护膜、光学滤器、触摸面板用绝缘膜、TFT用绝缘膜等各种绝缘膜或滤色器用光间隔物等。其中,从具有高硬度、透明性、耐化学性和耐热性考虑,可以适合用作触摸面板用保护膜、触摸面板用绝缘膜。作为触摸面板的方式,可举出例如,电阻膜式、光学式、电磁感应式或静电容量式。其中由于静电容量式触摸面板要求特别高的硬度,因此特别适合使用本发明的固化膜。
进一步,将本发明的感光性树脂组合物热固化而得的固化膜由于具有高耐湿热性,因此可以适合用作金属配线保护膜。通过在金属配线上形成本发明的固化膜,从而可以防止由金属的腐蚀等引起的劣化(导电性、电阻值的降低等)。作为所保护的金属配线,可举出例如,含有选自钼、银、铜、铝、铬、钛、ITO、IZO(IndiumZincOxide)、AZO(AluminumZincOxide)、ZnO2和CNT中的一种以上的金属配线。其中,将本发明的感光性树脂组合物热固化而获得的固化膜适合用作含有选自钼、银、铜、铝和CNT中的一种以上的金属配线的保护膜或绝缘膜。
实施例
以下举出实施例和比较例来进一步具体地说明本发明,但本发明不限定于这些范围。另外,关于使用所用的化合物中的简称的情况,以下示出名称。
AcOH:乙酸
AD-TMP:双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(新中村化学工业(株)制)
Al-A:铝螯合物A(川研ファインケミカル(株)制;三(乙酰丙酮根)合铝(III))
BDG:丁基二乙二醇,二甘醇单-正丁基醚
BYK-333:有机硅系表面活性剂(ビックケミー·ジャパン(株)制)
DAA:双丙酮醇
DMSO:二甲亚砜
DPHA:KAYARAD(注册商标)DPHA(日本化药(株)制;二季戊四醇六丙烯酸酯)
EtOH:乙醇
HCl:盐酸
HNO3:硝酸
H3PO4:磷酸
IC-907:IRGACURE(注册商标)907(BASF制;2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮)
IPA:异丙醇
ITO:氧化铟锡
KBE-04:四乙氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-04:四甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-1403:4-苯乙烯基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-403:3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-503:3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-5103:3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-803:3-巯基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBM-903:3-氨基丙基三甲氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBE-9007:3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(信越化学工业(株)制)
KBE-9103:3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙基胺(信越化学工业(株)制)
KBM-9659:1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯(信越化学工业(株)制)
MAM:Mo/Al/Mo(钼/铝/钼)
MB:3-甲氧基-1-丁醇
MEA:单乙醇胺、2-氨基乙醇
NaOH:氢氧化钠
N-300:抗蚀剂剥离液(ナガセケムテックス(株)制;MEA/BDG=30/70)
OFPR-800:正型光致抗蚀剂(东京应化工业(株)制)
OXE-01:IRGACURE(注册商标)OXE-01(BASF制;1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(O-苯甲酰)肟)
PE-3A:ライトアクリレートPE-3A(共荣社化学(株)制;季戊四醇三丙烯酸酯)
PE-4A:ライトアクリレートPE-4A(共荣社化学(株)制;季戊四醇四丙烯酸酯)
PGMEA:丙二醇单甲基醚乙酸酯
TC-401:オルガチックス(注册商标)TC-401(マツモトファインケミカル(株)制;四(乙酰丙酮根)合钛(IV))
THF:四氢呋喃
TMAH:氢氧化四甲基铵
TMP-A:ライトアクリレートTMP-A(共荣社化学(株)制;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)
TMPU:1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲
X-12-967YP:2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4-(N-叔丁基)氨基-4-氧代丁酸(信越化学工业(株)制)
ZC-150:オルガチックス(注册商标)ZC-150(マツモトファインケミカル(株)制;四(乙酰丙酮根)合锆(IV))
ナーセムMg:ナーセム(注册商标)镁(日本化学产业(株)制;双(乙酰丙酮根)合镁(II))
合成例1丙烯酸系树脂溶液(A-01)的合成
