CN111999980A - 化学增幅型正型感光性树脂组成物、保护膜及组件 - Google Patents

化学增幅型正型感光性树脂组成物、保护膜及组件 Download PDF

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CN111999980A CN202010424310.1A CN202010424310A CN111999980A CN 111999980 A CN111999980 A CN 111999980A CN 202010424310 A CN202010424310 A CN 202010424310A CN 111999980 A CN111999980 A CN 111999980A
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Abstract

本发明提供一种化学增幅型正型感光性树脂组成物、保护膜及组件。所述化学增幅型正型感光性树脂组成物,其包括树脂(A)、光酸产生剂(B)、溶剂(C)以及环氧化合物(D)。本发明更包括应用此化学增幅型正型感光性树脂组成物所制得的保护膜,及包括此保护膜的组件。此保护膜具有良好的显影密着性及耐化性,且可应用于薄膜晶体管基板用平坦化膜、层间绝缘膜或光波导路的芯材或包覆材。

Description

化学增幅型正型感光性树脂组成物、保护膜及组件
技术领域
本发明是有关于一种化学增幅型正型感光性树脂组成物,及由其形成的保护膜、及具有保护膜的组件。特别是,提供一种曝光、显影后形成具有良好的显影密着性佳、耐化性等特性的保护膜用正型感光性树脂组成物。此保护膜适用于液晶显示组件、有机EL显示组件等的薄膜晶体管(Thin Film Transistor;TFT)基板用平坦化膜、层间绝缘膜或光波导路的芯材或包覆材。
背景技术
薄膜晶体管型液晶显示组件或有机电致发光组件(organicelectroluminescence device,有机EL组件)等显示组件,通常包括层间绝缘膜或平坦化膜等绝缘膜。此种绝缘膜通常使用感放射线性组成物来形成。就图案化性能的观点而言,习知多使用利用萘醌二迭氮化物(naphthoquinone diazide)等酸产生剂的正型感放射线性树脂组成物(参照日本专利特开2001-354822号公报),做为此种感放射线性组成物,但近年来提出了多种感放射线性组成物。
举例而言,提出了一种正型化学增幅材料,其目的在于:以较使用萘醌二迭氮化物等酸产生剂的前述正型感放射线性树脂组成物具有更高的感度,来形成显示组件用的硬化膜(参照日本专利特开2004-4669号公报)。所述正型化学增幅材料含有交联剂、酸产生剂及酸解离性树脂。酸解离性树脂具有可利用酸的作用而解离的保护基,虽酸解离性树脂本身不溶或者难溶于碱性水溶液中,但通过利用酸的作用,使保护基解离而变得可溶于碱性水溶液中。另外,也提出了含有具有缩醛结构及/或缩酮结构以及环氧基的树脂及酸产生剂的正型感放射线性组成物(参照日本专利特开2004-264623号公报、日本专利特开2011-215596号公报以及日本专利特开2008-304902号公报)。
这些感放射线性树脂组成物中,除了高放射线感度以外,还需要求即便长期保存,黏度也不会变化的保存稳定性,进而使这些感放射线性树脂组成物形成的硬化膜,可达到不因显影液等而膨润的耐化性。进而,所述硬化膜形成的图案也可达到:在显影后,图案与基板充分密合而难以剥离;硬化膜具有足够的透明性;以及,即便在曝光后进行放置的情况下,图案也与基板充分密合而难以剥离。
然而,目前的感光性树脂组成物的所至得的膜的显影密着性、耐化性仍无法令业界所接受。
发明内容
本发明的一个态样在于提出一种化学增幅型正型感光性树脂组成物。在一些实施例中,此化学增幅型正型感光性树脂组成物可包含树脂(A)、光酸产生剂(B)、溶剂(C)及环氧化合物(D),以下详述之。
树脂(A)
树脂(A)是由单体混合物所共聚合而得。在一些实施例中,此单体混合物至少包括不饱和羧酸单体(a-1)以及含酸解离性基的单体(a-2)。
不饱和羧酸单体(a-1)
本发明的不饱和羧酸单体(a-1)是指包含羧酸基或羧酸酐结构及聚合结合用的不饱和键的化合物,其结构并无特别限制,可包括但不限于不饱和单羧酸化合物、不饱和二羧酸化合物、不饱和二羧酸酐化合物、多环型不饱和羧酸化合物、多环型不饱和二羧酸化合物、多环型不饱和二羧酸酐化合物。
前述不饱和单羧酸化合物的具体例如:(甲基)丙烯酸、丁烯酸、α-氯丙烯酸、乙基丙烯酸、肉桂酸、2-(甲基)丙烯酰乙氧基丁二酸酯、2-(甲基)丙烯酰乙氧基六氢化苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰乙氧基苯二甲酸酯、omega-羧基聚己内酯多元醇单丙烯酸酯(商品名为ARONIX M-5300,东亚合成制)。
前述不饱和二羧酸化合物的具体例如:马来酸、富马酸、甲基富马酸、衣康酸、柠康酸等。在本发明的具体例中,不饱和二羧酸酐化合物为前述不饱和二羧酸化合物的酸酐化合物。
前述多环型不饱和羧酸化合物的具体例如:5-羧基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-5-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-甲基双环[2.2.1]庚-2-烯、5-羧基-6-乙基双环[2.2.1]庚-2-烯。
前述多环型不饱和二羧酸化合物的具体例如:5,6-二羧酸二环[2.2.1]庚-2-烯。
前述多环型不饱和二羧酸酐化合物为前述多环型不饱和二羧酸化合物的酸酐化合物。
上述不饱和羧酸单体(a-1)的较佳具体例为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、2-甲基丙烯酰乙氧基丁二酸酯、2-甲基丙烯酰基乙氧基六氢化苯二甲酸或其组合。
以单体混合物的使用量为100重量份,不饱和羧酸单体(a-1)的使用量为3重量份至50重量份,较佳为3重量份至45重量份,更佳为3重量份至40重量份。
含酸解离性基的单体(a-2)
在一些实施例中,所述单体混合物的含酸解离性基的单体(a-2)具有如下式(1)所示的酸解离性基。含酸解离性基的单体(a-2)的酸解离性基,在曝光时借由自后述的光酸产生剂(B)产生的酸的作用而解离,并产生极性基,因此原本不溶或难溶于碱水溶液的树脂(A)变成对碱水溶液具可溶性。
Figure BDA0002498090620000021
所述含酸解离性基的单体(a-2)只要具有如式(1)的结构,则无特别限定。此式(1)的含酸解离性基的单体(a-2)可借由酸而容易解离。在式(1)中,R1和R2各自独立为氢原子、烷基、脂环式烃基或芳基,其中所述烷基、脂环式烃基或芳基所具有的氢原子的一部分或全部可被取代;而且,R1及R2不同时为氢原子;R3为烷基、脂环式烃基、芳烷基或者芳基,其中R3的所述烷基、脂环式烃基、芳烷基及芳基所具有的氢原子的一部分或全部可被取代;R1与R3可相互键结而与R1所键结的碳原子以及R3所键结的氧原子一起形成环状醚结构;以及*1代表键结处。
上述R1及R2所表示的脂环式烃基例如可列举碳数为3至20的脂环式烃基等。另外,此碳数为3至20的脂环式烃基可以是多环。上述碳数为3至20的脂环式烃基例如可列举:环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、冰片基、降冰片基、金刚烷基等。
上述R1及R2所表示的芳基例如可列举碳数为6至14的芳基等。上述碳数为6至14的芳基可以是单环,也可以是单环链接而成的结构,还可以是缩合环。上述碳数为6至14的芳基例如可列举苯基、萘基等。
上述R1及R2所表示的可经取代的烷基、脂环式烃基以及芳基的取代基例如可列举:卤素原子、羟基、硝基、氰基、羧基、羰基、脂环式烃基(例如环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、冰片基、降冰片基、金刚烷基等)、芳基(例如苯基、萘基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、正丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基等碳数为1至20的烷氧基等)、酰基(例如乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基等碳数为2至20的酰基等)、酰氧基(例如乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、第三丁酰氧基、第三戊酰氧基等碳数为2至10的酰氧基等)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基等碳数为2至20的烷氧基羰基)、卤代烷基(例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、正十二烷基、正十四烷基、正十八烷基等直链状烷基,异丙基、异丁基、第三丁基、新戊基、2-己基、3-己基等分支状烷基等烷基;环丙基、环丁基、环戊基、降冰片基、金刚烷基等脂环式烃基,将上述基团的一部分或者全部的氢原子经卤素原子取代而得的基团)、羟基烷基(例如羟基甲基等)等。
上述R3所表示的烷基、脂环式烃基、芳基可应用上述R1及R2所表示的各基团的说明。此外,上述烷基较佳为碳数为1至6的烷基,更佳为甲基、乙基以及正丙基。上述R3所表示的芳烷基可列举:苄基、苯乙基、萘基甲基、萘基乙基等。
上述R1与R3可相互键结而形成的环状醚结构,较佳为环员数3至20的环状醚结构,更佳为环员数5至8的环状醚结构,又更佳为四氢呋喃以及四氢吡喃。
上述式(1)所表示的基团例如可列举下式所表示的基团等,其中,在此些具体例中,*1代表与式(1)相同的定义。
Figure BDA0002498090620000031
