CN109328322A - 负型感光性树脂组合物、固化膜、具备固化膜的元件、具备元件的显示装置、及有机el显示器 - Google Patents

负型感光性树脂组合物、固化膜、具备固化膜的元件、具备元件的显示装置、及有机el显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供具有高的颜料分散性稳定性、并且能够减少显影时的未曝光部的残渣的负型感光性树脂组合物。本发明为负型感光性树脂组合物,其含有(A)碱溶性树脂、(B)具有大于0的胺值的分散剂、(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料、(D)自由基聚合性化合物、及(E)光聚合引发剂,其中,上述(A)碱溶性树脂包含选自由(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体组成的组中的一种以上,并且,上述(B)具有大于0的胺值的分散剂包含:(B1)包含通式(2)表示的重复单元及通式(3)表示的重复单元的分散剂;和(B2)作为胺值为15~60mgKOH/g的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂及/或(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂。(通式(2)中,R1表示亚烷基。R2及R3可以相同也可以不同,各自表示氢、烷基或羟基。x表示0~20的整数。其中,x为0时,R2、R3中的至少任一者为烷基。m表示1~100的整数。通式(3)中,n表示1~100的整数。)

Description

负型感光性树脂组合物、固化膜、具备固化膜的元件、具备元 件的显示装置、及有机EL显示器
技术领域
本发明涉及负型感光性树脂组合物、固化膜、元件、显示装置及有机EL显示器。
背景技术
近年来,在智能手机、平板PC及电视等具有薄型显示器的显示装置中,开发了许多使用有机电致发光(以下记为“EL”)显示器的制品。
有机EL显示器为自发光元件,因此,户外的太阳光等外部光入射时,由于该外部光反射而使得目视辨认性及对比度降低。因此,要求减少外部光反射的技术。为了减少这样的外部光反射,已知有在发光元件的光取出侧形成偏光板、1/4波长板或防反射层等的方法。然而,在形成偏光板的情况下,虽然能够利用偏光板减少外部光反射,但另一方面,从发光元件输出的光的一部分也会被偏光板遮挡,因此有机EL显示器的亮度降低。因此,要求在不使用偏光板等的情况下减少外部光反射的技术。
作为遮挡外部光的技术,可举出在液晶显示器的滤色器中使用的黑色矩阵。
通常而言,有机EL显示器中,为了将发光元件的像素彼此之间分割开,在透明电极与金属电极的层间形成像素分割层这样的绝缘膜。有下述方法:通过将该像素分割层着色化、赋予遮光性,从而吸收入射的外部光,结果可减少外部光反射。
为了赋予遮光性,使用黑色的颜料、染料,尤其优选使用遮光性优异的颜料。此外,在有机EL显示器中,在基板上形成有TFT,为了TFT上的掩模的对位,优选使用透过近红外或红外区域的光的有机颜料。此时,若由颜料带来的遮光性过高,则图案曝光时的紫外线等也被遮挡。因此,通常使用能够通过基于自由基聚合的有效固化而形成膜的负型感光性树脂组合物。
使用颜料时,需要利用各种微细化处理方法将颜料微细化从而使颜料在形成膜时均匀。但是,即使实施微细化,进行了一次粒子或二次粒子的微细化的颜料通常也容易凝集。因此,若微细化过度进行,则会形成巨大的块状颜料固态物。
此外,在负型感光性树脂组合物的形成中,通常使用碱性显影液,但容易引起未曝光部的残渣(显影性),难以实现能够兼顾分散稳定性和显影性的负型感光性树脂组合物。
因此,通常为了良好地保持分散状态而采用了分散剂。分散剂兼具有吸附于着色材料的部位、及与作为分散介质的溶剂亲和性高的部位的结构,由这两个功能部位的均衡性决定性能。就分散剂而言,根据作为被分散物的颜料的表面状态而使用各种分散剂。
例如,作为适于喹酞酮颜料的颜料分散剂,有关于下述物质的记载:具有环氧乙烷链或环氧丙烷链中的至少一者的分散剂(专利文献1)、双苯并呋喃酮系颜料、苝系颜料和高分子分散剂(专利文献2)、具有特定重复单元的胺系分散剂(专利文献3)、具有环氧乙烷单元的分散剂(专利文献4)、包含在侧链具有氨基的嵌段和在侧链不具有氨基的嵌段的共聚物(专利文献5)、在黑色抗蚀剂用放射线敏感性组合物中具有氨基甲酸酯键的分散剂(专利文献6)、具有来自具备亚烷基二醇链的烯键式不饱和单体的重复单元的嵌段共聚物(专利文献7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-24934号公报
专利文献2:日本特开2014-130173号公报
专利文献3:日本特表2013-529228号公报
专利文献4:日本专利第5079583号公报
专利文献5:日本特开2009-25813号公报
专利文献6:日本特开2000-227654号公报
专利文献7:日本特开2011-232735号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,这些分散剂虽然具有一定程度的颜料分散能力,但未同时实现减少显影时的未曝光部的残渣。
因此,本发明的目的在于提供具有高的颜料分散性稳定性、并且能够减少显影时的未曝光部的残渣的负型感光性树脂组合物。
用于解决课题的手段
负型感光性树脂组合物,其含有:
(A)碱溶性树脂;
(B)具有大于0的胺值的分散剂;
(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料;
(D)自由基聚合性化合物;及
(E)光聚合引发剂,
其中,上述(A)碱溶性树脂包含选自由(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体组成的组中的一种以上,
并且,上述(B)具有大于0的胺值的分散剂包含:
(B1)包含通式(2)表示的重复单元及通式(3)表示的重复单元的分散剂;和
(B2)作为胺值为15~60mgKOH/g的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂及/或(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂。
[化学式1]
(通式(2)中,R1表示亚烷基。R2及R3可以相同也可以不同,各自表示氢、烷基或羟基。x表示0~20的整数。其中,x为0时,R2、R3中的至少任一者为烷基。m表示1~100的整数。通式(3)中,n表示1~100的整数。)
发明的效果
根据本发明,能够得到具有高的颜料分散稳定性、并且能够减少显影时的未曝光部的残渣的负型感光性树脂组合物。
附图说明
[图1]示出使用了本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜的有机EL显示器的制造工艺的工序图
[图2]示出使用了本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜的柔性有机EL显示器的制造工艺的工序图
[图3]发光特性评价中使用的有机EL显示装置的概略图
[图4]不具有偏光层的有机EL显示器的概略图
具体实施方式
本发明为负型感光性树脂组合物,其含有:
(A)碱溶性树脂、
(B)具有大于0的胺值的分散剂、
(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料、
(D)自由基聚合性化合物、及
(E)光聚合引发剂,
其中,上述(A)碱溶性树脂包含选自由(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体组成的组中的一种以上,
并且,上述(B)具有大于0的胺值的分散剂包含:
(B1)包含通式(2)表示的重复单元及通式(3)表示的重复单元的分散剂;和
(B2)作为胺值为15~60mgKOH/g的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂及/或(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂。
[化学式2]
(通式(2)中,R1表示亚烷基。R2及R3可以相同也可以不同,各自表示氢、烷基或羟基。x表示0~20的整数。其中,x为0时,R2、R3中的至少任一者为烷基。m表示1~100的整数。通式(3)中,n表示1~100的整数。)
<碱溶性树脂>
本发明的负型感光性树脂组合物含有(A)碱溶性树脂。作为(A)碱溶性树脂,为负型抗蚀剂中通常使用的、在碱性水溶液中具有可溶性的树脂。从耐热性的观点考虑,包含选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上。
<(A1)聚酰亚胺及(A2)聚酰亚胺前体>
作为(A1)聚酰亚胺,例如可举出通过加热或者使用了酸或碱等的反应使聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰胺酸酰胺或聚异酰亚胺脱水闭环而得到的产物,其具有四羧酸及/或其衍生物残基、和二胺及/或其衍生物残基。
作为(A2)聚酰亚胺前体,例如可举出通过使四羧酸、对应的四羧酸二酐或四羧酸二酯二酰氯等与二胺、对应的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺等反应而得到的产物,其具有四羧酸及/或其衍生物残基、和二胺及/或其衍生物残基。作为(A2)聚酰亚胺前体,例如可举出聚酰胺酸、聚酰胺酸酯、聚酰胺酸酰胺或聚异酰亚胺。
(A2)聚酰亚胺前体为热固性树脂,通过于高温使其热固化而进行脱水闭环,从而形成高耐热性的酰亚胺键,得到(A1)聚酰亚胺。因此,通过使树脂组合物含有具有高耐热性的酰亚胺键的(A1)聚酰亚胺,从而能够使得到的固化膜的耐热性显著提高。因此,适合于将固化膜用于要求高耐热性的用途的情况等。另外,(A2)聚酰亚胺前体是在脱水闭环后耐热性提高的树脂,因此适合于在想要同时实现脱水闭环前的前体结构的特性和固化膜的耐热性的用途中使用的情况等。
另外,(A1)聚酰亚胺及(A2)聚酰亚胺前体具有酰亚胺键及/或酰胺键作为具有极性的键。因此,在含有后述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的情况下,这些具有极性的键与(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料强烈地相互作用,因此能够使(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性提高。
作为本发明中使用的(A1)聚酰亚胺,从提高固化膜的耐热性的观点考虑,优选含有通式(3a)表示的结构单元。
[化学式3]
(通式(3a)中,R4表示4~10价有机基团,R5表示2~10价有机基团。R6及R7各自独立地表示酚式羟基、磺酸基、巯基或者下述通式(4)或下述通式(5)所示的取代基。p表示0~6的整数,q表示0~8的整数。)
通式(3a)的R4表示四羧酸及/或其衍生物残基,R5表示二胺及/或其衍生物残基。作为四羧酸衍生物,可举出四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。作为二胺衍生物,可举出二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
通式(3a)中,R4优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的4~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的4~10价有机基团。另外,R5优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团。q优选为1~8。上述的脂肪族结构、脂环式结构及芳香族结构可以为未取代体或取代体中的任何。
[化学式4]
(通式(4)及(5)中,R8~R10表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。)
通式(4)及(5)中,从耐热性的观点考虑,R8~R10优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。上述的烷基、酰基及芳基可以为未取代体或取代体中的任何。
作为通式(3a)的R4及R5的脂肪族结构,例如,可举出乙烷结构、正丁烷结构、正戊烷结构、正己烷结构、正癸烷结构、3,3-二甲基戊烷结构、二正丁基醚结构、二正丁基酮结构或二正丁基砜结构。另外,作为其取代基,例如可举出卤原子或烷氧基。脂肪族结构为取代体的情况下,作为R4及R5,例如,可举出3,3-双(三氟甲基)戊烷结构或3-甲氧基戊烷结构。
作为通式(3a)的R4及R5的脂环式结构,例如,可举出环丁烷结构、环戊烷、环己烷结构、乙基环己烷结构、四氢呋喃结构、双环己基结构、2,2-二环己基丙烷结构、二环己基醚结构、二环己基酮结构或二环己基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂环式结构为取代体的情况下,作为R4及R5,例如,可举出1,1-二环己基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二环己基-1-甲氧基甲烷结构。
作为通式(3a)的R4及R5的芳香族结构,例如,可举出苯结构、乙基苯结构、萘结构、1,2,3,4-四氢萘结构、芴结构、联苯结构、三联苯结构、2,2-二苯基丙烷结构、二苯基醚结构、二苯基酮结构、二苯基砜结构或9,9-二苯基芴结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。芳香族结构为取代体的情况下,作为R4及R5,例如,可举出1,1-二苯基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二苯基-1-甲氧基甲烷结构。
作为(A1)聚酰亚胺,优选含有通式(3a)表示的结构单元作为主成分,(A1)聚酰亚胺中,通式(3a)表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
作为本发明中使用的(A2)聚酰亚胺前体,从提高固化膜的耐热性及提高显影后的分辨率的观点考虑,优选含有通式(6)表示的结构单元。
[化学式5]
(通式(6)中,R11表示4~10价有机基团,R12表示2~10价有机基团。R13表示通式(4)或通式(5)所示的取代基,R14表示酚式羟基、磺酸基或巯基,R15表示酚式羟基、磺酸基、巯基或者上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基。t表示2~8的整数,u表示0~6的整数,v表示0~8的整数,2≤t+u≤8。)
通式(6)的R11表示四羧酸及/或其衍生物残基,R12表示二胺及/或其衍生物残基。作为四羧酸衍生物,可举出四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。作为二胺衍生物,可举出二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
通式(6)中,R11优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的4~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的4~10价有机基团。另外,R12优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团。v优选为1~8。上述的脂肪族结构、脂环式结构及芳香族结构可以为未取代体或取代体中的任何。
作为通式(6)的R11及R12的脂肪族结构,例如,可举出乙烷结构、正丁烷结构、正戊烷结构、正己烷结构、正癸烷结构、3,3-二甲基戊烷结构、二正丁基醚结构、二正丁基酮结构或二正丁基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂肪族结构为取代体的情况下,作为R11及R12,例如,可举出3,3-双(三氟甲基)戊烷结构或3-甲氧基戊烷结构。
作为通式(6)的R11及R12的脂环式结构,例如,可举出环丁烷结构、环戊烷、环己烷结构、乙基环己烷结构、四氢呋喃结构、双环己基结构、2,2-二环己基丙烷结构、二环己基醚结构、二环己基酮结构或二环己基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂环式结构为取代体的情况下,作为R11及R12,例如,可举出1,1-二环己基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二环己基-1-甲氧基甲烷结构。
作为通式(6)的R11及R12的芳香族结构,例如,可举出苯结构、乙基苯结构、萘结构、1,2,3,4-四氢萘结构、芴结构、联苯结构、三联苯结构、2,2-二苯基丙烷结构、二苯基醚结构、二苯基酮结构、二苯基砜结构或9,9-二苯基芴结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。芳香族结构为取代体的情况下,作为R11及R12,例如,可举出1,1-二苯基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二苯基-1-甲氧基甲烷结构。
作为(A2)聚酰亚胺前体,优选含有通式(6)表示的结构单元作为主成分,(A2)聚酰亚胺前体中,通式(6)表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高分辨率。
<(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体>
作为(A3)聚苯并噁唑,例如可举出通过使用了聚磷酸的反应使二羧酸与作为二胺的双氨基酚化合物脱水闭环而得到的产物、通过加热或者使用了磷酸酐、碱或碳二亚胺化合物等的反应使上述聚羟基酰胺脱水闭环而得到的产物,其具有二羧酸及/或其衍生物残基、和双氨基酚化合物及/或其衍生物残基。
作为(A4)聚苯并噁唑前体,例如可举出通过使二羧酸、对应的二羧酸二酰氯或二羧酸活性二酯等与作为二胺的双氨基酚化合物等反应而得到的产物,其具有二羧酸及/或其衍生物残基、和双氨基酚化合物及/或其衍生物残基。
(A4)聚苯并噁唑前体为热固性树脂,通过于高温使其热固化而进行脱水闭环,从而形成高耐热性且刚性的苯并噁唑环,得到(A3)聚苯并噁唑。因此,通过使树脂组合物含有具有高耐热性且刚性的苯并噁唑环的(A3)聚苯并噁唑,能够使得到的固化膜的耐热性显著提高。因此,适合于将固化膜用于要求高耐热性的用途的情况等。另外,(A4)聚苯并噁唑前体是在脱水闭环后耐热性提高的树脂,因此适合于在想要同时实现脱水闭环前的前体结构的特性和固化膜的耐热性的用途中使用的情况等。
另外,(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体具有噁唑键及/或酰胺键作为具有极性的键。因此,在含有后述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的情况下,这些具有极性的键与(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料强烈地相互作用,因此能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性。
作为本发明中使用的(A3)聚苯并噁唑,从提高固化膜的耐热性的观点考虑,优选含有通式(7)表示的结构单元。
[化学式6]
(通式(7)中,R17表示2~10价有机基团,R16表示具有芳香族结构的4~10价有机基团。R18及R19各自独立地表示酚式羟基、磺酸基、巯基或者上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基。r表示0~8的整数,s表示0~6的整数。)
通式(7)的R17表示二羧酸及/或其衍生物残基,R16表示双氨基酚化合物及/或其衍生物残基。作为二羧酸衍生物,可举出二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸酰氯、三羧酸活性酯、二甲酰基化合物。
通式(7)中,R16优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团。另外,R17优选为具有碳原子数6~30的芳香族结构的4~10价有机基团,更优选为具有碳原子数6~25的芳香族结构的4~10价有机基团。s优选为1~8。上述脂肪族结构、脂环式结构及芳香族结构可以为未取代体或取代体中的任何。
作为通式(7)的R16的脂肪族结构,例如可举出乙烷结构、正丁烷结构、正戊烷结构、正己烷结构、正癸烷结构、3,3-二甲基戊烷结构、二正丁基醚结构、二正丁基酮结构或二正丁基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂肪族结构为取代体的情况下,作为R16,例如,可举出3,3-双(三氟甲基)戊烷结构或3-甲氧基戊烷结构。
作为通式(7)的R16的脂环式结构,例如,可举出环丁烷结构、环戊烷、环己烷结构、乙基环己烷结构、四氢呋喃结构、双环己基结构、2,2-二环己基丙烷结构、二环己基醚结构、二环己基酮结构或二环己基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂环式结构为取代体的情况下,作为R16,例如,可举出1,1-二环己基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二环己基-1-甲氧基甲烷结构。
作为通式(7)的R16及R17的芳香族结构,例如,可举出苯结构、乙基苯结构、萘结构、1,2,3,4-四氢萘结构、芴结构、联苯结构、三联苯结构、2,2-二苯基丙烷结构、二苯基醚结构、二苯基酮结构、二苯基砜结构或9,9-二苯基芴结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。芳香族结构为取代体的情况下,作为R16及R17,例如,可举出1,1-二苯基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二苯基-1-甲氧基甲烷结构。
作为(A3)聚苯并噁唑,优选含有通式(7)表示的结构单元作为主成分,(A3)聚苯并噁唑中,通式(7)表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
作为本发明中使用的(A3)聚苯并噁唑前体,从提高固化膜的耐热性及提高显影后的分辨率的观点考虑,优选含有通式(8)表示的结构单元。
[化学式7]
(通式(8)中,R20表示2~10价有机基团,R21表示具有芳香族结构的4~10价有机基团。R22表示酚式羟基、磺酸基、巯基或者通式(4)或通式(5)所示的取代基,R23表示酚式羟基,R24表示磺酸基、巯基或者上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基。w表示0~8的整数,x表示2~8的整数,y表示0~6的整数,2≤x+y≤8。)
通式(8)的R20表示二羧酸及/或其衍生物残基,R21表示双氨基酚化合物及/或其衍生物残基。作为二羧酸衍生物,可举出二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯、三羧酸酐、三羧酸酰氯、三羧酸活性酯、二甲酰基化合物。
通式(8)中,R20优选为具有选自碳原子数2~20的脂肪族结构、碳原子数4~20的脂环式结构及碳原子数6~30的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团,更优选为具有选自碳原子数4~15的脂肪族结构、碳原子数4~15的脂环式结构及碳原子数6~25的芳香族结构中的一种以上的2~10价有机基团。另外,R21优选为具有碳原子数6~30的芳香族结构的4~10价有机基团,更优选为具有碳原子数6~25的芳香族结构的4~10价有机基团。上述的脂肪族结构、脂环式结构及芳香族结构可以为未取代体或取代体中的任何。
作为通式(8)的R20的脂肪族结构,例如,可举出乙烷结构、正丁烷结构、正戊烷结构、正己烷结构、正癸烷结构、3,3-二甲基戊烷结构、二正丁基醚结构、二正丁基酮结构或二正丁基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂肪族结构为取代体的情况下,作为R20,例如可举出3,3-双(三氟甲基)戊烷结构或3-甲氧基戊烷结构。
作为通式(8)的R20的脂环式结构,例如,可举出环丁烷结构、环戊烷、环己烷结构、乙基环己烷结构、四氢呋喃结构、双环己基结构、2,2-二环己基丙烷结构、二环己基醚结构、二环己基酮结构或二环己基砜结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。脂环式结构为取代体的情况下,作为R20,例如,可举出1,1-二环己基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二环己基-1-甲氧基甲烷结构。
作为通式(8)的R20及R21的芳香族结构,例如可举出苯结构、乙基苯结构、萘结构、1,2,3,4-四氢萘结构、芴结构、联苯结构、三联苯结构、2,2-二苯基丙烷结构、二苯基醚结构、二苯基酮结构、二苯基砜结构或9,9-二苯基芴结构。另外,作为其取代基,例如,可举出卤原子或烷氧基。芳香族结构为取代体的情况下,作为R20及R21,例如,可举出1,1-二苯基-1,1-双(三氟甲基)甲烷结构或1,1-二苯基-1-甲氧基甲烷结构。
作为(A4)聚苯并噁唑前体,优选含有通式(8)表示的结构单元作为主成分,(A4)聚苯并噁唑前体中,通式(8)表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够使分辨率提高。
<四羧酸及二羧酸以及它们的衍生物>
作为四羧酸,例如,可举出芳香族四羧酸、脂环式四羧酸或脂肪族四羧酸。
作为芳香族四羧酸及其衍生物,例如可举出1,2,4,5-苯四甲酸(均苯四甲酸)、3,3’,4,4’-联苯四甲酸、2,3,3’,4’-联苯四甲酸、2,2’,3,3’-联苯四甲酸、1,2,5,6-萘四甲酸、1,4,5,8-萘四甲酸、2,3,6,7-萘四甲酸、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸、2,2’,3,3’-二苯甲酮四甲酸、双(3,4-二羧基苯基)甲烷、双(2,3-二羧基苯基)甲烷、1,1-双(3,4-二羧基苯基)乙烷、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷、2,2’-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)六氟丙烷、双(3,4-二羧基苯基)砜、双(3,4-二羧基苯基)醚、2,3,5,6-吡啶四甲酸或3,4,9,10-苝四甲酸、N,N’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3,4-二羧基苯甲酰胺)等。即,可举出下述通式(70)表示的化合物、或者它们的四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。
[化学式8]
(通式(70)中,Y66表示直接连接键、氧原子或碳原子数1~4的亚烷基链。Y66为直接连接键或氧原子的情况下,a及b为0。Y66为碳原子数1~4的亚烷基链的情况下,R230及R231表示氢、碳原子数1~4的烷基或具有1~8个氟原子的碳原子数1~4的烷基。R232及R233表示氢、碳原子数1~4的烷基或羟基。a及b表示0~4的整数。上述的亚烷基链、烷基可以为未取代体或取代体中的任何。)
