CN107703658B - 基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种基板的制造方法,所述基板是在一个主面上具有滤色片、在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层、和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层(反射率控制机构)的基板,通过所述方法,在具有滤色片的基板上,容易利用被覆树脂层将经图案化的金属层均匀地被覆,并且,未形成金属层的部位不易被被覆树脂层所被覆。当制造在一个主面上具有滤色片、在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层、和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层的基板时,使用包含分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下的基体树脂成分(A)的正型感光性树脂组合物形成被覆树脂层。

Description

基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种基板的制造方法,所述基板在一个主面上具有:滤色片(colorfilter);在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层;和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层。
背景技术
随着智能手机、平板型信息通信终端的迅速普及,触摸面板市场正在迅速发展。
对于所述触摸面板而言,有时在显示面内形成由金属构成的电极、布线。例如,作为这样的电极,可举出使用了Cu、Ag的金属网状电极。然而,在显示面内形成由金属构成的电极、布线的情况下,存在触摸面板的使用者容易目视识别出金属电极、金属布线的问题,即使假设使该金属电极、金属布线的线宽变细至人眼无法目视识别的程度,也仍会产生下述问题:由于金属的反射率高而导致发生外界光线的反射。
为了解决上述问题,提出了在金属电极、金属布线等的金属薄膜上设置反射率低的反射率控制机构的方法。
具体而言,已知有下述方法:使用感光性树脂组合物,利用光刻法而在透明支承体上的金属层上设置经图案化的树脂层,然后通过蚀刻而将从经图案化的树脂层的开口部露出的金属层除去,接着对树脂层进行烘烤,由此,设置将经蚀刻的金属层的表面均匀地被覆的反射率控制机构(经烘烤的树脂层)(参见专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-071242号公报
发明内容
发明所要解决的课题
从扩展触摸面板的制造方法的选择、触摸面板的结构的选择的观点考虑,要求不仅在透明支承体上、而且在具有滤色片的基板上也能于金属层(金属布线)上形成被覆树脂层(反射率控制机构)的方法。
此处,在能够于具有滤色片的基板上直接配置金属层(金属布线)的情况下,可期待将会容易对金属层(金属布线)所存在的区域进行控制管理,而且将会不易导致像素的开口率下降。
本申请的发明人针对此点进行了研究,结果发现,如果不针对具有滤色片的基板使用适当的感光性树脂组合物,则对于在金属层(金属布线)上形成的被覆树脂层(反射率控制机构)而言,有时发生下述情况:产生金属布线的被覆不充分的部位;或者,由于烘烤时的被覆树脂层的过度流动而将像素部被覆起来。
即,如果是如专利文献1中记载的那样在透明支承体上进行加工,则可以在均匀的温度下进行烘烤从而形成反射率控制机构。与此相对,在滤色片上进行加工的情况下,由于因黑色矩阵、RGB等的着色膜的材质不同而导致的吸热量、被反射的热量的不均匀性,使得被覆树脂层(反射率控制机构)无法被均匀地加热。
因此认为,在用被覆树脂层对设置于具有滤色片的基板上的经图案化的金属层进行被覆时,将会产生金属层的被覆不充分的部位,或者会由于烘烤时的被覆树脂层的过度流动而将未形成金属层的像素部被覆起来。
本发明是鉴于上述课题而作出的,目的在于提供一种基板的制造方法,所述基板是在一个主面上具有滤色片、在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层、和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层(反射率控制机构)的基板,通过所述方法,在具有滤色片的基板上,容易利用被覆树脂层将经图案化的金属层均匀地被覆,并且,未形成金属层的部位不易被被覆树脂层所被覆。
用于解决课题的手段
本申请的发明人发现,当制造在一个主面上具有滤色片、在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层、和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层的基板时,通过使用包含分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下的基体树脂成分(A)的正型感光性树脂组合物形成被覆树脂层,能够解决上述的课题,从而完成了本发明。
即,本发明涉及一种基板的制造方法,所述基板在一个主面上具有:滤色片;在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层;和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层,
所述方法包括下述工序:
感光层形成工序,在具有滤色片、和在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的被蚀刻金属层的被加工基板中,将正型感光性树脂组合物涂布于被蚀刻金属层上,形成感光层;
曝光工序,将感光层中的形成经图案化的金属层的位置以外的位置曝光;
显影工序,将经曝光的感光层显影,形成被覆树脂层;
蚀刻工序,使用被覆树脂层作为蚀刻掩模,利用蚀刻将从蚀刻掩模露出的被蚀刻金属层除去,形成经图案化的金属层;和
后烘烤工序,对被覆树脂层进行烘烤,
正型感光性树脂组合物中包含的基体树脂成分(A)的分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下,
制造的基板中,被覆树脂层的光密度为0.10/μm以上。
发明的效果
通过本发明,能够提供一种基板的制造方法,所述基板是在一个主面上具有滤色片、在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层、和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层(反射率控制机构)的基板,通过所述方法,在具有滤色片的基板上,容易利用被覆树脂层将经图案化的金属层均匀地被覆,并且,未形成金属层的部位不易被被覆树脂层所被覆。
附图说明
[图1]为示意性地表示基板的制造方法的概要的图。
[图2]为示意性地表示本实施方式中制造的基板的用途的一例的图。
附图标记说明
1 基板
10 被加工基板
11 被蚀刻金属层
12 感光层
13 滤色片
14 透明层
15 光掩模
16 曝光光线
17 被覆树脂层
18 经图案化的金属层
19 透明树脂层
20 液晶层
21 像素电极
22 绝缘层
23 阵列基板
BM 黑色矩阵
R、G、B 红色(R)着色膜、绿色(G)着色膜、蓝色(B)着色膜
具体实施方式
以下,基于优选的实施方式对本发明进行说明。需要说明的是,只要没有特别说明,则本说明书中的“~”表示从以上(下限值)至以下(上限值)。
本发明涉及下述基板的制造方法,所述基板在一个主面上具有:滤色片;在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层;和被覆经图案化的金属层的被覆树脂层。
被覆树脂层是以其经过烘烤工序后的光密度为0.10/μm以上的方式形成的。因此,对于具有按照本发明涉及的方法制造的基板的触摸面板而言,在使用触摸面板时,金属布线不易被触摸面板的使用者目视识别。
本实施方式的基板的制造方法具体包括下述工序:
感光层形成工序,在具有滤色片、和在滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的被蚀刻金属层的被加工基板中,将正型感光性树脂组合物涂布于被蚀刻金属层上,形成感光层;
曝光工序,将感光层中的形成经图案化的金属层的位置以外的位置曝光;
显影工序,将经曝光的感光层显影,形成被覆树脂层;
蚀刻工序,使用被覆树脂层作为蚀刻掩模,利用蚀刻将从蚀刻掩模露出的被蚀刻金属层除去,形成经图案化的金属层;和
后烘烤工序,对被覆树脂层进行烘烤,
而且,感光层形成工序中使用的正型感光性树脂组合物包含分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下的基体树脂组分(A)。
因此,在制造基板时,容易利用被覆树脂层将经图案化的金属层均匀地被覆,并且,未形成金属层的部位不易被被覆树脂层所被覆。
以下,参照图1对基板的制造方法中包括的各工序进行说明。需要说明的是,在以下的说明中,也将正型感光性树脂组合物记为“正型组合物”。
《感光层形成工序》
在感光层形成工序中,如图1(a)及图1(b)所示的那样,在具有被蚀刻金属层11的被加工基板10中,将正型组合物涂布在被蚀刻金属层11上从而形成感光层12。
以下对被加工基板、正型组合物、和涂布方法进行说明。
<被加工基板>
作为被加工基板10,可使用具有滤色片13、和在滤色片13上直接形成的或隔着透明层14而形成的被蚀刻金属层11的基板。
需要说明的是,图1(a)~图1(e)中,示出使用具有透明层14的被加工基板10的方式。省略对被蚀刻金属层11、滤色片13、及透明层14以外的被加工基板10的结构的图示。
被加工基板10中的滤色片13的材质、制造方法等没有特别限制,可从现有已知的各种材质及各种制造方法中适当选择。滤色片13通常在由黑色矩阵(图1中未图示)划分出的区域内具有RGB等的透光性着色膜(图1中未图示)。
需要说明的是,对于被加工基板10而言,只要是具有滤色片13、和在滤色片13上直接形成的或隔着透明层14而形成的被蚀刻金属层11的基板,就可以没有特别限制地使用。
图2中示出本实施方式中制造的基板的用途的一例的剖视图。
图2所示的基板1是对被加工基板10进行加工而得到的基板,依次层叠有阵列基板23、绝缘层22、液晶层20、透明树脂层19、滤色片13、透明层14、经图案化的金属层18、被覆树脂层17。所述基板可合适地用于On-Cell触摸面板。
滤色片13具有黑色矩阵BM、和红色着色膜R、绿色着色膜G、及蓝色着色膜B。
另外,在绝缘层22上面,在与滤色片13的红色着色膜R、绿色着色膜G、及蓝色着色膜B的位置对应的位置处形成有像素电极21。
另外,对于黑色矩阵BM、被覆树脂层17、和经图案化的金属层18而言,在俯视基板时,它们以重叠方式构成。
通过将所述基板1与背光源等通常在液晶显示装置中具有的构件组合、并适当进行布线,从而可制造液晶显示装置。
需要说明的是,图2所示的基板1是注入液晶后的液晶盒(liquid crystal cell),该结构中包含液晶层20。该情况下,由于使用的液晶化合物的耐热性问题,从而可能会产生在后述的后烘烤工序中不能以高温对具有被覆树脂层17的被加工基板10进行烘烤这样的问题。
考虑到上述情况,本实施方式中,优选使后述的后烘烤工序中的烘烤温度为80℃以上150℃以下这样的低温而实施。即使在这样的温度条件下,也可良好地形成被覆树脂层17。
<正型组合物>
正型组合物包含分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下的基体树脂成分(A)。
基体树脂成分(A)是向正型组合物赋予制膜性等特性的成分,直接地或在受到化学变化的状态下,作为使用正型组合物形成的膜的基体材料而发挥功能。
通过使正型组合物中包含的基体树脂成分(A)的分散度为1以上20以下,从而能利用被覆树脂层17而将在具有滤色片13的被加工基板10上形成的经图案化的金属层18均匀地被覆,并且,能使得未形成金属层18的部位不易被被覆树脂层17所被覆。
从特别容易得到本发明的效果的方面考虑,基体树脂成分(A)的分散度优选为2~17,更优选为3~15,特别优选为4~12。
另外,从更良好的流动性的方面考虑,也优选基体树脂成分(A)的分散度大于5且为20以下。
需要说明的是,本说明书中,重均分子量Mw、数均分子量Mn可定义为GPC(凝胶渗透色谱)测定中的按照聚苯乙烯换算的相对值。
另外,在构成基体树脂成分(A)的树脂存在多种的情况(例如,并用Novolac树脂(A1)和碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)的情况等)下,可以在组合了这些多种树脂的状态下进行GPC(凝胶渗透色谱)测定,由得到的图确定分散度。
作为用于形成感光层12的正型组合物的优选例,可举出:包含作为基体树脂成分(A)的Novolac树脂(A1)、及含有醌二叠氮(quinone diazide)基的化合物(B1)的正型组合物;和包含作为基体树脂成分(A)的通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)、及通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物(B2)的正型组合物。
以下,也将包含Novolac树脂(A1)、及含有醌二叠氮基的化合物(B1)的正型组合物记为第1正型组合物,也将包含通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)、及通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物(B2)的正型组合物记为第2正型组合物。
以下,对第1正型组合物和第2正型组合物进行说明。
〔第1正型组合物〕
如上所述,第1正型组合物包含Novolac树脂(A1)、及含有醌二叠氮基的化合物(B1)。以下,对第1正型组合物的必需成分或任选成分进行说明。
(Novolac树脂(A1))
作为Novolac树脂(A1),可使用以往在正型感光性树脂组合物中配合的各种Novolac树脂。作为Novolac树脂(A1),优选为通过在酸催化剂存在下使具有酚式羟基的芳香族化合物(以下,简称为“酚类”。)和醛类进行加成缩合而得到的Novolac树脂。
·酚类