上述含酸解离性基的单体(a-2)例如可列举:甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-异丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-第三丁氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-正丙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-环己氧基乙酯、甲基丙烯酸1-(2-环己基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氢吡喃基酯、甲基丙烯酸四氢糠酯(Tetrahydrofurfuryl methacrylate)、丙烯酸1-乙氧基乙酯、丙烯酸1-甲氧基乙酯、丙烯酸1-正丁氧基乙酯、丙烯酸1-异丁氧基乙酯、丙烯酸1-第三丁氧基乙酯、丙烯酸1-(2-氯乙氧基)乙酯、丙烯酸1-(2-乙基己氧基)乙酯、丙烯酸1-正丙氧基乙酯、丙烯酸1-环己氧基乙酯、丙烯酸1-(2-环己基乙氧基)乙酯、丙烯酸1-苄氧基乙酯、丙烯酸2-四氢吡喃基酯、5,6-二(1-甲氧基乙氧基羰基)-2-降冰片烯、5,6-二(1-(环己氧基)乙氧基羰基)-2-降冰片烯、5,6-二(1-(苄氧基)乙氧基羰基)-2-降冰片烯、对-1-乙氧基乙氧基苯乙烯或间-1-乙氧基乙氧基苯乙烯、对-1-甲氧基乙氧基苯乙烯或间-1-甲氧基乙氧基苯乙烯、对-1-正丁氧基乙氧基苯乙烯或间-1-正丁氧基乙氧基苯乙烯、对-1-异丁氧基乙氧基苯乙烯或间-1-异丁氧基乙氧基苯乙烯、对-1-(1,1-二甲基乙氧基)乙氧基苯乙烯或间-1-(1,1-二甲基乙氧基)乙氧基苯乙烯、对-1-(2-氯乙氧基)乙氧基苯乙烯或间-1-(2-氯乙氧基)乙氧基苯乙烯、对-1-(2-乙基己氧基)乙氧基苯乙烯或间-1-(2-乙基己氧基)乙氧基苯乙烯、对-1-正丙氧基乙氧基苯乙烯或间-1-正丙氧基乙氧基苯乙烯、对-1-环己氧基乙氧基苯乙烯或间-1-环己氧基乙氧基苯乙烯、对-1-(2-环己基乙氧基)乙氧基苯乙烯或间-1-(2-环己基乙氧基)乙氧基苯乙烯、对-1-苄氧基乙氧基苯乙烯或间-1-苄氧基乙氧基苯乙烯等。
含酸解离性基的单体(a-2)较佳为甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸1-正丁氧基乙酯、甲基丙烯酸2-四氢吡喃基酯、甲基丙烯酸1-苄氧基乙酯、甲基丙烯酸1-环己氧基乙酯、甲基丙烯酸四氢糠酯,更佳为甲基丙烯酸2-四氢吡喃基酯和甲基丙烯酸四氢糠酯。
基于单体混合物的使用量为100重量份,含酸解离性保护基的单体(a-2)的使用量为10重量份至97重量份,较佳为15至80重量份,更佳为20至70重量份。倘若单体混合物未使用含酸解离性保护基的单体(a-2),则由树脂组成物所制得的保护膜的显影密着性及耐化性不佳。
含内酯结构的不饱和单体(a-3)
在一些实施例中,所述单体混合物可进一步包括含内酯结构的不饱和单体(a-3)。做为本发明中所用的内酯结构,较佳为形成五员环至七员环的内酯结构,更佳为形成五员环或六员环的内酯结构。
另外,做为本发明所用的含内酯结构的不饱和单体(a-3),在形成五员环至七员环的内酯结构中,其他环结构亦可缩环于内酯结构上而形成多环结构,但较佳为其他环结构不缩环于内酯结构上。较佳地,在其他环结构缩环于形成五员环至七员环的内酯结构上时,其他环结构以形成双环结构或螺环结构的形式进行缩环。其他环结构可列举碳数为3至20的环状的烃基、碳数为3至20的杂环基等。所述杂环基并无特别限定,可列举构成环的原子中的一个以上为杂原子者,或芳香族杂环基。另外,杂环基较佳为五员环或六员环,尤佳为五员环。具体而言,杂环基较佳为至少含有一个氧原子,例如可列举:氧杂环戊烷环、恶烷环、二恶烷环等。
含内酯结构的不饱和单体(a-3)中,在其他环结构缩环于内酯结构上而形成多环结构的情况下,缩环于内酯结构上的其他环结构的个数较佳为1至5,更佳为1至3。
另外,此内酯结构可具有取代基,亦可不具有取代基,较佳为不具有取代基。做为取代基并无特别限定,例如可列举:碳数为1至8的烷基、碳数为3至7的环烷基、碳数为1至8的烷氧基、碳数为2至8的烷氧基羰基、羧基、卤素原子、羟基、氰基、酸分解性基等。更佳为碳数为1至4的烷基、氰基。
做为烷基,较佳为直链状的碳数为1至6的烷基、分支状的碳数为3至6的烷基或环状的碳数为3至6的烷基,更佳为直链状的碳数为1至3的烷基。
在内酯结构具有取代基的情况下,取代基的个数并无特别限定,较佳为1至4,更佳为1或2。在所述内酯结构具有多个取代基的情况下,多个取代基彼此可相同亦可不同。另外,在其他环结构缩环于内酯结构上的情况下,所述其他环结构亦可具有取代基。
在一些实施例中,较佳地,含内酯结构的不饱和单体(a-3)可包含如式(3)所示的部分结构:
Figure BDA0002498090620000051
在式(3)中,R8表示取代基,n7个的R8分别独立,且为相同或不同;Z1表示含有-O-C(=O)-的单环或多环结构;n7表示0以上的整数;以及,*3为键结处。
在式(3)中,R8表示取代基,n7个的R8分别独立,可相同亦可不同。R8与前述内酯结构可具有的取代基为相同含意,较佳范围亦相同。
在式(3)中,Z1表示含有-O-C(=O)-的单环或多环结构,较佳为表示单环结构。在Z1表示单环结构的情况下,做为单环结构,较佳为形成五员环至七员环的内酯结构,更佳为形成五员环或六员环的内酯结构。在Z1表示多环结构的情况下,做为多环结构,较佳为其他环结构以形成双环结构或螺环结构的形式缩环于内酯结构上。其他环结构与前述其他环结构为相同含意,较佳范围亦相同。
在式(3)中,n7表示0以上的整数,较佳为0至4的整数,较佳为0至2的整数,更佳为0。在n7表示2以上的整数时,多个取代基彼此可相同亦可不同。另外,多个取代基亦可相互键结而形成环,但较佳为不相互键结而形成环。
在一些实施例中,所述含有内酯结构的不饱和单体(a-3)较佳可为以下的式(3-1)表示的结构。
Figure BDA0002498090620000052
在式(3-1)中,R8a表示氢原子或烷基。R8b表示取代基,n8个的R8b分别独立,可相同亦可不同。A1表示单键或二价的连结基。Z2表示含有-O-C(=O)-所表示的基的单环或多环结构。n8表示0以上的整数。
式(3-1)中,R8a表示氢原子或烷基。烷基较佳为直链状或分支状的碳数为1至3的烷基,更佳为甲基。烷基可具有取代基。取代基较佳为羟基或卤素原子(尤其是氟原子)。
式(3-1)中,R8b表示取代基,n8个的R8b分别独立,可相同亦可不同。R8b与上述的内酯结构可具有的取代基为相同含意,较佳范围亦相同。
式(3-1)中,A1表示单键或二价的连结基。做为二价的连结基,可列举:直链状、分支链状或环状的伸烷基、伸芳基,-O-、-COO-、-S-、-NR"-、-CO-、-NR"CO-、-SO2-等二价基,或含有此些基的组合者。此处,R"表示氢原子或碳数为1至4的烷基,较佳为氢原子。做为二价的连结基,较佳为含有-O-、-COO-、-S-、-NH-及-CO-的至少一个、或此些基团与-(CH2)m-(m为1至10的整数,较佳为1至6的整数,更佳为1至4的整数)的组合的基团。
式(3-1)中,Z2表示含有-O-C(=O)-所表示的基团的单环或多环结构,且与式(3)中的Z1为相同含意,较佳范围亦相同。
式(3-1)中,n8表示0以上的整数,且与通式(3)中的n1为相同含意,较佳范围亦相同。
在一些其他的实施例中,所述含有内酯结构的不饱和单体(a-3)较佳可由以下的式(3-2)表示的结构。
Figure BDA0002498090620000061
式(3-2)中,R8c表示氢原子或烷基。R8d表示取代基,n9个的R8d分别独立,可相同亦可不同。A2表示单键或二价的连结基。Z3表示含有-O-C(=O)-所表示的基的单环或多环结构。n9表示0以上的整数。X1表示氧原子或-NR'-。R'表示氢原子或烷基。
式(3-2)中,R8d表示取代基,n9个的R8d分别独立,可相同亦可不同。R8d与上述的内酯结构可具有的取代基为相同含意,较佳范围亦相同。
式(3-2)中,A2表示单键或二价的连结基。做为二价的连结基,与式(3-1)中的A1表示二价的连结基时为相同含意。做为较佳的二价连结基,可为含有-COO-、-CO-的至少一个,或此些基团与-(CH2)m-(m为1至10的整数,较佳为1至6的整数,更佳为1至4的整数)的组合者。式(3-2)中的A2尤其较佳为单键。
式(3-2)中,Z3表示含有-O-C(=O)-所表示的基团的单环或多环结构,且与式(3-1)中的Z1为相同含意,较佳范围亦相同。
式(3-2)中,n9表示0以上的整数,且与式(3-1)中的n8为相同含意,较佳范围亦相同。
式(3-2)中,X1表示氧原子或-NR"-,较佳为氧原子。R"表示氢原子或碳数为1至4的烷基,较佳为氢原子。
本发明的含内酯结构的不饱和单体(a-3)的具体例可列举如下式(3-3)至式(3-23),但本发明并不限定于此些例子。此处所示的R8e可代表式(3-1)的R8a或式(3-2)的R8c
Figure BDA0002498090620000062
Figure BDA0002498090620000071
Figure BDA0002498090620000081
本发明的单体混合物中可包含两种以上的含内酯结构的不饱和单体(a-3)。基于单体混合物的使用量为100重量份,含内酯结构的不饱和单体(a-3)的使用量为2重量份至20重量份,较佳为2至15重量份,更佳为2至10重量份。当单体混合物中包括含内酯结构的不饱和单体(a-3)时,可进一步改善由此组成物形成的保护膜的显影密着性。
含环氧基的不饱和单体(a-4)
在一些实施例中,合成本发明的化学增幅型正型感光性树脂组成物的树脂(A)所使用的单体混合物,可进一步包括含环氧基的不饱和单体(a-4)。
所述含环氧基的不饱和单体(a-4)可包括但不限于含环氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物、含环氧基的α-烷基丙烯酸酯化合物、环氧丙醚化合物、如式(4)所示的具有氧杂环丁烷基的乙烯性不饱和单体,及上述的任意组合。
Figure BDA0002498090620000082
在式(4)中,R9代表氢原子或碳数为1至4的烷基;R10代表氢原子或碳数为1至4的烷基;R11、R12、R13及R14分别独立地代表氢原子、氟原子、苯基、碳数为1至4的烷基或碳数为1至4的全氟烷基;且a代表1至6的整数。
前述含环氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物的具体例如:(甲基)丙烯酸环氧丙酯、(甲基)丙烯酸2-甲基环氧丙酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧庚酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己基甲酯。
前述含环氧基的α-烷基丙烯酸酯化合物的具体例如:α-乙基丙烯酸环氧丙酯、α-正丙基丙烯酸环氧丙酯、α-正丁基丙烯酸环氧丙酯、α-乙基丙烯酸6,7-环氧庚酯。
