CN105467748A - 金属图案基板的制造方法、触摸传感器、触摸屏、液晶显示装置及有机el显示装置 - Google Patents

金属图案基板的制造方法、触摸传感器、触摸屏、液晶显示装置及有机el显示装置 Download PDF

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CN105467748A
CN105467748A CN201510640549.1A CN201510640549A CN105467748A CN 105467748 A CN105467748 A CN 105467748A CN 201510640549 A CN201510640549 A CN 201510640549A CN 105467748 A CN105467748 A CN 105467748A
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藤木优壮
安藤豪
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Abstract

本发明提供一种工序简便且降低了图案可视性的金属图案基板的制造方法、通过所述制造方法所制造的触摸传感器、具有所述触摸传感器的触摸屏、具有所述触摸屏的液晶显示装置及有机EL显示装置。本发明的金属图案基板的制造方法依次包括:工序1,形成感光性树脂组合物层的工序;工序2,对所述感光性树脂组合物层以图案状进行曝光的曝光工序;工序3,显影工序;以及工序4,蚀刻工序,并且所述金属图案基板的制造方法中,在工序3与工序4之间和/或工序4之后,包括使所述感光性树脂组合物层进行热硬化的后烘烤工序作为工序I,工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度为0.10以上。

Description

金属图案基板的制造方法、触摸传感器、触摸屏、液晶显示装置及有机EL显示装置
技术领域
本发明涉及一种金属图案基板的制造方法、触摸传感器(touchsensor)、触摸屏(touchpanel)、液晶显示装置及有机EL显示装置。
背景技术
近年来,以手机或个人数字助理(personaldigitalassistant)、汽车导航系统(carnavigationsystem)为代表,在各种电子设备的操作部中采用触摸屏型输入装置。触摸屏型输入装置是作为检测指尖或笔尖的接触位置的输入装置而贴合在液晶显示装置、有机电致发光(Electroluminescence,EL)装置等的显示用屏的显示面上而使用。触摸屏型输入装置中,根据其结构及检测方式的差异而有电阻膜型或静电电容型等各种类型。
另外,关于现有的触摸屏传感器的制造方法,已知日本专利特开2013-214185号公报及日本专利特开2014-508337号公报中记载的方法。
发明内容
[发明所要解决的问题]
触摸屏中,通常由铟-锡氧化物(IndiumTinoxide,ITO)来形成取出布线等导体线。但是,ITO的布线由于电阻过高,因此有在该状态下不适于大画面化的缺点。
因此,为了应对大画面化,将用来连接如下挠性印制电路板与触摸传感器基板的取出用金属布线牵引到触摸屏的基板外周(非显示部分),所述挠性印制电路板搭载着用来进行位置检测的集成电路。但是,在显示部分中形成ITO电极,在非显示部分中形成金属布线,有工序复杂且成本变高的倾向。
由于这种理由,像日本专利特开2013-214185号公报所公开那样,正在活跃地进行以下研究:在显示部分与非显示部分两个中,欲使用导通性优异的金属来形成导体线。但是该方法中,在显示部分中形成金属导体线,因此存在用户的眼睛看到导体线的图案可视性的问题。
因此,像日本专利特开2014-508337号公报所公开那样,正在进行以下尝试:进一步具备配设在导电性机构(导体线)的至少一部分上的第1反射率控制机构,由此来改良图案可视性。
但是,本发明人等进行了尝试,结果得知,于在已形成为网状的金属图案上新形成反射率控制机构的情况下,覆盖金属图案那样的形成位置的定位非常困难,为了覆盖金属图案,必须将反射率控制机构形成得较金属图案更粗,因此在用于触摸屏显示装置的情况下画面的可视性变差,另外,形成反射率控制机构的工序增加,因此出现生产性差的问题。
本发明所欲解决的问题在于提供一种工序简便且降低了图案可视性的金属图案基板的制造方法、通过所述制造方法所制造的触摸传感器、具有所述触摸传感器的触摸屏、具有所述触摸屏的液晶显示装置及有机EL显示装置。
[解决问题的技术手段]
本发明的所述问题是通过以下的<1>或<8>~<11>所记载的手段而解决。以下与作为优选实施方式的<2>~<7>一起记载。
<1>一种金属图案基板的制造方法,依次包括:工序1,在具有透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,形成感光性树脂组合物层的工序;工序2,对所述感光性树脂组合物层以图案状进行曝光的曝光工序;工序3,对所述感光性树脂组合物层进行显影的显影工序;以及工序4,对具备所述感光性树脂组合物层的基板进行蚀刻的蚀刻工序,并且所述金属图案基板的制造方法中,在工序3与工序4之间和/或工序4之后,包括后烘烤工序作为工序I,工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度为0.10以上;
<2>根据<1>所述的金属图案基板的制造方法,其中用于形成所述感光性树脂组合物层的感光性树脂组合物为含有作为成分A的聚合物、作为成分B的光酸产生剂、作为成分C的溶剂及作为成分D的黑色的着色剂,且满足下述i~iii的至少一个的感光性树脂组合物,
i:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元、与具有交联性基的结构单元;
ii:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物;
iii:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元;
<3>根据<1>所述的金属图案基板的制造方法,其中用于形成所述感光性树脂组合物层的感光性树脂组合物为含有作为成分A的聚合物、作为成分B的光酸产生剂、作为成分C的溶剂及作为成分D的黑色的着色剂,且满足下述i′~iii′的至少一个的感光性树脂组合物,
i′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元、与具有交联性基的结构单元;
ii′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物;
iii′:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元;
[化1]
式A1中,RA11及RA12分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,RA11及RA12的至少一个为烷基或芳基,RA13表示烷基或芳基,RA11或RA12与RA13也可连结而形成环状醚,RA14表示氢原子或甲基;
式A2中,RA21及RA22分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少RA21及RA22的任一个为烷基或芳基,RA23表示烷基或芳基,RA21或RA22与RA23也可连结而形成环状醚,RA24表示氢原子或甲基,XA21表示单键或亚芳基,*分别独立地表示与其他结构的键合部位;
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其中所述感光性树脂组合物的所有有机固体成分中的交联性基当量为100~1,000;
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其中工序I后的所述感光性树脂组合物层的膜厚为0.10μm~5.0μm;
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其中所述金属层含有选自由铜、银、铝及这些金属的合金所组成的组群中的至少一种金属;
<7>根据<1>至<6>中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其中金属图案基板为触摸传感器用;
<8>一种触摸传感器,其是通过根据<7>所述的触摸传感器用金属图案基板的制造方法而制造;
<9>一种触摸屏,具有根据<8>所述的触摸传感器;
<10>一种液晶显示装置,具有根据<9>所述的触摸屏;
<11>一种有机EL显示装置,具有根据<9>所述的触摸屏。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种工序简便且降低了图案可视性的金属图案基板的制造方法、通过所述制造方法所制造的触摸传感器、具有所述触摸传感器的触摸屏、具有所述触摸屏的液晶显示装置及有机EL显示装置。
附图说明
图1a~图1e为表示本发明的金属图案基板的制造方法的一例的简略截面图。
图2为表示具备本发明的金属图案基板的触摸屏传感器的一例的简略示意图。
图3表示有机EL显示装置的一例的构成概念图,且表示底部发光(bottomemission)型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
图4为本发明的触摸屏显示装置的一例的构成概念图。
[符号的说明]
1、440:TFT(薄膜晶体管)
2:布线
3、8、280:绝缘膜
4:平坦化膜
5:第一电极
6:玻璃基板
7、282:接触孔
10:触摸屏传感器
12、120:基板
14、410:金属图案
16:引出用布线图案
18:与控制器基板的连接用图案
20:显示部
110:透明的支撑体
112:金属层
114:感光性树脂组合物层
116:掩模
118:滴垂硬化的感光性树脂组合物层
200:下部显示板
210:第1绝缘基板
220:栅电极
240:栅极绝缘膜
250:半导体层
260、262:欧姆接触式层
270:源电极
272:漏电极
290:图像电极
300:上部显示板
310:第2绝缘基板
320:遮光构件
330:彩色滤光片
350:取向膜
370:共通电极
400:液晶层
420:保护膜
具体实施方式
以下,对本发明的内容加以详细说明。以下记载的构成要件的说明有时是根据本发明的具代表性的实施方式来进行,但本发明不限定于这种实施方式。
此外,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,本发明中,将“工序1,即在具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,形成感光性树脂组合物层的工序”等也称为“工序1”等,或简称为“涂布工序”等。
另外,本发明中,将“式A1所表示的结构单元等”也简称为结构单元A1等。
进而,本说明书中的基团(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团,并且也包含具有取代基的基团。例如所谓“烷基”,不仅是指不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),而且也包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。
另外,本发明中,“质量%”与“重量%”为相同含意,“质量份”与“重量份”为相同含意。
另外,本发明中,2个以上的优选实施方式的组合为更优选的实施方式。
(金属图案基板的制造方法及金属图案基板)
本发明的金属图案基板的制造方法依次包括:工序1,在具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,形成感光性树脂组合物层的工序;工序2,对所述感光性树脂组合物层以图案状进行曝光的曝光工序;工序3,对所述感光性树脂组合物层进行显影的显影工序;以及工序4,对具备所述感光性树脂组合物层的基板进行蚀刻的蚀刻工序,并且所述金属图案基板的制造方法中,在工序3与工序4之间和/或工序4之后,包括后烘烤工序作为工序I,工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度为0.10以上。
本发明的金属图案基板为通过本发明的金属图案基板的制造方法所制造的金属图案基板。
另外,本发明的金属图案基板的制造方法优选的是触摸传感器用。
<形成感光性树脂组合物层的工序>
本发明的金属图案基板的制造方法包括以下工序作为工序1:在具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,形成感光性树脂组合物层。形成方法并无特别限定。例如可举出:将感光性树脂组合物涂布在金属层上并使之干燥的方法、或层叠在金属层上的方法等。
<涂布工序>
工序1可包含涂布工序,即,在具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,涂布感光性树脂组合物。
[基板]
本发明中所用的基板具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层。
透明的支撑体可使用众所周知的透明的支撑体。例如可举出玻璃、石英、各种有机膜等。
有机膜的材质可举出树脂或树脂复合材料。
树脂可举出: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、聚苯并噁唑、聚吲哚(polybenzazole)、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、丙烯酸系树脂、环氧树脂、硅酮树脂、离子聚合物树脂、氰酸酯树脂、交联富马酸二酯树脂、环状聚烯烃、芳香族醚树脂、马来酰亚胺-烯烃树脂、纤维素、环硫树脂等。
从尺寸精度及透明性的观点来看,支撑体优选玻璃,另外从轻量性、不易破裂及弯曲性的观点来看,优选有机膜。有机膜可合适地用于所谓辊对辊(roll-to-roll)的制造方法。
支撑体所具备的所述金属层并无特别限定,优选导电性高的金属。例如可例示:铝、钛、铬、锰、铁、镍、铜、锌、钼、银、钨、铂、金等,另外,也可为这些金属的合金。其中,从导电性、图案化性及黑化处理容易性的观点来看,优选的是选自由银、铜、铝、钛、铬、钼及这些金属的合金所组成的组群中的金属,更优选的是选自由铜、银、铝及这些金属的合金所组成的组群中的金属,进而优选的是选自由银、铜及这些金属的合金所组成的组群中的金属,特别优选的是铜或铜的合金。此外,本发明中,例如所谓与铜的合金,是指以铜作为主成分的合金。合金中的主成分以外的金属并无特别限制,优选所述金属。另外,只要不丧失金属性,则也可为包含金属与非金属元素的合金。例如可为铜与氮、或铜与硫的合金。另外,金属层的一部分可由金属的氧化物等非金属层覆盖。
本发明中所用的基板优选的是通过将所述金属蒸镀在所述支撑体上而制造的基板。
[涂布方法]
涂布感光性树脂组合物的方法可无特别限制地使用众所周知的涂布方法,例如可使用喷墨法、狭缝涂布法、喷雾法、辊涂法、旋转涂布法、流延涂布法、狭缝及旋转法等方法。进而,也可应用日本专利特开2009-145395号公报中记载那样的所谓预湿(pre-wet)法。
涂布时的感光性树脂组合物的湿膜厚并无特别限定,通常以0.1μm~10μm的范围而使用。
本发明中可使用的感光性树脂组合物除了后烘烤工序后的光学浓度为0.10以上以外,并无特别限制,可使用众所周知的感光性树脂组合物。
关于用于本发明中的感光性树脂组合物的优选实施方式,将于后述。
另外,优选的是在将感光性树脂组合物涂布在基板上之前进行基板的清洗。
<干燥工序>
工序1可包括使所述感光性树脂组合物干燥而形成感光性树脂组合物层的干燥工序。
干燥工序为将感光性树脂组合物中的溶剂除去的工序。
干燥方法并无特别限定,可使用众所周知的方法,优选的是通过减压(真空)和/或加热来进行干燥。
干燥工序中的加热温度优选70℃~130℃。
干燥工序中的加热时间优选30秒钟~300秒钟。
加热方法可使用加热板(hotplate)、烘箱(oven)、红外线加热器等众所周知的加热方法。
在温度及时间为所述范围的情况下,图案的密接性良好,且也可减少残渣。
此外,涂布工序与干燥工序可依次进行,也可同时进行,也可交替重复。例如可在涂布工序的涂布全部结束后,进行干燥工序,也可预先加热基板,一面进行涂布工序一面进行干燥。
其中,从密接性的观点来看,优选的是在涂布工序的涂布全部结束后,进行干燥工序。
<曝光工序>
本发明的金属图案基板的制造方法包括将所述感光性树脂组合物层以图案状进行曝光的曝光工序作为工序2。
曝光工序中,为了将感光性树脂组合物层以图案状进行曝光,优选的是在设有感光性树脂组合物层的基板上,隔着具有既定图案的掩模来照射光化射线。
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、发光二极管(lightemittingdiode,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300nm以上且450nm以下的波长的光化射线。另外,视需要也可通过长波长截止滤波器、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。
曝光装置可使用:镜面投影对准器(mirrorprojectionaligner)、步进机(stepper)、扫描仪(scanner)、近接式(proximity)、接触式(contact)、微透镜阵列(microlensarray)、激光曝光等各种方式的曝光机。
另外,用于曝光的光化射线包含α射线、γ射线、X射线、紫外线、可见光线、电子束等。其中,从感度及装置的获取容易性的观点来看,优选可见光线及紫外线,更优选紫外线。
另外,例如在使用后述化学增幅正型感光性树脂组合物作为感光性树脂组合物的情况下,也可在曝光工序与后述显影工序之间,进行曝光后加热处理(曝光后烘烤(PostExposureBake),以下也称为“PEB”)。通过PEB,可促进化学增幅正型感光性树脂组合物中的催化反应。进行PEB时的温度优选30℃以上且130℃以下,更优选40℃以上且110℃以下,特别优选50℃以上且100℃以下。
<显影工序>
本发明的金属图案基板的制造方法包括对所述感光性树脂组合物层进行显影的显影工序作为工序3。
显影工序中,可使用适于所形成的感光性树脂组合物层的显影的显影液来进行显影。
例如,优选的是在曝光后形成有含有具有酸基的聚合物的区域那样的感光性树脂组合物、与碱性显影液的组合。
所述碱性显影液所含的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、氢氧化胆碱等氢氧化铵类;硅酸钠、偏硅酸钠等的水溶液。另外,也可将在所述碱类的水溶液中添加有适当量的甲醇或乙醇等水溶性有机溶剂或者表面活性剂的水溶液用作显影液。
优选的碱性显影液可举出: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值优选10.0~14.0。
显影时间优选30秒钟~500秒钟,另外,显影的方法可为盛液法、浸渍法等的任一种。显影后,可进行30秒钟~300秒钟的流水清洗,形成所需的图案。
显影后,也可进行淋洗工序。淋洗工序中,以纯水等清洗显影后的基板,由此进行附着的显影液的除去、显影残渣的除去。淋洗方法可使用众所周知的方法。例如可举出喷淋淋洗(showerrinse)或浸渍淋洗等。
<蚀刻工序>
本发明的金属图案基板的制造方法包括对具备所述感光性树脂组合物层的基板进行蚀刻的蚀刻工序作为工序4。
蚀刻工序中的蚀刻方法并无特别限制,可使用适于构成金属层的金属的众所周知的蚀刻方法。
另外,蚀刻工序中的蚀刻可为湿式蚀刻,也可为干式蚀刻,从成本的观点来看,优选湿式蚀刻。