在烧瓶中加入2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA34.64g。接下来,加入甲基丙烯酸苄酯26.43g(30mol%)、甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯22.03g(20mol%),在室温搅拌一会儿,将烧瓶内通过鼓泡充分地氮气置换后,在70℃加热搅拌5小时。接下来,在所得的溶液中添加甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA70.33g,在90℃加热搅拌4小时,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-01)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-01)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为30,000,羧酸当量为480,双键当量为840。
合成例2丙烯酸系树脂溶液(A-02)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA32.46g、甲基丙烯酸苄酯44.05g(50mol%)、甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA65.90g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-02)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-02)添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为33,000,羧酸当量为490,双键当量为800。
合成例3丙烯酸系树脂溶液(A-03)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA29.29g、甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯22.03g(20mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA59.47g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-03)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-03)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为15,000,羧酸当量为510,双键当量为730。
合成例4丙烯酸系树脂溶液(A-04)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA23.34g、甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、甲基丙烯酸甲酯10.01g(20mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA47.39g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-04)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-04)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为20,000,羧酸当量为500,双键当量为610。
合成例5丙烯酸系树脂溶液(A-05)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA23.54g、甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、苯乙烯26.04g(50mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA47.80g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-05)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-05)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为12,000,羧酸当量为490,双键当量为610。
合成例6丙烯酸系树脂溶液(A-06)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA23.98g、甲基丙烯酸28.41g(66mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯4.41g(4mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯25.59g(36mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA48.68g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-06)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-06)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为16,000,羧酸当量为490,双键当量为410。