作为脂环式四羧酸及其衍生物,例如可举出双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸、1,2,4,5-环己烷四甲酸、1,2,3,4-环戊烷四甲酸、1,2,3,4-环丁烷四甲酸或2,3,4,5-四氢呋喃四甲酸、或者它们的四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。
作为脂肪族四羧酸及其衍生物,例如可举出丁烷-1,2,3,4-四甲酸、或者其四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。
作为(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的二羧酸及其衍生物,可以使用三羧酸及/或其衍生物。
作为二羧酸及三羧酸,例如,可举出芳香族二羧酸、芳香族三羧酸、脂环式二羧酸、脂环式三羧酸、脂肪族二羧酸或脂肪族三羧酸。
作为芳香族二羧酸及其衍生物,例如,可举出邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、4,4’-二羧基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二羧基联苯、4,4’-二苯甲酮二甲酸、2,2-双(4-羧基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-羧基苯基)六氟丙烷或4,4’-二羧基二苯基醚、或者它们的二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯或二甲酰基化合物。
作为芳香族三羧酸及其衍生物,例如可举出1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、2,4,5-二苯甲酮三甲酸、2,4,4’-联苯三甲酸或3,3’,4’-三羧基二苯基醚、或者它们的三羧酸酐、三羧酸酰氯、三羧酸活性酯或二甲酰基单羧酸。
作为脂环式二羧酸及其衍生物,例如可举出1,4-环己烷二甲酸或1,2-环己烷二甲酸、或者它们的二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯或二甲酰基化合物。
作为脂环式三羧酸及其衍生物,例如可举出1,2,4-环己烷三甲酸或1,3,5-环己烷三甲酸、或者它们的三羧酸酐、三羧酸酰氯、三羧酸活性酯或二甲酰基单羧酸。
作为脂肪族二羧酸及其衍生物,例如可举出己烷-1,6-二甲酸或琥珀酸、或者它们的二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯或二甲酰基化合物。
作为脂肪族三羧酸及其衍生物,例如可举出己烷-1,3,6-三甲酸或丙烷-1,2,3-三甲酸、或者它们的三羧酸酐、三羧酸酰氯、三羧酸活性酯或二甲酰基单羧酸。
<二胺及其衍生物>
作为二胺及其衍生物,例如可举出芳香族二胺、双氨基酚化合物、脂环式二胺、脂环式二羟基二胺、脂肪族二胺或脂肪族二羟基二胺。
作为芳香族二胺及双氨基酚化合物以及它们的衍生物,例如可举出间苯二胺、对苯二胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-二氨基联苯、双(4-氨基苯氧基)联苯、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二乙基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基联苯、2,2’,3,3’-四甲基-4,4’-二氨基联苯、3,3’,4,4’-四甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氨基-4,4’-联苯酚、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、双(3-氨基-4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(3-氨基-4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、双(4-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基苯氧基苯基)砜、双(3-氨基-4-羟基苯基)砜、3,4’-二氨基二苯基硫醚、4,4’-二氨基二苯基硫醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、双(3-氨基-4-羟基苯基)醚、3-磺酸-4,4’-二氨基二苯基醚或二巯基苯二胺、N,N’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3-氨基苯甲酰胺)等。即,可举出下述通式(61)~通式(66)表示的化合物、或者它们的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
[化学式9]
(通式(61)~通式(66)中,Y67及Y68表示直接连接键、氧原子或碳原子数1~4的亚烷基链。Y67及Y68为直接连接键或氧原子的情况下,a、b、c及d为0。Y67及Y68为碳原子数1~4的亚烷基链的情况下,R234~R237表示氢、碳原子数1~4的烷基或具有1~8个氟原子的碳原子数1~4的烷基。R238~R250表示氢、碳原子数1~4的烷基或羟基。a、b、c及d表示0~4的整数。上述的亚烷基链、烷基可以为未取代体或取代体中的任何。)
作为脂环式二胺及脂环式二羟基二胺以及它们的衍生物,例如可举出将上述的芳香族二胺及双氨基酚化合物的芳香环的氢原子的一部分用碳原子数1~10的烷基、氟烷基或卤原子取代而得到的化合物、1,2-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺、双(4-氨基环己基)甲烷、3,6-二羟基-1,2-环己烷二胺、2,5-二羟基-1,4-环己烷二胺或双(3-羟基-4-氨基环己基)甲烷或者它们的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
作为脂肪族二胺及脂肪族二羟基二胺以及它们的衍生物,例如可举出1,6-己二胺或2,5-二羟基-1,6-己二胺或者它们的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
<具有氟原子的结构单元>
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上优选含有具有氟原子的结构单元。通过使选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上含有具有氟原子的结构单元,从而使得透明性提高,能够提高曝光时的敏感度。另外,能够向膜表面赋予防水性,能够抑制碱显影时自膜表面的渗入。此时所谓曝光,是指照射活性光化射线(放射线),例如可举出照射可见光、紫外线、电子束或X射线等。从为通常使用的光源这样的观点考虑,例如,优选为能够照射可见光、紫外线的超高压汞灯光源,更优选照射j线(波长313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm)。以下,曝光是指照射活性光化射线(放射线)。
另外,通常而言,使用(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体的情况下,需要使用用于溶解这些树脂的作为后述溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或γ-丁内酯等高极性溶剂。然而,含有后述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的情况下,这些高极性溶剂与(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料强烈地相互作用,因此存在由(A)碱溶性树脂带来的分散稳定性提高的效果不充分的情况。
通过使选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上含有具有氟原子的结构单元,能够提高在溶剂中的溶解性。因此,能够减少前述的高极性溶剂的含量,或者能够在不使用高极性溶剂的情况下溶解这些树脂,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性。
作为(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体所含有的、具有氟原子的结构单元,可举出来自具有氟原子的四羧酸及/或其衍生物的结构单元、或者来自具有氟原子的二胺及/或其衍生物的结构单元。
作为(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体所含有的、具有氟原子的结构单元,可举出来自具有氟原子的二羧酸及/或其衍生物的结构单元、或者来自具有氟原子的双氨基酚化合物及/或其衍生物的结构单元。
作为具有氟原子的四羧酸及它们的衍生物,例如可举出2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)六氟丙烷或N,N’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3,4-二羧基苯甲酰胺)、或者它们的四羧酸二酐、四羧酸二酰氯或四羧酸活性二酯。
作为具有氟原子的二羧酸及它们的衍生物,例如可举出2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二羧基联苯、2,2-双(4-羧基苯基)六氟丙烷或2,2-双(3-羧基苯基)六氟丙烷、或者它们的二羧酸酐、二羧酸酰氯、二羧酸活性酯或二甲酰基化合物。
作为具有氟原子的二胺或双氨基酚化合物及它们的衍生物,例如可举出2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷或N,N’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3-氨基苯甲酰胺)、或者它们的二异氰酸酯化合物或三甲基甲硅烷基化二胺。
在选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自选自具有氟原子的四羧酸、具有氟原子的四羧酸衍生物、具有氟原子的二羧酸及具有氟原子的二羧酸衍生物中的一种以上的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
在选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自选自具有氟原子的二胺、具有氟原子的二胺衍生物、具有氟原子的双氨基酚化合物及具有氟原子的双氨基酚化合物衍生物中的一种以上的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<来自选自具有氟原子的四羧酸、具有氟原子的四羧酸衍生物、具有氟原子的二羧酸及具有氟原子的二羧酸衍生物中的一种以上的结构单元>
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体中,优选含有通式(16)表示的结构单元及/或通式(17)表示的结构单元作为来自具有氟原子的四羧酸及其衍生物的结构单元。
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体中,更优选通式(3a)的R1或通式(6)的R11含有通式(16)表示的结构单元及/或通式(17)表示的结构单元。
[化学式10]
(通式(16)及通式(17)中,R40、R41、R44及R45各自独立地表示上述通式(5)或上述通式(6)所示的取代基,R42、R43、R46及R47各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。X9~X12各自独立地表示直接连接键、氧原子或通式(20)表示的键。X9~X12为直接连接键的情况下,Y9~Y12各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X9~X12为氧原子或通式(20)表示的键的情况下,Y9~Y12各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~d各自独立地表示0~4的整数,e~h各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤3,0≤f+h≤3。)
通式(16)及通式(17)中,R42、R43、R46及R47各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。Y9~Y12各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
[化学式11]
(通式(20)中,R38表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基。)
通式(20)中,R38优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。上述的烷基、酰基及芳基可以为未取代体或取代体中的任何。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体中,优选含有通式(18)表示的结构单元及/或通式(19)表示的结构单元作为来自具有氟原子的二羧酸及其衍生物的结构单元。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体中,更优选通式(2)的R5或通式(4)的R14含有通式(18)表示的结构单元及/或通式(19)表示的结构单元。
[化学式12]
(通式(18)及通式(19)中,R48、R49、R52及R53各自独立地表示上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基,R50、R51、R54及R55各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。X13~X16各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X13~X16为直接连接键的情况下,Y13~Y16各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X13~X16为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y13~Y16各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~d各自独立地表示0~4的整数,e~h各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤3,0≤f+h≤3。)
通式(18)及通式(19)中,R50、R51、R54及R55各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。Y13~Y16各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
作为(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体所含有的、通式(16)或(17)表示的结构单元,优选为通式(33)~(38)中的任一者表示的结构单元。
[化学式13]
(通式(33)~通式(38)中,R90、R91、R94、R95、R98、R99、R102、R103、R106、R107、R110及R111各自独立地表示上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基,R92、R93、R96、R97、R100、R101、R104、R105、R108、R109、R112及R113各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。X41~X52各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X41~X52为直接连接键的情况下,Y41~Y52各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X41~X52为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y41~Y52各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~l各自独立地表示0~4的整数,m~x各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤4,0≤f+h≤4,0≤i+k≤4,0≤j+l≤4,0≤m+o≤3,0≤n+p≤3,0≤q+s≤3,0≤r+t≤3,0≤u+w≤3,0≤v+x≤3。
通式(33)~通式(38)中,R92、R93、R96、R97、R100、R101、R104、R105、R108、R109、R112及R113各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。Y41~Y52各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
作为(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体所含有的、通式(18)或通式(19)表示的结构单元,优选为通式(39)~(44)中的任一者表示的结构单元。
[化学式14]
(通式(39)~通式(44)中,R114、R115、R118、R119、R122、R123、R126、R127、R130、R131、R134及R135各自独立地表示上述通式(4)或上述通式(5)所示的取代基,R116、R117、R120、R121、R124、R125、R128、R129、R132、R133、R136及R137各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。X53~X64各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X53~X64为直接连接键的情况下,Y53~Y64各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X53~X64为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y53~Y64各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~l各自独立地表示0~4的整数,m~x各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤4,0≤f+h≤4,0≤i+k≤4,0≤j+l≤4,0≤m+o≤3,0≤n+p≤3,0≤q+s≤3,0≤r+t≤3,0≤u+w≤3,0≤v+x≤3。)
通式(39)~通式(44)中,R116、R117、R120、R121、R124、R125、R128、R129、R132、R133、R136及R137各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、酚式羟基、磺酸基或巯基。Y53~Y64各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
(A1)聚酰亚胺中,通式(33)~通式(38)中的任一者表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A2)聚酰亚胺前体中,通式(33)~通式(38)中的任一者表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A3)聚苯并噁唑中,通式(39)~通式(44)中的任一者表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A4)聚苯并噁唑前体中,通式(39)~通式(44)中的任一者表示的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<来自选自具有氟原子的二胺、具有氟原子的二胺衍生物、具有氟原子的双氨基酚化合物及具有氟原子的双氨基酚化合物衍生物中的一种以上的结构单元>
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体优选含有通式(12)表示的结构单元及/或通式(13)表示的结构单元作为来自具有氟原子的二胺及其衍生物的结构单元。
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体中,更优选通式(3a)的R2或通式(6)的R11含有通式(12)表示的结构单元及/或通式(13)表示的结构单元。
[化学式15]
(通式(12)及通式(13)中,R30~R33各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、磺酸基、羧基或巯基。X1X4各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X1X4为直接连接键的情况下,Y1~Y4各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X1~X4为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y1~Y4各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~h及α~δ各自独立地表示0~4的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤4,0≤f+h<4。Y1~Y4为直接连接键的情况下,α~δ为0。)
通式(12)及通式(13)中,R30R33各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、磺酸基、羧基或巯基。Y1~Y4各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。a、b、e及f各自独立地优选为1~4。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体中,优选含有通式(14)表示的结构单元及/或通式(15)表示的结构单元作为来自具有氟原子的双氨基酚化合物及其衍生物的结构单元。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体中,更优选通式(7)的R17或通式(8)的R21含有通式(14)表示的结构单元及/或通式(15)表示的结构单元。
[化学式16]
(通式(14)及通式(15)中,R34R37各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、磺酸基、羧基或巯基。X5~X8各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X5~X8为直接连接键的情况下,Y5~Y8各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X5~X8为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y5~Y8各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~d及ε~θ各自独立地表示0~4的整数,e~h各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤3,0≤f+h≤3。Y5~Y8为直接连接键的情况下,ε~θ为0。)
通式(14)及通式(15)中,R34~R37各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、磺酸基、羧基或巯基。Y5~Y8各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。a、b、e及f各自独立地优选为1~4。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
作为(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体所含有的、通式(12)或(13)表示的结构单元,优选通式(21)~通式(26)表示的结构单元。
[化学式17]
(通式(21)~通式(26)中,R60~R71各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、磺酸基、羧基或巯基。X17~X28各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X17~X28为直接连接键的情况下,Y17~Y28各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X17~X28为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y17~Y28各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~l及α~μ各自独立地表示0~4的整数,m~x各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤4,0≤f+h≤4,0≤i+k≤4,0≤j+l≤4,0≤m+o≤3,0≤n+p≤3,0≤q+s≤3,0≤r+t≤3,0≤u+w≤3,0≤v+x≤3。Y17~Y28为直接连接键的情况下,α~μ为0。)
通式(21)~通式(26)中,R60~R71各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、磺酸基、羧基或巯基。Y17~Y28各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。a、b、e、f、i、j、m、n、q、r、u及v各自独立地优选为1~4。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
作为(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体所含有的、通式(14)或(15)表示的结构单元,优选通式(27)~通式(32)中的任一者表示的结构单元。
[化学式18]
(通式(27)~通式(32)中,R72~R83各自独立地表示碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基、碳原子数6~15的芳基、磺酸基、羧基或巯基。X29~X40各自独立地表示直接连接键、氧原子或上述通式(20)表示的键。X29~X40为直接连接键的情况下,Y29~Y40各自独立地表示直接连接键、碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。X29~X40为氧原子或上述通式(20)表示的键的情况下,Y29~Y40各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链、碳原子数4~10的亚环烷基链或碳原子数6~15的亚芳基链。a~l及α~μ各自独立地表示0~4的整数,m~x各自独立地表示0~3的整数,0≤a+c≤4,0≤b+d≤4,0≤e+g≤4,0≤f+h≤4,0≤i+k≤4,0≤j+l≤4,0≤m+o≤3,0≤n+p≤3,0≤q+s≤3,0≤r+t≤3,0≤u+w≤3,0≤v+x≤3。Y29~Y40为直接连接键的情况下,α~μ为0。)通式(27)~通式(32)中,R72~R83各自独立地优选为碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基、碳原子数6~10的芳基、磺酸基、羧基或巯基。Y29及Y30各自独立地优选为直接连接键、碳原子数1~6的亚烷基链、碳原子数4~7的亚环烷基链或碳原子数6~10的亚芳基链。a、b、e、f、i、j、m、n、q、r、u及v各自独立地优选为1~4。上述的烷基、环烷基、芳基、亚烷基链、亚环烷基链及亚芳基链可以为未取代体或取代体中的任何。