另外,蚀刻条件也无特别限制,可在任意的温度、时间及环境下进行。
用于湿式蚀刻的蚀刻液并无特别限制,可使用众所周知的蚀刻液,只要根据所使用的金属膜的材质及抗蚀剂的材质而适当选择即可。例如可合适地举出日本专利特开2013-89731号公报或日本专利特开2011-228618号公报中记载的蚀刻液组合物。具体例可举出氯化铁水溶液、氢氟酸等。
<后烘烤工序>
本发明的金属图案基板的制造方法在工序3与工序4之间和/或工序4之后,包括对感光性树脂组合物层进行加热的后烘烤工序作为工序I。
根据所述后烘烤工序,例如在感光性树脂组合物层含有酸基及环氧基等可用于交联反应的基团的情况下,通过对显影后的感光性树脂组合物层进行加热,可形成硬化膜。
关于该加热,优选的是使用加热板或烘箱等加热装置,在既定温度下、例如90℃~200℃下进行既定时间的加热处理,例如若为加热板上则进行3分钟~30分钟的加热处理,若为烘箱则进行5分钟~30分钟的加热处理。
本发明的金属图案基板的制造方法在工序3与工序4之间和/或工序4之后包括后烘烤工序,优选的是在工序3与工序4之间及工序4之后均包括后烘烤工序。
通过在工序3与工序4之间包括后烘烤工序,蚀刻前的感光性树脂组合物层与金属层的密接性变良好,可获得线宽稳定性优异的金属图案基板。
通过在工序4之后包括后烘烤工序,可使金属层上的感光性树脂组合物层滴垂而形成滴垂形状。根据所述实施方式,感光性树脂组合物层以覆盖金属层的方式滴垂,因此可获得图案可视性优异的金属图案基板。
另外,后烘烤中,可通过在加热时耗时升温,或分3个阶段以上的多阶段进行加热,而调整滴垂形状。
[感光性树脂组合物层]
从可视性的观点来看,工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度下限值为0.10以上,优选0.20以上,更优选0.50以上。
关于工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度上限值,从可视性的观点来看值越大越优选,并无特别上限。从感度的观点来看优选10.0以下,更优选4.0以下,特别优选3.0以下。
若光学浓度为所述范围,则可兼具抗蚀剂感度与图案可视性。
此外,在将工序I进行多次的情况下,所谓工序I后的感光性树脂组合物层,是指所有的工序I结束后的感光性树脂组合物层。
工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度是设定为以下的值:以任意转速在玻璃基板上旋涂感光性树脂组合物,通过90℃、120秒钟的干燥将溶剂除去后,在120℃下煅烧60分钟而形成煅烧膜,使用透过浓度计(BMT-1,坂田油墨工程(SakataInxEngineering)(股)制造)对所述煅烧膜的光学浓度值(OpticalDensity,OD)进行测定所得的值。
另外,工序I后的所述感光性树脂组合物层的膜厚优选0.10μm~5.0μm,更优选0.30μm~3.0μm,进而优选0.50μm~2.0μm。
工序I后的感光性树脂组合物层的膜厚可通过以下方式测定:将工序I后的金属图案化基板割断,使用扫描式电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)对未经蚀刻的金属图案上残留的感光性树脂组合物层的截面进行观察。
以下,一面参照附图,一面对本发明的金属图案基板的制造方法加以说明。
图1a~图1e为表示本发明的金属图案基板的制造方法的一例的简略截面图。
图1a表示在涂布工序及干燥工序之后,于在透明的支撑体110上具有金属层112的基板120上形成有感光性树脂组合物层114的状态。
此外,图1a~图1e中的感光性树脂组合物层为正型的感光性树脂组合物层。
图1b表示在曝光工序中,隔着掩模116对感光性树脂组合物层114进行曝光的状态。图中,光化射线是从图的上部照射,图中的箭头表示透过掩模116的光化射线的位置。
图1c表示在显影工序后,图1b中经曝光的感光性树脂组合物层114经显影的状态,通过显影将感光性树脂组合物层114的图1b中经光化射线照射的部位除去。
图1d表示在蚀刻工序后,感光性树脂组合物层114因显影而被除去的部分下所存在的金属层112被蚀刻、除去的状态。
图1e表示在蚀刻工序后进行后烘烤工序,图1d中的感光性树脂组合物层114滴垂而成为经硬化的感光性树脂组合物层118的状态。
<感光性树脂组合物>
以下,对本发明中可优选地用于形成感光性树脂组合物层的感光性树脂组合物加以详述。
本发明中所用的感光性树脂组合物只要为在众所周知的负型的感光性树脂组合物或众所周知的正型的感光性树脂组合物中添加黑色的着色剂、将光学浓度调整为0.10以上的组合物,则可无特别限制地使用,从细线的形成优异的观点来看,优选正型的感光性树脂组合物。
其中,从细线的形成更优异的观点来看,优选化学增幅正型的感光性树脂组合物。
用于本发明的感光性树脂组合物的第一优选实施方式含有作为成分A的聚合物、作为成分B的光酸产生剂、作为成分C的溶剂及作为成分D的黑色的着色剂,且
i:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元。
另外,所述第一实施方式更优选的是满足下述i′~iii′的至少一个。
i′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii′:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元。
[化2]
式A1中,RA11及RA12分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,RA11及RA12的至少一个为烷基或芳基,RA13表示烷基或芳基,RA11或RA12与RA13也可连结而形成环状醚,RA14表示氢原子或甲基。
式A2中,RA21及RA22分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少RA21及RA22的任一个为烷基或芳基,RA23表示烷基或芳基,RA21或RA22与RA23也可连结而形成环状醚,RA24表示氢原子或甲基,XA21表示单键或亚芳基,*分别独立地表示与其他结构的键合部位。
成分A:聚合物
用于本发明的感光性树脂组合物的第一优选实施方式(以下也称为“第一组合物”)优选的是满足下述i~iii的至少一个那样的感光性树脂组合物。
i:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元。
即,本发明的成分A优选的是至少含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元。
[(a1-1)具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元]
成分A优选的是含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元(a1-1)。通过成分A含有结构单元(a1-1),可制成感度极高的感光性树脂组合物。
本发明中的“酸基经酸分解性基保护的基团”可使用作为酸基及酸分解性基而众所周知的基团,并无特别限定。
具体的酸基可优选地举出羧基及酚性羟基。
另外,具体的酸分解性基可使用:相对较容易因酸而分解的基团(例如后述酯结构、四氢吡喃酯基或四氢呋喃酯基等缩醛系官能基)、或相对较难因酸而分解的基团(例如叔丁酯基等三级烷基、叔丁基碳酸酯基等三级烷基碳酸酯基)。
结构单元(a1-1)优选的是具有经酸分解性基保护的保护羧基的结构单元、或具有经酸分解性基保护的保护酚性羟基的结构单元。
-可用于结构单元(a1-1-1)的酸分解性基-
可用于结构单元(a1-1-1)的所述酸分解性基可使用上文所述的酸分解性基。
这些酸分解性基中,优选的是具有以缩醛的形式保护酸分解性基的结构的基团。进而从感度的观点及细线形成性的方面来看,优选的是以下述式(a1-10)所表示的缩醛的形式保护酚性羟基和/或羧基而成的保护酸基。
[化3]
(式(a1-10)中,R101及R102分别独立地表示氢原子或烷基、烯基、芳基、芳烷基,其中,将R101与R102均为氢原子的情况除外。R103表示烷基、烯基、芳基、芳烷基。R101或R102与R103也可连结而形成环)
从感度观点来看,酸基特别优选羧基。
从能以良好的感度形成细线的方面来看,成分A优选的是满足下述i′~iii′的至少一个。
i′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物含有下述式A1和/或下述式A2所表示的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii′:含有以下聚合物作为成分A,所述聚合物为含有下述式A1和/或下述式A2所表示的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii′:含有以下聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有下述式A1和/或下述式A2所表示的结构单元。
即,本发明的成分A优选的是含有下述聚合物a1~聚合物a2的至少一种。
a1:含有式A1和/或式A2所表示的结构单元、与具有交联性基的结构单元的聚合物
a2:含有式A1和/或式A2所表示的结构单元的聚合物
另外,在成分A含有聚合物a2的情况下,第一组合物进一步含有下述聚合物a3作为成分A,或进一步含有后述成分E的任一种。
a3:不含式A1和/或式A2所表示的结构单元、且含有具有交联性基的结构单元A3的聚合物
第一组合物也可更含有这些聚合物以外的下述聚合物a4。
a4:不含结构单元A1~结构单元A3、且含有其他结构单元A4的聚合物
另外,所述其他结构单元A4也可含有在聚合物a1~聚合物a3中。
本发明的成分A只要无特别说明,则是指除了所述a1和/或a2以外,含有视需要而添加的其他聚合物a3和/或聚合物a4。此外,相当于后述分散剂及表面活性剂的化合物即便为高分子化合物,也不包含在成分A中。
从膜强度的观点来看,第一组合物优选的是含有聚合物a1作为成分A。
从分子设计的自由度的观点来看,第一组合物优选的是含有聚合物a2作为成分A。
此外,即便在含有所述聚合物a1的情况下,也可含有聚合物a2和/或聚合物a3。
另外,即便在含有所述聚合物a2的情况下,含有聚合物a1的情况也相当于含有满足所述a1的成分的情况。
成分A优选加成聚合型的树脂,更优选的是含有来源于(甲基)丙烯酸和/或其酯的结构单元、来源于羟基苯乙烯和/或其酯的结构单元的聚合物。此外,所述以外的结构单元例如也可含有来源于苯乙烯的结构单元、或来源于乙烯系化合物的结构单元等。
以下,对各结构单元加以详述。
<结构单元A1>
从分辨力及矩形性的观点来看,成分A优选的是含有含式A1所表示的结构单元的聚合物。
式A1中,RA11及RA12分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,RA11及RA12的至少一个为烷基或芳基。
烷基优选碳数1~10的烷基,更优选碳数1~8的烷基,进而优选碳数1~6的烷基。烷基也可更具有取代基。另外,烷基可为直链、分支、环状的任一种,优选直链的烷基。烷基例如可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基等。
芳基优选碳数6~20的芳基,更优选碳数6~14的芳基,进而优选碳数6~10的芳基。芳基也可具有取代基。芳基例如可例示苯基、萘基、蒽基等。
烷基及芳基可具有的取代基可举出:碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基、碳数1~10的硫代烷氧基、羟基、氰基、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)等。这些取代基也可更具有取代基。
这些基团中,RA11及RA12优选氢原子、烷基,更优选氢原子、甲基,特别优选的是RA11及RA12的其中一个为甲基且另一个为氢原子。
RA13表示烷基或芳基。RA13所表示的烷基及芳基与RA11及RA12的烷基及芳基为相同含意。RA13优选甲基、乙基、丙基,更优选乙基、丙基。
RA13也可与RA11或RA12连结而形成环状醚。与RA11或RA12连结而形成的环状醚优选3元环~6元环的环状醚,更优选5元环~6元环的环状醚。
以下,结构单元A1的具体例可举出下述结构,但本发明不限定于下述结构。
[化4]
在聚合物a1或聚合物a2不含结构单元A2的情况下,在构成聚合物的结构单元中,结构单元A1优选的是聚合物的所有结构单元的5摩尔%~60摩尔%,更优选5摩尔%~50摩尔%,进而优选10摩尔%~50摩尔%,特别优选20摩尔%~45摩尔%。
另外,在聚合物a1或聚合物a2含有结构单元A1与结构单元A2两个的情况下,结构单元A1优选的是聚合物的所有结构单元的5摩尔%~50摩尔%,更优选5摩尔%~40摩尔%,进而优选5摩尔%~30摩尔%,特别优选5摩尔%~20摩尔%,结构单元A1与结构单元A2的合计含量优选的是聚合物的所有结构单元的5摩尔%~60摩尔%,更优选5摩尔%~50摩尔%,进而优选10摩尔%~50摩尔%,特别优选20摩尔%~45摩尔%。
<结构单元A2>
从显影性的观点来看,成分A优选的是含有含式A2所表示的结构单元的聚合物。
结构单元A2具有经酸分解性基保护的保护羧基。具有经酸分解性基保护的保护羧基的结构单元可例示:日本专利特开2012-155288号公报的段落0021~段落0055中记载的具有经酸分解性基保护的保护羧基的结构单元、日本专利特开2012-133091号公报的段落0020~段落0052中记载的具有经酸分解性基保护的保护羧基的结构单元,将其内容并入到本说明书中。其中,成分A优选的是含有式A2所表示的结构的具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元。本发明中所谓酸基,是指pKa小于7的质子解离性基。酸基通常是使用可形成酸基的单体,以含酸基的结构单元的形式组入到聚合物中。通过在聚合物中含有这种含酸基的结构单元,而有容易溶解在碱性的显影液中的倾向。通过成分A含有结构单元A2,可制成感度极高的感光性树脂组合物。
成分A优选的是碱不溶性,且优选的是在酸分解性基分解时成为碱可溶性的树脂。对于结构单元A2来说,保护基通过酸而发生分解,由此可生成羧基。这里,本发明中所谓“碱可溶性”,是指将所述化合物(树脂)的溶液涂布在基板上,通过在90℃下加热2分钟而形成的所述化合物(树脂)的涂膜(厚度3μm)在23℃下的0.4%氢氧化四甲基铵水溶液中的溶解速度为0.01μm/秒以上,所谓“碱不溶性”,是指将所述化合物(树脂)的溶液涂布在基板上,通过在90℃下加热2分钟而形成的所述化合物(树脂)的涂膜(厚度3μm)在23℃下的0.4%氢氧化四甲基铵水溶液中的溶解速度小于0.01μm/秒。
式A2中,RA21及RA22分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少RA21及RA22的任一个为烷基或芳基。
在RA21及RA22为烷基的情况下,优选碳数为1~10的烷基。在RA21及RA22为芳基的情况下,优选苯基。RA21及RA22分别独立地优选氢原子或碳数1~4的烷基。
RA23表示烷基或芳基,优选碳数1~10的烷基,更优选碳数1~6的烷基。
XA21表示单键或亚芳基。亚芳基优选碳数6~20的亚芳基,更优选碳数6~14的亚芳基,进而优选碳数6~10的亚芳基。亚芳基例如可例示:亚苯基、亚萘基、亚蒽基等。亚芳基也可具有取代基,取代基与式A1中的RA11及RA12所表示的烷基可具有的取代基为相同含意。XA21优选单键。
RA24表示氢原子或甲基。
所述结构单元A2的第二优选实施方式为下述式A2-1所表示的结构单元。
[化5]
式A2-1中,RA211表示氢原子或碳数1~4的烷基,L1表示羰基或亚苯基羰基,RA212~RA218分别独立地表示氢原子或碳数1~4的烷基,*表示与其他结构的键合部位。
RA211优选氢原子或甲基。
L1优选羰基。
RA212~RA218优选氢原子。
所述结构单元A2的优选具体例可例示下述结构单元。此外,R表示氢原子或甲基。
[化6]
在聚合物a1或聚合物a2不含结构单元A1的情况下,在构成聚合物的结构单元中,结构单元A2优选的是聚合物的所有结构单元的10摩尔%~80摩尔%,更优选20摩尔%~80摩尔%,进而优选30摩尔%~70摩尔%,特别优选30摩尔%~45摩尔%。
另外,在聚合物a1或聚合物a2含有结构单元A1与结构单元A2两个的情况下,结构单元A2优选的是聚合物的所有结构单元的10摩尔%~70摩尔%,更优选15摩尔%~70摩尔%,进而优选20摩尔%~60摩尔%,特别优选20摩尔%~45摩尔%。
<结构单元A3>
成分A优选的是含有含结构单元A3的聚合物,所述结构单元A3具有交联性基。所述交联性基只要为在加热处理中引起硬化反应的基团,则并无特别限定。优选的具有交联性基的结构单元的实施方式可举出:含有选自由环氧基、氧杂环丁基、-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数1~20的烷基)所表示的基团、乙烯性不饱和基及封闭异氰酸酯基所组成的组群中的至少一个的结构单元,优选的是选自由环氧基、氧杂环丁基、-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数1~20的烷基)所表示的基团、(甲基)丙烯酰基及封闭异氰酸酯基所组成的组群中的至少一种,更优选的是选自由环氧基、氧杂环丁基及-NH-CH2-O-R(R表示氢原子或碳数1~20的烷基)所表示的基团所组成的组群中的至少一种。其中,第一组合物更优选的是所述成分A含有具有环氧基及氧杂环丁基中的至少一个的结构单元。更详细来说,可举出以下的结构单元。
[A3-1:具有环氧基和/或氧杂环丁基的结构单元]
成分A优选的是含有以下聚合物,所述聚合物含有具有环氧基和/或氧杂环丁基的结构单元A3-1作为结构单元A-3。3元环的环状醚基也可称为环氧基,4元环的环状醚基也可称为氧杂环丁基。
所述具有环氧基和/或氧杂环丁基的结构单元A3-1只要在一个结构单元中具有至少一个环氧基或氧杂环丁基即可,也可具有一个以上的环氧基及一个以上的氧杂环丁基、两个以上的环氧基、或两个以上的氧杂环丁基,并无特别限定,优选的是具有合计1个~3个的环氧基和/或氧杂环丁基,更优选的是具有合计1个或2个的环氧基和/或氧杂环丁基,进而优选的是具有一个环氧基或氧杂环丁基。
用于形成具有环氧基的结构单元的自由基聚合性单量体的具体例例如可举出:丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、α-乙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丙基丙烯酸缩水甘油酯、α-正丁基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-3,4-环氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-环氧丁酯、丙烯酸-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中记载的含有脂环式环氧骨架的化合物等,将这些内容并入到本案说明书中。
用于形成具有氧杂环丁基的结构单元的自由基聚合性单量体的具体例例如可举出:日本专利特开2001-330953号公报的段落0011~段落0016中记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等,将这些内容并入到本案说明书中。
用于形成所述具有环氧基和/或氧杂环丁基的结构单元A3-1的自由基聚合性单量体的具体例优选的是含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