作为酚类,例如,可举出:苯酚;邻甲酚、间甲酚、对甲酚等甲酚类;2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚等二甲苯酚类;邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚等乙基酚类;2-异丙基苯酚、3-异丙基苯酚、4-异丙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、以及对叔丁基苯酚等烷基酚类;2,3,5-三甲基苯酚、及3,4,5-三甲基苯酚等三烷基酚类;间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、对苯二酚单甲基醚、连苯三酚、及间苯三酚等多元酚类;烷基间苯二酚、烷基邻苯二酚、及烷基对苯二酚等烷基多元酚类(它们的烷基的碳原子数均为1以上4以下。);α-萘酚;β-萘酚;羟基联苯;以及双酚A等。这些酚类可单独使用,也可组合使用2种以上。
这些酚类中,优选间甲酚及对甲酚,更优选将间甲酚和对甲酚并用。该情况下,通过调节两者的配合比例,可调节作为正型组合物的敏感度、形成的被覆树脂层17的耐热性等各种特性。间甲酚与对甲酚的配合比例没有特别限制,以间甲酚/对甲酚的质量比计,优选为3/7以上8/2以下。间甲酚的比例为3/7以上时,可提高作为正型组合物的敏感度,为8/2以下时,可提高被覆树脂层17的耐热性。
·醛类
作为醛类,例如,可举出甲醛、多聚甲醛(paraformaldehyde)、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、及乙醛等。这些醛类可单独使用,也可组合使用2种以上。
·酸催化剂
作为酸催化剂,例如,可举出盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、及亚磷酸等无机酸类;甲酸、草酸、乙酸、硫酸二乙酯、及对甲苯磺酸等有机酸类;以及乙酸锌等金属盐类等。这些酸催化剂可单独使用,也可组合使用2种以上。
·分子量
对于Novolac树脂(A1)的按照聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw;以下,也简称为“重均分子量”。)而言,只要包含Novolac树脂(A1)的基体树脂成分(A)的分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下即可,没有特别限制。
Novolac树脂(A1)的分散度也与前述的基体树脂成分(A)同样地,优选为1以上20以下,更优选为2~17,特别优选为3~15,进一步优选为4~12。
从第1正型组合物的显影性、分辨率等观点考虑,Novolac树脂(A1)的重均分子量优选为1000以上,更优选为2000以上,进一步优选为3000以上,另外,优选为50000以下,更优选为40000以下,进一步优选为30000以下,更进一步优选为20000以下。
作为Novolac树脂(A1),可将至少2种按照聚苯乙烯换算的重均分子量不同的Novolac树脂组合使用。通过将重均分子量不同的大小分子量的Novolac树脂组合使用,从而可向正型组合物赋予显影性、分辨率、成膜性等多方面的优异特性。
关于Novolac树脂(A1),作为重均分子量不同的树脂的组合,没有特别限制,优选重均分子量为1000~10000的低重均分子量侧的树脂、与重均分子量为5000~50000的高重均分子量侧的树脂的组合,更优选重均分子量为2000~8000的低重均分子量侧的树脂、与重均分子量为8000~40000的高重均分子量侧的树脂的组合,进一步优选重均分子量为3000~7000的低重均分子量侧的树脂、与重均分子量为10000~20000的高重均分子量侧的树脂的组合。
作为Novolac树脂(A1),组合使用重均分子量不同的树脂时,各自的含有率没有特别限制,低重均分子量侧的树脂在Novolac树脂(A1)的总量中的含有率优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上,另一方面,优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
第1正型组合物全部固态成分中的Novolac树脂(A1)的含有率优选为40质量%以上,更优选为45质量%以上,进一步优选为50质量%以上,优选为90质量%以下,更优选为85质量%以下。通过使Novolac树脂(A1)的含有率在上述范围内,从而能在适度地粘结第1正型组合物中包含的其他成分的同时发挥相对于金属成分的亲液性,结果,可形成与经图案化的金属层18的密合性也优异的被覆树脂层17。
第1正型组合物还可包含Novolac树脂(A1)以外的其他树脂作为基体树脂成分(A)。其他树脂的种类没有特别限制,只要不会过度损害正型组合物的敏感度、分辨率等光刻特性即可。
作为其他树脂的优选例,可举出碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)。所述碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)在被覆树脂层17中作为增塑剂而发挥作用,抑制在被覆树脂层17中产生裂纹。
作为碱溶性丙烯酸树脂(A1-1),只要基体树脂成分(A)的分散度在规定的范围内,则可使用通常作为增塑剂而配合至正型组合物中的碱溶性丙烯酸树脂。
作为碱溶性丙烯酸树脂(A1-1),更具体而言,可举出含有30摩尔%以上90摩尔%以下的基于具有醚键的聚合性化合物的结构单元、和2摩尔%以上50摩尔%以下的基于具有羧基的聚合性化合物的结构单元的树脂。
作为具有醚键的聚合性化合物,可举出(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、及(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等具有醚键和酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物。这些中,优选使用丙烯酸2-甲氧基乙酯及甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。这些化合物可单独使用,也可混合两种以上而使用。
作为具有羧基的聚合性化合物,可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、及巴豆酸等单羧酸;马来酸、富马酸、及衣康酸等二羧酸;以及琥珀酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、马来酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、及六氢邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯等具有羧基和酯键的甲基丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物。这些中,优选使用丙烯酸及甲基丙烯酸。这些化合物可单独使用,也可混合2种以上而使用。
碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)中的来源于具有醚键的聚合性化合物的单元的含量优选为30~90摩尔%,更优选为40~80摩尔%。通过将包含上述范围内的量的来源于具有醚键的聚合性化合物的单元的碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)作为增塑剂配合至第1正型组合物中,从而容易在抑制被覆树脂层17中产生裂纹的同时形成均匀的被覆树脂层17。
碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)成分中的基于具有羧基的聚合性化合物的结构单元的含量优选为2~50摩尔%,更优选为5~40摩尔%。通过将包含上述范围内的量的基于具有羧基的聚合性化合物的结构单元的碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)作为增塑剂配合至第1正型组合物中,从而能够使得第1正型组合物的显影性良好。
对于碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)的按照聚苯乙烯换算的重均分子量而言,只要基体树脂成分(A)的分散度为1以上20以下即可,没有特别限制。碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)的按照聚苯乙烯换算的重均分子量优选为10000~800000,更优选为30000~500000。
出于适当地控制物理/化学特性的目的,碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)中也可包含基于其他自由基聚合性化合物的结构单元。此处所谓“其他自由基聚合性化合物”,是指前述的聚合性化合物以外的自由基聚合性化合物。
作为这样的其他自由基聚合性化合物,可使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、及(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、及(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、及(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、及富马酸二丁酯等二羧酸二酯类;苯乙烯、及α-甲基苯乙烯等含有乙烯基的芳香族化合物;乙酸乙烯酯等含有乙烯基的脂肪族化合物;丁二烯及异戊二烯等共轭二烯烃类;丙烯腈及甲基丙烯腈等含有腈基的聚合性化合物;氯乙烯及偏二氯乙烯等含有氯的聚合性化合物;以及丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺等含有酰胺键的聚合性化合物等。这些化合物可单独使用,也可混合两种以上而使用。这些化合物中,特别优选丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸苄酯、及甲基丙烯酸甲酯等。碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)中的基于其他自由基聚合性化合物的结构单元的含量优选低于50质量%,更优选低于40质量%。
作为在合成碱溶性丙烯酸树脂成分时使用的聚合溶剂,例如,可使用乙醇及二乙二醇等醇类;乙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚、及二乙二醇乙基甲基醚等多元醇的烷基醚类;乙二醇乙基醚乙酸酯、及丙二醇甲基醚乙酸酯等多元醇的烷基醚乙酸酯类;甲苯及二甲苯等芳香族烃类;丙酮及甲基异丁基酮等酮类;以及乙酸乙酯及乙酸丁酯等酯类等。这些聚合性溶剂中,特别优选使用多元醇的烷基醚类及多元醇的烷基醚乙酸酯类。
作为合成碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)时使用的聚合催化剂,可使用通常的自由基聚合引发剂,例如,可使用2,2’-偶氮双异丁腈等偶氮化合物;以及过氧化苯甲酰、及二叔丁基过氧化物等有机过氧化物等。
关于第1正型组合物,对于包含碱溶性丙烯酸树脂(A1-1)的情况下的配合量而言,相对于Novolac树脂(A1)100质量份,优选为30质量份以下,更优选为20质量份以下。
(含有醌二叠氮基的化合物(B1))
第1正型组合物包含含有醌二叠氮基的化合物(B1)。作为含有醌二叠氮基的化合物(B1),可从以往在各种正型组合物中配合的具有醌二叠氮基的化合物中适当选择。
作为含有醌二叠氮基的化合物(B1)的优选的具体例,可举出下述物质与含有醌二叠氮基的磺酸形成的完全酯化物、部分酯化物、酰胺化物、或部分酰胺化物等,所述物质为:2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,4,4’-三羟基二苯甲酮、2,4,6-三羟基二苯甲酮、2,3,6-三羟基二苯甲酮、2,3,4-三羟基-2’-甲基二苯甲酮、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2,3’,4,4’,6-五羟基二苯甲酮、2,2’,3,4,4’-五羟基二苯甲酮、2,2’,3,4,5-五羟基二苯甲酮、2,3’,4,4’,5’,6-六羟基二苯甲酮、2,3,3’,4,4’,5’-六羟基二苯甲酮等多羟基二苯甲酮类;双(2,4-二羟基苯基)甲烷、双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷、2-(4-羟基苯基)-2-(4’-羟基苯基)丙烷、2-(2,4-二羟基苯基)-2-(2’,4’-二羟基苯基)丙烷、2-(2,3,4-三羟基苯基)-2-(2’,3’,4’-三羟基苯基)丙烷、4,4’-{1-[4-〔2-(4-羟基苯基)-2-丙基〕苯基]亚乙基}双酚、及3,3’-二甲基-{1-[4-〔2-(3-甲基-4-羟基苯基)-2-丙基〕苯基]亚乙基}双酚等双[(多)羟基苯基]烷烃类;三(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷、及双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷等三(羟基苯基)甲烷类或其甲基取代物;双(3-环己基-4-羟基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-4-羟基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-2-羟基-4-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、及双(5-环己基-2-羟基-4-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷等双(环己基羟基苯基)(羟基苯基)甲烷类或其甲基取代物;苯酚、对甲氧基苯酚、二甲基苯酚、氢醌、萘酚、邻苯二酚、连苯三酚、连苯三酚单甲基醚、连苯三酚-1,3-二甲基醚、没食子酸、苯胺、N-苯基对苯二胺(p-aminodiphenylamine)、及4,4’-二氨基二苯甲酮等具有羟基或氨基的化合物;以及Novolac、连苯三酚-丙酮树脂、及对羟基苯乙烯的均聚物或对羟基苯乙烯与可共聚的单体形成的共聚物等。这些含有醌二叠氮基的化合物(B1)可单独使用,也可组合使用2种以上。