(A1)聚酰亚胺中,通式(21)~通式(26)中的任一者表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A2)聚酰亚胺前体中,通式(21)~通式(26)中的任一者表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A3)聚苯并噁唑中,通式(27)~通式(32)中的任一者表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
(A4)聚苯并噁唑前体中,通式(27)~通式(32)中的任一者表示的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在30~100摩尔%的范围内,更优选在50~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<来自芳香族、脂环式及脂肪族羧酸以及它们的衍生物的结构单元>
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体优选含有来自芳香族四羧酸及/或其衍生物的结构单元。通过使(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体含有来自芳香族羧酸及/或其衍生物的结构单元,从而能够利用芳香族基团的耐热性来提高固化膜的耐热性。作为芳香族羧酸及其衍生物,优选芳香族四羧酸及/或其衍生物。
(A1)聚酰亚胺中,来自芳香族四羧酸及/或其衍生物的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
(A2)聚酰亚胺前体中,来自芳香族四羧酸及/或其衍生物的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体可以含有来自脂环式羧酸或脂肪族羧酸及/或它们的衍生物的结构单元。作为脂环式羧酸或脂肪族羧酸及它们的衍生物,优选脂环式四羧酸或脂肪族四羧酸及/或它们的衍生物。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体优选含有来自芳香族羧酸及/或其衍生物的结构单元。通过使(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体含有来自芳香族羧酸及/或其衍生物的结构单元,从而能够利用芳香族基团的耐热性来提高固化膜的耐热性。作为芳香族羧酸及其衍生物,优选芳香族二羧酸或芳香族三羧酸及/或它们的衍生物,更优选芳香族二羧酸及/或其衍生物。
(A3)聚苯并噁唑中,来自芳香族羧酸及/或其衍生物的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
(A4)聚苯并噁唑前体中,来自芳香族羧酸及/或其衍生物的结构单元在来自全部羧酸及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
(A3)聚苯并噁唑及/或(A4)聚苯并噁唑前体可以含有来自脂环式羧酸或脂肪族羧酸及/或它们的衍生物的结构单元。作为脂环式羧酸或脂肪族羧酸及它们的衍生物,优选脂环式二羧酸、脂肪族二羧酸、脂环式三羧酸或脂肪族三羧酸、及/或它们的衍生物,更优选脂环式二羧酸或脂肪族二羧酸及/或它们的衍生物。
<来自芳香族、脂环式及脂肪族胺以及它们的衍生物的结构单元>
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上优选含有来自芳香族胺及/或其衍生物的结构单元。通过使选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上含有来自芳香族胺及/或其衍生物的结构单元,从而能够利用芳香族基团的耐热性来提高固化膜的耐热性。作为芳香族胺及其衍生物,优选芳香族二胺、双氨基酚化合物、芳香族三胺或三氨基酚化合物、及/或它们的衍生物,更优选芳香族二胺或双氨基酚化合物及/或它们的衍生物。
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自芳香族胺及/或其衍生物的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选在50~100摩尔%的范围内,更优选在60~100摩尔%的范围内,进一步优选在70~100摩尔%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上可以含有来自脂环式胺或脂肪族胺及/或它们的衍生物的结构单元。作为脂环式胺或脂肪族胺及它们的衍生物,优选脂环式二胺、脂环式二羟基二胺、脂肪族二胺或脂肪族二羟基二胺及/或它们的衍生物。
<来自具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及其衍生物的结构单元>
选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上优选含有来自具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及/或其衍生物的结构单元。通过使选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上含有来自具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及/或其衍生物的结构单元,从而树脂组合物的固化膜与基底基板界面处的相互作用增大,能够提高与基底基板的密合性及固化膜的耐化学药品性。
作为具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及其衍生物,例如可举出1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷或1,9-双(4-氨基苯基)八甲基五硅氧烷。
选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自具有甲硅烷基或硅氧烷键的二胺及/或其衍生物的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选为0.1摩尔%以上,更优选为0.5摩尔%以上,进一步优选为1.0摩尔%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高基底基板的密合性及固化膜的耐化学药品性。另一方面,含有比率优选为30摩尔%以下,更优选为20摩尔%以下,进一步优选为10摩尔%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
<来自具有氧基亚烷基(oxyalkylene)结构的胺及其衍生物的结构单元>
选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上优选含有来自具有氧基亚烷基结构的胺及/或其衍生物的结构单元。通过使选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上含有来自具有氧基亚烷基结构的胺及/或其衍生物的结构单元,能够得到低锥度的图案形状,并且能够提高固化膜的机械特性。
作为具有氧基亚烷基结构的胺及其衍生物,优选具有氧基亚烷基结构的二胺或具有氧基亚烷基结构的三胺及/或它们的衍生物。
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上优选含有通式(45)表示的结构单元作为来自具有氧基亚烷基结构的二胺及其衍生物的结构单元。
(A1)聚酰亚胺及/或(A2)聚酰亚胺前体中,更优选通式(3a)的R5或通式(3)的R12含有通式(45)表示的结构单元。
[化学式19]
(通式(45)中,X65表示直接连接键或碳原子数1~10的亚烷基链。R138表示氢、碳原子数1~10的烷基、碳原子数4~10的环烷基或碳原子数6~15的芳基。a及b表示1~10的整数。)
通式(45)中,X65优选为直接连接键或碳原子数1~6的亚烷基链。R138优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数4~7的环烷基或碳原子数6~10的芳基。上述的亚烷基链、烷基、环烷基及芳基可以为未取代体或取代体中的任何。
作为具有氧基亚烷基结构的三胺及其衍生物,优选通式(46)表示的化合物。
[化学式20]
(通式(46)中,X66~X68各自独立地表示直接连接键或碳原子数1~10的亚烷基链,Y65表示次甲基、碳原子数1~10的烷烃-1,1,1-三基、碳原子数4~10的环烷烃三基或碳原子数6~15的芳烃三基。R139~R147各自独立地表示氢或碳原子数1~10的烷基。c~h表示1~10的整数。)
通式(46)中,X66~X68各自独立地优选为直接连接键或碳原子数1~6的亚烷基链。另外,Y65优选为次甲基、碳原子数1~6的烷烃-1,1,1-三基、碳原子数4~7的环烷烃三基或碳原子数6~10的芳烃三基。另外,R139~R147各自独立地优选为氢或碳原子数1~6的烷基。上述的烷基、亚烷基链、烷烃-1,1,1-三基、环烷烃三基或芳烃三基可以为未取代体或取代体中的任何。
作为具有氧基亚烷基结构的二胺及其衍生物,例如可举出“JEFFAMINE”(注册商标)D-230、JEFFAMINE D-400、JEFFAMINE D-2000、JEFFAMINE D-4000、JEFFAMINE HK-511、JEFFAMINE ED-600、JEFFAMINE ED-900、JEFFAMINE ED-2003、JEFFAMINE EDR-148、JEFFAMINE EDR-176、JEFFAMINE SD-231、JEFFAMINE SD-401、JEFFAMINE SD-2001、JEFFAMINE THF-100、JEFFAMINE THF-140、JEFFAMINE THF-170、JEFFAMINE XTJ-582、JEFFAMINE XTJ-578、JEFFAMINE XTJ-542、JEFFAMINE XTJ-548或JEFFAMINE XTJ-559或者“ELASTAMINE”(注册商标)RP-405、ELASTAMINE RP-409、ELASTAMINE RP-2005、ELASTAMINERP-2009、ELASTAMINE RT-1000、ELASTAMINE RE-600、ELASTAMINE RE-900、ELASTAMINE RE-2000、ELASTAMINE HE-150、ELASTAMINE HE-180、ELASTAMINE HE-1700、ELASTAMINE HT-1700、ELASTAMINE RE1-1000、ELASTAMINE RE1-2005、ELASTAMINE RE1-2007、ELASTAMINERP3-400或ELASTAMINE RP3-5000(以上均为HUNTSMAN制)。
作为具有氧基亚烷基结构的三胺及其衍生物,例如,可举出“JEFFAMINE”(注册商标)T-403、JEFFAMINE T-3000、JEFFAMINE T-5000或JEFFAMINE ST-404(以上均为HUNTSMAN制)。
选自(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自具有氧基亚烷基结构的胺及/或其衍生物的结构单元在来自全部胺及其衍生物的结构单元中所占的含有比率优选为1摩尔%以上,更优选为5摩尔%以上,进一步优选为10摩尔%以上。含有比率在上述范围内时,能够得到低锥度的图案形状,同时能够提高固化膜的机械特性。另一方面,含有比率优选为60摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下,进一步优选为40摩尔%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
<封端剂>
对于选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上而言,树脂的末端可以用单胺、二羧酸酐、单羧酸、单羧酸酰氯或单羧酸活性酯等封端剂进行封端。通过用封端剂将树脂的末端封端,能够提高含有选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂组合物的涂布液的保存稳定性。
作为用作封端剂的单胺,例如,可举出5-氨基-8-羟基喹啉、1-羟基-7-氨基萘、1-羟基-6-氨基萘、1-羟基-5-氨基萘、1-羟基-4-氨基萘、2-羟基-7-氨基萘、2-羟基-6-氨基萘、2-羟基-5-氨基萘、1-羧基-7-氨基萘、1-羧基-6-氨基萘、1-羧基-5-氨基萘、2-羧基-7-氨基萘、2-羧基-6-氨基萘、2-羧基-5-氨基萘、2-氨基苯甲酸、3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、4-氨基水杨酸、5-氨基水杨酸、6-氨基水杨酸、3-氨基-4,6-二羟基嘧啶、2-氨基苯酚、3-氨基苯酚、4-氨基苯酚、2-氨基苯硫酚、3-氨基苯硫酚或4-氨基苯硫酚。
作为用作封端剂的二羧酸酐,例如,可举出邻苯二甲酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐、5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐、环己烷二甲酸酐或3-羟基邻苯二甲酸酐。
作为用作封端剂的单羧酸及单羧酸酰氯,例如可举出苯甲酸、3-羧基苯酚、4-羧基苯酚、3-羧基苯硫酚、4-羧基苯硫酚、1-羟基-7-羧基萘、1-羟基-6-羧基萘、1-羟基-5-羧基萘、1-巯基-7-羧基萘、1-巯基-6-羧基萘、1-巯基-5-羧基萘、3-羧基苯磺酸或4-羧基苯磺酸、它们的单羧酸酰氯或者对苯二甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、环己烷二甲酸、1,5-二羧基萘、1,6-二羧基萘、1,7-二羧基萘或2,6-二羧基萘的单羧酸酰氯。
作为用作封端剂的单羧酸活性酯,例如可举出通过上述的酰氯与N-羟基苯并三唑或N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺的反应而得到的单羧酸活性酯化合物。
作为用作封端剂的单羧酸活性酯,例如可举出通过上述的酰氯与N-羟基苯并三唑或N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基酰亚胺的反应而得到的单羧酸活性酯化合物。
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,来自封端剂的结构单元在来自全部胺、全部羧酸及它们的衍生物的结构单元中所占的含有比率优选为1摩尔%以上,更优选为3摩尔%以上,进一步优选为5摩尔%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高树脂组合物的涂布液的保存稳定性。另一方面,含有比率优选为30摩尔%以下,更优选为25摩尔%以下,进一步优选为20摩尔%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。
来自各种羧酸或胺及它们的衍生物的结构单元在(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体中所占的含有比率可以组合1H-NMR、13C-NMR、15N-NMR、IR、TOF-MS、元素分析法及灰分测定等而求出。
<(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体的物性>
选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的树脂中,结构单元的重复数n优选为5以上,更优选为10以上,进一步优选为15以上。重复数n在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。另一方面,重复数n优选为1,000以下,更优选为500以下,进一步优选为100以下。重复数n在上述范围内时,能够提高涂布时的流平性及利用碱性显影液的图案加工性。
作为选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的重均分子量(以下记为“Mw”),利用凝胶渗透色谱(以下记为“GPC”)进行测定并以聚苯乙烯换算计,优选为1,000以上,更优选为3,000以上,进一步优选为5,000以上。Mw在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。另一方面,作为Mw,优选为500,000以下,更优选为300,000以下,进一步优选为100,000以下。Mw在上述范围内时,能够提高涂布时的流平性及利用碱性显影液的图案加工性。
另外,作为数均分子量(以下记为“Mn”),优选为1,000以上,更优选为3,000以上,进一步优选为5,000以上。Mn在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。另一方面,作为Mn,优选为500,000以下,更优选为300,000以下,进一步优选为100,000以下。Mn在上述范围内时,能够提高涂布时的流平性及利用碱性显影液的图案加工性。
对于(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体的Mw及Mn而言,可以利用GPC、光散射法或X射线小角散射法等,以聚苯乙烯换算的值的形式容易地测定。对于(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体中的结构单元的重复数n而言,将结构单元的分子量设为M、将树脂的重均分子量设为Mw时,可以以n=Mw/M而求出。
作为选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上的碱溶解速度,优选为50nm/min以上,更优选为70nm/min以上,进一步优选为100nm/min以上。碱溶解速度在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。另一方面,作为碱溶解速度,优选为12,000nm/min以下,更优选为10,000nm/min以下,进一步优选为8,000nm/min以下。碱溶解速度在上述范围内时,能够抑制碱显影时的膜减损。
此处所谓的碱溶解速度,是指:在Si晶片上涂布将树脂溶解于γ-丁内酯而得到的溶液,然后于120℃预烘烤4分钟,形成膜厚为10μm±0.5μm的预烘烤膜,将该预烘烤膜在23±1℃的2.38质量%四甲基氢氧化铵水溶液中显影60秒,用水漂洗30秒后的膜厚减少值。
<(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体的合成方法>
(A1)聚酰亚胺或(A2)聚酰亚胺前体可利用已知的方法进行合成。例如可举出以下方法:在N-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂中,于80~200℃使四羧酸二酐与二胺(将其一部分替换为作为封端剂的单胺)反应的方法;或者,在N-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂中,于80~200℃使四羧酸二酐(将其一部分替换为作为封端剂的二羧酸酐、单羧酸、单羧酸酰氯或单羧酸活性酯)与二胺反应的方法等。另外,可举出:于0~80℃进行同样的方法等合成(A2)聚酰亚胺前体,利用已知的酰亚胺化反应法使得到的(A2)聚酰亚胺前体完全酰亚胺化的方法;在中途使酰亚胺化反应停止,导入一部分酰亚胺键的方法;或者,通过将已完全酰亚胺化的(A1)聚酰亚胺与(A2)聚酰亚胺前体进行混合而导入一部分酰亚胺键的方法;等等。
(A3)聚苯并噁唑或(A4)聚苯并噁唑前体可利用已知的方法合成。例如可举出以下方法:在N-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂中,于80~250℃使二羧酸活性二酯与双氨基酚化合物(将其一部分替换为作为封端剂的单胺)反应的方法;或者,在N-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂中,于80~250℃使二羧酸活性二酯(将其一部分替换为作为封端剂的二羧酸酐、单羧酸、单羧酸酰氯或单羧酸活性酯)与双氨基酚化合物反应的方法;等等。另外,可举出:于0~80℃进行同样的方法等合成(A4)聚苯并噁唑前体,利用已知的噁唑化反应法使得到的(A2-2)聚苯并噁唑完全噁唑化的方法;在中途停止噁唑化反应而导入一部分噁唑结构的方法;或者,通过将已完全噁唑化的(A3)聚苯并噁唑与(A4)聚苯并噁唑前体进行混合而导入一部分噁唑结构的方法;等等。
对于选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上而言,优选在聚合反应结束后,在甲醇、水等相对于选自(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑、及(A4)聚苯并噁唑前体中的一种以上而言的不良溶剂中进行沉淀化,然后进行洗涤、干燥而得到。通过进行再沉淀处理,能够除去低分子量成分等,因此固化膜的机械特性大幅度提高。
对合成(A1)聚酰亚胺、(A3)聚苯并噁唑、(A2)聚酰亚胺前体或(A4)聚苯并噁唑前体的具体方法进行说明。首先,将二胺类或双氨基酚化合物类溶解于反应溶剂中,向该溶液中缓缓地添加实质上等摩尔量的羧酸酐类。于优选0~200℃、更优选40~150℃的温度,使用机械搅拌器,将混合溶液搅拌优选0.5~50小时、更优选2~24小时。使用封端剂的情况下,在添加羧酸酐类后,于规定温度搅拌规定时间,然后缓缓地添加封端剂并进行搅拌。
聚合反应中使用的反应溶剂只要能够将作为原料的二胺类或双氨基酚化合物类和羧酸酐类溶解即可,优选为极性溶剂。作为反应溶剂,例如可举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺类;γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、γ-己内酯、ε-己内酯或α-甲基-γ-丁内酯等环状酯类;碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯等碳酸酯类;三乙二醇等二醇类;间甲酚或对甲酚等酚类;或者苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、环丁砜、二甲基亚砜等其他溶剂。在将二胺类或双氨基酚化合物类与羧酸酐类的总量作为100质量份的情况下,反应溶剂量优选为100~1900质量份,更优选为150~950质量份。
(A1)聚酰亚胺或(A2)聚酰亚胺前体的酰亚胺环闭环率(酰亚胺化率)可利用例如以下的方法容易地求出。首先,测定树脂的红外吸收光谱,确认来自聚酰亚胺结构的酰亚胺键的吸收峰(1780cm-1附近,1377cm-1附近)的存在。接着,于350℃将该树脂热固化1小时,测定红外吸收光谱。通过对热固化前后的、1780cm-1附近或1377cm-1附近的峰强度进行比较,从而算出热固化前的树脂中的酰亚胺键的含量,由此可求出酰亚胺化率。
(A3)聚苯并噁唑或(A4)聚苯并噁唑前体的噁唑环闭环率(噁唑化率)可利用例如以下的方法容易地求出。首先,测定树脂的红外吸收光谱,确认来自聚苯并噁唑结构的噁唑键的吸收峰(1574cm-1附近,1557cm-1附近)的存在。接着,于350℃将该树脂热固化1小时,测定红外吸收光谱。通过对热固化前后的、1574cm-1附近或1557cm-1附近的峰强度进行比较,从而算出热固化前的树脂中的噁唑键的含量,由此可求出噁唑化率。
<(B)具有大于0的胺值的分散剂>
本发明的负型感光性树脂组合物含有(B)具有大于0的胺值的分散剂。所谓(B)具有大于0的胺值的分散剂是指,使用电位差自动滴定装置(AT-510;京都电子工业(株)制),使用0.1mol/L的HCl水溶液作为滴定试剂,使用THF作为滴定溶剂,基于“JIS K2501:2003”的“7.电位差滴定法(酸值)”,利用电位差滴定法而算出的值(mgKOH/g)大于0的分散剂。
具有与(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的表面相互作用的表面亲和性基团、及使(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性提高的分散稳定化结构的化合物是优选的。作为(B)具有大于0的胺值的分散剂的分散稳定化结构,可举出聚合物链及/或具有静电荷的取代基等。
此外,本发明的负型感光性树脂组合物优选包含(B1)包含通式(2)及通式(3)表示的重复单元的分散剂(以下,有时称为“(B1)分散剂”。)。
[化学式21]
(通式(2)中,R1表示烷基。R2及R3可以相同也可以不同,各自表示氢、烷基、或羟基。x为0~20的范围内的整数。其中,x为0时,R2、R3中的至少任一者为烷基。m为1~100的范围内的整数。通式(3)中,n为1~100的范围内的整数。)
(B1)分散剂优选具有叔氨基。为叔氨基时,相对于后述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料进一步分散稳定化,因此优选。
此外,(B1)分散剂优选具有羟基。通过具有羟基,能够赋予碱显影性。另外,通过包含通式(2)及通式(3)表示的重复单元,从而碱显影性进一步提高,因此优选。
通式(2)的x为0时,成为氧基亚丙基骨架,在合成方面容易,因此优选。此外,通过使通式(2)的m为10~50的范围内的整数、使通式(3)的n为10~50的范围内的整数,从而与(A)碱溶性树脂的相容性增大,由此分散稳定性进一步提高,因此优选。
(B)具有大于0的胺值的分散剂可以为一种,也可以并用两种以上,上述(B)具有大于0的胺值的分散剂优选还包含(B2)作为胺值为15~60mgKOH/g的范围内的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂(以下,有时称为“(B2)分散剂”。)、(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂(以下,有时称为“(B3)分散剂”。)中的至少一种以上。
通常而言,负型感光性树脂组合物是将分散液与稀释液混合而使用的,其比率根据所要求的光密度的值而变化。此处,分散液是指至少包含(A)具有胺值的分散剂、(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料、及溶剂的液体,稀释液是指使(A)碱溶性树脂、(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合引发剂、溶剂、其他链转移剂、表面活性剂等混合而得到的液体。
为了呈现出高的光密度,需要增加(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的使用量。随之,分散液相对于稀释液的使用比率变高,因此仅使用上述(A)具有胺值的分散剂时,有由于分散剂使用量增加而导致碱溶解速度变大的倾向。因此,通过在分散液或稀释液中含有上述的(B2)作为胺值为15mgKOH/g以上的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂、(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂中的至少一种以上,从而可通过丙烯酸嵌段结构及氨基甲酸酯结构赋予疏水性,维持分散稳定性,同时可抑制碱溶解速度、即控制显影速度。
