JP2000181062A - 感光性樹脂及び感光性樹脂組成物 - Google Patents
感光性樹脂及び感光性樹脂組成物Info
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Abstract
高感度、高解像度の感光性樹脂を容易に提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)に示される構成単位を
含有する、ポリ酢酸ビニル鹸化物を主骨格として光重合
型感光性樹脂とし、また、これを用いて感光性樹樹脂組
成物を調製する。 【化1】
Description
系感光性樹脂および感光性樹脂組成物に関して、特に水
性現像液で現像可能で、良好なパターニング性を有す
る、新規な感光性樹脂および感光性樹脂組成物に関する
ものである。
脂は、さまざまな分野で多種多様なものが開発、利用さ
れている。一例を挙げるならば、エレクトロニクス分野
では、CRTの蛍光体パターニングやシャドウマスクに
重クロム酸化合物を添加した感光性樹脂が、印刷用途で
はスクリーン製版にジアゾ系化合物を混合もしくは結合
した感光性樹脂が使用されている。
樹脂として、高分子主鎖にビニル性不飽和結合フラグメ
ントをペンダントさせた、いわゆる重合型感光性樹脂が
注目されているが、ポリ酢酸ビニル鹸化物を主鎖とし、
特にフォトレジストとしてパターン形成を目的とするも
のは実用例が少ない。
は、ポリ酢酸ビニル鹸化物にN−メチル(メタ)アクリ
ルアミドを縮合反応させたものが開示され、国際特許WO
9733202号公報には、アルデヒド基を持った(メタ)ア
クリル酸エステル化合物をアセタール反応で結合させた
ものが開示されている。また、特開平9−134010
号公報には、部分鹸化ポリ酢酸ビニルと重合性モノマー
を組み合わせた感光性組成物が開示されている。
ム酸化合物を用いたものは現像液の処理等、環境に悪影
響を与える可能性がある。また、ジアゾ系感光性樹脂は
化学的な安定性が比較的低く、保存安定性に問題があ
る。加えて感度、解像度が不十分であり、実用範囲が限
定されている。
なく、保存安定性も良好であるが、特開平8−1527
14号公報に開示されたものは、単独では感度が低く、
塗膜強度も不十分である。国際特許WO9733202号公報に
開示されたものは、実施例に示された合成法が複雑であ
り、特開平9−134010号公報に開示された組成物
は、ポリ酢酸ビニル鹸化物の鹸化度が限定されており、
感度も十分と言えず、いずれも実用範囲が限定される。
性を持ち、保存安定性に優れ、かつ高感度、高解像度の
感光性樹脂を容易に提供することを課題とする。
ために鋭意研究を重ねた結果、下記一般式(1)に示さ
れる構成単位を含有する、ポリ酢酸ビニル鹸化物を主骨
格とする光重合型感光性樹脂が高感度、高解像度であ
り、硬化物強度も高く、かつ容易に合成できるものであ
ることを知見し、本発明に至った。
一般式(2)または(3)に示される化合物をポリ酢酸
ビニル鹸化物にアセタール化させることで得ることが出
来る。
されるものを用いるのが好ましい。
アルデヒドおよびアセタール化合物、これ自体新規であ
り、他の用途への利用も考えられる。
酢酸ビニル鹸化物は、特に制限はないが、重合度は20
0〜5000、より好ましくは300〜3000の範囲
が好ましい。重合度が200より小さい場合、十分な塗
膜強度が得られず、5000より大きい場合、現像性が
低下することに加え、溶液粘度が高くなり過ぎ、塗布性
が低下するからである。
〜90%のものが好適である。鹸化度が60%未満では
十分な現像性が得られない。
節、レジスト物性向上の目的で他のビニルモノマーを共
重合したもの、親水性基変性、親油性基変性、末端変
性、カチオン変性、アニオン変性等、変性ポリ酢酸ビニ
ル鹸化物も適用可能である。
グリシジル(メタ)アクリレートとアルデヒド基を持つ
カルボン酸化合物の付加反応、グリシジル(メタ)アク
リレートとアルデヒド基を持つフェノール類の付加反
応、または、特開昭60−222442号公報に記載さ
れた公知の反応で得ることが出来る。
デヒド基を持つカルボン酸化合物、アルデヒド基を持つ
フェノール類またはそれらのアセタール化物をポリ酢酸
ビニル鹸化物にアセタール化し、そのカルボン酸基、フ
ェノール性水酸基にグリシジル(メタ)アクリレートを
付加させることでも合成可能である。
物をポリ酢酸ビニル鹸化物にアセタール化する反応は、
通常、溶液中で熱、または酸触媒もしくはその併用で行
われる。溶液を構成する溶媒は特に制限はないが、ポリ
酢酸ビニル鹸化物が溶解する組成が好ましい。一例とし
て、水;エチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等
のエチレングリコール類;エチレングリコールモノメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレン
グリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル
類;エチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテー
ト等のグリコールエーテルアセテート類;プロピレング
リコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレング
リコール等のプロピレングリコール類;プロピレングリ
コールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノ
エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、
プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレン
グリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジ
エチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエー
テル等のプロピレングリコールエーテル類、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロ
ピレングリコールエーテルアセテート類;ジメチルスル
ホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、およびこれらの二種以上の
混合物が挙げられる。この中で水が安全で好ましいが、
作業上、高沸点溶剤が必要な場合、プロピレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、N−メチルピロリドンを
水と混合、もしくは単独で使用することが好ましい。
例として、硫酸、リン酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸、
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、こは
く酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等の有機カルボ
ン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−ト
ルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の有
機スルホン酸が挙げられる。
ム、水酸化カリウム、アンモニア、有機アミン等のアル
カリ化合物もしくはその溶液で中和するか、あるいは塩
基性イオン交換樹脂を用いて取り除くことが好ましい。
および酸触媒の種類、濃度に大きく依存するが、通常、
室温から100℃の範囲が好適に用いられる。
ポリ酢酸ビニル鹸化物にアセタール化する反応に際し
て、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロ
ピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、ヒドロキシベンズアルデヒド、o−ベンズアルデヒ
ドスルホン酸又はその塩、ベンズアルデヒド−2,4−
ジスルホン酸又はその塩などのアルデヒド類もしくはこ
れらのアセタール化物を同時に反応させることも出来
る。
(2)および(3)の化合物の導入率は、化合物の種類
で異なるが、酢酸ビニル単量体ユニットに対し0.5〜
20mol%の範囲が好ましく、より好ましくは1から10
mol%である。、導入率が多すぎれば現像性の低下をもた
らし、低すぎれば十分な感度が得られず、塗膜強度も低
下する。
本発明の感光性樹脂組成物を構成する場合、光架橋反応
を促進させる目的で、光重合開始剤、光増感剤を混合す
ることが望ましい。これらの化合物は溶剤に溶解、もし
くは分散した状態で感光性樹脂に混合するか、感光性樹
脂に対し化学的に結合させてもよい。
制限はないが、一例として、ベンゾフェノン、ヒドロキ
シベンゾフェノン、ビス−N,N−ジメチルアミノベン
ゾフェノン、ビス−N,N−ジエチルアミノベンゾフェ
ノン、4−メトキシ−4′−ジメチルアミノベンゾフェ
ノン等のベンゾフェノン類、チオキサントン、2,4−
ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサント
ン、クロロチオキサントン、イソプロポキシクロロチオ
キサントン等のチオキサントン類、エチルアントラキノ
ン、ベンズアントラキノン、アミノアントラキノン、ク
ロロアントラキノン等のアントラキノン類、アセトフェ
ノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチル
エーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾイン
エーテル類、2,4,6−トリハロメチルトリアジン
類、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2
−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダ
ゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−
ジ(m−メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−
(o−フルオロフェニル)−4,5−フェニルイミダゾ
ール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−
ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフ
ェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、
2,−ジ(p−メトキシフェニル)−5−フェニルイミ
ダゾール二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)