作为可作为含有醌二叠氮基的化合物(B1)使用的上述含有醌二叠氮基的磺酸,没有特别限制,例如,可举出萘醌-1,2-二叠氮基-5-磺酸(naphthoquinone-1,2-diazido-5-sulfonic acid)、萘醌-1,2-二叠氮基-4-磺酸等萘醌二叠氮基磺酸;邻蒽醌二叠氮基磺酸等,优选萘醌二叠氮基磺酸。含有醌二叠氮基的磺酸(优选萘醌二叠氮基磺酸)的上述酯化物能充分溶解于通常在以溶液形式使用正型组合物时所使用的溶剂,并且与Novolac树脂(A1)的相容性良好。若将这些化合物作为含有醌二叠氮基的化合物(B1)配合至第1正型组合物中,则容易得到高敏感度的第1正型组合物。
关于作为含有醌二叠氮基的化合物(B1)的上述酯化物的制造方法,没有特别限制,例如,可举出下述方法:以例如萘醌-1,2-二叠氮基磺酰氯等磺酰氯的形式添加含有醌二叠氮基的磺酸,在二氧杂环己烷之类的溶剂中,在三乙醇胺、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐等碱的存在下使其进行缩合,从而进行完全酯化或部分酯化。
对于含有醌二叠氮基的化合物(B1)的含量而言,从第1正型组合物的敏感度方面考虑,相对于Novolac树脂(A1)100质量份,优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,优选为100质量份以下,更优选为50质量份以下,进一步优选为30质量份以下。
(交联剂)
第1正型组合物可含有交联剂。交联剂可从能使Novolac树脂(A1)交联的化合物中适当选择,例如,可使用三聚氰胺化合物;六亚甲基四胺、脲衍生物等胺系交联剂;环氧化合物。通过使第1正型组合物含有这样的交联剂,从而可形成耐水性、耐热性、及耐溶剂性优异的被覆树脂层17。
作为三聚氰胺化合物,可使用作为交联剂而与Novolac树脂(A1)进行作用的、具有从三聚氰胺衍生而得的化学结构的化合物,例如,可使用下述式(I)表示的化合物。
[化学式1]
Figure BDA0001365913090000151
(式中,R1~R6各自独立地表示氢原子或-CH2-O-R7表示的基团,R7为氢原子或碳原子数为1~10的烷基,R1~R6中的至少1个为-CH2-O-R7表示的基团。)
上述式(I)中,优选R1~R6中存在2个以上的-CH2-O-R7表示的基团。
作为R7表示的烷基,更优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基等碳原子数为1~6的烷基。
作为上述式(I)表示的三聚氰胺化合物,可举出:六羟甲基三聚氰胺、六羟丁基三聚氰胺及部分羟甲基化三聚氰胺以及它们的烷基化物;四羟甲基苯并胍胺及部分羟甲基化苯并胍胺以及它们的烷基化物;等等。
作为环氧化合物,可使用作为交联剂而与Novolac树脂(A1)进行作用的、具有环氧基的化合物。作为环氧化合物,优选在1分子中具有2个以上环氧基的多官能环氧化合物。需要说明的是,本说明书中,后述的硅烷偶联剂中的在其结构内具有环氧基的硅烷偶联剂不属于被用作交联剂的环氧化合物。
作为环氧化合物,优选为苯酚Novolac型环氧树脂、甲酚Novolac型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多官能脂环式环氧树脂、脂肪族多缩水甘油基醚等。
上述交联剂可单独使用,也可组合使用2种以上。
相对于Novolac树脂(A1)100质量份,交联剂的含量可以为3质量份以上,可以为10质量份以上,可以为15质量份以上。另外,相对于Novolac树脂(A1)100质量份,交联剂的含量可以为40质量份以下,可以为30质量份以下,可以为25质量份以下。交联剂的含量为上述下限值以上时,树脂的交联容易变得充分,为上述上限值以下时,第1正型组合物的贮存稳定性容易变得良好。
(硅烷偶联剂)
第1正型组合物可含有硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂可介由键合于硅原子的烷氧基及/或反应性基团而与Novolac树脂(A1)所具有的酚式羟基反应,因此能作为交联剂而发挥作用,使得使用第1正型组合物而形成的被覆树脂层17紧密化,从而不仅可提高被覆树脂层17的耐水性、耐溶剂性、耐热性等,而且还可提高被覆树脂层17与经图案化的金属层18的密合性。
作为硅烷偶联剂,例如,可举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷等单烷基三烷氧基硅烷;二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷等二烷基二烷氧基硅烷;苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等单苯基三烷氧基硅烷;二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等二苯基二烷氧基硅烷;乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等单乙烯基三烷氧基硅烷;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等(甲基)丙烯酰氧基烷基单烷基二烷氧基硅烷;3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等(甲基)丙烯酰氧基烷基三烷氧基硅烷;3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-丁叉基(butylidene))丙基胺、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等含有氨基的三烷氧基硅烷;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等含有非脂环式环氧基的烷基三烷氧基硅烷;3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷等含有非脂环式环氧基的烷基单烷基二烷氧基硅烷;2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等含有脂环式环氧基的烷基三烷氧基硅烷;2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷等含有脂环式环氧基的烷基单烷基二烷氧基硅烷;〔(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基〕丙基三甲氧基硅烷、〔(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基〕丙基三乙氧基硅烷等含有氧杂环丁基的烷基三烷氧基硅烷;3-巯基丙基三甲氧基硅烷等巯基烷基三烷氧基硅烷;3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷等巯基烷基单烷基二烷氧基硅烷;3-脲基丙基三乙氧基硅烷等脲基烷基三烷氧基硅烷;3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等异氰酸酯基烷基三烷氧基硅烷;3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐等含有酸酐基的烷基三烷氧基硅烷;N-叔丁基-3-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)琥珀酰亚胺等含有酰亚胺基的烷基三烷氧基硅烷;等等。硅烷偶联剂可单独使用,也可组合两种以上而使用。
硅烷偶联剂中,优选具有反应性基团的硅烷偶联剂。
作为具有反应性基团的硅烷偶联剂,优选为具有乙烯基、氨基、环氧基或氧杂环丁基的硅烷偶联剂。从与显影液的相容性高、可减少残渣(未溶解而残留)、尤其是可形成与金属的密合性优异的被覆树脂层17的观点考虑,更优选为具有环氧基的硅烷偶联剂。
作为具有环氧基的硅烷偶联剂,具有非脂环式环氧基的硅烷偶联剂及具有脂环式环氧基的硅烷偶联剂均可优选使用。
相对于Novolac树脂(A1)100质量份,硅烷偶联剂的含量可以为0.1质量份以上,可以为0.5质量份以上,可以为1质量份以上。另外,相对于Novolac树脂(A1)100质量份,硅烷偶联剂的含量可以为10质量份以下,可以为7质量份以下,可以为5质量份以下,可以为3质量份以下。
硅烷偶联剂的含量为上述下限值以上时,容易形成与经图案化的金属层18的密合性优异的被覆树脂层17。
硅烷偶联剂的含量为上述上限值以下时,容易抑制因保存期间的硅烷偶联剂彼此的缩合反应而导致在显影时产生残渣的情况。
(着色剂)
利用本实施方式的方法形成的被覆树脂层17的光密度为0.10/μm以上。从达成这样的光密度的观点考虑,典型的是,第1正型组合物包含用于调节光密度的着色剂。
作为着色剂,没有特别限制,例如,优选使用染料索引(C.I.;The Society ofDyers and Colourists公司发行)中被分类为颜料(Pigment)的化合物,具体而言,优选使用如下所述的附有染料索引(C.I.)编号的物质。
作为可合适地使用的黄色颜料的例子,可举出C.I.颜料黄1(以下,同样也是“C.I.颜料黄”,仅记载编号。)、3、11、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、55、60、61、65、71、73,74、81、83、86、93、95、97、98、99、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、166、167、168、175、180、和185。
作为可合适地使用的橙色颜料的例子,可举出C.I.颜料橙1(以下,同样也是“C.I.颜料橙”,仅记载编号。)、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、55、59、61、63、64、71、及73。
作为可合适地使用的紫色颜料的例子,可举出C.I.颜料紫1(以下,同样也是“C.I.颜料紫”,仅记载编号。)、19、23、29、30、32、36、37、38、39、40、及50。
作为可合适地使用的红色颜料的例子,可举出C.I.颜料红1(以下,同样也是“C.I.颜料红”,仅记载编号。)、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、155、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、192、193、194、202、206、207、208、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、243、245、254、255、264、及265。
作为可合适地使用的蓝色颜料的例子,可举出C.I.颜料蓝1(以下,同样也是“C.I.颜料蓝”,仅记载编号。)、2、15、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、及66。
作为可合适地使用的上述之外的色调的颜料的例子,可举出C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿37等绿色颜料、C.I.颜料棕23、C.I.颜料棕25、C.I.颜料棕26、C.I.颜料棕28等棕色颜料、C.I.颜料黑1、C.I.颜料黑7等黑色颜料。
另外,第1正型组合物可包含遮光剂作为着色剂。着色剂为遮光剂时,作为遮光剂,优选使用黑色颜料、紫色颜料。作为黑色颜料、紫色颜料的例子,可举出炭黑、苝系颜料、内酰胺系颜料、钛黑、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙、银等的金属氧化物、复合氧化物、金属硫化物、金属硫酸盐或金属碳酸盐等各种颜料(不论是有机物还是无机物均可)。
作为炭黑,可使用槽法炭黑(channel black)、炉法炭黑(furnace black)、热裂炭黑(thermal black)、灯黑(lamp black)等已知的炭黑。另外,也可使用经树脂被覆的炭黑。
作为炭黑,实施了导入酸性基团的处理的炭黑也是优选的。被导入至炭黑的酸性基团是显示基于布朗斯台德的定义的酸性的官能团。作为酸性基团的具体例,可举出羧基、磺酸基、磷酸基等。被导入至炭黑的酸性基团可形成盐。与酸性基团形成盐的阳离子在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。作为阳离子的例子,可举出各种金属离子、含氮化合物的阳离子、铵离子等,优选为钠离子、钾离子、锂离子等碱金属离子、铵离子。
在以上说明的实施了导入酸性基团的处理的炭黑中,具有选自由羧酸基、羧酸盐基团、磺酸基、及磺酸盐基团组成的组中的1种以上官能团的炭黑是优选的。
向炭黑中导入酸性基团的方法没有特别限制。作为导入酸性基团的方法,例如,可举出以下的方法。
方法1):通过直接取代法(其中利用浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸等)、间接取代法(其中利用亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等),向炭黑中导入磺酸基。
方法2):使具有氨基和酸性基团的有机化合物与炭黑进行重氮偶合。
方法3):利用威廉姆逊(Williamson)醚化法使具有卤素原子和酸性基团的有机化合物与具有羟基的炭黑进行反应。
方法4):使具有卤代羰基和被保护基保护的酸性基团的有机化合物与具有羟基的炭黑进行反应。
方法5):使用具有卤代羰基和被保护基保护的酸性基团的有机化合物,针对炭黑进行弗瑞德-克来福特反应,然后进行脱保护。
上述方法中,从导入酸性基团的处理容易进行并且安全的方面考虑,优选为方法2)。作为方法2)中使用的具有氨基和酸性基团的有机化合物,优选在芳香族基团上键合有氨基和酸性基团的化合物。作为这样的化合物的例子,可举出对氨基苯磺酸之类的氨基苯磺酸、4-氨基苯甲酸之类的氨基苯甲酸。
被导入至炭黑的酸性基团的摩尔数在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。相对于炭黑100g,被导入至炭黑的酸性基团的摩尔数优选为1~200mmol,更优选为5~100mmol。
对于导入了酸性基团的炭黑,可以利用树脂实施被覆处理。
在使用包含经树脂被覆的炭黑的感光性树脂组合物的情况下,容易形成遮光性优异、表面反射率低的遮光性的被覆树脂层17。
作为可用于被覆炭黑的树脂的例子,可举出:酚醛树脂、三聚氰胺树脂、二甲苯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、甘酞(glyptal)树脂、环氧树脂、烷基苯树脂等热固性树脂;聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、改性聚苯醚、聚砜、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚氨基双马来酰亚胺、聚醚砜聚亚苯基砜、聚芳酯、聚醚醚酮等热塑性树脂。相对于炭黑的质量和树脂的质量的总计而言,炭黑上的树脂的被覆量优选为1~30质量%。
