JP2005500573A - フォトレジスト用感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、LCD製造工程でフォトレジストとして用いられる感光性樹脂組成物に係り、より詳しくは、エチレン性不飽和2重結合を有するアクリル系共重合体を含んで、絶縁性、平坦性、耐薬品性などの様々な性能が優れており、パターン形成が容易であり透過率が優れていて、液晶表示素子、集積回路素子などの層間絶縁膜を形成するのに適した感光性樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
TFT型液晶表示素子や集積回路素子には、層間に配置される配線の間を絶縁するために層間絶縁膜を用いている。このような層間絶縁膜を形成する場合には、必要とするパターン形状の層間絶縁膜を得るための工程数が少なく、平坦性が優れた感光性材料が用いられている。
【0003】
また、液晶ディスプレイ(LCD)の表示品位の向上に伴ってTFT型液晶表示素子の構造も変化し、層間絶縁膜の膜厚を厚くして平坦性を向上させて用いることが増加している。
【0004】
しかし、前記のように層間絶縁膜用の感光性樹脂組成物の厚さを厚くして用いると、膜の厚さの増加による透明性の低下が問題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、本発明は、前記のような従来技術の問題点を考慮して、絶縁性、平坦性、耐薬品性などの様々な性能が優れており、層間絶縁膜としてパターンの形成が容易である感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0006】
本発明の他の目的は、厚い膜であっても透過率が優れていて、LCD製造工程の層間絶縁膜としての使用に適した感光性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、本発明は、感光性樹脂組成物において、(A)i)下記の化学式1によって示される化合物;ii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;iii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiv)オレフィン系不飽和化合物;を共重合させて得られたアクリル系共重合体と、(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0008】
【化1】
前記化学式1で、R1及びR2は、各々同じでも違ってもよく、各々独立的に、水素原子、C1〜C5のアルキル基、又はC1〜C5のアルコキシ基である。
【0009】
好ましくは、本発明は、(A)i)前記化学式1によって示される化合物10乃至70重量%;ii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;iii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及びiv)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;を共重合させて得られたアクリル系共重合体100重量部と、(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部とを含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0010】
また、本発明は、感光性樹脂組成物において、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;を共重合させて得られたアクリル系共重合体、(B)1,2−キノンジアジド化合物、及び(C)下記の化学式2によって示されるアクリレート化合物を含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0011】
【化2】
前記化学式2で、Rは、水素原子又はC1〜C5のアルキル基、アルコキシ基、もしくはアルカノイル基であり;及び1<a<6であり、a+b=6である。
【0012】
好ましくは、本発明は、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;ii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及びiii)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;を共重合させて得られたアクリル系共重合体100重量部、(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部、及び(C)前記化学式2によって示されるアクリレート化合物1乃至50重量部を含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0013】
また、本発明は感光性樹脂組成物において、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;の共重合体であって、GPC分析時の未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、ポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜20,000であるアクリル系共重合体と、(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含む感光性樹脂組成物を提供する。
【0014】
好ましくは、本発明は、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;ii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及びiii)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;の共重合体であって、GPC分析時の未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、ポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜20,000であるアクリル系共重合体100重量部と、(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部とを含む感光性樹脂組成物を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0016】
