CN108713031B - 无规共聚物、抗蚀剂组合物、滤色器及无规共聚物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供可获得能得到平滑的彩色抗蚀剂层、能够抑制该彩色抗蚀剂层中的源自颜料等着色剂的异物的产生、而且显影性优异的抗蚀剂组合物的无规共聚物(氟系表面活性剂)、使用其的抗蚀剂组合物、滤色器。具体而言,提供无规共聚物、使用其的抗蚀剂组合物、滤色器,所述无规共聚物为聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的无规共聚物,并且,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.8,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
Description
技术领域
本发明涉及可获得能得到平滑的彩色抗蚀剂层、能够抑制该彩色抗蚀剂层中的源自颜料等着色剂的异物的产生、而且显影性优异的抗蚀剂组合物的无规共聚物(氟系表面活性剂)、使用其的抗蚀剂组合物、滤色器。另外,本发明还涉及前述无规共聚物的制造方法。
背景技术
以往以来在各种涂布领域中,出于提高得到的涂膜的均质性及平滑性的目的,使用了烃系、有机硅系、氟系等各种被称为流平剂的表面活性剂。其中,氟系表面活性剂由于其表面张力降低能高、涂布后的污染少而被广泛使用。
前述氟系表面活性剂中,对于利用碳原子数为8以上的全氟烷基的表面活性剂,起因于其表面张力降低能的作为流平剂的性能优异,但由于该具有碳原子数8以上的全氟烷基的表面活性剂会生成全氟辛磺酸等担心环境及会在生体中蓄积的化合物,因此提出了利用碳原子数小于8的全氟烷基的表面活性剂。作为这样的表面活性剂,例如,提出了通过使具有碳原子数6以下的氟化烷基的单体与非氟系单体在共存下进行活性自由基聚合而制造的无规共聚物(例如,参照专利文献1。)
另外,前述涂布领域中,尤其是对于用于制造滤色器的组合物(彩色抗蚀剂组合物),要求即使暴露于用作显影液的碱性水溶液中涂膜也不易变色(难以产生水渍)的性能。为了得到具有这样的性能的抗蚀剂组合物,提出了作为包含具有碳原子数1~6的氟化烷基的聚合性单体的聚合物链段和具有桥环烃的骨架的聚合性单体的聚合物链段的嵌段共聚物的氟系表面活性剂(例如,参照专利文献2。)。但是,包含前述专利文献2中所公开的氟系表面活性剂的抗蚀剂组合物存在基于碱性水溶液的显影性不充分的问题。
而且,在形成彩色抗蚀剂组合物的涂膜(彩色抗蚀剂图案)等经着色的涂膜层时,也要求期望的色调。为了得到具有期望色调的涂膜层、例如具有亮度优异的色调的彩色抗蚀剂图案,使用亮度优异的C.I.颜料红254等颜料(着色剂)。但是,前述C.I.颜料红254等颜料具有容易升华、以及因其分子间相互作用而晶体容易生长的性质,因此在形成滤色器时的加热工序中,从涂膜升华出的颜料分子会在涂膜表面发生结晶化·聚集化,将会产生异物。若产生这样的异物,则会引起基于颗粒的光散射、颜料分散的不均匀化,其结果,将会变得难以得到前述期望的色调。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-6928号公报
专利文献2:国际公开第2015/137229号小册子
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的问题为,提供可获得能得到平滑的彩色抗蚀剂层、也能够抑制该彩色抗蚀剂层中的源自着色剂的异物的产生、而且显影性优异的抗蚀剂组合物的共聚物(氟系表面活性剂)、使用其的抗蚀剂组合物、滤色器。另外,本发明要解决的问题为,提供前述含氟聚合物(活性自由基聚合的无规共聚物)的制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等进行了深入研究,结果发现,通过使用具有氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体、与具有金刚烷环和聚合性不饱和基团的聚合性单体等具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体,可得到可以用作表面活性剂的无规共聚物;该无规共聚物中,添加重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比〔(Mw)/(Mn)〕处于1.0~1.8的范围的无规共聚物,可得到即使使用容易升华、结晶化的着色剂,也不易在涂膜中引起异物的产生的抗蚀剂组合物;该抗蚀剂组合物的显影性也优异;通过使用这些组合物,可得到具有期望色调的滤色器等,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种无规共聚物,其特征在于,其为聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的无规共聚物,并且,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.8,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
另外,本发明提供一种抗蚀剂组合物,其特征在于,含有前述无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)。
另外,本发明提供一种滤色器,其特征在于,在基板上形成有前述抗蚀剂组合物的涂膜层。
另外,本发明提供一种无规共聚物的制造方法,其特征在于,使聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
发明的效果
本发明可以提供可获得能得到平滑的彩色抗蚀剂层、也能够抑制该彩色抗蚀剂层中的源自着色剂的异物的产生、而且显影性优异的抗蚀剂组合物的无规共聚物及其制造方法。另外,本发明可以提供可得到期望色调的涂膜层的抗蚀剂组合物及具有期望色调的涂膜层的滤色器。
另外,本发明的无规共聚物不仅能够在彩色抗蚀剂组合物中适合使用、还能够在用于形成黑色矩阵的组合物、用于在电子设备等的壳体等物品的表面形成涂膜层的组合物等中适合使用。
附图说明
图1为实施例1中得到的无规共聚物(1)的IR谱的图。
图2为实施例1中得到的无规共聚物(1)的13C-NMR谱的图。
图3为实施例1中得到的无规共聚物(1)的GPC的图。
具体实施方式
本发明提供一种无规共聚物,其特征在于,其为聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的无规共聚物,并且,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.8,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
作为前述具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1),只要为分子中具有前述氟化烷基和聚合性不饱和基团的化合物,就可以没有特别限制地使用。
此处,与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基是与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的全氟烷基或使氢原子的一部分为氟原子的部分氟化烷基。这些氟化烷基中,从得到的聚合物的作为表面活性剂的效果高的方面出发,全氟烷基是优选的。进而,与氟原子直接键合的碳原子的数目越多越优选,与氟原子直接键合的碳原子的数目特别优选为4~6。
作为前述聚合性单体(a1)所具有的聚合性不饱和基团,例如可列举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基、马来酰亚胺基等。这些当中,从容易获得原料的方面、在使用得到的无规共聚物制造抗蚀剂组合物、涂布组合物时容易控制无规共聚物与组合物中的配混成分的相容性的方面、及聚合反应性良好的方面出发,优选(甲基)丙烯酰基。作为具有该(甲基)丙烯酰基的具体例,例如,优选可例示出下述通式(1)所示的单体。另外,前述聚合性单体(a1)可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
〔上述通式(1)中,R1表示氢原子、氟原子、甲基、氰基、苯基、苄基或-CnH2n-Rf’(n表示1~8的整数,Rf’表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团。),X表示下述式(X-1)~(X-10)中的任一基团,Rf表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团。〕
-OCnH2n- (X-1)
-OCH2CH2OCH2- (X-2)
〔上述式(X-1)、(X-3)、(X-4)、(X-5)、(X-6)及(X-7)中的n表示1~8的整数。上述式(X-8)、(X-9)及(X-10)中的m表示1~8的整数,n表示0~8的整数。上述式(X-6)及(X-7)中的Rf”表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团。〕
-CnF2n+1 (Rf-1)
-CnF2nH (Rf-2)
-CnF2n-1 (Rf-3)
-CnF2n-3 (Rf-4)
〔上述式(Rf-1)及(Rf-2)中的n表示1~6的整数。上述式(Rf-3)中的n表示2~6的整数。上述式(Rf-4)中的n表示4~6的整数。〕
需要说明的是,本发明中,“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一者或两者,“(甲基)丙烯酸”是指甲基丙烯酸和丙烯酸中的一者或两者。
前述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。在使用包含本发明的无规共聚物的抗蚀剂组合物得到的涂膜层的最表面,包含该无规共聚物的层(以下,有时称为阻挡层。)在表面偏在。本发明的无规共聚物因前述桥环烃的骨架的存在而玻璃化转变温度(Tg)高,其结果,前述阻挡层成为坚硬的层。即,在后述的滤色器的制造方法中形成的涂膜层因桥环烃的骨架的存在而具有硬度高的阻挡层。本发明人等推测:该硬度高的阻挡层防止涂膜层中的颜料等着色剂在最表面析出(升华),另外,阻挡层中的桥环烃的骨架给分散于处于其下方的涂膜层的颜料带来一些影响,其结果,抑制了源自颜料等着色剂的异物的形成。
作为前述桥环烃的骨架,例如可列举出金刚烷环、全氢化茚环、十氢萘环、全氢化芴环、全氢化蒽环、全氢化菲环、二环戊烷环、二环戊烯环、全氢化苊环、全氢化萉(perhydrophenalene)环、降冰片烷环、降冰片烯环等。其中,从能够自涂膜最表面形成Tg高的阻挡层并且能够抑制源自颜料的异物的产生的方面出发,优选金刚烷环、二环戊烷环、降冰片烷环、降冰片烯环,更优选金刚烷环。
以下,对本发明中可优选用作聚合性单体(a2)的具有金刚烷环和聚合性不饱和基团的聚合性单体进行说明。
作为前述具有金刚烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体,例如可列举出下述式(a2-1)、(a2-2)所示的化合物等。
(式中,L表示反应性官能团,X及Y表示2价的有机基团或单键,R表示氢原子、甲基或CF3。)
作为前述反应性官能团,例如可列举出羟基、异氰酸酯基、环氧基、羧基、羧酸卤化物基、酸酐基等。其中,从可得到在使用得到的无规共聚物制造抗蚀剂组合物、涂布组合物时与组合物中的配混成分的相容性良好的无规共聚物的方面出发,优选羟基。
对于上述通式(a2-1)中的-X-L所示的具有前述反应性官能团的有机基团及Y的键合位置,可以键合于金刚烷环中的任意碳原子上,另外,关于-X-L,可以具有2个以上。进而,键合于构成金刚烷环的碳原子的氢原子的一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。另外,上述通式(a2-1)中的X及Y为2价的有机基团或单键,作为该2价的有机基团,可列举出亚甲基、丙基、异丙叉基等碳原子数1~8的亚烷基。
另外,前述式(a2-2)所示的化合物中,(甲基)丙烯酰基可以键合于金刚烷环中的任意碳原子。另外,对于键合于构成上述通式(a2-1)中的金刚烷结构的碳原子的氢原子,其一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。
作为前述通式(a2-1)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
另外,作为通式(a2-2)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
具有金刚烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体中,从可得到在使用得到的无规共聚物制造抗蚀剂组合物时与组合物中的配混成分的相容性良好的无规共聚物的方面出发,优选前述式(a2-2)所示的化合物、更优选前述式(a2-2-1)所示的化合物。
以下,对本发明中可优选用作聚合性单体(a2)的具有二环戊烷环和聚合性不饱和基团的聚合性单体进行说明。
作为前述具有二环戊烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体,例如可列举出下述式(a2-3)所示的化合物等。
(式中,R表示氢原子、甲基或CF3。)
另外,前述式(a2-3)所示的化合物中,(甲基)丙烯酰基可以键合于二环戊烷环中的任意碳原子。另外,对于键合于构成上述通式(a2-3)中的二环戊烷环的碳原子的氢原子,其一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。
作为前述通式(a2-3)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
具有二环戊烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体中,从可得到涂膜的Tg高的抗蚀剂组合物的方面出发,优选前述式(a2-3-2)所示的化合物。
以下,对本发明中可优选用作聚合性单体(a2)的具有二环戊烯环和聚合性不饱和基团的聚合性单体进行说明。
作为前述具有二环戊烯环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体,例如可列举出下述式(a2-4)所示的化合物等。
(式中,R表示氢原子、甲基或CF3。)
另外,前述式(a2-4)所示的化合物中,(甲基)丙烯酰基可以键合于二环戊烯环中的任意碳原子。另外,对于键合于构成上述通式(a2-3)中的二环戊烯环的碳原子的氢原子,其一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。
作为前述通式(a2-4)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
具有二环戊烯环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体中,从可得到涂膜的Tg高的抗蚀剂组合物的方面出发,优选前述式(a2-4-2)所示的化合物。
以下,对本发明中可优选用作聚合性单体(a2)的具有降冰片烷环和聚合性不饱和基团的聚合性单体进行说明。
作为前述具有降冰片烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体,例如可列举出下述式(a2-5)所示的化合物等。
(式中,R表示氢原子、甲基或CF3。)
另外,前述式(a2-5)所示的化合物中,(甲基)丙烯酰基可以键合于降冰片烷环中的任意碳原子。另外,对于键合于构成上述通式(a2-5)中的降冰片烷环的碳原子的氢原子,其一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。
作为前述通式(a2-5)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
具有降冰片烷环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体中,从可得到涂膜的Tg高的抗蚀剂组合物的方面出发,优选前述式(a2-5-2)所示的化合物。
以下,对本发明中可优选用作聚合性单体(a2)的具有降冰片烯环和聚合性不饱和基团的聚合性单体进行说明。
作为前述具有降冰片烯环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体,例如可列举出下述式(a2-6)所示的化合物等。
(式中,R表示氢原子、甲基或CF3。)
另外,前述式(a2-6)所示的化合物中,(甲基)丙烯酰基可以键合于降冰片烯环中的任意碳原子。另外,对于键合于构成上述通式(a2-6)中的降冰片烯环的碳原子的氢原子,其一部分或全部可以被氟原子、烷基等取代。
作为前述通式(a2-6)所示的聚合性单体的更具体的例子,例如可列举出下述所示的化合物等。
具有降冰片烯环和(甲基)丙烯酰基的聚合性单体中,从可得到涂膜的Tg高的抗蚀剂组合物的方面出发,优选前述式(a2-6-2)所示的化合物。
本发明提供一种无规共聚物,其特征在于,其为具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)的无规共聚物,并且,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.8。此处,若比(Mw/Mn)超过1.8,则不能形成坚固的涂膜表面,因此不优选。比(Mw/Mn)更优选1.0~1.7的范围、进一步优选1.0~1.5的范围。
从可得到更坚固的涂膜表面、并且成为具有良好的流平性的无规共聚物的方面出发,本发明的无规共聚物的重均分子量(Mw)优选500~200,000、更优选1,000~150,000的范围、进一步优选1,500~100,000的范围。
另外,从可得到更坚固的涂膜表面、并且成为具有良好的流平性的无规共聚物的方面出发,本发明的无规共聚物的数均分子量(Mn)优选300~120,000、更优选500~80,000的范围,进一步优选800~60,000的范围。
此处,数均分子量(Mn)及重均分子量(Mw)为基于凝胶渗透色谱法(以下,简记为“GPC”。)测定进行了聚苯乙烯换算的值。需要说明的是,GPC的测定条件如下。
[GPC测定条件]
测定装置:TOSOH CORPORATION制“HLC-8220GPC”、
柱:TOSOH CORPORATION制保护柱“HHR-H”(6.0mmI.D.×4cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOHCORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)
检测器:ELSD(Alltech Japan株式会社制“ELSD2000”)
数据处理:TOSOH CORPORATION制“GPC-8020model II数据解析版本4.30”
测定条件:柱温度 40℃
展开溶剂 四氢呋喃(THF)
流速 1.0ml/分钟
试样:用微孔过滤器对以树脂固体成分换算计为1.0质量%的四氢呋喃溶液进行过滤而得到的物质(5μl)。
标准试样:依据前述“GPC-8020model II数据解析版本4.30”的测定手册,使用分子量已知的下述单分散聚苯乙烯。
(单分散聚苯乙烯)
TOSOH CORPORATION制“A-500”
TOSOH CORPORATION制“A-1000”
TOSOH CORPORATION制“A-2500”
TOSOH CORPORATION制“A-5000”
TOSOH CORPORATION制“F-1”
TOSOH CORPORATION制“F-2”
TOSOH CORPORATION制“F-4”
TOSOH CORPORATION制“F-10”
TOSOH CORPORATION制“F-20”
TOSOH CORPORATION制“F-40”
TOSOH CORPORATION制“F-80”
TOSOH CORPORATION制“F-128”
TOSOH CORPORATION制“F-288”
TOSOH CORPORATION制“F-550”
对于本发明的无规共聚物中的氟原子含有率,从涂布不均少、成为表现出良好的流平性的无规共聚物的方面出发,优选4~40质量%的范围、更优选5~35质量%的范围、进一步优选6~30质量%的范围。需要说明的是,氟原子含有率可以通过燃烧离子色谱法进行测定。
本发明中,聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的无规共聚物在不损害本发明效果的范围内可以具有源自除聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)以外的聚合性单体(a3)的结构。