另外,作为遮光剂,还优选苝系颜料。作为苝系颜料的具体例,可举出下述式(e-1)表示的苝系颜料、下述式(e-2)表示的苝系颜料、及下述式(e-3)表示的苝系颜料。在市售品中,可优选使用BASF公司制的制品名K0084、及K0086、颜料黑21、30、31、32、33、
及34等作为苝系颜料。
[化学式2]
Figure BDA0001365913090000221
式(e-1)中,Re1Re2各自独立地表示碳原子数为1~3的亚烷基,Re3及Re4各自独立地表示氢原子、羟基、甲氧基、或乙酰基。
[化学式3]
Figure BDA0001365913090000222
式(e-2)中,Re5及Re6各自独立地表示碳原子数为1~7的亚烷基。
[化学式4]
Figure BDA0001365913090000223
式(e-3)中,Re7及Re8各自独立地为氢原子、碳原子数为1~22的烷基,也可包含杂原子N、O、S或P。Re7及Re8为烷基时,该烷基可以为直链状,也可以为支链状。
上述的式(e-1)表示的化合物、式(e-2)表示的化合物、及式(e-3)表示的化合物例如可利用日本特开昭62-1753号公报、日本特公昭63-26784号公报中记载的方法合成。即,将苝-3,5,9,10-四甲酸或其二酐和胺类作为原料,在水或有机溶剂中进行加热反应。然后,将得到的粗制物在硫酸中进行再沉淀,或者在水、有机溶剂或它们的混合溶剂中进行重结晶,由此可得到目标物。
为了使苝系颜料在第1正型组合物中良好地分散,苝系颜料的平均粒径优选为10~1000nm。
另外,作为遮光剂,也可包含内酰胺系颜料。作为内酰胺系颜料,例如,可举出下述式(e-4)表示的化合物。
[化学式5]
Figure BDA0001365913090000231
式(e-4)中,Xe表示双键,作为几何异构体,各自独立地为E体或Z体,Re9各自独立地表示氢原子、甲基、硝基、甲氧基、溴原子、氯原子、氟原子、羧基、或磺酸基,Re10各自独立地表示氢原子、甲基、或苯基,Re11各自独立地表示氢原子、甲基、或氯原子。
式(e-4)表示的化合物可单独使用或组合2种以上而使用。
从容易制造式(e-4)表示的化合物方面考虑,Re9优选键合于二氢吲哚酮环的6位,Re11优选键合于二氢吲哚酮环的4位。从同样的观点考虑,Re9、Re10、及Re11优选为氢原子。
对于式(e-4)表示的化合物而言,作为几何异构体,有EE体、ZZ体、EZ体,可以是它们中任一种的单一化合物,也可以是这些几何异构体的混合物。
式(e-4)表示的化合物例如可利用国际公开第2000/24736号、国际公开第2010/081624号中记载的方法制造。
为了使内酰胺系颜料在第1正型组合物中良好地分散,内酰胺系颜料的平均粒径优选为10~1000nm。
此外,以银锡(AgSn)合金为主成分的微粒(以下,称为“AgSn合金微粒”。)也优选作为遮光剂使用。对于该AgSn合金微粒而言,只要AgSn合金为主成分即可,作为其他金属成分,例如,可包含Ni、Pd、Au等。
该AgSn合金微粒的平均粒径优选为1~300nm。
AgSn合金由化学式AgxSn表示时,可得到化学性质稳定的AgSn合金的x的范围为1≤x≤10,可同时得到化学稳定性和黑度的x的范围为3≤x≤4。
此处,求出为上述x的范围时的AgSn合金中的Ag的质量比,结果是:
x=1的情况下,Ag/AgSn=0.4762
x=3的情况下,3·Ag/Ag3Sn=0.7317
x=4的情况下,4·Ag/Ag4Sn=0.7843
x=10的情况下,10·Ag/Ag10Sn=0.9008。
因此,对于该AgSn合金而言,在含有47.6~90质量%的Ag的情况下,化学性质稳定,在含有73.17~78.43重量%的Ag的情况下,可对应于Ag量而有效地得到化学稳定性和黑度。
该AgSn合金微粒可利用通常的微粒合成法制作。作为微粒合成法,可举出气相反应法、喷雾热解法、喷散法、液相反应法、冷冻干燥法、水热合成法等。
AgSn合金微粒虽然是绝缘性高的物质,但为了进一步提高绝缘性,也可用绝缘膜覆盖表面。作为这样的绝缘膜的材料,优选金属氧化物或有机高分子化合物。
作为金属氧化物,可合适地使用具有绝缘性的金属氧化物,例如氧化硅(二氧化硅)、氧化铝(alumina,三氧化二铝)、氧化锆(zirconia,二氧化锆)、氧化钇(yttria,三氧化二钇)、氧化钛(titania,二氧化钛)等。
另外,作为有机高分子化合物,可合适地使用具有绝缘性的树脂,例如聚酰亚胺、聚醚、聚丙烯酸酯、聚胺化合物等。
对于绝缘膜的膜厚而言,为了充分提高AgSn合金微粒表面的绝缘性,优选为1~100nm的厚度,更优选为5~50nm。
绝缘膜可通过表面改性技术或表面的涂覆技术而容易地形成。尤其是使用四乙氧基硅烷、三乙醇铝等醇盐时,可在较低温度下形成膜厚均匀的绝缘膜,因而优选。
作为遮光剂,可单独使用上述的苝系颜料、内酰胺系颜料、AgSn合金微粒,也可将它们组合使用。
此外,出于调节色调的目的等,遮光剂可不仅包含上述的黑色颜料、紫色颜料,还包含红、蓝、绿、黄等色调的色素。黑色颜料、紫色颜料之外的色调的色素可从已知的色素中适当选择。例如,作为黑色颜料、紫色颜料之外的色调的色素,可使用上述的各种颜料。关于黑色颜料、紫色颜料之外的色调的色素的使用量,相对于遮光剂的总质量而言,优选为15质量%以下,更优选为10质量%以下。
为了使上述着色剂在第1正型组合物中均匀地分散,可进一步使用分散剂。作为这样的分散剂,优选使用聚乙烯亚胺系、聚氨酯树脂系、丙烯酸树脂系的高分子分散剂。尤其是,在使用炭黑作为着色剂的情况下,优选使用丙烯酸树脂系的分散剂作为分散剂。
需要说明的是,根据分散剂的种类、显示装置的制造条件、使用条件的不同,因分散剂而产生的挥发成分有可能对显示装置造成不良影响,因此,在不使用分散剂的情况下对着色剂进行分散处理也是优选的。
另外,无机颜料和有机颜料可分别单独使用或并用2种以上。在并用的情况下,相对于无机颜料与有机颜料的总量100质量份,优选以10~80质量份的范围使用有机颜料,更优选以20~40质量份的范围使用有机颜料。
需要说明的是,第1正型组合物中,作为着色剂,除了颜料之外,也可使用染料。该染料可从已知的材料中适当选择。
作为可应用在第1正型组合物中的染料,例如,可举出偶氮染料、金属配位偶氮染料、蒽醌染料、三苯基甲烷染料、呫吨染料、花菁染料、萘醌染料、醌亚胺染料、甲川染料、酞菁染料等。
另外,对于这些染料,可通过进行色淀化(成盐化)而使其分散于有机溶剂等中,从而将其作为着色剂使用。
除了这些染料之外,还可优选使用例如日本特开2013-225132号公报、日本特开2014-178477号公报、日本特开2013-137543号公报、日本特开2011-38085号公报、日本特开2014-197206号公报等中记载的染料等。
这些染料也可进一步与前述的颜料(例如,苝系颜料、内酰胺系颜料、AgSn合金微粒等)组合使用。
对于第1正型组合物中的着色剂的使用量而言,只要是经过后烘烤工序后的被覆树脂层17的光密度为0.10/μm以上的量就没有特别限制。
对于该第1正型组合物中的着色剂的使用量而言,例如,相对于Novolac树脂(A1)100质量份,优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,进一步优选为5质量份以上,另外,优选为60质量份以下,更优选为50质量份以下,进一步优选为45质量份以下,更进一步优选为40质量份以下。
另外,被覆树脂层17的光密度更优选为0.20~2.0/μm,进一步优选为0.30~1.0/μm。
对于着色剂而言,优选的是,在存在或不存在分散剂的条件下使其以适当的浓度分散而制成分散液后,添加到第1正型组合物中。
(其他成分)
第1正型组合物可在不妨碍本发明的目的的范围内含有敏化剂、密合性提高剂、表面活性剂、增塑剂等各种添加剂。
·敏化剂
作为敏化剂,没有特别限制,可从通常在正型组合物中使用的敏化剂中任意地选择。作为敏化剂,例如,可举出分子量为1000以下的具有酚式羟基的化合物等。
·密合性提高剂
作为密合性提高剂,可从能提高被覆树脂层17与经图案化的金属层18的密合性的材料中适当选择。例如,可使用2-羟基乙基吡啶等羟基烷基含氮杂环化合物作为该密合性提高剂。
·表面活性剂
为了提高涂布性、消泡性及流平(leveling)性等,第1正型组合物可含有表面活性剂。作为表面活性剂,例如,可使用以BM-1000、BM-1100(BM Chemie公司制)、MegafacF142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183(大日本油墨化学工业公司制)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(Sumitomo3M Ltd.制)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(旭硝子公司制)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(Toray Silicone公司制)、BYK-310、BYK-330(BYK Chemie Japan公司制)等名称在市场上销售的硅系或氟系表面活性剂。
相对于Novolac树脂(A1)100质量份,表面活性剂的含量优选为0.05质量份以上5质量份以下。
<溶剂>
对于第1正型感光性树脂组合物而言,优选将上述的各成分溶解于适当的溶剂中而以溶液的形式使用。作为这样的溶剂,可举出:乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丙基醚、及乙二醇单丁基醚等乙二醇烷基醚类;二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丙基醚、及二乙二醇二丁基醚等二乙二醇二烷基醚类;甲基溶纤剂乙酸酯(methyl cellosolve acetate)、及乙基溶纤剂乙酸酯等乙二醇烷基醚乙酸酯类;丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、及丙二醇单丙基醚乙酸酯等丙二醇烷基醚乙酸酯类;丙酮、甲基乙基酮、环己酮、及甲基戊基酮等酮类;甲苯及二甲苯等芳香族烃类;二氧杂环己烷等环式醚类;以及2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、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-3-甲基丁酸甲酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酰乙酸甲酯、及乙酰乙酸乙酯等酯类等。这些溶剂可单独使用,也可混合2种以上而使用。
第1正型组合物中的溶剂的含量可考虑第1正型组合物的粘度、涂布性而适当调整。具体而言,可以以使得第1正型组合物的固态成分浓度成为优选5~50质量%、更优选10~30质量%的方式使用溶剂。
<第1正型组合物的制备方法>
第1正型组合物可通过下述方式制备:以规定的比率配合上述各成分后,利用通常的方法混合并进行搅拌。另外,根据需要,可进一步使用筛网、膜滤器等进行过滤。
〔第2正型组合物〕
如上所述,第2正型组合物包含通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)、及通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物(B2)。
以下,也将通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)记为“树脂(A2)”。另外,也将通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物(B2)记为“产酸剂(B2)”。
以下,对第2正型组合物所包含的必需成分或任选成分进行说明。
(树脂(A2))
第2正型组合物包含通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)作为基体树脂成分(A)。作为树脂(A2),没有特别限制,可使用通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的任意树脂。
对于树脂(A2)的分散度而言,与上述的基体树脂成分(A)同样地,优选为1以上20以下,更优选为2~17,特别优选为3~15,进一步优选为4~12。
树脂(A2)中,优选含有选自由具有酸解离性溶解抑制基团的Novolac树脂(A2-1)(以下,也简称为Novolac树脂(A2-1)。)、具有酸解离性溶解抑制基团的聚羟基苯乙烯树脂(A2-2)(以下,也简称为聚羟基苯乙烯树脂(A2-2)。)、及具有后述的特定结构单元的丙烯酸树脂(A2-3)组成的组中的至少1种树脂。
·Novolac树脂(A2-1)
作为Novolac树脂(A2-1),可使用包含下述式(a1)表示的结构单元的树脂。
[化学式6]
Figure BDA0001365913090000291
上述式(a1)中,R1a表示酸解离性溶解抑制基团,R2a、R3a各自独立地表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基。
作为上述R1a表示的酸解离性溶解抑制基团,优选为下述式(a2)、(a3)表示的基团、碳原子数为1~6的直链状、支链状或环状的烷基、乙烯基氧基乙基、四氢吡喃基、四氢呋喃基、或三烷基甲硅烷基。
[化学式7]
Figure BDA0001365913090000292
上述式(a2)、(a3)中,R4a、R5a各自独立地表示氢原子、或者碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基,R6a表示碳原子数为1~10的直链状、支链状、或环状的烷基,R7a表示碳原子数为1~6的直链状、支链状、或环状的烷基,o表示0或1。
作为上述直链状或支链状的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。另外,作为上述环状的烷基,可举出环戊基、环己基等。
此处,作为上述式(a2)表示的酸解离性溶解抑制基团,具体而言,可举出甲氧基乙基、乙氧基乙基、正丙氧基乙基、异丙氧基乙基、正丁氧基乙基、异丁氧基乙基、叔丁氧基乙基、环己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。另外,作为上述式(a3)表示的酸解离性溶解抑制基团,具体而言,可举出叔丁氧基羰基、叔丁氧基羰基甲基等。另外,作为上述三烷基甲硅烷基,可举出三甲基甲硅烷基、三叔丁基二甲基甲硅烷基等各烷基的碳原子数为1~6的三烷基甲硅烷基。