这些单量体中,优选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。这些结构单元可单独使用一种或组合使用两种以上。
具有环氧基和/或氧杂环丁基的结构单元A3-1的优选具体例可例示下述结构单元。此外,R表示氢原子或甲基。
[化7]
聚合物a1中,结构单元A3优选的是聚合物的所有结构单元的10摩尔%~80摩尔%,更优选20摩尔%~80摩尔%,进而优选20摩尔%~70摩尔%,特别优选20摩尔%~65摩尔%。
聚合物a3中,结构单元A3优选的是聚合物的所有结构单元的10摩尔%~80摩尔%,更优选20摩尔%~80摩尔%,进而优选30摩尔%~70摩尔%,特别优选40摩尔%~65摩尔%。
<其他结构单元A4>
本发明中,成分A除了所述结构单元A1~结构单元A3以外,也可含有这些结构单元以外的其他结构单元A4。可由含有结构单元A1~结构单元A3的聚合物含有结构单元A4,或者成分A也可包含实质上不含结构单元A1~结构单元A3且含有其他结构单元A4的聚合物成分。所谓实质上不含,是指聚合物中的重量比例为1质量%以下。在成分A包含实质上不含结构单元A1~结构单元A3且含有其他结构单元A4的聚合物成分的情况下,在总聚合物成分中,所述聚合物成分的调配量优选60质量%以下,更优选40质量%以下,进而优选20质量%以下。
形成其他结构单元A4的单体并无特别限制,例如可举出: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、马来酰亚胺化合物类、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,也可含有具有酸基的结构单元。形成其他结构单元A4的单体可单独使用一种或组合使用两种以上。
其他结构单元A4具体可举出来源于以下化合物的结构单元: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、乙二醇单乙酰乙酸酯单(甲基)丙烯酸酯等。除此以外,可举出日本专利特开2004-264623号公报的段落0021~段落0024中记载的化合物。
另外,从电特性的观点来看,其他结构单元A4优选的是来源于苯乙烯类或具有脂肪族环式骨架的单体的结构单元。具体可举出: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。
另外,从密接性的观点来看,其他结构单元A4优选的是来源于(甲基)丙烯酸烷基酯的结构单元。具体可举出:(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(甲基)丙烯酸甲酯。
聚合物a1或聚合物a2中,结构单元A4优选的是聚合物的所有结构单元的2摩尔%~60摩尔%,更优选3摩尔%~55摩尔%,进而优选5摩尔%~50摩尔%。
聚合物a3中,结构单元A4优选的是聚合物的所有结构单元的10摩尔%~80摩尔%,更优选20摩尔%~80摩尔%,进而优选25摩尔%~65摩尔%。
若结构单元A4的含量为所述数值范围内,则由第一组合物所得的硬化膜的各种特性变良好。
成分A所包含的聚合物优选的是含有具有酸基的结构单元作为其他结构单元A4。通过聚合物具有酸基,而容易溶解在碱性的显影液中,显影性变得更良好。本发明中所谓酸基,是指pKa小于11的质子解离性基。酸基通常是使用可形成酸基的单体,以含酸基的结构单元的形式组入到聚合物中。通过在聚合物中含有这种含酸基的结构单元,有容易溶解在碱性的显影液中的倾向。
本发明中所用的酸基可例示:羧酸基、磺酰胺基、膦酸基、磺酸基、酚性羟基、磺酰基酰亚胺基以及这些酸基的酸酐基、及将这些酸基中和而成为盐结构的基团等,优选羧酸基和/或酚性羟基。所述盐并无特别限制,可优选地例示碱金属盐、碱土金属盐及有机铵盐。
本发明中所用的含酸基的结构单元更优选的是来源于苯乙烯的结构单元或来源于乙烯系化合物的结构单元、来源于(甲基)丙烯酸和/或其酯的结构单元。例如可使用日本专利特开2012-88459号公报的段落0021~段落0023及段落0029~段落0044记载的化合物,将其内容并入到本案说明书中。其中,优选的是来源于对羟基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐的结构单元。
聚合物a1或聚合物a2中,所述含酸基的结构单元的含量优选的是聚合物的所有结构单元的2摩尔%~50摩尔%,更优选3摩尔%~40摩尔%,进而优选5摩尔%~30摩尔%。
聚合物a3中,所述含酸基的结构单元的含量优选的是聚合物的所有结构单元的5摩尔%~50摩尔%,更优选10摩尔%~40摩尔%,进而优选15摩尔%~30摩尔%。
[成分A的聚合物的分子量]
成分A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1,000~200,000、更优选2,000~50,000的范围。若为所述数值的范围内,则各种特性良好。数量平均分子量Mn与重量平均分子量Mw之比(分散度,Mw/Mn)优选1.0~5.0,更优选1.5~3.5。
此外,关于本发明的重量平均分子量或数量平均分子量的测定,优选的是通过凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography,GPC)法来测定。本发明的利用凝胶渗透色谱法的测定优选的是使用HLC-8020GPC(东曹(Tosoh)(股)制造),使用TSKgelSuperHZM-H、TSKgelSuperHZ4000、TSKgelSuperHZ200(东曹(Tosoh)(股)制造,4.6mmID×15cm)作为管柱,且使用四氢呋喃(Tetrahydrofuran,THF)作为洗脱液。
[成分A的聚合物的制造方法]
另外,关于成分A的合成法,也已知各种方法,若举出一例,则可通过以下方式来合成:使用自由基聚合引发剂,使自由基聚合性单量体混合物在有机溶剂中进行聚合,所述自由基聚合性单量体混合物含有在用于形成结构单元A1~结构单元A4的自由基聚合性单量体中与所欲制作的聚合物相对应的单种或多种单量体。另外,也可通过所谓高分子反应来进行合成。
相对于第一组合物的成分D以外的固体成分,第一组合物中的成分A的含量优选30质量%~99质量%,更优选40质量%~98质量%,进而优选60质量%~95质量%。若含量为该范围,则进一步发挥本发明的效果。此外,所谓组合物的固体成分,表示将溶剂等挥发性成分除外的成分。
另外,第一组合物通过含有成分A,显影容限(margin)广。
[感光性树脂组合物中的交联性基当量]
对感光性树脂组合物的固体成分中的交联性基当量加以说明。
所谓固体成分中的交联性基当量,为组合物的固体成分中具有1mol交联性基时的固体成分的质量(g)。可通过称取一定量的组合物的固体成分,并对该固体成分中所含的交联性基量进行测定而求出。
具体来说,使成分D自本发明的感光性树脂组合物中沉降,将所得的物品作为试样来进行所述测定。关于成分D的沉降,也可暂且利用溶剂将感光性树脂组合物稀释而进行。
在交联性基为环氧基的情况下,可利用与JISK7236:2001中规定的环氧当量的测定相同的方法而求出。另外,其他交联性基的情况也可同样地测定。
关于本发明的感光性树脂组合物的所有有机固体成分中的交联性基当量,从硬化膜强度的观点来看,相对于感光性树脂组合物的有机固体成分1g,所述交联性基当量优选1,000以下,更优选500以下,最优选350以下。下限值并无特别限定,从感度、显影性的观点来看,优选100以上,更优选250以上。此外,所谓感光性树脂组合物的有机固体成分,表示将溶剂等挥发性成分及成分D等无机成分除外的成分。
成分B:光酸产生剂
第一组合物优选的是含有光酸产生剂作为成分B。本发明中使用的光酸产生剂优选的是感应波长300nm以上、优选波长300nm~450nm的光化射线而产生酸的化合物,其化学结构并无限制。另外,关于不直接感应波长300nm以上的光化射线的光酸产生剂,只要是通过与增感剂并用而感应波长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而优选地使用。本发明中使用的光酸产生剂优选的是产生pKa为4以下的酸的光酸产生剂,更优选的是产生pKa为3以下的酸的光酸产生剂,最优选的是产生pKa为2以下的酸的光酸产生剂。
光酸产生剂的例子可举出:三氯甲基均三嗪类、锍鎓盐或碘鎓盐(鎓盐)、四级铵盐类、重氮甲烷化合物、酰亚胺磺酸酯化合物及肟磺酸酯化合物等。这些化合物中,从绝缘性、感度的观点来看,优选使用肟磺酸酯化合物。这些光酸产生剂可单独使用一种或组合使用两种以上。三氯甲基均三嗪类、二芳基碘鎓盐类、三芳基锍鎓盐类、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中记载的化合物。
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下述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物,将这些内容并入到本案说明书中。
[化8]
式B1中,R21表示烷基或芳基,波浪线部分表示与其他基团的键合部位。
任一基团均可经取代,R21的烷基可为直链状也可为分支状也可为环状。以下对容许的取代基加以说明。
R21的烷基优选碳数1~10的直链状或分支状烷基。R21的烷基可经碳数6~11的芳基、碳数1~10的烷氧基或环烷基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等桥联式脂环基,优选双环烷基等)取代。
R21的芳基优选碳数6~11的芳基,更优选苯基或萘基。R21的芳基可经碳数1~10的烷基、碳数1~10的烷氧基或卤素原子取代。
含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的所述化合物也优选下述式B2所表示的肟磺酸酯化合物。
[化9]
式B2中,R42表示烷基或芳基,X表示烷基、烷氧基或卤素原子,m4表示0~3的整数,当m4为2或3时,多个X可相同也可不同。
作为X的烷基优选碳数1~4的直链状或分支状烷基。
作为X的烷氧基优选碳数1~4的直链状或分支状烷氧基。
作为X的卤素原子优选氯原子或氟原子。
m4优选0或1。所述式B2中,特别优选的是以下化合物:m4为1,X为甲基,X的取代位置为邻位,R42为碳数1~10的直链状烷基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基甲基或对甲苯甲酰基。
含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物也优选下述式B3所表示的肟磺酸酯化合物。
[化10]
式B3中,R43表示烷基或芳基,X1表示卤素原子、羟基、碳数1~4的烷基、碳数1~4的烷氧基、氰基或硝基,n4表示0~5的整数。
所述式B3中的R43优选甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、对甲苯基、4-氯苯基或五氟苯基,特别优选正辛基。
X1优选碳数1~5的烷氧基,更优选甲氧基。
n4优选0~2的整数,特别优选0或1。
所述式B3所表示的化合物的具体例及优选的肟磺酸酯化合物的具体例可参考日本专利特开2012-163937号公报的段落0080~段落0082的记载,将其内容并入到本案说明书中。
含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物也优选下述式OS-1所表示的化合物。
[化11]
所述式OS-1中,R101表示氢原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧基羰基、酰基、胺甲酰基、胺磺酰基、磺基、氰基、芳基或杂芳基。R102表示烷基或芳基。
X101表示-O-、-S-、-NH-、-NR105-、-CH2-、-CR106H-或-CR105R107-,R105~R107表示烷基或芳基。
R121~R124分别独立地表示氢原子、卤素原子、烷基、烯基、烷氧基、氨基、烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、酰胺基、磺基、氰基或芳基。R121~R124中的两个也可分别相互键合而形成环。
R121~R124分别独立地优选氢原子、卤素原子或烷基,另外,也另可优选地举出R121~R124中至少两个相互键合而形成芳基的实施方式。其中,从感度的观点来看,优选的是R121~R124均为氢原子的实施方式。
上文所述的官能基均可进一步具有取代基。
所述式OS-1所表示的化合物例如优选的是日本专利特开2012-163937号公报的段落0087~段落0089中记载的式OS-2所表示的化合物,将其内容并入到本案说明书中。
可合适地用于本发明中的所述式OS-1所表示的化合物的具体例可举出日本专利特开2011-221494号公报的段落0128~段落0132中记载的化合物(例示化合物b-1~例示化合物b-34),但本发明不限定于此。
本发明中,含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物优选的是下述式OS-3、下述式OS-4或下述式OS-5所表示的肟磺酸酯化合物。
[化12]
式OS-3~式OS-5中,R22、R25及R28分别独立地表示烷基、芳基或杂芳基,R23、R26及R29分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或卤素原子,R24、R27及R30分别独立地表示卤素原子、烷基、烷基氧基、磺酸基、氨基磺酰基或烷氧基磺酰基,X1~X3分别独立地表示氧原子或硫原子,n1~n3分别独立地表示1或2,m1~m3分别独立地表示0~6的整数。
另外,含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物例如特别优选的是日本专利特开2012-163937号公报的段落0117中记载的式OS-6~式OS-11的任一个所表示的化合物,将其内容并入到本案说明书中。
所述式OS-6~式OS-11的优选范围与日本专利特开2011-221494号公报的段落0110~段落0112中记载的式(OS-6)~式(OS-11)的优选范围相同。
所述式OS-3~所述式OS-5所表示的肟磺酸酯化合物的具体例可举出日本专利特开2011-221494号公报的段落0114~段落0120中记载的化合物,但本发明不限定于这些化合物。
含有所述式B1所表示的肟磺酸酯结构的化合物也优选下述式B1-4所表示的肟磺酸酯化合物。
[化13]
式B1-4中,Rb1表示烷基或芳基,Rb2表示烷基、芳基或杂芳基。Rb3~Rb6分别表示氢原子、烷基、芳基、卤素原子。其中,Rb3与Rb4、Rb4与Rb5或Rb5与Rb6也可键合而形成脂环或芳香环。Xb表示-O-或-S-。
Rb1表示烷基或芳基。烷基优选的是具有分支结构的烷基或环状结构的烷基。
烷基的碳数优选3~10。特别在烷基具有分支结构的情况下,优选碳数3~6的烷基,在具有环状结构的情况下,优选碳数5~7的烷基。烷基例如可举出:丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、1,1-二甲基丙基、己基、2-乙基己基、环己基、辛基等,优选异丙基、叔丁基、新戊基、环己基。
芳基的碳数优选6~12,更优选6~8,进而优选6~7。所述芳基可举出苯基、萘基等,优选苯基。
Rb1所表示的烷基及芳基也可具有取代基。取代基例如可举出:卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、直链或分支或环状的烷基(例如甲基、乙基、丙基等)、烯基、炔基、芳基、酰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺甲酰基、氰基、羧基、羟基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、杂环氧基、酰氧基、氨基、硝基、肼基、杂环基等。另外,也可进一步经这些基团所取代。优选卤素原子、甲基。
关于第一组合物,从透明性的观点来看,Rb1优选烷基,从兼具保存稳定性与感度的观点来看,Rb1优选碳数3~6的具有分支结构的烷基、碳数5~7的环状结构的烷基或苯基,更优选碳数3~6的具有分支结构的烷基或碳数5~7的环状结构的烷基。通过采用这种大体积的基团(特别是大体积的烷基)作为Rb1,可进一步提高透明性。
大体积的取代基中,优选异丙基、叔丁基、新戊基、环己基,更优选叔丁基、环己基。
Rb2表示烷基、芳基或杂芳基。Rb2所表示的烷基优选碳数1~10的直链、分支或环状的烷基。所述烷基例如可举出:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基等,优选甲基。
芳基优选碳数6~10的芳基。所述芳基可举出苯基、萘基、对甲苯甲酰基(对甲基苯基)等,优选苯基、对甲苯甲酰基。
杂芳基例如可举出:吡咯基、吲哚基、咔唑基、呋喃基、噻吩基等。
Rb2所表示的烷基、芳基及杂芳基也可具有取代基。取代基与Rb1所表示的烷基及芳基可具有的取代基为相同含意。
Rb2优选烷基或芳基,更优选芳基,进而优选苯基。苯基的取代基优选甲基。
Rb3~Rb6分别独立地表示氢原子、烷基、芳基或卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)。Rb3~Rb6所表示的烷基与Rb2所表示的烷基为相同含意,优选范围也相同。另外,Rb3~Rb6所表示的芳基与Rb1所表示的芳基为相同含意,优选范围也相同。
Rb3~Rb6中,Rb3与Rb4、Rb4与Rb5或Rb5与Rb6也可键合而形成环,环优选的是形成脂环或芳香环,更优选苯环。
Rb3~Rb6优选的是氢原子、烷基、卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子)或者Rb3与Rb4、Rb4与Rb5或Rb5与Rb6键合而构成苯环,更优选的是氢原子、甲基、氟原子、氯原子、溴原子或者Rb3与Rb4、Rb4与Rb5或Rb5与Rb6键合而构成苯环。
Rb3~Rb6的优选实施方式如下。
实施方式1:至少两个为氢原子。
实施方式2:烷基、芳基或卤素原子的个数为一个以下。
实施方式3:Rb3与Rb4、Rb4与Rb5或Rb5与Rb6键合而构成苯环。
实施方式4:满足所述实施方式1与实施方式2的实施方式、和/或满足所述实施方式1与实施方式3的实施方式。
Xb表示-O-或-S-。
所述式B1-4的具体例可举出如下化合物,但本发明不特别限定于此。此外,例示化合物中,Ts表示甲苯磺酰基(对甲苯磺酰基),Me表示甲基,Bu表示正丁基,Ph表示苯基。
[化14]
第一组合物中,相对于第一组合物中的成分A100质量份,成分B优选的是使用0.1质量份~15质量份,更优选的是使用0.5质量份~10质量份。另外,成分B可单独使用一种,也可并用两种以上。
成分C:溶剂
本发明中所用的第一组合物优选的是含有溶剂作为成分C。第一组合物优选的是制备成将成分A、成分B及成分D、进而后述任意成分溶解或分散在成分C中而成的溶液。
第一组合物中使用的溶剂可使用众所周知的溶剂,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,第一组合物中使用的溶剂的具体例也可举出日本专利特开2011-221494号公报的段落0174~段落0178中记载的溶剂、日本专利特开2012-194290号公报的段落0167~段落0168中记载的溶剂,将这些内容并入到本案说明书中。
另外,在这些溶剂中,也可进一步视需要而添加苄基乙基醚、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、苯甲醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等溶剂。