作为前述聚合性单体(a3),例如可列举出具有氧亚烷基的单体(a3-1)、具有烷基的单体(a3-2)等。此处,作为前述聚合性单体(a3)所具有的聚合性不饱和基团,可列举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基、马来酰亚胺基等,前述聚合性单体(a1)及聚合性单体(a2)所具有的聚合性不饱和基团为(甲基)丙烯酰基的情况下,从共聚性良好的方面出发,前述聚合性单体(a3)所具有的聚合性不饱和基团也优选为(甲基)丙烯酰基。
作为前述具有氧亚烷基的单体(a3-1),可列举出下述通式(a3-1)所示的单体。
(式中,R2为氢原子或甲基,Y1X及Y2为各自独立的亚烷基,p及q分别为0或1以上的整数,并且p和q的合计为1以上,R3为氢原子或碳原子数1~6的烷基。)
上述通式(a3-1)中的Y1及Y2为亚烷基,该亚烷基也包括具有取代基的亚烷基。作为-O-(Y1O)n-(Y2O)m-部分的具体例,可列举出重复单元数p为1、m为0、并且Y1为亚乙基的乙二醇残基;重复单元数p为1、m为0、并且Y1为亚丙基的丙二醇残基;重复单元数p为1、m为0、并且Y1为亚丁基的丁二醇残基;重复单元数p为2以上的整数、q为0、并且Y1为亚乙基的聚乙二醇残基;重复单元数p为2以上的整数、q为0、并且Y1为亚丙基的聚丙二醇残基;重复单元数p及q均为1以上的整数、并且Y1或Y2为亚甲基、另一者为亚丙基的环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物的残基等聚亚烷基二醇的残基。
前述具有氧亚烷基的单体(a3-1)中的聚亚烷基二醇的聚合度、即通式(a3-1)中的p及q的合计优选1~100的范围、更优选2~80的范围、更优选3~50的范围。需要说明的是,包含Y1的重复单元及包含Y2的重复单元可以以无规状配置,也可以以嵌段状配置。
上述通式(a3-1)中的R3为氢或碳原子数1~6的烷基。R3为氢的情况下,单体成为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等亚烷基二醇的单(甲基)丙烯酸酯,R3为碳原子数1~6的情况下,成为亚烷基二醇的单(甲基)丙烯酸酯的不是(甲基)丙烯酸酯的末端被碳原子数1~6的烷基封端而成者。
前述具有氧亚烷基的单体(a3-1)中,优选具有包含多个氧亚烷基的聚(氧亚烷基)的单体,作为具体的例子,可列举出聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(四乙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚四乙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(三亚甲基二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚三亚甲基二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丁二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯等。需要说明的是,“聚(乙二醇·丙二醇)”是指乙二醇与丙二醇的无规共聚物,“聚乙二醇·聚丙二醇”是指乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物。其它物质也同样。本发明的含氟聚合物的制造方法中,从在使用具有氧亚烷基的单体(a3-1)的情况下可得到与抗蚀剂组合物、涂布组合物中的其它成分的相容性良好的含氟聚合物的方面出发,优选聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯。
另外,作为具有氧亚烷基的单体(a3-1)的市售品,例如可列举出新中村化学工业株式会社制的“NK Ester M-20G”、“NK Ester M-40G”、“NK Ester M-90G”、“NK Ester M-230G”、“NK Ester AM-90G”、“NK Ester AMP-10G”、“NK Ester AMP-20G”、“NK Ester AMP-60G”、日油株式会社制的“BLEMMER PE-90”、“BLEMMER PE-200”、“BLEMMER PE-350”、“BLEMMER PME-100”、“BLEMMER PME-200”、“BLEMMER PME-400”、“BLEMMER PME-4000”、“BLEMMER PP-1000”、“BLEMMER PP-500”、“BLEMMER PP-800”、“BLEMMER 70PEP-350B”、“BLEMMER 55PET-800”、“BLEMMER 50POEP-800B”、“BLEMMER 10PPB-500B”、“BLEMMER NKH-5050”、“BLEMMER AP-400”、“BLEMMER AE-350”等。这些具有氧亚烷基的单体(a3-1)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为前述具有烷基的单体(a3-2),例如可列举出下述通式(a3-2)所示的单体等。
(式中,R4为氢原子或甲基,R5为碳原子数1~18的直链状、支链状或具有环结构的烷基。)
需要说明的是,上述通式(a3-2)中的R5为碳原子数1~18的直链状、支链状或具有环结构的烷基,该烷基可以具有脂肪族或芳香族的烃基、羟基等取代基。作为上述具有烷基的单体(a3-2)的具体例,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯等(甲基)丙烯酸的碳原子数1~18的烷基酯;(甲基)丙烯酸二环戊基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸二甲基金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯等(甲基)丙烯酸的碳原子数1~18的除前述(a2)以外的桥环状烷基酯等。这些具有烷基的单体(a3-2)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
与前述聚合性单体(a1)、聚合性单体(a2)一起组合使用聚合性单体(a3)时,从流平性和可得到抑制源自颜料等着色剂的异物的产生、而且也能够表现出起因于单体(a3)的各种效果的无规共聚物的方面出发,其用量相对于单体(a1)、单体(a2)的合计100质量份优选1~100质量份、更优选1~50质量份。
本发明的无规共聚物例如可以通过使具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合来适当地获得。
前述活性自由基聚合中,活性聚合末端被原子或原子团保护的休眠种可逆地产生自由基并与单体反应,由此进行生长反应。作为这样的活性自由基聚合的例子,可列举出原子转移自由基聚合(ATRP)、可逆加成-断裂型自由基聚合(RAFT)、借助氮氧自由基的自由基聚合(NMP)、使用有机碲的自由基聚合(TERP)等。这些当中对使用哪一方法没有特别限制,从控制的容易度等方面出发,优选上述ATRP。ATRP是将有机卤化物、或卤代磺酰化合物等作为引发剂、将由过渡金属化合物和配体形成的金属络合物作为催化剂而进行聚合。
上述ATRP中使用的聚合引发剂可以使用有机卤代化合物。具体而言,可列举出(1-氯乙基)苯及(1-溴乙基)苯、氯仿、四氯化碳、2-氯丙腈、α,α’-二氯二甲苯、α,α’-二溴二甲苯、六(α-溴甲基)苯、碳原子数1~6的2-卤代羧酸(例如2-氯丙酸、2-溴丙酸、2-氯异丁酸、2-溴异丁酸等)的碳原子数1~6的烷基酯等。另外,作为碳原子数1~6的2-卤代羧酸的碳原子数1~6的烷基酯的更具体的例子,例如可列举出,2-氯丙酸甲酯、2-氯丙酸乙酯、2-溴丙酸甲酯、2-溴异丁酸乙酯等。
上述ATRP中使用的过渡金属化合物为Mn+Xn所示的化合物。作为过渡金属的Mn+可以选自由Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ru2+、Ru3+、Cr2+、Cr3+、Mo0、Mo+、Mo2+、Mo3+、W2+、W3+、Rh3+、Rh4+、Co+、Co2+、Re2+、Re3+、Ni0、Ni+、Mn3+、Mn4+、V2+、V3+、Zn+、Zn2+、Au+、Au2+、Ag+及Ag2+组成的组。另外,X可以选自由卤素原子、碳原子数1~6的烷氧基、(SO4)1/2、(PO4)1/3、(HPO4)1/2、(H2PO4)、三氟甲磺酸、六氟磷酸酯、甲烷磺酸酯、芳基磺酸酯(优选苯磺酸酯或甲苯磺酸酯)、SeR1、CN及R2COO组成的组。此处,R1表示芳基、直链状或支链状的碳原子数1~20(优选碳原子数1~10)的烷基,R2表示氢原子、可以被卤素取代1~5次(适当的为被氟或氯取代1~3次)的直链状或支链状的碳原子数1~6的烷基(优选甲基)。进而,n表示金属上的形式电荷,为0~7为整数。
作为上述过渡金属络合物,没有特别限定,作为优选的例子,可列举出7、8、9、10、11族的过渡金属络合物,作为进一步优选的例子,可列举出0价的铜、1价的铜、2价的钌、2价的铁或2价的镍的络合物。
作为具有能与上述过渡金属配位键合的配体的化合物,可列举出具有能够与过渡金属借助σ键配位且包含1个以上氮原子、氧原子、磷原子或硫原子的配体的化合物、具有能与过渡金属借助π键合配位且包含2个以上碳原子的配体的化合物、具有能与过渡金属借助μ键或η键配位的配体的化合物。
作为具有上述配体的化合物的具体例,例如,中心金属为铜时可列举出与2,2’-联吡啶及其衍生物、1,10-二氮杂菲及其衍生物、四甲基亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、六甲基三(2-氨基乙基)胺等多胺等配体的络合物。另外,作为2价的钌络合物,可列举出二氯三(三苯基膦)钌、二氯三(三丁基膦)钌、二氯(环辛二烯)钌、二氯苯钌、二氯对伞花烃钌、二氯(降冰片二烯)钌、顺式二氯双(2,2’-联吡啶)钌、二氯三(1,10-二氮杂菲)钌、羰基氯氢三(三苯基膦)钌等。进而作为2价的铁络合物,可列举出双(三苯基膦)络合物、三氮环壬烷络合物等。
另外,上述活性自由基聚合中,优选使用溶剂。作为使用的溶剂,例如可列举出乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯系溶剂;二异丙基醚、二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲基醚等醚系溶剂;二氯甲烷、二氯乙烷等卤素系溶剂;甲苯、二甲苯等芳香族系溶剂;甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;甲醇、乙醇、异丙醇等醇系溶剂;二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等非质子性极性溶剂等。另外,这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
本发明的无规共聚物的制造方法中,优选在聚合引发剂、过渡金属化合物、具有能与该过渡金属配位键合的配体的化合物及溶剂的存在下、使聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)进行活性自由基聚合。
本发明的无规共聚物的制造方法中,作为聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的使用比例(反应比例),相对于聚合性单体(a1)100质量份使用聚合性单体(a2)50~900质量份从流平性良好、可得到颜料升华抑制效果高的无规共聚物的方面是优选的,更优选相对于聚合性单体(a1)100质量份使用聚合性单体(a2)100~800质量份。
活性自由基聚合时的聚合温度优选室温~120℃的范围。
另外,通过本发明的无规共聚物的制造方法制造本发明的无规共聚物的情况下,有时在该无规共聚物中会残留来源于前述过渡金属化合物的金属。因此,在残留金属时会产生问题的光致抗蚀剂组合物等的半导体用途中,使用根据本发明制造方法的无规共聚物的情况下,优选在聚合反应后使用活性氧化铝等将残留金属去除。
本发明提供一种抗蚀剂组合物,其特征在于,含有本发明的无规共聚物(以下,有时将其称为“无规共聚物(A)。”)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)。该抗蚀剂组合物例如可以通过如下抗蚀剂组合物的制造方法适当地来提供,该制造方法的特征在于,含有如下工序:使具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,由此得到活性自由基聚合的无规共聚物(A)的工序;以及将该无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)混合的工序。前述获得无规共聚物(A)的工序为相当于本发明的无规共聚物的制造方法的工序。
前述着色剂(B)可列举出颜料、染料,另外,颜料可以为有机颜料,也可以为无机颜料。前述有机颜料可以使用红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料等各色调的颜料。另外,作为有机颜料的化学结构,例如可列举出喹吖啶酮系、苝系、吡咯并吡咯系、蒽醌系、酞菁系、阴丹士林系、卤代酞菁系、四氯异吲哚啉酮系、汉沙黄(HansaYellow)系、联苯胺黄(Benzidine Yellow)系、偶氮系、苯并咪唑酮(benzimidazolon)系、异吲哚啉酮系、二噁嗪系等。需要说明的是,下述的“C.I.”是指颜色索引(colour index)(C.I.;The Society of Dyers and Colourists公司出版)。
作为前述红色颜料,例如可列举出C.I.颜料红1、C.I.颜料红2、C.I.颜料红3、C.I.颜料红4、C.I.颜料红5、C.I.颜料红6、C.I.颜料红7、C.I.颜料红8、C.I.颜料红9、C.I.颜料红12、C.I.颜料红14、C.I.颜料红15、C.I.颜料红16、C.I.颜料红17、C.I.颜料红21、C.I.颜料红22、C.I.颜料红23、C.I.颜料红31、C.I.颜料红32、C.I.颜料红37、C.I.颜料红38、C.I.颜料红41、C.I.颜料红47、C.I.颜料红48、C.I.颜料红48:1、C.I.颜料红48:2、C.I.颜料红48:3、C.I.颜料红48:4、C.I.颜料红49、C.I.颜料红49:1、C.I.颜料红49:2、C.I.颜料红50:1、C.I.颜料红52:1、C.I.颜料红52:2、C.I.颜料红53、C.I.颜料红53:1、C.I.颜料红53:2、C.I.颜料红53:3、C.I.颜料红57、C.I.颜料红57:1、C.I.颜料红57:2、C.I.颜料红58:4、C.I.颜料红60、C.I.颜料红63、C.I.颜料红63:1、C.I.颜料红63:2、C.I.颜料红64、C.I.颜料红64:1、C.I.颜料红68、C.I.颜料红69、C.I.颜料红81、C.I.颜料红81:1、C.I.颜料红81:2、C.I.颜料红81:3、C.I.颜料红81:4、C.I.颜料红83、C.I.颜料红88、C.I.颜料红90:1、C.I.颜料红97、C.I.颜料红101、C.I.颜料红101:1、C.I.颜料红104、C.I.颜料红108、C.I.颜料红108:1、C.I.颜料红109、C.I.颜料红112、C.I.颜料红113、C.I.颜料红114、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红144、C.I.颜料红146、C.I.颜料红147、C.I.颜料红149、C.I.颜料红151、C.I.颜料红166、C.I.颜料红168、C.I.颜料红169、C.I.颜料红170、C.I.颜料红172、C.I.颜料红173、C.I.颜料红174、C.I.颜料红175、C.I.颜料红176、C.I.颜料红177、C.I.颜料红178、C.I.颜料红179、C.I.颜料红180、C.I.颜料红181、C.I.颜料红184、C.I.颜料红185、C.I.颜料红187、C.I.颜料红188、C.I.颜料红190、C.I.颜料红192、C.I.颜料红193、C.I.颜料红194、C.I.颜料红200、C.I.颜料红202、C.I.颜料红206、C.I.颜料红207、C.I.颜料红208、C.I.颜料红209、C.I.颜料红210、C.I.颜料红213、C.I.颜料红214、C.I.颜料红215、C.I.颜料红216、C.I.颜料红217、C.I.颜料红220、C.I.颜料红221、C.I.颜料红223、C.I.颜料红224、C.I.颜料红226、C.I.颜料红227、C.I.颜料红228、C.I.颜料红230、C.I.颜料红231、C.I.颜料红232、C.I.颜料红233、C.I.颜料红235、C.I.颜料红236、C.I.颜料红237、C.I.颜料红238、C.I.颜料红239、C.I.颜料红240、C.I.颜料红242、C.I.颜料红243、C.I.颜料红245、C.I.颜料红247、C.I.颜料红249、C.I.颜料红250、C.I.颜料红251、C.I.颜料红253、C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料红256、C.I.颜料红257、C.I.颜料红258、C.I.颜料红259、C.I.颜料红260、C.I.颜料红262、C.I.颜料红263、C.I.颜料红264、C.I.颜料红265、C.I.颜料红266、C.I.颜料红267、C.I.颜料红268、C.I.颜料红269、C.I.颜料红270、C.I.颜料红271、C.I.颜料红272、C.I.颜料红273、C.I.颜料红274、C.I.颜料红275、C.I.颜料红276等。
作为前述绿色颜料,例如可列举出C.I.颜料绿1、C.I.颜料绿2、C.I.颜料绿4、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿8、C.I.颜料绿10、C.I.颜料绿13、C.I.颜料绿14、C.I.颜料绿15、C.I.颜料绿17、C.I.颜料绿18、C.I.颜料绿19、C.I.颜料绿26、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿45、C.I.颜料绿48、C.I.颜料绿50、C.I.颜料绿51、C.I.颜料绿54、C.I.颜料绿55、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59等。
作为前述蓝色颜料,例如可列举出C.I.颜料蓝1、C.I.颜料蓝1:2、C.I.颜料蓝9、C.I.颜料蓝14、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17、C.I.颜料蓝19、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝25、C.I.颜料蓝27、C.I.颜料蓝28、C.I.颜料蓝29、C.I.颜料蓝33、C.I.颜料蓝35、C.I.颜料蓝36、C.I.颜料蓝56、C.I.颜料蓝56:1、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝61、C.I.颜料蓝61:1、C.I.颜料蓝62、C.I.颜料蓝63、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料蓝66、C.I.颜料蓝67、C.I.颜料蓝68、C.I.颜料蓝71、C.I.颜料蓝72、C.I.颜料蓝73、C.I.颜料蓝74、C.I.颜料蓝75、C.I.颜料蓝76、C.I.颜料蓝78、C.I.颜料蓝79等。
