CN107531880A - 碱溶性树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种碱溶性树脂,其适合用于获得碱溶性、显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异、膜收缩小的碱溶型放射线敏感性树脂组合物。本发明的碱溶性树脂的特征在于,其通过使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c)羧酸或其酸酐进行反应而得到。
Description
技术领域
本发明涉及碱溶性树脂。
背景技术
通常,作为用于液晶显示器(LCD)、有机EL显示器等的ITO电极形成用的抗蚀剂材料或层间绝缘膜、电路保护膜、液晶显示器的滤色器制造用着色颜料分散抗蚀剂、有机EL显示器用间隔材料等永久膜形成材料,广泛使用了放射线敏感性树脂组合物。其中,近年来,在电视机用途等中液晶显示器的需要提高,在其制造工序中多使用放射线敏感性树脂组合物。
作为放射线敏感性树脂组合物,例如专利文献1中提出了一种黑色抗蚀剂用感光性树脂组合物,其包含含不饱和基团的化合物作为必要成分,该含不饱和基团的化合物如下获得:使由双酚类衍生的具有2个缩水甘油醚基的环氧化合物与(甲基)丙烯酸的反应物进一步与多元羧酸或其酸酐进行反应,由此得到。然而,该组合物虽然碱溶性优异,但显影液耐性、细线密合性和图案直进性不足,膜收缩也大,因此在这些方面存在改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-361736号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种碱溶性树脂,其适合用于获得碱溶性、显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异、膜收缩小的碱溶型放射线敏感性树脂组合物。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究,结果发现,使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯和(c)羧酸或其酸酐、以及(b)(甲基)丙烯酸酯单体进行反应而得到的碱溶性树脂适合用于获得碱溶性、显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异、膜收缩小的碱溶型放射线敏感性树脂组合物,由此完成了本发明。
即,第一本发明的碱溶性树脂的特征在于,其是使
(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、
(b)(甲基)丙烯酸酯单体、和
(c)羧酸或其酸酐
进行反应而得到。
第一本发明的碱溶性树脂优选(c)羧酸或其酸酐为(c1)四羧酸或其酸二酐和(c2)二羧酸或其酸酐。
第一本发明的碱溶性树脂优选使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c1)四羧酸或其酸二酐进行反应、接着使(c2)二羧酸或其酸酐进行反应而得到。
第一本发明的碱溶性树脂优选使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯和(c1)四羧酸或其酸二酐进行反应、接着使(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c2)二羧酸或其酸酐进行反应而得到。
第一本发明的碱溶性树脂优选(b)(甲基)丙烯酸酯单体具有羟基。
第二本发明的碱溶性树脂的特征在于,其由下述通式(1)表示。
[化1]
(通式(1)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Y表示(c2)二羧酸或其酸酐的除去羧基或酸酐基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。)
第三本发明的碱溶性树脂的特征在于,其由下述通式(2)表示。
[化2]
(通式(2)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。)
第一~第三本发明的碱溶性树脂优选(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯具有双酚骨架。
第一~第三本发明的碱溶性树脂优选(b)(甲基)丙烯酸酯单体为多官能(甲基)丙烯酸酯单体。
发明的效果
第一~第三本发明的碱溶性树脂是使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯和(c)羧酸或其酸酐、以及(b)(甲基)丙烯酸酯单体进行反应而得到的,因此适合用于获得碱溶性、显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异、膜收缩小的碱溶型放射线敏感性树脂组合物。
具体实施方式
<<第一本发明的碱溶性树脂>>
第一本发明的碱溶性树脂的特征在于,其是使
(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、
(b)(甲基)丙烯酸酯单体、和
(c)羧酸或其酸酐
进行反应而得到。
<(a)成分>
(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯(下文中也简称为(a)成分)的环状结构是指构成分子的原子以环状键合而成的结构。作为环状结构,没有特别限定,可以举出例如芳香环、脂环、稠环、杂环等。它们在(a)成分中可以单独存在,也可以并存2种以上。
作为(a)成分,没有特别限定,可以举出例如:双酚芴型(环氧)丙烯酸酯、二甲酚芴型(环氧)丙烯酸酯、二苯基苯酚芴型(环氧)丙烯酸酯、双酚A型(环氧)丙烯酸酯、双酚AP型(环氧)丙烯酸酯、双酚F型(环氧)丙烯酸酯等含双酚骨架的(环氧)丙烯酸酯、含三酚骨架的(环氧)丙烯酸酯、含四酚骨架的(环氧)丙烯酸酯、含萘骨架的(环氧)丙烯酸酯、含酚醛清漆骨架的(环氧)丙烯酸酯、含金刚烷骨架的(环氧)丙烯酸酯、含异氰脲酸骨架的(环氧)丙烯酸酯等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