合成例7丙烯酸系树脂溶液(A-07)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA32.61g、甲基丙烯酸17.22g(40mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯33.05g(30mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯7.11g(10mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA66.22g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-07)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-07)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为14,000,羧酸当量为480,双键当量为1,450。
合成例8丙烯酸系树脂溶液(A-08)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA33.28g、甲基丙烯酸16.36g(38mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯35.25g(32mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯5.69g(8mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA67.57g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-08)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-08)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为14,000,羧酸当量为480,双键当量为1,810。
合成例9丙烯酸系树脂溶液(A-09)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA34.94g、甲基丙烯酸14.20g(33mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯40.76g(37mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯2.13g(3mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA70.94g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-09)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-09)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为13,000,羧酸当量为480,双键当量为4,820。
合成例10丙烯酸系树脂溶液(A-10)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA35.27g、甲基丙烯酸13.77g(32mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯41.86g(38mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.42g(2mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA71.61g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-10)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-10)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为13,000,羧酸当量为490,双键当量为6,580。
合成例11丙烯酸系树脂溶液(A-11)的合成
在烧瓶中加入2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA27.36g。接下来,加入甲基丙烯酸21.52g(50mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯11.02g(10mol%)、苯乙烯15.62g(30mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯7.11g(10mol%),在室温搅拌一会儿,将烧瓶内通过鼓泡充分地氮气置换后,在70℃加热搅拌5小时。接下来,在所得的溶液中添加甲基丙烯酸缩水甘油酯14.22g(20mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA55.54g,在90℃加热搅拌4小时,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-11)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-11)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为14,000,羧酸当量为460,双键当量为690。
合成例12丙烯酸系树脂溶液(A-12)的合成