作为前述黄色颜料,例如可列举出C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄1:1、C.I.颜料黄2、C.I.颜料黄3、C.I.颜料黄4、C.I.颜料黄5、C.I.颜料黄6、C.I.颜料黄9、C.I.颜料黄10、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄13、C.I.颜料黄14、C.I.颜料黄16、C.I.颜料黄17、C.I.颜料黄20、C.I.颜料黄24、C.I.颜料黄31、C.I.颜料黄32、C.I.颜料黄34、C.I.颜料黄35、C.I.颜料黄35:1、C.I.颜料黄36、C.I.颜料黄36:1、C.I.颜料黄37、C.I.颜料黄37:1、C.I.颜料黄40、C.I.颜料黄41、C.I.颜料黄42、C.I.颜料黄43、C.I.颜料黄48、C.I.颜料黄53、C.I.颜料黄55、C.I.颜料黄61、C.I.颜料黄62、C.I.颜料黄62:1、C.I.颜料黄63、C.I.颜料黄65、C.I.颜料黄73、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄75、C.I.颜料黄81、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄86、C.I.颜料黄87、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄94、C.I.颜料黄95、C.I.颜料黄97、C.I.颜料黄100、C.I.颜料黄101、C.I.颜料黄104、C.I.颜料黄105、C.I.颜料黄108、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄111、C.I.颜料黄116、C.I.颜料黄117、C.I.颜料黄119、C.I.颜料黄120、C.I.颜料黄125、C.I.颜料黄126、C.I.颜料黄127、C.I.颜料黄127:1、C.I.颜料黄128、C.I.颜料黄129、C.I.颜料黄133、C.I.颜料黄134、C.I.颜料黄136、C.I.颜料黄137、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄142、C.I.颜料黄147、C.I.颜料黄148、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄151、C.I.颜料黄153、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄155、C.I.颜料黄157、C.I.颜料黄158、C.I.颜料黄159、C.I.颜料黄160、C.I.颜料黄161、C.I.颜料黄162、C.I.颜料黄163、C.I.颜料黄164、C.I.颜料黄165、C.I.颜料黄166、C.I.颜料黄167、C.I.颜料黄168、C.I.颜料黄169、C.I.颜料黄170、C.I.颜料黄172、C.I.颜料黄173、C.I.颜料黄174、C.I.颜料黄175、C.I.颜料黄176、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄181、C.I.颜料黄182、C.I.颜料黄183、C.I.颜料黄184、C.I.颜料黄185、C.I.颜料黄188、C.I.颜料黄189、C.I.颜料黄190、C.I.颜料黄191、C.I.颜料黄191:1、C.I.颜料黄192、C.I.颜料黄193、C.I.颜料黄194、C.I.颜料黄195、C.I.颜料黄196、C.I.颜料黄197、C.I.颜料黄198、C.I.颜料黄199、C.I.颜料黄200、C.I.颜料黄202、C.I.颜料黄203、C.I.颜料黄204、C.I.颜料黄205、C.I.颜料黄206、C.I.颜料黄207、C.I.颜料黄208等。
作为前述紫色颜料,例如可列举出C.I.颜料紫1、C.I.颜料紫1:1、C.I.颜料紫2、C.I.颜料紫2:2、C.I.颜料紫3、C.I.颜料紫3:1、C.I.颜料紫3:3、C.I.颜料紫5、5:1、C.I.颜料紫14、C.I.颜料紫15、C.I.颜料紫16、C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫25、C.I.颜料紫27、C.I.颜料紫29、颜料紫30、C.I.颜料紫31、C.I.颜料紫32、C.I.颜料紫37、C.I.颜料紫39、颜料紫40、C.I.颜料紫42、C.I.颜料紫44、C.I.颜料紫47、C.I.颜料紫49、C.I.颜料紫50等。
作为前述橙色颜料,例如可列举出C.I.颜料橙1、C.I.颜料橙2、C.I.颜料橙5、C.I.颜料橙13、C.I.颜料橙16、C.I.颜料橙17、C.I.颜料橙19、C.I.颜料橙20、C.I.颜料橙21、C.I.颜料橙22、C.I.颜料橙23、C.I.颜料橙24、C.I.颜料橙34、C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙38、C.I.颜料橙39、C.I.颜料橙43、C.I.颜料橙46、C.I.颜料橙48、C.I.颜料橙49、C.I.C.I.颜料橙51、C.I.颜料橙55、C.I.颜料橙59、颜料橙61、C.I.颜料橙62、C.I.颜料橙64、C.I.颜料橙65、C.I.颜料橙67、C.I.颜料橙68、C.I.颜料橙69、C.I.颜料橙70、C.I.颜料橙71、C.I.颜料橙72、C.I.颜料橙73、C.I.颜料橙74、C.I.颜料橙75、C.I.颜料橙77、C.I.颜料橙78、C.I.颜料橙79等。
由于液晶显示装置及有机EL显示装置中使用的滤色器的三原色的各像素为红(R)、绿(G)、蓝(B),因此以前述红色颜料、绿色颜料及蓝色颜料为主成分,出于提高颜色再现性的目的,也可以将前述黄色、紫色、橙色等颜色的有机颜料用作色调调整。
另外,作为前述无机颜料,例如可列举出硫酸钡、硫酸铅、氧化钛、铬黄、铁丹(bengala)、氧化铬等。
作为本发明中使用的染料,例如,可优选例示出下述(b1)所示的盐、呫吨系染料等,
作为前述呫吨系染料,例如可列举出C.I.酸性红51、52、87、92、289、388、C.I.酸性紫9、30、C.I.碱性红8、C.I.媒染红27、孟加拉红(rose bengal)B、磺酰罗丹明G、罗丹明(Rhodamine)6G、日本特开2010-032999号公报、日本特开2011-138094号公报等中记载的呫吨系染料等。
前述呫吨系染料中,优选以下述式(b2)所示的化合物为主成分的染料。
[式(1)中,R1~R4各自独立地表示氢原子、-R8或碳原子数6~10的1价芳香族烃基,该芳香族烃基中所含的氢原子可以被卤素原子、-R8、-OH、-OR8、-SO3-、-SO3H、-SO3 -M+、-CO2H、-CO2R8、-SO3R8或-SO2NR9R10取代。
R5表示-OH、-SO3-、-SO3H、-SO3 -M+、-CO2H、-CO2 -M+、-CO2R8、-SO3R8或-SO2NR9R10。
m表示0~5的整数。m为2以上的整数时,多个R5可以相同或不同。
R6及R7各自独立地表示碳数1~6的烷基。
M+表示+N(R11)4、Na+或K+。
X表示卤素原子。
a表示0或1的整数。
R8表示碳原子数1~20的1价饱和烃基,该饱和烃基中所含的氢原子可以被卤素原子取代。
R11各自独立地表示氢原子、碳原子数1~20的1价饱和烃基或碳原子数7~10的芳烷基。
R9及R10各自独立地表示氢原子、或碳原子数1~20的1价饱和烃基,该饱和烃基中所含的氢原子可以被-OH或卤素原子取代,该饱和脂肪族烃基中所含的-CH2-可以被-O-、-CO-、-NH-或-NR8-取代,R9及R10可以彼此键合而形成包含氮原子的3~10元环的杂环。]
作为前述式(b2)中的R1~R4中的碳原子数6~10的1价芳香族烃基,例如可列举出苯基、甲苯基、二甲苯基、三甲苯基(mesityl)、丙基苯基及丁基苯基等。
前述式(b2)中的碳原子数6~10的1价芳香族烃基优选具有选自由-SO3-、-SO3H、-SO3 -M+及-SO2NR9R10组成的组中的至少1种作为取代基,更优选具有选自由-SO3 -M+及-SO2NR9R10组成的组中的至少1种作为取代基。作为该情况下的-SO3 -M+,优选-SO3 -+N(R11)4。R1~R4为所述基团时,可以期待抗蚀剂组合物的异物的产生少、并且可得到耐热性优异的涂膜层。
作为前述式(b2)中的R8~R11中的碳原子数1~20的1价饱和烃基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十六烷基、二十烷基等碳数1~20的烷基;环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、三环癸基等碳原子数3~20的环烷基等。
作为前述式(b2)中的R6及R7中的碳原子数1~6的烷基,例如可列举出上述中列举出的烷基中的碳原子数1~6的烷基等。
作为前述式(b2)中的R11中的碳原子数7~10的芳烷基,例如可列举出苄基、苯基乙基、苯基丁基等。
前述M+例如为+N(R11)4、Na+或K+,优选为+N(R11)4。作为前述+N(R11)4,例如,优选4个R11中至少2个为碳原子数5~20的1价饱和烃基。另外,4个R11的合计碳数优选20~80、更优选20~60。R11为所述基团时,可以期待本发明的抗蚀剂组合物形成异物少的着色涂膜、图案。
另外,前述呫吨系染料中,更优选下述式(b3)所示的染料。
[式(b3)中,R21~R24各自独立地表示氢原子、-R26或碳原子数6~10的1价芳香族烃基,该芳香族烃基中所含的氢原子可以被-SO3-、-SO3 -Ma+、-SO3H、-SO3R26或-SO2NHR26取代。
X表示卤素原子。
a1表示0或1的整数。
m1表示0~5的整数。m1为2以上的整数时,多个R25可以相同或不同。
Ma+表示+N(R27)4、Na+或K+。
R25表示-SO3-、-SO3 -Ma+、-SO3H或SO2NHR26。
R26表示碳原子数1~20的1价饱和烃基。
R27各自独立地表示碳原子数1~20的1价饱和烃基或苄基。]
作为前述式(b3)中的R21~R24中的碳原子数6~10的1价芳香族烃基,例如可列举出与作为R1~R4中的芳香族烃基而列举出的基团同样的基团。其中优选,R21及R23为氢原子、并且R22及R24为碳原子数6~10的1价芳香族烃基、该芳香族烃基中所含的氢原子可以被-SO3-、-SO3-M+、-SO3H、-SO3R26或-SO2NHR26取代。进一步优选,R21及R23为氢原子、并且R22及R24为碳原子数6~10的1价芳香族烃基、该芳香族烃基中所含的氢原子被-SO3 -M+或-SO2NHR26取代。R21~R24为所述基团时,可以期待包含化合物(b-2-3)的抗蚀剂组合物能够形成耐热性优异的着色涂膜、图案。
作为前述式(b3)中的R26及R27中的碳原子数1~20的1价饱和烃基,例如可列举出与作为前述R8~R11中的饱和烃基而列举出的基团同样的基团等。
优选前述式(b3)中的R21~R24中的-R26各自独立地为氢原子、甲基或乙基。
作为前述式(b3)中的-SO3R26及-SO2NHR26中的R26,优选碳原子数3~20的支链状烷基、更优选碳原子数6~12的支链状烷基、进一步优选2-乙基己基。R26为所述基团时,可期待包含化合物(b3)的抗蚀剂组合物能形成异物的产生少的着色涂膜、图案。
前述Ma+为+N(R27)4、Na+或K+,优选为+N(R27)4。作为前述+N(R27)4,优选4个R27中至少2个为碳原子数5~20的1价饱和烃基。另外,4个R27的合计碳原子数优选20~80、更优选20~60。可期待包含R27为所述基团的化合物(b3)的抗蚀剂组合物能够形成异物的产生少的涂膜层、图案。
作为本发明中可以使用的优选呫吨系染料,例如可列举出以式(b4)~式(b21)所示的化合物为主成分的染料等。需要说明的是,下述式中,Ra表示2-乙基己基。
作为呫吨系染料的主成分的化合物中,优选C.I.酸性红289的磺酰胺化物或C.I.酸性红289的季铵盐。作为这样的化合物,例如可列举出式(b4)~式(b11)、式(b16)及式(b17)所示的化合物等。
前述式(b1)所示的化合物例如可以通过利用常规方法将具有-SO3H的色素或色素中间体氯化,使所得具有-SO2Cl的色素或色素中间体与R8-NH2所示的胺反应来制造。另外,也可以通过使由日本特开平3-78702号公报3页的右上栏~左下栏中记载的方法制造的色素与上述同样地氯化后、与胺反应来制造。
本发明中使用的染料(b2)也可以使用除前述式(b1)所示的盐、呫吨系染料以外的其它染料。作为前述其它染料,例如可列举出油溶性染料、酸性染料、酸性染料的胺盐、酸性染料的磺酰胺衍生物等染料等,具体而言,例如可列举出颜色索引(The Society ofDyersand Colourists出版)中分类为染料的化合物、染色笔记(Shikisensha Co.,Ltd.)中所记载的各种染料等。
作为前述其它染料,例如可列举出C.I.溶剂黄4(以下,省略C.I.溶剂黄的记载,仅有编号的记载。)、14、15、23、24、38、62、63、68、82、94、98、99;C.I.溶剂红45、49、125、130;C.I.溶剂橙2、7、11、15、26、56;等C.I.溶剂染料、
C.I.酸性黄1、3、7、9、11、17、23、25、29、34、36、38、40、42、54、65、72、73、76、79、98、99、111、112、113、114、116、119、123、128、134、135、138、139、140、144、150、155、157、160、161、163、168、169、172、177、178、179、184、190、193、196、197、199、202、203、204、205、207、212、214、220、221、228、230、232、235、238、240、242、243、251;
C.I.酸性红1、4、8、14、17、18、26、27、29、31、34、35、37、42、44、50、51、52、57、66、73、80、87、88、91、92、94、97、103、111、114、129、133、134、138、143、145、150、151、158、176、182、183、198、206、211、215、216、217、227、228、249、252、257、258、260、261、266、268、270、274、277、280、281、195、308、312、315、316、339、341、345、346、349、382、383、394、401、412、417、418、422、426;
C.I.酸性橙6、7、8、10、12、26、50、51、52、56、62、63、64、74、75、94、95、107、108、169、173;
C.I.酸性紫6B、7、9、17、19;等C.I.酸性染料、
C.I.直接黄2、33、34、35、38、39、43、47、50、54、58、68、69、70、71、86、93、94、95、98、102、108、109、129、136、138、141;
C.I.直接红79、82、83、84、91、92、96、97、98、99、105、106、107、172、173、176、177、179、181、182、184、204、207、211、213、218、220、221、222、232、233、234、241、243、246、250;
C.I.直接橙34、39、41、46、50、52、56、57、61、64、65、68、70、96、97、106、107;C.I.直接紫47、52、54、59、60、65、66、79、80、81、82、84、89、90、93、95、96、103、104;等C.I.直接染料、
C.I.媒染黄5、8、10、16、20、26、30、31、33、42、43、45、56、61、62、65;
C.I.媒染红1、2、3、4、9、11、12、14、17、18、19、22、23、24、25、26、30、32、33、36、37、38、39、41、43、45、46、48、53、56、63、71、74、85、86、88、90、94、95;
C.I.媒染橙3、4、5、8、12、13、14、20、21、23、24、28、29、32、34、35、36、37、42、43、47、48;
C.I.媒染紫1、2、4、5、7、14、22、24、30、31、32、37、40、41、44、45、47、48、53、58;等C.I.媒染染料等。
另一方面,用于形成黑色矩阵(BM)的着色剂(B),只要为黑色,就没有特别限定,例如,优选炭黑、金属氧化物、包含2种以上金属氧化物的复合金属化合物等颜料。另外,可以将选自具有红、蓝、绿、紫、黄、青、品红的色调的颜料中的2种以上有机颜料混合、通过混色来组合为黑色。
作为前述炭黑,例如可列举出灯黑、乙炔黑、热裂炭黑、槽法炭黑、炉黑等。作为前述金属氧化物,可列举出通过钛的氧化或二氧化钛的还原得到的钛黑。通常钛黑由TimO2m-1(m为1以上的数)所示。另外,作为金属氧化物,也可列举出铜、铁、铬、锰、钴等的金属氧化物。进而,作为包含2种以上金属氧化物的复合金属化合物,例如可列举出铜-铬的氧化物、铜-铬-锰的氧化物、铜-铁-锰的氧化物或钴-铁-锰的氧化物等。
作为前述炭黑的市售品,例如可列举出三菱化学株式会社制的MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA220、MA230、MA600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、OIL7B、OIL9B、OIL11B、OIL30B、OIL31B等、Evonik Japan Co.,Ltd.制的Printex3、Printex3OP、Printex30、Printex30OP、Printex40、Printex45、Printex55、Printex60、Printex75、Printex80、Printex85、Printex90、PrintexA、PrintexL、PrintexG、PrintexP、PrintexU、PrintexV、PrintexG、SpecialBlack550、SpecialBlack350、SpecialBlack250、SpecialBlack100、SpecialBlack6、SpecialBlack5、SpecialBlack4、ColorBlackFW1、ColorBlackFW2、ColorBlackFW2V、ColorBlackFW18、ColorBlackFW18、ColorBlackFW200、ColorBlackS160、ColorBlackS170、Cabot Japan K.K.制的Monarch120、Monarch280、Monarch460、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Monarch4630、REGAL99、REGAL99R、REGAL415、REGAL415R、REGAL250、REGAL250R、REGAL330、REGAL400R、REGAL55R0、REGAL660R、BLACKPEARLS480、PEARLS130、VULCANXC72R、ELFTEX-8等、コロンビヤンカーボン社制的RAVEN11、RAVEN14、RAVEN15、RAVEN16、RAVEN22、RAVEN30、RAVEN35、RAVEN40、RAVEN410、RAVEN420、RAVEN450、RAVEN500、RAVEN780、RAVEN850、RAVEN890H、RAVEN1000、RAVEN1020、RAVEN1040、RAVEN1060U、RAVEN1080U、RAVEN1170、RAVEN1190U、RAVEN1250、RAVEN1500、RAVEN2000、RAVEN2500U、RAVEN3500、RAVEN5000、RAVEN5250、RAVEN5750、RAVEN7000等。
上述炭黑中,作为具有滤色器的黑色矩阵所要求的高的光学浓度及高的表面电阻率的炭黑,优选使用被树脂覆盖的炭黑。需要说明的是,被树脂覆盖的炭黑例如可以通过日本特开平9-26571号公报、日本特开平9-71733号公报、日本特开平9-95625号公报、日本特开平9-238863号公报或日本特开平11-60989号公报中记载的方法对公知的炭黑进行处理来得到。
另外,作为前述钛黑的制作方法,可列举出:日本特开昭49-5432号公报中记载的将二氧化钛和金属钛的混合体在还原气氛下加热使其还原的方法、日本特开昭57-205322号公报中记载的将通过四氯化钛的高温水解得到的超微细二氧化钛在含有氢的还原气氛中还原的方法、日本特开昭60-65069号公报及日本特开昭61-201610号公报中记载的将二氧化钛或氢氧化钛在氨存在下进行高温还原的方法、日本特开昭61-201610号公报中记载的使二氧化钛或氢氧化钛上附着钒化合物、在氨存在下进行高温还原的方法等。作为钛黑的市售品,例如可列举出Mitsubishi Materials Corporation制的钛黑10S、12S、13R、13M、13M-C等。