本発明は、特定のアクリル系化合物を用いたり、未反応単量体の比率を調節して得たアクリル系共重合体を含むフォトレジスト用感光性樹脂組成物を特徴とする。
【0017】
以下、本発明の感光性樹脂組成物における好ましい第1実施態様を説明する。
【0018】
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)i)前記化学式1によって示される化合物;ii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;iii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiv)オレフィン系不飽和化合物;を共重合させて得られたアクリル系共重合体と、(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含む。
【0019】
本発明の感光性樹脂組成物において、(A)アクリル系共重合体は、現像する時にスカムが発生することのない所定パターンを容易に形成できるようにする役割を果たす。前記(A)アクリル系共重合体は、i)前記化学式1によって示される化合物;ii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;iii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiv)オレフィン系不飽和化合物;を単量体として、溶媒及び重合開始剤の存在下でラジカル反応によって得られる。
【0020】
本発明で共重合の際に用いられるi)前記化学式1によって示される化合物(アクリル系樹脂)の使用量は、全体の総単量体に対し、好ましくは10〜70重量%、より好ましくは20〜50重量%である。前記化学式1の化合物の使用量が10重量%未満であると、アクリル系共重合体の保存安定性が低下する傾向があり、70重量%を超えると、アクリル系共重合体がアルカリ水溶液に溶解し難くなる。
【0021】
前記化学式1によって示される化合物の具体的な例を挙げれば、下記の化学式1a乃至1dの通りである。
【0022】
【化1a】
【0023】
【化1b】
【0024】
【化1c】
【0025】
【化1d】
本発明で、共重合の際に用いられるii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物の使用量は、全体の総単量体に対して5〜40重量%が好ましく、より好ましくは10〜30重量%である。前記単量体の使用量が5重量%未満であると、アルカリ水溶液に溶解し難くなり、反面、40重量%を超えると、アルカリ水溶液に対する溶解性が過度に大きくなる傾向がある。
【0026】
前記ii)化合物の具体的な例は、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸;及びこれら不飽和ジカルボン酸の無水物;などがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。これらの中で、アクリル酸、メタクリル酸、又は無水マレイン酸を用いるのが、共重合反応性とアルカリ水溶液に対する溶解性が優れているので好ましい。
【0027】
また、本発明で共重合の際に用いられるiii)エポキシ基含有不飽和化合物の使用量は、全体の総単量体に対して10〜70重量%が好ましく、より好ましくは20〜60重量%である。前記エポキシ含有不飽和化合物の使用量が10重量%未満であると、得られるパターンの耐熱性が低下する傾向があり、70重量%を超えると、共重合体の保存安定性が低下する傾向がある。
【0028】
前記エポキシ含有不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アクリル酸−β−エチルグリシジル、メタクリル酸−β−エチルグリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルなどがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。好ましくは、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルなどを用いるのが、共重合反応性及び得られたパターンの耐熱性を高めるので良い。
【0029】
また、本発明で共重合の際に用いられるiv)オレフィン系不飽和化合物の使用量は、全体の総単量体に対して10〜70重量%が好ましく、より好ましくは20〜50重量%である。前記オレフィン系不飽和化合物の使用量が10重量%未満であると、アクリル系共重合体の保存安定性が低下する傾向があり、70重量%を超えると、アクリル系共重合体がアルカリ水溶液に溶解し難くなる。
【0030】
前記オレフィン系不飽和化合物の具体的な例には、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボルニル、シクロヘキシルアクリレート、2−メチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル1,3−ブタジエンなどがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。好ましくは、スチレン、ジシクロペンタニルメタクリレート、又はp−メトキシスチレンが、共重合反応性及びアルカリ水溶液に対する溶解性の面から有利である。
【0031】
前記アクリル系共重合体の重合に用いられる溶媒の具体的な例には、メタノール、テトラヒドロフラン、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モノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジ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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、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プロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエチルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエチルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ4−メチル2−ペンタノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエーテル類などがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。