使用2,2’-偶氮二(异丁腈)0.821g(1mol%)、PGMEA22.04g、甲基丙烯酸38.74g(90mol%)、甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯1.10g(1mol%)、苯乙烯4.69g(9mol%)、甲基丙烯酸缩水甘油酯42.65g(60mol%)、二甲基苄基胺0.676g(1mol%)、4-甲氧基苯酚0.186g(0.3mol%)、PGMEA44.75g,与合成例1同样地进行聚合,获得了丙烯酸系树脂溶液(A-12)。在所得的丙烯酸系树脂溶液(A-12)中添加PGMEA,以使固体成分浓度成为35重量%。丙烯酸系树脂的Mw为19,000,羧酸当量为580,双键当量为290。
合成例13聚硅氧烷溶液(A-13)的合成
在三口烧瓶中加入甲基三甲氧基硅烷23.84g(35mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、DAA62.14g。在烧瓶内以0.05L/min流动氮气,将混合溶液一边进行搅拌一边用油浴加热至40℃。一边将混合溶液进一步进行搅拌,一边经10分钟添加在水27.93g中溶解有磷酸0.196g的磷酸水溶液。添加结束后,在40℃搅拌30分钟,使硅烷化合物水解。然后,将浴温设定于70℃并搅拌1小时之后,接着将浴温升温至115℃。升温开始后,在约1小时后溶液的内温达到100℃,此后加热搅拌1~3小时(内温为100~110℃)。将加热搅拌1~3小时而获得的树脂溶液利用冰浴冷却之后,相对于树脂溶液分别添加2重量%阴离子交换树脂和阳离子交换树脂并搅拌12小时。搅拌后,将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行过滤并除去,获得了聚硅氧烷溶液(A-13)。所得的聚硅氧烷溶液(A-13)的固体成分浓度为40重量%,水分率为1.6重量%,聚硅氧烷的Mw为5,500,羧酸当量为780,双键当量为440。
合成例14聚硅氧烷溶液(A-14)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷13.62g(20mol%)、苯基三甲氧基硅烷34.70g(35mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、DAA66.62g、水27.93g、磷酸0.205g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-14)。所得的聚硅氧烷溶液(A-14)的固体成分浓度为38重量%,水分率为2.4重量%,聚硅氧烷的Mw为5,000,羧酸当量为820,双键当量为470。
合成例15聚硅氧烷溶液(A-15)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷23.84g(35mol%)、1-萘基三甲氧基硅烷(50重量%的IPA溶液)49.67g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、DAA66.95g、水27.93g、磷酸0.206g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-15)。所得的聚硅氧烷溶液(A-15)的固体成分浓度为39重量%,水分率为1.8重量%,聚硅氧烷的Mw为5,300,羧酸当量为830,双键当量为470。
合成例16聚硅氧烷溶液(A-16)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷23.84g(35mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷43.46g(35mol%)、DAA64.50g、水27.93g、磷酸0.200g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-16)。所得的聚硅氧烷溶液(A-16)的固体成分浓度为39重量%,水分率为1.9重量%,聚硅氧烷的Mw为5,300,羧酸当量为800,双键当量为460。
合成例17聚硅氧烷溶液(A-17)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷17.03g(25mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、四甲氧基硅烷7.61g(10mol%)、DAA61.80g、水28.83g、磷酸0.197g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-17)。所得的聚硅氧烷溶液(A-17)的固体成分浓度为41重量%,水分率为1.6重量%,聚硅氧烷的Mw为5,700,羧酸当量为780,双键当量为440。
合成例18聚硅氧烷溶液(A-18)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷17.03g(25mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐26.23g(20mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、DAA69.50g、水28.83g、磷酸0.208g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-18)。所得的聚硅氧烷溶液(A-18)的固体成分浓度为42重量%,水分率为1.4重量%,聚硅氧烷的Mw为5,900,羧酸当量为430,双键当量为480。
合成例19聚硅氧烷溶液(A-19)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷17.03g(25mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷52.72g(45mol%)、DAA66.86g、水27.93g、磷酸0.205g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-19)。所得的聚硅氧烷溶液(A-19)的固体成分浓度为42重量%,水分率为1.7重量%,聚硅氧烷的Mw为5,800,羧酸当量为830,双键当量为370。