这些溶剂可单独使用一种或混合使用两种以上。本发明中可使用的溶剂优选的是单独使用一种或并用两种。
另外,成分C优选的是沸点130℃以上且小于160℃的溶剂、沸点160℃以上的溶剂或这些溶剂的混合物。
沸点130℃以上且小于160℃的溶剂可例示:丙二醇单甲醚乙酸酯(沸点146℃)、丙二醇单乙醚乙酸酯(沸点158℃)、丙二醇甲基正丁基醚(沸点155℃)、丙二醇甲基正丙基醚(沸点131℃)。
沸点160℃以上的溶剂可例示:3-乙氧基丙酸乙酯(沸点170℃)、二乙二醇甲基乙基醚(沸点176℃)、丙二醇单甲醚丙酸酯(沸点160℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(沸点213℃)、3-甲氧基丁基醚乙酸酯(沸点171℃)、二乙二醇二乙醚(沸点189℃)、二乙二醇二甲醚(沸点162℃)、丙二醇二乙酸酯(沸点190℃)、二乙二醇单乙醚乙酸酯(沸点220℃)、二丙二醇二甲醚(沸点175℃)、1,3-丁二醇二乙酸酯(沸点232℃)。
这些中,溶剂优选的是选自由丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类及酯类所组成的组群中的至少一种溶剂,更优选丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙基醚和/或3-乙氧基丙酸乙酯,特别优选丙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇甲基乙基醚及3-乙氧基丙酸乙酯。
相对于第一组合物的总质量,第一组合物中的成分C的含量优选10质量%~95质量%,更优选50质量%~95质量%,进而优选60质量%~90质量%。
成分D:黑色的着色剂
第一组合物优选的是含有黑色的着色剂作为成分D。通过第一组合物含有成分D,可调整工序I后的感光性树脂组合物层的每单位膜厚的光学浓度。
此外,“黑色”除了所谓的“黑”色以外,也可为接近黑色的暗色、例如藏青色与黑色之间的颜色等。
黑色的着色剂并无特别限制,可使用众所周知的颜料或染料等着色剂,优选的是使用碳黑、钛黑、其他黑色颜料或将多种众所周知的颜料混合而调整为黑色的混色颜料,更优选的是使用碳黑。
[碳黑]
本发明中所用的碳黑只要在组合物中的分散性等稳定,则除了美国材料与试验协会(AmericanSocietyforTestingandMaterials,ASTM)的分类以外,无论用途(例如彩色用、橡胶用、干电池用等)如何均可使用。碳黑中,例如包含炉黑(furnaceblack)、热炭黑(thermalblack)、槽黑(channelblack)、灯黑(lampblack)、乙炔黑(acetyleneblack)等。此外,关于碳黑等黑色着色剂,为了使分散容易,视需要可使用分散剂,以预先分散在硝基纤维素或粘合剂等中的色片(colorchip)或色浆(colorpaste)的形式使用,这种片或浆可作为市售品而容易地获取。另外,碳黑可例示日本专利特开2009-178869号公报的段落0130~段落0134中记载的碳黑。
关于第一组合物中的碳黑的含量,只要以可实现目标感光性树脂组合物层的单位膜厚的光学浓度的方式适当决定即可,相对于第一组合物的总固体成分,优选1质量%~25质量%,更优选1质量%~20质量%,进而优选3质量%~15质量%。
本发明中,碳黑也能以分散液的形式供使用,所述分散液是通过使用球磨机(ballmill)、棒磨机(rodmill)等混合装置在适当的分散剂及溶剂中混合、分散而制备。
用于制备所述分散液的溶剂例如除了上文所述的成分C以外,可举出: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一种或混合使用两种以上。
所述碳黑分散液优选的是以分散液中的碳黑的含量成为3质量%以上且99质量%以下的方式调整,更优选5质量%以上且50质量%以下,进而优选7质量%以上且30质量%以下。
[钛黑]
所谓本发明中所用的钛黑,为具有钛原子的黑色粒子,具体成分为低价氧化钛或氮氧化钛等。
钛黑的制造方法有以下方法等:将二氧化钛与金属钛的混合体在还原环境中加热而进行还原的方法;在含氢的还原环境中,将由四氯化钛的高温水解所得的超微细二氧化钛还原的方法;在氨的存在下将二氧化钛或氢氧化钛高温还原的方法;使钒化合物附着于二氧化钛或氢氧化钛并在氨的存在下进行高温还原的方法。
另外,为了提高分散性、抑制凝聚性等,钛黑粒子视需要可对表面进行修饰。例如可利用氧化硅、氧化钛、氧化锗、氧化铝、氧化镁、氧化锆来被覆钛黑粒子,另外,也可利用日本专利特开2007-302836号公报中所示那样的斥水性物质对钛黑粒子的表面进行处理。
钛黑的形状并无特别限制,优选粒子状。
钛黑的粒径并无特别限制,从分散性、着色性的观点来看,优选的是平均一次粒径为3nm以上且2,000nm以下的范围,更优选的是平均一次粒径为10nm以上且500nm以下的范围,进而优选的是平均一次粒径为10nm以上且100nm以下的范围。
钛黑的粒径可利用以下方法进行测定。
关于粒径的测定方法,已知可利用以下方法进行测定:使用透射电子显微镜直接观察粒子,测量短轴径或长轴径的方法;或者使用小角X射线散射法来确定被测定物中所含有的相对于既定粒径的粒子含有率的方法。
钛黑的比表面积并无特别限定,为了使利用斥水剂对该钛黑进行表面处理后的斥水性成为既定的性能,优选的是利用布厄特(Brunauer-Emmett-Teller,BET)法所测定的值为5m2/g以上且150m2/g以下,更优选20m2/g以上且100m2/g以下。
钛黑的市售品的例子例如可举出:三菱材料(股)制造的钛黑10S、钛黑12S、钛黑13M、钛黑13M-C、钛黑13R、钛黑13R-N,赤穂化成(股)制造的提拉克(Tilaek)D等,但本发明不限定于这些例子,可使用各种钛黑。
另外,本发明的钛黑中,视需要也可添加体质颜料(extenderpigment)。这种体质颜料例如可举出:硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、二氧化硅、碱性碳酸镁、氧化铝白、光泽白(glosswhite)、土星白(Saturnwhite)、水滑石(hydrotalcite)等。这些体质颜料可单独使用或混合使用两种以上。相对于钛黑100质量份,体质颜料的使用量优选0质量份~100质量份,更优选5质量份~50质量份,进而优选10质量份~40质量份。本发明中,所述钛黑及体质颜料有时可利用聚合物对这些颜料的表面进行改性而使用。
关于第一组合物中的钛黑的含量,只要以可实现感光性树脂组合物层的单位膜厚的光学浓度的方式适当决定即可,相对于第一组合物的总固体成分,优选1质量%~20质量%,更优选2质量%~15质量%,进而优选3质量%~12质量%。
本发明中,钛黑也能以分散液的形式供使用,所述分散液是通过使用球磨机、棒磨机等混合装置在适当的分散剂及溶剂中进行混合、分散而制备。
用于制备所述分散液的溶剂例如除了上文所述的成分C以外,可举出: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一种或混合使用两种以上。
所述钛黑分散液优选的是以分散液中的钛黑的含量成为5质量%以上且99质量%以下的方式调整,更优选20质量%以上且92质量%以下,进而优选30质量%以上且80质量%以下。
[其他颜料]
本发明中所用的碳黑或钛黑以外的颜料可使用黑色颜料或将众所周知的颜料混合而成的混色颜料。黑色颜料可举出颜色索引(ColorIndex,C.I.)颜料黑(PigmentBlack)1等有机颜料等。可混合的遮光用颜料只要在可见光范围内具有吸光度,则并无特别限定,可举出:C.I.颜料红(PigmentRed)254、C.I.颜料绿(PigmentGreen)36、C.I.颜料蓝(PigmentBlue)1、C.I.颜料蓝2、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝16、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料蓝66、C.I.颜料蓝79、C.I.颜料蓝80、C.I.颜料紫(PigmentViolet)1、C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫27、C.I.颜料紫32、C.I.颜料紫37、C.I.颜料紫42、C.I.颜料棕(PigmentBrown)25、C.I.颜料棕28等有机颜料等。
关于第一组合物中的其他颜料的含量,只要以可实现感光性树脂组合物层的光学浓度的方式适当决定即可,相对于第一组合物的总固体成分,优选1质量%~20质量%,更优选2质量%~15质量%,进而优选3质量%~12质量%。
本发明中,其他颜料也能以分散液的形式供使用,所述分散液是通过使用球磨机、棒磨机等混合装置在适当的分散剂及溶剂中进行混合、分散而制备。
用于制备所述分散液的溶剂例如除了上文所述的成分C以外,可举出: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一种或混合使用两种以上。
所述颜料分散液优选的是以分散液中的其他颜料的含量成为5质量%以上且99质量%以下的方式调整,更优选20质量%以上且92质量%以下,进而优选30质量%以上且80质量%以下。
-分散剂-
第一组合物优选的是含有分散剂。通过含有分散剂,可进一步提高成分D在组合物中的分散性。
分散剂可根据欲分散的成分D而使用众所周知的分散剂,例如可适当选择使用众所周知的颜料分散剂。
另外,分散剂可优选地使用高分子分散剂。此外,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。
分散剂可使用多种化合物,具体来说,例如可举出:(甲基)丙烯酸系(共)聚合物宝理弗洛(Polyflow)No.75、宝理弗洛(Polyflow)No.90、宝理弗洛(Polyflow)No.95(共荣社化学(股)制造),W001(裕商(股)制造)等阳离子系表面活性剂;聚氧亚乙基月桂基醚、聚氧亚乙基硬脂基醚、聚氧亚乙基油基醚、聚氧亚乙基辛基苯基醚、聚氧亚乙基壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯等非离子系表面活性剂;W004、W005、W017(裕商(股)制造)等阴离子系表面活性剂;埃夫卡(EFKA)-46、埃夫卡(EFKA)-47、埃夫卡(EFKA)-47EA、埃夫卡(EFKA)聚合物100、埃夫卡(EFKA)聚合物400、埃夫卡(EFKA)聚合物401、埃夫卡(EFKA)聚合物450(均为汽巴精化(CibaSpecialityChemicals)公司制造),迪斯帕斯艾德(Disperse-aid)6、迪斯帕斯艾德(Disperse-aid)8、迪斯帕斯艾德(Disperse-aid)15、迪斯帕斯艾德(Disperse-aid)9100(均为圣诺普科(San-nopco)(股)制造)等高分子分散剂;索努帕斯(Solsperse)3000、索努帕斯(Solsperse)5000、索努帕斯(Solsperse)9000、索努帕斯(Solsperse)12000、索努帕斯(Solsperse)13240、索努帕斯(Solsperse)13940、索努帕斯(Solsperse)17000、索努帕斯(Solsperse)24000、索努帕斯(Solsperse)26000、索努帕斯(Solsperse)28000等各种索努帕斯(Solsperse)分散剂(阿斯利康(Astrazeneca)(股)制造);艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L31、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)F38、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L42、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L44、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L61、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L64、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)F68、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L72、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)P95、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)F77、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)P84、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)F87、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)P94、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L101、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)P103、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)F108、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)L121、艾迪科普罗尼克(AdekaPluronic)P-123(艾迪科(ADEKA)(股)制造)及伊索耐特(Isonet)S-20(三洋化成工业(股)制造),迪斯帕毕克(DISPERBYK)101、迪斯帕毕克(DISPERBYK)103、迪斯帕毕克(DISPERBYK)106、迪斯帕毕克(DISPERBYK)108、迪斯帕毕克(DISPERBYK)109、迪斯帕毕克(DISPERBYK)111、迪斯帕毕克(DISPERBYK)112、迪斯帕毕克(DISPERBYK)116、迪斯帕毕克(DISPERBYK)130、迪斯帕毕克(DISPERBYK)140、迪斯帕毕克(DISPERBYK)142、迪斯帕毕克(DISPERBYK)162、迪斯帕毕克(DISPERBYK)163、迪斯帕毕克(DISPERBYK)164、迪斯帕毕克(DISPERBYK)166、迪斯帕毕克(DISPERBYK)167、迪斯帕毕克(DISPERBYK)170、迪斯帕毕克(DISPERBYK)171、迪斯帕毕克(DISPERBYK)174、迪斯帕毕克(DISPERBYK)176、迪斯帕毕克(DISPERBYK)180、迪斯帕毕克(DISPERBYK)182、迪斯帕毕克(DISPERBYK)2000、迪斯帕毕克(DISPERBYK)2001、迪斯帕毕克(DISPERBYK)2050、迪斯帕毕克(DISPERBYK)2150(毕克化学(BYKChemie)公司制造)。除此以外,可举出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。
分散剂并无特别限制,可使用众所周知的分散剂。
使用碳黑作为成分D时的分散剂可优选地使用日本专利特开2008-191224号公报中记载的具有分散功能的单体等。
使用钛黑作为成分D时的分散剂可优选地使用日本专利特开2009-179678号公报中记载的分散剂等。
使用混色颜料作为成分D时的分散剂可优选地使用日本专利特开2007-197566号公报中记载的分散剂等。
分散剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
相对于成分D的总含量,第一组合物中的分散剂的含量优选2质量%~70质量%的范围,更优选5质量%~50质量%的范围。
成分E:具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物
第一组合物优选的是视需要而含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物(以下也称为“交联剂”)作为成分E。通过添加交联剂,可将由第一组合物所得的硬化膜制成更牢固的膜。
交联剂只要通过热而引起交联反应,则并无限制(其中,将成分A除外)。即,交联剂适合使用热交联剂。例如可添加以下将述的分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物、含烷氧基甲基的交联剂、具有至少一个乙烯性不饱和键的化合物、封闭异氰酸酯化合物或烷氧基硅烷化合物等。其中,优选的是分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物,更优选的是分子内具有2个以上的环氧基的化合物。
另外,交联剂中的交联性基优选的是选自由环氧基、氧杂环丁基、-NH-CH2-ORE1、(甲基)丙烯酰基及封闭异氰酸酯基所组成的组群中的至少一种。此外,RE1表示碳数1~20的烷基。
相对于第一组合物的成分D以外的固体成分100质量份,第一组合物中的交联剂的添加量优选0质量份~50质量份,更优选0.1质量份~30质量份,进而优选0.5质量份~10质量份。通过在该范围内添加,可获得机械强度及耐溶剂性优异的硬化膜。交联剂也可并用多种,该情况下将交联剂全部相加而计算含量。
成分E的分子量优选100~2,000,进而优选100~1,500,更优选100~1,000。
<分子内具有2个以上的环氧基或氧杂环丁基的化合物>
分子内具有2个以上的环氧基的化合物的具体例可举出: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、脂肪族环氧树脂等。
这些化合物可作为市售品而获取。例如可举出:JER152、JER157S70、JER157S65、JER806、JER828、JER1007(三菱化学控股(MitsubishiChemicalHoldings)(股)制造)等,日本专利特开2011-221494号公报的段落0189中记载的市售品等,除此以外,也可举出:艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4000S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4003S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4010S、艾迪科树脂(ADEKARESIN)EP-4011S(以上为艾迪科(ADEKA)(股)制造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上为艾迪科(ADEKA)(股)制造),代那考尔(Denacol)EX-611、代那考尔(Denacol)EX-612、代那考尔(Denacol)EX-614、代那考尔(Denacol)EX-614B、代那考尔(Denacol)EX-622、代那考尔(Denacol)EX-512、代那考尔(Denacol)EX-521、代那考尔(Denacol)EX-411、代那考尔(Denacol)EX-421、代那考尔(Denacol)EX-313、代那考尔(Denacol)EX-314、代那考尔(Denacol)EX-321、代那考尔(Denacol)EX-211、代那考尔(Denacol)EX-212、代那考尔(Denacol)EX-810、代那考尔(Denacol)EX-811、代那考尔(Denacol)EX-850、代那考尔(Denacol)EX-851、代那考尔(Denacol)EX-821、代那考尔(Denacol)EX-830、代那考尔(Denacol)EX-832、代那考尔(Denacol)EX-841、代那考尔(Denacol)EX-911、代那考尔(Denacol)EX-941、代那考尔(Denacol)EX-920、代那考尔(Denacol)EX-931、代那考尔(Denacol)EX-212L、代那考尔(Denacol)EX-214L、代那考尔(Denacol)EX-216L、代那考尔(Denacol)EX-321L、代那考尔(Denacol)EX-850L、代那考尔(Denacol)DLC-201、代那考尔(Denacol)DLC-203、代那考尔(Denacol)DLC-204、代那考尔(Denacol)DLC-205、代那考尔(Denacol)DLC-206、代那考尔(Denacol)DLC-301、代那考尔(Denacol)DLC-402(以上为长濑化成(NagaseChemtex)(股)制造),YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324、YH-325(以上为新日铁化学(股)制造),赛罗西德(Celloxide)2021P、赛罗西德(Celloxide)2081(以上为大赛璐(Daicel)(股)制造)等。