【0032】
前記アクリル系共重合体の製造に用いられる重合開始剤にはラジカル重合開始剤を用い、具体的な例には、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(4−メトキシ2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1´−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、ジメチル2,2´−アゾビスイソブチレートなどがある。
【0033】
本発明において、前記化学式1の化合物を用いて製造されたアクリル系共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が全て5,000〜30,000であることが好ましく、5,000〜20,000であるのが更に好ましい。この時、前記Mwが5,000未満である膜の場合、現像性、残膜率などが低下したり、パターン形状、耐熱性などが劣る傾向があり、Mwが30,000を超えると、感度が低下したりパターン形状が劣る傾向がある。
【0034】
また、本発明の感光性樹脂組成物において、感光性化合物として(B)1,2−キノンジアジド化合物を用いるのが好ましい。前記1,2−キノンジアジド化合物の具体的例には、1,2−キノンジアジド4−スルホン酸エステル、1,2−キノンジアジド5−スルホン酸エステル、1,2−キノンジアジド6−スルホン酸エステルなどがある。
【0035】
前記キノンジアジド化合物は、ナフトキノンジアジドスルホン酸ハロゲン化合物とフェノール化合物とを弱塩基下で反応させて得られる。
【0036】
前記フェノール化合物の具体的な例としては、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2´又は4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2´−テトラヒドロキシ4´−メチルベンゾフェノン、2,3,4,4´−テトラヒドロキシ3´−メトキシベンゾフェノン、2,3,4,2´又は2,3,4,6´−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6,3´、2,4,6,4´又は2,4,6,5´−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、3,4,5,3´、3,4,5,4´又は3,4,5,5´−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、トリ(p−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン、4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール、ビス(2,5−ジメチル4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタンなどがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。
【0037】
前記化合物の合成時、エステル化度は50〜85%が好ましく、エステル化度が50%未満であると残膜率が悪くなる傾向があり、85%を超えると保管安定性が落ちる傾向があり得る。
【0038】
前記1,2−キノンジアジド化合物の使用量は、前記(A)のアクリル系共重合体100重量部に対して5〜100重量部が好ましく、一層好ましくは10〜50重量部である。前記1,2−キノンジアジド化合物の使用量が5重量部未満であると、露光部と非露光部との溶解度の差が小さくてパターン形成が難しくなり、100重量部を超えると、短時間の光照射時に未反応の1,2−キノンジアジド化合物が多量残って、アルカリ水溶液での溶解度が過度に低くなるため、現像が難しくなる。
【0039】
また、本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、(C)エチレン性不飽和2重結合を有する重合性化合物、(D)エポキシ樹脂、(E)接着促進剤、及び(F)界面活性剤を更に含むことができる。
【0040】
前記(C)エチレン性不飽和2重結合を有する重合性化合物は、感光性樹脂組成物から得られるパターンの耐熱性、感度などを向上できる。前記エチレン性不飽和2重結合を有する重合性化合物の例を挙げると、単官能メタクリレート、2官能メタクリレート、又は3官能以上のメタクリレートを使用できる。好ましくは、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボルニル、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メタクリルオキシエチル2−ヒドロキシプロピルフタレートなどの単官能メタクリレート;エチレングリコールメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、プロピレングリコールメタクリレート、テトラエチレングリコールメタクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレートなどの2官能メタクリレート;トリメチルロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリトールトリメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリトリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサメタクリレートなどの3官能以上のメタクリレート;などがあり、これらを単独又は2種以上混合して使用できる。前記(C)化合物の使用量は、前記(A)アクリル系共重合体100重量部に対して1乃至50重量部、より好ましくは5乃至30重量部を用いるのが好ましい。
【0041】