合成例20聚硅氧烷溶液(A-20)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷34.06g(50mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷23.43g(20mol%)、DAA55.06g、水27.93g、磷酸0.181g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-20)。所得的聚硅氧烷溶液(A-20)的固体成分浓度为39重量%,水分率为1.8重量%,聚硅氧烷的Mw为5,000,羧酸当量为700,双键当量为700。
合成例21聚硅氧烷溶液(A-21)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷40.87g(60mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷11.72g(10mol%)、DAA50.34g、水27.93g、磷酸0.171g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-21)。所得的聚硅氧烷溶液(A-21)的固体成分浓度为38重量%,水分率为1.9重量%,聚硅氧烷的Mw为4,600,羧酸当量为650,双键当量为1,310。
合成例22聚硅氧烷溶液(A-22)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷42.91g(63mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷8.20g(7mol%)、DAA48.93g、水27.93g、磷酸0.168g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-22)。所得的聚硅氧烷溶液(A-22)的固体成分浓度为38重量%,水分率为1.8重量%,聚硅氧烷的Mw为4,500,羧酸当量为640,双键当量为1,830。
合成例23聚硅氧烷溶液(A-23)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷45.63g(67mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3.51g(3mol%)、DAA47.04g、水27.93g、磷酸0.164g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-23)。所得的聚硅氧烷溶液(A-23)的固体成分浓度为37重量%,水分率为2.0重量%,聚硅氧烷的Mw为4,400,羧酸当量为620,双键当量为4,130。
合成例24聚硅氧烷溶液(A-24)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷46.31g(68mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2.34g(2mol%)、DAA46.57g、水27.93g、磷酸0.163g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-24)。所得的聚硅氧烷溶液(A-24)的固体成分浓度为37重量%,水分率为2.0重量%,聚硅氧烷的Mw为4,300,羧酸当量为620,双键当量为6,150。
合成例25聚硅氧烷溶液(A-25)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷17.03g(25mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷41.01g(35mol%)、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷12.32g(10mol%)、DAA66.33g、水28.83g、磷酸0.207g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-25)。所得的聚硅氧烷溶液(A-25)的固体成分浓度为42重量%,水分率为1.5重量%,聚硅氧烷的Mw为5,800,羧酸当量为830,双键当量为480。
合成例26聚硅氧烷溶液(A-26)的合成
使用甲基三甲氧基硅烷4.77g(7mol%)、苯基三甲氧基硅烷19.83g(20mol%)、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐13.12g(10mol%)、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷73.81g(63mol%)、DAA75.35g、水27.93g、磷酸0.223g,与合成例13同样地进行聚合,获得了聚硅氧烷溶液(A-26)。所得的聚硅氧烷溶液(A-26)的固体成分浓度为44重量%,水分率为1.5重量%,聚硅氧烷的Mw为6,400,羧酸当量为910,双键当量为290。
合成例27硅烷化合物溶液(E-1)的合成