(B2)分散剂的胺值为60mgKOH/g以内时,能够利用分散剂的高极性来抑制与(A)碱溶性树脂、(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合性引发剂、溶剂的相容性的降低,是优选的。此外,通过使胺值在20~30mgKOH/g的范围内,从而与(A)碱溶性树脂、(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合性引发剂、溶剂的相容性最为良好,因此优选。
(B3)分散剂只要具有氨基甲酸酯键即可,没有特别限定,胺值为10mgKOH/g以上时,能够同时实现分散稳定性和与(A)碱溶性树脂、(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合性引发剂、溶剂的相容性,因此优选。
相对于上述(B1)分散剂100质量份而言,(B2)分散剂及(B3)分散剂的总量在10~100质量份的范围内是优选的。(B2)分散剂及(B3)分散剂的总量为10质量份以上时,可在维持高分散性的同时控制碱显影速度,因此优选。另外,相对于上述(B1)分散剂100质量份而言,(B2)分散剂及(B3)分散剂的总量为100质量份以下时,可在维持高分散性的同时抑制与(A)碱溶性树脂、(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合引发剂、溶剂的相容性的降低,是优选的。
仅包含(B2)分散剂的情况下,(B2)分散剂优选在10~100质量份的范围内。仅包含(B3)分散剂的情况下,(B3)分散剂优选在10~100质量份的范围内。
作为具有丙烯酸嵌段结构的市售分散剂,可举出“EFKA”(注册商标)4300、“EFKA”4310、“EFKA”4320(以上均为BASF制)等,但并不限定于此。
此外,如后文所述,在上述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料为下述通式(1)表示的化合物的情况下,若通式(1)的m在10~30的范围内、通式(2)的n在5~15的范围内、并且上述m及n为m≥n,则通式(1)的疏水性与亲水性的均衡性良好,因此能够同时实现与(A)碱溶性树脂的高相容性和高分散稳定性,进而也能够控制碱显影速度,因此优选。通过使m为10以上、或n为5以上,从而分子量变大,由此能够实现由(B1)分散剂的立体位阻带来的分散稳定化,因此优选。此外,通过使m在30以内、或n在15以内,从而可抑制因分子量变得过大而导致的分散不稳定化,维持亲水性与疏水性的均衡性,同时控制碱显影速度,因此优选。另外,为m≥n的关系时,可在维持与(A)碱溶性树脂的相容性的同时得到高分散稳定性,因此优选。
就(B)具有大于0的胺值的分散剂而言,也可以包含除上述以外的分散剂,作为具有表面亲和性基团的(B)具有大于0的胺值的分散剂,也优选具有作为表面亲和性基团的氨基及/或酸性基团与酸及/或碱形成盐的结构。
作为(B)具有大于0的胺值的分散剂,除(B1)分散剂、(B2)分散剂、(B3)分散剂以外,例如还可举出“DP1SPERBYK”(注册商标)-108、“DP1SPERBYK”-109、“DP1SPERBYK”-160、“DP1SPERBYK”-161、“DP1SPERBYK”-162、“DP1SPERBYK”-163、“DP1SPERBYK”-164、“DP1SPERBYK”-166、“DP1SPERBYK”-167、“DP1SPERBYK”-168、“DP1SPERBYK”-182、“DP1SPERBYK”-184、“DP1SPERBYK”-185、“DP1SPERBYK”-2000、“DP1SPERBYK”-2008、“DP1SPERBYK”-2009、“DP1SPERBYK”-2022、“DP1SPERBYK”-2050、“DP1SPERBYK”-2055、“DP1SPERBYK”-2150、“DP1SPERBYK”-2155、“DP1SPERBYK”-2163、“DP1SPERBYK”-2164、或“DP1SPERBYK”-2061、“BYK”(注册商标)-9075、“BYK”-9076、“BYK”-9077、“BYK”-LP-N6919、“BYK”-LP-N21116或“BYK”-LP-N21324(以上均为BYK Chemie Japan(株)制)、“EFKA”(注册商标)4015、“EFKA”4020、“EFKA”4046、“EFKA”4047、“EFKA”4050、“EFKA”4055、“EFKA”4060、“EFKA”4080、“EFKA”4300、“EFKA”4330、“EFKA”4340、“EFKA”4400、“EFKA”4401、“EFKA”4402、“EFKA”4403或“EFKA”4800(以上均为BASF制)、“Ajisper”(注册商标)PB711(AjinomotoFine-Techno Co.,Inc.)或“SOLSPERSE”(注册商标)13240、“SOLSPERSE”13940、“SOLSPERSE”20000、“SOLSPERSE”71000或“SOLSPERSE”76500(以上均为Lubrizol制)。
作为(B)具有大于0的胺值的分散剂中的、还具有酸值的分散剂,例如可举出“ANTI-TERRA”(注册商标)-U100或“ANTI-TERRA”-204、“DP1SPERBYK”(注册商标)-106、“DP1SPERBYK”-140、“DP1SPERBYK”-142、“DP1SPERBYK”-145、“DP1SPERBYK”-180、“DP1SPERBYK”-2001、“DP1SPERBYK”-2013、“DP1SPERBYK”-2020、“DP1SPERBYK”-2025、“DP1SPERBYK”-187或“DP1SPERBYK”-191、“BYK”(注册商标)-9076(BYK Chemie Japan(株)制、“Ajisper”(注册商标)PB821、“Ajisper”PB880或“Ajisper”PB881(以上均为AjinomotoFine-Techno Co.,Inc.)或“SOLSPERSE”(注册商标)9000、“SOLSPERSE”11200、“SOLSPERSE”13650、“SOLSPERSE”24000、“SOLSPERSE”32000、“SOLSPERSE”32500、“SOLSPERSE”32500、“SOLSPERSE”32600、“SOLSPERSE”33000、“SOLSPERSE”34750、“SOLSPERSE”35100、“SOLSPERSE”35200、“SOLSPERSE”37500、“SOLSPERSE”39000、“SOLSPERSE”56000、或“SOLSPERSE”76500(以上均为Lubrizol制)。
作为(B)具有大于0的胺值的分散剂的胺值,优选为5mgKOH/g以上,更优选为8mgKOH/g以上,进一步优选为10mgKOH/g以上。胺值在上述范围内时,能够使(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性提高。另一方面,作为胺值,优选为150mgKOH/g以下,更优选为120mgKOH/g以下,进一步优选为100mgKOH/g以下。胺值在上述范围内时,能够提高树脂组合物的保存稳定性。
此处所谓胺值,是指与每1g(B)具有大于0的胺值的分散剂反应的酸相当量的氢氧化钾的质量,单位为mgKOH/g。可通过下述方式求出:用酸将1g(B)具有大于0的胺值的分散剂中和,然后用氢氧化钾水溶液进行滴定。作为(B)具有大于0的胺值的分散剂的酸值,优选为5mgKOH/g以上,更优选为8mgKOH/g以上,进一步优选为10mgKOH以上。酸值在上述范围内时,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性。另一方面,作为酸值,优选为200mgKOH/g以下,更优选为170mgKOH/g以下,进一步优选为150mgKOH/g以下。酸值在上述范围内时,能够提高树脂组合物的保存稳定性。
此处所谓酸值,是指与每1g(B)具有大于0的胺值的分散剂反应的氢氧化钾的质量,单位为mgKOH/g。可通过用氢氧化钾水溶液对1g(B)具有大于0的胺值的分散剂进行滴定而求出。
作为具有聚合物链的(B)具有大于0的胺值的分散剂,可举出丙烯酸树脂系分散剂、聚氧亚烷基醚系分散剂、聚酯系分散剂、聚氨酯系分散剂、多元醇系分散剂、聚乙烯亚胺系分散剂或聚烯丙胺系分散剂。从利用碱性显影液的图案加工性的观点考虑,优选丙烯酸树脂系分散剂、聚氧亚烷基醚系分散剂、聚酯系分散剂、聚氨酯系分散剂或多元醇系分散剂。
在将后述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料与(B)具有大于0的胺值的分散剂的总量作为100质量%的情况下,(B)具有大于0的胺值的分散剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为10质量%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性,能够提高显影后的分辨率。另一方面,(B)具有大于0的胺值的分散剂的含有比率优选为60质量%以下,更优选为55质量%以下,进一步优选为50质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
<(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料>
本发明的负型感光性树脂组合物还含有(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料。所谓(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料,为吸收特定波长的光的化合物,尤其是指通过吸收可见光波长(380~780nm)的光而发生着色的化合物。
通过含有(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料,从而可通过与分散剂的相互作用而实现分散稳定化,因此能够使由树脂组合物得到的膜着色,能够赋予着色性(将透过树脂组合物膜的光或由树脂组合物膜反射的光着色为期望的颜色)。另外,能够赋予遮光性(从透过树脂组合物膜的光或由树脂组合物膜反射的光中,将(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料所吸收的波长的光遮挡)。
作为(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料,可举出吸收可见光波长的光而着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色的化合物。通过组合两种颜色以上的这些颜料,能够提高树脂组合物的期望的调色性(将透过树脂组合物膜的光或由树脂组合物膜反射的光调色为期望的色坐标)。就具有酰胺结构的有机颜料而言,从遮光性的观点考虑,本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分比率为10%以上时,能够充分地遮挡外部光,因此优选。另外,固态成分比率为70%以内时,能够充分地遮挡外部光,能够形成负型感光性树脂组合物的固化膜的图案,因此优选。需要说明的是,固态成分比率是指在负型感光性树脂组合物的全部固态成分(不包括溶剂)中所占的比率。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选上述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料为下述通式(1)表示的化合物,通过含有该化合物,从而使得树脂组合物膜黑色化,因此能够提高遮光性(将透过树脂组合物膜的光或由树脂组合物膜反射的光遮挡)。因此,适合用于滤色器的黑色矩阵或液晶显示器的黑色柱状间隔物等遮光膜、要求通过抑制外部光反射而实现高对比度化的用途。
[化学式22]
(通式(1)中,R101、R102各自独立地表示氢、卤原子、碳原子数1~10的烷基或具有1~20个氟原子的碳原子数1~10的烷基。R104~R107、R109~R112各自独立地表示氢、卤原子、碳原子数1~10的烷基、羧基、磺酸基、氨基或硝基。R103、R108各自独立地表示氢、碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~15的芳基。)
通过在(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料中含有通式(1)表示的化合物,从而使得树脂组合物膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此能够提高树脂组合物膜的遮光性。此外,由于为有机物,因此能够通过化学结构变化或官能团转化而对树脂组合物膜的透射光谱或吸收光谱进行调节(使期望的特定波长的光透过或者对期望的特定波长的光进行遮挡等),提高调色性。特别地,由于能够提高近红外区域的波长(例如,700nm以上)的透射率,因此含有通式(1)表示的化合物的树脂组合物膜具有遮光性且适合于利用近红外区域波长的光的用途。
作为通式(1)表示的化合物,例如可举出“IRGAPHOR”(注册商标)BLACK S0100CF(BASF制)、国际公开第2010-081624号中记载的黑色颜料或国际公开第2010-081756号中记载的黑色颜料。
通式(1)表示的化合物在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性及调色性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
此外,在(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料中可以包含(C1)苝系黑色颜料。
<(C1)苝系黑色颜料>
所谓(C1)苝系黑色颜料是指,在分子内具有苝结构、且通过吸收可见光波长的光而着色为黑色的化合物。
通过含有(C1)苝系黑色颜料,从而使得树脂组合物膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此能够提高树脂组合物膜的遮光性。此外,由于为有机物,因此能够通过化学结构变化或官能团转化而对树脂组合物膜的透射光谱或吸收光谱进行调节(使期望的特定波长的光透过或者对期望的特定波长的光进行遮挡等),提高调色性。特别地,由于能够提高近红外区域的波长(例如,700nm以上)的透射率,因此含有(C1)苝系黑色颜料的树脂组合物膜具有遮光性且适合于利用近红外区域波长的光的用途。
作为(C1)苝系黑色颜料,优选为通式(71)或通式(72)表示的苝化合物。
[化学式23]
(通式(71)及通式(72)中,X92、X93、X94及X95各自独立地表示碳原子数1~10的亚烷基链。R224及R225各自独立地表示氢、羟基、碳原子数1~6的烷氧基或碳原子数2~6的酰基。)
通式(71)及通式(72)中,X92、X93、X94及X95各自独立地优选为碳原子数1~6的亚烷基链。另外,R224及R225各自独立地优选为氢、羟基、碳原子数1~4的烷氧基或碳原子数2~4的酰基。上述亚烷基链、烷氧基及酰基可以为未取代体或取代体中的任何。
作为(C1)苝系黑色颜料,例如可举出颜料黑21、30、31、32、33或34(数值均为C.I.编号)。
除上述以外,还可举出“PALIOGEN”(注册商标)BLACK S0084、“PALIOGEN”BLACKK0084、“PALIOGEN”BLACK L0086、“PALIOGEN”BLACK K0086、“PALIOGEN”BLACK EH0788或“PALIOGEN”BLACK FK4281(以上均为BASF制)。
(C3)苝系黑色颜料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性及调色性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
除上述(C1)苝系黑色颜料以外,还可以含有选自后述的(C2)染料、(C3)黑色染料、(C4)两种颜色以上的染料混合物、(C5)黑色以外的染料、(C6)炭黑、(C7)黑色无机颜料、(C8)黑色以外的有机颜料、及(C9)黑色以外的无机颜料中的一种以上。
<(C2)染料、(C3)黑色染料、(C4)两种颜色以上的染料混合物、(C5)黑色以外的染料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选上述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料含有(C2)染料。
所谓(C2)染料,是指通过使(C2)染料中的离子性基团或羟基等取代基化学吸附至对象物的表面结构上、或与对象物的表面结构发生强相互作用等从而使对象物着色的化合物,通常可溶于溶剂等中。另外,对于利用(C2)染料进行的着色而言,由于分子一个个与对象物吸附,因此着色力高,显色效率高。
通过含有(C2)染料,能够着色为着色力优异的颜色,能够提高树脂组合物膜的着色性及调色性。
作为(C2)染料,例如可举出直接染料、反应性染料、硫化染料、瓮染料、硫化染料、酸性染料、含金属染料、含金属酸性染料、碱性染料、媒染染料、酸性媒染染料、分散染料、阳离子染料或荧光增白染料。
作为(C2)染料,举出蒽醌系染料、偶氮系染料、吖嗪系染料、酞菁系染料、甲川(methine)系染料、噁嗪系染料、喹啉系染料、靛蓝系染料、靛系染料、碳阳离子系染料、还原系染料、芘酮系染料、苝系染料、三芳基甲烷系染料或呫吨系染料。从在后述溶剂中的溶解性及耐热性的观点考虑,优选为蒽醌系染料、偶氮系染料、吖嗪系染料、甲川系染料、三芳基甲烷系染料、呫吨系染料。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选上述(C2)染料含有后述的(C3)黑色染料、(C4)两种颜色以上的染料混合物及(C5)黑色以外的染料。
(C2)染料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.10质量%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高着色性或调色性。另一方面,含有比率优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选上述(C2)染料含有(C3)黑色染料、(C4)两种颜色以上的染料混合物及(C5)黑色以外的染料。
所谓(C3)黑色染料,是指通过吸收可见光波长的光而着色为黑色的染料。
通过含有(C3)黑色染料,从而使得树脂组合物膜黑色化,并且着色性优异,因此能够提高树脂组合物膜的遮光性。
作为(C3)黑色染料,例如可举出溶剂黑3、5、7、22、27、29或34、铬兰黑1、11或17、酸性黑2或52、或直接黑19或154(数值均为C.I.编号)。
除上述以外,还可举出“NUBIAN”(注册商标)BLACK TH-807、“NUBIAN”BLACK TH-827、“NUBIAN”BLACK TH-827K、“NUBIAN”BLACK TN-870、“NUBIAN”BLACK PC-0855、“NUBIAN”BLACK PC-5856、“NUBIAN”BLACK PC-5857、“NUBIAN”BLACK PC-5877、“NUBIAN”BLACK PC-8550、“NUBIAN”BLACK TN-873、“NUBIAN”BLACK TN-877或“NUBIAN”BLACK AH-807、OILBLACK HBB或OIL BLACKHBB 860、“VALIFAST”(注册商标)BLACK 1807、“VALIFAST”BLACK3904、“VALIFAST”BLACK 3810、“VALIFAST”BLACK 3820、“VALIFAST”BLACK 3830、“VALIFAST”BLACK 3840、“VALIFAST”BLACK 3866或“VALIFAST”BLACK 3870或WATER BLACK100-L、WATER BLACK 191-L、WATER BLACK 256-L、WATER BLACK R-510或WATER BLACK 187-LM(以上均为ORIENT化学工业(株)制)。
(C3)黑色染料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.10质量%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性。另一方面,含有比率优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
所谓(C4)两种颜色以上的染料混合物,是指通过组合选自白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色的染料中的两种颜色以上的染料从而拟似地着色为黑色的染料混合物。
通过含有(C4)两种颜色以上的染料混合物,从而使得树脂组合物膜黑色化,并且着色性优异,因此能够提高树脂组合物膜的遮光性。此外,由于混合了两种颜色以上的染料,因此能够对树脂组合物膜的透射光谱或吸收光谱进行调节(使期望的特定波长的光透过或者对期望的特定波长的光进行遮挡等),提高调色性。
作为着色为红色的染料,例如可举出直接红2、4、9、23、26、28、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、221、223、224、225、226、227、232、233、240、241、242、243或247、酸性红35、42、51、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、145、151、154、157、158、211、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、319、336、337、361、396或397、反应性红3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、49或55、或者碱性红12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45或46(数值均为C.I.编号)。
作为着色为橙色的染料,例如可举出碱性橙21或23(数值均为C.I.编号)。
作为着色为黄色的染料,例如可举出直接黄8、9、11、12、27、28、29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、87、93、95、96、98、100、106、108、109、110、130、142、144、161或163、酸性黄17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222或227、反应性黄2、3、13、14、15、17、18、23、24、25、26、27、29、35、37、41或42、或者碱性黄1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39或40(数值均为C.I.编号)。
作为着色为绿色的染料,例如可举出酸性绿16(数值均为C.I.编号)。
作为着色为蓝色的染料,例如可举出酸性蓝9、45、80、83、90或185(数值均为C.I.编号)。
作为着色为紫色的染料,例如可举出直接紫7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100或101、酸性紫5、9、11、34、43、47、48、51、75、90、103或126、反应性紫1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33或34、或者碱性紫1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40或48(数值均为C.I.编号)。
除上述以外,还可举出“SUMILAN”(注册商标)染料、“LANYL染料”(注册商标)(以上均为住友化学工业(株)制)、“ORASOL”(注册商标)染料、“ORACET”(注册商标)染料、“FILAMID”(注册商标)染料、“IRGASPERSE”(注册商标)染料(以上均为Ciba SpecialtyChemicals(株)制)、“ZAPON”(注册商标)染料、“NEOZAPON”(注册商标)染料、“NEPTUNE”(注册商标)染料、“ACIDOL”(注册商标)染料(以上均为BASF制)、“KAYASET”(注册商标)染料、“KAYAKALAN”(注册商标)染料(以上均为日本化药(株)制)、“VALIFAST”(注册商标)COLORS染料、“NUBIAN”(注册商标)COLORS染料(ORIENT化学工业(株)制)、“SAVINYL”(注册商标)染料、“SANDOPLAST”(注册商标)染料、“POLYSYNTHREN”(注册商标)染料、“LANASYN”(注册商标)染料(以上均为Clariant Japan(株)制)、“AIZEN”(注册商标)“SPILON”(注册商标)染料(保土谷化学工业(株)制)、功能性色素(山田化学工业(株)制)或PLAST COLOR染料、OILCOLOR染料(以上均为有本化学工业(株)制)。
(C4-3)两种颜色以上的染料混合物在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.10质量%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性及调色性。另一方面,含有比率优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
所谓(C5)黑色以外的染料,是指通过吸收可见光波长的光从而着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的染料。
通过含有(C5)黑色以外的染料,从而能够使树脂组合物膜着色,能够赋予着色性或调色性。通过组合两种颜色以上的(C5)黑色以外的染料,从而能够将树脂组合物膜调色为期望的色坐标,能够提高调色性。
作为(C5)黑色以外的染料,可举出前述的着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的染料。
(C4)黑色以外的染料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.10质量%以上。含有比率在上述范围内时,能够提高着色性或调色性。另一方面,含有比率优选为50质量%以下,更优选为45质量%以下,进一步优选为40质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性。
<(C6)炭黑>
作为炭黑,例如可举出槽法炭黑、炉黑、热裂炭黑、乙炔黑及灯黑。从遮光性的观点考虑,优选为槽法炭黑。
作为炭黑,优选为经表面处理的炭黑。作为表面处理,优选为导入酸性基团的表面处理、利用硅烷偶联剂进行的表面处理或利用树脂进行的被覆处理。
通过施以导入酸性基团的表面处理或利用硅烷偶联剂进行的表面处理,从而能够对炭黑粒子的表面状态进行改性(将粒子表面酸性化、亲水性化或疏水性化等),能够提高由树脂组合物中含有的树脂、后述的(B)具有大于0的胺值的分散剂所带来的分散稳定性。
作为通过导入酸性基团的表面处理而被导入至炭黑中的酸性基团,为布朗斯台德定义中显示酸性的取代基。作为酸性基团的具体例,可举出羧基、磺酸基或磷酸基。
被导入至炭黑中的酸性基团可形成盐。作为与酸性基团形成盐的阳离子,可举出各种金属离子、含氮化合物的阳离子、芳基铵离子、烷基铵离子或铵离子。从固化膜的绝缘性的观点考虑,优选为芳基铵离子、烷基铵离子或铵离子。