作为混合2种以上有机颜料、通过混色制成黑色的组合,可列举出将红色、绿色、蓝色这三种颜色的颜料混合而得到的黑色颜料。作为为了制备黑色颜料而能混合使用的色料,可列举出维多利亚纯蓝(Victoria Pure Blue)(C.I.42595)、金胺O(C.I.41000)、阳离子亮黄素(Cathilon Brilliant Flavin,Basic 13)、罗丹明6GCP(C.I.45160)、罗丹明B(C.I.45170)、番红OK70:100(C.I.50240)、罂红X(C.I.42080)、No.120/雷奥诺尔黄(LionolYellow)(C.I.21090)、雷奥诺尔黄GRO(C.I.21090)、SYMULER Fast Yellow 8GF(C.I.21105)、联苯胺黄4T-564D(C.I.21095)、SYMULER Fast red 4015(C.I.12355)、雷奥诺尔红7B4401(Lionol red C.I.15850)、FASTOGEN Blue TGR-L(C.I.74160)、雷奥诺尔蓝(Lionol Blue)SM(C.I.26150)、雷奥诺尔蓝ES(C.I.颜料蓝15:6)、LIONOGEN Red GD(C.I.颜料红168)、雷奥诺尔绿(Lionol Green)2YS(C.I.颜料绿36)等。
作为为了制备黑色颜料而能混合使用的其它色料,例如可列举出C.I.颜料黄20、C.I.颜料黄24、C.I.颜料黄86、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄117、C.I.颜料黄125、C.I.颜料黄137、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄147、C.I.颜料黄148、C.I.颜料黄153、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄166、C.I.颜料橙36、C.I.颜料橙43、C.I.颜料橙51、C.I.颜料橙55、C.I.颜料橙59、C.I.颜料橙61、C.I.颜料红9、C.I.颜料红97、C.I.颜料红122、C.I.颜料红123、C.I.颜料红149、C.I.颜料红168、C.I.颜料红177、C.I.颜料红180、C.I.颜料红192、C.I.颜料红215、C.I.颜料红216、C.I.颜料红217、C.I.颜料红220、C.I.颜料红223、C.I.颜料红224、C.I.颜料红226、C.I.颜料红227、C.I.颜料红228、C.I.颜料红240、C.I.C.I.颜料紫19、C.I.颜料紫23、C.I.颜料紫29、C.I.颜料紫30、C.I.颜料紫37、C.I.颜料紫40、C.I.颜料紫50、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料绿7、C.I.棕色颜料23、25、26等。
使用炭黑作为黑色颜料的情况下,平均一次粒径优选0.01~0.08μm的范围,从显影性良好的方面出发,更优选0.02~0.05μm的范围。另外,使用的炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(以下,简记为“DBP”。)吸收量优选40~100cm3/100g的范围,从分散性·显影性良好的方面出发,更优选50~80cm3/100g的范围。进而,使用的炭黑的利用BET法得到的比表面积优选50~120m2/g的范围,从分散稳定性良好的方面出发,更优选60~95m2/g的范围。
另外,对于炭黑,颗粒形状与有机颜料等不同,以被称作1次颗粒熔接而成的结构的状态存在,另外,有时通过后处理在颗粒表面形成微细的细孔。因此,为了表示炭黑的颗粒形状,通常优选除了通过与前述有机颜料相同的方法求出的1次颗粒的平均粒径以外,还对DBP吸收量(JISK6221)和利用BET法得到的比表面积(JISK6217)进行测定,作为结构、细孔量的指标。
着色剂(B)中,从生产率良好、颜色浓度浓、而且可得到耐久性优异的涂膜层的方面出发,优选颜料,从能够最大限度地发挥能够抑制源自着色剂的异物的产生这样的本发明的效果的方面出发,更优选选自由C.I.颜料红177、C.I.颜料红207、C.I.颜料红254、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄129、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:6及C.I.颜料紫23组成的组中的一种以上颜料。
前述着色剂(B)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
前述着色剂(B)的配混量相对于后述的碱可溶性树脂(C)与聚合性化合物(D)的合计100质量份,以质量基准计优选为10~80质量份的范围、更优选为15~65质量份的范围。
作为本发明中使用的碱可溶性树脂(C),为在碱显影液中可溶的树脂。碱可溶性树脂(C)优选具有选自羧基、酚羟基及磺酸基的组中的至少1种酸性基团或其盐的树脂。
若对前述碱可溶性树脂(C)更具体地进行说明,则可列举出例如以下的树脂等。
·将具有酸性基团的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的碱可溶性树脂(C1)。
·使将具有反应性基团的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的不具有酸性基团的聚合物、与具有对该反应性基团有反应性的反应性基团和酸基的化合物反应而得到的碱可溶性树脂(C2)
·对含环氧基(甲基)丙烯酸酯与其它聚合性单体的共聚物,在该共聚物所具有的环氧基的至少一部分上加成不饱和单羧酸,进而在通过不饱和单羧酸的加成反应而生成的羟基的至少一部分上加成聚羧酸的酸酐而得到的碱可溶性树脂(C3)。
·具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂(C4)
以下,对上述(C1)~(C4)详细地进行说明。
作为前述碱可溶性树脂(C1),例如可列举出将具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的碱可溶性树脂、将具有磺酸基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的碱可溶性树脂等。其中,优选将具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的碱可溶性树脂。
作为前述具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、肉桂酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基己二酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基马来酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基氢邻苯二甲酸、2-(甲基)丙烯酰氧基丁基邻苯二甲酸等聚合性单体;
对丙烯酸加成ε-己内酯、β-丙内酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯等内酯而成的聚合性单体;对(甲基)丙烯酸羟基烷基酯加成琥珀酸、马来酸、邻苯二甲酸、或它们的酸酐而得到的聚合性单体等。这些具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。前述具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体中,优选(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸。
作为前述具有磺酸基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸-2-磺基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-磺基丙酯、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙磺酸酯、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或它们的盐等。
制备碱可溶性树脂(C1)时,可以在不损害本发明效果的范围内组合使用其它聚合性单体。作为其它单体,例如可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基甲酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、单(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯等(甲基)丙烯酸酯;
(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯等(甲基)丙烯酸羟基烷酯、单(甲基)丙烯酸甘油酯等具有羟基的(甲基)丙烯酸酯;
苯乙烯及其衍生物等芳香族乙烯基化合物;N-乙烯基吡咯烷酮等乙烯基化合物;N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺等N-取代马来酰亚胺;
聚(甲基)丙烯酸甲酯大分子单体、聚苯乙烯大分子单体、聚(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯大分子单体、聚乙二醇大分子单体、聚丙二醇大分子单体、聚己内酯大分子单体等大分子单体等。其它聚合性单体可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
上述其它聚合性单体中,苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、N-环己基马来酰亚胺、N-苄基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺从透明性良好、不易损害耐热性的方面出发是优选的。
这些其它聚合性单体的用量在全部聚合性单体成分中优选95质量%以下、更优选85质量%以下。
作为碱可溶性树脂(C1)的具体例,例如可列举出(甲基)丙烯酸与、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、环己基马来酰亚胺等不含羟基的聚合性单体与、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯等含羟基聚合性单体的共聚物;
(甲基)丙烯酸与、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯的共聚物;
(甲基)丙烯酸与苯乙烯的共聚物;(甲基)丙烯酸与苯乙烯与α-甲基苯乙烯的共聚物;(甲基)丙烯酸与环己基马来酰亚胺的共聚物等。碱可溶性树脂(C1)之中,从可得到颜料分散性优异的抗蚀剂组合物的方面出发,优选使用了(甲基)丙烯酸苄酯的碱可溶性树脂。
前述碱可溶性树脂(C1)的酸值优选10~500mgKOH/g的范围、更优选30~350mgKOH/g的范围、进一步优选40~300mgKOH/g的范围。另外,前述碱可溶性树脂(C1)的通过GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)优选2,000~100,000的范围、更优选3000~80,000的范围、进一步优选4000~50,000的范围。
本发明中,也可以使用对将具有羧基的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的含羧基碱可溶性树脂的羧基加成含环氧基不饱和化合物而得到的碱可溶性树脂(C1-1)。
作为前述含环氧基不饱和化合物,例如可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、缩水甘油基-α-乙基丙烯酸酯、巴豆酰基缩水甘油醚、(异)巴豆酸缩水甘油醚、N-(3,5-二甲基-4-缩水甘油基)苄基丙烯酰胺、4-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯缩水甘油醚等。另外,从实现耐热性的提高、使用颜料作为前述着色剂(B)时的分散性的提高的方面出发,优选含脂环式环氧基不饱和化合物。
作为前述含脂环式环氧基不饱和化合物所具有的脂环式环氧基,例如可列举出2,3-环氧环戊基、3,4-环氧环己基、7,8-环氧〔三环[5.2.1.0]癸-2-基〕基等。另外,作为烯属不饱和基团,优选(甲基)丙烯酰基。含脂环式环氧基不饱和化合物可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
为了对前述含羧基碱可溶性树脂的羧基部分加成前述含环氧基不饱和化合物,可以使用公知的方法。例如,可以使含羧基碱可溶性树脂与含环氧基不饱和化合物在三乙胺、苄基甲基胺等叔胺;十二烷基三甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵等季铵盐;吡啶、三苯基膦等催化剂的存在下、在有机溶剂中,反应温度50~150℃下反应几小时~几十小时,由此在树脂的羧基上加成含环氧基不饱和化合物。
前述碱可溶性树脂(C1-1)的酸值优选10~500mgKOH/g的范围、更优选30~350mgKOH/g的范围、进一步优选40~300mgKOH/g的范围。另外,碱可溶性树脂(C1-1)的通过GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量优选2,000~100,000的范围、更优选3000~80,000的范围、进一步优选4000~50,000的范围。
另外,前述碱可溶性树脂(C1)中,更优选使用醚二聚体、具有金刚烷基等脂环结构的(甲基)丙烯酸酯作为聚合性单体而得到的碱可溶性树脂(C1-2)。
作为前述醚二聚体,例如可列举出二甲基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丙基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丙基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(正丁基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异丁基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔戊基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(硬脂基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(月桂基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(2-乙基己基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-甲氧基乙基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(1-乙氧基乙基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苯基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(叔丁基环己基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(二环戊二烯基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(三环癸基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(异冰片基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二金刚烷基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二(2-甲基-2-金刚烷基)-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯等。这些当中,优选二甲基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二乙基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二环己基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯、二苄基-2,2’-[氧代双(亚甲基)]双-2-丙烯酸酯。这些醚二聚体可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
使用醚二聚体作为碱可溶性树脂(C1-2)的原料的情况下,对于聚合性单体中的醚二聚体的比例,从抑制凝胶化而得到低分子量的碱可溶性树脂、形成透明性、耐热性优异的抗蚀剂组合物的方面出发,优选全部聚合性单体的质量的2~60质量%的范围、更优选5~55质量%的范围、进一步优选5~50质量%的范围。
另一方面,使用具有金刚烷基等脂环结构的(甲基)丙烯酸酯作为碱可溶性树脂(C1-2)的原料的情况下,对于该(甲基)丙烯酸酯的使用比例,从能够提高前述着色剂(B)中使用颜料时的颜料分散性、可得到脏污适应性良好的抗蚀剂组合物的方面出发,优选全部聚合性单体的质量的0.5~60质量%的范围、更优选1~55质量%的范围、进一步优选5~50质量%的范围。
作为本发明中使用的碱可溶性树脂(C1)的制造方法,没有特别限制,可以采用以往公知的各种方法,特别优选溶液聚合法。需要说明的是,聚合温度、聚合浓度(聚合浓度=[聚合性单体的总质量/(聚合性单体的总质量+溶剂质量)]×100)根据使用的聚合性单体的种类、比率、目标碱可溶性树脂的分子量而异。关于聚合温度,优选40~150℃的范围、更优选聚合温度60~130℃的范围。另外,关于聚合浓度,优选5~50%的范围、更优选10~40%的范围。
溶液聚合法中使用的溶剂可以使用通常的自由基聚合反应中使用的溶剂。具体而言,例如可列举出四氢呋喃、二噁烷、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等醚类;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯等酯类;甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚等醇类;甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃类;氯仿;二甲基亚砜等。这些溶剂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
使前述聚合性单体聚合时,根据需要可以使用聚合引发剂。作为聚合引发剂,例如可列举出过氧化氢异丙苯、过氧化氢二异丙苯、二叔丁基过氧化物、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯等有机过氧化物;2,2’-偶氮双(异丁腈)、1,1’-偶氮双(环己烷甲腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、二甲基2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)等偶氮化合物等。这些聚合引发剂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。这些聚合引发剂的用量根据使用的单体的组合、反应条件、目标碱可溶性树脂(C1)的分子量等进行适宜设定即可,没有特别限定,从发生凝胶化、可得到重均分子量为几千~几万的碱可溶性树脂的方面出发,相对于全部聚合性单体成分优选0.1~15质量%的范围、更优选0.5~10质量%的范围。
另外,为了调整分子量,可以添加链转移剂。作为链转移剂,例如可列举出正十二烷基硫醇、巯基乙酸、巯基乙酸甲酯等硫醇系链转移剂;α-甲基苯乙烯二聚体等,优选链转移效果高、能够减少残留在反应体系内的聚合性单体、获得也容易的、正十二烷基硫醇、巯基乙酸。使用链转移剂时的用量根据使用的单体的组合、反应条件、目标单体的分子量等进行适宜设定即可,没有特别限定,从不发生凝胶化、得到重均分子量为几千~几万的碱可溶性树脂的方面出发,相对于全部单体优选0.1~15质量%的范围、更优选0.5~10质量%的范围。
前述碱可溶性树脂(C2)是使将具有反应性基团的(甲基)丙烯酸类聚合性单体作为必须成分聚合而得到的不具有酸性基团的聚合物、与具有对该反应性基团有反应性的基团和酸基的化合物反应而得到的。碱可溶性树脂(C2)例如可例示出以下的碱可溶性树脂。