前述环氧丙醚化合物的具体例如:邻-乙烯基苯甲基环氧丙醚(o-vinylbenzylglycidylether)、间-乙烯基苯甲基环氧丙醚(m-vinylbenzylglycidylether)、对-乙烯基苯甲基环氧丙醚(p-vinylbenzylglycidylether)。
前述如式(4)所示的具有氧杂环丁烷基的乙烯性不饱和单体的具体例可包含但不限于甲基丙烯酸酯类化合物或丙烯酸酯类化合物。
前述的甲基丙烯酸酯类化合物可包含但不限于3-(甲基丙烯酰甲氧基)氧杂环丁烷[3-(methacryloyloxy)oxetane;OXMA]、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-3-乙基氧杂环丁烷[3-(methacryloyloxy)-3-ethyloxetane;EOXMA](如式(4-3)所示)、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-3-甲基氧杂环丁烷[3-(methacryloyloxy)-3-methyloxetane;MOXMA](如式(4-1)所示)、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)-3-乙基氧杂环丁烷、2-乙基-3-(甲基丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)-2-苯基氧杂环丁烷、2,2-二氟-3-(甲基丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰乙氧基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷或3-(甲基丙烯酰乙氧基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷等的化合物。
上述的丙烯酸酯类化合物可包含但不限于3-(丙烯酰甲氧基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-3-乙基氧杂环丁烷(如式(4-4)所示)、3-(丙烯酰甲氧基)-3-甲基氧杂环丁烷(如式(4-2)所示)、3-(丙烯酰甲氧基)-2-甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2-苯基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2,2-二氟氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)-3-乙基氧杂环丁烷、2-乙基-3-(丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)-2-三氟甲基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)-2-五氟乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)-2-苯基氧杂环丁烷、2,2-二氟-3-(丙烯酰乙氧基)氧杂环丁烷、3-(丙烯酰乙氧基)-2,2,4-三氟氧杂环丁烷或3-(丙烯酰乙氧基)-2,2,4,4-四氟氧杂环丁烷等的化合物。
Figure BDA0002498090620000091
在一些实施例中,所述含环氧基的不饱和单体(a-4)可更包含其他具有氧杂环丁烷基的乙烯性不饱和单体,如:3-甲基-3-(乙烯甲氧基)氧杂环丁烷[3-methyl-3-(vinyloxy)oxetane;MOXV]、3-乙基-3-(乙烯甲氧基)氧杂环丁烷[3-ethyl-3-(vinyloxy)oxetane;EOXV]、3-丙基-3-(乙烯甲氧基)氧杂环丁烷、3-甲基-3-(2-乙烯乙氧基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(2-乙烯乙氧基)氧杂环丁烷、3-丙基-3-(2-乙烯乙氧基)氧杂环丁烷、3-甲基-3-(3-乙烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(3-乙烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-丙基-3-(3-乙烯丙氧基)氧杂环丁烷、3-甲基-3-(3-乙烯丁氧基)氧杂环丁烷、3-乙基-3-(3-乙烯丁氧基)氧杂环丁烷、3-丙基-3-(3-乙烯丁氧基)氧杂环丁烷、乙二醇[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]乙烯基醚、丙二醇[(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲基]乙烯基醚或3,3-双[(乙烯氧基)甲基]氧杂环丁烷等的具有氧杂环丁烷基的乙烯基醚化合物。
较佳地,3-(甲基丙烯酰甲氧基)氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-3-甲基氧杂环丁烷、3-(甲基丙烯酰甲氧基)-3-乙基氧杂环丁烷、3-(丙烯酰甲氧基)-3-甲基氧杂环丁烷或3-(丙烯酰甲氧基)-3-乙基氧杂环丁烷基于单体混合物的使用量为100重量份,含环氧基的不饱和单体(a-4)的使用量为10重量份至90重量份,较佳为15至80重量份,更佳为20至70重量份。当单体混合物中包括含环氧基的不饱和单体(a-4)时,可进一步改善树脂组成物所制得的保护膜的耐化性。
其他不饱和单体(a-5)
所述用于形成树脂(A)的单体混合物中,可更包含其他不饱和单体(a-5)。在一些实施例中,其他不饱和单体(a-5)可包括但不限于(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸脂环族酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、(甲基)丙烯酸羟烷酯、(甲基)丙烯酸酯的聚醚、芳香乙烯化合物及前述以外的其他不饱和化合物。
前述(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例如:(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)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸二级丁酯、(甲基)丙烯酸三级丁酯。
前述(甲基)丙烯酸脂环族酯的具体例如:(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸-2-甲基环己酯、三环[5.2.1.02,6]癸-8-基(甲基)丙烯酸酯(或称为(甲基)丙烯酸双环戊酯)、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸四氢呋喃酯。
前述(甲基)丙烯酸芳基酯的具体例如:(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯。
前述不饱和二羧酸二酯的具体例如马来酸二乙酯、富马酸二乙酯、衣康酸二乙酯。
前述(甲基)丙烯酸羟烷酯的具体例如:(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯。
前述(甲基)丙烯酸酯的聚醚的具体例如:聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯。
前述芳香乙烯化合物的具体例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯,对-甲基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯。
前述以外的其他不饱和化合物的具体例如:丙烯腈、甲基丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯乙酯、1,3-丁二烯、异戊二烯、2,3-二甲基1,3-丁二烯、N-环己基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、N-芐基马来酰亚胺,N-丁二酰亚胺基-3-马来酰亚胺苯甲酸酯、N-丁二酰亚胺基-4-马来酰亚胺丁酸酯、N-丁二酰亚胺基-6-马来酰亚胺己酸酯、N-丁二酰亚胺基-3-马来酰亚胺丙酸酯、N-(9-吖啶基)马来酰亚胺。
基于单体混合物的使用量为100重量份,其他不饱和单体(a-5)的使用量为0至75重量份,较佳为0至65重量份,更佳为0至55重量份。
制备树脂(A)
本发明的树脂(A)在制造时所使用溶剂可包括但不限于醇、醚、二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸醋酸酯、二乙二醇、二丙二醇、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸醋酸酯、丙二醇烷基醚丙酸酯、芳香烃、酮、酯。