作为进行向炭黑导入酸性基团的表面处理的方法,例如,可举出以下的(1)~(5)的方法。
(1)通过使用浓硫酸、发烟硫酸或氯磺酸的直接置换法或者使用亚硫酸盐或亚硫酸氢盐的间接置换法向炭黑中导入磺酸基的方法。
(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联的方法。
(3)利用威廉姆森醚化法使具有卤原子和酸性基团的有机化合物与具有羟基的炭黑反应的方法。
(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反应的方法。
(5)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炭黑进行傅-克反应后、使酸性基团脱保护的方法。
从容易且安全的观点考虑,酸性基团的导入处理优选为(2)的方法。作为(2)的方法中使用的具有氨基和酸性基团的有机化合物,例如优选为在芳香族基团上键合有氨基和酸性基团的有机化合物。作为在芳香族基团上键合有氨基和酸性基团的有机化合物,可以使用4-氨基苯磺酸或4-氨基苯甲酸等已知的物质。
相对于炭黑100g而言,被导入至炭黑中的酸性基团的摩尔数优选为1mmol以上,更优选为5mmol以上。摩尔数在上述范围内时,能够提高炭黑的分散稳定性。另一方面,摩尔数优选为200mmol以下,更优选为150mmol以下。摩尔数在上述范围内时,能够提高炭黑的分散稳定性。
作为通过利用硅烷偶联剂(以下记为“表面处理有机硅烷”)进行的表面处理(其对炭黑粒子的表面状态进行改性)而被导入至炭黑中的取代基,例如可举出酸性基团、碱性基团、亲水性基团或疏水性基团。作为酸性基团、碱性基团、亲水性基团或疏水性基团,例如可举出烷基甲硅烷基、芳基甲硅烷基、或者具有羟基、羧基或氨基的烷基甲硅烷基或芳基甲硅烷基。
作为利用表面处理有机硅烷进行表面处理的方法,例如可举出将表面处理有机硅烷与炭黑混合处理的方法。此外,可根据需要添加反应溶剂、水或催化剂。
作为利用表面处理有机硅烷进行的表面处理中使用的反应溶剂,例如可举出与后述的溶剂同样的溶剂。在将炭黑及表面处理有机硅烷的总量作为100质量份的情况下,反应溶剂的添加量优选为10~1,000质量份。相对于水解性基团1mol而言,水的添加量优选为0.5~2mol。
作为利用表面处理有机硅烷进行的表面处理中使用的催化剂,优选酸催化剂或碱催化剂。作为酸催化剂,例如可举出盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、乙酸、三氟乙酸、甲酸或多元羧酸或它们的酐或者离子交换树脂。作为碱催化剂,例如可举出三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、三正戊胺、三正己胺、三正庚胺、三正辛胺、二乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾、具有氨基的烷氧基硅烷或者离子交换树脂。在将炭黑及表面处理有机硅烷作为100质量份的情况下,催化剂的添加量优选为0.01~10质量份。
作为利用表面处理有机硅烷进行的表面处理的温度,优选为20~250℃,更优选为40~200℃,进一步优选为60~180℃。
可以使用甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三正丁氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、4-氨基苯基三甲氧基硅烷或3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐等已知的物质。
在将炭黑及表面处理有机硅烷的总量作为100质量份的情况下,表面处理有机硅烷的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.05质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高炭黑的分散稳定性。另一方面,表面处理有机硅烷的含量优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高炭黑的分散稳定性。
作为炭黑,利用树脂进行了被覆处理的炭黑也是优选的。通过利用将炭黑被覆的树脂(以下记为“被覆树脂”)进行被覆处理,从而炭黑粒子的表面被导电性低的绝缘性被覆树脂被覆,能够对粒子的表面状态进行改性,能够提高固化膜的遮光性及绝缘性。另外,通过减少漏电流等,从而可提高显示器的可靠性等。因此,适合于将固化膜用于要求绝缘性的用途的情况等。
作为被覆树脂,可举出聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、Novolac树脂、酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、烷基苯树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或改性聚苯醚。
在将炭黑及被覆树脂的总量作为100质量份的情况下,被覆树脂的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高固化膜的遮光性及绝缘性。另一方面,被覆树脂的含量优选为40质量份以下,更优选为30质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高固化膜的遮光性及绝缘性。
经表面处理的炭黑在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性及调色性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<(C7)黑色无机颜料>
所谓(C7)黑色无机颜料,是指通过吸收可见光波长的光从而着色为黑色的无机颜料。
通过含有(C7)黑色无机颜料,从而使得树脂组合物膜黑色化,并且隐蔽性优异,因此能够提高树脂组合物膜的遮光性。此外,由于为无机物,耐热性及耐候性更优异,因此能够提高树脂组合物膜的耐热性及耐候性。
作为(C7)黑色无机颜料,例如可举出石墨或银锡合金、或钛、铜、铁、锰、钴、铬、镍、锌、钙或银等金属的微粒、氧化物、复合氧化物、硫化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、氮化物、碳化物或氮氧化物。从提高遮光性的观点考虑,优选为钛或银的微粒、氧化物、复合氧化物、硫化物、氮化物、碳化物或氮氧化物,更优选为钛的氮化物或氮氧化物。
作为黑色有机颜料或黑色无机颜料,例如可举出颜料黑1、6、7、12、20、31或32。(数值均为染料索引(以下记为“C.I.”)编号)
(D1a-2)黑色无机颜料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高遮光性、耐热性及耐候性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<(C8)黑色以外的有机颜料、(C9)黑色以外的无机颜料>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,除了包含上述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料以外,还可包含(C8)黑色以外的有机颜料、(C9)黑色以外的无机颜料。
所谓(C8)黑色以外的有机颜料,是指通过吸收可见光波长的光从而着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的有机颜料。
通过含有(C9)黑色以外的有机颜料,从而能够使树脂组合物膜着色,能够赋予着色性或调色性。此外,由于为有机物,因此可通过化学结构变化或官能团转化而对树脂组合物膜的透射光谱或吸收光谱进行调节(使期望的特定波长的光透过或者对期望的特定波长的光进行遮挡等),提高调色性。通过组合两种颜色以上的(C7-1)黑色以外的有机颜料,从而能够将树脂组合物膜调色为期望的色坐标,能够提高调色性。
作为(C8)黑色以外的有机颜料,可举出着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的有机颜料。
作为(C9)黑色以外的有机颜料,例如可举出酞菁系颜料、蒽醌系颜料、喹吖啶酮系颜料、皮蒽酮系颜料、二噁嗪系颜料、硫代靛蓝系颜料、吡咯并吡咯二酮系颜料、喹啉黄系颜料、还原系颜料、吲哚啉系颜料、异吲哚啉系颜料、异吲哚啉酮系颜料、苯并呋喃酮系颜料、苝系颜料、苯胺系颜料、偶氮系颜料、偶氮甲碱系颜料、金属络合物系颜料、色淀颜料、调色剂用颜料或荧光颜料。
(C7-1)黑色以外的有机颜料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高着色性及调色性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
所谓(C9)黑色以外的无机颜料,是指通过吸收可见光波长的光从而着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的无机颜料。
通过含有(C9)黑色以外的无机颜料,能够使树脂组合物膜着色,能够赋予着色性或调色性。此外,由于为无机物,耐热性及耐候性更优异,因此能够提高树脂组合物膜的耐热性及耐候性。通过组合两种颜色以上的(C9)黑色以外的无机颜料,从而能够将树脂组合物膜调色为期望的色坐标,能够提高调色性。
通过组合两种颜色以上的(C9)黑色以外的无机颜料,从而能够将树脂组合物膜调色为期望的色坐标,能够提高调色性。
作为(C9)黑色以外的无机颜料,可举出着色为白色、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色或紫色(不包括黑色)的无机颜料。
作为(C9)黑色以外的无机颜料,例如可举出氧化钛、碳酸钡、氧化锆、锌白、硫化锌、铅白、碳酸钙、硫酸钡、白炭、氧化铝白、二氧化硅、高岭土、滑石、膨润土、氧化铁红、钼铬红、钼铬橙、铬朱红、黄铅、镉黄、黄色氧化铁、钛黄、氧化铬、铬绿、钛钴绿、钴绿、钴铬绿、维多利亚绿、群青、普鲁士蓝、钴蓝、天蓝、钴二氧化硅蓝、钴锌二氧化硅蓝、锰紫或钴紫。
(C7-2)黑色以外的无机颜料在本发明的负型感光性树脂组合物的固态成分(不包括溶剂)中所占的含有比率优选为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。含有比率在上述范围内时,能够提高着色性或调色性、耐热性及耐候性。另一方面,含有比率优选为70质量%以下,更优选为65质量%以下,进一步优选为60质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
此处,(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的一次粒径可利用下述方式求出:使用亚微米粒度分布测定装置(N4-PLUS;Beckman Coulter(株)制)或Zeta电位/粒径/分子量测定装置(Zetasizer Nano ZS;Sysmex Corporation制),测定由溶液中的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的布朗运动导致的激光散射(动态光散射法)。另外,由树脂组合物得到的固化膜中的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的数均粒径可通过使用SEM及TEM进行测定而求得。将放大倍率设为50,000~200,000倍,直接测定(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的数均粒径。(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料为圆球时,测定圆球的直径,将其作为数均粒径。(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料不是圆球时,测定最长直径(以下记为“长轴直径”)及在与长轴直径正交的方向上最长的直径(以下记为“短轴直径”),取长轴直径与短轴直径的平均,将两轴的平均直径作为数均粒径。
<(D)自由基聚合性化合物>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,优选还含有(D)自由基聚合性化合物。
所谓(D)自由基聚合性化合物,是指在分子中具有多个烯键式不饱和双键基团的化合物。曝光时,借助由后述的(E)光聚合引发剂产生的自由基,从而使得(D)自由基聚合性化合物的自由基聚合得以进行,使得树脂组合物膜的曝光部不溶于碱性显影液中,由此能够形成负型的图案。
通过含有(D)自由基聚合性化合物,从而可促进曝光时的UV固化,提高曝光时的敏感度。此外,热固化后的交联密度提高,能够提高固化膜的硬度。
作为(D)自由基聚合性化合物,优选为容易进行自由基聚合的具有(甲基)丙烯酸系基团的化合物。从提高曝光时的敏感度及提高固化膜的硬度的观点考虑,更优选为在分子内具有二个以上的(甲基)丙烯酸系基团的化合物。作为(D)自由基聚合性化合物的双键当量,从提高曝光时的敏感度及提高固化膜的硬度的观点考虑,优选为80~400g/mol。
作为(D)自由基聚合性化合物,例如可举出二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化丙三醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯、五季戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴或9,9-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)芴或者它们的酸改性物、环氧乙烷改性物或环氧丙烷改性物。
从提高曝光时的敏感度及提高固化膜的硬度的观点考虑,优选为三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、2,2-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-三((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、1,3-双((甲基)丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸、9,9-双[4-(2-(甲基)丙烯酰氧基乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(3-(甲基)丙烯酰氧基丙氧基)苯基]芴或9,9-双(4-(甲基)丙烯酰氧基苯基)芴或它们的酸改性物、环氧乙烷改性物或环氧丙烷改性物,从提高显影后的分辨率的观点考虑,更优选为它们的酸改性物或环氧乙烷改性物。
另外,从提高显影后的分辨率的观点考虑,使分子内具有二个以上环氧丙氧基的化合物与具有烯键式不饱和双键基团的不饱和羧酸进行开环加成反应,使得到的化合物与多元羧酸或多元羧酸酐进行反应而成的化合物也是优选的。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,(D)自由基聚合性化合物在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为15质量份以上,更优选为20质量份以上,进一步优选为25质量份以上,尤其优选为30质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度,并且能够得到低锥度的图案形状。另一方面,含量优选为65质量份以下,更优选为60质量份以下,进一步优选为55质量份以下,尤其优选为50质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性,并且能够得到低锥度的图案形状。
<(E)光聚合引发剂>
作为本发明的负型感光性树脂组合物,还含有(E)光聚合引发剂。
所谓(E)光聚合引发剂,是指通过曝光而发生键断裂及/或反应从而产生自由基的化合物。
通过含有(E)光聚合引发剂,从而使得上述的(D)自由基聚合性化合物的自由基聚合得以进行,使得树脂组合物膜的曝光部不溶于碱性显影液中,由此可形成负型图案。另外,可促进曝光时的UV固化,提高敏感度。
作为(E)光聚合引发剂,例如,优选为苯偶酰缩酮系光聚合引发剂、α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂、二茂钛系光聚合引发剂、二苯甲酮系光聚合引发剂、苯乙酮系光聚合引发剂、芳香族酮酯系光聚合引发剂或苯甲酸酯系光聚合引发剂,从提高曝光时的敏感度的观点考虑,更优选为α-羟基酮系光聚合引发剂、α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂、吖啶系光聚合引发剂或二苯甲酮系光聚合引发剂,进一步优选为α-氨基酮系光聚合引发剂、酰基氧化膦系光聚合引发剂、肟酯系光聚合引发剂。
作为苯偶酰缩酮系光聚合引发剂,例如可举出2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮。
作为α-羟基酮系光聚合引发剂,例如可举出1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基甲酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮或2-羟基-1-[4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮。
作为α-氨基酮系光聚合引发剂,例如可举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)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)-丁烷-1-酮、2-二甲基氨基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮或3,6-双(2-甲基-2-吗啉代丙酰基)-9-辛基-9H-咔唑。
作为酰基氧化膦系光聚合引发剂,例如可举出2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦或双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦。
作为肟酯系光聚合引发剂,例如可举出1-苯基丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基丁烷-1,2-二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙烷-1,2,3-三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(O-苯甲酰基)肟、1-[4-[4-(羧基苯基)硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙酰基)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰基)肟、1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-[1-(2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-4-基)甲氧基]苯甲酰基]-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰基)肟或1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙酰基)肟。
作为吖啶系光聚合引发剂,例如可举出1,7-双(吖啶-9-基)-正庚烷。
作为二茂钛系光聚合引发剂,例如可举出双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双[2,6-二氟)-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(IV)或双(η5-3-甲基-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟苯基)钛(IV)。
作为二苯甲酮系光聚合引发剂,例如可举出二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮、4-羟基二苯甲酮、烷基化二苯甲酮、3,3’,4,4’-四(过氧化叔丁基羰基)二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苄基酮或芴酮。
作为苯乙酮系光聚合引发剂,例如可举出2,2-二乙氧基苯乙酮、2,3-二乙氧基苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、亚苄基苯乙酮或4-叠氮亚苄基苯乙酮(4-azidedbenzalacetophenone)。
作为芳香族酮酯系光聚合引发剂,例如可举出2-苯基-2-氧代乙酸甲酯。
作为苯甲酸酯系光聚合引发剂,例如可举出4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(2-乙基)己酯、4-二乙基氨基苯甲酸乙酯或2-苯甲酰基苯甲酸甲酯。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,(E)光聚合引发剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进一步优选为0.7质量份以上,尤其优选为1.0质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。另一方面,含量优选为25质量份以下,更优选为20质量份以下,进一步优选为17质量份以下,尤其优选为15质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率,并且能够得到低锥度的图案形状。
<链转移剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有链转移剂。
所谓链转移剂,是指可从由曝光时的自由基聚合而得到的聚合物链的聚合物增长末端接受自由基、再将自由基转移至其他聚合物链的化合物。
通过含有链转移剂,从而能够提高曝光时的敏感度。推测其原因在于,由曝光产生的自由基通过链转移剂而转移至其他聚合物链,由此可进行自由基交联直至膜的深部。特别地,例如,树脂组合物含有前述的(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的情况下,用于曝光的光被(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料吸收,因此存在光无法到达膜的深部的情况。另一方面,含有链转移剂时,通过由链转移剂带来的自由基转移,从而可进行自由基交联直至膜的深部,因此能够提高曝光时的敏感度。
另外,通过含有链转移剂,从而能够得到低锥度的图案形状。推测其原因在于,通过由链转移剂带来的自由基转移,从而能够控制由曝光时的自由基聚合而得到的聚合物链的分子量。即,通过含有链转移剂,从而使得由曝光时的过量自由基聚合而带来的分子量显著高的聚合物链的生成被阻碍,得到的膜的软化点的上升被抑制。因此,认为热固化时的图案的回流焊(reflow)性提高,可得到低锥度的图案形状。
作为链转移剂,优选硫醇系链转移剂。作为硫醇系链转移剂,例如可举出β-巯基丙酸、β-巯基丙酸甲酯、β-巯基丙酸乙酯、β-巯基丙酸2-乙基己酯、β-巯基丙酸正辛酯、β-巯基丙酸甲氧基丁酯、β-巯基丙酸硬脂基酯、β-巯基丙酸异壬酯、β-巯基丁酸、β-巯基丁酸甲酯、β-巯基丁酸乙酯、β-巯基丁酸2-乙基己酯、β-巯基丁酸正辛酯、β-巯基丁酸甲氧基丁酯、β-巯基丁酸硬脂基酯、β-巯基丁酸异壬酯、巯基乙酸甲酯、巯基乙酸正辛酯、巯基乙酸甲氧基丁酯、1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,4-双(3-巯基丙酰氧基)丁烷、1,4-双(巯基乙酰氧基)丁烷、乙二醇双(巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、1,3,5-三[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸、1,3,5-三[(3-巯基丁酰氧基)乙基]异氰脲酸、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)或二季戊四醇六(3-巯基丁酸酯)。
从提高曝光时的敏感度及形成低锥度的图案形状的观点考虑,优选1,4-双(3-巯基丁酰氧基)丁烷、1,4-双(3-巯基丙酰氧基)丁烷、1,4-双(巯基乙酰氧基)丁烷、乙二醇双(巯基乙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基乙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、1,3,5-三[(3-巯基丙酰氧基)乙基]异氰脲酸、1,3,5-三[(3-巯基丁酰氧基)乙基]异氰脲酸、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)、二季戊四醇六(3-巯基丙酸酯)或二季戊四醇六(3-巯基丁酸酯)。
在将(A1)第1树脂、(A2)第2树脂及(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,链转移剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上,尤其优选为1.0质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度,并且能够得到低锥度的图案形状。另一方面,含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,尤其优选为8质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率及固化膜的耐热性。
<阻聚剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有阻聚剂。
所谓阻聚剂,是指可通过捕获曝光时产生的自由基、或由曝光时的自由基聚合而得到的聚合物链的聚合物增长末端的自由基并以稳定自由基的形式进行保持从而终止自由基聚合的化合物。
通过含有适量的阻聚剂,从而可抑制显影后的残渣产生,提高显影后的分辨率。推测其原因在于,阻聚剂捕获曝光时产生的过量自由基或高分子量的聚合物链的增长末端的自由基,由此抑制过量的自由基聚合的进行。
作为阻聚剂,优选酚系阻聚剂。作为酚系阻聚剂,例如可举出4-甲氧基苯酚、1,4-氢醌、1,4-苯醌、2-叔丁基-4-甲氧基苯酚、3-叔丁基-4-甲氧基苯酚、4-叔丁基邻苯二酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,5-二叔丁基-1,4-氢醌或2,5-二叔戊基-1,4-氢醌或者“IRGANOX”(注册商标)1010、“IRGANOX”1035、“IRGANOX”1076、“IRGANOX”1098、“IRGANOX”1135、“IRGANOX”1330、“IRGANOX”1726、“IRGANOX”1425、“IRGANOX”1520、“IRGANOX”245、“IRGANOX”259、“IRGANOX”3114、“IRGANOX”565或“IRGANOX”295(以上均为BASF制)。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,阻聚剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.03质量份以上,进一步优选为0.05质量份以上,尤其优选为0.10质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率及固化膜的耐热性。另一方面,含量优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,进一步优选为5质量份以下,尤其优选为3质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。