需要说明的是,本说明书中,(甲基)丙烯酸酯是指(甲基)丙烯酸与含羟基的化合物或含环氧基的化合物形成的酯。另外,本说明书中,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸或甲基丙烯酸。
对于(a)成分来说,从制成固化膜时的耐热性、密合性、耐化学药品性优异出发,优选具有双酚骨架,更优选具有芴骨架。
(a)成分所具有的羟基的数量没有特别限定,在一个分子内优选为2~5个,更优选为2个。另外,(a)成分所具有的碳-碳双键(C=C键)的数量没有特别限定,在一个分子内优选为1~4个,更优选为1~2个。
<(b)成分>
作为(b)(甲基)丙烯酸酯单体(下文中也简称为(b)成分),没有特别限定,可以举出例如:(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷单(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷单(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇单(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、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单(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、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油(甲基)丙烯酸酯等不具有环状结构的(甲基)丙烯酸酯单体;异氰脲酸环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯等具有环状结构的(甲基)丙烯酸酯单体;树状高分子型丙烯酸酯、超支化型丙烯酸酯等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。这些之中,优选使用不具有环状结构的(甲基)丙烯酸酯单体、树状高分子型丙烯酸酯、超支化型丙烯酸酯。
(b)成分供至合成碱溶性树脂时的反应,因而,作为反应性官能团,优选具有羟基、环氧基、氨基等,特别优选具有羟基。
(b)成分具有反应性官能团的情况下,反应性官能团的数量没有特别限定,在一个分子内优选为1~5个,更优选为1个。另外,(b)成分所具有的碳-碳双键(C=C键)的数量没有特别限定,在一个分子内优选为1~5个,更优选为3~5个。
对于(b)成分来说,从膜的固化性优异出发,优选为多官能(甲基)丙烯酸酯单体。此处,多官能是指在一个分子内具有2个以上碳-碳双键。
<(c)成分>
作为(c)羧酸或其酸酐(下文中也简称为(c)成分),没有特别限定,可以使用公知的化合物。
对于(c)成分来说,从能够调节显影性出发,优选为(c1)四羧酸或其酸二酐(下文中也简称为(c1)成分)和(c2)二羧酸或其酸酐(下文中也简称为(c2)成分)。
作为(c1)成分,没有特别限定,可以举出例如均苯四酸、二苯甲酮四甲酸、联苯四羧酸、联苯醚四羧酸、二苯砜四羧酸、4,4’-六氟亚丙基双邻苯二甲酸、1,2,4,5-环己烷四甲酸等及它们的酸二酐等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
作为(c2)成分,没有特别限定,可以举出例如马来酸、琥珀酸、衣康酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、甲基内亚甲基四氢邻苯二甲酸、氯菌酸、甲基四氢邻苯二甲酸、琥珀酸、戊二酸、偏苯三酸等及它们的酸酐等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
<(a)~(c)成分的反应>
在(a)~(c)成分的反应中,对各成分的添加顺序没有特别限定,例如在使用(c1)成分和(c2)成分作为(c)成分的情况下,可以举出:使(a)成分、(b)成分和(c1)成分进行反应、接着使(c2)成分进行反应的方法;或使(a)成分和(c1)成分进行反应、接着使(b)成分和(c2)成分进行反应的方法;等。
在(a)~(c)成分的反应中,作为各成分的用量没有特别限定,按照下述比例进行反应是有利的,即,相对于(a)成分的羟基100摩尔份,(b)成分的反应性官能团通常为1~60摩尔份、优选为3摩尔份以上且小于30摩尔份,(c)成分的羧基或酸酐基换算成酸酐基通常为30~100摩尔份、优选为50摩尔份以上且小于100摩尔份。此处,酸酐基是指-CO-O-CO-基,定义四羧酸或二羧酸的2个羧基相当于1个酸酐基。(b)成分的反应性官能团小于1摩尔份时,会成为导致显影性恶化的原因,即使超过60摩尔份来使用,也同样地会成为导致显影性恶化的原因。另外,(c)成分的羧基或酸酐基换算成酸酐基小于30摩尔份时,难以充分增加分子量并充分导入高灵敏度所需要的聚合性双键基团,即使超过100摩尔份来使用,也同样无法获得分子量增加,而且未反应物残存,成为导致显影性恶化的原因。此外,特别是在使用(c1)成分和(c2)成分作为(c)成分的情况下,(c1)成分与(c2)成分的比例以摩尔比计通常在99:1~10:90、优选在95:5~20:80的范围来选择。(c2)成分的摩尔比小于1时,不仅树脂粘度升高、作业性变差,而且分子量变得过大,因此未曝光部不溶于显影液,有时无法得到目标图案。另外,(c2)成分的摩尔比超过90时,分子量小,因而有时会发生预烘焙后的涂膜残留有粘性的问题。