·将(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯这样的具有羟基的聚合性单体作为必须成分而得到聚合物后,加成琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐等酸酐而得到的碱可溶性树脂。
·将(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环氧基的聚合性单体作为必须成分得到聚合物后,加成N-甲基氨基苯甲酸、N-甲基氨基苯酚等具有氨基和酸基的化合物而得到的碱可溶性树脂。
·将(甲基)丙烯酸2-异氰酸根合乙基酯等具有异氰酸酯基的聚合性单体作为必须成分而得到聚合物后,加成2-羟基丁酸等具有羟基和酸基的化合物而得到的碱可溶性树脂。
对于前述碱可溶性树脂(C2)的重均分子量,从涂膜形成良好、可得到耐热性优异的涂膜的方面出发,通过GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量优选1,000~200,000的范围、更优选2,000~50,000的范围、进一步优选2,000~30,000的范围。另外,根据需要,也可以组合使用前述碱可溶性树脂(C1)的制备中使用的聚合性单体来获得碱可溶性树脂(C2)。
前述碱可溶性树脂(C3)是对含环氧基(甲基)丙烯酸酯与其它聚合性单体的共聚物,在该共聚物所具有的环氧基的至少一部分上加成不饱和单羧酸、进而使通过不饱和单羧酸的加成反应生成的羟基的至少一部分与聚羧酸的酸酐加成反应而得到的。
作为前述含环氧基(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸(3,4-环氧环己基)甲酯、4-羟基丁基(甲基)丙烯酸酯缩水甘油醚等。其中,优选(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。这些含环氧基(甲基)丙烯酸酯可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,对于除了作为前述碱可溶性树脂(C3)的原料的含环氧基(甲基)丙烯酸酯以外的其它聚合性单体,若使用具有降冰片烯骨架、二环戊二烯骨架等脂环式结构的单体,则由于能够提高本发明的彩色抗蚀剂组合物的固化物的耐热性、机械强度,因此优选。
另外,也可以使用不具有脂环式结构的聚合性单体作为除前述含环氧基(甲基)丙烯酸酯以外的其它聚合性单体。作为这样的聚合性单体,例如可列举出苯乙烯、苯乙烯的α-、邻-、间-、对-烷基、硝基、氰基、酰胺、酯衍生物等乙烯基芳香族类;
丁二烯、2,3-二甲基丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等二烯类;
(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)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-甲基环己酯、(甲基)丙烯酸二环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸丙炔酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸蒽酯、(甲基)丙烯酸蒽醌酯、(甲基)丙烯酸胡椒基酯、(甲基)丙烯酸水杨酯、(甲基)丙烯酸呋喃酯、(甲基)丙烯酸糠基酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸吡喃酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯乙基酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸-1,1,1-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟乙酯、(甲基)丙烯酸全氟正丙酯、(甲基)丙烯酸全氟异丙酯、(甲基)丙烯酸三苯基甲酯、(甲基)丙烯酸枯基酯、(甲基)丙烯酸-3-(N,N-二甲基氨基)丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯等(甲基)丙烯酸酯类;
(甲基)丙烯酸酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基酰胺、(甲基)丙烯酸N,N-二丙基酰胺、(甲基)丙烯酸-N,N-二异丙基酰胺、(甲基)丙烯酸蒽基酰胺等(甲基)丙烯酸酰胺;(甲基)丙烯酸苯胺、(甲基)丙烯酰基腈、丙烯醛、氯乙烯、偏氯乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙酸乙烯酯等乙烯基化合物类;
柠康酸二乙酯、马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯等不饱和二羧酸二酯类;N-苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、N-月桂基马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺等单马来酰亚胺类;N-(甲基)丙烯酰基邻苯二甲酰亚胺等。
上述其它聚合性单体中,从能够提高本发明的彩色抗蚀剂组合物的固化物的耐热性、机械强度的方面出发,优选使用来自苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯及单马来酰亚胺类中的至少1种。对于苯乙烯、(甲基)丙烯酸苄酯及单马来酰亚胺类的使用比例,以其它聚合性单体的总量为基准,优选1~70摩尔%、更优选3~50摩尔%。
需要说明的是,前述含环氧基(甲基)丙烯酸酯与前述其它聚合性单体的共聚反应可以采用使用了自由基聚合引发剂的溶液聚合法等公知的聚合方法。使用的溶剂只要对自由基聚合为非活性,就没有特别限定,可以使用通常使用的有机溶剂。
作为前述含环氧基(甲基)丙烯酸酯与前述其它聚合性单体的共聚物,优选包含源自含环氧基(甲基)丙烯酸酯的重复单元5~90摩尔%与源自其它自由基聚合性单体的重复单元10~95摩尔%,更优选包含前者20~80摩尔%和后者80~20摩尔%、进一步优选包含前者30~70摩尔%和后者70~30摩尔%。
前述碱可溶性树脂(C3)可以通过使上述含环氧基(甲基)丙烯酸酯与其它聚合性单体的共聚物的环氧基部分与不饱和单羧酸(聚合性成分)和聚羧酸的酸酐(碱可溶性成分)反应来获得。
作为前述不饱和单羧酸,例如可列举出(甲基)丙烯酸、巴豆酸、邻-、间-、对-乙烯基苯甲酸酯、α-位被卤代烷基、烷氧基、卤素原子、硝基、或氰基等取代而成的(甲基)丙烯酸等单羧酸等。这些当中,优选(甲基)丙烯酸。这些不饱和单羧酸可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。通过使用该不饱和单羧酸,能够对前述碱可溶性树脂(A3)赋予聚合性。
前述不饱和单羧酸通常优选与前述共聚物所具有的环氧基的10~100摩尔%加成、更优选与30~100摩尔%加成、进一步优选与50~100摩尔%加成。
作为前述聚羧酸的酸酐,例如可列举出马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐等二羧酸的酸酐;偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、联苯四羧酸酐等具有3个以上羧基的羧酸的酸酐等。这些当中,优选四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐。这些聚羧酸的酸酐可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。通过使用该聚羧酸的酸酐,能够对前述碱可溶性树脂(C3)赋予碱可溶性。
前述聚羧酸的酸酐通常优选与通过对前述共聚物所具有的环氧基加成不饱和单羧酸而生成的羟基的10~100摩尔%加成、更优选与20~90摩尔%加成、进一步优选与30~80摩尔%加成。
前述碱可溶性树脂(C3)的通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)优选3000~100,000的范围、更优选5,000~50,000的范围。另外,前述碱可溶性树脂(C3)的分散度(Mw/Mn)优选2.0~5.0的范围。
前述环氧(甲基)丙烯酸酯树脂(C4)例如可以通过对环氧树脂加成α,β-不饱和单羧酸或在酯部分具有羧基的α,β-不饱和单羧酸酯、进而与多元酸酐反应而得到。
作为前述环氧树脂,例如可以使用双酚A型环氧树脂(作为市售品,三菱化学株式会社制的“jER828”、“jER1001”、“jER1002”、“jER1004”等)、通过双酚A型环氧树脂的醇羟基与表氯醇的反应得到的环氧树脂(作为市售品,日本化药株式会社制的“NER-1302”(环氧当量323,软化点76℃))、双酚F型树脂(作为市售品,三菱化学株式会社制的“jER807”、“EP-4001”、“EP-4002”、“EP-4004”等)、通过双酚F型环氧树脂的醇羟基与表氯醇的反应得到的环氧树脂(作为市售品,日本化药株式会社制的“NER-7406”(环氧当量350,软化点66℃))、双酚S型环氧树脂、联苯缩水甘油醚(作为市售品,三菱化学株式会社制的“YX-4000”)、苯酚酚醛清漆型环氧树脂(作为市售品,日本化药株式会社制的“EPPN-201”、三菱化学株式会社制的“EP-152”、“EP-154”、The Dow Chemical Company制的“DEN-438”)、甲酚酚醛清漆型环氧树脂(作为市售品,日本化药株式会社制的“EOCN-102S”、“EOCN-1020”、“EOCN-104S”)、异氰脲酸三缩水甘油酯(作为市售品,日产化学工业株式会社制的“TEPIC”)、三苯酚甲烷型环氧树脂(作为市售品,日本化药株式会社制的“EPPN-501”、“EPN-502”、“EPPN-503”)、芴环氧树脂(作为市售品,新日铁化学株式会社制的cardo环氧树脂“ESF-300”)、脂环式环氧树脂(Daicel Chemical Industries,Ltd.制的“CELLOXIDE 2021P”、“CELLOXIDE EHPE”)、将通过二环戊二烯与苯酚的反应得到的酚醛树脂缩水甘油化而成的二环戊二烯型环氧树脂(例如,日本化药株式会社制的“XD-1000”、DIC株式会社制的“EXA-7200”、日本化药株式会社制的“NC-3000”、“NC-7300”)、具有芴骨架的环氧树脂(参照日本特开平4-355450号公报)等。这些环氧树脂可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为环氧树脂的其它例,可列举出共聚型环氧树脂。作为共聚型环氧树脂,例如可列举出使(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酰基甲基环氧环己烷、乙烯基环氧环己烷等具有环氧基的单体与、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、α-甲基苯乙烯、单(甲基)丙烯酸甘油酯、具有聚氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯等不具有环氧基的聚合性单体共聚而得到的共聚物。
作为前述具有聚氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯;甲氧基二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、等烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等。
前述共聚型环氧树脂的分子量优选1,000~200,000的范围。另外,作为共聚型环氧树脂的原料使用的具有环氧基的单体的用量相对于不具有环氧基的单体优选10~70质量%的范围、更优选20~50质量%的范围。
作为前述共聚型环氧树脂的市售品,例如可列举出日油株式会社制的“CP-15”、“CP-30”、“CP-50”、“CP-20SA”、“CP-510SA”、“CP-50S”、“CP-50M”、“CP-20MA”等。
对于前述环氧树脂的分子量,从涂膜形成良好、能够防止α,β-不饱和单羧酸的加成反应时的凝胶化的方面出发,以通过GPC测定的聚苯乙烯换算的重均分子量计,优选200~200,000的范围、更优选300~100,000的范围。
作为α,β-不饱和单羧酸,例如可列举出衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等,优选丙烯酸及甲基丙烯酸,从反应性良好的方面出发,更优选丙烯酸。作为在酯部分具有羧基的α,β-不饱和单羧酸酯,可列举出丙烯酸-2-琥珀酰氧基乙酯、丙烯酸-2-马来酰氧基乙酯、丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧基乙酯、丙烯酸-2-六氢邻苯二甲酰氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-琥珀酰氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-马来酰氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-六氢邻苯二甲酰氧基乙酯、巴豆酸-2-琥珀酰氧基乙酯等,优选丙烯酸-2-马来酰氧基乙酯及丙烯酸-2-邻苯二甲酰氧基乙酯,更优选丙烯酸-2-马来酰氧基乙酯。这些α,β-不饱和单羧酸及α,β-不饱和单羧酸酯可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
α,β-不饱和单羧酸或其酯与环氧树脂的加成反应可以使用公知的方法,例如可列举出在酯化催化剂存在下、在50~150℃的温度下反应的方法。作为酯化催化剂,可以使用三乙胺、三甲胺、苄基二甲基胺、苄基二乙胺等叔胺;四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵等季铵盐等。
α,β-不饱和单羧酸或其酯的用量相对于作为原料的环氧树脂的环氧基1当量优选0.5~1.2当量的范围、更优选0.7~1.1当量的范围。
作为对加成有α,β-不饱和羧酸或其酯的环氧树脂进而加成的多元酸酐,例如可列举出马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯三酸酐、二苯甲酮四羧酸二酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、联苯四羧酸二酐等。这些当中,优选马来酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯三酸酐、联苯四羧酸二酐,更优选四氢邻苯二甲酸酐及联苯四羧酸二酐。这些多元酸酐可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
关于多元酸酐的加成反应,也可以使用公知的方法,可以在与α,β-不饱和羧酸或其酯的加成反应同样的条件下连续反应。对于多元酸酐的用量,从能够使碱显影性及涂膜形成良好的方面出发,优选生成的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂的酸值成为10~150的范围的量、更优选成为20~140的范围的量。
另外,作为具有羧基的环氧(甲基)丙烯酸酯树脂,也可例示出日本特开平6-49174号公报中记载的含萘树脂;日本特开2003-89716号公报、日本特开2003-165830号公报、日本特开2005-325331号公报、日本特开2001-354735号公报中记载的含芴树脂;日本特开2005-126674号公报、日本特开2005-55814号公报、日本特开2004-295084号公报等中记载的树脂。另外,作为市售品,也可例示出Daicel Chemical Industries,Ltd.制的“ACA-200M”等。
前述碱可溶性树脂(C)可以单独使用上述碱可溶性树脂(C1)~(C4)中的1种,也可以组合使用2种以上。另外,通过使碱可溶性树脂(C)与后述的颜料分散剂组合使用,从而在基板上的非像素部不会残留未溶解物、与基板的密合性优异,能够形成高浓度的彩色像素,因此优选。具体而言,优选将碱可溶性树脂(C)的一部分与后述的颜料分散剂一起在分散处理工序中使用。该情况下,碱可溶性树脂(C)相对于颜料优选以5~200质量%的范围使用、更优选以10~100质量%的范围使用。
另外,作为本发明中使用的碱可溶性树脂(C),还可以使用除上述的碱可溶性树脂(C1)~(C4)以外的碱可溶性树脂。作为这样的树脂,例如可列举出使用具有作为酸性基团的酚羟基的聚合性单体作为必须成分而得到的碱可溶性树脂、使用具有作为酸性基团的磺酸基的聚合性单体作为必须成分而得到的碱可溶性树脂等。此处,作为前述具有酚羟基的聚合性单体,例如可列举出邻羟基苯乙烯、间羟基苯乙烯、对羟基苯乙烯等。另外,也可列举出键合于所述单体的芳香环的酚羟基及乙烯基以外的1个以上的氢原子被烷基、烷氧基、卤素原子、硝基、氰基、酰胺基取代而成的化合物等。另外,对于具有作为酸性基团的磺酸基的聚合性单体,例如可列举出乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、2-羟基-3-(甲基)烯丙基氧基丙磺酸、(甲基)丙烯酸-2-磺基乙酯、或它们的盐等。
本发明的抗蚀剂组合物中,从涂膜的外观、对基板的密合性良好的方面出发,前述碱可溶性树脂(C)的含有比例在全固体成分中优选0.1~80质量%的范围、更优选1~60质量%的范围。
作为本发明中使用的聚合性化合物(D),例如,可例示出具有一个以上烯属不饱和键的光聚合性化合物。
作为具有一个烯属不饱和键的聚合性化合物(D1),例如可列举出作为前述(c1)、(c2)、(c3)而列举出的化合物等。其中,优选(甲基)丙烯酸酯类。
作为具有两个烯属不饱和键的聚合性化合物(D2),例如可列举出1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(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、聚乙二醇二丙烯酸酯、双酚A的双(丙烯酰氧基乙基)醚、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、3-甲基戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
作为具有三个烯属不饱和键的聚合性化合物(D3),例如可列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(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、己内酯改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物等。
作为具有四个烯属不饱和键的聚合性化合物(D4),例如可列举出季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等。
作为具有5个以上烯属不饱和键的聚合性化合物(D5),例如可列举出二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与酸酐的反应物、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯与酸酐己内酯改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯与酸酐等。
另外,作为本发明中使用的聚合性化合物(D),还可以例示出光固化性树脂。
前述光固化性树脂例如可列举出氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、丙烯酸类(甲基)丙烯酸酯树脂、含马来酰亚胺基树脂等。
前述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂例如可列举出使脂肪族多异氰酸酯化合物或芳香族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物反应而得到的具有氨基甲酸酯键和(甲基)丙烯酰基的树脂等。