<敏化剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有敏化剂。
所谓敏化剂,是指可吸收由曝光产生的能量并通过内部转换及系间交叉而产生激发三重态电子、藉此向上述的(E)光聚合引发剂等转移能量的化合物。
通过含有敏化剂,从而能够提高曝光时的敏感度。推测其原因在于,敏化剂吸收长波长的光(其不被(E)光聚合引发剂等吸收),并将该能量从敏化剂转移至(E)光聚合引发剂等,由此能够提高光反应效率。
作为敏化剂,优选为噻吨酮系敏化剂。作为噻吨酮系敏化剂,例如可举出噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮或2,4-二氯噻吨酮。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,敏化剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上,尤其优选为1.0质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高曝光时的敏感度。另一方面,含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,尤其优选为8质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率,同时能够得到低锥度的图案形状。
<交联剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有交联剂。所谓交联剂,是指具有可与树脂键合的交联性基团的化合物。通过含有交联剂,从而能够提高固化膜的硬度及耐化学药品性。推测其原因在于,通过交联剂,能够向树脂组合物的固化膜中导入新的交联结构,因此交联密度提高。
作为交联剂,优选为在分子内具有二个以上的烷氧基甲基、羟甲基、环氧基或氧杂环丁基等热交联性基团的化合物。
作为在分子内具有二个以上的烷氧基甲基或羟甲基的化合物,例如可举出DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DML-BisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA或HMOM-TPHAP(以上均为本州化学工业(株)制)或“NIKALAC”(注册商标)MX-290、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MX-279、NIKALAC MW-100LM、NIKALAC MW-30HM、NIKALAC MW-390或NIKALAC MX-750LM(以上为(株)Sanwa Chemical制)。
作为在分子内具有二个以上的环氧基的化合物,例如可举出“EPOLIGHT”(注册商标)40E、EPOLIGHT 100E、EPOLIGHT 200E、EPOLIGHT 400E、EPOLIGHT 70P、EPOLIGHT 200P、EPOLIGHT 400P、EPOLIGHT 1500NP、EPOLIGHT 80MF、EPOLIGHT 4000或EPOLIGHT 3002(以上均为共荣社化学(株)制)、“Denacol”(注册商标)EX-212L、Denacol EX-214L、Denacol EX-216L、Denacol EX-321L或Denacol EX-850L(以上均为NAGASE CHEMTEX(株)制)、“jER”(注册商标)828、jER 1002、jER 1750、jER 1007、jER YX8100-BH30、jER E1256、jER E4250或jER E4275(以上均为三菱化学(株)制)、GAN、GOT、EPPN-502H、NC-3000或NC-6000(以上均为日本化药(株)制)、“EPICLON”(注册商标)EXA-9583、EPICLON HP4032、EPICLON N695或EPICLON HP7200(以上均为大日本油墨化学工业(株)制)、“TECHMORE”(注册商标)VG-3101L((株)Printec制)、“TEPIC”(注册商标)S、TEPICG或TEPIC P(以上均为日产化学工业(株)制)或“EPOTOHTO”(注册商标)YH-434L(东都化成(株)制)。
作为在分子内具有二个以上的氧杂环丁基的化合物,例如可举出“ETERNACOLL”(注册商标)EHO、ETERNACOLL OXBP、ETERNACOLL OXTP或ETERNACOLL OXMA(以上均为宇部兴产(株)制)或氧杂环丁烷化苯酚酚醛清漆(phenol novolac)。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,交联剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,进一步优选为1.0质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高固化膜的硬度及耐化学药品性。另一方面,含量优选为70质量份以下,更优选为60质量份以下,进一步优选为50质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高固化膜的硬度及耐化学药品性。
<硅烷偶联剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有硅烷偶联剂。所谓硅烷偶联剂,是指具有水解性的甲硅烷基或硅烷醇基的化合物。通过含有硅烷偶联剂,从而使得树脂组合物的固化膜与基底基板的界面处的相互作用增大,能够提高与基底基板的密合性及固化膜的耐化学药品性。
作为硅烷偶联剂,优选为三官能有机硅烷、四官能有机硅烷或硅酸酯化合物。
作为三官能有机硅烷,例如可举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三正丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、4-甲苯基三甲氧基硅烷、4-羟基苯基三甲氧基硅烷、4-甲氧基苯基三甲氧基硅烷、4-叔丁基苯基三甲氧基硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、4-苯乙烯基三甲氧基硅烷、2-苯基乙基三甲氧基硅烷、4-羟基苄基三甲氧基硅烷、1-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(4-羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、4-羟基-5-(4-羟基苯基羰基氧基)戊基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4-(N-叔丁基)氨基-4-氧代丁酸、3-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)-4-(N-叔丁基)氨基-4-氧代丁酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙酸、4-三甲氧基甲硅烷基丁酸、5-三甲氧基甲硅烷基戊酸、3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)环己烷-1,2-二甲酸酐、4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酸酐、三氟甲基三甲氧基硅烷、三氟甲基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3-[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、3-[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基苄基)-2-氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、3-(4-氨基苯基)丙基三甲氧基硅烷、1-[4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)苯基]脲、1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、3-三甲氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、1,3,5-三(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、N-叔丁基-2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)琥珀酰亚胺或N-叔丁基-2-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)琥珀酰亚胺。
作为四官能有机硅烷或硅酸酯化合物,例如可举出通式(68)表示的有机硅烷。
[化学式24]
(通式(68)中,R226~R229各自独立地表示氢、烷基、酰基或芳基,x表示1~15的整数。)
通式(68)中,R226~R229各自独立地优选为氢、碳原子数1~6的烷基、碳原子数2~6的酰基或碳原子数6~15的芳基,更优选为氢、碳原子数1~4的烷基、碳原子数2~4的酰基或碳原子数6~10的芳基。上述的烷基、酰基及芳基可以为未取代体或取代体中的任何。
作为通式(68)表示的有机硅烷,例如可举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷或四乙酰氧基硅烷等四官能有机硅烷或硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51、硅酸酯40或硅酸酯45(以上均为多摩化学工业(株)制)、硅酸甲酯51、硅酸甲酯53A、硅酸乙酯40或硅酸乙酯48(以上均为COLCOAT(株)制)等硅酸酯化合物。
作为硅烷偶联剂,从提高与基底基板的密合性及固化膜的耐化学药品性的观点考虑,优选乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、1-萘基三甲氧基硅烷、2-萘基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、3-[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(4-氨基苯基)丙基三甲氧基硅烷、1-[4-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)苯基]尿素、1-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)脲、1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)脲、3-三甲氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、1,3,5-三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、1,3,5-三(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸、N-叔丁基-2-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)琥珀酰亚胺或N-叔丁基-2-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)琥珀酰亚胺等三官能有机硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷或四乙酰氧基硅烷等四官能有机硅烷或硅酸甲酯51(扶桑化学工业(株)制)、M硅酸酯51、硅酸酯40或硅酸酯45(以上均为多摩化学工业(株)制)、硅酸甲酯51、硅酸甲酯53A、硅酸乙酯40或硅酸乙酯48(以上均为COLCOAT(株)制)等硅酸酯化合物。
在将(A)碱溶性树脂与(D)自由基聚合性化合物的总量作为100质量份的情况下,硅烷偶联剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含量优选为0.01质量份以上,更优选为0.1质量份以上,进一步优选为0.5质量份以上,尤其优选为1.0质量份以上。含量在上述范围内时,能够提高与基底基板的密合性及固化膜的耐化学药品性。另一方面,含量优选为15质量份以下,更优选为13质量份以下,进一步优选为10质量份以下,尤其优选为8质量份以下。含量在上述范围内时,能够提高显影后的分辨率。
<表面活性剂>
本发明的负型感光性树脂组合物可以还含有表面活性剂。所谓表面活性剂,是指具有亲水性结构及疏水性结构的化合物。通过含有适量的表面活性剂,从而能够任意地调节树脂组合物的表面张力,使得涂布时的流平性提高,能够提高涂膜的膜厚均匀性。
作为表面活性剂,优选氟树脂系表面活性剂、有机硅系表面活性剂、聚氧亚烷基醚系表面活性剂或丙烯酸树脂系表面活性剂。
作为氟树脂系表面活性剂,例如可举出1,1,2,2-四氟辛基(1,1,2,2-四氟丙基)醚、1,1,2,2-四氟辛基己基醚、八乙二醇双(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六乙二醇(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、八丙二醇双(1,1,2,2-四氟丁基)醚、六丙二醇双(1,1,2,2,3,3-六氟戊基)醚、全氟十二烷基磺酸钠、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10-十氟十二烷、1,1,2,2,3,3-六氟癸烷、N-[3-(全氟辛烷磺酰胺)丙基]-N,N’-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、全氟烷基磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基-N-乙基磺酰基甘氨酸盐或磷酸双(N-全氟辛基磺酰基-N-乙基氨基乙酯)。另外,可举出在单全氟烷基乙基磷酸酯等的末端、主链及侧链中的任一部位具有氟烷基或氟亚烷基链的化合物。
作为这样的化合物,例如可举出“Megafac”(注册商标)F-142D、Megafac F-172、Megafac F-173、Megafac F-183、Megafac F-444、Megafac F-445、Megafac F-470、MegafacF-475、Megafac F-477、Megafac F-555、Megafac F-558或Megafac F-559(以上均为大日本油墨化学工业(株)制)、“Eftop”(注册商标)EF301、Eftop 303或Eftop 352(以上均为Mitsubishi Materials Electronic Chemicals(株)制)、“FLUORAD”(注册商标)FC-430或FLUORAD FC-431(以上均为Sumitomo 3M(株)制)、“Asahiguard”(注册商标)AG710(旭硝子(株)制)、“Surflon”(注册商标)S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-102、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105或Surflon SC-106(以上均为AGC SEIMICHEMICAL(株)制)、BM-1000或BM-1100(以上均为裕商(株)制)或“Ftergent”(注册商标)710FM或Ftergent 730LM(以上均为(株)Neos制)。
作为有机硅系表面活性剂,例如可举出SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA或ST94PA(以上均为Dow Corning Toray(株)制)或“BYK”(注册商标)-301、BYK-306、BYK-307、BYK-331、BYK-333、BYK-337或BYK-345(以上均为BYK Chemie Japan(株)制)。
作为聚氧亚烷基醚系表面活性剂,可举出“Ftergent”(注册商标)212M、Ftergent209F、Ftergent 208G、Ftergent 240G、Ftergent 212P、Ftergent 220P、Ftergent 228P、Ftergent NBX-15、Ftergent FTX-218或Ftergent DFX-218(以上均为(株)Neos制)。
作为丙烯酸树脂系表面活性剂,可举出“BYK”(注册商标)-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK-356、BYK-358N、BYK-361N、BYK-392、BYK-394或BYK-399(以上均为BYK ChemieJapan(株)制)。
表面活性剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率优选为负型感光性树脂组合物整体的0.001质量%以上,更优选为0.005质量%以上,进一步优选为0.010质量份以上。含有比率在上述范围内时,能够提高涂布时的流平性。另一方面,含有比率优选为1.0质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.03质量%以下。含有比率在上述范围内时,能够提高涂布时的流平性。
<溶剂>
本发明的负型感光性树脂组合物优选还含有溶剂。所谓溶剂,是指能够将树脂组合物中含有的各种树脂及各种添加剂溶解的化合物。通过含有溶剂,从而能够使树脂组合物中含有的各种树脂及各种添加剂均匀地溶解,提高固化膜的透射率。另外,能够任意地调节树脂组合物的粘度,能够在基板上以期望的膜厚形成膜。此外,能够任意地调节树脂组合物的表面张力或涂布时的干燥速度等,能够提高涂布时的流平性及涂膜的膜厚均匀性。
作为溶剂,从各种树脂及各种添加剂的溶解性的观点考虑,优选为具有醇式羟基的化合物、具有羰基的化合物或具有3个以上醚键的化合物。此外,更优选为大气压下的沸点为110~250℃的化合物。通过使沸点为110℃以上,从而在涂布时使得溶剂适度地挥发而进行涂膜的干燥,因此能够抑制涂布不均,提高膜厚均匀性。另一方面,通过使沸点为250℃以下,能够降低涂膜中残留的溶剂量。因此,能够降低热固化时的膜收缩量,能够提高固化膜的平坦性,提高膜厚均匀性。
作为具有醇式羟基且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,例如可举出羟基丙酮、4-羟基-2-丁酮、3-羟基-3-甲基-2-丁酮、4-羟基-3-甲基-2-丁酮、5-羟基-2-戊酮、4-羟基-2-戊酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(别名:二丙酮醇)、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸正丁酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单正丁基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单正丙基醚、丙二醇单正丁基醚、丙二醇单叔丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单正丙基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单乙基醚、二丙二醇单正丙基醚、二丙二醇单正丁基醚、三丙二醇单甲基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、四氢糠醇、正丁醇或正戊醇。从涂布时的流平性的观点考虑,优选为二丙酮醇、乳酸乙酯、乙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲基醚、3-甲氧基-1-丁醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇或四氢糠醇。
作为具有羰基且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,例如可举出乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙酸3-甲氧基正丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基正丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基正丁酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单正丁基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇单乙基醚乙酸酯、环己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、2-庚酮、乙酰丙酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、碳酸亚丙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。从涂布时的流平性的观点考虑,优选为乙酸3-甲氧基正丁酯、乙酸3-甲基-3-正丁酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯或γ-丁内酯。
作为具有3个以上醚键且大气压下的沸点为110~250℃的化合物,例如可举出二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇二正丙基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二丙二醇甲基正丙基醚、二丙二醇乙基甲基醚或二丙二醇二正丙基醚。从涂布时的流平性的观点考虑,优选为二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚或二丙二醇二甲基醚。
溶剂在本发明的负型感光性树脂组合物中所占的含有比率可根据涂布方法等进行适当调节。例如,利用旋涂形成涂膜时,通常使其在负型感光性树脂组合物整体的50~95质量%的范围内。
含有(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的情况下,作为溶剂,优选为具有羰基或酯键的溶剂。通过含有具有羰基或酯键的溶剂,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料或分散染料的分散稳定性。从分散稳定性的观点考虑,作为溶剂,更优选为具有乙酸酯键的溶剂。通过含有具有乙酸酯键的溶剂,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性。
作为具有乙酸酯键的溶剂,例如可举出乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸3-甲氧基正丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基正丁酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单正丁基醚乙酸酯、二丙二醇单甲基醚乙酸酯、二丙二醇单乙基醚乙酸酯、环己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯或1,4-丁二醇二乙酸酯。
在本发明的负型感光性树脂组合物中,具有羰基或酯键的溶剂在溶剂中所占的含有比率优选在30~100质量%的范围内,更优选在50~100质量%的范围内,进一步优选在70~100质量%的范围内。含有比率在上述范围内时,能够提高(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的分散稳定性。
<其他添加剂>
本发明的负型感光性树脂组合物可以还含有其他树脂或它们的前体。作为其他树脂或它们的前体,例如可举出聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂、Novolac树脂、脲树脂或聚氨酯或者它们的前体。
<本发明的负型感光性树脂组合物的制造方法>
针对本发明的负型感光性树脂组合物的代表性制造方法进行说明。例如,(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料含有(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料时,向(A)碱溶性树脂的溶液中加入(B)具有大于0的胺值的分散剂,使用分散机,使(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料分散于该混合溶液中,制备颜料分散液。接着,向该颜料分散液中加入(D)自由基聚合性化合物、(E)光聚合引发剂、其他添加剂及任选的溶剂,搅拌20分钟~3小时,制成均匀的溶液。搅拌后,将得到的溶液过滤,从而得到本发明的负型感光性树脂组合物。
作为分散机,例如可举出球磨机、珠磨机(Beads-mill)、砂磨机(sand grinder)、三辊轧机或高速冲击磨机。从分散效率化及微分散化的观点考虑,优选为珠磨机。作为珠磨机,例如可举出双锥形球磨机(Coball Mill)、篮式砂磨机、针磨机或卧式砂磨机(Dyno-Mill)。作为珠磨机的珠,例如可举出二氧化钛珠、氧化锆珠或锆珠。作为珠磨机的珠直径,优选为0.01~6mm,更优选为0.015~5mm,进一步优选为0.03~3mm。(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料的一次粒径及一次粒子凝集而形成的二次粒子的粒径为数百nm以下的情况下,优选为0.015~0.1mm的微小珠。在该情况下,优选为具备基于离心分离方式的分离器(可分离微小珠和颜料分散液)的珠磨机。另一方面,(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料包含数百nm以上的粗大粒子时,从分散效率化的观点考虑,优选为0.1~6mm的珠。
<光密度>
由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的光密度为0.3以上时,能够抑制外部光反射,因此优选。此外,固化膜的光密度为5.0以内时,能够在不损害显影后的图案加工性的情况下充分地抑制来自外部光的反射,提高对比度、目视辨认性,因此优选。这是因为,通过在上述范围内,从而固化膜的遮光性高,能够充分地防止外部光反射,提高对比度、目视辨认性。固化膜的光密度大于4.0时,遮光性变得过高,因此难以通过光刻使膜充分地固化。
<使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺>