这些化合物可单独使用一种或组合使用两种以上。
这些化合物中,可更优选地举出双酚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及脂肪族环氧树脂,可特别优选地举出双酚A型环氧树脂。
分子内具有2个以上的氧杂环丁基的化合物的具体例可使用:亚龙氧杂环丁烷(AronOxetane)OXT-121、亚龙氧杂环丁烷(AronOxetane)OXT-221、亚龙氧杂环丁烷(AronOxetane)OX-SQ、亚龙氧杂环丁烷(AronOxetane)PNOX(以上为东亚合成(股)制造)。
另外,含有氧杂环丁基的化合物优选的是单独使用或与含有环氧基的化合物混合使用。
<含烷氧基甲基的交联剂>
含烷氧基甲基的交联剂优选烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯并胍胺、烷氧基甲基化甘脲及烷氧基甲基化脲等。这些化合物分别可通过将羟甲基化三聚氰胺、羟甲基化苯并胍胺、羟甲基化甘脲或羟甲基化脲的羟甲基转变成烷氧基甲基而获得。该烷氧基甲基的种类并无特别限定,例如可举出甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基等,从逸气的产生量的观点来看,特别优选甲氧基甲基。
另外,所述烷氧基甲基可优选地举出-NH-CH2-OR1。此外,R1表示碳数1~20的烷基。
这些交联性化合物中,可举出烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯并胍胺、烷氧基甲基化甘脲作为优选的交联性化合物,从透明性的观点来看,特别优选烷氧基甲基化甘脲。
这些含烷氧基甲基的交联剂可作为市售品而获取,例如可优选地使用:氰特(Cymel)300、氰特(Cymel)301、氰特(Cymel)303、氰特(Cymel)370、氰特(Cymel)325、氰特(Cymel)327、氰特(Cymel)701、氰特(Cymel)266、氰特(Cymel)267、氰特(Cymel)238、氰特(Cymel)1141、氰特(Cymel)272、氰特(Cymel)202、氰特(Cymel)1156、氰特(Cymel)1158、氰特(Cymel)1123、氰特(Cymel)1170、氰特(Cymel)1174、氰特(Cymel)UFR65、氰特(Cymel)300(以上为三井氰胺(MitsuiCyanamide)(股)制造),尼克拉克(Nikalac)MX-750、尼克拉克(Nikalac)MX-032、尼克拉克(Nikalac)-706、尼克拉克(Nikalac)-708、尼克拉克(Nikalac)-40、尼克拉克(Nikalac)-31、尼克拉克(Nikalac)-270、尼克拉克(Nikalac)-280、尼克拉克(Nikalac)-290、尼克拉克(Nikalac)MS-11、尼克拉克(Nikalac)MW-30HM、尼克拉克(Nikalac)MW-100LM、尼克拉克(Nikalac)MW-390(以上为三和化学(股)制造)等。
<封闭异氰酸酯化合物>
第一组合物中,也可优选地采用封闭异氰酸酯化合物作为交联剂。封闭异氰酸酯化合物只要为具有封闭异氰酸酯基的化合物,则并无特别限制,从硬化性的观点来看,优选的是一分子内具有2个以上的封闭异氰酸酯基的化合物。
此外,本发明中所谓封闭异氰酸酯基,为可通过热而生成异氰酸酯基的基团,例如可优选地例示使封闭剂与异氰酸酯基反应而保护异氰酸酯基所得的基团。另外,所述封闭异氰酸酯基优选的是可通过90℃~250℃的热而生成异氰酸酯基的基团。
另外,封闭异氰酸酯化合物的骨架并无特别限定,只要在一分子中具有2个异氰酸酯基,则可为任意骨架,可为脂肪族、脂环族或芳香族的聚异氰酸酯,例如可合适地使用:2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,3-三亚甲基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,9-九亚甲基二异氰酸酯、1,10-十亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、2,2′-二乙基醚二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯、邻二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、亚甲基双(环己基异氰酸酯)、环己烷-1,3-二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,4-二亚甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、3,3′-亚甲基二甲苯-4,4′-二异氰酸酯、4,4′-二苯基醚二异氰酸酯、四氯苯二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化1,3-苯二甲基二异氰酸酯、氢化1,4-苯二甲基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物及由这些化合物所衍生的预聚物型骨架的化合物。这些化合物中,特别优选甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
第一组合物中的封闭异氰酸酯化合物的母结构可举出:缩二脲型、异氰脲酸酯型、加合物型、二官能预聚物型等。
形成所述封闭异氰酸酯化合物的封闭结构的封闭剂可举出:肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、酰亚胺系化合物等。这些化合物中,特别优选的是选自肟化合物、内酰胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亚甲基化合物、吡唑化合物中的封闭剂。
所述肟化合物可举出醛肟及酮肟,具体可例示:乙醛肟、甲醛肟、环己烷肟、甲基乙基酮肟、环己酮肟、二苯甲酮肟等。
所述内酰胺化合物可例示:ε-己内酰胺、γ-丁内酰胺等。
所述酚化合物可例示:苯酚、萘酚、甲酚、二甲苯酚、经卤素取代的苯酚等。
所述醇化合物可例示:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、环己醇、乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚、乳酸烷基酯等。
所述胺化合物可举出一级胺及二级胺,芳香族胺、脂肪族胺、脂环族胺均可,可例示苯胺、二苯胺、亚乙基亚胺、聚亚乙基亚胺等。
所述活性亚甲基化合物可例示:丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯等。
所述吡唑化合物可例示:吡唑、甲基吡唑、二甲基吡唑等。
所述硫醇化合物可例示:烷基硫醇、芳基硫醇等。
第一组合物中可使用的封闭异氰酸酯化合物可作为市售品而获取,例如可优选地使用:克罗奈特(Coronate)AP牢固(Stable)M、克罗奈特(Coronate)2503、克罗奈特(Coronate)2515、克罗奈特(Coronate)2507、克罗奈特(Coronate)2513、克罗奈特(Coronate)2555、米利奥奈特(Millionate)MS-50(以上为日本聚氨酯工业(股)制造),塔克奈特(Takenate)B-830、塔克奈特(Takenate)B-815N、塔克奈特(Takenate)B-820NSU、塔克奈特(Takenate)B-842N、塔克奈特(Takenate)B-846N、塔克奈特(Takenate)B-870N、塔克奈特(Takenate)B-874N、塔克奈特(Takenate)B-882N(以上为三井化学(股)制造),杜拉奈特(Duranate)17B-60PX、杜拉奈特(Duranate)17B-60P、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80X、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80E、杜拉奈特(Duranate)MF-B60X、杜拉奈特(Duranate)MF-B60B、杜拉奈特(Duranate)MF-K60X、杜拉奈特(Duranate)MF-K60B、杜拉奈特(Duranate)E402-B80B、杜拉奈特(Duranate)SBN-70D、杜拉奈特(Duranate)SBB-70P、杜拉奈特(Duranate)K6000(以上为旭化成化学(股)制造),德斯莫杜尔(Desmodule)BL1100、德斯莫杜尔(Desmodule)BL1265MPA/X、德斯莫杜尔(Desmodule)BL3575/1、德斯莫杜尔(Desmodule)BL3272MPA、德斯莫杜尔(Desmodule)BL3370MPA、德斯莫杜尔(Desmodule)BL3475BA/SN、德斯莫杜尔(Desmodule)BL5375MPA、德斯莫杜尔(Desmodule)VPLS2078/2、德斯莫杜尔(Desmodule)BL4265SN、德斯莫杜尔(Desmodule)PL340、德斯莫杜尔(Desmodule)PL350、苏米杜尔(Sumidule)BL3175(以上为住化拜耳聚氨酯(SumikaBayerUrethane)(股)制造)等。
<烷氧基硅烷化合物>
第一组合物也可含有烷氧基硅烷化合物作为交联剂。烷氧基硅烷化合物可优选地举出三烷氧基硅烷化合物。
烷氧基硅烷化合物例如可举出:γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷。这些化合物中,更优选γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷,进而优选γ-缩水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷,特别优选3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。这些化合物可单独使用一种或组合使用两种以上。
另外,也可优选地采用下述式所表示的化合物。
(R1)4-n-Si-(OR2)n
式中,R1为不具有反应性基的碳数1~20的烃基,R2为碳数1~3的烷基或苯基,n为1~3的整数。
第一组合物中的烷氧基硅烷化合物并无特别限定,可使用众所周知的烷氧基硅烷化合物。
另外,若使用烷氧基硅烷化合物,则除了提高表面硬度的效果以外,可提高由第一组合物所形成的膜与基板的密接性。
<具有至少一个乙烯性不饱和键的化合物>
具有至少一个乙烯性不饱和键的化合物可合适地使用:单官能(甲基)丙烯酸酯、二官能(甲基)丙烯酸酯、三官能以上的(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物。
单官能(甲基)丙烯酸酯例如可举出:(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-2-羟基丙基邻苯二甲酸酯等。
二官能(甲基)丙烯酸酯例如可举出:乙二醇(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、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双苯氧基乙醇芴二丙烯酸酯等。
三官能以上的(甲基)丙烯酸酯例如可举出:三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、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)丙烯酸酯等。
这些具有至少一个乙烯性不饱和键的化合物可单独使用一种或组合使用两种以上。
另外,在添加具有至少一个乙烯性不饱和键的化合物的情况下,优选的是添加自由基聚合引发剂,更优选的是添加热自由基聚合引发剂。自由基聚合引发剂可使用众所周知的自由基聚合引发剂。
另外,只要为具有(甲基)丙烯酸基的化合物,则也可通过迈克尔加成反应(Michaeladditionreaction)来进行交联。
成分F:碱性化合物
第一组合物也可含有碱性化合物作为成分F。
成分F可从化学增幅抗蚀剂中所用的碱性化合物中任意选择使用。例如可举出:脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、氢氧化四级铵、羧酸的四级铵盐等。这些化合物的具体例可举出日本专利特开2011-221494号公报的段落0204~段落0207中记载的化合物。
具体来说,脂肪族胺例如可举出:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、二正戊胺、三正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己胺、二环己基甲胺等。
芳香族胺例如可举出:苯胺、苄胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺等。
杂环式胺例如可举出:吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、烟碱、烟碱酸、烟碱酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯烷、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。
氢氧化四级铵例如可举出:氢氧化四甲基铵、氢氧化四乙基铵、氢氧化四正丁基铵、氢氧化四正己基铵等。
羧酸的四级铵盐例如可举出:乙酸四甲基铵、苯甲酸四甲基铵、乙酸四正丁基铵、苯甲酸四正丁基铵等。
这些化合物中,优选杂环式胺,特别优选2,4,5-三苯基咪唑和/或N-环己基-N′-[2-(4-吗啉基)乙基]硫脲。
本发明中可使用的碱性化合物可单独使用一种,也可并用两种以上。
相对于第一组合物中的成分D以外的固体成分100质量份,第一组合物中的碱性化合物的含量优选0.001质量份~5质量份,更优选0.005质量份~3质量份。
成分G:表面活性剂
第一组合物也可含有表面活性剂作为成分G。
成分G可使用阴离子系、阳离子系、非离子系或两性的任一种,优选的表面活性剂为非离子表面活性剂。可用于第一组合物中的表面活性剂例如可使用日本专利特开2012-88459号公报的段落0201~段落0205中记载的表面活性剂、或日本专利特开2011-215580号公报的段落0185~段落0188中记载的表面活性剂,将这些记载并入到本案说明书中。
非离子系表面活性剂的例子可举出:聚氧亚乙基高级烷基醚类、聚氧亚乙基高级烷基苯基醚类、聚氧乙二醇的高级脂肪酸二酯类、硅酮系、氟系表面活性剂。另外,也可按以下商品名而举出:KP-341、X-22-822(信越化学工业(股)制造),宝理弗洛(Polyflow)No.99C(共荣社化学(股)制造),艾福拓(Eftop)(三菱材料电子化成(股)制造),美佳法(Megafac)(迪爱生(DIC)(股)制造),弗拉德诺贝克(FluoradNovec)FC-4430(住友3M(股)制造),沙福隆(Surflon)S-242(AGC清美化学(AGCSeimiChemical)公司制造),宝理佛斯(PolyFoxPF)-6320(欧诺瓦(OMNOVA)公司制造),SH-8400(东丽道康宁硅酮(Toray-DowcomingSilicone)(股)制造),福吉特(Ftergent)FTX-218G(尼奥斯(Neos)公司制造)等的各系列。
另外,表面活性剂可举出以下共聚物作为优选例,所述共聚物含有下述式G-1所表示的结构单元A及结构单元B,且利用以四氢呋喃(THF)作为溶剂时的凝胶渗透色谱所测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)为1,000以上且10,000以下。
[化15]
式(G-1)中,R401及R403分别独立地表示氢原子或甲基,R402表示碳数1以上且4以下的直链亚烷基,R404表示氢原子或碳数1以上且4以下的烷基,L表示碳数3以上且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%以上且80质量%以下的数值,q表示20质量%以上且90质量%以下的数值,r表示1以上且18以下的整数,s表示1以上且10以下的整数。
所述L优选的是下述式G-2所表示的分支亚烷基。式G-2中的R405表示碳数1以上且4以下的烷基,从相容性及对被涂布面的濡湿性的方面来看,优选碳数1以上且3以下的烷基,更优选碳数2或3的烷基。p与q的和(p+q)优选的是p+q=100、即100质量%。
[化16]
所述共聚物的重量平均分子量(Mw)更优选1,500以上且5,000以下。
这些表面活性剂可单独使用一种或混合使用两种以上。
相对于第一组合物中的成分D以外的固体成分100质量份,第一组合物中的表面活性剂的添加量优选10质量份以下,更优选0.001质量份~10质量份,进而优选0.01质量份~3质量份。
成分H:抗氧化剂
第一组合物优选的是含有抗氧化剂。关于抗氧化剂,可含有众所周知的抗氧化剂。通过添加抗氧化剂,有以下优点:可防止硬化膜的着色,或可减少由分解所致的膜厚变薄,另外耐热透明性优异。
这种抗氧化剂例如可举出:磷系抗氧化剂、酰胺类、酰肼类、受阻胺系抗氧化剂、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、羟基胺衍生物等。这些化合物中,从硬化膜的着色、膜厚变薄的观点来看,特别优选酚系抗氧化剂、酰胺系抗氧化剂、酰肼系抗氧化剂、硫系抗氧化剂,最优选酚系抗氧化剂。这些抗氧化剂可单独使用一种,也可混合两种以上。
具体例可举出日本专利特开2005-29515号公报的段落0026~段落0031中记载的化合物,将这些内容并入到本案说明书中。