·聚羟基苯乙烯树脂(A2-2)
作为聚羟基苯乙烯树脂(A2-2),可使用包含下述式(a4)表示的结构单元的树脂。
[化学式8]
Figure BDA0001365913090000301
上述式(a4)中,R8a表示氢原子或碳原子数为1~6的烷基,R9a表示酸解离性溶解抑制基团。
上述碳原子数为1~6的烷基例如是碳原子数为1~6的直链状、支链状、或环状的烷基。作为直链状或支链状的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等,作为环状的烷基,可举出环戊基、环己基等。
作为上述R9a表示的酸解离性溶解抑制基团,可使用与在上述式(a2)、(a3)中例举的酸解离性溶解抑制基团同样的酸解离性溶解抑制基团。
此外,为了适度地控制物理特性、化学特性,聚羟基苯乙烯树脂(A2-2)可包含其他聚合性化合物作为结构单元。作为这样的聚合性化合物,可举出已知的自由基聚合性化合物、阴离子聚合性化合物。另外,作为这样的聚合性化合物,例如可举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸类;琥珀酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、马来酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、六氢邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯等具有羧基及酯键的甲基丙烯酸衍生物类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、富马酸二丁酯等二羧酸二酯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等含有乙烯基的芳香族化合物类;乙酸乙烯酯等含有乙烯基的脂肪族化合物类;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯烃类;丙烯腈、甲基丙烯腈等含有腈基的聚合性化合物类;氯乙烯、偏二氯乙烯等含有氯的聚合性化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等含有酰胺键的聚合性化合物类;等等。
·丙烯酸树脂(A2-3)
作为丙烯酸树脂(A2-3),可使用适当地组合而含有下述式(a5)、(a6-1)、(a6-2)、及(a7)表示的结构单元的树脂。
[化学式9]
Figure BDA0001365913090000321
上述式(a5)、(a6-1)、(a6-2)、及(a7)中,R10a、及R14a~R19a各自独立地表示氢原子、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基、氟原子、或者碳原子数为1~6的直链状或支链状的氟代烷基,R11a~R13a各自独立地表示碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的氟代烷基、或者碳原子数为5~20的脂肪族环式基团,R12a和R13a可相互键合而与两者所键合的碳原子一起形成碳原子数为5~20的烃环,Ya表示可以具有取代基的脂肪族环式基团或烷基,p表示0~4的整数,q表示0或1。
需要说明的是,作为上述直链状或支链状的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基等。另外,所谓氟代烷基,是指上述烷基的氢原子中的一部分或全部被氟原子取代而得到的基团。
作为脂肪族环式基团的具体例,可举出从单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去掉1个以上氢原子而得到的基团。具体而言,可举出从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃、金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去掉1个氢原子而得到的基团。特别优选从环己烷、金刚烷中去掉1个氢原子而得到的基团(可以进一步具有取代基)。
在上述R12a及R13a不相互键合形成烃环的情况下,作为上述R11a、R12a、及R13a,从对比度高、且分辨率、焦点深度范围等良好的方面考虑,优选为碳原子数为2~4的直链状或支链状的烷基。作为上述R15a、R16a、R18a、R19a,优选为氢原子或甲基。
上述R12a和R13a可与两者所键合的碳原子一起形成碳原子数为5~20的脂肪族环式基团。作为这样的脂肪族环式基团的具体例,可举出从单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去掉1个以上氢原子而得到的基团。具体而言,可举出从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃、金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去掉1个以上氢原子而得到的基团。特别优选为从环己烷、金刚烷中去掉1个以上氢原子而得到的基团(可以进一步具有取代基)。
此外,上述R12a及R13a所形成的脂肪族环式基团在其环骨架上具有取代基时,作为该取代基的例子,可举出羟基、羧基、氰基、氧原子(=O)等极性基团、碳原子数为1~4的直链状或支链状的烷基。作为极性基团,特别优选为氧原子(=O)。
上述Ya为脂肪族环式基团或烷基,可举出从单环烷烃、双环烷烃、三环烷烃、四环烷烃等多环烷烃中去掉1个以上氢原子而得到的基团等。具体而言,可举出从环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷等单环烷烃、金刚烷、降冰片烷、异冰片烷、三环癸烷、四环十二烷等多环烷烃中去掉1个以上氢原子而得到的基团等。特别优选为从金刚烷中去掉1个以上氢原子而得到的基团(可以进一步具有取代基)。
此外,上述Ya的脂肪族环式基团在其环骨架上具有取代基时,作为该取代基的例子,可举出羟基、羧基、氰基、氧原子(=O)等极性基团、碳原子数为1~4的直链状或支链状的烷基。作为极性基团,特别优选为氧原子(=O)。
另外,Ya为烷基时,优选碳原子数为1~20(优选6~15)的直链状或支链状的烷基。这样的烷基特别优选为烷氧基烷基,作为这样的烷氧基烷基,可举出1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-正丙氧基乙基、1-异丙氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-异丁氧基乙基、1-叔丁氧基乙基、1-甲氧基丙基、1-乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。
作为上述式(a5)表示的结构单元的优选的具体例,可举出下述式(a5-1)~(a5-33)表示的结构单元。
[化学式10]
Figure BDA0001365913090000351
上述式(a5-1)~(a5-33)中,R20a表示氢原子或甲基。
作为上述式(a6-1)表示的结构单元的优选的具体例,可举出下述式(a6-1-1)~(a6-1-25)表示的结构单元。
[化学式11]
Figure BDA0001365913090000361
上述式(a6-1-1)~(a6-1-25)中,R20a表示氢原子或甲基。
作为上述式(a6-2)表示的结构单元的优选的具体例,可举出将前述的式(a6-1-1)~(a6-1-25)中所示的羰基变更为亚苯基(优选对亚苯基)而得到的单元。
作为上述式(a7)表示的结构单元的优选的具体例,可举出下述式(a7-1)~(a7-15)表示的结构单元。
[化学式12]
Figure BDA0001365913090000371
上述式(a7-1)~(a7-15)中,R20a表示氢原子或甲基。
此外,丙烯酸树脂(A2-3)也可以是由除了上述式(a5)~(a7)表示的结构单元以外还进一步包含从具有醚键的聚合性化合物衍生的结构单元的共聚物形成的树脂。
作为上述具有醚键的聚合性化合物,可例举具有醚键及酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物,作为具体例,可举出(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等。另外,上述具有醚键的聚合性化合物优选为(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯。这些聚合性化合物可单独使用,也可组合使用2种以上。
此外,丙烯酸树脂(A2-3)中,为了适度地控制物理特性、化学特性,也可包含其他聚合性化合物作为结构单元。作为这样的聚合性化合物,可举出已知的自由基聚合性化合物、阴离子聚合性化合物。
作为这样的聚合性化合物,例如可举出:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸类;琥珀酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、马来酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、六氢邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯等具有羧基及酯键的甲基丙烯酸衍生物类;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯类;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯类;马来酸二乙酯、富马酸二丁酯等二羧酸二酯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等含有乙烯基的芳香族化合物类;乙酸乙烯酯等含有乙烯基的脂肪族化合物类;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯烃类;丙烯腈、甲基丙烯腈等含有腈基的聚合性化合物类;氯乙烯、偏二氯乙烯等含有氯的聚合性化合物;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等含有酰胺键的聚合性化合物类;等等。
另外,作为聚合性化合物,具有环氧基及/或氧杂环丁基的化合物也是优选的。三元环的环状醚基也被称为环氧基,四元环的环状醚基也被称为氧杂环丁基。
具有环氧基及/或氧杂环丁基的化合物只要在1分子中具有至少1个环氧基或氧杂环丁基即可,可具有1个以上的环氧基和1个以上的氧杂环丁基、2个以上的环氧基、或者2个以上的氧杂环丁基。优选具有总计1~3个的环氧基及/或氧杂环丁基的化合物,更优选具有总计1或2个的环氧基及/或氧杂环丁基的化合物,进一步优选具有1个环氧基或氧杂环丁基的化合物。
作为具有环氧基的聚合性化合物的具体例,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基醚、间乙烯基苄基缩水甘油基醚、对乙烯基苄基缩水甘油基醚、日本特开2005-49691号公报的0031~0035段中记载的含有脂环式环氧基骨架的化合物等。
作为具有氧杂环丁基的聚合性化合物的具体例,例如,可举出日本特开2001-330953号公报的0011~0016段中记载的具有氧杂环丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
作为上述具有环氧基及/或氧杂环丁基的聚合性化合物的具体例,优选为含有甲基丙烯酸酯结构的单体、含有丙烯酸酯结构的单体。
作为其中优选的化合物,可举出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。这些具有环氧基及/或氧杂环丁基的聚合性化合物可单独使用1种,或组合2种以上而使用。
此外,作为聚合性化合物,可举出具有酸非解离性的脂肪族多环式基团的(甲基)丙烯酸酯类、含有乙烯基的芳香族化合物类等。作为酸非解离性的脂肪族多环式基团,从工业上容易获得等方面考虑,特别优选三环癸基、金刚烷基、四环十二烷基、异冰片基、降冰片基等。这些脂肪族多环式基团可具有碳原子数为1~5的直链状或支链状的烷基作为取代基。
作为具有酸非解离性的脂肪族多环式基团的(甲基)丙烯酸酯类,具体而言,可例举下述式(a8-1)~(a8-5)的结构的化合物。
[化学式13]
Figure BDA0001365913090000401
上述式(a8-1)~(a8-5)中,R21a表示氢原子或甲基。
上述树脂(A2)中,优选使用丙烯酸树脂(A2-3)。这样的丙烯酸树脂(A2-3)中,具有上述式(a5)表示的结构单元、从(甲基)丙烯酸衍生的结构单元、从(甲基)丙烯酸烷基酯类衍生的结构单元、和从(甲基)丙烯酸芳基酯类衍生的结构单元的共聚物是优选的。
作为这样的共聚物,例如,优选为下述式(a9)表示的共聚物。
[化学式14]
Figure BDA0001365913090000402
上述式(a9)中,R22a表示氢原子或甲基,R23a表示碳原子数为2~4的直链状或支链状的烷基,Xa表示与其所键合的碳原子一起形成的碳原子数为5~20的烃环,R24a表示碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基或者碳原子数为1~6的烷氧基烷基,R25a表示碳原子数为6~12的芳基。
此外,上述式(a9)表示的共聚物中,s、t、u、v表示各结构单元的摩尔比,s为8~45摩尔%,t为10~65摩尔%,u为3~25摩尔%,v为6~25摩尔%。
树脂(A2)的按照聚苯乙烯换算的重均分子量优选为4000~60000,更优选为6000~40000,进一步优选为8000~30000。通过成为这样的重均分子量,从而容易形成与经图案化的金属层18的密合性良好、机械强度优异、且不易产生裂纹的被覆树脂层17。
对于树脂(A2)的按照聚苯乙烯换算的重均分子量而言,只要基体树脂成分(A)的分散度(重均分子量Mw/数均分子量Mn)为1以上20以下即可,没有特别限制。
需要说明的是,树脂(A2)的分散度优选为1.05~18,更优选为1.2~12,特别优选为1.5~6。
另外,第2正型组合物具有后述的碱溶性树脂(A2-4)时,对于该树脂(A2)的分散度而言,可在组合了该碱溶性树脂(A2-4)的状态下进行GPC(凝胶渗透色谱)测定,由得到的图导出。
相对于第2正型组合物的全部固态成分而言,树脂(A2)的含量优选为60~98质量%,更优选为70~95质量%。