作为前述脂肪族多异氰酸酯化合物,例如可列举出四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、3-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯、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、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化苯二甲基二异氰酸酯、氢化四甲基苯二甲基二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯等,另外,作为芳香族多异氰酸酯化合物,可列举出甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯等。
作为前述含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可列举出(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2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、1,5-戊二醇单(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇单(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯等二元醇的单(甲基)丙烯酸酯;三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、双(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)羟基乙基异氰脲酸酯等三元醇的单或二(甲基)丙烯酸酯、或将这些醇羟基的一部分用ε-己内酯进行了改性而得到的含羟基单及二(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等具有1官能的羟基和3官能以上的(甲基)丙烯酰基的化合物、或将该化合物进而用ε-己内酯进行了改性而得到的含羟基多官能(甲基)丙烯酸酯;二丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等具有氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物;聚乙二醇-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚氧亚丁基-聚氧亚丙基单(甲基)丙烯酸酯等具有嵌段结构的氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物;聚(乙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯等具有无规结构的氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物等。
上述脂肪族多异氰酸酯化合物或芳香族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物的反应例如可以在氨基甲酸酯化催化剂的存在下、通过常规方法进行。此处可使用的氨基甲酸酯化催化剂具体而言可列举出:吡啶、吡咯、三乙胺、二乙胺、二丁胺等胺类;三苯基膦、三乙基膦等膦类;二丁基锡二月桂酸酯、辛基锡三月桂酸酯、辛基锡二乙酸酯、二丁基锡二乙酸酯、辛酸锡等有机锡化合物;辛酸锌等有机金属化合物。
这些氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂之中,从固化涂膜的透明性优异、并且对活性能量射线的灵敏度良好、固化性优异的方面出发,使脂肪族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物反应而得到的物质是特别优选的。
接着,不饱和聚酯树脂例如可列举出通过α,β-不饱和二元酸或其酸酐、除该二元酸或其酸酐以外的二元酸及二醇类的缩聚得到的固化性树脂等。作为α,β-不饱和二元酸或其酸酐,例如可列举出马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、氯马来酸、及它们的酯等。
作为除α,β-不饱和二元酸或其酸酐以外的二元酸、其酸酐,例如可列举出芳香族饱和二元酸、脂肪族二元酸、脂环族饱和二元酸及它们的酸酐等。作为芳香族饱和二元酸或其酸酐,例如可列举出邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、卤代邻苯二甲酸酐及它们的酯等。作为脂肪族二元酸、脂环族饱和二元酸及它们的酸酐,例如可列举出草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、戊二酸、六氢邻苯二甲酸酐及它们的酯等。作为二醇类,可列举出乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基丙烷-1,3-二醇、新戊二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、双酚A、氢化双酚A、乙二醇碳酸酯、2,2-二(4-羟基丙氧基二苯基)丙烷等,此外,环氧乙烷、环氧丙烷等氧化物也同样可使用。
接着,作为环氧乙烯基酯树脂,例如可列举出双酚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等环氧树脂的环氧基与(甲基)丙烯酸反应而得到的环氧乙烯基酯树脂等。
作为含马来酰亚胺基树脂,例如可列举出:将N-羟基乙基马来酰亚胺和异佛尔酮二异氰酸酯进行氨基甲酸酯化而得到的2官能马来酰亚胺氨基甲酸酯化合物、将马来酰亚胺乙酸和聚四亚甲基二醇酯化而得到的2官能马来酰亚胺酯化合物、将马来酰亚胺己酸和季戊四醇的四环氧乙烷加成物酯化而得到的4官能马来酰亚胺酯化合物、将马来酰亚胺乙酸和多元醇化合物酯化而得到的多官能马来酰亚胺酯化合物等。这些活性能量射线固化型树脂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
本发明中使用的聚合性化合物(D)中,从涂膜层的硬度优异的方面出发,特别优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等3官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。这些聚合性化合物(D)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
聚合性化合物(D)的合计含量相对于抗蚀剂组合物的固体成分优选10~50质量%、更优选15~50质量%。若聚合性化合物(D)的合计含量处于前述的范围,则有灵敏度、涂膜层的强度、平滑性、可靠性变良好的倾向。
聚合性化合物(D)之中,聚合性化合物(D5)的含量相对于抗蚀剂组合物的固体成分优选1~50质量%、更优选5~40质量%、特别优选5~35质量%。若聚合性化合物(D5)的含量处于前述的范围,则有灵敏度、涂膜层的强度、平滑性、可靠性变良好的倾向。
另外,聚合性化合物(D)之中,聚合性化合物(D5)的含量相对于聚合性化合物(D1)、(D2)、(D3)、(D4)及(D5)的合计量优选10~95质量%、更优选20~90质量%。若聚合性化合物(D5)的含量处于前述的范围,则有灵敏度、涂膜层的强度、平滑性、可靠性变良好的倾向。
前述抗蚀剂组合物的制造方法如前所述,包括得到作为本发明的第一技术方案的无规共聚物(A)的工序;和将该无规共聚物(A)、颜料(B)、碱可溶性树脂(C)和聚合性化合物(D)混合的工序。本发明的抗蚀剂组合物的制造方法中,使用颜料作为着色剂(B)的情况下,从可得到良好的分散性、可得到期望的色调的方面出发,在将前述无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)和聚合性化合物(D)混合时,使用利用分散剂使之在有机溶剂中分散而制备的颜料分散液作为着色剂(B)是优选的。
作为前述分散剂,例如可列举出表面活性剂;颜料的中间体或衍生物;聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、聚酯系树脂、丙烯酸类树脂等树脂型分散剂等。这些颜料分散剂中,优选树脂型分散剂、更优选丙烯酸类树脂型的分散剂、进一步优选含有在主链或侧链具有N,N-二取代氨基及酸性基团的丙烯酸类聚合物的树脂型分散剂。作为这样的树脂型分散剂的市售品,例如可列举出BYK公司制的“BYK-160”、“BYK-161”、“BYK-2001”、エフカーケミカルズ社制的“Efka 46”、Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制的“AJISPER PB-814”等。这些分散剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为在前述颜料分散液的制备时使用的有机溶剂,例如可列举出丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等乙酸酯系溶剂;乙氧基丙酸酯等丙酸酯系溶剂;甲苯、二甲苯、甲氧基苯等芳香族系溶剂;丁基溶纤剂、丙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇二甲基醚等醚系溶剂;甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;己烷等脂肪族烃系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等氮化合物系溶剂;γ-丁内酯等内酯系溶剂;氨基甲酸酯等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为前述颜料分散液的制备方法,例如可列举出,经过颜料的混炼分散工序和微分散工序的方法、仅进行微分散工序的方法等。
前述混炼分散工序中,将颜料、碱可溶性树脂(C)及根据需要使用的前述分散剂混合进行混炼。对于混炼中使用的机械,例如可以使用二辊磨、三辊磨、球磨机、滚筒筛(trommel)、分散机、捏合机、共捏合机、均质器、混合器、单螺杆或者双螺杆的挤出机等作为混炼机,通过使用这些混炼机边施加强的剪切力边进行分散,从而能够将颜料分散于前述碱可溶性树脂(C)中。另外,优选的是,在对颜料进行上述混炼前,预先通过盐磨法等将颗粒尺寸微细化。此处,前述碱可溶性树脂可以使用本发明的抗蚀剂组合物的制造方法中使用的总量,也可以使用一部分。
在前述微分散工序中,通过使用分散机,将向前述混炼分散工序中得到的包含颜料的组合物中加入有机溶剂而成的物质、或者混合颜料、碱可溶性树脂(C)、溶剂及根据需要使用的前述分散剂而成的物质与玻璃、氧化锆、陶瓷的微粒的分散用介质一起混合分散,能够将颜料的颗粒分散至达到接近一次颗粒的微小的状态。
作为前述有机溶剂,例如可列举出丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等乙酸酯系溶剂;乙氧基丙酸酯等丙酸酯系溶剂;甲苯、二甲苯、甲氧基苯等芳香族系溶剂;丁基溶纤剂、丙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇二甲基醚等醚系溶剂;甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;己烷等脂肪族烃系溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等氮化合物系溶剂;γ-丁内酯等内酯系溶剂;氨基甲酸酯等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
前述颜料的一次颗粒的平均粒径优选为10~100nm、更优选为10~60nm。需要说明的是,该颜料(B)的平均粒径是利用动态光散射式粒度分布计测定的,可以利用例如日机装株式会社制的Nanotrac粒度分布测定装置“UPA-EX150”、“UPA-EX250”等进行测定。
前述抗蚀剂组合物的制造方法中,优选的是,将无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)混合时,以固体成分换算计分别成为0.0001~10质量份、5~80质量份、0.1~80质量份、5~80质量份的方式进行混合,更优选分别为0.001~5质量份、5~70质量份、1~60质量份、10~70质量份。
前述抗蚀剂组合物的制造方法中,在将无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)混合时,可以使用各种方法。具体而言,可以使用利用了例如振荡机、油漆搅拌器、搅拌叶片的搅拌等方法进行混合,在混合时根据需要可以添加有机溶剂。有机溶剂可以使用例如前述颜料分散液的制备时可使用的有机溶剂。有机溶剂的用量例如相对于涂膜层形成成分100质量份通常为100~1000质量份。
如后述,为了对通过前述抗蚀剂组合物的制造方法得到的抗蚀剂组合物照射紫外线等活性能量射线使其固化,通常配混聚合引发剂。在本发明的抗蚀剂组合物的制造方法中,聚合引发剂可以在混合无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)时混合,也可以向混合(A)、(B)、(C)和(D)而得到的抗蚀剂组合物中混合。
作为前述聚合引发剂,例如可列举出二苯甲酮、苯乙酮、苯偶姻、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶酰甲基缩酮、偶氮双异丁腈、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-酮、1-(4’-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4’-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、4,4”-二乙基间苯二苯甲酮(4,4”-diethyl isophthalophenone)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、苯偶姻异丙基醚、噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-甲基-1[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、双(2,4,6,-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦等,可以单独使用,也可以组合使用2种以上。这些当中,从比较不易受前述着色剂(B)的影响,表现高的固化性的方面出发,优选2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮。
前述聚合引发剂的配混量相对于着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)的合计100质量份优选为0.01~15质量份的范围、更优选为0.3~7质量份的范围。
另外,通过本发明的制造方法得到的抗蚀剂组合物中也可以根据需要添加胺化合物或磷化合物等光敏剂,促进光聚合。
进而,通过本发明的制造方法得到的抗蚀剂组合物可以根据用途、特性等目的,在不损害本发明效果的范围内配混有机溶剂、阻聚剂、抗静电剂、消泡剂、粘度调节剂、耐光稳定剂、耐热稳定剂、抗氧化剂等添加剂。
作为前述有机溶剂,例如可列举出前述颜料分散液的制备方法中可以使用的有机溶剂等。有机溶剂的用量根据用途、目标膜厚、粘度而不同,相对于前述碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)的合计以质量基准计优选为0.5~6倍量的范围。
作为前述阻聚剂,例如可列举出氢醌、对甲氧基苯酚、二叔丁基对甲酚、邻苯三酚、叔丁基儿茶酚、苯醌、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-亚硝基苯基羟基胺亚铈盐等。
作为前述抗静电剂,例如可列举出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯酚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、脂肪酸山梨糖醇酐酯、聚氧乙烯脂肪酸山梨糖醇酐酯、脂肪酸甘油酯、烷基聚乙烯亚胺等非离子系抗静电剂、烷基胺盐、烷基季铵盐、烷基咪唑啉衍生物等阳离子系抗静电剂等。
作为前述消泡剂,例如可列举出有机硅系消泡剂、氟系消泡剂、非离子系表面活性剂、聚醚、高级醇、聚合物系表面活性剂等。
作为前述粘度调节剂,例如可列举出通过调整为碱性而可增稠的丙烯酸类聚合物、合成橡胶胶乳、通过分子缔结而可增稠的聚氨酯树脂、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、氢化蓖麻油、酰胺蜡、氧化聚乙烯、金属皂、二苄叉基山梨糖醇等。
作为前述耐光稳定剂,例如可列举出受阻胺系化合物、磷系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物等。
作为前述耐热稳定剂,例如可列举出1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-5-叔丁基苯基)丁烷、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基肉桂酸酰胺)、4,4’-双(2,6-二叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、季戊四醇基四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]等受阻酚类;N,N’-双(β-萘基)-对亚苯基二胺、N,N’-二苯基-对亚苯基二胺、聚(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉)等芳香族胺类;二月桂基硫代二丙酸酯等含硫化合物;三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯等磷化合物等。
作为前述抗氧化剂,例如可列举出受阻酚系抗氧化剂、受阻胺系抗氧化剂、有机硫系抗氧化剂、磷酸酯系抗氧化剂等。
本发明可以提供滤色器。该滤色器例如可以通过包括如下工序的滤色器的制造方法来获得:使具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,由此得到含氟聚合物(A)的工序;将该含氟聚合物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D)混合,得到抗蚀剂组合物的工序;及在基板上形成该抗蚀剂组合物的涂膜层的工序。得到含氟聚合物(A)的工序为相当于本发明的无规共聚物的制造方法的工序。
前述滤色器例如可以通过包括以下工序的制造方法来制造。
(1)通过本发明的无规共聚物的制造方法得到无规共聚物(A)的工序。
(2)将前述工序中得到的无规共聚物(A)、着色剂(B)、碱可溶性树脂(C)、及聚合性化合物(D)混合,得到抗蚀剂组合物的工序。
(3)在基板上形成前述抗蚀剂组合物的涂膜层,得到具有涂膜层的基板的工序。
(4)使前述涂膜层干燥(预烘烤),得到具有经干燥的涂膜层的基板的工序。
(5)使用光掩模在经前述干燥的涂膜层上曝光期望的图案的工序。
(6)使用碱显影液进行显影处理的工序。
(7)用蒸馏水进行清洗(冲洗)后,进行干燥的工序。
作为前述基板,只要是透明的、且具有适度的强度,就对其材质没有特别限定。作为材质,例如可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂;聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃系树脂;碳酸酯系树脂;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂;聚砜系树脂等热塑性树脂制片;环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固化性树脂片;或各种玻璃等。其中,从耐热性高的方面出发,优选玻璃、耐热性树脂。为了改良粘接性等表面物性,可以根据需要对这些透明基板进行电晕放电处理、臭氧处理等表面处理、利用硅烷偶联剂、氨基甲酸酯系树脂等各种树脂等的薄膜形成处理等。透明基板的厚度通常设为0.05mm以上、优选设为0.1mm以上,另外,通常设为10mm以下,优选设为7mm以下的范围。另外,进行利用各种树脂的薄膜形成处理的情况下,其膜厚通常为0.01μm以上,优选为0.05μm以上,另外,通常为10μm以下,优选为5μm以下,进一步优选为1~2μm的范围。