在三口烧瓶中加入四甲氧基硅烷30.44g(100mol%)、DAA19.97g。在烧瓶内以0.05L/min流动空气,将混合溶液一边进行搅拌一边用油浴加热至40℃。一边将混合溶液进一步进行搅拌,一边经10分钟添加在水14.42g中溶解有磷酸0.061g的磷酸水溶液。添加结束后,在40℃搅拌30分钟,使硅烷化合物水解。然后,将浴温升温至50℃,在50℃搅拌1小时。将搅拌1小时而获得的溶液利用冰浴冷却之后,相对于溶液分别添加2重量%阴离子交换树脂和阳离子交换树脂并搅拌12小时。搅拌后,将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行过滤并除去,获得了硅烷化合物溶液(E-1)。所得的硅烷化合物溶液(E-1)的固体成分浓度为19重量%,水分率为10重量%。
合成例28硅烷化合物溶液(E-2)的合成
在三口烧瓶中加入M硅酸酯51(多摩化学工业(株)制)23.53g(100mol%)、DAA19.96g。在烧瓶内以0.05L/min流动空气,将混合溶液一边进行搅拌一边用油浴加热至40℃。一边将混合溶液进一步进行搅拌,一边经10分钟添加在水9.01g中溶解有磷酸0.047g的磷酸水溶液。添加结束后,在40℃搅拌30分钟,使硅烷化合物水解。然后,将浴温升温至50℃,在50℃搅拌1小时。将搅拌1小时而获得的溶液利用冰浴冷却之后,相对于溶液分别添加2重量%阴离子交换树脂和阳离子交换树脂并搅拌12小时。搅拌后,将阴离子交换树脂和阳离子交换树脂进行过滤并除去,获得了硅烷化合物溶液(E-2)。所得的硅烷化合物溶液(E-2)的固体成分浓度为22重量%,水分率为8.0重量%。
将合成例1~26的组成归纳示于表1和2中。
[表1]
[表2]
以下示出实施例1中的评价方法。
(1)树脂溶液的固体成分浓度
在测定了重量的铝杯中称量树脂溶液1g,使用电热板(HP-1SA;アズワン(株)制)在250℃加热30分钟使其蒸发干燥固化。加热后,测定残存有固体成分的铝杯的重量,由加热前后的重量的差算出残存的固体成分的重量,求出树脂溶液的固体成分浓度。
(2)树脂溶液的水分率
使用卡尔费歇尔水分率计(MKS-520;京都电子工业(株)制),使用卡尔费歇尔试剂(HYDRANAL(注册商标)-Composite5;Sigma-Aldrich制)作为滴定试剂,基于“JISK0113(2005)”,通过容量滴定法,进行水分率测定。
(3)树脂的重均分子量(Mw)
使用GPC分析装置(HLC-8220;东ソー(株)制),使用THF作为流动层进行GPC测定,通过聚苯乙烯换算来求出。
(4)羧酸当量
使用电位差自动滴定装置(AT-510;京都电子工业(株)制),使用0.1mol/L的NaOH/EtOH溶液作为滴定试剂,基于“JISK2501(2003)”,通过电位滴定法,测定酸值来算出。
(5)双键当量
基于“JISK0070(1992)”,测定树脂的碘值来算出。
(6)聚硅氧烷中的各有机硅烷单元的含有比率
进行29Si-NMR的测定,算出来源于特定的有机硅烷单元的Si的积分值相对于来源于有机硅烷的Si整体的积分值的比例,计算它们的含有比率。试样(液体)注入至直径10mm的テフロン(注册商标)制NMR样品管而用于测定。以下示出29Si-NMR测定条件。
装置:核磁共振装置(JNM-GX270;日本电子(株)制)
测定法:门控去偶法
测定核频率:53.6693MHz(29Si核)
光谱宽度:20000Hz
脉冲宽度:12μs(45°脉冲)
脉冲重复时间:30.0s
溶剂:丙酮-d6
基准物质:四甲基硅烷
测定温度:室温
试样转速:0.0Hz
(7)基板的前处理
对于将Mo/Al/Mo的3层通过溅射而成膜的玻璃基板(三容真空工业(株)制;以下,“MAM基板”)、将ITO通过溅射而成膜的玻璃基板(三容真空工业(株)制;以下,“ITO基板”),使用台式型光表面处理装置(PL16-110;セン特殊光源(株)制),进行100秒UV-O3洗涤后,用超纯水洗涤,利用压缩空气的空气喷枪吹掉表面的水滴,使用电热板,在130℃加热3分钟进行脱水烘烤处理来使用。Tempax玻璃基板(AGCテクノグラス(株)制)、将单层Cr通过溅射而成膜的玻璃基板(单层Cr成膜基板;(株)仓元制作所制;以下,“Cr基板”)不进行前处理而使用。
(8)灵敏度
在Cr基板上,通过下述实施例1记载的方法,在感光性树脂组合物的显影后制作出膜。显影后,使用FPD检查显微镜(MX-61L;オリンパス(株)制)来观察析像图案,将以1:1的宽度形成30μm的线与间隙图案的曝光量(i射线照度计的值,以下,“最佳曝光量”)设为灵敏度。
(9)析像度
在Cr基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。使用FPD检查显微镜,观察制作出的固化膜的析像图案,将最佳曝光量时的最小图案尺寸设为析像度。
(10)透射率
在Tempax玻璃基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。使用紫外可见分光光度计(MultiSpec-1500;(株)岛津制作所制),首先仅测定Tempax玻璃基板,将其紫外可见吸收光谱作为参考。接下来,通过单光束对制作的固化膜进行测定,基于朗伯-比尔定律求出波长400nm时膜厚每1.5μm的透射率,由与参考的差异算出透射率。
(11)硬度
在Cr基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。使用手动式铅笔划痕硬度试验器(850-56;コーティングテスター(株)制),基于“JISK5600-5-4(1999)”,测定出制作的固化膜的硬度。
(12)耐湿热性
在MAM基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。关于制作的固化膜,进行使用了高度加速寿命测定装置(HASTCHAMBEREHS-221MD)的加压蒸煮器试验(温度=121℃,湿度=100%RH,气压=2atm),放置20小时。加压蒸煮器试验的20小时后,通过目视评价出MAM基板上的MAM表面变为黑色的面积和固化膜表面的外观变化的有无。通过MAM表面的变色面积和固化膜表面的外观变化如以下那样判定,将A+、A和B设为合格。