(碱溶性树脂(A2-4))
出于提高被覆树脂层17的耐裂纹性的目的等,第2正型组合物可进一步包含碱溶性树脂(A2-4)作为基体树脂成分(A)。
此处所谓碱溶性树脂(A2-4),是指在分子内具备具有碱溶性的官能团(例如,酚式羟基、羧基、磺酸基等)的树脂。
作为碱溶性树脂(A2-4),优选为选自由Novolac树脂(A2-4a)、聚羟基苯乙烯树脂(A2-4b)、及丙烯酸树脂(A2-4c)组成的组中的至少1种树脂。
·Novolac树脂(A2-4a)
对于Novolac树脂(A2-4a)而言,与前述的Novolac树脂(A1)同样地,例如可通过在酸催化剂存在下使具有酚式羟基的芳香族化合物(以下,简称为“酚类”。)与醛类进行加成缩合而得到。
作为上述酚类,例如,可举出苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻乙基苯酚、间乙基苯酚、对乙基苯酚、邻丁基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、对苯基苯酚、间苯二酚、氢醌、氢醌单甲基醚、连苯三酚、间苯三酚、羟基联苯、双酚A、没食子酸、没食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。
作为上述醛类,例如,可举出甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。
加成缩合反应时的催化剂没有特别限制,例如,酸催化剂中,可使用盐酸、硝酸、硫酸、甲酸、草酸、乙酸等。
·聚羟基苯乙烯树脂(A2-4b)
作为构成聚羟基苯乙烯树脂(A2-4b)的羟基苯乙烯系化合物,可举出对羟基苯乙烯、α-甲基羟基苯乙烯、α-乙基羟基苯乙烯等。
此外,对于聚羟基苯乙烯树脂(A2-4b)而言,优选使其为与苯乙烯树脂的共聚物。作为构成这样的苯乙烯树脂的苯乙烯系化合物,可举出苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
·丙烯酸树脂(A2-4c)
作为丙烯酸树脂(A2-4c),优选为包含从具有醚键的聚合性化合物衍生的结构单元、及从具有羧基的聚合性化合物衍生的结构单元的树脂。
作为上述具有醚键的聚合性化合物,可例举(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等具有醚键和酯键的(甲基)丙烯酸衍生物等。上述具有醚键的聚合性化合物优选为丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。这些聚合性化合物可单独使用,也可组合使用2种以上。
作为上述具有羧基的聚合性化合物,可例举:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等单羧酸类;马来酸、富马酸、衣康酸等二羧酸类;琥珀酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、马来酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯、六氢邻苯二甲酸2-甲基丙烯酰基氧基乙酯等具有羧基和酯键的化合物;等等。上述具有羧基的聚合性化合物优选为丙烯酸、甲基丙烯酸。这些聚合性化合物可单独使用,也可组合使用2种以上。
对于碱溶性树脂(A2-4)的含量而言,在将上述树脂(A2)和碱溶性树脂(A2-4)的总计作为100质量份时,可以使其为0~50质量份,另外,也可以使其为0~30质量份。
<产酸剂(B2)>
产酸剂(B2)为通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物,只要是通过光的作用而直接或间接地产生酸的化合物,则没有特别限制。作为产酸剂(B2),优选为以下说明的第一~第五方式的产酸剂。以下,针对可在第2正型组合物中合适地使用的产酸剂(B2)中优选的例子,以第一~第五方式来进行说明。
作为产酸剂(B2)中的第一方式,可举出下述式(b1)表示的化合物。
[化学式15]
Figure BDA0001365913090000431
上述式(b1)中,X1b表示原子价为g的硫原子或碘原子,g为1或2。h表示括号内的结构的重复单元数。R1b为键合于X1b的有机基团,表示碳原子数为6~30的芳基、碳原子数为4~30的杂环基、碳原子数为1~30的烷基、碳原子数为2~30的链烯基、或碳原子数为2~30的炔基,R1b可以被选自由烷基、羟基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳基氧基羰基、芳基硫基羰基、酰氧基、芳基硫基、烷基硫基、芳基、杂环、芳基氧基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、亚烷基氧基、氨基、氰基、硝基的各基团、及卤素组成的组中的至少1种取代。R1b的个数为g+h(g-1)+1,R1b分别地相互可以相同也可以不同。另外,2个以上的R1b相互可以直接键合、或介由-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2b-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子数为1~3的亚烷基、或亚苯基而键合,形成包含X1b的环结构。R2b是碳原子数为1~5的烷基或碳原子数为6~10的芳基。
X2b为下述式(b2)表示的结构。
[化学式16]
Figure BDA0001365913090000441
上述式(b2)中,X4b表示碳原子数为1~8的亚烷基、碳原子数为6~20的亚芳基、或碳原子数为8~20的杂环化合物的2价的基团,X4b可以被选自由碳原子数为1~8的烷基、碳原子数为1~8的烷氧基、碳原子数为6~10的芳基、羟基、氰基、硝基的各基团、及卤素组成的组中的至少1种取代。X5b表示-O-、-S-、-SO-、-SO2-、-NH-、-NR2b-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子数为1~3的亚烷基、或亚苯基。h表示括号内的结构的重复单元数。h+1个X4b和h个X5b分别可以相同也可以不同。R2b与前述的定义相同。
X3b-为鎓的抗衡离子(counter ion),可举出下述式(b9)表示的磺酸根阴离子、下述式(b13)、(b14)表示的含有氮的阴离子、下述式(b17)表示的氟磷酸阴离子或下述式(b18)表示的硼酸根阴离子。
[化学式17]
R20bso3 - (b9)
上述式(b9)中,R20b为下述式(b10)、(b11)、及(b12)表示的基团。
[化学式18]
Figure BDA0001365913090000451
上述式(b10)中,x表示1~4的整数。另外,上述式(b11)中,R21b表示氢原子、羟基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基、或者碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷氧基,y表示1~3的整数。这些中,从安全性的观点考虑,优选为三氟甲磺酸根(trifluoromethanesulfonate)、全氟丁磺酸根(perfluorobutanesulfonate)。
[化学式19]
Figure BDA0001365913090000452
上述式(b13)、(b14)中,Xb表示至少1个氢原子被氟原子取代而得到的直链状或支链状的亚烷基,该亚烷基的碳原子数为2~6,优选为3~5,最优选碳原子数为3。另外,Yb、Zb各自独立地表示至少1个氢原子被氟原子取代而得到的直链状或支链状的烷基,该烷基的碳原子数为1~10,优选为1~7,更优选为1~3。
Xb的亚烷基的碳原子数、或Yb、Zb的烷基的碳原子数越小,则在有机溶剂中的溶解性也越良好,因而优选。
另外,Xb的亚烷基或Yb、Zb的烷基中,被氟原子取代的氢原子的数目越多,则酸的强度变得越强,因而优选。该亚烷基或烷基中的氟原子的比例、即氟化率优选为70~100%,更优选为90~100%,最优选为全部氢原子均被氟原子取代而得到的全氟亚烷基或全氟烷基。
[化学式20]
[(R3b)jPF6-j]- (b17)
上述式(b17)中,R3b表示氢原子的80%以上被氟原子取代而得到的烷基。j表示其个数,为0~5的整数。j个R3b分别可以相同也可以不同。
[化学式21]
Figure BDA0001365913090000461
上述式(b18)中,R4b~R7b各自独立地表示氟原子或苯基,该苯基的氢原子中的一部分或全部可被选自由氟原子和三氟甲基组成的组中的至少1种取代。
作为上述式(b1)表示的化合物中的鎓离子,可举出三苯基锍、三对甲苯基锍、4-(苯基硫基)苯基二苯基锍、双[4-(二苯基锍基)苯基]硫醚、双〔4-{双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]锍基(sulfonio)}苯基〕硫醚、双{4-[双(4-氟苯基)锍基]苯基}硫醚、4-(4-苯甲酰基-2-氯苯基硫基)苯基双(4-氟苯基)锍、7-异丙基-9-氧代-10-硫杂-9,10-二氢蒽-2-基二对甲苯基锍、7-异丙基-9-氧代-10-硫杂-9,10-二氢蒽-2-基二苯基锍、2-[(二苯基)锍基]噻吨酮、4-[4-(4-叔丁基苯甲酰基)苯基硫基]苯基二对甲苯基锍、4-(4-苯甲酰基苯基硫基)苯基二苯基锍、二苯基苯甲酰甲基锍、4-羟基苯基甲基苄基锍、2-萘基甲基(1-乙氧基羰基)乙基锍、4-羟基苯基甲基苯甲酰甲基锍、苯基[4-(4-联苯基硫基)苯基]4-联苯基锍、苯基[4-(4-联苯基硫基)苯基]3-联苯基锍、[4-(4-乙酰苯基硫基)苯基]二苯基锍、十八烷基甲基苯甲酰甲基锍、二苯基碘鎓、二对甲苯基碘鎓、双(4-十二烷基苯基)碘鎓、双(4-甲氧基苯基)碘鎓、(4-辛基氧基苯基)苯基碘鎓、双(4-癸基氧基)苯基碘鎓、4-(2-羟基十四烷基氧基)苯基苯基碘鎓、4-异丙基苯基(对甲苯基)碘鎓、或4-异丁基苯基(对甲苯基)碘鎓等。
上述式(b1)表示的化合物中的鎓离子中,作为优选的鎓离子,可举出下述式(b19)表示的锍离子。
[化学式22]
Figure BDA0001365913090000471
上述式(b19)中,R8b各自独立地表示选自由氢原子、烷基、羟基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰基氧基、烷基氧基羰基、卤素原子、可以具有取代基的芳基、芳基羰基组成的组中的基团。X2b表示与上述式(b1)中的X2b相同的含义。
作为上述式(b19)表示的锍离子的具体例,可举出4-(苯基硫基)苯基二苯基锍、4-(4-苯甲酰基-2-氯苯基硫基)苯基双(4-氟苯基)锍、4-(4-苯甲酰基苯基硫基)苯基二苯基锍、苯基[4-(4-联苯基硫基)苯基]4-联苯基锍、苯基[4-(4-联苯基硫基)苯基]3-联苯基锍、[4-(4-乙酰苯基硫基)苯基]二苯基锍、二苯基[4-(对三联苯基硫基)苯基]二苯基锍。
上述式(b17)表示的氟磷酸阴离子中,R3b表示被氟原子取代的烷基,优选的碳原子数为1~8,进一步优选的碳原子数为1~4。作为烷基的具体例,可举出:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基等直链烷基;异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基等支链烷基;以及环丙基、环丁基、环戊基、环己基等环烷基等,烷基的氢原子被氟原子取代的比例通常为80%以上,优选为90%以上,进一步优选为100%。
特别优选的R3b是碳原子数为1~4、并且氟原子的取代率为100%的直链状或支链状的全氟烷基,作为具体例,可举出CF3、CF3CF2、(CF3)2CF、CF3CF2CF2、CF3CF2CF2CF2、(CF3)2CFCF2、CF3CF2(CF3)CF、(CF3)3C。R3b的个数j为0~5的整数,优选为1~4,特别优选为2或3。
作为优选的氟磷酸阴离子的具体例,可举出[PF6]-、[(CF3CF2)2PF4]-、[(CF3CF2)3PF3]-、[((CF3)2CF)2PF4]-、[((CF3)2CF)3PF3]-、[(CF3CF2CF2)2PF4]-、[(CF3CF2CF2)3PF3]-、[((CF3)2CFCF2)2PF4]-、[((CF3)2CFCF2)3PF3]-、[(CF3CF2CF2CF2)2PF4]-、或[(CF3CF2CF2)3PF3]-
作为上述式(b18)表示的硼酸根阴离子的优选的具体例,可举出四氟硼酸根(BF4)-、四(五氟苯基)硼酸根([B(C6F5)4]-)、四[(三氟甲基)苯基]硼酸根([B(C6H4CF3)4]-)、二氟双(五氟苯基)硼酸根([(C6F5)2BF2]-)、三氟(五氟苯基)硼酸根([(C6F5)BF3]-)、四(二氟苯基)硼酸根([B(C6H3F2)4]-)等。这些中,特别优选四(五氟苯基)硼酸根([B(C6F5)4]-)。
作为产酸剂(B2)中的第二方式,可举出2,4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亚甲基二氧基苯基)乙烯基]均三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(3,4-亚甲基二氧基苯基)均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪、2,4-双-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-(3,4-亚甲基二氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、三(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪、三(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三嗪等含有卤素的三嗪化合物、以及三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯等下述式(b3)表示的含有卤素的三嗪化合物。
[化学式23]
Figure BDA0001365913090000491
上述式(b3)中,R9b、R10b、R11b各自独立地表示卤代烷基。