前記(D)エポキシ樹脂は、感光性樹脂組成物から得られるパターンの耐熱性、感度などを向上できる。前記エポキシ樹脂の具体的例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、(A)アクリル系共重合体とは異なるメタクリル酸グリシジルを(共)重合した樹脂などがある。好ましくは、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、又はグリシジルエステル型エポキシ樹脂を用いるのが良い。前記エポキシ樹脂の使用量は、アルカリ可溶性樹脂100重量部に対して0.1乃至30重量部であるのが好ましく、この時、その使用量が30重量部を超えると、アルカリ可溶性樹脂に対する相溶性が落ちるので、十分な塗布性能は得られない。
【0042】
前記(E)接着促進剤は、基板との接着性を向上させるために用い、アクリル系共重合体100重量部に対して0.1乃至20重量部を使用できる。このような接着促進剤としては、カルボキシル基、メタクリル基、イソシアネート基、エポキシ基などの反応性置換基を有するシランカップリング剤などを使用できる。具体的な例としては、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシ)シクロヘキシルエチルトリメトキシシランなどがある。
【0043】
また、前記(F)界面活性剤は、感光性組成物の塗布性や現像性を向上させるために用いる。このような界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、F171、F172、F173(大日本インキ(株)の商品名)、FC430、FC431(住友スリーエム(株)の商品名)、KP341(信越化学工業(株)の商品名)などがある。前記界面活性剤の使用量は、固形分100重量部に対して0.0001乃至2重量が好ましい。
【0044】
以下、本発明の感光性樹脂組成物における好ましい第2実施態様について説明する。
【0045】
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;を共重合させて得られたアクリル系共重合体、(B)1,2−キノンジアジド化合物、及び(C)下記の化学式2によって示されるアクリレート化合物を含む。
【0046】
【化2】
前記化学式2で、Rは、水素原子又はC1〜C5のアルキル基、アルコキシ基、もしくはアルカノイル基であり;及び1<a<6であり、a+b=6である。
【0047】
本発明の感光性樹脂組成物において、前記(A)アクリル系共重合体は、現像する時にスカムが発生することのない所定パターンを容易に形成できるようにする役割を果たす。このような前記(A)アクリル系共重合体は、i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;を単量体として、溶媒及び重合開始剤の存在下でラジカル反応によって得られる。
【0048】
本発明で共重合の際に用いられるi)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;は、各々前記好ましい第1実施態様で用いた化合物と同じ化合物及び含量で使用できる。
【0049】
また、本発明で感光性化合物として用いられる(B)1,2−キノンジアジド化合物も、前記好ましい第1実施態様で用いた化合物と同じ化合物及び含量で使用できる。
【0050】
特に、本発明の感光性樹脂組成物は、エチレン性不飽和2重結合を有する前記化学式2によって示されるアクリレート化合物を用いて、感光性樹脂組成物から得られるパターンの耐熱性、透明性、感度などを向上できる。前記化学式2によって示されるアクリレート化合物は、単独又は2種以上混合して使用できる。
【0051】
また、本発明は、前記化学式2のアクリレート化合物と共に、他の種類のエチレン性不飽和2重結合を有する単官能メタクリレート、2官能メタクリレート、又は3官能以上のメタクリレートを混合して使用できる。前記単官能メタクリレート、2官能メタクリレート、又は3官能以上のメタクリレートの例としては、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、メタアクリル酸イソボルニル、3−メトキシブチルメタクリレート、2−メタアクリリルオキシエチル2−ヒドロキシプロピルフタレートなどの単官能メタクリレート;エチレングリコールメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、プロピレングリコールメタクリレート、テトラエチレングリコールメタクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレートなどの2官能メタクリレート;トリメチロオールプロパントリメタクリレートのような3官能以上のメタクリレート;などがある。
【0052】
前記(C)の化学式2のアクリレート化合物の使用量は、前記(A)アクリル系共重合体100重量部に対して1乃至50重量部、より好ましくは5乃至30重量部である。
【0053】
その他に、本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、(D)エポキシ樹脂、(E)接着促進剤、及び(F)界面活性剤をさらに含むことができる。前記(D)エポキシ樹脂、(E)接着促進剤、及び(F)界面活性剤は、各々前記好ましい第1実施態様と同じ種類と含量で使用できる。
【0054】
また、本発明の感光性樹脂組成物における好ましい第3実施態様について説明する。
【0055】
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;の共重合体であって、GPC分析時の未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、ポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜20,000であるアクリル系共重合体と、(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含む。
【0056】
本発明の感光性樹脂組成物において、前記(A)アクリル系共重合体は、現像する時にスカムが発生することのない所定パターンを容易に形成できるようにする役割を果たす。このような前記(A)アクリル系共重合体は、i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;を単量体として、溶媒及び重合開始剤の存在下でラジカル反応させ、GPC分析時の未反応のモノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、最終に得られた共重合体の分子量が5,000〜20,000になるように製造するのが重要である。
【0057】