−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,
5−トリアリールイミダゾール二量体類、ベンジルジメ
チルケタール、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1
−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2
−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−
モルホリノ−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メ
チル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−〔4−
(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル〕−2−ヒドロ
キシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、フェナン
トレンキノン、9,10−フェナンスレンキノン、メチ
ルベンゾイン、エチルベンゾイン等ベンゾイン類、9−
フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9′−アクリ
ジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体、ビスアシルフ
ォスフィンオキサイド、およびこれらの混合物等が挙げ
られる。
ることも出来る。これらの例として、p−ジメチルアミ
ノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソア
ミル、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエ
タノールアミン等が挙げられる。
度、コントラストの増加、硬化物物性向上の目的で、重
合性モノマーを添加することが出来る。一例として、ポ
リエチレングリコールジアクリレート(エチレン基の数
が2〜14のもの)、ポリエチレングリコールジメタク
リレート(エチレン基の数が2〜14のもの)、トリメ
チロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロ
パンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレー
ト、トリメチロールプロパンエトキシトリメタクリレー
ト、トリメチロールプロパンプロポキシトリアクリレー
ト、トリメチロールプロパンプロポキシトリメタクリレ
ート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テト
ラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロ
ールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタ
ンテトラメタクリレート、ポリプロピレングリコールジ
アクリレート(プロピレン基の数が2〜14のもの)、
ポリプロピレングリコールジメタクリレート(プロピレ
ン基の数が2〜14のもの)、ジペンタエリスリトール
ペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメ
タクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、
ビスフェノールAポリオキシエチレンジアクリレート、
ビスフェノールAポリオキシエチレンジメタクリレー
ト、ビスフェノールAジオキシエチレンジアクリレー
ト、ビスフェノールAジオキシエチレンジメタクリレー
ト、ビスフェノールAトリオキシエチレンジアクリレー
ト、ビスフェノールAトリオキシエチレンジメタクリレ
ート、ビスフェノールAデカオキシエチレンジアクリレ
ート、ビスフェノールAデカオキシエチレンジメタクリ
レート、多価カルボン酸(無水フタル酸等)と水酸基及
びエチレン性不飽和基を有する化合物(β−ヒドロキシ
エチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート等)とのエステル化物、アクリル酸若しくはメタク
リル酸のアルキルエステル(アクリル酸メチルエステ
ル、メタクリル酸メチルエステル、アクリル酸エチルエ
ステル、メタクリル酸エチルエステル、アクリル酸ブチ
ルエステル、メタクリル酸ブチルエステル、アクリル酸
2−エチルヘキシルエステル、メタクリル酸2−エチル
ヘキシルエステル等)などが挙げられる。
として、重合禁止剤、可塑剤、顔料、染料、消泡剤、カ
ップリング剤等、従来公知のものを必要に応じて配合で
きる。
式等、いずれも可能であるが、残渣の少ないスプレー式
が好ましい。必要に応じて、超音波等を照射することも
できる。
弱アルカリ性であってもよい。現像性補助の目的で有機
溶剤、界面活性剤、消泡剤等を添加することも可能であ
る。
が、この感光性樹脂を用いて構成される感光性樹脂組成
物の種類、使用目的によって異なるため、あくまで例示
であり、本発明の範囲を制限するものではない。
6g、p−ヒドロキシベンズアルデヒド48g、ピリジ
ン2g、およびN−ニトロソ−フェニルヒドロキシルア
ミンアンモニウム塩(和光純薬製品、商品名Q−130
0)1gを反応容器に入れ、80℃の湯浴中で5時間攪
拌した。グリシジルメタクリレートの反応率が99%