A+:MAM表面的变色面积=0%,并且没有固化膜表面的外观变化
A:MAM表面的变色面积<5%,没有固化膜表面的外观变化
B:MAM表面的变色面积5~14%,没有固化膜表面的外观变化
C:MAM表面的变色面积15~34%,没有固化膜表面的外观变化
D:MAM表面的变色面积35~64%,没有固化膜表面的外观变化
E:MAM表面的变色面积65~100%,没有固化膜表面的外观变化
F:MAM表面的变色面积65~100%,固化膜表面开裂,或固化膜从基板剥离。
(13)对MAM基板的密合性和保存稳定性
在MAM基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。
接着,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。以下记载具体的测定方法。使用割刀以MAM基板上的从固化膜表面直至到达MAM表面的方式,以1mm间隔引出与固化膜正交的纵11条×横11条的平行的直线,制作出100个1mm×1mm的方形。接下来,在制作出方形的固化膜表面,粘贴セロテープ(注册商标)(No.405(产业用);ニチバン(株)制;宽度=18mm,厚度=0.050mm,粘着力=3.93N/10mm,拉伸强度=41.6N/10mm),以橡皮擦(“JISS6050(2008)合格品”)擦拭使其密合,把持带的一端,相对于MAM基板保持直角并瞬间地剥离。剥离后,通过目视评价出方形的剥离数。由方形的剥离面积如以下那样判定,将3B以上设为合格。
5B:剥离面积=0%
4B:剥离面积<5%
3B:剥离面积=5~14%
2B:剥离面积=15~34%
1B:剥离面积=35~64%
0B:剥离面积=65~100%
下述,将由实施例1记载的方法调制的感光性树脂组合物的一部分在23℃放置7天。经过7天后,在MAM基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出在23℃放置7天后的感光性树脂组合物的固化膜。将制作的固化膜通过与上述同样的方法,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。
(14)相对于酸药液的耐化学性和保存稳定性
在ITO基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。将制作的固化膜在加热至40℃的酸药液(重量比:HCl/HNO3/H2O=50/7.5/42.5)中浸渍240秒,用水冲洗2分钟。接着,通过与上述(13)同样的方法,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。
将通过下述实施例1记载的方法调制的感光性树脂组合物的一部分在23℃放置7天。经过7天后,在ITO基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出在23℃放置7天后的感光性树脂组合物的固化膜。将制作的固化膜在加热至40℃的酸药液(重量比:HCl/HNO3/水=50/7.5/42.5)中浸渍240秒,用水冲洗2分钟。接着,通过与上述(13)同样的方法,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。
(15)相对于碱药液的耐化学性和保存稳定性
在ITO基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的固化膜。将制作的固化膜在加热至60℃的碱药液(重量比:DMSO/MEA=30/70)中浸渍120秒,用水冲洗2分钟。接着,通过与上述(13)同样的方法,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。
将通过下述实施例1记载的方法调制的感光性树脂组合物的一部分在23℃放置7天。经过7天后,在ITO基板上,通过下述实施例1记载的方法,制作出在23℃放置7天后的感光性树脂组合物的固化膜。将制作的固化膜在加热至60℃的碱药液(重量比:DMSO/MEA=30/70)中浸渍120秒,用水冲洗2分钟。接着,通过与上述(13)同样的方法,基于“JISK5600-5-6(1999)”,测定出固化膜与基板的密合性。
实施例1
在黄色灯下,称量0.332g的OXE-01、0.0663g的ZC-150,添加2.046g的PGMEA、2.730g的MB、1.750g的DAA,进行搅拌并溶解。接下来,添加BYK-333的5重量%的PGMEA溶液0.150g,进行搅拌。接着,添加由合成例1获得的丙烯酸系树脂溶液(A-01)(35重量%的PGMEA溶液)9.472g、DPHA的80重量%的PGMEA溶液4.144g并进行搅拌。进一步,添加KBM-903的5重量%的MB溶液2.652g、KBM-04的20重量%的PGMEA溶液1.658g并进行搅拌,制成均匀溶液。然后,将所得的溶液用0.2μm的过滤器进行过滤,调制出负型的感光性树脂组合物1。
使用旋转涂布机(MS-A100;ミカサ(株)制)以任意的转速在基板上通过旋转涂布来涂布调制的感光性树脂组合物1之后,使用电热板(SCW-636;大日本スクリーン制造(株)制)在100℃预烘烤3分钟,制作出膜厚约2.0μm的预烘烤膜。
对于制作的预烘烤膜,使用双面对准单面曝光装置(掩模对准器PEM-6M;ユニオン光学(株)制),隔着灵敏度测定用的灰度掩模(MDRM型号4000-5-FS;Opto-LineInternational制),利用超高压水银灯的j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行图案形成曝光。曝光后,使用光刻用小型显影装置(AD-2000;泷泽产业(株)制),以0.4%或2.38重量%TMAH水溶液显影90秒,用水冲洗30秒。显影后,使用惰性烘箱(DN43HI;ヤマト科学(株)制),在氮气气氛下,在230℃热固化1小时,制作出膜厚约1.5μm的固化膜。