由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜能够合适地用于有机EL显示器的像素分割层、滤色器、滤色器的黑色矩阵、液晶显示器的黑色柱状间隔物、半导体的栅极绝缘膜、半导体的层间绝缘膜、金属布线用保护膜、金属布线用绝缘膜或TFT用平坦化膜等由发光元件、显示元件等元件构成的用途中。这些中,优选用于有机EL显示器、液晶显示器等的TFT用平坦化膜及绝缘膜中的任一者,用于两者时能够进一步防止外部光反射,因此是进一步优选的。此外,从提高对比度的观点考虑,绝缘膜优选为像素分割层。
<有机EL显示器的制造工艺>
作为使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺,以使用了该组合物的固化膜作为有机EL显示器的遮光性的像素分割层的工艺为例,示于图1中进行说明。首先,(1)在玻璃基板1上形成薄膜晶体管(以下记为“TFT”)2,将TFT平坦化膜用的感光性材料进行成膜,通过光刻进行图案加工,然后使其热固化,形成TFT平坦化用的固化膜3。接着,(2)利用溅射将镁与银的合金进行成膜,使用光致抗蚀剂并利用蚀刻进行图案加工,形成反射电极4作为第1电极。然后,(3)涂布本发明的负型感光性树脂组合物并进行预烘烤,形成预烘烤膜5a。接着,(4)隔着具有期望的图案的掩模6,照射活性光化射线7。接着,(5)显影而进行图案加工,然后,根据需要进行漂白曝光及中间烘烤,使其热固化,由此形成具有期望的图案的固化图案5b作为遮光性的像素分割层。然后,(6)利用隔着掩模的蒸镀将EL发光材料进行成膜而形成EL发光层8,利用溅射将ITO成膜,使用光致抗蚀剂并利用蚀刻进行图案加工,形成透明电极9作为第2电极。接着,(7)将平坦化膜用的感光性材料进行成膜,利用光刻进行图案加工,然后使其热固化而形成平坦化用的固化膜10,然后,使其与玻璃盖板11接合,由此得到在遮光性的像素分割层中具有本发明的负型感光性树脂组合物的有机EL显示器。
<液晶显示器的制造工艺>
作为使用了本发明的负型感光性树脂组合物的另一工艺,以使用了该组合物的固化膜作为液晶显示器的黑色柱状间隔物(以下记为“BCS”)及滤色器的黑色矩阵(以下记为“BM”)的工艺为例,示于图2中进行说明。首先,(1)在玻璃基板12上形成背光单元(以下记为“BLU”)13,得到具有BLU的玻璃基板14。
另外,(2)在另一玻璃基板15上形成TFT16,将TFT平坦化膜用的感光性材料进行成膜,利用光刻进行图案加工,然后使其热固化,形成TFT平坦化用的固化膜17。接着,(3)通过溅射将ITO进行成膜,使用光致抗蚀剂并利用蚀刻进行图案加工,形成透明电极18,在其上形成平坦化膜19及取向膜20。然后,(4)涂布本发明的负型感光性树脂组合物并进行预烘烤,形成预烘烤膜21a。接着,(5)隔着具有期望的图案的掩模22,照射活性光化射线23。接着,(6)显影而进行图案加工,然后,根据需要进行漂白曝光及中间烘烤,使其热固化,由此形成具有期望的图案的固化图案21b作为遮光性的BCS,得到具有BCS的玻璃基板24。接着,(7)将上述玻璃基板14与该玻璃基板24接合,由此得到具有BLU及BCS的玻璃基板25。
进而,(8)在另一玻璃基板26上形成红色、绿色、蓝色这三种颜色的滤色器27。接着,(9)利用与上述同样的方法,由本发明的负型感光性树脂组合物形成具有期望的图案的固化图案28作为遮光性的BM。然后,(10)将平坦化用的感光性材料进行成膜,利用光刻进行图案加工,然后使其热固化,形成平坦化用的固化膜29,并在其上形成取向膜30,由此得到滤色器基板31。接着,(11)使上述玻璃基板25与该滤色器基板31接合,由此(12)得到具有BLU、BCS及BM的玻璃基板32。接着,(13)注入液晶而形成液晶层33,由此得到在BCS及BM中具有本发明的负型感光性树脂组合物的液晶显示器。
如上所述,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的有机EL显示器的制造方法,能够得到进行了图案加工且含有聚酰亚胺及/或聚苯并噁唑的高耐热性及高遮光性的固化膜,因此可使得有机EL显示器的制造中的成品率提高、性能提高及可靠性提高。
另外,就以往的使用了含有聚酰胺酸作为聚酰亚胺前体的非感光性着色树脂组合物的工艺而言,非常繁杂。例如,在想要得到具有期望的图案的遮光性的固化图案时,首先,在基板上将非感光性的着色树脂组合物进行成膜。接着,在着色树脂组合物的膜上将光致抗蚀剂进行成膜。进而,在利用光刻进行图案加工时,在碱显影时对光致抗蚀剂和下层的着色树脂组合物同时地进行图案加工。然后,除去光致抗蚀剂,使其热固化,由此得到具有期望的图案的遮光性的固化图案。即,为了对着色树脂组合物的膜进行图案加工,必须使用光致抗蚀剂,成为工序数多的工艺。此外,为了对光致抗蚀剂和下层的着色树脂组合物同时地进行图案加工,也要求控制光致抗蚀剂和着色树脂组合物的溶解速度。
另一方面,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺,由于树脂组合物呈感光性,因此能够利用光刻直接进行图案加工,在不需要光致抗蚀剂这一方面优异。因此,与以往的工艺相比,能够削减工序数,因此能够提高生产率、缩短工艺时间并缩短节拍时间(tacktime)。
由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜适合作为具有EL发光层的显示装置、具有液晶层的显示装置、以及具有EL发光层及液晶层的显示装置的绝缘膜。作为该显示装置,例如可举出有机EL显示器或液晶显示器。
<使用了由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的显示装置>
另外,本发明的负型感光性树脂组合物能够得到高分辨率且低锥度的图案形状,能够得到高耐热性优异的固化膜。因此,适合于有机EL显示器的像素分割层等绝缘膜等要求高耐热性及低锥度的图案形状的用途。特别地,在设想会存在由耐热性及图案形状引起的问题(因热分解而产生的逸气所引起的元件的不良或特性降低;由高锥度的图案形状而导致的电极布线的断线;等等)的用途中,通过使用本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜,能够制造不发生上述问题的高可靠性的元件。此外,由于固化膜的遮光性优异,因此能够防止电极布线的可见或减少外部光反射,能够提高图像显示的对比度。因此,通过将由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜用作有机EL显示器的像素分割层,从而能够于不在发光元件的光取出侧形成偏光板及1/4波长板的情况下提高对比度。
以往的有机EL显示器的情况下,为了减少外部光反射,在发光元件的光取出侧形成偏光板、1/4波长板或防反射层等。然而,从发光元件输出的光的相位因1/4波长板而发生变化,一部分被偏光板遮挡,仅透过的偏振光被输出至外部,因此有机EL显示器的亮度降低。
另一方面,根据使用了由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的有机EL显示器,由于未使用偏光板及1/4波长板,因此能够提高有机EL显示器的亮度。
在为使用了由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的有机EL显示器的情况下,由于不具有偏光板及1/4波长板,因此从发光元件输出的光的相位不会因偏光板或1/4波长板而发生变化,也不会存在一部分被遮挡的情况。使用了由该组合物得到的固化膜的显示装置不具有液晶层的情况下,从该显示装置输出的光为非偏振光,其以从发光元件输出的光的相位的状态被输出至外部。另一方面,使用了由该组合物得到的固化膜的显示装置具有液晶层的情况下,从该显示装置输出的光是从该液晶层输出的偏振光,其以从发光元件输出的光被液晶层改变的相位的状态被输出至外部。
<使用了由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的柔性有机EL显示器>
作为使用了本发明的负型感光性树脂组合物的工艺,以将该组合物的固化膜用作柔性有机EL显示器的遮光性像素分割层的工艺为例,示于图3中进行说明。首先,(1)将聚酰亚胺(以下记为“PI”)膜基板35暂时固定在玻璃基板34上。接着,(2)在PI膜基板上形成氧化物TFT36,将TFT平坦化膜用的感光性材料进行成膜,利用光刻进行图案加工,然后使其热固化,形成TFT平坦化用的固化膜37。然后,(3)利用溅射将镁和银的合金进行成膜,使用光致抗蚀剂并利用蚀刻进行图案加工,形成反射电极38作为第1电极。接着,(4)涂布本发明的负型感光性树脂组合物并进行预烘烤,形成预烘烤膜39a。接着,(5)隔着具有期望的图案的掩模40照射活性光化射线41。然后,(6)在显影而进行图案加工后,根据需要进行漂白曝光及中间烘烤,使其热固化,由此形成具有期望的图案的固化图案39b作为柔性及遮光性的像素分割层。接着,(7)通过隔着掩模的蒸镀将EL发光材料进行成膜,形成EL发光层42,通过溅射将ITO进行成膜,使用光致抗蚀剂并利用蚀刻进行图案加工,形成透明电极43作为第2电极。然后,(8)将平坦化膜用的感光性材料进行成膜,利用光刻进行图案加工,然后使其热固化,形成平坦化用的固化膜44。接着,(9)将暂时固定于另一玻璃基板45的聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下记为“PET”)膜基板46接合。然后,(10)将上述玻璃基板34从上述PI膜基板35剥离,将该玻璃基板45从该PET膜基板46剥离,由此得到在柔性及遮光性的像素分割层中具有本发明的负型感光性树脂组合物的柔性有机EL显示器。
如上所述,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的柔性有机EL显示器的制造方法,能够得到进行了图案加工且含有聚酰亚胺及/或聚苯并噁唑的高耐热性且遮光性的固化膜,因此可使得柔性有机EL显示器的制造的成品率提高、性能提高及可靠性提高。
另外,本发明的负型感光性树脂组合物能够得到高分辨率且低锥度的图案形状,能够得到具有柔性的固化膜。因此,可具有该固化膜作为柔性基板上的层叠结构,适合于柔性有机EL显示器的像素分割层等绝缘膜等要求柔性及低锥度的图案形状的用途。此外,由于固化膜具有高耐热性,因此在设想会存在由耐热性及图案形状引起的问题(因热分解而产生的逸气所引起的元件的不良或特性降低;由高锥度的图案形状而导致的电极布线的断线;等等)的用途中,通过使用本发明的负型感光性树脂组合物的固化膜,能够制造不发生上述问题的高可靠性的元件。
作为柔性基板,优选为含有碳原子作为主成分的基板。通过含有碳原子作为主成分,能够对上述基板赋予柔性。另外,由本发明的负型感光性树脂组合物得到的固化膜的主成分也是碳原子,因此能够提高固化膜与作为基底基板的柔性基板的相互作用,能够提高与基板的密合性。此外,能够提高追随基底基板的固化膜的柔性。
柔性基板中的碳原子含有比率优选为20质量%以上,更优选为25质量%以上,进一步优选为30质量%以上。含有比例在上述范围内时,能够提高与基底基板的密合性及固化膜的柔性。另一方面,含有比率优选为100质量%以下,更优选为95质量%以下,进一步优选为90质量%以下。含有比例在上述范围内时,能够提高与基底基板的密合性及固化膜的柔性。
<进行成膜的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的显示装置的制造方法具有(1)在基板上将上述树脂组合物进行成膜的工序。
作为将本发明的负型感光性树脂组合物进行成膜的方法,例如可举出:在基板上涂布上述树脂组合物而进行成膜的方法;或者在基板上以图案状涂布上述树脂组合物而进行成膜的方法。
作为基板,例如可使用在玻璃上形成有具有选自铟、锡、锌、铝及镓中的一种以上的氧化物、金属(钼、银、铜、铝、铬或钛等)或CNT(碳纳米管)作为电极或布线的基板等。
作为具有选自铟、锡、锌、铝及镓中的一种以上的氧化物,例如可举出氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)、氧化铟镓锌(IGZO)或氧化锌(ZnO)。
<在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法>
作为在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法,例如可举出微凹版涂布、旋涂、浸涂、帘流涂布、辊涂、喷涂或狭缝涂布。涂布膜厚根据涂布方法、树脂组合物的固态成分浓度、粘度等的不同而不同,通常以涂布及预烘烤后的膜厚成为0.1~30μm的方式进行涂布。
优选在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物后进行预烘烤。预烘烤可使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。作为预烘烤温度,优选为50~150℃。作为预烘烤时间,优选为30秒~数小时。可以以两阶段或两阶段以上的多阶段进行预烘烤,如于80℃预烘烤2分钟后于120℃预烘烤2分钟等。
<在基板上以图案状涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法>
作为在基板上以图案状涂布本发明的负型感光性树脂组合物的方法,例如可举出凸版印刷、凹版印刷、孔版印刷、平版印刷、网屏印刷、喷墨印刷、胶版印刷或激光印刷。涂布膜厚根据涂布方法、本发明的感光性树脂组合物的固态成分浓度、粘度等的不同而不同,通常以涂布及预烘烤后的膜厚成为0.1~30μm的方式进行涂布。
优选在基板上以图案状涂布本发明的负型感光性树脂组合物后进行预烘烤。预烘烤可使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。作为预烘烤温度,优选为50~150℃。作为预烘烤时间,优选为30秒~数小时。可以以两阶段或两阶段以上的多阶段进行预烘烤,如于80℃预烘烤2分钟后于120℃预烘烤2分钟等。
<利用光刻形成图案的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的显示装置的制造方法具有(2)在隔着光掩模对上述树脂组合物照射活性光化射线后,使用碱性溶液形成上述组合物的图案的工序。
作为对在基板上进行了成膜的本发明的负型感光性树脂组合物进行图案加工的方法,例如可举出利用光刻直接进行图案加工的方法或者利用蚀刻进行图案加工的方法。从因削减工序数而带来的生产率提高及工艺时间缩短的观点考虑,利用光刻直接进行图案加工的方法是优选的。
在基板上涂布本发明的负型感光性树脂组合物并进行预烘烤而进行成膜后,使用步进曝光机、镜面投影光罩对准仪(MPA)或平行光光刻机(PLA)等曝光机进行曝光。作为曝光时照射的活性光化射线,例如可举出紫外线、可见光、电子束、X射线、KrF(波长248nm)激光或ArF(波长193nm)激光等。优选使用汞灯的j线(波长313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm)。另外,曝光量通常为100~40,000J/m2(10~4,000mJ/cm2)左右(i线照度计的值),可根据需要隔着具有期望的图案的掩模进行曝光。
可以在曝光后进行曝光后烘烤。通过进行曝光后烘烤,从而可期待显影后的分辨率提高或显影条件的允许范围增大等效果。曝光后烘烤可以使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。作为曝光后烘烤温度,优选为50~180℃,更优选为60~150℃。曝光后烘烤时间优选为10秒~数小时。曝光后烘烤时间在上述范围内时,反应良好地进行,存在可缩短显影时间的情况。
曝光后,使用自动显影装置等进行显影。本发明的负型感光性树脂组合物由于具有负型的感光性,因此可在显影后利用显影液将未曝光部除去,得到浮凸·图案。
作为显影液,通常使用碱性显影液。作为碱性显影液,例如,优选为有机系的碱性溶液或显示碱性的化合物的水溶液,从环境方面的观点考虑,更优选为显示碱性的化合物的水溶液即碱性水溶液。
作为有机系的碱性溶液或显示碱性的化合物,例如可举出2-氨基乙醇、2-(二甲基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、二乙醇胺、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、乙酸(2-二甲基氨基)乙酯、(甲基)丙烯酸(2-二甲基氨基)乙酯、环己胺、乙二胺、六亚甲基二胺、氨、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钠或碳酸钾。
作为显影液,可使用有机溶剂。作为有机溶剂,例如可举出上述溶剂、乙酸乙酯、丙酮酸乙酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亚砜或六甲基磷酰三胺。
作为显影液,可以使用含有相对于本发明的负型感光性树脂组合物而言的不良溶剂、和上述有机溶剂这两者的混合溶液。作为相对于本发明的负型感光性树脂组合物而言的不良溶剂,例如可举出水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯或二甲苯。
作为进行显影的方法,例如可举出下述方法:在曝光后的膜上直接涂布上述显影液;将上述显影液以雾状射出;将曝光后的膜浸渍于上述显影液中;或者将曝光后的膜浸渍于上述显影液中后照射超声波;等等。曝光后的膜优选与显影液接触5秒~10分钟。
显影后,优选用漂洗液对得到的浮凸·图案进行洗涤。作为漂洗液,在使用碱水溶液作为显影液的情况下,水是优选的。
作为漂洗液,可使用例如乙醇或异丙醇等醇类的水溶液、丙二醇单甲基醚乙酸酯等酯类的水溶液、或者二氧化碳、盐酸或乙酸等显示酸性的化合物的水溶液。
作为漂洗液,可使用有机溶剂。作为有机溶剂,从与显影液的亲和性的观点考虑,优选为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯或2-庚酮。
通过选自光刻、蚀刻或以图案状涂布而成膜中的一种以上方法得到本发明的负型感光性树脂组合物的图案后,可进行漂白曝光。通过进行漂白曝光,从而能够任意地控制热固化后的图案形状。另外,能够提高固化膜的透明性。
漂白曝光可使用步进曝光机、镜面投影光罩对准仪(MPA)或平行光光刻机(PLA)等曝光机。作为漂白曝光时照射的活性光化射线,例如可举出紫外线、可见光、电子束、X射线、KrF(波长248nm)激光或ArF(波长193nm)激光等。优选使用汞灯的j线(波长313nm)、i线(波长365nm)、h线(波长405nm)或g线(波长436nm)。另外,曝光量通常为500~500,000J/m2(50~50,000mJ/cm2)左右(i线照度计的值),可根据需要隔着具有期望的图案的掩模进行曝光。
在得到本发明的负型感光性树脂组合物的图案后,可进行中间烘烤。通过进行中间烘烤,从而使得热固化后的分辨率提高,并且能够任意地控制热固化后的图案形状。中间烘烤可使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。作为中间烘烤温度,优选为50~250℃,更优选为70~220℃。作为中间烘烤时间,优选为10秒~数小时。也可以以两阶段或两阶段以上的多阶段进行中间烘烤,如于100℃进行中间烘烤5分钟后于150℃进行预烘烤5分钟等。
<进行热固化而得到固化图案的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的显示装置的制造方法具有(3)对上述组合物的图案进行加热而得到上述组合物的固化图案的工序。
在基板上进行了成膜的本发明的负型感光性树脂组合物的图案的热固化可使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。通过加热本发明的负型感光性树脂组合物的图案而使其热固化,从而能够提高固化膜的耐热性,并且能够得到低锥度的图案形状。
作为热固化温度,优选为150℃以上,更优选为200℃以上,进一步优选为250℃以上。热固化温度在上述范围内时,能够提高固化膜的耐热性,并且能够使热固化后的图案形状进一步低锥度化。另一方面,从缩短节拍时间的观点考虑,热固化温度优选为500℃以下,更优选为450℃以下,进一步优选为400℃以下。
作为热固化时间,优选为1分钟以上,更优选为5分钟以上,进一步优选为10分钟以上,特别优选为30分钟以上。热固化时间在上述范围内时,能够使热固化后的图案形状进一步低锥度化。另一方面,从缩短节拍时间的观点考虑,热固化时间优选为300分钟以下,更优选为250分钟以下,进一步优选为200分钟以下,特别优选为150分钟以下。可以以两阶段或两阶段以上的多阶段进行热固化,如于150℃使其热固化30分钟后于250℃使其热固化30分钟等。
<对透明电极或反射电极进行图案加工的工序>
使用了本发明的负型感光性树脂组合物的显示装置的制造方法可具有对透明电极或反射电极进行图案加工的工序。
作为对透明电极或反射电极进行图案加工的工序,例如可举出通过蚀刻进行图案加工的方法。
在形成透明电极或反射电极作为基板上的层叠结构后,利用与上述同样的方法在该电极上涂布光致抗蚀剂而进行成膜。优选在涂布后利用与上述同样的方法进行预烘烤。
在透明电极或反射电极上涂布光致抗蚀剂并进行预烘烤后,利用与上述同样的方法进行曝光及显影,由此可通过光刻在该电极上形成光致抗蚀剂的图案。
优选在显影后使得到的图案热固化。通过使其热固化,从而使得光致抗蚀剂的固化膜的耐化学药品性及干式蚀刻耐性提高,能够将光致抗蚀剂的图案合适地用作蚀刻掩模。热固化可使用烘箱、加热板、红外线、闪光退火装置或激光退火装置等。作为热固化温度,优选为70~200℃。作为热固化时间,优选为30秒~数小时。
显影及热固化后,将光致抗蚀剂的图案作为蚀刻掩模,利用蚀刻对上述图案下层的透明电极或反射电极进行图案加工。
作为蚀刻的方法,例如可举出使用蚀刻液的湿式蚀刻或使用蚀刻气体的干式蚀刻。作为蚀刻液,优选使用酸性或碱性的蚀刻液或有机溶剂。
<通过湿式蚀刻进行图案加工的方法>
作为酸性的蚀刻液,可使用例如氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚磷酸、乙酸或草酸等显示酸性的化合物的溶液等已知的物质。
作为碱性的蚀刻液,优选为有机系的碱性溶液或显示碱性的化合物的水溶液。
作为有机系的碱性溶液或显示碱性的化合物,可使用例如2-氨基乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、二乙醇胺、三乙胺、氨、四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾等已知的化合物。
作为有机溶剂,可使用例如上述的溶剂、二乙二醇单正丁基醚、3-甲氧基丙酸乙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮或异丙醇等已知的溶剂。
作为蚀刻液,可使用含有碱性的蚀刻液和有机溶剂这两者的混合溶液。
作为湿式蚀刻的方法,例如可举出下述方法:向在本发明的感光性树脂组合物的涂膜上形成有光致抗蚀剂的图案的基板,直接涂布上述蚀刻液或将上述蚀刻液以雾状形式射出;将在本发明的感光性树脂组合物的涂膜上形成有光致抗蚀剂的图案的基板浸渍于上述蚀刻液中;或将在本发明的感光性树脂组合物的涂膜上形成有光致抗蚀剂的图案的基板浸渍在上述蚀刻液中,然后照射超声波;等等。
在湿式蚀刻后,用漂洗液对通过湿式蚀刻而进行了图案加工的透明电极或反射电极进行洗涤是优选的。
作为漂洗液,例如可使用水、甲醇、乙醇、异丙醇或乳酸乙酯等已知的漂洗液。在使用酸性的蚀刻液或显示碱性的化合物的水溶液作为蚀刻液的情况下,含有水的漂洗液是优选的。
<利用干式蚀刻进行图案加工的方法>
作为蚀刻气体,例如可举出氟甲烷、二氟甲烷、三氟甲烷、四氟甲烷、氯氟甲烷、氯二氟甲烷、氯三氟甲烷、氟二氯甲烷、二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷、六氟化硫、二氟化氙、氧、臭氧、氩或氟。
作为干式蚀刻的方法,例如可举出:反应性气体蚀刻,其中,使在透明电极或反射电极上形成有光致抗蚀剂的图案的基板暴露于上述蚀刻气体;等离子体蚀刻,其中,使在透明电极或反射电极上形成有光致抗蚀剂的图案的基板暴露于利用电磁波而发生了离子化或自由基化的蚀刻气体;或者反应性离子蚀刻,其中,对利用电磁波而发生了离子化或自由基化的蚀刻气体施加偏压,使其加速而与在透明电极或反射电极上形成有光致抗蚀剂的图案的基板碰撞;等等。
蚀刻后,将残留于透明电极或反射电极上的光致抗蚀剂除去,由此得到透明电极或反射电极的图案。
<光致抗蚀剂的除去>
作为除去光致抗蚀剂的方法,例如可举出使用抗蚀剂剥离液的除去或利用灰化的除去。作为抗蚀剂剥离液,可使用已知的抗蚀剂剥离液,优选使用酸性或碱性的抗蚀剂剥离液或有机溶剂。作为酸性抗蚀剂剥离液,可使用已知的酸性抗蚀剂剥离液,例如可举出酸性溶液、或酸性溶液与氧化剂的混合溶液。从光致抗蚀剂的除去性的观点考虑,优选为酸性溶液与氧化剂的混合溶液。
作为利用灰化的除去中使用的气体,可举出含有选自氧、臭氧、氩、氟或氯中的一种以上作为成分的气体。从光致抗蚀剂的除去性的观点考虑,优选为含有氧或臭氧作为成分的气体。
根据本发明的负型感光性树脂组合物,能够得到高分辨率且低锥度的图案形状,能够得到耐热性及遮光性优异的固化膜,并且能够制备可进行碱显影的涂布液。
另外,根据本发明的负型感光性树脂组合物,能够得到可合适地用于下述用途的固化膜:有机EL显示器的像素分割层、滤色器、滤色器的黑色矩阵、液晶显示器的黑色柱状间隔物、半导体的栅极绝缘膜、半导体的层间绝缘膜、金属布线用保护膜、金属布线用绝缘膜或TFT用平坦化膜等。特别地,由于遮光性优异,因此适合作为有机EL显示器的具有遮光性的像素分割层、滤色器的黑色矩阵或液晶显示器的黑色柱状间隔物。此外,能够得到具备该固化膜作为上述用途的元件及显示装置。
此外,根据使用了本发明的负型感光性树脂组合物的显示装置的制造方法,能够得到进行了图案加工且含有聚酰亚胺及/或聚苯并噁唑的高耐热性及高遮光性的固化膜,因此可使得有机EL显示器的制造的成品率提高、性能提高及可靠性提高。此外,与以往的使用含有聚酰胺酸作为聚酰亚胺前体的非感光性着色树脂组合物的方法相比,在可以不使用光致抗蚀剂而利用光刻直接进行图案加工的方面优异。因此,与以往的工艺相比,能够削减工序数,能够提高生产率、缩短工艺时间并缩短节拍时间。
实施例
以下举出实施例及比较例对本发明进一步具体地说明,但本发明并不限定于这些范围。需要说明的是,对于所使用的化合物中使用了简称的化合物,以下示出名称。
4,4’-DAE:4,4’-二氨基二苯基醚
4-MOP:4-甲氧基苯酚
6FDA:3-(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐;4,4’-六氟丙烷-2,2-二基-双(1,2-邻苯二甲酸酐)
6FDAc:2,2-(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷;4,4’-六氟丙烷-2,2-二基-双(1,2-邻苯二甲酸)
AcrTMS:3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
AIBN:2,2’-偶氮二异丁腈
BAHF:2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷
BAPF:9,9-双(3-氨基-4-羟基苯基)芴
BFE:1,2-双(4-甲酰基苯基)乙烷
BGEF:9,9-双[4-(2-环氧丙氧基乙氧基)苯基]芴
BGPF:9,9-双(4-环氧丙氧基苯基)芴
BHEF:9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴
BHPF:9,9-双(4-羟基苯基)芴
Bis-A-AF:2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷
Bk-S0084:“PALIOGEN”(注册商标)BLACK S0084(BASF制;一次粒径为50~100nm的苝系黑色颜料)
Bk-S0100CF:“IRGAPHOR”(注册商标)BLACK S0100CF(BASF制;一次粒径为40~80nm的苯并呋喃酮系黑色颜料)