このために、前記(A)アクリル系共重合体の重合は、共重合に対する溶解度の良い溶媒下で反応を行い、その後、得られた共重合体溶液で(A)の共重合体に対して溶解度の低い貧溶媒を滴下又は混合させて共重合体溶液を沈殿させる。その後、沈殿した共重合体を含む溶液層を分離、回収して、未反応のモノマーと重合開始剤の面積が5%以下である共重合体溶液を得る。つまり、共重合体溶液のGPC分析を通じて未反応モノマーと重合開始剤を除去して、これらの面積が全面積の5%以下となるように調節する。この時、未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以上であると透過率と残膜率が落ち、耐熱性と耐薬品性にも悪い影響を与える恐れがある。前記貧溶媒は、水、ヘキサン、ヘプタン及びトルエンからなる群より1種以上選択されるのが好ましい。
【0058】
このような方法で得られた(A)アクリル系共重合体は、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が5,000〜20,000であるのが好ましい。前記Mwが5,000未満であると、得られた膜の現像性、残膜率などが低下したり、パターン形状、耐熱性などが劣る傾向があり、Mwが20,000を超えると、感度が低下したりパターン形状が劣る傾向がある。
【0059】
この時、本発明で共重合の際に用いられるi)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;は、各々前記好ましい第1実施態様で用いた化合物と同じ化合物及び含量で使用できる。
【0060】
また、本発明で感光性化合物として用いられる(B)1,2−キノンジアジド化合物も、前記好ましい第1実施態様で用いた化合物と同じ化合物及び含量で使用できる。
【0061】
一方、本発明は前記(A)アクリル系共重合体と、(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含み、必要に応じて、(C)〜(F)成分をさらに含む好ましい実施態様の感光性樹脂組成物に溶媒を添加して感光性樹脂組成物コーティング溶液を提供できる。
【0062】
前記感光性樹脂組成物コーティング溶液の固形分濃度は30〜70重量%であるのが好ましく、これは0.2μm程度のミリポアフィルターなどを用いて濾過して用いる。
【0063】
前記感光性樹脂組成物コーティング溶液の製造に用いる溶媒としては、メタノール、エタノールなどのアルコール類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;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モノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;ジ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などのジエチレングリコール類;プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ4−メチル2−ペンタノンなどのケトン類;及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステル類;などがある。好ましくは、溶解性、各成分との反応性、及び塗布膜の形成が容易なグリコールエーテル類、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、及びジエチレングリコール類からなる群より選択して用いるのがよい。
【0064】
本発明は、前記で得られた感光性樹脂組成物を、スプレー法、ロールコーター法、回転塗布法によって基板の表面に塗布し、予備加熱(プリベーク)によって溶媒を除去して塗布膜を形成する。前記予備加熱の条件は、70〜110℃で1〜15分間実施するのが好ましい。その後、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、エックス線などを塗布膜に照射した後、現像液で現像して、不必要な部分を除去することによって所定のパターンを形成する。
【0065】
前記現像液としてはアルカリ水溶液が用いられる。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどの無機アルカリ類;エチルアミン、n−プロピルアミンなどの1級アミン類;ジエチルアミンなどの2級アミン類;トリメチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミンなどの3級アミン類;ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミン類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの4級アンモニウム塩の水溶液;を使用できる。前記現像液は、アルカリ性化合物を0.1〜10%の濃度で溶解して用い、メタノール、エタノールなどのような水溶性有機性有機溶媒及び界面活性剤を適量添加できる。
【0066】
前記現像の後、超純水で30〜90秒間洗浄して不必要な部分を除去し、パターンを形成する。形成されたパターンに紫外線などの光を照射した後、パターンをオーブンなどの加熱装置によって150〜250℃で30〜90分間加熱処理して、最終パターンが得られる。
【0067】
以下、本発明を下記の実施例及び比較例を参照して説明する。しかし、これら例は本発明を例示するためのものであり、本発明がこれらに限られるわけではない。
【実施例】
【0068】
〔合成例1〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、前記化学式1aの化合物25重量部、メタクリル酸20重量部、スチレン50重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、アクリル系共重合体[A−1]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は12000であった。この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0069】
〔合成例2〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、前記化学式1bの化合物25重量部、メタクリル酸20重量部、スチレン50重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、アクリル系共重合体[A−2]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は11800であった。この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0070】