另外,作为产酸剂(B2)中的第三方式,可举出α-(对甲苯磺酰氧基亚氨基)-苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺酰氧基亚氨基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺酰氧基亚氨基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙基磺酰氧基亚氨基)-1-环戊烯基乙腈、以及含有肟磺酸酯(oxime sulfonate)基的下述式(b4)表示的化合物。
[化学式24]
Figure BDA0001365913090000492
上述式(b4)中,R12b表示1价、2价、或3价的有机基团,R13b表示取代或未取代的饱和烃基、不饱和烃基、或芳香性化合物基团,n表示括号内的结构的重复单元数。
上述式(b4)中,所谓芳香性化合物基团,表示显示芳香族化合物特有的物理/化学性质的化合物的基团,例如,可举出苯基、萘基等芳基、呋喃基、噻吩基等杂芳基。它们可在环上具有1个以上的适当的取代基,例如卤素原子、烷基、烷氧基、硝基等。另外,R13b特别优选为碳原子数为1~6的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基。R12b为芳香性化合物基团、R13b为碳原子数为1~4的烷基的化合物是特别优选的。
作为上述式(b4)表示的产酸剂,n=1时,可举出R12b为苯基、甲基苯基、甲氧基苯基中的任一者、且R13b为甲基的化合物,具体为α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-苯基乙腈、α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲基苯基)乙腈、α-(甲基磺酰氧基亚氨基)-1-(对甲氧基苯基)乙腈、〔2-(丙基磺酰氧基亚氨基)-2,3-二羟基噻吩-3-叉基(ylidene)〕(邻甲苯基)乙腈等。n=2时,作为上述式(b4)表示的产酸剂,具体可举出下式表示的产酸剂。
[化学式25]
Figure BDA0001365913090000501
另外,作为产酸剂(B2)中的第四方式,可举出在阳离子部具有萘环的鎓盐。所述的“具有萘环”,是指具有来源于萘的结构,是指至少2个环的结构,并且它们的芳香性得以被维持。该萘环可以具有碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基、羟基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷氧基等取代基。来源于萘环的结构可以是1价基团(游离原子价为1),也可以是2价(游离原子价为2)以上的基团,优选为1价基团(其中,此时,将与上述取代基键合的部分除外来对游离原子价进行计数)。萘环的数目优选为1~3。
作为这样的在阳离子部具有萘环的鎓盐的阳离子部,优选为下述式(b5)表示的结构。
[化学式26]
Figure BDA0001365913090000511
上述式(b5)中,R14b、R15b、R16b中的至少1个表示下述式(b6)表示的基团,其余的表示碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基、可以具有取代基的苯基、羟基、或者碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷氧基。或者,也可以是下述情形:R14b、R15b、R16b中的1个为下述式(b6)表示的基团,其余的2个各自独立地为碳原子数为1~6的直链状或支链状的亚烷基,它们的末端键合而形成环状。
[化学式27]
Figure BDA0001365913090000512
上述式(b6)中,R17b、R18b各自独立地表示羟基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷氧基、或者碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基,R19b表示单键或者可以具有取代基的碳原子数为1~6的直链状或支链状的亚烷基。l及m各自独立地表示0~2的整数,l+m为3以下。其中,R17b存在多个时,它们相互可以相同也可以不同。另外,R18b存在多个时,它们相互可以相同也可以不同。
从化合物的稳定性方面考虑,上述R14b、R15b、R16b中的上述式(b6)表示的基团的个数优选为1,其余的是碳原子数为1~6的直链状或支链状的亚烷基,它们的末端可键合而形成环状。该情况下,上述2个亚烷基(包括硫原子在内)构成3~9元环。构成环的原子(包括硫原子)的数目优选为5~6。
另外,作为上述亚烷基可以具有的取代基,可举出氧原子(该情况下,与构成亚烷基的碳原子一起形成羰基)、羟基等。
另外,作为苯基可以具有的取代基,可举出羟基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷氧基、碳原子数为1~6的直链状或支链状的烷基等。
关于适于作为这些阳离子部的结构,可举出下述式(b7)、(b8)表示的结构等,特别优选下述式(b8)表示的结构。
[化学式28]
Figure BDA0001365913090000521
作为这样的阳离子部,可以是碘鎓盐,也可以是锍盐,从产酸效率等方面考虑,优选锍盐。
因此,关于适于作为在阳离子部具有萘环的鎓盐的阴离子部的结构,优选为能形成锍盐的阴离子。
作为这样的产酸剂的阴离子部,为氢原子中的一部分或全部被氟取代而得到的氟烷基磺酸根离子或芳基磺酸根离子。
氟烷基磺酸根离子中的烷基可以是碳原子数为1~20的直链状,也可以是支链状,还可以是环状,从产生的酸的体积大小和其扩散距离方面考虑,优选碳原子数为1~10。尤其是,使用支链状、环状的烷基时,扩散距离短,因而优选。另外,从能廉价地合成方面考虑,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等作为优选例。
芳基磺酸根离子中的芳基为碳原子数为6~20的芳基,可以举出被烷基、卤素原子取代或未被取代的苯基、萘基。尤其是,从能廉价地合成方面考虑,优选碳原子数为6~10的芳基。作为优选的具体例,可举出苯基、甲苯磺酰基、乙基苯基、萘基、甲基萘基等。
上述氟烷基磺酸根离子或芳基磺酸根离子中,氢原子中的一部分或全部被氟取代的情况下的氟化率优选为10~100%,更优选为50~100%,尤其是,氢原子全部被氟原子取代而得到的产物能使酸的强度增强,因而优选。作为这样的离子,具体而言,可举出三氟甲磺酸根、全氟丁磺酸根、全氟辛磺酸根、全氟苯磺酸根等。
这些中,作为优选的阴离子部,可举出前述的式(b9)表示的阴离子、前述的式(b13)、(b14)表示的阴离子。
作为优选用作这样的在阳离子部具有萘环的鎓盐的化合物,可举出下述式(b15)、(b16)表示的化合物。
[化学式29]
Figure BDA0001365913090000531
另外,作为产酸剂(B2)中的第五方式,可举出:双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(1,1-二甲基乙基磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)重氮甲烷、双(2,4-二甲基苯基磺酰基)重氮甲烷等双磺酰基重氮甲烷类;对甲苯磺酸2-硝基苄基酯、对甲苯磺酸2,6-二硝基苄基酯、甲苯磺酸硝基苄基酯、甲苯磺酸二硝基苄基酯、磺酸硝基苄基酯、碳酸硝基苄基酯、碳酸二硝基苄基酯等硝基苄基酯衍生物;连苯三酚三甲磺酸酯(pyrogallol trimesylate)、连苯三酚三甲苯磺酸酯、甲苯磺酸苄基酯、磺酸苄基酯、N-甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-三氯甲基磺酰氧基琥珀酰亚胺、N-苯基磺酰氧基马来酰亚胺、N-甲基磺酰氧基邻苯二甲酰亚胺等磺酸酯类;N-羟基邻苯二甲酰亚胺、N-羟基萘二甲酰亚胺等的三氟甲磺酸酯类;二苯基碘鎓六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)苯基碘鎓三氟甲磺酸盐、双(对叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(对叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐等鎓盐类;苯偶姻甲苯磺酸酯、α-甲基苯偶姻甲苯磺酸酯等苯偶姻甲苯磺酸酯类;其他二苯基碘鎓盐、三苯基锍盐、苯基重氮鎓盐、苄基碳酸酯等。
该产酸剂(B2)可以单独使用,也可组合使用2种以上。另外,相对于第2正型组合物的全部固态成分而言,产酸剂(B2)的含量优选为0.1~10质量%,更优选为0.5~5质量%。通过使产酸剂(B2)的使用量为上述范围,从而容易制备具有良好的敏感度、保存稳定性优异的正型组合物,并且所述正型组合物为均匀的溶液。
(酸扩散控制剂(C))
为了改善被覆树脂层17的形状、感光层的涂布后放置稳定性等,第2正型组合物可进一步含有酸扩散控制剂(C)。作为酸扩散控制剂(C),优选为含氮化合物,根据需要,可进一步含有有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物。
作为含氮化合物,可举出三甲基胺、二乙基胺、三乙基胺、二正丙基胺、三正丙基胺、三正戊基胺、三苄基胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺、正壬基胺、乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯基胺、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙酰胺、苯甲酰胺、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、甲基脲、1,1-二甲基脲、1,3-二甲基脲、1,1,3,3-四甲基脲、1,3-二苯基脲、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、8-羟基喹啉、吖啶、嘌呤、吡咯烷、哌啶、2,4,6-三(2-吡啶基)-S-三嗪、吗啉、4-甲基吗啉、哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、吡啶等。它们可单独使用,也可组合使用2种以上。
对于酸扩散控制剂(C)而言,相对于上述树脂(A2)和上述碱溶性树脂(A2-4)的总质量100质量份,通常以0~5质量份的范围使用,特别优选以0~3质量份的范围使用。
有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物中,作为有机羧酸,具体而言,优选丙二酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、苯甲酸、水杨酸等,特别优选水杨酸。
作为磷的含氧酸或其衍生物,可举出:磷酸、磷酸二正丁酯、磷酸二苯基酯等磷酸及它们的酯之类的衍生物;膦酸、膦酸二甲酯、膦酸二正丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯酯、膦酸二苄基酯等膦酸及它们的酯之类的衍生物;次膦酸、苯基次膦酸等次膦酸及它们的酯之类的衍生物;等等。这些中,特别优选膦酸。它们可单独使用,也可组合使用2种以上。
对于有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物而言,相对于树脂(A2)和碱溶性树脂(A2-4)的总质量100质量份,通常以0~5质量份的范围使用,特别优选以0~3质量份的范围使用。
另外,为了使其形成盐而使其稳定,有机羧酸、或者磷的含氧酸或其衍生物优选使用与上述的含氮化合物同等的量。
(着色剂)
按照本实施方式的方法形成的、经过后烘烤工序后的被覆树脂层17的光密度为0.10/μm以上。因此,对于第2正型组合物而言,与第1正型组合物同样地,典型的是包含用于调节光密度的着色剂。
第2正型组合物中,作为着色剂,可使用与针对第1正型组合物而进行了说明的着色剂同样的着色剂。
对于该第2正型组合物中的着色剂的使用量而言,例如,相对于上述树脂(A2)和上述碱溶性树脂(A2-4)的总质量100质量份,优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,进一步优选为5质量份以上,另外,优选为60质量份以下,更优选为50质量份以下,进一步优选为45质量份以下,更进一步优选为40质量份以下。
另外,被覆树脂层17的光密度更优选为0.20~2.0/μm,进一步优选为0.30~1.0/μm。
(溶剂)
对于第2正型组合物而言,优选将上述各成分溶解于适当的溶剂中而以溶液的形式使用。溶剂的种类在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制,可从以往在正型的感光性树脂组合物中使用的有机溶剂中适当选择使用。
作为溶剂的具体例,可举出:丙酮、甲基乙基酮、环己酮、甲基异戊基酮、2-庚酮等酮类;乙二醇、乙二醇单乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇单乙酸酯、丙二醇、丙二醇单乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇单乙酸酯的单甲基醚、单乙基醚、单丙基醚、单丁基醚、单苯基醚等多元醇类及其衍生物;二氧杂环己烷等环式醚类;甲酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、2-羟基丙酸甲酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯等酯类;甲苯、二甲苯等芳香族烃类;等等。它们可单独使用,也可混合2种以上而使用。
溶剂的使用量在不妨碍本发明的目的的范围内没有特别限制。溶剂的使用量优选为使得第2正型组合物的固态成分浓度成为10~40质量%的量,更优选为使得第2正型组合物的固态成分浓度成为12~30质量%的量。
(其他成分)
为了提高增塑性,第2正型组合物可进一步含有聚乙烯基类树脂。作为聚乙烯基类树脂的具体例,可举出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚羟基苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基苯甲酸、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基乙基醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基苯酚、及它们的共聚物等。从玻璃化转变温度低的方面考虑,聚乙烯基类树脂优选为聚乙烯基甲基醚。