前述醇的具体例如:甲醇、乙醇、苯甲醇、2-苯乙醇、3-苯基-1-丙醇。前述醚的具体例如:四氢呋喃。前述二醇醚的具体例如:乙二醇单丙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚。前述乙二醇烷基醚醋酸酯的具体例如:乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇甲醚醋酸酯。前述二乙二醇的具体例如:二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲乙醚。前述二丙二醇的具体例如:二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲乙醚。前述丙二醇单烷基醚的具体例如:丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚。前述丙二醇烷基醚醋酸酯的具体例如:丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇丙醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯。前述丙二醇烷基醚丙酸酯的具体例如:丙二醇甲醚丙酸酯、丙二醇乙醚丙酸酯、丙二醇丙醚丙酸酯、丙二醇丁醚丙酸酯。前述芳香烃的具体例如:甲苯、二甲苯。前述酮的具体例如:甲乙酮、环己酮、二丙酮醇。前述酯的具体例如:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸甲酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、羟乙酸甲酯、羟乙酸乙酯、羟乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、3-羟基丙酸甲酯、3-羟基丙酸乙酯、3-羟基丙酸丙酯、3-羟基丙酸丁酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸丙酯、乙氧基乙酸丁酯、丙氧基乙酸甲酯、丙氧基乙酸乙酯、丙氧基乙酸丙酯、丙氧基乙酸丁酯、丁氧基乙酸甲酯、丁氧基乙酸乙酯、丁氧基乙酸丙酯、丁氧基乙酸丁酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-甲氧基丙酸丁酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯、2-乙氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸丁酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸甲酯、2-丁氧基丙酸乙酯、2-丁氧基丙酸丙酯、2-丁氧基丙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯、3-甲氧基丙酸丁酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸丙酯、3-乙氧基丙酸丁酯、3-丙氧基丙酸甲酯、3-丙氧基丙酸乙酯、3-丙氧基丙酸丙酯、3-丙氧基丙酸丁酯、3-丁氧基丙酸甲酯、3-丁氧基丙酸乙酯、3-丁氧基丙酸丙酯、3-丁氧基丙酸丁酯。
本发明的树脂(A)在制造时所使用溶剂的较佳具体例为二乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯。上述溶剂可单独或混合多种使用。
本发明的树脂(A)在制造时所使用的聚合起始剂,其具体例为偶氮化合物或过氧化物。前述偶氮化合物的具体例如:2,2'-偶氮二异丁腈、2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮二(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)、4,4'-偶氮二(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮二(二甲基-2-甲基丙酸酯)。前述过氧化物的具体例如:过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰(dilauroyl peroxide)、第三丁基过氧化新戊酸酯(tert-butylperoxypivalate)、1,1-二(第三丁基过氧化)环己烷(1,1-di(tert-butylperoxy)cyclohexane)、过氧化氢。上述聚合起始剂可单独或混合多种使用。
树脂(A)的聚合反应中,为了调整分子量,可使用分子量调整剂,该分子量调整剂例如可列举:氯仿、四溴化碳、正己基硫醇、正辛基硫醇、正十二烷基硫醇、异十二烷基硫醇(tert-dodecyl mercaptan)、巯基乙酸(thioglycolic acid)、3-巯基丙酸等。基于所述单体混合物的使用量为100重量份,此分子量调整剂的使用量可为1重量份至15重量份,较佳为1.5重量份至14重量份,更佳为2重量份至12重量份。
本发明的树脂(A)的借由胶体渗透层析仪(Gel Permeation Chromatography,GPC)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量一般为3000至100,000,较佳为4,000至80,000,更佳为5,000至60,000。本发明的树脂(A)的分子量调整,可使用单一树脂,亦可并用两种或两种以上不同分子量的树脂来达成。
光酸产生剂(B)
光酸产生剂(B)是通过放射线的照射而产生酸的化合物,可使用选自下述式(5)所表示的肟磺酸酯化合物,以及N-磺酰氧基酰亚胺化合物中的至少一种。所述放射线可使用例如可见光线、紫外线、远紫外线、电子束、X射线等。由于本发明的化学增幅型正型感光性树脂组成物含有光酸产生剂(B),使得化学增幅型正型感光性树脂组成物可发挥感放射线(或称感光)的特性,且可具有良好的放射线感度。做为所述化学增幅型正型感光性树脂组成物中的光酸产生剂(B),如后所述可以是化合物的形态,也可以是做为构成树脂(A)的聚合物的一部分而并入树脂(A)的形态,也可以是此二种形态的结合。此些光酸产生剂(B)可单独使用,也可以并用2种以上。
光酸产生剂(B)除了含有包含肟磺酸酯基的肟磺酸酯化合物、N-磺酰氧基酰亚胺化合物以外,还可以含有:鎓盐、含卤素的化合物、重氮甲烷化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物等。
在一些实施例中,所述肟磺酸酯化合物为包含如下式(5)的肟磺酸酯基的化合物。
Figure BDA0002498090620000121
在式(5)中,R15为碳数为1至20的烷基、碳数为3至20的脂环式烃基、碳数为6至20的芳基,或是上述基团所具有的氢原子被部分或全部取代的基团;以及,*4为键结处。
所述R15所表示的烷基较佳为碳数为1至12的直链状或分支状的烷基。
所述R15所表示的一价脂环式烃基较佳为碳数为4至12的脂环式烃基。
所述R15所表示的芳基较佳为碳数为6至20的芳基,更佳为苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基。
所述取代基例如可列举:碳数为1至5的烷基、烷氧基、侧氧基、卤素原子等。
含有式(5)所表示的肟磺酸酯基的化合物例如可列举下述式(5-1)至式(5-3)所表示的肟磺酸酯化合物等。
Figure BDA0002498090620000122
所述式(5-1)至式(5-3)中,R16与结构式(5)的R15为相同含义。所述式(5-1)及式(5-2)中,R17为碳数为1至12的烷基、碳数为1至12的氟烷基。式(5-3)中,X为烷基、烷氧基、或者卤素原子。i为0至3的整数。其中,在i为2或3的情况下,多个X可相同,亦可不同。
所述X所表示的烷基较佳为碳数为1至4的直链状或分支状的烷基。所述X所表示的烷氧基较佳为碳数为1至4的直链状或分支状的烷氧基。所述X所表示的卤素原子较佳为氯原子、氟原子。
所述式(5-3)所表示的肟磺酸酯化合物例如可列举下述式(5-4)至式(5-8)所表示的化合物等。
Figure BDA0002498090620000123
Figure BDA0002498090620000131
所述式(5-4)至式(5-8)所表示的化合物分别为:(5-丙基磺酰氧基亚胺基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-辛基磺酰氧基亚胺基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-樟脑磺酰氧基亚胺基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-对甲苯磺酰氧基亚胺基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈、2-(辛基磺酰氧基亚胺基)-2-(4-甲氧基苯基)乙腈、4-甲基苯基磺酰氧基亚胺基-α-(4-甲氧基苯基)乙腈,可使用市售的上述化合物。
上述N-磺酰氧基酰亚胺化合物例如可列举:N-(三氟甲基磺酰氧基)丁二酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)丁二酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)丁二酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)丁二酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)丁二酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(2-氟苯基磺酰氧基)邻苯二甲酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)二苯基顺丁烯二酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)二苯基顺丁烯二酰亚胺、(4-甲基苯基磺酰氧基)二苯基顺丁烯二酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)二苯基顺丁烯二酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)二苯基顺丁烯二酰亚胺、N-(苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(三氟甲磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(九氟丁磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)-7-氧杂双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基酰亚胺、N-(樟脑磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)双环[2.2.