对(a)~(c)成分的反应温度没有特别限定,优选为80~130℃,更优选为90~110℃。反应温度小于80℃时,反应无法顺利地进行,有可能残存未反应物,反应温度超过130℃时,部分地发生(a)成分和(b)成分的聚合,导致分子量急剧增大。对反应时间没有特别限定,优选为2~24小时,更优选为4~20小时。反应时间小于2小时时,反应无法充分进行,有可能残存未反应物,反应时间超过24小时时,部分发生(a)成分和(b)成分的聚合,导致分子量急剧增大。
(a)~(c)成分的反应根据需要可以在溶剂、催化剂等的存在下进行。另外,在该反应中,除了(a)~(c)成分以外,也可以任选地使其他单体进行反应。作为其他单体没有特别限定,可以举出例如多元醇、环氧化合物、异氰酸酯化合物、硅烷偶联剂等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
<<第二本发明的碱溶性树脂>>
第二本发明的碱溶性树脂的特征在于,其由下述通式(1)表示。
[化3]
(通式(1)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Y表示(c2)二羧酸或其酸酐的除去羧基或酸酐基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。)
关于(a)、(b)、(c1)、(c2)成分,与第一本发明的碱溶性树脂相同。
<<第三本发明的碱溶性树脂>>
第三本发明的碱溶性树脂的特征在于,其由下述通式(2)表示。
[化4]
(通式(2)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。)
关于(a)、(b)、(c1)成分,与第一本发明的碱溶性树脂相同。
对第一~第三本发明的碱溶性树脂的酸值没有特别限定,优选为30~120mgKOH/g,更优选为50~110mgKOH/g。酸值小于30mgKOH/g时,不仅未曝光部在显影液中的溶解性降低,显影所需要的时间变长,而且有时无法得到目标图案;酸值超过120mgKOH/g时,未曝光部在显影液中的溶解性变得过高,无法取得显影容差,有时也无法获得目标图案。
对第一~第三本发明的碱溶性树脂的重均分子量没有特别限定,优选为1,000~50,000,更优选为1,000~20,000,进一步优选为1,000~10,000。重均分子量小于1,000时,有时会发生预烘焙后的涂膜残留有粘性的问题;超过50,000时,不仅树脂粘度升高、作业性变差,而且未曝光部不溶于显影液,有时无法得到目标图案。
<<碱溶型放射线敏感性树脂组合物>>
下面,对含有(A)第一~第三中任一种本发明的碱溶性树脂(下文中也简称为(A)成分)的碱溶型放射线敏感性树脂组合物进行说明。
此处,放射线敏感性是指因各种放射线引起化学反应的性质,作为这样的放射线,从波长较长的放射线开始依次可以举出可见光线、紫外线、电子射线、X射线、α射线、β射线以及γ射线。这些之中,从经济性和效率性的方面考虑,实用上紫外线是最优选的放射线。作为紫外线,可以优选使用由低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、弧光灯、氙灯等灯振荡发出的紫外光。波长比紫外线短的放射线的化学反应性高,理论上优于紫外线,但从经济性的方面出发,紫外线是实用的。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物中除了(A)成分以外还可以任选地含有其他成分。作为其他成分,没有特别限定,可以举出例如(B)具有环氧基的化合物(下文中也简称为(B)成分)、(C)光聚合引发剂和/或光敏剂(下文中也简称为(C)成分)、(D)光聚合性单体和/或低聚物(下文中也简称为(D)成分)、溶剂、颜料、环氧基固化促进剂、热阻聚剂、抗氧化剂、密合助剂、表面活性剂、消泡剂等。
作为(B)成分,没有特别限定,可以举出例如苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、联苯型环氧树脂、脂环式环氧树脂等环氧树脂、苯基缩水甘油醚、对丁基苯酚缩水甘油醚、三缩水甘油基异氰脲酸酯、二缩水甘油基异氰脲酸酯、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯等具有至少1个环氧基的化合物等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物含有(B)成分的情况下,对其含量没有特别限定,相对于(A)成分100重量份优选为5~50重量份,更优选为10~30重量份。含量小于5重量份时,固化后的特性、特别是耐碱性有时会不足;若超过50重量份,则固化时有时会产生裂纹,密合性也容易降低。
作为(C)成分,没有特别限定,可以举出例如苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、对二甲氨基苯丙酮、二氯苯乙酮、三氯苯乙酮、对叔丁基苯乙酮等苯乙酮类;二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p’-双二甲氨基二苯甲酮等二苯甲酮类;苯偶酰、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚等苯偶姻醚类;安息香双甲醚、噻吨、2-氯噻吨、2,4-二乙基噻吨、2-甲基噻吨、2-异丙基噻吨等硫化合物;2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-二苯基蒽醌等蒽醌类;偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯等有机过氧化物;2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并噻唑等硫醇化合物;等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物含有(C)成分的情况下,对其含量没有特别限定,相对于(A)成分100重量份优选为0.1~30重量份,更优选为1~20重量份。含量小于0.1重量份时,光聚合的速度变慢,灵敏度有时降低;含量超过30重量份时,光难以到达至基板,因而基板与树脂的密合性有时变差。