滤色器通常可以通过在上述基板上设置黑色矩阵、进行形成用于形成红色、绿色、蓝色的各像素图像的抗蚀剂组合物的涂膜来制作。前述黑色矩阵可以利用遮光金属薄膜来形成,在本发明的抗蚀剂组合物的制造方法中,可以利用使用黑色的着色剂作为着色剂(B)而得到的抗蚀剂组合物在透明基板上形成黑色矩阵。
作为为了形成前述遮光金属薄膜而可以使用的遮光金属材料,例如使用金属铬、氧化铬、氮化铬等铬化合物、镍与钨的合金等,前述遮光金属薄膜可以为使这些遮光金属材料层叠为多层状而成者。这些遮光金属薄膜通常通过溅射法来形成。
对前述金属铬,使用将硝酸铈铵和、高氯酸和/或硝酸混合而成的蚀刻液,对其它材料使用与材料相对应的蚀刻液进行蚀刻,最后用专用的剥离剂将抗蚀剂组合物剥离,由此可以形成黑色矩阵。该情况下,首先,通过蒸镀或溅射法等在透明基板上形成所述金属或金属氧化物的薄膜。接着,在该薄膜上形成通过本发明的制造方法得到的彩色抗蚀剂组合物的涂膜层。接着,使用具有条纹、马赛克、三角形等重复图案的光掩模、对涂膜层进行曝光·显影,形成图像。然后,对该涂膜层实施蚀刻处理,可以形成黑色矩阵。
在设置有黑色矩阵的基板上涂布含有红色、绿色、蓝色之中一个颜色的色料的抗蚀剂组合物,进行干燥,然后在涂膜层上重叠光掩模,隔着该光掩模进行图像曝光、显影,根据需要通过热固化或光固化形成像素图像,制作着色层。对红色、绿色、蓝色这三种颜色的抗蚀剂组合物各进行该操作,由此可以形成滤色器图像。
作为前述抗蚀剂组合物向基板的供给方法,例如可列举出使用凹版涂布机、辊涂机、逗点涂布机、刮刀涂布机、帘式涂布机、喷淋涂布机、旋转涂布机、狭缝涂布机、狭缝和旋转涂布机、狭缝模涂布机、浸渍、丝网印刷、喷雾、涂抹器、棒涂布机等的方法等。
对于涂膜层的厚度,若过厚,则图案显影困难,并且液晶单元化工序中的间隙调整变困难,另一方面,若过薄,则难以提高颜料浓度,有时不能实现期望的颜色表现。涂膜层的厚度以干燥后的膜厚计通常为0.2~20μm、优选为0.5~10μm、进一步优选为0.8~5μm的范围。
在基板上涂布抗蚀剂组合物,在基板上形成涂膜层后,在(4)工序中干燥(预烘烤)。干燥(预烘烤)例如可以通过用热板、烘箱等在50~140℃的温度范围进行10~300秒钟加热来进行。其中,优选在70~130℃的温度范围进行30~180秒钟加热、更优选在80~120℃的温度范围进行30~90秒钟加热。另外,为了更完全地进行干燥,可以在干燥(预烘烤)前进行真空干燥。
在干燥(预烘烤)后,在(5)工序中使用光掩模曝光为期望的图案。具体而言,例如,在经干燥(预烘烤)的涂膜层上,重叠负型矩阵图案,隔着该掩模图案,进行紫外线或可见光等活性能量射线的照射。此时,根据需要,为了防止由抗蚀剂组合物形成的涂膜层因氧带来的灵敏度的降低,可以在该涂膜层上形成聚乙烯醇层等氧遮断层后进行曝光。
作为前述活性能量射线,可列举出光、电子射线、辐射线等活性能量射线。作为具体的能量源或固化装置,例如可列举出灭菌灯、紫外线用荧光灯、碳弧、氙气灯、复印用高压汞灯、中压或高压汞灯、超高压汞灯、无电极灯、金属卤化物灯、以自然光等为光源的紫外线、或由扫描型、帘式电子射线加速器得到的电子射线等。需要说明的是,用电子射线使其固化的情况下,不需要向前述抗蚀剂组合物中配混前述聚合引发剂。
前述活性能量射线中,特别优选为紫外线。另外,若在氮气等非活性气体气氛下进行照射,则涂膜的表面固化性会提高,因此优选。另外,可以根据需要以热为能量源而组合使用,用活性能量射线固化后,进行热处理。
曝光后,在(6)工序中进行显影处理。在上述显影处理中,使未曝光的未固化部分在碱显影液中溶出,仅残留经光固化的固化部分。作为碱显影液,只要将未固化部分溶解,而不将作为RGB的各像素部及黑色矩阵部的固化部分溶解,就可以没有特别限制地使用。作为具体的碱显影液,例如可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、胆碱、吡咯、哌啶、1,8-二氮杂二环-[5,4,0]-7-十一碳烯等碱性化合物的水溶液。该碱显影液的碱浓度优选0.001~10质量%、更优选0.01~1质量%。另外,作为显影温度,通常为20℃~30℃,作为显影时间,优选20~90秒的范围。
显影处理后,在(7)工序中用蒸馏水清洗(冲洗)后,进行干燥。进行清洗、干燥时可以根据需要进行后烘烤处理。后烘烤是为了完全固化而进行的显影后的加热处理,通常在200~250℃的温度范围内进行加热。对于后烘烤处理,可以将显影后的层以成为前述条件的方式、使用热板、对流烘箱(热风循环式干燥机)、高频加热机等加热手段,以连续式或间歇式进行。
可以将如上所述那样制作的滤色器的像素上形成有ITO等的透明电极的基板与其它基板作为夹持液晶层的基板使用,组合背光、偏光板、液晶层而制成本发明的液晶显示装置。
可以通过将本发明的无规共聚物(A)、着色剂(B)和热塑性树脂(E)〔除前述共聚物(A)、碱可溶性树脂(C)以外的热塑性树脂〕混合,制成涂布组合物。具体而言,可以通过包括如下工序的方法得到前述涂布组合物:使具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,由此得到无规共聚物(A)的工序;及将该无规共聚物(A)、着色剂(B)和热塑性树脂(E)混合的工序。
作为前述热塑性树脂(E),例如可列举出丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、丙烯酸类氨基甲酸酯树脂、丙烯酸类有机硅树脂、丙烯酸类三聚氰胺树脂、丙烯酸类改性聚烯烃、丙烯酸类改性氟树脂、芳香族聚酯树脂、脂肪族聚酯树脂、聚酰胺树脂、碳酸酯树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯树脂等。热塑性树脂(E)中,从得到可获得强度高的涂膜层的涂布组合物的方面出发,优选丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂或丙烯酸类氨基甲酸酯树脂。
对于本发明的涂布组合物,例如可列举出将前述无规共聚物(A)、着色剂(B)和热塑性树脂(E)溶解于有机溶剂,通过使用了振荡机、油漆搅拌器、搅拌叶片的搅拌等方法进行混合的方法。作为此处使用的有机溶剂,例如可以使用前述颜料分散液的制备时可以使用的有机溶剂。有机溶剂的用量例如相对于涂膜层形成成分100质量份通常为100~1000质量份。
前述涂布组合物中,对于将无规共聚物(A)、着色剂(B)和热塑性树脂(E)混合时的配混比例,以固体成分换算计分别为例如0.0001~10质量份、5~80质量份、0.1~80质量份,优选为例如0.001~5质量份、5~70质量份、1~70质量份。
可以使用前述涂布组合物制造带涂膜层的物品。带涂膜层的物品例如可以通过在物品上形成该涂布组合物的涂膜层来制造。作为前述物品,例如可列举出屋顶材料(金属、石棉瓦、混凝土、瓦、水泥、塑料等)、壁、瓷砖、玻璃板、金属、混凝土块(block)、混凝土、塑料、水泥、H型钢、管、涂装钢板、信号机、百叶窗、夹层板、罐等建筑关联物品;车体的外装、窗玻璃、仪表板、方向盘、变速杆、轮胎等汽车关联物品:外装、窗玻璃等航空机关联物品;空调、太阳能电池用表面·背面片、计算机、手机的壳体、等离子显示器(PDP)、有机EL显示器等各种显示器画面、CD、DVD、蓝光光盘、复印机、棉短绒等OA设备用橡胶辊、复印机、扫描仪等OA设备的读取部的玻璃面等光学记录介质等电气关联物品:CRT、液晶显示器、等离子显示器、投影电视等显示装置的防反射滤波器、球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜、柱状透镜等透镜部件等光学关联物品等。
在物品上形成涂布组合物的涂膜层的工序可以通过各种方法进行。具体而言,例如可以例示出辊涂布机、静电涂装、棒涂机、凹版涂布机、刮刀涂布机、浸渍涂布、喷雾涂布等方法。
涂膜层的厚度根据物品的种类、使用用途进行适宜选择即可,通常以干燥后的厚度计为0.1~100μm。
在物品上形成涂布组合物的涂膜层后通过各种方法进行干燥。干燥方法根据物品的种类、使用用途进行适宜选择即可,例如,可例示出通过放置使其自然干燥的方法、在40~300℃的气氛下强制干燥的方法。
通过将本发明的无规共聚物(A)、着色剂(B)和聚合性化合物(D)混合,可以制成涂布组合物。具体而言,可以通过包括如下工序的方法得到前述涂布组合物:使具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a1)与具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团的聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,由此得到无规共聚物(A)的工序;及将该无规共聚物(A)、着色剂(B)和聚合性化合物(D)混合的工序。
对于前述涂布组合物,例如可列举出将前述无规共聚物(A)、着色剂(B)和聚合性化合物(D)根据需要溶解于有机溶剂,通过使用了振荡机、油漆搅拌器、搅拌叶片的搅拌等方法进行混合的方法。作为此处使用的有机溶剂,例如,可以使用前述颜料分散液的制备时可以使用的有机溶剂。使用有机溶剂的情况下,其用量例如相对于涂膜层形成成分100质量份通常为100~1000质量份。
在制造前述涂布组合物时,将前述无规共聚物(A)、着色剂(B)和聚合性化合物(D)混合时的配混比例以固体成分换算计分别例如为0.0001~10质量份、5~80质量份、0.1~80质量份,优选例如分别为0.001~5质量份、5~70质量份、1~70质量份。
可以使用前述涂布组合物得到带涂膜层的物品。具体而言,带涂膜层的物品例如可以通过在物品上形成该涂布组合物的涂膜层来制造。作为前述物品,例如可例示出前述物品。
在物品上形成涂布组合物的涂膜层的工序可以通过各种方法进行。具体而言,例如可例示出辊涂机、静电涂装、棒涂机、凹版涂布机、刮刀涂布机、浸渍涂布、喷雾涂布等方法。
涂膜层的厚度根据物品的种类、使用用途进行适宜选择即可,通常以固化后的厚度计为0.1~100μm。
对于前述涂膜层,照射能量射线而固化。作为活性能量射线,可列举出紫外线、电子射线、α射线、β射线、γ射线那样的电离辐射线等。作为活性能量射线源或固化装置,例如可列举出灭菌灯、紫外线用荧光灯、碳弧、氙气灯、复印用高压汞灯、中压或高压汞灯、超高压汞灯、无电极灯、金属卤化物灯、以自然光等为光源的紫外线、或由扫描型、帘式电子射线加速器得到的电子射线等。
这些当中,特别优选为紫外线,为了避免由氧等带来的固化阻碍,优选在氮气等非活性气体气氛下照射紫外线。另外,也可以根据需要将热作为能量源而组合使用,用紫外线进行固化后,进行热处理。
前述能量固化线的照射量只要为前述涂膜层会固化的照射量即可,例如为50mJ/cm2~3000mJ/cm2的范围。
[实施例]
以下举出实施例及比较例,更详细地对本发明进行说明。例中,只要没有特别说明,则份、%为质量基准。IR谱、13C-NMR谱及GPC的测定条件如下。
[IR谱测定条件]
装置:日本分光株式会社制“FT/IR-6100”
测定方法:KBr法
[13C-NMR谱测定条件]
装置:日本电子株式会社制“JNM-AL400”
溶剂:氯仿-d6
[GPC测定条件]
测定装置:TOSOH CORPORATION制“HLC-8220GPC”、
柱:TOSOH CORPORATION制保护柱“HHR-H”(6.0mmI.D.×4cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOH CORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)+TOSOHCORPORATION制“TSK-GELGMHHR-N”(7.8mmI.D.×30cm)
检测器:ELSD(Alltech Japan株式会社制“ELSD2000”)
数据处理:TOSOH CORPORATION制“GPC-8020model II数据解析版本4.30”
测定条件:柱温度 40℃
展开溶剂 四氢呋喃(THF)
流速 1.0ml/分钟
试样:用微孔过滤器对以树脂固体成分换算计为1.0质量%的四氢呋喃溶液进行过滤而得到的物质(5μl)。
标准试样:依据前述“GPC-8020model II数据解析版本4.30”的测定手册,使用分子量已知的下述单分散聚苯乙烯。
(单分散聚苯乙烯)
TOSOH CORPORATION制“A-500”
TOSOH CORPORATION制“A-1000”
TOSOH CORPORATION制“A-2500”
TOSOH CORPORATION制“A-5000”
TOSOH CORPORATION制“F-1”
TOSOH CORPORATION制“F-2”
TOSOH CORPORATION制“F-4”
TOSOH CORPORATION制“F-10”
TOSOH CORPORATION制“F-20”
TOSOH CORPORATION制“F-40”
TOSOH CORPORATION制“F-80”
TOSOH CORPORATION制“F-128”
TOSOH CORPORATION制“F-288”
TOSOH CORPORATION制“F-550”
参考制造例1(颜料分散液的制造)
将作为红色颜料的C.I.PigmentRed254(BASF公司制“IRGAPHOR RED BT-CF”)10g放入到塑料瓶中,加入44g的PGMEA、DISPERBYK LPN21116(BYK Chemie株式会社制)12g、0.3-0.4mmΦ的西普锆珠(セプルビーズ),用调漆器(东洋精机株式会社制)进行2小时分散,得到红色的颜料分散液(1)。
参考制造例2(同上)
将作为黄色颜料的C.I.PigmentYellow129(Ciba Specialty Chemicals Inc.制“IrgazinYellow L0800”)10g放入到塑料瓶中,加入67g的PGMEA、DISPERBYK 161(BYKChemie株式会社制)23g和0.3-0.4mmΦ的西普锆珠,用调漆器(东洋精机株式会社制)进行2小时分散,得到黄色的颜料分散液(2)。
参考制造例3(同上)
作为黄色颜料,使用C.I.PigmentYellow138(BASF公司制“PaliotolYellowK0961HD”),除此以外,与参考制造例2同样地操作,得到黄色的颜料分散液(3)。
参考制造例4(同上)
作为黄色颜料,使用C.I.PigmentYellow139(BASF公司制“PaliotolYellowD1819”),除此以外,与参考制造例2同样地操作,得到黄色的颜料分散液(4)。
参考制造例5(同上)
作为黄色颜料,使用C.I.PigmentYellow150(Lanxess公司制“E4GNGT”),除此以外,与参考制造例2同样地操作,得到黄色的颜料分散液(5)。
参考制造例6(同上)
作为黄色颜料,使用C.I.PigmentYellow185(BASF公司制“PaliotolYellowD1155”),除此以外,与参考制造例2同样地操作,得到黄色的颜料分散液(6)。
参考制造例7(碱可溶性树脂的合成)
在装备有搅拌机、温度计、冷却管及氮导入管的4口烧瓶中,投入丙二醇单甲醚乙酸酯100g,边在氮气气流下搅拌边将内温升温至110℃。接着,分别用4小时滴加包含甲基丙烯酸苄酯80g和甲基丙烯酸20g的混合液、和包含丙二醇单甲醚乙酸酯46g、叔戊基过氧化-2-乙基己酸酯1.5g及过氧化苯甲酸叔戊酯0.15g的混合液。滴加结束后,在内温保持为110℃的状态下进行8小时聚合反应。反应结束后,用丙二醇单甲醚乙酸酯进行稀释,得到不挥发成为40%的碱可溶性树脂的树脂溶液。该树脂的重均分子量为17,000。
实施例1(无规共聚物的制造)
向进行了氮气置换的烧瓶中投入作为溶剂的甲乙酮111g、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯47g和2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯25g,边在氮气气流下进行搅拌边升温至60℃。接着,加入2,2’-联吡啶5g、氯化亚铜2g和2-溴异丁酸乙酯3.3g,在氮气气流下、在60℃下反应23小时。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到无规共聚物(1)。通过GPC测定无规共聚物(1)的分子量,结果重均分子量(Mw)为4,133、数均分子量(Mn)为3,197、(Mw/Mn)为1.29。另外,无规共聚物(1)的氟原子含量为20质量%。分别将无规共聚物(1)的IR谱的图示于图1、将13C-NMR谱的图示于图2、将GPC的图示于图3。
制造包含无规共聚物(1)的组合物,按照下述方法评价所得涂膜层的平滑性。将评价结果示于第1表。
<涂膜层的平滑性的评价方法>
将碱可溶性树脂(甲基丙烯酸苄酯与丙烯酸的共聚物)3g、作为二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物的ARONIX M-402(东亚合成化学株式会社制)1.2g、无规共聚物(1)以固体成分换算计0.002g、和丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)8.1g混合,得到组合物。将该组合物3ml滴加至10cm×10cm的镀铬玻璃基板的中央部分,在转速500rpm、旋转时间30秒的条件下进行旋转涂布后,在110℃下进行2分钟加热干燥,制作具有涂膜层的物品。目视观察涂膜层,按照下述基准评价涂膜层的平滑性。将评价结果示于第1表。
<涂膜层的平滑性的评价基准>
○:基本未观察到涂膜不均。
△:观察到一部分涂膜不均。
×:观察到很多涂膜不均。
实施例2(同上)
向进行了氮气置换的烧瓶中投入作为溶剂的甲乙酮111g、甲基丙烯酸1-金刚烷基酯59g和2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯12g,边在氮气气流下进行搅拌边升温至60℃。接着,加入2,2’-联吡啶5g、氯化亚铜2g和2-溴异丁酸乙酯3.1g,在氮气气流下、在60℃下反应28小时。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到无规共聚物(2)。通过GPC测定无规共聚物的分子量,结果重均分子量(Mw)为4,561、数均分子量(Mn)为3,824、(Mw/Mn)为1.19。另外,无规共聚物(2)的氟原子含量为10质量%。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。
实施例3(同上)
向进行了氮气置换的烧瓶中投入作为溶剂的甲乙酮111g、甲基丙烯酸二环戊酯47g和2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯25g,边在氮气气流下进行搅拌边升温至60℃。接着,加入2,2’-联吡啶5g、氯化亚铜2g和2-溴异丁酸乙酯3.3g,在氮气气流下、在60℃下反应20小时。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到无规共聚物(3)。通过GPC测定无规共聚物(3)的分子量,结果重均分子量(Mw)为4,219、数均分子量(Mn)为3,315、(Mw/Mn)为1.27。另外,无规共聚物(3)的氟原子含量为20质量%。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。
实施例4(同上)
向进行了氮气置换的烧瓶中投入作为溶剂的甲乙酮111g、甲基丙烯酸异冰片酯47g和2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯25g,边在氮气气流下进行搅拌边升温至60℃。接着,加入2,2’-联吡啶4g、氯化亚铜1.5g和2-溴异丁酸乙酯2.1g,在氮气气流下、在60℃下反应35小时。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到无规共聚物(4)。通过GPC测定无规共聚物(4)的分子量,结果重均分子量(Mw)为9,182、数均分子量(Mn)为7,345、(Mw/Mn)为1.25。另外,无规共聚物(4)的氟原子含量为20质量%。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。
比较例1(比较对照用共聚物的制造)