Bk-TH-807:“NUBIAN”(注册商标)BLACK TH-807(ORIENT化学工业(株)制;嗪系黑色染料)
BnMA:甲基丙烯酸苄酯
BSAA:3’-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐
BZAc:苯甲酸
cyEpoTMS:2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷
DBA:二苄基胺
D.BYK-167:“DISPERBYK”(注册商标)-167(BYK Chemie Japan(株)制;具有胺值的分散剂)
D.Y.201:C.I.分散黄201
DETX-S:“KAYACURE”(注册商标)DETX-S(日本化药(株)制;2,4-二乙基噻吨酮)
DFA:N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛
DMeDMS:二甲基二甲氧基硅烷
DMF:N,N-二甲基甲酰胺
DPHA:“KAYARAD”(注册商标)DPHA(日本化药(株)制;二季戊四醇六丙烯酸酯)
ED-900:“JEFFAMINE”(注册商标)ED-900(HUNTSMAN制;具有氧基亚烷基结构的二胺)
GMA:甲基丙烯酸缩水甘油酯
HCl:盐酸
HFHA:N,N’-双[5,5’-六氟丙烷-2,2-二基-双(2-羟基苯基)]双(3-氨基苯甲酰胺)
ICl:一氯化碘
IGZO:氧化铟镓锌
ITO:氧化铟锡
KOH:氢氧化钾
KI:碘化钾
MAA:甲基丙烯酸
MAP:3-氨基苯酚;间氨基苯酚
MBA:乙酸3-甲氧基正丁酯
MeTMS:甲基三甲氧基硅烷
MgAg:镁银
MT-PE1:“Karenz MT”-PE1(昭和电工(株)制;季戊四醇四(3-巯基丁酸酯))
NA:5-降冰片烯-2,3-二甲酸酐;纳迪克酸酐
NapTMS:1-萘基三甲氧基硅烷
Na2S2O3:硫代硫酸钠
NCI-831:“Adeka Arkls”(注册商标)NCI-831((株)ADEKA制;1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙酰基)肟)
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
ODPA:双(3,4-二羧基苯基)醚二酐;氧基二邻苯二甲酸二酐
ODPAc:双(3,4-二羧基苯基)醚;氧基二邻苯二甲酸
P.B.15:6:C.I.颜料蓝15:6
P.R.254:C.I.颜料红254
P.Y.139:C.I.颜料黄139
PA-5600:“NUBIAN”(注册商标)BLUE PA-5600(ORIENT化学工业(株)制;蓝色染料)
PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯
PGDA:丙二醇二乙酸酯
PGMEA:丙二醇单甲基醚乙酸酯
PHA:邻苯二甲酸酐
PhTMS:苯基三甲氧基硅烷
PI:聚酰亚胺
S-20000:“SOLSPERSE”(注册商标)20000(Lubrizol制;聚醚系分散剂)
SiDA:1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷
S.B.63:C.I.溶剂蓝63
S.R.18:C.I.溶剂红18
STR:苯乙烯
TCDM:甲基丙烯酸三环[5.2.1.02,6]癸烷-8-基酯;二羟甲基三环癸烷二甲基丙烯酸酯
TFEMA:甲基丙烯酸(2,2,2-三氟)乙酯
TFMB:2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯
TFPrTMS:3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷
THF:四氢呋喃
TMOS:四甲氧基硅烷
TMSSucA:3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐
TPK-1227:经导入磺酸基的表面处理的炭黑(CABOT制)
TrisP-PA:1-双(4-羟基苯基)-1-[4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基]乙烷(本州化学工业(株)制)。
合成例(A)
在三颈瓶中,称量18.31g(0.05mol)的BAHF、17.4g(0.3mol)的环氧丙烷、100mL的丙酮并使其溶解。向其中滴加在10mL丙酮中溶解20.41g(0.11mol)的3-硝基苯甲酰氯而得到的溶液。滴加结束后,于-15℃反应4小时,之后恢复至室温。滤取析出的白色固体,于50℃进行真空干燥。将30g得到的固体放入至300mL的不锈钢高压釜中,使其分散于250mL的2-甲氧基乙醇中,添加2g的5%钯-碳。用气球向其中导入氢,于室温反应2小时。2小时后,确认气球不再继续软缩。反应结束后,进行过滤从而除去作为催化剂的钯化合物,进行减压蒸馏而浓缩,得到下述结构的含有羟基的二胺化合物(HFHA)。
[化学式25]
合成例(B)大于0的具有二叠氮基萘醌结构的化合物(QD-1)的合成
在干燥氮气流下,在三颈瓶中,称取21.23g(0.05mol)的TrisP-PA、37.62g(0.14mol)的二叠氮基萘醌-5-磺酰氯,使其溶解于450g的1,4-二氧杂环己烷中,并使其为室温。以体系内不成为35℃以上的方式,一边搅拌一边向其中滴加50g的1,4-二氧杂环己烷和15.58g(0.154mol)的三乙胺的混合溶液。滴加结束后,于30℃将混合溶液搅拌2小时。搅拌后,通过过滤将析出的三乙胺盐除去,然后将滤液投入至水中并搅拌,过滤得到析出的固体沉淀。利用减压干燥使得到的固体干燥,得到下述结构的具有二叠氮基萘醌结构的化合物(QD-1)。
[化学式26]
合成例1聚酰亚胺(PI-1)的合成
在干燥氮气流下,在三颈瓶中,称量31.13g(0.085mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为77.3摩尔%)的BAHF、6.21g(0.0050mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为4.5摩尔%)的SiDA、2.18g(0.020mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为9.5摩尔%)的作为封端剂的MAP、150.00g的NMP,并使其溶解。向其中添加将31.02g(0.10mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为100摩尔%)的ODPA溶解于50.00g的NMP而得到的溶液,于20℃搅拌1小时,接着于50℃搅拌4小时。然后,添加15g的二甲苯,在将水与二甲苯一起共沸的同时,于150℃搅拌5小时。反应结束后,将反应溶液投入至3L水中,过滤得到析出的固体沉淀。将得到的固体用水洗涤3次,然后利用80℃的真空干燥机干燥24小时,得到聚酰亚胺(PI-1)。
合成例2~11聚酰亚胺(PI-2)~聚酰亚胺(PI-11)的合成
以表1中记载的比率,与合成例1同样地进行聚合,得到聚酰亚胺(PI-2)~聚酰亚胺(PI-11)。
合成例12聚苯并噁唑(PBO-1)的合成
在安装有充满了甲苯的Dean-Stark分水器及冷凝管的500mL圆底烧瓶中,称量34.79g(0.095mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为95.0摩尔%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为5.0摩尔%)的SiDA、75.00g的NMP并使其溶解。向其中添加在25.00g的NMP中溶解19.06g(0.080mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为66.7摩尔%)的BFE、6.57g(0.040mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为33.3摩尔%)的作为封端剂的NA而得到的溶液,于20℃搅拌1小时,接着于50℃搅拌1小时。然后,在氮气氛下,于200℃以上加热搅拌10小时,进行脱水反应。反应结束后,将反应溶液投入至3L水中,过滤得到析出的固体沉淀。将得到的固体用水洗涤3次后,利用80℃的真空干燥机干燥24小时,用水洗涤3次后,利用80℃的真空干燥机干燥24小时,得到聚苯并噁唑(PBO-1)。
合成例13及14聚苯并噁唑(PBO-2)及聚苯并噁唑(PBO-3)的合成
以表2中记载的比率,与合成例12同样地进行聚合,得到聚苯并噁唑(PBO-2)及聚苯并噁唑(PBO-3)。
合成例15聚酰亚胺前体(PIP-1)的合成
在干燥氮气流下,在三颈瓶中称量31.02g(0.10mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为100摩尔%)ODPA、150g的NMP,并使其溶解。向其中添加将25.64g(0.070mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为56.0摩尔%)BAHF、6.21g(0.0050mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为4.0摩尔%)SiDA溶解于50gNMP中而得到的溶液,于20℃搅拌1小时,接着于50℃搅拌2小时。接着,添加将5.46g(0.050mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为40.0摩尔%)作为封端剂的MAP溶解于15g的NMP而得到的溶液,于50℃搅拌2小时。然后,经10分钟滴加将23.83g(0.20mol)DFA溶解于15g的NMP中而得到的溶液。滴加结束后,于50℃搅拌3小时。反应结束后,将反应溶液冷却至室温,然后将反应溶液投入至3L的水中,过滤得到析出的固体沉淀。将得到的固体用水洗涤3次,然后利用80℃的真空干燥机干燥24小时,得到聚酰亚胺前体(PIP-1)。
合成例16~25聚酰亚胺前体(PIP-2)~聚酰亚胺前体(PIP-11)的合成
以表3中记载的比率,与合成例15同样地进行聚合,得到聚酰亚胺前体(PIP-2)~聚酰亚胺前体(PIP-11)。
合成例26聚苯并噁唑前体(PBOP-1)的合成
在安装有充满了甲苯的Dean-Stark分水器及冷凝管的500mL圆底烧瓶中,称量34.79g(0.095mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为95.0摩尔%)的BAHF、1.24g(0.0050mol;相对于来自全部胺及其衍生物的结构单元而言为5.0摩尔%)的SiDA、70.00g的NMP并使其溶解。向其中添加在20.00g的NMP中溶解19.06g(0.080mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为66.7摩尔%)的BFE而得到的溶液,于20℃搅拌1小时,接着于50℃搅拌2小时。接着,添加在10g的NMP中溶解6.57g(0.040mol;相对于来自全部羧酸及其衍生物的结构单元而言为33.3摩尔%)的作为封端剂的NA而得到的溶液,于50℃搅拌2小时。然后,在氮气氛下,于100℃搅拌2小时。反应结束后,将反应溶液投入至3L水中,过滤得到析出的固体沉淀。将得到的固体用水洗涤3次后,利用80℃的真空干燥机干燥24小时,用水洗涤3次后,利用80℃的真空干燥机干燥24小时,得到聚苯并噁唑(PBOP-1)。
合成例27及28聚苯并噁唑前体(PBOP-2)及聚苯并噁唑前体(PBOP-3)的合成
以表4中记载的比率,与合成例12同样地进行聚合,得到聚苯并噁唑前体(PBOP-2)及聚苯并噁唑前体(PBOP-3)。
将合成例1~28的组成归纳示于表1~表4中。
合成例46分散剂(DP1-1)的合成
向圆底烧瓶中加入JEFFAMINE(注册商标)M-2005(Huntsman制)50g、GIPE(东京化成制)7g、PMA-P(NH Neochem制)51g,于80℃加热搅拌2小时。得到的产物的Mw=2200,胺值为26mgKOH/g。
合成例47分散剂(DP1-2)的合成
向圆底烧瓶中加入JEFFAMINE(注册商标)M-2007(Huntsman制)50g、GIPE(东京化成制)7g、PMA-P(NH Neochem制)51g,于80℃加热搅拌2小时。得到的产物的Mw=2000,胺值为29。
合成例48分散剂(DP1-3)的合成
向圆底烧瓶中加入JEFFAMINE(注册商标)D-4000(Huntsman制)50g、GIPE(东京化成制)14g、PMA-P(NH Neochem制)51g,于80℃加热搅拌2小时。得到的产物的Mw=4300,胺值为13。
合成例49分散剂(DP1-4)的合成
向圆底烧瓶中加入JEFFAMINE(注册商标)EDR-148(Huntsman制)7g、GIPE(东京化成制)23g、PMA-P(NH Neochem制)30g,于80℃加热搅拌2小时。得到的产物的Mw=3800,胺值为15。
制备例1颜料分散液(Bk-1)的制备
称量合成例1中得到的作为树脂的聚酰亚胺(PI-1)的30质量%的MBA溶液184.0g、作为溶剂的MBA 653.2g、作为颜料的Bk-S0100CF 82.8g、作为分散剂的DP1-1g并混合,使用高速分散机(均质分散机2.5型;PRIMIX(株)制)搅拌20分钟,得到预分散液。向具备填充有75%的φ0.10mm的氧化锆粉碎球(Torayceram;东丽(株)制)作为颜料分散用的陶瓷珠的离心分离器的Ultra ApexMill(UAM-015;寿工业(株)制)中,供给所得到的预分散液,以转子的圆周速度为8.0m/s的条件处理3小时,得到固态成分浓度为15质量%、颜料/树脂/分散剂=60/30/10(质量比)的颜料分散液(Bk-1)。得到的颜料分散液中的颜料的数均粒径为50nm。
需要说明的是,作为(DP2-1),使用BYK-9076(胺值为44mgKOH/g,酸值为38mgKOH/g),作为(DP2-2),使用“DISPERBYK”(注册商标)-2164(胺值为14mgKOH/g)。
以表5中记载的比率,与制备例1同样地进行颜料分散,得到颜料分散液(Bk-2)~颜料分散液(BK-14)、颜料分散液(Bk-15)~颜料分散液(BK-19)。
将制备例1~制备例19的组成归纳示于表5。
(1)树脂的重均分子量
使用GPC分析装置(HLC-8220;东曹(株)制),使用THF或NMP或氯仿作为流动相,基于“JIS K7252-3:2008”,利用于常温附近进行的方法,测定以聚苯乙烯换算计的重均分子量而求出。
(2)树脂的碱溶解速度
使用旋涂机(MS-A100;MIKASA(株)制),以任意的转速,将在γ-丁内酯中溶解树脂而得到的溶液利用旋涂而涂布于Si晶片上后,使用加热板(SCW-636;大日本网屏制造(株)制),于120℃预烘烤4分钟,制作膜厚为10.0μm±0.5μm的预烘烤膜。
使用光刻用小型显影装置(AC3000;泷泽产业(株)制),将制作的预烘烤膜在2.38质量%的TMAH水溶液中显影60秒,按照下式算出用水漂洗30秒后的膜厚减少值,将其作为碱溶解速度(单位为nm/min)。
膜厚减少值=显影前的膜厚值-显影后的膜厚值。
(3)酸值
使用电位差自动滴定装置(AT-510;京都电子工业(株)制),使用0.1mol/L的NaOH/乙醇溶液作为滴定试剂,使用二甲苯/DMF=1/1(质量比)作为滴定溶剂,基于“JIS K2501:2003”,利用电位差滴定法,测定酸值(单位为mgKOH/g)而求出。
(4)胺值
使用电位差自动滴定装置(AT-510;京都电子工业(株)制),使用0.1mol/L的HCl水溶液作为滴定试剂,使用THF作为滴定溶剂,基于“JIS K2501:2003”的“7.电位差滴定法(酸值)”,利用电位差滴定法测定胺值(单位为mgKOH/g)而求出。
(5)双键当量
使用电位差自动滴定装置(AT-510;京都电子工业(株)制),使用ICl溶液(ICl3=7.9g,I2=8.9g,AcOH=1,000mL的混合溶液)作为碘供给源,使用100g/L的KI水溶液作为捕获未反应碘的水溶液,使用0.1mol/L的Na2S2O3水溶液作为滴定试剂,基于“JIS K0070:1992”的“6.碘值”,利用Wijs法,测定树脂的碘值。根据测得的碘值(单位为gI/100g)的值,算出双键当量(单位为g/mol)。
(6)分散液的保存稳定性评价
使用E型粘度计(R115型;东机产业制)对得到的颜料分散液的粘度进行测定。另外,将颜料分散液填充于遮光玻璃容器中,在密闭状态下,于23℃静置14天,然后使用E型粘度计(东机产业制)再次测定粘度。然后,计算保存14天后的粘度相对于刚制备后的粘度而言的经时粘度变化率,利用以下方式算出。
[经时粘度变化率(%)]=[经时粘度]/[初始粘度]×100。
(7)颜料的数均粒径测定
使用ZETA电位·粒径·分子量测定装置(ZETASIZER NANO ZS;SYSMEX(株)制),使用PGMEA作为稀释溶剂,将颜料分散液稀释为1.0×10-5~40体积%的浓度,将通过基于棱镜耦合器(型号2010;METRICON公司制)的测定而得到的PGMEA及测定对象的折射率设定为1.1及1.8,照射波长为633nm的激光,测定颜料分散液中的颜料的数均粒径。
(8)基板的预处理
利用溅射而形成有ITO膜的玻璃基板(GEOMATEC(株)制;以下记为“ITO基板”)不进行预处理而直接使用。就Si晶片((株)Electronics and Materials Corpation制)而言,使用加热板(HP-1SA;AS ONE(株)制)于130℃加热2分钟进行脱水烘烤处理而使用。作为聚酰亚胺膜的“Kapton”(注册商标)-150EN-C(Toray·DuPont(株)制;以下记为“PI膜基板”)不进行预处理而直接使用。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的Lumirror(注册商标)U34(Toray(株)制;以下记为“PET膜基板”)不进行预处理而直接使用。
(9)膜厚测定
使用表面粗糙度·轮廓形状测定机(SURFCOM1400D;(株)东京精密),使测定倍率为10,000倍、测定长度为1.0mm、测定速度为0.30mm/s,测定预烘烤后、显影后及热固化后的膜厚。
(10)敏感度
利用下述实施例1中记载的方法,使用双面对准单面曝光装置(掩模对准器PEM-6M;Union Optical(株)制),隔着敏感度测定用的灰阶掩模(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司制),利用超高压汞灯的i线(波长365nm)、h线(波长405nm)及g线(波长436nm)进行图案化曝光,然后使用光刻用小型显影装置(AC3000;泷泽产业(株)制)进行显影,制作组合物的显影后膜。
使用FPD检查显微镜(MX-61L;OLYMPUS(株)制),对制作的显影后膜的分辨图案进行观察,将以1比1的宽度形成20μm的线与间隙图案的曝光量(i线照度计的值)作为敏感度。
(11)有机EL显示装置的制作方法
图4中示出了所使用的基板的概略图。首先,利用溅射法在38×46mm的无碱玻璃基板47的整个面上形成10nm的ITO透明导电膜,进行蚀刻成为第2电极48。另外,为了引出第2电极,还同时形成了辅助电极49。利用“Semico Clean”(注册商标)56(Furuuchi Chemical(株)制)对得到的基板进行10分钟超声波洗涤,用超纯水进行洗涤。接着,利用上述方法将组合物2涂布于该基板上并进行预烘烤,隔着具有规定图案的光掩模进行图案化曝光、显影及漂洗,然后使其热固化。通过以上的方法,从而在宽度方向上以155μm的间距并在长度方向上以465μm的间距配置了宽度为70μm及长度为260μm的开口部,并以限定于基板有效区域内的方式形成了绝缘膜50,所述绝缘层50具有从各开口部露出第1电极的形状。需要说明的是,该开口部最终成为有机EL显示装置的发光像素。另外,基板有效区域为16mm见方,绝缘膜50的厚度以约1.0μm形成。
接着,使用形成有第1电极、辅助电极及绝缘膜的基板,进行有机EL显示装置的制作。作为预处理,进行氮等离子体处理,然后利用真空蒸镀法形成包含发光层的有机EL层51。需要说明的是,蒸镀时的真空度为1×10-3pa以下,蒸镀中,使基板相对于蒸镀源旋转。首先,蒸镀10nm的化合物(HT-1)作为空穴注入层,蒸镀50nm的化合物(HT-2)作为空穴传输层。接着,以掺杂浓度成为10%的方式,在发光层上以40nm的厚度蒸镀作为主材料的化合物(GH-1)和作为掺杂材料的化合物(GD-1)。然后,将作为电子传输材料的化合物(ET-1)和化合物(LiQ)以1∶1的体积比层叠成40nm的厚度。有机EL层中使用的化合物的结构如下所示。
(12)光密度
使用旋转器(1H-DS;MIKASA(株)公司制)将颜料分散液(Bk-1)涂布于无碱玻璃基板(AN100)上,将涂布膜于100℃干燥2分钟,然后于230℃后烘烤30分钟,形成膜厚为1.0μm的涂布膜。针对该涂布膜,使用光密度计(361TVisual;X-Rite公司制),分别测定涂布膜的入射光及透射光的强度,利用以下的式(X)算出遮光性OD值。
OD值=log10(I0/I)……式(X)
I0:入射光强度
I:透射光强度。
[化学式27]
接着,蒸镀2nm的化合物(LiQ),然后以10∶1的体积比蒸镀10nm的MgAg作为第2电极52。然后,通过在低湿氮气氛下使用环氧树脂系粘接剂将盖状玻璃板粘接,从而密封,在1片基板上制作4个5mm见方的有机EL显示装置。需要说明的是,此处所谓的膜厚是晶体振荡式膜厚监控器所显示的值。
(13)发光特性评价
以10mA/cm2用直流驱动使利用上述方法制作的有机EL显示装置发光,观察是否有非发光区域、亮度不均。作为耐久性试验,将制作的有机EL显示装置于80℃保持500小时。耐久性试验后,以10mA/cm2用直流驱动使有机EL显示装置发光,观察发光特性是否有变化。
[实施例1]
在黄色灯下,称量0.256g的NCI-831,添加10.186g的MBA,进行搅拌使其溶解。接着,添加合成例1中得到的聚酰亚胺(PI-1)的30质量%的MBA溶液0.300g、DPHA的80质量%的MBA溶液1.422g并进行搅拌,以均匀溶液的形式得到调配液。接着,称量12.968g的制备例1中得到的颜料分散液(Bk-1),向其中添加12.032g上述中得到的调配液并进行搅拌,制成均匀溶液。然后,将得到的溶液用φ0.45μm的过滤器进行过滤,制备组合物1。进行组合物1的保存稳定性评价。
使用旋涂机(MS-A100;MIKASA(株)制),利用旋涂以任意的转速将制备的组合物1涂布于ITO基板上,然后使用加热板(SCW-636;大日本网屏制造(株)制),于100℃预烘烤120秒,制作膜厚为约2.0μm的预烘烤膜。
使用双面对准单面曝光装置(掩模对准器PEM-6M;UnionOptical(株)制),隔着敏感度测定用的灰阶掩模(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International公司制),利用超高压汞灯的i线(波长365nm)、h线(波长405nm)及g线(波长436nm)对所制备的预烘烤膜进行图案化曝光。曝光后,使用光刻用小型显影装置(AC3000;泷泽产业(株)制),利用2.38质量%TMAH水溶液显影55秒,利用水漂洗30秒。
显影后,使用高温惰性气体烘箱(INH-9CD-S;Koyo Thermo Systems(株)制),于230℃使其热固化,制作膜厚为约1.6μm的固化膜。热固化条件是在氮气氛下、于230℃热固化60分钟。
[实施例2~3、8~13、参考例1~4、比较例1~6]
与实施例1同样地,如表6中记载那样变更分散液及(A)碱溶性树脂,除此以外,与实施例1同样地制备组合物2~19,进行保存稳定性评价。使用得到的各组合物,与实施例1同样地,在基板上将组合物进行成膜,进行显影时的残渣评价(目视)、及固化膜的敏感度评价、有机EL显示装置的发光特性评价。另外,测定各组合物的颜料分散液的数均粒径、光密度。将这些评价结果归纳示于表6。
附图标记说明
1 玻璃基板
2 TFT
3 TFT平坦化用的固化膜
4 反射电极
5a 预烘烤膜
5b 固化图案
6 掩模
7 活性光化射线
8 EL发光层
9 透明电极
10 平坦化用的固化膜
11 玻璃盖板
34 玻璃基板
35 PI膜基板
36 氧化物TFT
37 TFT平坦化用的固化膜
38 反射电极
39a 预烘烤膜
39b 固化图案
40 掩模
41 活性光化射线
42 EL发光层
43 透明电极
44 平坦化用的固化膜
45 玻璃基板
46 PET膜基板
47 无碱玻璃基板
48 第1电极
49 辅助电极
50 绝缘膜
51 有机EL层
52 第2电极
53 无碱玻璃基板
54 源电极
55 漏电极
56 反射电极
57 氧化物半导体层
58 导通孔
59 像素区域
60 栅绝缘层
61 栅电极
62 TFT保护层/像素分割层
63 有机EL发光层
64 透明像素电极
65 密封膜
66 无碱玻璃基板

Claims (11)

1.负型感光性树脂组合物,其含有:
(A)碱溶性树脂;
(B)具有大于0的胺值的分散剂;
(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料;
(D)自由基聚合性化合物;及
(E)光聚合引发剂,
其中,所述(A)碱溶性树脂包含选自由(A1)聚酰亚胺、(A2)聚酰亚胺前体、(A3)聚苯并噁唑及(A4)聚苯并噁唑前体组成的组中的一种以上,
并且,所述(B)具有大于0的胺值的分散剂包含:
(B1)包含通式(2)表示的重复单元及通式(3)表示的重复单元的分散剂;和
(B2)作为胺值为15~60mgKOH/g的丙烯酸嵌段共聚物的分散剂及/或(B3)具有氨基甲酸酯键的分散剂,
[化学式1]
通式(2)中,R1表示亚烷基;R2及R3可以相同也可以不同,各自表示氢、烷基或羟基;x表示0~20的整数;其中,x为0时,R2、R3中的至少任一者为烷基;m表示1~100的整数;通式(3)中,n表示1~100的整数。
2.如权利要求1所述的负型感光性树脂组合物,其中,所述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料为下述通式(1)表示的化合物,
[化学式2]
通式(1)中,R101、R102各自独立地表示氢、卤原子、碳原子数1~10的烷基或具有1~20个氟原子的碳原子数1~10的烷基;R104~R107、R109~R112各自独立地表示氢、卤原子、碳原子数1~10的烷基、羧基、磺酸基、氨基或硝基;R103、R108各自独立地表示氢、碳原子数1~10的烷基或碳原子数6~15的芳基。
3.如权利要求1或2所述的负型感光性树脂组合物,其中,所述通式(2)中的m为10~30的整数,所述通式(3)中的n为5~15的整数,并且所述m及n满足m≥n的关系。
4.如权利要求1~3中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其中,相对于所述(B1)分散剂100质量份,(B2)分散剂及(B3)分散剂的总量为10~100质量份。
5.如权利要求1~4中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其中,所述(A)碱溶性树脂为(A1)聚酰亚胺。
6.如权利要求1~5中任一项所述的负型感光性树脂组合物,其中,所述(C)具有酰胺结构的苯并呋喃酮系有机颜料在固态成分中的含量为5~70质量%。
7.固化膜,其是由权利要求1~6中任一项所述的负型感光性树脂组合物的固化物形成的。
8.如权利要求7所述的固化膜,其中,每1μm膜厚的光密度为0.3~4.0。
9.元件,其具备权利要求7或8所述的固化膜。
10.显示装置,其具备权利要求9所述的元件。
11.有机EL显示器,其在发光元件内具备由权利要求7或8所述的固化膜形成的平坦化膜及/或由权利要求7或8所述的固化膜形成的第1电极上的绝缘膜。
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