で、純度80%のp−(3−メタクリロキシ−2−ヒド
ロキシプロピルオキシ)ベンズアルデヒドが得られた。
酢酸ビニル鹸化物(日本合成工業製品 商品名EG−0
5)45gを精製水225gに分散させた後、80℃ま
で昇温して溶解させた。この溶液にリン酸4.5g、上
記反応で得られた純度80%のp−(3−メタクリロキ
シ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)ベンズアルデヒド
12gを加え、80℃で6時間攪拌した。得られた透明
な粘調性溶液を室温まで冷却した後、塩基性イオン交換
樹脂(三菱化学製品 ダイヤイオンWA20)30gを
加え1時間攪拌した。pHが中性であることを確認した
後、400メッシュの紗を用いてイオン交換樹脂を濾
別、透明な粘調性樹脂溶液を得た。
−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシポロポキシ)−3,
4−ジメチル−9H−チオキサントン−9−オン メソ
クロライド(日本化薬製品 カヤキュアQTX)を溶液
中の樹脂分に対し2重量%添加し感光性組成物を得た。
ガラス基板上に全面塗布、80℃のクリーンオーブンで
30分間乾燥した後、室温まで冷却、所定のパターンを
備えたマスクを介し、照度5.0mW/cm2の超高圧
水銀灯で50mj/cm2の紫外線を照射した。続いて
イオン交換水で30秒間スプレー現像し、目的のパター
ンを得た。パターンの膜厚は10μm、解像度は4μm
であり、感度はウグラステップタブレットで10段であ
った。
度、鹸化度を表1に示すものに代え、実施例1と同様
に、p−(3−メタクリロキシ−2−ヒドロキシプロピ
ルオキシ)ベンズアルデヒドと反応を行い、得られた樹
脂溶液に対し同様に光重合開始剤を添加、同様の操作を
行い、それぞれ目的のパターンを得た。
1.37gとテレフタル酸アルデヒド12.01g、ピリジン0.48
g、及びp-メトキシフェノール0.06gを反応容器に入れ、
70℃の湯浴中で16時間撹拌したところ、グリシジルメタ
クリレートの反応率が99%で、純度82%の(3−メタクリ
ロキシ−2−ヒドロキシプロピル)−4−ホルミルベン
ゾエートが得られた。次に重合度500、鹸化率100%のポ
リ酢酸ビニル鹸化物(日本合成工業製品:商品名NL-0
5)20gを精製水80gに分散させた後、80℃まで昇温して
溶解させた。この溶液にプロピレングリコール40g、リ
ン酸1.2g、N-ニトロソ-フェニルヒドロキシルアミンア
ンモニウム塩(和光純薬製品:商品名Q-1300)、及び上
記反応で得られた純度82%の(3−メタクリロキシ−2
−ヒドロキシプロピル)−4−ホルミルベンゾエート5g
を加え50℃で、4時間撹拌した。得られた透明な粘調性
溶液を室温まで冷却した後、塩基性イオン交換樹脂(三
菱化学製品:商品名 ダイヤイオンWA20)18gを加え1時
間撹拌した。pHが中性であることを確認した後、400メ
ッシュの紗を用いてイオン交換樹脂を濾別し、透明な粘
調性樹脂溶液を得た。この溶液に光重合開始剤として、
アントラキノン−2,6−ジスルホン酸二ナトリウム塩
を溶液中の樹脂分に対し、4重量%添加し、感光性組成物
を得た。この感光性組成物をスピンコーターで、ガラス
基板上に全面塗布、60℃のクリーンオーブンで10分間乾
燥した後、室温まで冷却、所定のパターンを備えたマス
クを介し、照度5.0mW/cm2の超高圧水銀灯で200mJ/cm2の
紫外線を照射した。続いてイオン交換水で60秒間スプレ
ー現像し、目的のパターンを得た。パターンの膜厚は5
μm、解像度は8μmであり、感度はウグラステップタ
ブレットで7段であった。
0、鹸化度を88%(日本合成工業製品:商品名EG-05)に
したものに代え、実施例7と同様、(3−メタクリロキ
シ−2−ヒドロキシプロピル)−4−ホルミルベンゾエ
ートと反応を行い、得られた樹脂溶液に対し同様に光重
合開始剤を添加、同様の操作を行い、膜厚は5μm、解
像度は8μm、感度がウグラステップタブレットで6段
のパターンを得た。
樹脂および感光性樹脂組成物は、新規かつ高感度、高解
像度で有用なものである。
Claims (6)
- 【請求項1】 一般式(1)に示される構成単位を含有
するポリ酢酸ビニル鹸化物を主骨格とすることを特徴と
する感光性樹脂。 【化1】 - 【請求項2】 請求項1において、XおよびYが下記で
示されることを特徴とする感光性樹脂組成物。 【化2】 - 【請求項3】 請求項1又は2の感光性樹脂を成分とす
ることを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 【請求項4】 請求項3において、さらに、重合開始剤
および光増感剤から選択される少なくとも一種を含有す
ることを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 【請求項5】 下記一般式に示されることを特徴とする
化合物。 【化3】 - 【請求項6】 下記一般式に示されることを特徴とする
化合物。 【化4】
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JP36230198A JP4066110B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 感光性樹脂及び感光性樹脂組成物 |
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