酚系抗氧化剂的市售品例如可举出:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-15、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-18、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-23、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-30、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-37、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-40、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-50、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-51、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-70、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-330、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-412S、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-503、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-611、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-612、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-613、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-4C、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8W、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-24G、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36Z、艾迪科斯塔波(Adekastab)HP-10、艾迪科斯塔波(Adekastab)2112、艾迪科斯塔波(Adekastab)260、艾迪科斯塔波(Adekastab)522A、艾迪科斯塔波(Adekastab)1178、艾迪科斯塔波(Adekastab)1500、艾迪科斯塔波(Adekastab)C、艾迪科斯塔波(Adekastab)135A、艾迪科斯塔波(Adekastab)3010、艾迪科斯塔波(Adekastab)TPP、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-1、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-6、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-27、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-90、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-91(以上为艾迪科(ADEKA)(股)制造),艳佳诺(Irganox)245FF、艳佳诺(Irganox)1010FF、艳佳诺(Irganox)1010、艳佳诺(Irganox)MD1024、艳佳诺(Irganox)1035FF、艳佳诺(Irganox)1035、艳佳诺(Irganox)1098、艳佳诺(Irganox)1330、艳佳诺(Irganox)1520L、艳佳诺(Irganox)3114、艳佳诺(Irganox)1726、艳佳福(Irgafos)168、艳佳莫(Irgamod)295(巴斯夫(BASF)公司制造)、地奴彬(Tinuvin)405(BASF公司制造)等。其中,可合适地使用艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艳佳诺(Irganox)1726、艳佳诺(Irganox)1035、艳佳诺(Irganox)1098、地奴彬(Tinuvin)405。
相对于第一组合物的成分D以外的固体成分100质量份,抗氧化剂的含量优选0.1质量%~10质量%,更优选0.2质量%~5质量%,特别优选0.5质量%~4质量%。通过设定为该范围,可获得所形成的膜的充分的透明性,且图案形成时的感度也变良好。
另外,关于抗氧化剂以外的添加剂,也可将《高分子添加剂的新展开》(日刊工业报社(股))中记载的各种紫外线吸收剂或金属钝化剂等添加到本发明的第一组合物中。
成分I:增感剂
第一组合物优选的是在与成分B的组合中,为了促进其分解而含有增感剂。增感剂吸收光化射线或放射线而成为电子激发状态。成为电子激发状态的增感剂与光酸产生剂接触而产生电子移动、能量移动、发热等作用。由此,光酸产生剂发生化学变化而分解,生成酸。优选的增感剂的例子可举出:属于以下的化合物类、且在350nm~450nm的波长范围的任一处具有吸收波长的化合物。
多核芳香族类(例如芘、苝、三亚苯、蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽,3,7-二甲氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽)、呫吨类(例如荧光素、曙红、赤藓红、罗丹明B、孟加拉玫瑰红)、呫吨酮类(例如呫吨酮、噻吨酮、二甲基噻吨酮、二乙基噻吨酮)、花青类(例如硫杂羰花青、氧杂羰花青)、部花青类(例如部花青、羰部花青)、若丹菁(rhodacyanine)类、氧杂菁类、噻嗪类(例如硫堇、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶类(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、吖啶酮类(例如吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮)、蒽醌类(例如蒽醌)、角鲨烯鎓类(例如角鲨烯鎓)、苯乙烯基类、碱性苯乙烯基类(例如2-{2-[4-(二甲基氨基)苯基]乙烯基}苯并噁唑)、香豆素类(例如7-二乙基氨基-4-甲基香豆素、7-羟基-4-甲基香豆素、2,3,6,7-四氢-9-甲基-1H,5H,11H[1]苯并吡喃并[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮)。
这些增感剂中,优选多核芳香族类、吖啶酮类、苯乙烯基类、碱性苯乙烯基类、香豆素类,更优选多核芳香族类。多核芳香族类中,最优选蒽衍生物。
相对于第一组合物的光酸产生剂100质量份,第一组合物中的增感剂的添加量优选0质量份~1,000质量份,更优选10质量份~500质量份,进而优选50质量份~200质量份。
另外,增感剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
[其他成分]
第一组合物中,除了所述成分以外,视需要可添加紫外线吸收剂、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、增稠剂及有机或无机的防沉淀剂等众所周知的添加剂。另外,这些化合物例如也可参考日本专利特开2012-88459号公报的段落0201~段落0224的记载,将这些内容也并入到本案说明书中。
-酸增殖剂-
第一组合物为了提高感度,也可使用酸增殖剂。
本发明中可使用的酸增殖剂为可通过酸催化反应而进一步产生酸、使反应体系内的酸浓度上升的化合物,且为在酸不存在的状态下稳定地存在的化合物。
这种酸增殖剂的具体例可举出:日本专利特开2011-221494号公报的段落0226~段落0228中记载的酸增殖剂,将其内容并入到本案说明书中。
关于酸增殖剂在第一组合物中的含量,相对于光酸产生剂100质量份,从曝光部与未曝光部的溶解对比度的观点来看,优选的是设定为10质量份~1,000质量份,更优选的是设定为20质量份~500质量份。
-显影促进剂-
第一组合物可含有显影促进剂。
显影促进剂可使用具有显影促进效果的任意的化合物,优选的是具有选自由羧基、酚性羟基及亚烷氧基所组成的组群中的至少一种结构的化合物,更优选的是具有羧基或酚性羟基的化合物,最优选的是具有酚性羟基的化合物。
显影促进剂可参考日本专利特开2012-042837号公报的段落0171~段落0172的记载,将其内容并入到本案说明书中。
显影促进剂可单独使用一种,也可并用两种以上。
关于第一组合物中的显影促进剂的添加量,从感度及残膜率的观点来看,相对于第一组合物的成分D以外的固体成分100质量份,优选0质量份~30质量份,更优选0.1质量份~20质量份,最优选0.5质量份~10质量份。
另外,显影促进剂的分子量优选100~2,000,更优选150~1,500,进而优选150~1,000。
-塑化剂-
第一组合物也可含有塑化剂。
塑化剂例如可举出:邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二-十二烷基酯、聚乙二醇、甘油、二甲基甘油邻苯二甲酸酯、酒石酸二丁酯、己二酸二辛酯、三乙酰基甘油等。
相对于成分A的含量100质量份,第一组合物中的塑化剂的含量优选0.1质量份~30质量份,更优选1质量份~10质量份。
另外,其他添加剂也可使用日本专利特开2012-8223号公报的段落0120~段落0121中记载的热自由基产生剂、国际公开第2011/136074号中记载的含氮化合物及热酸产生剂,将这些内容并入到本案说明书中。
[第一组合物的制备方法]
关于第一组合物,可按既定的比例且利用任意的方法将各成分混合,搅拌溶解而制备第一组合物。例如可将成分制成分别预先溶解在溶剂中的溶液后,将这些溶液以既定的比例混合而制备树脂组合物。像以上那样而制备的组合物溶液也可使用例如孔径0.2μm的过滤器等进行过滤后供使用。
此外,本发明中,特别优选的是预先制备含有成分D、成分C及分散剂的着色剂分散物,添加所述分散物与成分A及成分B以及其他成分而制备第一组合物。
<本发明的第2实施方式>
以下,对本发明的组合物的第2实施方式加以说明。
本发明的第2实施方式的组合物含有:(A-2)包含满足下述(1)及(2)的至少一个的聚合物的聚合物成分,(1)含有(a2-1)具有酸基的结构单元及(a2-2)具有交联性基的结构单元的聚合物,(2)含有(a2-1)具有酸基的结构单元的聚合物及含有(a2-2)具有交联性基的结构单元的聚合物;(B-2)醌二叠氮化合物;以及(C-2)溶剂。
<(A-2)聚合物成分>
本发明中所用的(A-2)聚合物成分包含以下聚合物的至少一个:含有(a2-1)具有酸基的结构单元及(a2-2)具有交联性基的结构单元的聚合物,以及含有(a2-1)具有酸基的结构单元的聚合物及含有(a2-2)具有交联性基的结构单元的聚合物。进而,(A-2)聚合物成分也可包含这些聚合物以外的聚合物。
<<(a2-1)具有酸基的结构单元>>
通过在(A-2)聚合物成分中含有(a2-1)具有酸基的结构单元,而容易溶解在碱性的显影液中,更有效地发挥本发明的效果。酸基通常是使用可形成酸基的单体,以具有酸基的结构单元的形式组入到聚合物中。通过在聚合物中含有这种具有酸基的结构单元,而有容易溶解在碱性的显影液中的倾向。
本发明中所用的酸基可例示:来源于羧酸基的基团、来源于磺酰胺基的基团、来源于膦酸基的基团、来源于磺酸基的基团、来源于酚性羟基的基团、磺酰胺基、磺酰基酰亚胺基等,优选的是来源于羧酸基的基团和/或来源于酚性羟基的基团。尤其本发明中所用的具有酸基的结构单元优选的是具有羧基和/或酚性羟基的结构单元。
本发明中所用的具有酸基的结构单元也优选来源于苯乙烯的结构单元或来源于乙烯系化合物的结构单元、来源于(甲基)丙烯酸和/或其酯的结构单元。例如可使用日本专利特开2012-88459号公报的段落编号0021~段落编号0023及段落编号0029~段落编号0044记载的化合物,将其内容并入到本案说明书中。其中,优选的是来源于对羟基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐的结构单元。
本发明中,尤其从感度的观点来看,优选的是含有具有羧基的重复单元、或具有酚性羟基的重复单元。例如可使用日本专利特开2012-88459号公报的段落编号0021~段落编号0023及段落编号0029~段落编号0044记载的化合物,将其内容并入到本案说明书中。
<<(a2-2)具有交联性基的结构单元>>
另外,(a2-2)具有交联性基的结构单元优选的是含有具有选自由环氧基、氧杂环丁基、-NH-CH2-O-R(R为氢原子或碳数1~20的烷基)所表示的基团、乙烯性不饱和基所组成的组群中的至少一个的结构单元。
(a2-2)具有交联性基的结构单元与上文所述的第一实施方式中的成分A中的结构单元A3为相同含意,除了调配量以外,优选范围也相同。
<<(a2-3)其他结构单元>>
进而,(A-2)聚合物成分中,也可与所述结构单元(a2-1)及所述结构单元(a2-2)一起而含有所述结构单元(a2-1)及所述结构单元(a2-2)以外的结构单元(a2-3)。
形成结构单元(a2-3)的单体只要为所述结构单元(a2-1)及(a2-2)以外的不饱和化合物,则并无特别限制。
例如可举出: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、马来酰亚胺化合物类、不饱和芳香族化合物、共轭二烯系化合物、其他不饱和化合物。形成结构单元(a2-3)的单体可单独使用或组合使用两种以上。
(A-2)聚合物成分的所有结构单元中,优选的是含有3摩尔%~70摩尔%的结构单元(a2-1),更优选的是含有10摩尔%~60摩尔%,进而优选的是含有15摩尔%~50摩尔%。
(A-2)聚合物成分的所有结构单元中,优选的是含有3摩尔%~70摩尔%的结构单元(a2-2),更优选的是含有10摩尔%~60摩尔%,进而优选的是含有15摩尔%~40摩尔%。
(A-2)聚合物成分的所有结构单元中,优选的是含有1摩尔%~80摩尔%的结构单元(a2-3),更优选的是含有5摩尔%~50摩尔%,进而优选的是含有8摩尔%~30摩尔%。
本发明的第2形态的组合物优选的是以组合物的固体成分的70质量%以上的比例而含有(A-2)聚合物成分。
<(B-2)醌二叠氮化合物>
可用于本发明的组合物中的醌二叠氮化合物可使用通过光化射线的照射而产生羧酸的1,2-醌二叠氮化合物。1,2-醌二叠氮化合物可使用酚性化合物或醇性化合物(以下称为“母核”)与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合物。这些化合物的具体例例如可参考日本专利特开2012-088459公报的段落编号0075~段落编号0078的记载,将其内容并入到本案说明书中。
在酚性化合物或醇性化合物(母核)与1,2-萘醌二叠氮磺酰卤的缩合反应中,相对于酚性化合物或醇性化合物中的OH基数,可使用相当于优选30摩尔%~85摩尔%、更优选50摩尔%~70摩尔%的1,2-萘醌二叠氮磺酰卤。缩合反应可利用众所周知的方法来实施。
另外,1,2-醌二叠氮化合物也可合适地使用将所述例示的母核的酯键变更为酰胺键的1,2-萘醌二叠氮磺酸酰胺类,例如2,3,4-三氨基二苯甲酮-1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸酰胺等。另外,也可使用4,4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚(1.0摩尔)与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(3.0摩尔)的缩合物、1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷(1.0摩尔)与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯(2.0摩尔)的缩合物、2,3,4,4′-四羟基二苯甲酮(1.0摩尔)与1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸酯(2.44摩尔)的缩合物等。
这些醌二叠氮化合物可单独使用或组合使用两种以上。相对于所述感光性树脂组合物中的总固体成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的醌二叠氮化合物的调配量优选1质量份~50质量份,更优选2质量份~40质量份,进而优选10质量份~25质量份。
通过将(B-2)醌二叠氮化合物的调配量设定为所述范围,光化射线的照射部分与未照射部分在成为显影液的碱性水溶液中的溶解度的差大,图案化性能变良好,另外所得的硬化膜的耐溶剂性变良好。
<(C-2)溶剂>
本发明的感光性树脂组合物含有溶剂。本发明的感光性树脂组合物中使用的溶剂可使用上文所述的第1实施方式的(C-1)溶剂,优选范围也相同。
相对于感光性树脂组合物中的总成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的溶剂的含量优选50质量份~95质量份,更优选60质量份~90质量份。溶剂可仅使用一种,也可使用两种以上。在使用两种以上的情况下,优选的是其合计量成为所述范围。
<其他成分>
本发明的组合物除了所述成分以外,可在不损及本发明的效果的范围内,视需要而优选地添加交联剂、碱性化合物、表面活性剂、抗氧化剂。进而,本发明的感光性树脂组合物中,可添加显影促进剂、塑化剂、热自由基产生剂、热酸产生剂、紫外线吸收剂、增稠剂及有机或无机的防沉淀剂等众所周知的添加剂。这些成分与上文所述的第1实施方式相同,优选范围也相同。这些成分分别可仅使用一种,也可使用两种以上。
<本发明的组合物的第3实施方式>
本发明的第3实施方式的组合物中含有:(A-3)聚合性单量体、(B-3)光聚合引发剂、(A-4)含有具有酸基的结构单元的聚合物、以及(C-3)溶剂。
(A-3)聚合性单量体
本发明中所用的聚合性单量体可适当地选定使用此种组合物中应用的单量体,其中优选使用乙烯性不饱和化合物。
乙烯性不饱和化合物为具有至少一个乙烯性不饱和双键的聚合性化合物。乙烯性不饱和化合物的例子可举出:不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸、马来酸等)或其酯类、酰胺类,优选的是使用不饱和羧酸与脂肪族多元醇化合物的酯、不饱和羧酸与脂肪族多元胺化合物的酰胺类。
例如可举出日本专利特开2006-23696号公报的段落0011中记载的成分或日本专利特开2006-64921号公报的段落0031~段落0047中记载的成分,将这些记载并入到本案说明书中。
另外,使用异氰酸酯与羟基的加成反应而制造的氨基甲酸酯加成聚合性化合物也合适,日本专利特开昭51-37193号公报、日本专利特公平2-32293号公报、日本专利特公平2-16765号公报中记载那样的丙烯酸氨基甲酸酯类或日本专利特公昭58-49860号公报、日本专利特公昭56-17654号公报、日本专利特公昭62-39417号公报、日本专利特公昭62-39418号公报中记载的具有环氧乙烷骨架的氨基甲酸酯化合物类也合适,将这些记载并入到本案说明书中。
其他例可举出:日本专利特开昭48-64183号公报、日本专利特公昭49-43191号公报、日本专利特公昭52-30490号公报的各公报中记载那样的聚酯丙烯酸酯类,使环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应所得的环氧丙烯酸酯类等多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,将这些记载并入到本案说明书中。进而,也可使用日本接着协会杂志vol.20、No.7、300页~308页(1984年)中作为光硬化性单体及寡聚物而介绍的化合物。