实施例2~68和比较例1~10
与感光性树脂组合物1同样地,利用表3~8所记载的组成调制出感光性树脂组合物2~78。使用所得的各感光性树脂组合物,与实施例1同样地进行感光特性和固化膜的特性的评价。将它们的结果归纳示于表9~14中。
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
实施例69
按照以下步骤,制作出触摸面板构件。
(1)ITO的制作
在厚度约1mm的玻璃基板上,使用溅射装置,以RF功率1.4kW、真空度6.65×10-1Pa溅射12.5分钟,从而成膜膜厚为150nm、表面电阻为15Ω/□的ITO。接下来,使用旋转涂布机以任意的转速通过旋转涂布在ITO上涂布正型光致抗蚀剂OFPR-800之后,使用电热板在80℃预烘烤20分钟,获得了膜厚1.1μm的抗蚀剂膜。对于制作的抗蚀剂膜,使用双面对准单面曝光装置,隔着掩模将超高压水银灯的j射线(波长313nm)、i射线(波长365nm)、h射线(波长405nm)和g射线(波长436nm)进行图案形成曝光之后,使用光刻用小型显影装置,用2.38重量%TMAH水溶液显影90秒,用水冲洗30秒。然后,在加热至40℃的ITO蚀刻液(重量比:HCl/HNO3/H2O=18/4.5/77.5)中浸渍80秒来蚀刻ITO,用水冲洗2分钟。接着,在加热至50℃的抗蚀剂剥离液N-300(重量比:MEA/BDG=30/70)中浸渍2分钟来除去抗蚀剂膜,制作出具有膜厚150nm的进行了图案加工的ITO(图1和图2的符号2)的玻璃基板(相当于图1的a)。
(2)透明绝缘膜的制作
在由(1)制作的玻璃基板上,使用感光性树脂组合物1,通过上述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的透明绝缘膜(图1和图2的符号3)(相当于图1的b)。
(3)MAM配线的制作
在由(2)制作的玻璃基板上,使用作为目标的钼和铝、作为MAM蚀刻液的酸药液(重量比:H3PO4/HNO3/AcOH/H2O=65/3/5/27),通过与(1)同样的方法,制作出MAM配线(图1和图2的符号4)(相当于图1的c)。
(4)透明保护膜的制作
在由(3)制作的玻璃基板上,使用感光性树脂组合物1,通过上述实施例1记载的方法,制作出感光性树脂组合物的透明保护膜。使用数字万用表(CDM-09N;(株)カスタム制)来进行连接部的导通测试实施,结果确认到电流的导通(相当于图2)。
符号说明
a:透明电极形成后的俯视图
b:绝缘膜形成后的俯视图
c:金属配线形成后的俯视图
1:玻璃基板
2:透明电极
3:透明绝缘膜
4:配线电极
5:透明保护膜
产业可利用性
将本发明的感光性树脂组合物热固化而获得的固化膜,除了触摸面板的保护膜等各种硬涂层膜以外,还适合用于触摸传感器用绝缘膜、液晶、有机EL显示器的TFT用平坦化膜、金属配线保护膜、绝缘膜、防反射膜、防反射膜、光学滤器、滤色器用外覆层、柱材等。
Claims (12)
1.一种感光性树脂组合物,其特征在于,是含有(A)碱溶性树脂、(D)金属螯合物以及(E)硅烷化合物的感光性树脂组合物,
所述(A)碱溶性树脂具有烯属不饱和双键基团,双键当量为300~5,000g/mol,所述(D)金属螯合物为通式(1)所示的化合物,所述(E)硅烷化合物为通式(2)所示的四官能硅烷、或通过使通式(2)所示的四官能硅烷缩合而得的硅烷低聚物,
通式(1)中,M表示钛、锆、铝或镁,R1表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基,R2和R3各自独立地表示氢、碳原子数1~20的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、碳原子数1~6的烷氧基或羟基,n和m表示0~4的整数,n+m=2~4;
通式(2)中,R4~R7各自独立地表示氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。
2.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物,所述(A)碱溶性树脂为不具有环氧基的碱溶性树脂。
3.根据权利要求1或2所述的感光性树脂组合物,所述(A)碱溶性树脂选自(A-1)丙烯酸系树脂和(A-2)聚硅氧烷。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的感光性树脂组合物,其进一步含有(B)自由基聚合性化合物。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的感光性树脂组合物,其进一步含有(C)光聚合引发剂。
6.根据权利要求1~5的任一项所述的感光性树脂组合物,其进一步含有(F)具有选自氨基、酰胺基、脲基、酮亚胺基、异氰酸酯基、巯基、异氰脲环骨架、(甲基)丙烯酰基和苯乙烯基中的取代基的硅烷化合物。
7.根据权利要求4~6的任一项所述的感光性树脂组合物,所述(B)自由基聚合性化合物含有(B-1)多官能自由基聚合性化合物和(B-2)三官能或四官能自由基聚合性化合物。
8.一种金属配线的保护膜或绝缘膜,其是使权利要求1~7的任一项所述的感光性树脂组合物热固化而成的。
9.根据权利要求8所述的金属配线的保护膜或绝缘膜,所述感光性树脂组合物具有负型的感光性。
10.根据权利要求8或9所述的金属配线的保护膜或绝缘膜,所述金属配线含有选自钼、银、铜、铝和CNT中的一种以上。
11.一种触摸面板,其具备权利要求8~10的任一项所述的金属配线的保护膜或绝缘膜。
12.一种触摸面板的制造方法,其使用权利要求8所述的金属配线的保护膜或绝缘膜。
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