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基酰亚胺、N-(三氟甲基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺(N-((trifluoromethylsulfonyl)oxy)naphthalene dicarboximide)、N-(樟脑磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(4-甲基苯基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(苯基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(2-三氟甲基苯基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(4-氟苯基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(五氟乙基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(七氟丙基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(九氟丁基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(乙基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(丙基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(丁基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(戊基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(己基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(庚基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(辛基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺、N-(壬基磺酰氧基)萘二甲酰亚胺等。
所述鎓盐、含卤素的化合物、重氮甲烷化合物、砜化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物等可使用日本专利特开2011-232632号公报中记载的化合物。例如:苄基(4-羟苯基)甲基硫鎓六氟锑酸盐。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,光酸产生剂(B)的使用量为0.1重量份至10重量份,较佳为0.1至8重量份,更佳为0.1至5重量份。当树脂组成物包含如式(5)所示结构的光酸产生剂(B)时,可进一步改善此树脂组成物所制得的保护膜的耐化性。
溶剂(C)
本发明的溶剂(C)的种类没有特别的限制。溶剂(C)的具体例为含醇式羟基(alcoholic hydroxy)的化合物或含羰基(carbonyl group)的环状化合物等。
含醇式羟基的化合物的具体例为丙酮醇(acetol)、3-羟基-3-甲基-2-丁酮(3-hydroxy-3-methyl-2-butanone)、4-羟基-3-甲基-2-丁酮(4-hydroxy-3-methyl-2-butanone)、5-羟基-2-戊酮(5-hydroxy-2-pentanone)、4-羟基-4-甲基-2-戊酮(4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone)(亦称为二丙酮醇(diacetone alcohol,简称DAA))、乳酸乙酯(ethyl lactate)、乳酸丁酯(butyl lactate)、丙二醇单甲醚propylene glycolmonomethyl ether)、丙二醇单乙醚(propylene glycol monoethyl ether,简称PGEE)、丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate,简称PGMEA)、丙二醇单正丙醚(propylene glycol mono-n-propyl ether)、丙二醇单正丁醚(propylene glycolmono-n-butyl ether)、丙二醇单第三丁醚(propylene glycol mono-t-butyl ether)、3-甲氧基-1-丁醇(3-methoxy-1-butanol)、3-甲基-3-甲氧基-1-丁醇(3-methyl-3-methoxy-1-butanol)或其组合。值得注意的是,含醇式羟基的化合物较佳为二丙酮醇、乳酸乙酯、丙二醇单乙醚、丙二醇甲醚醋酸酯或其组合。含醇式羟基的化合物可单独使用或组合多种来使用。
含羰基的环状化合物的具体例为γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、γ-戊内酯(γ-valerolactone)、δ-戊内酯(δ-valerolactone)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate)、氮-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone)、环己酮(cyclohexanone)或环庚酮(cycloheptanone)等。值得注意的是,含羰基的环状化合物较佳为γ-丁内酯、氮-甲基吡咯烷酮、环己酮或其组合。含羰基的环状化合物可单独使用或组合多种来使用。
含醇式羟基的化合物可与含羰基的环状化合物组合使用,且其重量比率没有特别限制。含醇式羟基的化合物与含羰基的环状化合物的重量比值较佳为99/1至50/50;更佳为95/5至60/40。
在不损及本发明的效果的范围内,亦可以含有其他溶剂。其他溶剂的具体例为:(1)酯类:醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、3-甲氧基-1-醋酸丁酯或3-甲基-3-甲氧基-1-醋酸丁酯等;(2)酮类:甲基异丁酮、二异丙酮或二异丁酮等;或者(3)醚类:二乙醚、二异丙醚、二正丁醚或二苯醚等。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,溶剂(C)的使用量为200重量份至2000重量份,较佳为200至1500重量份,更佳为200至1000重量份。
环氧化合物(D)
本发明所使用的环氧化合物(D)具有如下式(2)所示的结构。
A-(B)n1 (2)
在式(2)中,A代表(n1)价的含氮环基,B代表式(2-1)所示的结构,以及n1表示2至8的整数。
Figure BDA0002498090620000151
在式(2-1)中,R4及R5分别独立表示氢原子或碳数为1至10的烷基;R6表示(n4+1)价的烃基;n2表示1的整数;n3表示2的整数;n4表示2至5的整数;n5表示0或1的整数;n6表示0或1的整数;以及,*2为B与A的键结处。
上述式(2)所示的结构包含式(2-2)、式(2-3)或式(2-4)所示结构的环氧化合物。
Figure BDA0002498090620000152
在式(2-2)、式(2-3)和式(2-4)中,A代表(n1)价的含氮环基;R4及R5分别独立表示氢原子或碳数为1至10的烷基,R6表示(n4+1)价的烃基,n1表示2至8的整数;n2表示1的整数,n3表示2的整数;以及,n4表示2至5的整数。
在式(2)、式(2-1)、式(2-2)、式(2-3)和式(2-4)中,A可以列举出例如,从三烷基异氰脲酸酯去掉(n1)个氢原子后的(n1)价含氮环基,或从异氰脲酸、氰脲酸、乙内酰脲或巴比妥酸去掉(n1)个氢原子后的(n1)价含氮环基。
R4和R5分别独立地表示氢原子或碳数为1至10的烷基,此碳数为1至10的烷基可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、环丁基、1-甲基-环丙基、2-甲基-环丙基、正戊基、1-甲基-正丁基、2-甲基-正丁基、3-甲基-正丁基、1,1-二甲基-正丙基、1,2-二甲基-正丙基、2-甲基-2-乙基-正丙基、2-甲基-2-甲基-正丙基、2,2-二甲基-正丙基、1-乙基-正丙基、环戊基、1-甲基-环丁基、2-甲基-环丁基、3-甲基-环丁基、1,2-二甲基-环丙基、2,3-二甲基-环丙基、1-乙基-环丙基、2-乙基-环丙基、正己基、1-甲基-正戊基、2-甲基-正戊基、3-甲基-正戊基、4-甲基-正戊基、1,1-二甲基-正丁基、1,2-二甲基-正丁基、1,3-二甲基-正丁基、2,2-二甲基-正丁基、2,3-二甲基-正丁基、3,3-二甲基-正丁基、1-乙基-正丁基、2-乙基-正丁基、1,1,2-三甲基-正丙基、1,2,2-三甲基-正丙基、1-乙基-1-甲基-正丙基、1-乙基-2-甲基-正丙基、环己基、1-甲基-环戊基、2-甲基-环戊基、3-甲基-环戊基、1-乙基-环丁基、2-乙基-环丁基、3-乙基-环丁基、1,2-二甲基-环丁基、1,3-二甲基-环丁基、2,2-二甲基-环丁基、2,3-二甲基-环丁基、2,4-二甲基-环丁基、3,3-二甲基-环丁基、1-正丙基-环丙基、2-正丙基-环丙基、1-异丙基-环丙基、2-异丙基-环丙基、1,2,2-三甲基-环丙基、1,2,3-三甲基-环丙基、2,2,3-三甲基-环丙基、1-乙基-2-甲基-环丙基、2-乙基-1-甲基-环丙基、2-乙基-2-甲基-环丙基和2-乙基-3-甲基-环丙基等。
R6表示(n4+1)价烃基,烃基可以列举出例如从上述烷基去掉(n4+1)个氢原子后的(n4+1)价烃基。
在式(2)中,具有与A上取代的B相对应的结构可列举如下所示的具有环氧基的烷基酯基、烷基和烷氧基。
Figure BDA0002498090620000161
在式(2-8)至式(2-11)中,n5表示0或1的整数;n6表示0或1的整数。
此外,与式(2)中的A的含氮环基相对应的结构可列举如下式(2-5)至式(2-7)所示,其中B可为上述式(2-8)至式(2-11)所示的多官能环氧基。
Figure BDA0002498090620000171
在式(2-5)中,R7表示氢原子或碳数为1至10的烷基。
在一些实施例中,上述式(2-2)所表示的环氧化合物,可以借由使具有上述A的结构的羧酸或羧酸酐等的羧酸衍生物,与烯醇进行反应,以得到具有不饱和键的化合物(中间体)。接着,将此中间体和过氧化物反应而制造。此外,所述中间体可以用任意方法来制造,并不限于羧酸或羧酸酐与烯醇的反应。将此具有所述不饱和键的中间体和过氧化物进行反应,便能够制得上述式(2-2)所表示的环氧化合物。
与上述A上取代的B(具有多官能环氧基的烷基酯基)对应的烯醇,可列举如以下的烯醇。
Figure BDA0002498090620000172