关于这些乙烯性不饱和化合物,其结构、单独使用还是并用、添加量等使用方法的详细情况可根据最终的感材的性能设计而任意地设定。例如根据如下观点来选择。
聚合性单量体优选多官能,更优选三官能以上,进而优选四官能以上。并无特别上限,实际上为10官能以下。进而,通过将具有不同官能数和/或不同聚合性基(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯化合物、乙烯醚化合物)的化合物并用来调节力学特性也有效。
另外,从调整显影性的观点来看,也优选的是含有羧基的聚合性化合物。该情况下,优选的是通过与树脂的(C-3)成分交联而提高力学特性。
进而,从与基板的密接性、与自由基聚合引发剂的相容性等观点来看,也优选的是含有环氧乙烷(EthyleneOxide,EO)改性体、氨基甲酸酯键。
从以上观点来看,优选季戊四醇三(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((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯EO改性体、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯EO改性体等,以及作为市售品的卡亚拉得(KAYARAD)DPHA(日本化药(股)制造),NK酯(NKESTER)A-TMMT、NK酯(NKESTER)A-TMPT、NK酯(NKESTER)A-TMM-3、NK寡聚(NKOLIGO)UA-32P、NK寡聚(NKOLIGO)UA-7200(以上为新中村化学工业(股)制造),亚罗尼斯(Aronix)M-305、亚罗尼斯(Aronix)M-306、亚罗尼斯(Aronix)M-309、亚罗尼斯(Aronix)M-450、亚罗尼斯(Aronix)M-402、TO-1382(以上为东亚合成(股)制造),V#802(大阪有机化学工业(股)制造)。
本发明中应用的聚合性单量体优选下述式(A-3-1)所表示的化合物。
[化17]
式(A-3-1)中,L表示二价以上的连结基。连结基并无特别限定,可举出:亚烷基、羰基、亚氨基、醚基(-O-)、硫醚基(-S-)或这些基团的组合。连结基的碳数并无特别限定,优选2~24,更优选2~12。其中,优选所述碳数的分支亚烷基。
式(A-3-1)中,A表示聚合性官能基。聚合性官能基优选乙烯基或含乙烯基的基团。含乙烯基的基团可举出:丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基苯基等。
式(A-3-1)中,Ra表示取代基。取代基并无特别限定,可举出:烷基(优选碳数1~21)、烯基(优选碳数2~12)、芳基(优选碳数6~24)等。这些取代基也可进一步具有取代基,可具有的取代基可举出:羟基、烷氧基(优选碳数1~6)、羧基、酰基(优选碳数1~6)等。
式(A-3-1)中,na表示1~10的整数,优选3~8。nb表示0~9的整数,优选2~7。na+nb为10以下,优选2~8。当na、nb为2以上时,由其所规定的多个结构部位也可互不相同。
相对于所述(A-3)聚合物成分的合计100质量份,聚合性单量体的含量优选5质量份~60质量份,更优选10质量份~50质量份,进而优选15质量份~45质量份。
本发明的感光性树脂组合物优选的是相对于总固体成分而以5质量%~60质量%的比例含有聚合性单量体,更优选的是以10质量%~50质量%的比例而含有聚合性单量体,进而优选的是以15质量%~45质量%的比例而含有聚合性单量体。聚合性单量体可仅使用一种,也可使用两种以上。在使用两种以上的情况下,优选的是其合计量成为所述范围。
(B-3)光聚合引发剂
本发明中可使用的光聚合引发剂为通过光化射线而感光,引发、促进所述聚合性单量体的聚合的化合物。
本发明中可使用的光聚合引发剂优选的是通过光化射线而感光,引发、促进所述乙烯性不饱和化合物的聚合的化合物。
本发明中所谓“放射线”,只要为可通过其照射而赋予有可由成分B-3产生引发种的能量的活性能量线,则并无特别限制,广泛地包含α射线、γ射线、X射线、紫外线(UV)、可见光线、电子束等。
光聚合引发剂为感应优选波长300nm以上、更优选波长300nm~450nm的光化射线而引发、促进所述(A-3)聚合性单量体的聚合的化合物。另外,关于不直接感应波长300nm以上的光化射线的光聚合引发剂,只要为通过与增感剂并用而感应波长300nm以上的光化射线的化合物,则可与增感剂组合而优选地使用。
光聚合引发剂例如可举出:肟酯化合物、有机卤化化合物、氧基二唑化合物、羰基化合物、缩酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有机过氧化化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、叠氮化合物、茂金属化合物、六芳基联咪唑化合物、有机硼酸化合物、二磺酸化合物、α氨基酮化合物、鎓盐化合物、酰基膦(氧化物)化合物。这些化合物中,从感度的方面来看,优选肟酯化合物、α氨基酮化合物、六芳基联咪唑化合物,更优选肟酯化合物或α氨基酮化合物。
这些化合物的具体例例如可参考日本专利特开2011-186398号公报的段落编号0061~段落编号0073的记载,将其内容并入到本案说明书中。
光聚合引发剂也可使用市售品,例如可使用:艳佳固(IRGACURE)OXE01、艳佳固(IRGACURE)OXE02(巴斯夫(BASF)公司制造)等。
光聚合引发剂可使用一种或组合使用两种以上。另外,在使用在曝光波长下不具有吸收的引发剂的情况下,必须使用增感剂。
相对于所述(A-3)聚合物成分的合计100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的光聚合引发剂的含量优选0.5重量份~30重量份,更优选2重量份~20重量份。
相对于总固体成分,本发明的感光性树脂组合物优选的是以0.5质量%~30质量%的比例而含有光聚合引发剂,更优选的是以2质量%~20质量%的比例而含有光聚合引发剂。
(A-4)含有具有酸基的结构单元的聚合物
本发明中所用的(A-4)含有具有酸基的结构单元的聚合物包含以下聚合物的至少一个:
含有(a4-1)具有酸基的结构单元的聚合物
含有(a4-1)具有酸基的结构单元及(a4-2)具有交联性基的重复单元的聚合物、以及
含有(a4-1)具有酸基的结构单元的聚合物及含有(a4-2)具有交联性基的结构单元的聚合物。
进而,(A-4)含有具有酸基的结构单元的聚合物中,也可与所述结构单元(a4-1)及所述结构单元(a4-2)一起而含有所述结构单元(a4-1)及所述结构单元(a4-2)以外的结构单元(a4-3)。
<(C-3)溶剂>
本发明的感光性树脂组合物含有溶剂。本发明的感光性树脂组合物优选的是以将本发明的各成分溶解在溶剂中的溶液的形式而制备。
本发明的感光性树脂组合物中使用的溶剂可使用众所周知的溶剂、例如上文所述的第1实施方式的(C-1)溶剂。
相对于感光性树脂组合物中的总成分100质量份,本发明的感光性树脂组合物中的溶剂的含量优选50质量份~95质量份,更优选60质量份~90质量份。溶剂可仅使用一种,也可使用两种以上。在使用两种以上的情况下,优选的是其合计量成为所述范围。
<其他成分>
本发明的感光性树脂组合物中,除了所述成分,视需要可优选地添加表面活性剂、聚合抑制剂等。
表面活性剂可使用与上文所述的第1实施方式的表面活性剂相同的化合物,优选范围也相同。
所述聚合抑制剂例如可使用日本专利特开2008-250074号公报的段落编号0101~段落编号0102中记载的热聚合抑制剂,将其内容并入到本案说明书中。这些成分分别可仅使用一种,也可使用两种以上。
(触摸传感器、触摸屏、液晶显示装置及有机EL显示装置)
本发明的触摸传感器为通过触摸传感器用金属图案基板的制造方法所制造的触摸传感器。
另外,本发明的触摸屏优选的是具有所述触摸传感器。
本发明的液晶显示装置及有机EL显示装置优选的是具有所述触摸屏。
另外,本发明的触摸屏显示装置优选的是至少具有显示功能、且具备通过本发明的金属图案基板的制造方法所制造的金属图案基板的触摸屏显示装置。
本发明的触摸屏的制造方法优选的是包含本发明的金属图案基板的制造方法。
另外,本发明的触摸屏显示装置的制造方法优选的是包含本发明的金属图案基板的制造方法。
本发明的触摸屏可合适地用作静电电容型触摸屏。
另外,本发明的触摸屏及本发明的触摸屏显示装置除了具备通过本发明的金属图案基板的制造方法所制造的金属图案基板以外,并无特别限制,例如可参考《月刊显示器别册新·触摸屏实用讲座》(三谷雄二及板仓义雄监制,2011年,科技时代(TechnoTimes)(股)公司发行)中记载的构成。
另外,本发明的触摸屏或本发明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,科技时代(TechnoTimes)(股))(三谷雄二监制)、《触摸屏的技术与开发》(CMC(股)出版)(2004,12)、《平板显示器国际2009论坛T-11(FPDInternational2009ForumT-11)演讲教科书》、赛普拉斯半导体公司(CypressSemiconductorCorporation)的《应用笔记AN2292》等中公开的构成。
触摸屏型可为外加型,也可为显示器一体型。外加型可举出膜传感器。
显示器一体型的例可举出:所谓外嵌(on-celltype)型(例如日本专利特开2013-168125号公报的图19)、其他构成(例如日本专利特开2013-164871号公报的图6)。
本发明的触摸屏的使用形态并无特别限定,适合与有机EL显示装置或液晶显示装置组合而制成触摸屏显示装置。
图2为表示具备本发明的金属图案基板的触摸屏传感器的一例的简略示意图。
图2的触摸屏传感器10中,在通过本发明的金属图案基板的制造方法所制造的金属图案基板12的中央部形成有金属图案14,在其周围形成有与金属图案14连接的引出用布线图案16,另外在基板12的端部,形成有与控制器基板的连接用图案18,所述与控制器基板的连接用图案18与引出用布线图案16连接。连接用图案18与控制器基板(未图示)连接。
金属图案14形成布线倾斜交叉而成的栅格状图案。在该布线的端部,连接着引出用布线图案16。
另外,金属图案14为触摸屏的形成有显示部20的部分,在金属图案14的画面侧的表面上,形成有经硬化的感光性树脂组合物层(未图示)。
<有机EL显示装置>
本发明的触摸屏显示装置除了使用本发明的触摸屏以外,并无特别限制,可举出采取各种结构的众所周知的各种有机EL显示装置或液晶显示装置。
例如,有机EL显示装置所具有的薄膜晶体管(Thin-FilmTransistor,TFT)的具体例可举出:非晶硅-TFT、低温多晶硅-TFT、氧化物半导体TFT等。
图3为有机EL显示装置的一例的构成概念图,表示底部发光型的有机EL显示装置中的基板的示意性截面图,具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底部栅极型的TFT1,以覆盖该TFT1的状态形成包含Si3N4的绝缘膜3。在绝缘膜3中形成这里省略图示的接触孔后,在绝缘膜3上形成经由该接触孔而连接于TFT1的布线2(高度1.0μm)。布线2是用来将TFT1间连接、或将后续工序中形成的有机EL元件与TFT1连接的布线。
进而,为了使因形成布线2所致的凹凸平坦化,以填埋由布线2所致的凹凸的状态在绝缘膜3上形成平坦化膜4。
在平坦化膜4上形成底部发光型的有机EL元件。即,在平坦化膜4上,经由接触孔7连接于布线2而形成包含ITO的第一电极5。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的边缘的形状的绝缘膜8,通过设置该绝缘膜8,可防止第一电极5与其后续工序中形成的第二电极之间的短路。
进而,图3中虽未图示,但可隔着所需的图案掩模依次蒸镀设置空穴传输层、有机发光层、电子传输层,然后在基板上方的整个面上形成包含A1的第二电极,使用密封用玻璃板及紫外线硬化型环氧树脂进行贴合,由此进行密封,获得对各有机EL元件连接用来驱动该有机EL元件的TFT1而成的有源矩阵型有机EL显示装置。
<液晶显示装置>
本发明的触摸屏显示装置可举出具有本发明的触摸屏的液晶显示装置。
另外,液晶显示装置可采取的液晶驱动方式可举出:扭转向列(TwistedNematic,TN)方式、垂直排列(VerticalAlignment,VA)方式、共面切换(In-Plane-Switching,IPS)方式、边缘场切换(FringeFieldSwitching,FFS)方式、光学补偿弯曲(OpticallyCompensatedBend,OCB)方式等。从视角广、触摸时画面的混乱少的观点来看,优选IPS方式。
屏构成中,彩色滤光片阵列(ColorFilteronArray,COA)方式的液晶显示装置中也可使用本发明的硬化膜,例如可用作日本专利特开2005-284291号公报的有机绝缘膜(115)或日本专利特开2005-346054号公报的有机绝缘膜(212)。另外,本发明的液晶显示装置可采取的液晶取向膜的具体取向方式可举出摩擦取向法、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号公报中记载的聚合物支持取向(PolymerSustainedAlignment,PSA)技术进行聚合物取向支撑。
背光的光源并无特别限定,可使用众所周知的光源。例如可举出: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,液晶显示装置可设定为三维(threedimensional,3D)(立体视)型,也可设定为挠性型。
进而,在静态驱动方式的液晶显示装置中,也可通过应用本发明而显示创意性高的图案。关于其例子,可应用本发明作为日本专利特开2001-125086号公报中记载那样的聚合物网络型液晶的绝缘膜。
另外,图4为本发明的触摸屏显示装置的一例的构成概念图。
触摸屏显示装置包含:下部显示板200,具备薄膜晶体管(TFT)440,相当于薄膜晶体管显示板;上部显示板300,与下部显示板200相向,在与下部显示板200相向的面上具备多个彩色滤光片330,相当于彩色滤光片显示板;以及液晶层400,形成在下部显示板200与上部显示板300之间。液晶层400含有液晶分子(未图示)。
下部显示板200含有第1绝缘基板210、配置在第1绝缘基板210上的薄膜晶体管(TFT)、形成在薄膜晶体管(TFT)的上表面的绝缘膜280、及配置在绝缘膜280上的像素电极290。薄膜晶体管(TFT)可含有栅电极220、覆盖栅电极220的栅极绝缘膜240、半导体层250、欧姆接触式层260、欧姆接触式层262、源电极270及漏电极272。
在绝缘膜280中,以薄膜晶体管(TFT)的漏电极272露出的方式形成有接触孔282。
上部显示板300含有:配置在第2绝缘基板310的其中一个面上且以矩阵状排列的遮光构件320、配置在第2绝缘基板310上的彩色滤光片330、及配置在彩色滤光片330上且与下部显示板200的像素电极290相对应而对液晶层400施加电压的共通电极370。
在图4所示的液晶显示装置中,在第2绝缘基板310的另一面上配置通过本发明的金属图案基板的制造方法所形成的金属图案410、及保护膜420。虽省略图示,但金属图案410在与显示板200为相反侧的表面上,具有经热硬化的感光性树脂组合物层。像这样,在图4所示的液晶显示装置的制造中,在形成上部显示板300时,可通过本发明的金属图案基板的制造方法来形成具有金属图案410的基板。
[实施例]
以下举出实施例对本发明加以更具体说明。以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不偏离本发明的主旨,则可适当变更。因此,本发明的范围不限定于以下所示的具体例。此外,只要无特别说明,则“份”、“%”为质量基准。
以下,说明中使用的简称分别表示以下化合物。
PHSEVE:对羟基苯乙烯的1-乙氧基乙基醚(合成品)
PHSTHF:对羟基苯乙烯的四氢呋喃基醚(合成品)
MATHF:甲基丙烯酸四氢呋喃-2-基酯(合成品)
MAEVE:甲基丙烯酸1-乙氧基乙基酯(和光纯药工业(股)制造)
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯(和光纯药工业(股)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)制造)
MAA:甲基丙烯酸(和光纯药工业(股)制造)
MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业(股)制造)
HEMA:甲基丙烯酸2-羟基乙酯(和光纯药工业(股)制造)
V-65:2,2′-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药工业(股)制造)
PGMEA:丙二醇单甲醚乙酸酯(昭和电工(股)制造的甲氧基丙基乙酸酯)
<MATHF、PHSEVE、PHSTHF的合成>
MATHF是依照日本专利特开2013-80203号公报的段落0187中记载的合成例而合成。
PHSEVE是将MAEVE合成法的甲基丙烯酸变更为4-羟基苯乙烯而合成。
PHSTHF是将MATHF合成法的甲基丙烯酸变更为4-羟基苯乙烯而合成。
<聚合物P-1的合成>
在三口烧瓶中加入PGMEA,在氮气环境下升温至90℃。使0.4摩尔当量的MATHF、0.55摩尔当量的GMA、0.05摩尔的MAA及V-65(相对于所有单量体成分的合计100mol%而相当于4mol%)溶解在该溶液中,用2小时滴加。滴加结束后搅拌2小时,结束反应。由此获得聚合物P-1。此外,将PGMEA与其他成分的合计量之比设定为60∶40。即,制备固体成分浓度40%的聚合物溶液。
<聚合物P-2~聚合物P-13的合成>
像下述表1所示那样变更所使用的单体的种类及使用量,除此以外,与聚合物P-1的合成同样地分别合成其他聚合物。在各合成例中,数值表示摩尔比。
[表1]
<特定树脂1的合成>
在三口烧瓶中导入600.0份的ε-己内酯及22.8份的2-乙基-1-己醇,一面吹入氮气一面搅拌溶解。添加0.1份的氧化单丁基锡,加热到100℃。8小时后,通过气相色谱确认到原料消失后,冷却到80℃。添加0.1份的2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚后,添加27.2份的2-甲基丙烯酰氧基乙基异氰酸酯。5小时后,通过1H-核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)确认到原料消失后,冷却到室温(25℃),获得200份的固体状的前驱物M1。通过1H-NMR、红外光谱分析、质量分析确认到化学结构为M1。
[化18]
将50.0份的前驱物M1、50.0份的4-乙烯基苯甲酸、2.3份的十二烷基硫醇及233.3份的丙二醇单甲醚乙酸酯导入到经氮气置换的三口烧瓶中,利用搅拌机(新东科学(股):三一马达(Three-OneMotor))进行搅拌,一面在烧瓶内流通氮气一面进行加热而升温到75℃。在其中添加0.2份的2,2-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯(和光纯药工业(股)制造V-601),在75℃下进行2小时加热搅拌。2小时后,进而添加0.2份的V-601,加热搅拌3小时后,获得下述结构(x∶y(质量%)=50∶50)的特定树脂1的30质量%溶液。
[化19]
<碳黑分散液D-1>
使用下述组成的碳黑分散液D-1。
·碳黑(德固赛(Degussa)司制造,尼派克斯(Nipex)35):13.1质量份
·下述分散剂1:0.65质量份
·聚合物(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸=72/28摩尔比的无规共聚物,分子量3.7万):6.72质量份