向进行了氮气置换的反应容器中投入甲醇67g、2,2’-联吡啶0.961g和氯化亚铜0.305g,在室温下搅拌60分钟。然后,加入2-(九氟丁基)乙基甲基丙烯酸酯3.37g、2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯3.33g和聚(1,2-氧亚丁基)氧亚丙基单甲基丙烯酸酯(日油株式会社制“BLEMMER 10PPB-500B”;氧亚丁基的平均重复数6)13.3g、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(日油株式会社制“BLEMMER PE-200”;氧亚乙基的平均重复数4.5)20g和2-溴异丁酸乙酯0.6g,在氮气气流下、在60℃下反应10小时。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到不具有桥环结构的比较对照用共聚物(1’)。通过GPC测定比较对照用共聚物(1’)的分子量,结果重均分子量(Mw)为17,000、数均分子量(Mn)为13000、(Mw/Mn)为1.25。另外,氟原子含量为9.1质量%。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。
比较例2(比较对照用嵌段聚合物的制造)
向进行了氮气置换的烧瓶中投入作为溶剂的2-丙醇47.5g和3-羟基-甲基丙烯酸1-金刚烷基酯25.6g,边在氮气气流下进行搅拌边升温至40℃。接着,投入2,2’-联吡啶5.3g、氯化亚铜1.9g,将烧瓶内保持为40℃并进行30分钟搅拌。然后,加入2-溴异丁酸乙酯3.3g,在氮气气流下、在40℃下反应2小时,得到含有金刚烷环的聚合物链段。接着,向包含该聚合物链段的反应体系中加入2-(十三氟己基)乙基甲基丙烯酸酯45.9g,在40℃下反应5小时,得到反应物。接着,向所得反应物中加入活性氧化铝30g,进行搅拌。将活性氧化铝过滤后,将溶剂减压蒸馏去除,得到比较对照用共聚物(2’)。比较对照用共聚物(2’)的分子量通过GPC测定,结果重均分子量(Mw)为3,100、数均分子量(Mn)为2,700、(Mw/Mn)为1.15。另外,氟原子含量为14.5质量%。与实施例1同样地操作,进行涂膜层的平滑性的评价,将其结果示于第1表。
[表1]
第1表
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | |
无规共聚物 | (1) | (2) | (3) | (4) | (1’) | (2’) |
涂膜层的平滑性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
实施例5(抗蚀剂组合物的制造)
对红色的颜料分散液(1)5.9g,添加参考制造例7中得到的碱可溶性树脂的40质量%树脂溶液1.5g、作为二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物的ARONIX M-402(东亚合成化学株式会社制)0.6g、0.05g作为光聚合引发剂的BASF JAPANLTD.制Irgacure#369、无规共聚物(1)以固体成分换算计0.0014g和2.2g的PGMEA并混合,制备彩色抗蚀剂组合物(1)。使用彩色抗蚀剂组合物(1)制作涂膜层,按照下述方法对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜层的基于碱溶液的显影性进行评价。
<涂膜层中的异物的抑制性的评价方法>
将彩色抗蚀剂组合物(1)在转速1000rpm、旋转时间10秒的条件下旋转涂布在7cm×7cm的玻璃板上后,在80℃下干燥3分钟,得到具有经干燥的涂膜层的物品。对经干燥的涂膜层使用高压汞灯以50mJ/cm2照射活性能量射线,得到具有固化了的涂膜层的物品。然后,将物品在270℃下加热1小时后,用KEYENCE CORPORATION制数码显微镜VHX-900观察涂膜层,按照下述基准进行评价。将评价结果示于第2表。
○:在1cm×1cm见方的涂膜层中能够确认到的异物为1个以下。
△:在1cm×1cm见方的涂膜层中能够确认到的异物平均为2~9个。
×:在1cm×1cm见方的涂膜层中能够确认到的异物平均为10以上。
<涂膜层的显影性的评价方法>
将彩色抗蚀剂组合物(1)在转速1000rpm、旋转时间10秒的条件下旋转涂布在7cm×7cm的玻璃板上后,在80℃下干燥3分钟,得到具有经干燥的涂膜层的物品。对经干燥的涂膜层,使用SemiClean DL-A4(横滨油脂工业株式会社制的碱性显影剂)的20倍稀释水溶液,进行喷淋显影(200rpm,45秒)后,通过目视按照下述基准对经干燥的涂膜的残膜率进行评价。
○:残膜率小于10%。
△:残膜率为10~50%。
×:残膜率大于50%。
实施例6(同上)
对黄色的颜料分散液(2)6.2g添加碱可溶性树脂(甲基丙烯酸苄酯与丙烯酸的共聚物)1.2g、0.6g的ARONIX M-402、0.05g作为光聚合引发剂的BASF JAPAN LTD.制Irgacure#369、无规共聚物(1)以固体成分换算计0.0017g、和2.2g PGMEA并混合,制备彩色抗蚀剂组合物(2)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例7(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(3),除此以外,与实施例6同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(3)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例8(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(4),除此以外,与实施例6同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(4)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例9(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(5),除此以外,与实施例6同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(5)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例10(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(6),除此以外,与实施例6同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(6)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例11(同上)
代替无规共聚物(1),使用无规共聚物(2),除此以外,与实施例5同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(7)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例12(同上)
代替无规共聚物(1),使用无规共聚物(3),除此以外,与实施例5同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(8)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
实施例13(同上)
代替无规共聚物(1),使用无规共聚物(4),除此以外,与实施例5同样地操作,制备彩色抗蚀剂组合物(9)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第2表。
[表2]
第2表
实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | |
颜料分散液 | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | (1) | (1) | (1) |
无规共聚物 | (1) | (1) | (1) | (1) | (1) | (1) | (2) | (3) | (4) |
涂膜层中的异物的抑制性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
涂膜的显影性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
比较例3(比较对照用抗蚀剂组合物的制造)
代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例5同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(1’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例4(同上)
代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(2’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例5(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(3),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(3’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例6(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(4),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(4’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例7(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(5),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(5’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例8(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(6),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(1’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(6’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第3表。
比较例9(同上)
代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例5同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(7’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
比较例10(同上)
代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(8’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
比较例11(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(3),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(9’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
比较例12(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(4),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(10’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
比较例13(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(5),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(11’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
比较例14(同上)
代替黄色的颜料分散液(2),使用黄色的颜料分散液(6),并且,代替无规共聚物(1),使用比较对照用共聚物(2’),除此以外,与实施例6同样地操作,制备比较对照用彩色抗蚀剂组合物(12’)。与实施例5同样地操作,制作涂膜层,对抑制涂膜层中的异物(源自颜料的异物)产生的能力(抑制性)及涂膜的基于碱溶液的显影性进行评价。将评价结果示于第4表。
[表3]
第3表
比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | |
颜料分散液 | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) |
含氟共聚物 | (1’) | (1’) | (1’) | (1’) | (1’) | (1’) |
涂膜层中的异物的抑制性 | × | × | × | × | × | × |
涂膜的显影性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
[表4]
第4表
比较例9 | 比较例10 | 比较例11 | 比较例12 | 比较例13 | 比较例14 | |
颜料分散液 | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) |
含氟共聚物 | (2’) | (2’) | (2’) | (2’) | (2’) | (2’) |
涂膜层中的异物的抑制性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
涂膜的显影性 | × | × | × | × | × | × |
Claims (14)
1.一种彩色抗蚀剂组合物,其特征在于,含有无规共聚物(A)、颜料(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D),其中所述无规共聚物(A)为聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)的无规共聚物,并且,重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.8,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
2.根据权利要求1所述的彩色抗蚀剂组合物,其中,所述聚合性单体(a2)所具有的桥环烃的骨架为金刚烷环、二环戊烷环、二环戊烯环、降冰片烷环或降冰片烯环。
3.根据权利要求1所述的彩色抗蚀剂组合物,其中,所述聚合性单体(a2)所具有的桥环烃的骨架为金刚烷环。
4.根据权利要求1所述的彩色抗蚀剂组合物,其中,所述聚合性单体(a1)为下述通式(1)所示的单体,
上述通式(1)中,R1表示氢原子、氟原子、甲基、氰基、苯基、苄基或-CnH2n-Rf’;n表示1~8的整数,Rf’表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团;X表示下述式(X-1)~(X-10)中的任一基团;Rf表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团,
-OCnH2n- (X-1)
上述式(X-1)、(X-3)、(X-4)、(X-5)、(X-6)及(X-7)中的n表示1~8的整数;上述式(X-8)、(X-9)及(X-10)中的m表示1~8的整数,n表示0~8的整数;上述式(X-6)及(X-7)中的Rf”表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团,
-CnF2n+1 (Rf-1)
-CnF2nH (Rf-2)
-CnF2n-1 (Rf-3)
—CnF2n-3 (Rf-4)
上述式(Rf-1)及(Rf-2)中的n表示1~6的整数;上述式(Rf-3)中的n表示2~6的整数;上述式(Rf-4)中的n表示4~6的整数。
5.根据权利要求1所述的彩色抗蚀剂组合物,其重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)为1.0~1.5。
6.根据权利要求1所述的彩色抗蚀剂组合物,其中,所述颜料(B)为选自由C.I.颜料红177、C.I.颜料红207、C.I.颜料红254、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料绿58、C.I.颜料绿59、C.I.颜料黄83、C.I.颜料黄93、C.I.颜料黄109、C.I.颜料黄110、C.I.颜料黄129、C.I.颜料黄138、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄150、C.I.颜料黄154、C.I.颜料黄180、C.I.颜料黄185、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:6及C.I.颜料紫23组成的组中的一种以上的颜料。
7.一种滤色器,其特征在于,在基板上形成有权利要求1~6中任一项所述的彩色抗蚀剂组合物的涂膜层。
8.一种彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其特征在于,所述彩色抗蚀剂组合物含有无规共聚物(A)、颜料(B)、碱可溶性树脂(C)及聚合性化合物(D),其中所述无规共聚物(A)通过下述来制造:使聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)在聚合性单体(a1)和聚合性单体(a2)的共存下进行活性自由基聚合,所述聚合性单体(a1)具有与氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基和聚合性不饱和基团,所述聚合性单体(a2)具有桥环烃的骨架和聚合性不饱和基团。
9.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,所述聚合性单体(a2)所具有的桥环烃的骨架为金刚烷环、二环戊烷环、二环戊烯环、降冰片烷环或降冰片烯环。
10.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,所述聚合性单体(a2)所具有的桥环烃的骨架为金刚烷环。
11.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,所述聚合性单体(a1)为下述通式(1)所示的单体,
上述通式(1)中,R1表示氢原子、氟原子、甲基、氰基、苯基、苄基或-CnH2n-Rf’;n表示1~8的整数,Rf’表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团;X表示下述式(X-1)~(X-10)中的任一基团;Rf表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团,
-OCnH2n- (X-1)
上述式(X-1)、(X-3)、(X-5)、(X-6)及(X-7)中的n表示1~8的整数;上述式(X-8)、(X-9)及(X-10)中的m表示1~8的整数,n表示0~8的整数;上述式(X-6)及(X-7)中的Rf”表示下述式(Rf-1)~(Rf-4)中的任一基团;
-CnF2n+1 (Rf-1)
-CnF2nH (Rf-2)
-CnF2n-1 (Rf-3)
-CnF2n-3 (Rf-4)
上述式(Rf-1)及(Rf-2)中的n表示1~6的整数;上述式(Rf-3)中的n表示2~6的整数;上述式(Rf-4)中的n表示4~6的整数。
12.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,所述活性自由基聚合为原子转移自由基聚合。
13.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,使所述聚合性单体(a1)与聚合性单体(a2)在聚合引发剂、过渡金属化合物、具有能与该过渡金属配位键合的配体的化合物及溶剂的存在下进行原子转移自由基聚合。
14.根据权利要求8所述的彩色抗蚀剂组合物的制造方法,其中,相对于所述聚合性单体(a1)100质量份使用聚合性单体(a2)50~900质量份。
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