作为(D)成分,没有特别限定,可以举出例如(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷单(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷单(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇单(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、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单(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、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油(甲基)丙烯酸酯等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物含有(D)成分的情况下,对其含量没有特别限定,相对于(A)成分100重量份优选为50重量份以下,更优选为40重量份以下。含量超过50重量份时,预烘焙后的粘性有时会出现问题。
作为溶剂,没有特别限定,可以举出例如甲醇、乙醇等醇类;四氢呋喃等醚类;乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇甲基乙基醚、乙二醇单乙醚等二醇醚类;甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯等乙二醇烷基醚乙酸酯类;二乙二醇单甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚等二乙二醇类;丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙基醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯类;甲苯、二甲苯等芳香族烃类;甲基乙基酮、甲基戊基酮、环己酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等酮类;以及2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等酯类等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物含有溶剂的情况下,对其含量没有特别限定,虽然根据目标粘度而变化,但优选为碱溶型放射线敏感性树脂组合物的固体成分浓度达到1~50重量%的量,更优选为达到5~30重量%的量。
作为颜料,没有特别限定,可以举出例如炭黑、氧化铬、氧化铁、钛黑、苯胺黑、花青黑、二萘嵌苯黑等。它们可以单独使用,也可以合用2种以上。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物含有颜料的情况下,对其含量没有特别限定,相对于(A)成分100重量份优选为50~150重量份,更优选为80~120重量份。含量小于50重量份时,遮光性有时不足;超过150重量份时,本来的作为粘结剂的碱溶性树脂的含量减少,因而有时会发生在损害显影特性的同时还损害膜形成能力的不优选的问题。
对于碱溶型放射线敏感性树脂组合物来说,从能充分发挥出固化后的特性出发,优选除了(A)成分以外还包含(B)成分和(C)成分。
对于碱溶型放射线敏感性树脂组合物来说,从能充分发挥出固化后的特性出发,优选除了(A)成分以外还包含相对于(A)成分100重量份为50重量份以下的(D)成分。
碱溶型放射线敏感性树脂组合物由于含有第一~第三中任一种的本发明的碱溶性树脂,因而碱溶性、显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异,膜收缩小。
<<固化物>>
下面,对使上述的碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化而得到的固化物进行说明。
作为使碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化的方法,没有特别限定,可以举出下述方法等:通过浸渍法、喷雾法、利用狭缝涂布机、旋转涂布机等的任一种方法将碱溶型放射线敏感性树脂组合物的溶液涂布至基板等上,干燥、进行光(包括紫外线、放射线等)照射后,进行显影处理、后烘焙。
固化物是使上述的碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化而得到的,因此显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异,膜收缩小。
<<固化膜>>
下面,对使上述的碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化而得到的固化膜进行说明。关于使碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化的方法,如前所述。
对固化膜的膜厚没有特别限定,优选为0.1~10μm,更优选为1~5μm。膜厚小于0.1μm时,遮光性有时不足;超过10μm时,膜整体有时无法充分固化。
对固化膜的用途没有特别限定,可以举出滤色器、液晶显示元件、集成电路元件、固态成像元件等的保护膜或层间绝缘膜、彩色抗蚀剂、印刷电路板制造时使用的阻焊剂等。
固化膜是使上述的碱溶型放射线敏感性树脂组合物固化而得到的,因此显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异,膜收缩小。
<<滤色器>>
上述的固化膜可以制成滤色器。
滤色器由上述的固化膜构成,因此显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异,膜收缩小。