做为A表示(n1)价含氮环基的羧酸,可以列举出三羧烷基异氰脲酸酯(所述烷基可为碳数为1至5的烷基,较佳为碳数为1至3的烷基),其具体例子可列示如下。
Figure BDA0002498090620000173
式(2-13-1)中,R7表示氢原子或碳数为1至10的烷基。
做为具有上述A的结构的羧酸或羧酸酐与烯醇进行反应而得到的具有不饱和键的化合物(中间体),可举例如式(2-2-1)。
Figure BDA0002498090620000174
式(2-2-1)中,A表示(n1)价含氮环基,R4和R5分别独立地表示氢原子或碳数为1至10的烷基,R6表示(n4+1)价烃基,n1表示2至8的整数,n2表示1的整数,n3表示2的整数,以及n4表示2至5的整数。
在一些实施例中,本发明所使用的式(2-2)所表示的环氧化合物(D),可例如以式(2-12-1)和式(2-13-2)的化合物反应而得,其具体方法如下所示。
Figure BDA0002498090620000181
首先,使羧酸和烯醇进行反应,合成中间体(烯烃)。此反应是在甲苯等溶剂中,使用对甲苯磺酸、硫酸等催化剂,在室温(例如20℃)至110℃的温度下进行大于0小时至小于或等于100小时。然后,借由过氧化物氧化不饱和化合物(中间体),以获得环氧化合物。所述过氧化物可以使用例如:间氯过苯甲酸、过乙酸、过氧化氢-钨酸等。此过氧化的反应,是在氯仿等溶剂中,在0℃至60℃下进行1小时至200小时。上述反应,可以使用酸酐代替三羧酸化合物做为原料来进行。此外,当使用的羧酸为难溶于甲苯等溶剂时,可借由使用甲醇等醇类将羧酸酯化,接着与烯醇进行酯交换反应的方法;或者,可利用碳二亚胺等缩合剂使羧酸和烯醇进行反应的方法;或者,可利用氯化亚砜等使羧酸变为酰氯化物,然后与烯醇反应的方法,也可以合成上述中间体(烯烃)。
上述式(2-3)所表示的环氧化合物,可以借由使具有A的结构的含氮环化合物(此化合物具有NH基)与具有可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物进行反应,然后使得到的具有不饱和键的化合物(中间体)和过氧化物进行反应而制造。
此外,上述式(2-3)所表示的环氧化合物,可以通过使具有A的结构的含氮化合物(此化合物具有NH基)和具有不饱和键的环氧化合物进行反应,然后将得到的醇化合物与具有可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物进行反应,再使得到的具有不饱和键的化合物(中间体)和过氧化物进行反应而制造。
具有与A上取代的B相对应的可脱去基的烯醇、烯丙基卤化物,可以使用例如,通过使上述式(2-12-1)、式(2-12-2)、式(2-12-3)和式(2-12-4)所表示的化合物与甲磺酰卤、三氟甲磺酸酐、甲苯磺酰卤、硝基苯磺酰卤、乙酰卤、乙酸酐、三氟乙酸酐、三氯氧磷、三溴氧磷、卤化亚砜、卤化硫酰、氯化氢、溴化氢、碘化氢等进行反应而所得到的下述式(2-12-5)、式(2-12-6)、式(2-12-7)和式(2-12-8)所表示的化合物。
Figure BDA0002498090620000182
在式(2-12-5)、式(2-12-6)、式(2-12-7)和式(2-12-8)中,Y表示甲磺酰氧基、三氟甲磺酰氧基、甲苯磺酰氧基、硝基苯磺酰氧基、乙酰氧基、三氟乙酰氧基、氯原子、溴原子或碘原子。
所述具有A的结构的含氮化合物(此化合物具有NH基),可列举如下。
Figure BDA0002498090620000191
具有A的结构的含氮环化合物(此化合物具有NH基)与具有可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物进行反应而得到的具有不饱和键的化合物(中间体),可以例示出式(2-3-1)。
Figure BDA0002498090620000192
在式(2-3-1)中,A表示(n1)价含氮环基,R4和R5分别独立地表示氢原子或碳数为1至10的烷基,R6表示(n4+1)价烃基,n1表示2至8的整数,n2表示1的整数,n3表示2的整数,以及n4表示2至5的整数。
在一些实施例中,本发明中使用的式(2-3)所表示的环氧化合物,可例如以式(2-12-5)和式(2-13-3)的化合物反应而得,其具体方法如下所示。
Figure BDA0002498090620000193
首先,使含氮环化合物(此化合物具有NH基)和具有可脱去基的烯醇进行反应来合成中间体(烯烃)。此反应是在二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂中使用氢化钠、碳酸钾、第三丁醇钾、三乙胺等碱,在室温(例如20℃)以上至溶剂的沸点温度以下的温度下,进行反应达大于0小时至等于或小于100小时。然后,用过氧化物使此不饱和化合物氧化而得到环氧化合物。所述过氧化物,可以使用例如:间氯过苯甲酸、过乙酸、过氧化氢-钨酸等。此反应是在氯仿等溶剂中,在0℃至60℃下进行10小时至200小时。
再者,上述式(2-4)所表示的环氧化合物,可例如借由使具有上述A的结构的醇,与具有可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物进行反应,并使得到的具有不饱和键的化合物(中间体)和过氧化物进行反应而制造。
做为具有与A上取代的B相对应的可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物,可以例如借由使上述式(2-12-1)、式(2-12-2)、式(2-12-3)、和(2-12-4)所表示的化合物与甲磺酰卤、三氟甲磺酸酐、甲苯磺酰卤、硝基苯磺酰卤、乙酰卤、乙酸酐、三氟乙酸酐、三氯氧磷、三溴氧磷、卤化亚砜、卤化硫酰、氯化氢、溴化氢或碘化氢等进行反应,以得到的上述式(2-12-5)、式(2-12-6)、式(2-12-7)和式(2-12-8)所表示的化合物。
做为A表示(n1)价含氮环基时的醇,可以例示以下的醇。
Figure BDA0002498090620000201
式(2-13-4)中,R7表示氢原子或碳数为1至10的烷基。
具有上述A的结构的醇与具有可脱去基的烯醇或烯丙基卤化物进行反应而得到的具有不饱和键的化合物(中间体),可以例示出式(2-4-1)。
Figure BDA0002498090620000202
在式(2-4-1)中,A表示(n1)价含氮环基,R4和R5分别独立地表示氢原子或碳数为1至10的烷基,R6表示(n4+1)价烃基,n1表示2至8的整数,n2表示1的整数,n3表示2的整数,以及n4表示2至5的整数。
在一些实施例中,本发明中使用的式(2-4)所表示的环氧化合物,可例如以式(2-12-5)和式(2-13-5)的化合物反应而得,其具体方法如下所示。
Figure BDA0002498090620000203
首先,使醇和具有可脱去基的烯醇进行反应来合成中间体(烯烃)。此反应是在醚、酰胺等溶剂中,使用氢氧化钠、碳酸钾、第三丁醇钾、三乙胺等碱,在室温(例如20℃)以上和溶剂的沸点温度以下,进行大于0小时至小于或等于100小时。然后,用过氧化物将此不饱和化合物氧化而得到环氧化合物。所述过氧化物可以使用例如:间氯过苯甲酸、过乙酸、过氧化氢-钨酸等。此反应是在氯仿等溶剂中,在0℃至60℃下进行1小时至200小时。
上述式(2-4)所表示的环氧化合物,可例如借由使三聚氯化氰与式(2-12-1)、式(2-12-2)、式(2-12-3)、和式(2-12-4)等所表示的烯丙基醇进行反应,再如前所述,使得到的具有不饱和键的化合物(中间体)和过氧化物进行反应而制造。
Figure BDA0002498090620000211
在一些实施例中,如式(2-2)所示的环氧化合物可列举如下式(2-2-2)至式(2-2-9)。
Figure BDA0002498090620000212
Figure BDA0002498090620000221
在一些实施例中,如式(2-3)所示的环氧化合物可列举如下式(2-3-2)至式(2-3-5)。
Figure BDA0002498090620000222
在一些实施例中,如式(2-4)所示的环氧化合物可列举如下式(2-4-2)至式(2-4-10)。
Figure BDA0002498090620000231
在一些较佳的实施例中,本发明的环氧化合物(D)较佳为具有式(2-2)所示的结构。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,环氧化合物(D)的使用量为1重量份至20重量份,较佳为1至15重量份,更佳为1至10重量份。倘若未使用环氧化合物(D),则由树脂组成物所制得的保护膜的显影密着性及耐化性不佳。
其他添加剂(E)
选择性地,本发明的化学增幅型正型感光性树脂组成物可包含其他添加剂(E)。具体而言,其他添加剂(E)的具体例为增感剂(sensitizer)、密着助剂(adhesion auxiliaryagent)、界面活性剂(surfactant)、溶解促进剂(solubility promoter)、消泡剂(defoamer)或其组合。
增感剂的种类并无特别的限制。增感剂较佳为使用含有酚式羟基(phenolichydroxy)的化合物,具体例为:
(1)三苯酚型化合物(trisphenol type compound):如三(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-3-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-2,4-二羟基苯基甲烷、双(4-羟基苯基)-3-甲氧基-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷或双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷等;
(2)双苯酚型化合物(bisphenol type compound):如双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷、双(2,4-二羟基苯基)甲烷、2,3,4-三羟基苯基-4'-羟基苯基甲烷、2-(2,3,4-三羟基苯基)-2-(2',3',4'-三羟基苯基)丙烷、2-(2,4-二羟基苯基)-2-(2',4'-二羟基苯基)丙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(4'-羟基苯基)丙烷、2-(3-氟基-4-羟基苯基)-2-(3'-氟基-4'-羟基苯基)丙烷、2-(2,4-二羟基苯基)-2-(4'-羟基苯基)丙烷、2-(2,3,4-三羟基苯基)-2-(4'-羟基苯基)丙烷或2-(2,3,4-三羟基苯基)-2-(4'-羟基-3',5'-二甲基苯基)丙烷等;