·丙二醇单甲醚乙酸酯:79.53质量份
<钛黑分散液D-2>
利用二根辊对下述组合物1实施高粘度分散处理,获得钛黑分散液D-2。此外,在高粘度分散处理之前利用捏合机混练30分钟。
[组合物1]
·钛黑(平均一次粒径75nm,三菱材料(股)制造13M-C):35质量份
·丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA):65质量份
在所得的分散物中添加下述组合物2,以3,000rpm的条件使用均质机搅拌3小时。对所得的混合溶液使用直径0.3mm的氧化锆珠,利用分散机(商品名:迪斯帕马特(Dispermat),格斯曼(GETZMANN)公司制造)实施4小时分散处理,获得钛黑分散液A(以下也记作TB分散液A)。
[组合物2]
·特定树脂1的PGMEA30质量%溶液:30质量份
[化20]
<PI-B分散液D-3>
D-3:C.I.颜料黑(PigmentBlack)1
<混色颜料分散液D-4>
D-4:PR254∶PG15:6∶PG36(1∶1∶1)混合液,溶液固体成分为20%,(固体成分100%中混色颜料成分为50%、分散剂为50%)
以下记载表2~表4中记载的简称中上文所述以外的详细情况。
B-1:DTS-105(三芳基锍鎓盐,绿化学(股)制造)
B-2:CGI1397(日本巴斯夫(BASFJapan)(股)制造,下述化合物)
B-3:PAI-101(绿化学(股)制造,下述化合物)
B-4:下述化合物
B-5:下述化合物
[化21]
<化合物B-4的合成>
依照日本专利特开2013-182077号公报的段落0239的记载的方法来合成。
<化合物B-5的合成>
使4.0g的1-氨基-2-萘酚盐酸盐(东京化成工业(股)制造)悬浮在16g的N-甲基吡咯烷酮(和光纯药工业(股)制造)中,添加3.4g的碳酸氢钠(和光纯药工业(股)制造)后,滴加4.9g的4,4-二甲基-3-氧代戊酸甲酯(和光纯药工业(股)制造),在氮气环境下在120℃下加热2小时。放置冷却后,在反应混合液中添加水、乙酸乙酯进行分液,利用硫酸镁将有机相干燥,进行过滤、浓缩而获得粗B-5-2A。对粗B-5-2A进行硅胶管柱色谱纯化,获得1.7g的中间体B-5-2A。
将B-5-2A(1.7g)与对二甲苯(6mL)混合,添加0.23g的对甲苯磺酸一水合物(和光纯药工业(股)制造)并在140℃下加热2小时。放置冷却后,在反应混合液中添加水、乙酸乙酯进行分液,利用硫酸镁将有机相干燥后,进行过滤、浓缩而获得粗B-5-2B。
将四氢呋喃(THF)(2mL)与所有量的粗B-5-2B混合,在冰浴冷却下滴加6.0mL的2M盐酸/THF溶液,然后滴加亚硝酸异戊酯(和光纯药工业(股)制造)(0.84g),升温到室温(25℃)后搅拌2小时。在所得的反应混合物中添加水、乙酸乙酯进行分液,以水清洗有机层后,利用硫酸镁加以干燥,进行过滤、浓缩而获得中间体粗B-5-2C。
将所有量的中间体粗B-5-2C与丙酮(10mL)混合,在冰浴冷却下添加三乙胺(和光纯药工业(股)制造)(1.2g)、对甲苯磺酰氯(东京化成工业(股)制造)(1.4g)后,升温到室温并搅拌1小时。在所得的反应混合液中添加水、乙酸乙酯进行分液,利用硫酸镁将有机相干燥后,进行过滤、浓缩而获得粗B-5。利用冷甲醇将粗B-5再制浆后,进行过滤、干燥而获得B-5(1.2g)。
此外,B-5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)。
C-1:PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯)
E-1:γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(KBM-403,信越化学工业(股)制造)
E-2:JER828(双酚A型环氧树脂,三菱化学控股(MitsubishiChemicalHoldings)(股)制造)
E-3:JER157S65(苯酚酚醛清漆型环氧树脂,三菱化学控股(MitsubishiChemicalHoldings)(股)制造)
E-4:赛罗西德(Celloxide)2021P(3′,4′-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯,大赛璐(Daicel)(股)制造)
E-5:3-乙基-3-{[(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲氧基]甲基}氧杂环丁烷(OXT-221,东亚合成(股)制造)
E-6:尼克拉克(Nikalac)MW-100LM(含烷氧基甲基的交联剂,三和化学(股)制造,下述化合物)
[化22]
另外,在所有的实施例及比较例中,相对于成分D以外的固体成分100质量份,添加0.02质量份的下述F-1,及相对于成分D以外的固体成分100质量份,添加0.02质量份的下述W-1。
F-1:N-环己基-N′-[2-(4-吗啉基)乙基]硫脲(CMTU,下述化合物,东洋化成工业(股)制造)
[化23]
W-1:下述结构式所表示的含全氟烷基的非离子性表面活性剂(F-554,迪爱生(DIC)(股)制造)
[化24]
(实施例1)
(感光性树脂组合物的制备)
以成为下述表2所示的组成的方式,将各成分以固体成分浓度成为12质量%的方式溶解混合在溶剂(PGMEA)中,利用孔径0.2μm的聚四氟乙烯制过滤器进行过滤,获得实施例1的感光性树脂组合物。
此外,表2~表4中的“工艺”一栏表示通过后述工艺A~工艺D中的任一金属图案基板的制造工艺来制造各实施例或比较例中所用的金属图案基板。
此外,调配比如下述表所示。表中记载“-”的成分是指在组合物中不含有。成分B~成分E是以相对于成分A100质量份的量(质量份)而表示。此外,成分D是以分散液的形式而添加,但表中的成分D的值表示所添加的分散液中的固体成分量(质量份),表示以成分D成为表中记载的浓度的方式添加分散液。
<感光性树脂组合物的感度的评价>
在经清洗的玻璃基板上狭缝涂布实施例1的感光性树脂组合物后,在90℃下在加热板上预烘烤120秒钟而使溶剂挥发,形成膜厚2.1μm的感光性树脂组合物层。然后,对所得的感光性树脂组合物层使用佳能(Canon)(股)制造的MPA5500CF(超高压水银灯),隔着10μm的L/S掩模(10μm宽线形成用图案/50μm宽间隙形成用图案的条纹图案)进行曝光。然后,对曝光后的感光性树脂组合物层利用碱性显影液(2.38质量%的氢氧化四甲基铵水溶液)在23℃下进行60秒钟显影后,以超纯水进行20秒钟淋洗。
将通过这些操作而线图案正好成为10μm的曝光量(最适曝光量)作为感度。评价优选3以上,更优选4以上,进而优选5。将评价结果记载在表5中。
1:需要100mJ/cm2以上的曝光量
2:需要50mJ/cm2以上且小于100mJ/cm2的曝光量
3:需要30mJ/cm2以上且小于50mJ/cm2的曝光量
4:需要20mJ/cm2以上且小于30mJ/cm2的曝光量
5:需要小于20mJ/cm2的曝光量
<金属图案基板的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。此外,以下将下述金属图案基板的制造工艺也称为“工艺A”。
在经清洗的铜基板(PET(聚对苯二甲酸乙二酯)支撑体、铜厚1.0μm的基板)基板上,狭缝涂布实施例1的感光性树脂组合物后,在90℃下在加热板上预烘烤120秒钟而使溶剂挥发,形成膜厚2.1μn的感光性树脂组合物层。然后,对所得的感光性树脂组合物层使用佳能(Canon)(股)制造的MPA5500CF(超高压水银灯),隔着10μm的L/S掩模(10μm宽线形成用图案/50μm宽间隙形成用图案的条纹图案)以最适曝光量进行曝光。然后,对曝光后的感光性树脂组合物层利用碱性显影液(2.38质量%的氢氧化四甲基铵水溶液)在23℃下进行60秒钟显影后,以超纯水淋洗20秒钟。
对所得的感光性树脂组合物经图案化的基板利用加热板在120℃下进行60分钟后烘烤后,使用铜蚀刻剂(纯净蚀刻(PureEtch)C200,林纯药工业公司制造)对铜进行湿式蚀刻。进而,利用加热板在120℃下进行60分钟后烘烤。通过这些操作在PET支撑体上形成条纹状的金属铜图案,获得金属图案基板。
<烘烤后膜厚的评价>
对所得的金属图案基板的铜条纹图案上的树脂组合物层的膜厚进行测定。
<图案可视性的评价>
将所得的金属图案基板设置在荧光灯下(约800勒克斯)的机上,按以下基准来评价从距离80cm的场所以何种程度看到经图案化的铜。3以上为实用范围,优选4以上,更优选5。将评价结果记载在表5中。
1:无论从正面看还是从倾斜方向看,均可清晰看到图案。
2:从正面看稍许可见图案。从倾斜方向看清晰可见图案。
3:从正面看稍许可见图案。从倾斜方向看稍许可见图案。
4:从正面看无法看到图案。从倾斜方向看稍许可见图案。
5:无论从哪个方向均看不到图案。
<湿式蚀刻性的评价>
对所得的金属图案基板的铜条纹图案的横截面进行SEM观察,对观察到的侧蚀刻量进行实测。
关于侧蚀刻量,测量抗蚀剂图案区域的铜布线的顶部宽(W1)及铜布线的底部宽(W2),将其差(W2-W1)/2作为侧蚀刻量(μm)。
评价基准如下,评价优选3以上,更优选4以上,进而优选5。将评价结果记载在表5中。
1:侧蚀刻量为5μm以上。
2:侧蚀刻量为2.0μm以上且小于5μm。
3:侧蚀刻量为1.5μm以上且小于2.0μm。
4:侧蚀刻量为1μm以上且小于1.5μm。
5:侧蚀刻量小于1μm。
<线宽稳定性的评价>
将所得的金属图案基板浸渍在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中,将感光性树脂层剥离除去。
准备10片仅残留金属图案的基板,对每一片基板利用光学式测量器翟柯新视野(ZYGONewView)7200(翟柯公司(ZYGOcorp.)制造)在10点测定10μm的线宽,计算共计100点的实测线宽的标准偏差(σ)。评价基准如下,评价优选3以上,更优选4以上,进而优选5。将评价结果记载在表5中。
1:标准偏差σ为0.4μm以上
2:标准偏差σ为0.25μm以上、小于0.4μm
3:标准偏差σ为0.15μm以上、小于0.25μm
4:标准偏差σ为0.1μm以上、小于0.15μm
5:标准偏差σ小于0.1μm
<光学浓度的评价>
将实施例1的感光性树脂组合物以膜厚成为1.5μm的方式旋涂在玻璃基板上,在90℃下在加热板上进行120秒钟预烘烤而使溶剂挥发,形成表2~表4中记载的膜厚的感光性树脂组合物层。对所得的基板利用加热板在120℃下加热60分钟。利用透过浓度计(BMT-1(坂田油墨工程(SakataInxEngineering)(股)制造))来测定该煅烧膜的OD值(OpticalDensity)。将该测定值减去仅测定玻璃基板所得的OD值,作为评价值。
(实施例2~实施例32)
关于实施例2~实施例32,除了在实施例1中将所使用的感光性树脂组合物变更为表2~表4中记载的感光性树脂组合物以外,同样地制作基板并进行评价。将评价结果记载在表5~表6中。
(实施例33)
关于实施例33,除了在实施例1中将感光性树脂组合物变更为表3中记载的感光性树脂组合物,且将工艺变更为下述工艺以外,与实施例1同样地制作金属图案基板并进行评价。将评价结果记载在表6中。
<金属图案基板的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。此外,以下也将下述金属图案基板的制造工艺称为“工艺B”。
与实施例1同样地制作感光性树脂组合物经图案化的基板。
对所得的感光性树脂组合物经图案化的基板使用铜蚀刻剂(纯净蚀刻(PureEtch)C200,林纯药工业公司制造)对铜进行湿式蚀刻。进而,利用加热板在120℃下进行60分钟加热。通过这些操作在PET支撑体上形成条纹状的金属铜图案,获得金属图案基板。
(实施例34)
关于实施例34,除了在实施例1中将感光性树脂组合物变更为表3中记载的感光性树脂组合物,且变更为下述工艺以外,与实施例1同样地制作金属图案基板并进行评价。将评价结果记载在表6中。
<金属图案基板的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。此外,以下也将下述金属图案基板的制造工艺称为“工艺C”。
与实施例1同样地制作感光性树脂组合物经图案化的基板。
对所得的感光性树脂组合物经图案化的基板利用加热板在120℃下进行60分钟加热。使用铜蚀刻剂(纯净蚀刻(PureEtch)C200,林纯药工业(股)制造)对铜进行湿式蚀刻。通过这些操作,在PET支撑体上形成条纹状的金属铜图案,获得金属图案基板。
(实施例35~实施例40)
关于实施例35~实施例40,除了在实施例1中将感光性树脂组合物层的膜厚变更为表3中记载的膜厚以外,与实施例1同样地制作金属图案基板并进行评价。将评价结果记载在表6中。
(实施例41~实施例44)
关于实施例41~实施例44,除了将后烘烤温度变更为表3中记载的值以外,与实施例1同样地制作金属图案基板并进行评价。将评价结果记载在表6中。
(实施例45)
关于实施例45,除了在实施例1中将感光性树脂组合物变更为表3中记载的感光性树脂组合物,且变更为下述工艺以外,同样地进行操作。将评价结果记载在表6中。
<金属图案的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。
除了使用银基板(PET支撑体、银厚1.0μm的基板),且将蚀刻剂变更为银蚀刻剂SEA-4(关东化学(股)制造)以外,与实施例1中的工艺A同样地获得金属图案基板。此外,与实施例1同样地进行评价。
(实施例46)
关于实施例46,除了在实施例1中将基板变更为表3中记载的基板,且变更为下述工艺以外,与实施例1同样地进行操作。将评价结果记载在表6中。
<金属图案的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。
除了使用铝基板(PET支撑体、铝厚1.0μm的基板),且将蚀刻剂变更为A1蚀刻剂混酸(磷酸·硝酸·乙酸)(关东化学(股)制造)以外,与实施例1中的工艺A同样地获得金属图案基板。
除此以外,与实施例1同样地进行评价。
(实施例47~实施例59)
关于实施例47~实施例59,除了在实施例1中将感光性树脂组合物及后烘烤温度变更为表3中记载的感光性树脂组合物及后烘烤温度以外,与实施例1同样地进行操作。将评价结果记载在表6中。
(比较例1~比较例6)
关于比较例1~比较例6,除了在实施例1中将感光性树脂组合物变更为表4中记载的感光性树脂组合物以外,同样地进行操作。将评价结果记载在表7中。
(比较例7~比较例11)
关于比较例7~比较例11,除了在实施例1中将感光性树脂组合物变更为表4中记载的感光性树脂组合物,且变更为下述工艺以外,同样地进行操作。将评价结果记载在表7中。
<金属图案的制造>
通过下述操作来制作金属图案基板。此外,以下也将下述金属图案基板的制造工艺称为“工艺D”。
与实施例1同样地制作感光性树脂组合物经图案化的基板。
对所得的感光性树脂组合物经图案化的基板使用铜蚀刻剂(纯净蚀刻(PureEtch)C200,林纯药工业公司制造)进行湿式蚀刻。通过这些操作,在PET支撑体上形成条纹状的金属铜图案,获得金属图案基板。除此以外,与实施例1同样地进行评价。
[表5]
[表6]
[表7]

Claims (11)

1.一种金属图案基板的制造方法,依次包括:
工序1,在具备透明的支撑体及位于所述支撑体上的金属层的基板的所述金属层上,形成感光性树脂组合物层的工序;
工序2,对所述感光性树脂组合物层以图案状进行曝光的曝光工序;
工序3,对所述感光性树脂组合物层进行显影的显影工序;以及
工序4,对具备所述感光性树脂组合物层的基板进行蚀刻的蚀刻工序,并且所述金属图案基板的制造方法的特征在于:
在工序3与工序4之间和/或工序4之后,包括后烘烤工序作为工序I,
工序I后的感光性树脂组合物层的光学浓度为0.10以上。
2.根据权利要求1所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:用于形成所述感光性树脂组合物层的感光性树脂组合物为含有作为成分A的聚合物、作为成分B的光酸产生剂、作为成分C的溶剂及作为成分D的黑色的着色剂,且满足下述i~iii的至少一个的感光性树脂组合物;
i:含有聚合物作为成分A,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii:含有聚合物作为成分A,所述聚合物为含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii:含有聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有具有酸基经酸分解性基保护的基团的结构单元。
3.根据权利要求1所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:用于形成所述感光性树脂组合物层的感光性树脂组合物为含有作为成分A的聚合物、作为成分B的光酸产生剂、作为成分C的溶剂及作为成分D的黑色的着色剂,且满足下述i′~iii′的至少一个的感光性树脂组合物,
i′:含有聚合物作为成分A,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元、与具有交联性基的结构单元,
ii′:含有聚合物作为成分A,所述聚合物为含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元的聚合物、与含有具有交联性基的结构单元的聚合物,
iii′:含有聚合物作为成分A,且进一步含有具有交联性基的分子量为100~2,000的化合物作为成分E,所述聚合物含有下述式A1所表示的结构单元和/或下述式A2所表示的结构单元,
式A1中,RA11及RA12分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,RA11及RA12的至少一个为烷基或芳基,RA13表示烷基或芳基,RA11或RA12与RA13也可连结而形成环状醚,RA14表示氢原子或甲基;
式A2中,RA21及RA22分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,至少RA21及RA22的任一个为烷基或芳基,RA23表示烷基或芳基,RA21或RA22与RA23也可连结而形成环状醚,RA24表示氢原子或甲基,XA21表示单键或亚芳基,*分别独立地表示与其他结构的键合部位。
4.根据权利要求2或3所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:所述感光性树脂组合物的所有有机固体成分中的交联性基当量为100~1,000。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:工序I后的所述感光性树脂组合物层的膜厚为0.10μm~5.0μm。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:所述金属层含有选自由铜、银、铝及这些金属的合金所组成的组群中的至少一种金属。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的金属图案基板的制造方法,其特征在于:金属图案基板为触摸传感器用。
8.一种触摸传感器,其特征在于:其是通过根据权利要求7所述的金属图案基板的制造方法而制造。
9.一种触摸屏,其特征在于:具有根据权利要求8所述的触摸传感器。
10.一种液晶显示装置,其特征在于:具有根据权利要求9所述的触摸屏。
11.一种有机电致发光显示装置,其特征在于:具有根据权利要求9所述的触摸屏。
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