实施例
下面,举出实施例来说明本发明,但本发明不限定于以下的实施例。以下,只要没有特别记载,则“份”或“%”分别是指“重量份”或“重量%”。
(实施例1)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液133.9g和季戊四醇(三/四)丙烯酸酯9.0g及3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.7g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯16.7g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.6g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂1。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂1的固体成分为56.2%,酸值为49.9mgKOH/g(以固体成分换算计为88.8mgKOH/g),重均分子量为3,500。
(实施例2)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液133.9g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.7g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯16.7g进行稀释,混合季戊四醇(三/四)丙烯酸酯9.0g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.6g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂2。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂2的固体成分为56.6%,酸值为49.6mgKOH/g(以固体成分换算计为87.6mgKOH/g),重均分子量为3,900。
(实施例3)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液133.9g和二季戊四醇(五/六)丙烯酸酯9.0g及3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.7g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯16.7g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.6g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂3。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂3的固体成分为56.8%,酸值为49.3mgKOH/g(以固体成分换算计为86.8mgKOH/g),重均分子量为3,700。
(实施例4)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液133.9g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.7g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯16.7g进行稀释,混合二季戊四醇(五/六)丙烯酸酯9.0g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.6g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂4。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂4的固体成分为56.9%,酸值为48.4mgKOH/g(以固体成分换算计为85.1mgKOH/g),重均分子量为3,800。
(实施例5)
在300ml可拆式烧瓶中混合金刚烷三醇单丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液131.4g和季戊四醇(三/四)丙烯酸酯8.5g及3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.1g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯10.7g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.1g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂5。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂5的固体成分为56.7%,酸值为49.7mgKOH/g(以固体成分换算计为87.7mgKOH/g),重均分子量为3,200。
(实施例6)
在300ml可拆式烧瓶中混合金刚烷三醇单丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液131.4g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐11.1g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯10.7g进行稀释,混合季戊四醇(三/四)丙烯酸酯8.5g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.1g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂6。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂6的固体成分为56.1%,酸值为48.2mgKOH/g(以固体成分换算计为85.9mgKOH/g),重均分子量为3,300。