(3)多核分枝型化合物(polynuclear branched compound):如1-[1-(4-羟基苯基)异丙基]-4-[1,1-双(4-羟基苯基)乙基]苯或1-[1-(3-甲基-4-羟基苯基)异丙基]-4-[1,1-双(3-甲基-4-羟基苯基)乙基]苯等;
(4)缩合型苯酚化合物(condensation type phenol compound):如1,1-双(4-羟基苯基)环己烷等;
(5)多羟基二苯甲酮类(polyhydroxy benzophenone):如2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,4,4'-三羟基二苯甲酮、2,4,6-三羟基二苯甲酮、2,3,4-三羟基-2'-甲基二苯甲酮、2,3,4,4'-四羟基二苯甲酮、2,4,2',4'-四羟基二苯甲酮、2,4,6,3',4'-五羟基二苯甲酮、2,3,4,2',4'-五羟基二苯甲酮、2,3,4,2',5'-五羟基二苯甲酮、2,4,6,3',4',5'-六羟基二苯甲酮或2,3,4,3',4',5'-六羟基二苯甲酮等;或
(6)上述各种类含有酚式羟基的化合物的组合。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,增感剂的使用量为5重量份至50重量份;较佳为8重量份至40重量份;且更佳为10重量份至35重量份。
密着助剂的具体例为三聚氰胺(melamine)化合物及硅烷系化合物等。密着助剂的作用在于增加由光硬化性聚硅氧烷组成物所形成的薄膜与组件或基板之间的密着性。
三聚氰胺的市售品的具体例为由三井化学制造的商品名为Cymel-300或Cymel-303等;或者由三和化学制造的商品名为MW-30MH、MW-30、MS-11、MS-001、MX-750或MX-706等。
当使用三聚氰胺化合物做为密着助剂时,基于树脂(A)的使用量为100重量份,三聚氰胺化合物的使用量为0重量份至20重量份;较佳为0.5重量份至18重量份;且更佳为1.0重量份至15重量份。
硅烷系化合物的具体例为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、氮-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、氮-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷或由信越化学公司制造的市售品(商品名如KBM403)等。
当使用硅烷系化合物作为密着助剂时,基于树脂(A)的使用量为100重量份,硅烷系化合物的使用量为0重量份至2重量份;较佳为0.05重量份至1重量份;且更佳为0.1重量份至0.8重量份。
界面活性剂的具体例为阴离子系界面活性剂、阳离子系界面活性剂、非离子系界面活性剂、两性界面活性剂、聚硅氧烷系界面活性剂、氟系界面活性剂或其组合。
界面活性剂的实例包括(1)聚乙二醇烷基醚类(polyoxyethylene alkylethers):聚乙二醇十二烷基醚等;(2)聚乙二醇烷基苯基醚类(polyoxyethylene alkylphenyl ethers):聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙二醇壬基苯基醚等;(3)聚乙二醇二酯类(polyethylene glycol diesters):聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬酸酯等;(4)山梨糖醇酐脂肪酸酯类(sorbitan fatty acid esters);以及(5)经脂肪酸改质的聚酯类(fatty acid modified poly esters);及(6)经三级胺改质的聚胺基甲酸酯类(tertiaryamine modified polyurethanes)等。界面活性剂的市售商品的具体例为KP(由信越化学工业制造)、SF-8427(由道康宁东丽聚硅氧股份有限公司(Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.)制造)、Polyflow(由共荣社油脂化学工业制造)、F-Top(由得克姆股份有限公司制造(Tochem Products Co.,Ltd.)制造)、Megaface(由大日本印墨化学工业(DIC)制造)、Fluorade(由住友3M股份有限公司(Sumitomo 3M Ltd.)制造)、Surflon(由旭硝子制造)、SINOPOL E8008(由中日合成化学制造)、F-475(由大日本印墨化学工业制造)或其组合。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,界面活性剂的使用量为0.5重量份至50重量份;较佳为1重量份至40重量份;且更佳为3至30重量份。
消泡剂的实例包括Surfynol MD-20、Surfynol MD-30、EnviroGem AD01、EnviroGem AE01、EnviroGem AE02、Surfynol DF110D、Surfynol 104E、Surfynol 420、Surfynol DF37、Surfynol DF58、Surfynol DF66、Surfynol DF70以及Surfynol DF210(由气体产品(Air products)制造)等。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,消泡剂的使用量为1重量份至10重量份;较佳为2重量份至9重量份;且更佳为3重量份至8重量份。
溶解促进剂的实例包括氮-羟基二羧基酰亚胺化合物(N-hydroxydicarboxylicimide)以及含酚式羟基的化合物。溶解促进剂的具体例为邻萘醌二迭氮磺酸酯(B)中所使用的含酚式羟基的化合物。
基于树脂(A)的使用量为100重量份,溶解促进剂的使用量为1重量份至20重量份;较佳为2重量份至15重量份;且更佳为3重量份至10重量份。
化学增幅型正型感光性树脂组成物的具体例为以下列方式来制备:将树脂(A)、光酸产生剂(B)、溶剂(C)以及环氧化合物(D)放置于搅拌器中搅拌,使其均匀混合成溶液状态,必要时,可添加其他添加剂(E)。
本发明亦提供一种保护膜,其包含将上述化学增幅型正型感光性树脂组成物涂布于基材上,再经预烤、曝光、显影及后烤处理后所形成。
本发明更提供一种具有保护膜的组件,其包含基材以及所述保护膜。
保护膜的形成方法
在一些实施例中,本发明的化学增幅型正型感光性树脂组成物可用于显示组件的保护膜的形成材料。另外,本发明也包含适用于由化学增幅型正型感光性树脂组成物形成的显示组件用保护膜。
所述保护膜的形成方法包括下述步骤:
(1)使用化学增幅型正型感光性树脂组成物,在基板上形成涂膜的步骤(以下也称为“步骤(1)”);
(2)对上述涂膜的至少一部分照射放射线的步骤(以下也称为“步骤(2)”);
(3)对照射放射线后的上述涂膜进行显影的步骤(以下也称为“步骤(3)”);以及
(4)对显影后的上述涂膜进行加热的步骤(以下也称为“步骤(4)”)。
依据此形成方法,能够形成表面硬度、耐溶剂性、耐热性以及电压保持率优异的显示组件用保护膜。另外,借由使用具有良好感度的化学增幅型正型感光性树脂组成物,能够容易地形成具有微细且精巧的图案的显示组件用保护膜。因此,所形成的显示组件用保护膜适用于液晶显示组件、有机EL显示组件等显示组件。
[步骤(1)]
本步骤中,将化学增幅型正型感光性树脂组成物涂布于基板上而形成涂膜。较佳地,借由预烘烤涂布去除溶剂。
基板例如可列举:玻璃、石英、硅基材、树脂等。树脂例如可列举:聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺、环状烯烃的开环聚合物以及其氢化物等。预烘烤的条件也根据各成分的种类、调配比例等而有所不同,可设为70℃至120℃、1分钟至10分钟左右。
[步骤(2)]
本步骤中,对所形成的上述涂膜的至少一部分照射放射线来进行曝光。曝光时,通常隔着具有预定图案的光罩进行曝光。用于曝光的放射线较佳为波长于190nm至450nm的范围内的放射线,更佳为包含365nm的紫外线的放射线。曝光量是利用照度计(OAI model356,OAI光学协会(OAI Optical Associates)制造)来测定放射线的波长365nm下的强度而得的值,较佳为500J/m2至6,000J/m2,更佳为1,500J/m2至1,800J/m2
[步骤(3)]
本步骤中,对照射放射线后的上述涂膜进行显影。借由将曝光后的涂膜进行显影,去除不需要的部分(放射线的照射部分),以形成预定的图案。显影步骤中使用的显影液较佳为碱性的水溶液。碱例如可列举:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、胺等无机碱;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等四级铵盐等。
碱水溶液中,也可以适量添加甲醇、乙醇等水溶性有机溶剂或界面活性剂来使用。就获得适当显影性的观点而言,碱水溶液中的碱的浓度较佳为0.1质量%以上、5质量%以下。显影方法例如可列举:覆液法(puddle method)、浸渍法、摇动浸渍法、喷淋法等。显影时间根据化学增幅型正型感光性树脂组成物的组成而有所不同,为10秒至180秒左右。在显影处理之后,借由进行例如流水清洗30秒至90秒,然后利用例如压缩空气或压缩氮,风干涂膜,以形成所需图案。
[步骤(4)]
本步骤中,将上述经显影的涂膜进行加热。加热时,借由使用加热板、烘箱等加热装置,加热图案化的薄膜,以促进树脂(A)的硬化反应,并获得硬化物。加热温度例如为120℃至250℃左右。加热时间根据加热机器的种类而有所不同,例如在加热板上为5分钟至30分钟左右,在烘箱中为30分钟至90分钟左右。另外,也可以使用进行2次以上加热步骤的阶段式烘烤法等。如此一来,可将与做为目标的显示组件用保护膜对应的图案状薄膜形成于基板的表面上。此外,上述硬化膜的用途并不限定于显示组件用保护膜,也可以作为间隔件或层间绝缘膜来利用。
所形成的显示组件用保护膜的膜厚为0.1μm至8μm,较佳为0.1μm至6μm,又更佳为0.1μm至4μm。
具体实施方式
以下借由数个制备例、实施例和比较例说明本发明的化学增幅型正型感光性树脂组成物的制造方法及其应用。