〔合成例3〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、前記化学式1cの化合物25重量部、メタクリル酸20重量部、スチレン50重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、共重合体[A−3]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形方濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は13400であった。前記重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0071】
〔合成例4〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、前記化学式1dの化合物25重量部、メタクリル酸20重量部、スチレン50重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、共重合体[A−4]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は13400であった。前記重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0072】
〔比較合成例1〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、メタクリル酸25重量部、スチレン50重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部、ベンジルメタクリレート20重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、共重合体[a−1]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は16700であった。前記重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0073】
〔合成例6〕
1 , 2−キノンジアジド化合物の製造
4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1モルと、1,2−ナフトキノンジアジド5−スルホン酸[クロライド]2モルとを縮合反応させて、[4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル]を製造した。
【0074】
〔実施例1〕
感光性樹脂組成物の製造
合成例1で得られた重合体溶液(共重合体[A−1])100重量部、及び合成例6で得られた縮合物[4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル]25重量部を混合し、固形分濃度が35重量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解した後、0.2μmのミリポアフィルターで濾過して、感光性樹脂組成物の溶液を製造した。
【0075】
前記で製造された感光性樹脂組成物に対して下記のような方法で物性を評価した後、その結果を下記の表1に示した。
【0076】
1)感度:ガラス基板の上に、スピンコーターを用いて前記組成物溶液を塗布した後、90℃で2分間ホットプレート上で予備加熱して膜を形成した。
【0077】
前記で得られた膜に、所定のパターンマスクを用いて、365nmでの強度が15mW/cm2である紫外線を20秒間照射した。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド2.38重量%の水溶液を用いて25℃で1分間現像した後、超純水で1分間洗浄した。
【0078】
その後、前記で形成されたパターンに、365nmでの強度が15mW/cm2である紫外線を34秒間照射した後、オーブンの中で220℃で60分間加熱し、硬化して、パターン膜を得た。
【0079】
2)解像度:解像度の評価、前記(I)で得られたパターン膜に形成された最小寸法で行った。
【0080】
3)透明性:透明性の評価、分光光度計を用いて、パターン膜の400nmの透過率を測定した。
【0081】
4)耐熱変色性:耐熱変色性の評価、測定基板を250℃のオーブンで1時間加熱して、加熱前後におけるパターン膜の透過率変化により耐熱変色性を評価した。この時の変化率が5%未満の場合は[○]、5〜10%の場合は[△]、10%を越える場合は[×]で表示した。
【0082】
〔実施例2〕
合成例1で製造された重合体溶液の代わりに、合成例2で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、前記実施例1と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表1に示した。
【0083】
〔実施例3〕
合成例1で製造された重合体溶液の代わりに、合成例3で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例1と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表1に示した。
【0084】
〔実施例4〕
合成例1で製造された重合体溶液の代わりに、合成例4で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例1と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表1に示した。
【0085】
〔比較例1〕
合成例1で製造された重合体溶液の代わりに、比較合成例1で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例1と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表1に示した。
【0086】
【表1】
前記表1を見ると、本発明による実施例1乃至4の場合は、前記化学式1の感光性化合物を含むアクリル系共重合体を用いるので感度が150〜170mJ/cm2と優れ、高解像度を示し、特に、透明性及び耐熱変色性が非常に優れていて、高い平坦性のための膜厚が厚い層間絶縁膜に適用しても差し支えないことが分かる。これに反し、比較例1は感度及び解像度が不良であり、透明性が低いため、厚い膜に適用し難く、耐熱変色性も悪かった。