(实施例7)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液138.6g和季戊四醇(三/四)丙烯酸酯9.0g及均苯四酸二酐9.0g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯14.5g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.9g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂7。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂7的固体成分为55.8%,酸值为48.9mgKOH/g(以固体成分换算计为87.6mgKOH/g),重均分子量为3,800。
(实施例8)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液138.6g和均苯四酸二酐9.0g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯14.5g进行稀释,混合季戊四醇(三/四)丙烯酸酯9.0g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.9g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂8。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂8的固体成分为56.5%,酸值为47.7mgKOH/g(以固体成分换算计为84.4mgKOH/g),重均分子量为4,000。
(实施例9)
在300ml可拆式烧瓶中混合三苯酚甲烷型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液145.6g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐9.0g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯16.6g进行稀释,混合二季戊四醇(五/六)丙烯酸酯9.0g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐4.6g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂9。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂9的固体成分为55.8%,酸值为31.4mgKOH/g(以固体成分换算计为56.4mgKOH/g),重均分子量为5,300。
(实施例10)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚A酚醛清漆型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液136.6g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐2.3g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯20.4g进行稀释,混合二季戊四醇(五/六)丙烯酸酯9.0g和1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐16.4g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂10。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂10的固体成分为54.9%,酸值为43.6mgKOH/g(以固体成分换算计为79.4mgKOH/g),重均分子量为42,100。
(比较例1)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液147.4g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐12.9g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯10.3g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐9.5g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂11。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂11的固体成分为55.1%,酸值为56.9mgKOH/g(以固体成分换算计为103.3mgKOH/g),重均分子量为4,100。
(比较例2)
在300ml可拆式烧瓶中混合金刚烷三醇单丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液144.6g和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐12.2g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯4.1g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐8.9g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂12。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂12的固体成分为56.3%,酸值为56.4mgKOH/g(以固体成分换算计为100.2mgKOH/g),重均分子量为3,600。