制备树脂(A)
制备例A-1
在一容积1000毫升的四颈锥瓶上设置氮气入口、搅拌器、加热器、冷凝管及温度计,导入氮气后,添加3重量份的甲基丙烯酸(以下简称MAA)、97重量份的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(a-2-1)、10重量份的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)(以下简称ADVN)以及240重量份的二乙二醇二甲醚(以下简称Diglyme)溶剂。接着,缓慢搅拌上述成份使溶液升温至70℃,并在此温度下聚缩合6小时。然后,将溶剂脱挥后,可得树脂(A-1)。
制备例A-2至A-12以及制备比较例A’-1至A’-2
树脂(A-2)至(A-12)以及制备比较例A’-1至A’-2的制备与前述树脂(A-1)的制备例类似,其中,单体的种类及使用量如表1所示。惟其中溶剂、触媒、分子量调整剂的使用量、反应温度及聚缩合的反应时间与前述树脂(A-1)不同,亦示于表1。
Figure BDA0002498090620000281
Figure BDA0002498090620000291
实施例1
制备化学增幅型正型感光性树脂组成物
将100重量份的树脂(A-1)、0.1重量份的(5-对甲苯磺酰氧基亚胺基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈(B-3)和1重量份的由式(2-2-2)所示的环氧化合物(D-1),加入200重量份的丙二醇甲醚醋酸酯(C-1)中,并以摇动式搅拌器(shaking type stirrer)搅拌均匀后,即可制得实施例1的化学增幅型正型感光性树脂组成物。
形成保护膜
在素玻璃基板(100×100×0.7mm)上,以旋转涂布方式得到约3μm的涂膜,接续以110℃预烤2分钟后,在曝光机与涂膜间置入正光阻用光罩,并以曝光机的紫外光照射涂膜,其能量为800J/m2。将曝光后的涂膜浸渍于23℃的2.38%的TMAH水溶液70秒,除去曝光的部分后,以清水清洗。最后以220℃后烤45分钟,可获得实施例1的素玻璃基板上的保护膜。关于实施例1的具体条件以及评价结果,悉如表2所示。
实施例2至16及比较例1至7
实施例2至16及比较例1至7的化学增幅型正型感光性树脂组成物及保护膜是使用与实施例1相同的方式进行而得。不同的是,实施例2至16及比较例1至7改变组成或使用量等条件。关于实施例2至16及比较例1至7的具体条件及评价结果如表2和表3所示。
表2
Figure BDA0002498090620000301
表3
Figure BDA0002498090620000311
Figure BDA0002498090620000321
评价方式
(1)显影密着性:
以上述保护膜的形成方法,形成化学增幅型正型感光性树脂组成物的涂膜后,隔着具有宽1μm至10μm的线与空间图案的图案光阻,利用水银灯对所述涂膜照射80mJ/cm2的紫外线。接着,使用四甲基氢氧化铵2.38质量%水溶液,在25℃下进行70秒显影处理后,以超纯水进行1分钟流水清洗。利用显微镜来观察清洗后的宽1μm至10μm的线与空间图案的剥离情况,作为显影密着性的评价。
◎:无图案剥离。
○:图案少量剥离。
△:图案的一部分剥离。
╳:图案的整个面剥离。
(2)耐化性:
以上述保护膜的形成方法,形成化学增幅型正型感光性树脂组成物的涂膜后,使用加温至230℃的烘箱,煅烧所述涂膜30分钟,形成硬化膜。使所述硬化膜在加温至40℃的N-甲基吡咯烷酮溶剂中浸渍6分钟,求出浸渍前后的膜厚变化率(%),作为耐化学品性的指针。
◎:膜厚変化率<5%。
○:5%≦膜厚変化率<10%。
△:10%≦膜厚変化率<15%。
△:15%≦膜厚変化率。
如表2的结果所示,当化学增幅型正型感光性树脂组成物中包含环氧化合物(D),以及形成树脂(A)的单体混合物使用含酸解离性基的单体(a-2)时,由此树脂组成物所形成的保护膜可具有良好的显影密着性以及耐化性。在一些实施例中,当形成树脂组成物的树脂(A)的单体混合物包括含内酯结构的不饱和单体(a-3)时,可进一步改善保护膜的显影密着性。在另一些实施例中,当形成树脂组成物的树脂(A)的单体混合物包括特定结构的含环氧基的不饱和单体(a-4),或树脂组成物使用特定的光酸产生剂(B)时,可进一步改善保护膜的耐化性。另一方面,如表3所示,倘若化学增幅型正型感光性树脂组成物中未使用环氧化合物(D)时,由此树脂组成物所形成的保护膜的显影密着性以及耐化性不佳。
虽然本发明已以数个实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该化学增幅型正型感光性树脂组成物包括:
树脂(A),由单体混合物共聚合而得,该单体混合物包括不饱和羧酸单体(a-1)以及含式(1)所示的含酸解离性基的单体(a-2);
Figure FDA0002498090610000011
在该式(1)中,该R1和该R2各自独立为氢原子、烷基、脂环式烃基或芳基,其中该烷基、该脂环式烃基或该芳基所具有的氢原子的一部分或全部可被取代;而且,该R1及该R2不同时为氢原子;该R3为烷基、脂环式烃基、芳烷基或者芳基;其中该R3的该烷基、该脂环式烃基、该芳烷基及该芳基所具有的氢原子的一部分或全部可被取代;该R1与该R3可相互键结而与该R1所键结的碳原子以及该R3所键结的氧原子一起形成环状醚结构;以及,该*1代表键结处;
光酸产生剂(B);
溶剂(C);以及
环氧化合物(D),具有如式(2)所示的结构:
A-(B)n1 (2)
在该式(2)中,该A代表(n1)价的含氮环基,该B代表式(2-1)所示的结构,以及该n1表示2至8的整数;
Figure FDA0002498090610000012
在该式(2-1)中,该R4及该R5分别独立表示氢原子或碳数为1至10的烷基;该R6表示(n4+1)价的烃基;该n2表示1的整数;该n3表示2的整数;该n4表示2至5的整数;该n5表示0或1的整数;该n6表示0或1的整数;以及,该*2为该B与该A的键结处。
2.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该式(2)所示的结构包含式(2-2)、式(2-3)或式(2-4)所示的结构:
Figure FDA0002498090610000021
在该式(2-2)、该式(2-3)和该式(2-4)中,该A代表(n1)价的含氮环基;该R4及该R5分别独立表示氢原子或碳数为1至10的烷基,该R6表示(n4+1)价的烃基,该n1表示2至8的整数;该n2表示1的整数,该n3表示2的整数;以及,该n4表示2至5的整数。
3.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该式(2)包含如式(2-5)至式(2-7)所示的结构:
Figure FDA0002498090610000022
在该式(2-5)中,该R7表示氢原子或碳数为1至10的烷基,B代表该式(2-1)所示的结构。
4.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该单体混合物更包括含内酯结构之一不饱和单体(a-3)。
5.根据权利要求4所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该含内酯结构的不饱和单体(a-3)包含如下式(3)所示的部分结构:
Figure FDA0002498090610000031
在该式(3)中,该R8表示取代基,n7个的该R8分别独立,且为相同或不同;该Z1表示含有-O-C(=O)-的单环或多环结构;该n7表示0以上的整数;以及,该*3为键结处。
6.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该单体混合物更包括含环氧基的不饱和单体(a-4)。
7.根据权利要求6所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该含环氧基的不饱和单体(a-4)具有如下式(4)所示的结构的不饱和单体:
Figure FDA0002498090610000032
在该式(4)中,该R9代表氢原子或碳数为1至4的烷基;该R10代表氢原子或碳数为1至4的烷基;该R11、该R12、该R13及该R14分别独立地代表氢原子、氟原子、苯基、碳数为1至4的烷基或碳数为1至4的全氟烷基;且该a代表1至6的整数。
8.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,该光酸产生剂(B)为含下式(5)的肟磺酸酯基的化合物:
Figure FDA0002498090610000033
在该式(5)中,该R15为碳数为1至20的烷基、碳数为3至20的脂环式烃基、碳数为6至20的芳基,或是上述基团所具有的氢原子被部分或全部取代的基团;以及,该*4为键结处。
9.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,基于该树脂(A)的使用量为100重量份,该光酸产生剂(B)的使用量为0.1重量份至10重量份,该溶剂(C)的使用量为200重量份至2000重量份,以及该环氧化合物(D)的使用量为1重量份至20重量份。
10.根据权利要求1所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,基于该单体混合物的使用量为100重量份,该含酸解离性保护基的该单体(a-2)的使用量为10重量份至97重量份。
11.根据权利要求4所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,基于该单体混合物的使用量为100重量份,该含内酯结构的不饱和单体(a-3)的使用量为2重量份至20重量份。
12.根据权利要求6所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物,其特征在于,基于该单体混合物的使用量为100重量份,该含环氧基的不饱和单体(a-4)的使用量为10重量份至90重量份。
13.一种保护膜,其特征在于,该保护膜是将一如权利要求1至12任一项所述的化学增幅型正型感光性树脂组成物涂布于基材上,再经预烤、曝光、显影及后烤处理后所形成。
14.一种具有保护膜的组件,其特征在于,该具有保护膜的组件包含基材以及如权利要求13所述的保护膜。
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