另外,为了提高被覆树脂层17与经图案化的金属层18的密合性,第2正型组合物可进一步含有密合性提高剂。作为该密合性提高剂,可使用与第1正型组合物的项目中所示的密合性提高剂相同的物质。
另外,为了提高涂布性、消泡性、流平性等,第2正型组合物可进一步含有表面活性剂。作为表面活性剂的具体例,可举出BM-1000、BM-1100(均为BM Chemie公司制)、MegafacF142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183(均为大日本油墨化学工业公司制)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均为Sumitomo 3MLtd.制)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均为旭硝子公司制)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均为Toray Silicone公司制)等市售的氟系表面活性剂,但不限于这些。
另外,为了对在显影液中的溶解性进行微调,第2正型组合物可进一步含有酸、酸酐或高沸点溶剂。
作为酸及酸酐的具体例,可举出:乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、苯甲酸、肉桂酸等单羧酸类;乳酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、2-羟基肉桂酸、3-羟基肉桂酸、4-羟基肉桂酸、5-羟基间苯二甲酸、丁香酸等羟基单羧酸类;草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、衣康酸、六氢邻苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,2-环己烷二甲酸、1,2,4-环己烷三甲酸、丁烷四甲酸、偏苯三酸、均苯四酸、环戊烷四甲酸、丁烷四甲酸、1,2,5,8-萘四甲酸等多元羧酸类;衣康酸酐、琥珀酸酐、柠康酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、丙三甲酸酐、马来酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐(himic anhydride)、1,2,3,4-丁烷四甲酸酐、环戊烷四甲酸二酐、邻苯二甲酸酐、均苯四酸二酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、乙二醇双偏苯三酸酯酐、甘油三偏苯三酸酯酐等酸酐;等等。
另外,作为高沸点溶剂的具体例,可举出N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰苯胺、N-甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、苄基乙基醚、二己基醚、丙酮基丙酮、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、γ-丁内酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、苯基溶纤剂乙酸酯等。
另外,为了提高敏感度,第2正型组合物可进一步含有敏化剂。
(第2正型组合物的制备方法)
第2正型组合物是利用通常的方法将上述各成分混合并进行搅拌而制备的。作为可在将上述各成分混合并进行搅拌时使用的装置,可举出溶解器(dissolver)、均化器、三辊研磨机等。在将上述各成分混合均匀后,可进一步使用筛网、膜滤器等对得到的混合物进行过滤。
<涂布方法>
将以上说明的正型组合物涂布于被蚀刻金属层11上而形成感光层12。感光层12的膜厚没有特别限制,优选为0.1~10μm。
作为正型组合物的涂布方法,可采用旋涂法、狭缝涂布法、辊涂法、丝网印刷法、涂敷器法等方法。优选对感光层12进行预烘烤。预烘烤条件根据感光层中的各成分的种类、配合比例、涂布膜厚等的不同而不同,通常于70~150℃、优选80~140℃,进行2~60分钟左右。
接下来,将具有如上所述地形成的感光层12的被加工基板10供于曝光工序。
《曝光工序》
曝光工序中,如图1(c)所示的那样,对感光层12中的形成经图案化的金属层18的位置以外的位置进行曝光。
如上所述,感光层12是使用正型组合物而形成的。对于由正型组合物形成的感光层12而言,经曝光的部位变得可溶于碱性显影液中。因此,通过曝光,从而使得感光层12中的形成经图案化的金属层18的位置以外的位置变得可溶于显影液中。
曝光工序中,隔着规定的图案的光掩模15,位置选择性地向如上所述地形成的感光层12照射曝光光线16。
作为曝光光线16,可使用活性光线或放射线,例如波长为300~500nm的紫外线或可见光线。
作为放射线的线源,可使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、金属卤化物灯、氩气激光等。另外,放射线中包括微波、红外线、可见光线、紫外线、X射线、γ射线、电子射线、质子射线、中子射线、离子射线等。放射线的照射量根据正型组合物的组成、感光层12的膜厚等的不同而不同,例如使用超高压汞灯时,为100~10000mJ/cm2
《显影工序》
如图1(c)所示的那样位置选择性地进行了曝光的感光层12在显影工序中被显影,由此,如图1(d)所示的那样,形成作为经图案化的感光层12的被覆树脂层17。此时,作为显影液,可使用碱性水溶液。
作为显影液,例如,可使用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙基胺、正丙基胺、二乙基胺、二正丙基胺、三乙基胺、甲基二乙基胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂双环[5,4,0]-7-十一碳烯、1,5-二氮杂双环[4,3,0]-5-壬烷等碱类的水溶液。另外,也可将在上述碱类的水溶液中添加适量的甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂、已知的表面活性剂而得到的水溶液用作显影液。
显影时间也根据正型组合物的组成、感光层12的膜厚等的不同而不同,通常为1~30分钟。显影方法可以是盛液法、浸渍法、旋覆浸没式显影法(puddle method)、喷雾显影法等中的任何方法。
显影后,进行30~90秒的流水洗涤,使用空气枪、烘箱等进行干燥。如上所述地操作,从而在被蚀刻金属层11上形成作为经图案化的感光层12的被覆树脂层17。
《蚀刻工序》
蚀刻工序中,如图1(d)及图1(e)所示的那样,使用在显影工序中形成的被覆树脂层17作为蚀刻掩模,通过蚀刻而将从蚀刻掩模露出的被蚀刻金属层11除去,形成经图案化的金属层18。
蚀刻方法没有特别限制,可根据被蚀刻金属层11的材质而适当选择。蚀刻方法可以是湿式蚀刻,也可以是干式蚀刻,湿式蚀刻由于成本低而优选。
《后烘烤工序》
后烘烤工序中,对如图1(e)所示的那样形成的被覆树脂层17进行烘烤。烘烤可在显影工序与蚀刻工序之间进行,也可以在蚀刻工序后进行。
通过对被覆树脂层17进行烘烤,从而被覆树脂层17的固化进展,使得被覆树脂层17紧密化。结果,被覆树脂层17的耐水性、耐热性、耐溶剂性等提高。
另外,前述的蚀刻工序中,有时出现下述情况:发生被覆树脂层17的端部的下部的蚀刻过度进行的下部蚀刻(under etch),经图案化的金属层18的顶部(被覆树脂层17侧)的宽度变得比底部(透明层14侧)的宽度窄。
该情况下,优选在蚀刻工序后实施后烘烤工序。其原因在于,通过后烘烤工序中的加热,被覆树脂层17软化,被覆树脂层17按照经图案化的金属层18的表面形状而发生变形。结果,形成与经图案化的金属层18的大致整个表面密合的被覆树脂层17,因此,经图案化的金属层18不易被触摸面板的使用者目视识别。
烘烤例如可利用加热板、烘箱等加热装置进行。烘烤的温度没有特别限制,可考虑构成被加工基板10的材料的耐热性等而适当确定。作为烘烤温度,例如优选为80~400℃,更优选为150~300℃。
需要说明的是,被加工基板10具有包含液晶层20的液晶盒时,烘烤温度优选为80~150℃。
烘烤时间优选为15~60分钟,更优选为30分钟以下。
[实施例]
以下,示出实施例来进一步具体地说明本发明,但本发明的范围不受这些实施例的限制。
〔实施例1〕
将Novolac树脂100质量份、敏化剂13质量份、含有醌二叠氮基的化合物22.6质量份、和相对于全部固态成分质量而言为27质量%的颜料均匀地溶解、分散于丙二醇单甲基醚乙酸酯中,使得固态成分浓度为20质量%,得到正型组合物。
需要说明的是,在正型组合物中含有相对于全部固态成分而言为1质量%的2-羟基乙基吡啶、和相对于全部固态成分而言为0.4质量%的硅系表面活性剂(BYK-310,BYKChemie公司制)。
作为Novolac树脂,使用了重均分子量为4700、分散度为4.5的甲酚型Novolac树脂。
作为敏化剂,使用了酚醛树脂(商品名:TrisP-PA-MF,本州化学工业株式会社制)。
作为含有醌二叠氮基的化合物,使用了使2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮与萘醌-1,2-二叠氮基-5-磺酸进行酯化而得到的化合物。
作为颜料,使用了相对于全部固态成分而言为14.9质量%的御国色素公司制的红色颜料、和相对于全部固态成分而言为12.1质量%的御国色素公司制的蓝色颜料。
利用旋涂机将得到的正型组合物涂布于具有滤色片和被蚀刻金属层(Al层)的被加工基板的被蚀刻金属层上,然后,于90℃进行60秒预烘烤,形成膜厚为1.5μm的感光层。
隔着L/S=1:1且宽度为3μm的光掩模,使用曝光装置(MPA-600FA,365mW,100mJ/cm2,Canon公司制),将得到的感光层进行曝光。
接下来,使用浓度为2.38质量%的四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液作为显影液进行显影,形成了被图案化为规定形状的被覆树脂层。
使用形成的被覆树脂层作为蚀刻掩模,使用Al混酸蚀刻剂(磷酸/硝酸/乙酸)进行蚀刻,形成经图案化的金属层。经图案化的金属层的表面被被覆树脂层所被覆。
于120℃对蚀刻后的基板进行5分钟的后烘烤,得到具有经图案化的金属层和被覆树脂层的基板。
需要说明的是,作为被加工基板,试验性地使用了以下的被加工基板。
即,首先,在玻璃基板的一个面上设置线宽为5μm的黑色矩阵和RGB的图案,在玻璃基板的另一个面的表面上溅射形成厚度为0.2μm的铝层,制成被加工基板。
形成的被覆树脂层的光密度为0.60/μm。
另外,利用显微镜对形成的被覆树脂层的形状进行观察,结果,像素上方未被被覆树脂层所被覆,被覆树脂层的膜厚大致均匀,未观察到经图案化的金属层露出。
〔实施例2〕
将Novolac树脂变更为重均分子量为4700、分散度为10.0的甲酚型Novolac树脂,除此之外,与实施例1同样地操作而制备正型组合物,并与实施例1同样地操作从而在基板上形成经图案化的金属层和被覆树脂层。
形成的被覆树脂层的光密度为0.60/μm。
另外,利用显微镜对形成的被覆树脂层的形状进行观察,结果,像素上方未被被覆树脂层所被覆,被覆树脂层的膜厚大致均匀,未观察到经图案化的金属层露出。
〔实施例3〕
将丙烯酸树脂100质量份、光产酸剂3质量份和着色剂5质量份溶解、分散于丙二醇单甲基醚乙酸酯中,使得固态成分浓度为12质量%,得到正型组合物。
作为丙烯酸树脂,使用对羟基苯乙烯的1-乙氧基乙基醚40摩尔%、甲基丙烯酸(3-乙基氧杂环丁烷-3-基)甲酯35摩尔%、甲基丙烯酸甲酯15摩尔%、及甲基丙烯酸2-羟基乙酯20摩尔%的共聚物。所述丙烯酸树脂的重均分子量为12400,分散度为4.5。
作为光产酸剂,使用了三芳基锍盐(商品名:DTS-105,Midori Kagaku Co.,Ltd.制)。
作为着色剂,使用了下述黑色颜料:使用分散剂0.65质量份、和聚合物(甲基丙烯酸苄酯(72摩尔%)与甲基丙烯酸(28摩尔%)的无规共聚物,重均分子量为3.7万),将炭黑13.1质量份分散于丙二醇单甲基醚79.53质量份中而得到的黑色颜料。
使用得到的正型组合物,与实施例1同样地操作,在基板上形成经图案化的金属层和被覆树脂层。
形成的被覆树脂层的光密度为0.60/μm。
另外,利用显微镜对形成的被覆树脂层的形状进行观察,结果,像素上方未被被覆树脂层所被覆,被覆树脂层的膜厚大致均匀,未观察到经图案化的金属层露出。
〔比较例1〕
将Novolac树脂变更为重均分子量为4700、分散度为30.0的甲酚型Novolac树脂,除此之外,与实施例1同样地操作而制备正型组合物,并与实施例1同样地操作从而在基板上形成经图案化的金属层和被覆树脂层。
形成的被覆树脂层的光密度为0.60/μm。
然而,利用显微镜对形成的被覆树脂层的形状进行观察的结果是,被覆树脂层在后烘烤时过度流动,在各处看到了像素上方被被覆树脂层所被覆的部位,并且观察到经图案化的金属层露出。

Claims (4)

1.基板的制造方法,所述基板在一个主面上具有:滤色片;在所述滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的经图案化的金属层;和被覆所述经图案化的金属层的被覆树脂层,
所述方法包括下述工序:
感光层形成工序,在具有所述滤色片、和在所述滤色片上直接形成的或隔着透明层而形成的被蚀刻金属层的被加工基板中,将正型感光性树脂组合物涂布于所述被蚀刻金属层上,形成感光层;
曝光工序,将所述感光层中的形成所述经图案化的金属层的位置以外的位置曝光;
显影工序,将经曝光的所述感光层显影,形成所述被覆树脂层;
蚀刻工序,使用所述被覆树脂层作为蚀刻掩模,利用蚀刻将从所述蚀刻掩模露出的所述被蚀刻金属层除去,形成所述经图案化的金属层;和
后烘烤工序,对所述被覆树脂层进行烘烤,
所述正型感光性树脂组合物中包含的基体树脂成分(A)的分散度即重均分子量Mw/数均分子量Mn为大于5且为20以下,
制造的所述基板中,所述被覆树脂层的光密度为0.10/μm以上。
2.如权利要求1所述的制造方法,其中,所述正型感光性树脂组合物包含作为基体树脂成分(A)的Novolac树脂(A1)、及含有醌二叠氮基的化合物(B1)。
3.如权利要求1所述的制造方法,其中,所述正型感光性树脂组合物包含作为基体树脂成分(A)的通过酸的作用从而增大在碱中的溶解性的树脂(A2)、及通过活性光线或放射线的照射而产生酸的化合物(B2)。
4.如权利要求1~3中任一项所述的制造方法,其中,所述被加工基板包括液晶盒,所述后烘烤工序中的烘烤温度为80℃以上150℃以下。
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