(比较例3)
在300ml可拆式烧瓶中混合双酚芴型环氧丙烯酸酯的甲氧基丁基乙酸酯溶液152.5g和均苯四酸二酐9.9g,缓慢升温,在100~105℃反应14小时。确认到酸酐消失后,加入甲氧基丁基乙酸酯7.8g进行稀释,混合1,2,3,6-四氢邻苯二甲酸酐9.8g,在90~95℃反应4小时,得到碱溶性树脂13。酸酐的消失通过IR光谱进行确认。另外,所得到的碱溶性树脂13的固体成分为55.4%,酸值为57.4mgKOH/g(以固体成分换算计为103.6mgKOH/g),重均分子量为4,300。
(混配例1~10和比较混配例1~4)
使用实施例1~10和比较例1~3中得到的碱溶性树脂1~13,以下述表1所示的重量比混合各成分,制备出碱溶型放射线敏感性树脂组合物。
关于混配例1~10和比较混配例1~4中得到的碱溶型放射线敏感性树脂组合物,通过下述方法评价了碱溶性、显影液耐性、细线密合性、图案直进性、膜收缩。结果示于下述表1。
(碱溶性)
将未进行曝光处理的经预烘焙的涂膜在0.5重量%的氢氧化钾水溶液中浸渍30秒,进行显影,将显影后的玻璃基板放大50倍,目视确认残存的树脂,由此按照下述3个阶段评价了碱溶性。
○:碱溶性良好的情况(玻璃上完全未残留碱溶型放射线敏感性树脂组合物)
△:碱溶性不良的情况(玻璃上略微残留碱溶型放射线敏感性树脂组合物)
×:碱溶性不良的情况(玻璃上残留有许多碱溶型放射线敏感性树脂组合物)
(显影液耐性)
将整个面进行了曝光处理的涂膜在0.5重量%的氢氧化钾水溶液中浸渍3分钟,进行显影,将显影后的玻璃基板放大50倍,目视确认涂膜的状态,由此按照下述3个阶段评价了显影液耐性。
○:显影液耐性良好的情况(涂膜完全没有裂纹)
△:显影液耐性不良的情况(涂膜有少量裂纹)
×:显影液耐性不良的情况(涂膜有许多裂纹)
(细线密合性)
将利用负像掩模进行了曝光处理的涂膜在0.5重量%的氢氧化钾水溶液中浸渍30秒,进行显影,将显影后的玻璃基板放大50倍,目视确认线图案,由此按照下述3个阶段评价了细线密合性。
○:细线密合性良好的情况(未从基板剥离,形成有线图案)
△:细线密合性不良的情况(虽然形成了线图案,但发生了图案缺损)
×:细线密合性不良的情况(从基板剥离,未形成线图案)
(图案直进性)
将利用负像掩模进行了曝光处理的涂膜在0.5重量%的氢氧化钾水溶液中浸渍30秒,进行显影,将显影后的玻璃基板放大50倍,目视确认线图案,由此按照下述3个阶段评价了图案直进性。
○:图案直进性良好的情况(线的边缘没有松动)
△:图案直进性不良的情况(线的边缘略有松动)
×:图案直进性不良的情况(线的边缘有较多松动)
(膜收缩)
将进行了曝光、显影处理的涂膜在230℃进行30分钟后烘焙,确认了后烘焙前后的膜减少,由此按照下述3个阶段评价了膜收缩。
○:膜收缩良好的情况(膜减少少)
△:膜收缩不良的情况(膜减少略多)
×:膜收缩不良的情况(膜减少多)
[表1]
需要说明的是,所使用的四甲基联苯型环氧树脂为Yuka Shell公司制造的商品名“Epikote YX-4000”,环氧当量为193。另外,光聚合引发剂为BASF公司制造的商品名“Irgacure 907”。
由表1的结果可知,使用了除(a)、(c)成分外还使(b)成分进行反应而得到的第一~第三本发明的碱溶性树脂的混配例1~10中,与使用了不使(b)成分进行反应的碱溶性树脂的比较混配例1~4相比,显影液耐性、细线密合性和图案直进性优异,膜收缩也小。
Claims (9)
1.一种碱溶性树脂,其特征在于,其是使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c)羧酸或其酸酐进行反应而得到。
2.如权利要求1所述的碱溶性树脂,其中,(c)羧酸或其酸酐为(c1)四羧酸或其酸二酐和(c2)二羧酸或其酸酐。
3.如权利要求2所述的碱溶性树脂,其中,该碱溶性树脂是使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯、(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c1)四羧酸或其酸二酐进行反应、接着使(c2)二羧酸或其酸酐进行反应而得到。
4.如权利要求2所述的碱溶性树脂,其中,该碱溶性树脂是使(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯和(c1)四羧酸或其酸二酐进行反应、接着使(b)(甲基)丙烯酸酯单体和(c2)二羧酸或其酸酐进行反应而得到。
5.如权利要求1~4中任一项所述的碱溶性树脂,其中,(b)(甲基)丙烯酸酯单体具有羟基。
6.一种碱溶性树脂,其特征在于,其由下述通式(1)表示,
[化1]
通式(1)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Y表示(c2)二羧酸或其酸酐的除去羧基或酸酐基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。
7.一种碱溶性树脂,其特征在于,其由下述通式(2)表示,
[化2]
通式(2)中,X表示(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的除去羟基后的残基,Z表示(c1)四羧酸或其酸二酐的除去羧基或酸酐基后的残基,A表示具有羟基的(b)(甲基)丙烯酸酯单体的除去羟基后的残基,n表示1~20的整数。
8.如权利要求1~7中任一项所述的碱溶性树脂,其中,(a)具有环状结构且具有羟基的(甲基)丙烯酸酯具有双酚骨架。
9.如权利要求1~8中任一项所述的碱溶性树脂,其中,(b)(甲基)丙烯酸酯单体为多官能(甲基)丙烯酸酯单体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180102 |