【0087】
〔合成例7〕
アクリル系共重合体の製造
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート125重量部、メタクリル酸20重量部、メタクリル酸グリシジル25重量部、スチレン40重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部、アクリル酸イソボルニル10重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させてこの温度を5時間維持して、共重合体[A−1]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液の固形分濃度は45重量%であり、重合体の重量平均分子量は13000であった。この時、重量平均分子量は、GPCを用いて測定したポリスチレン換算平均分子量である。
【0088】
〔実施例5〕
感光性樹脂組成物の製造
合成例7で得られた重合体溶液(共重合体[A−1])100重量部、及び前記合成例6で得られた縮合物[4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1,2−ナフトキノンジアジド5−スルホン酸エステル]25重量部、及び下記の化学式2aのアクリレート化合物15重量部を混合して、固形分濃度が35重量%になるようにジエチレングリコールジメチルエーテルに溶解した後、0.2μmのミリポアフィルターで濾過して、感光性樹脂組成物溶液を製造した。
【0089】
【化2a】
前記で製造された感光性樹脂組成物に対して前記と同じ方法で物性を評価した後、その結果を下記の表2に示した。
【0090】
〔実施例6〕
前記化学式2aのアクリレート化合物の代わりに、下記の化学式2bのアクリレート化合物を用いたことを除けば、前記実施例5と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表2に示した。
【0091】
【化2b】
〔実施例7〕
前記化学式2aのアクリレート化合物の代わりに、下記の化学式2cのアクリレート化合物を用いたことを除けば、前記実施例5と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表2に示した。
【0092】
【化2c】
〔比較例2〕
前記化学式2a乃至2cのアクリレート化合物を用いないことを除けば、実施例5と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表2に示した。
【0093】
【表2】
前記表2を見ると、本発明による前記化学式2のエチレン性不飽和2重結合を有するアクリレートを含む実施例5乃至7の場合は、特に透明性と耐熱変色性が優れていて、高い平坦性のための膜厚の厚い層間絶縁膜に適用しても差し支えないことが分かる。これに反し、比較例2は感度が不良であり、透明性や耐熱変色性が悪いので、厚い層間絶縁膜に適用し難い。
【0094】
〔合成例8〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部、メタクリル酸15重量部、メタクリル酸グリシジル30重量部、スチレン20重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部、及びアクリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、アクリル系共重合体[a−1]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液(a−1)にヘキサン900重量部を滴下させて共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体溶液を分離してプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150重量部を入れ、40℃まで加熱、減圧蒸留して、共重合体(A−1)を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度は30重量%であり、GPC分析結果、未反応モノマーと重合開始剤の面積が2.3%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は12800であった。
【0095】
〔合成例9〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)9重量部及びテトラヒドロフラン200重量部、メタクリル酸10重量部、メタクリル酸グリシジル30重量部、スチレン20重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート10重量部、及びアクリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を8時間維持して、アクリル系共重合体[a−2]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液(a−2)にヘキサン900重量部を滴下させて共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体溶液を分離してプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150重量部を入れ、40℃まで加熱、減圧蒸留して、共重合体(A−2)を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度は30重量%であり、GPC分析結果、未反応単量体と重合開始剤の面積が0.5%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は9400であった。
【0096】
〔合成例10〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部、イタコン酸10重量部、メタクリル酸グリシジル25重量部、スチレン30重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部、及びアクリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を8時間維持して、アクリル系共重合体[a−3]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液(a−3)にヘキサン900重量部を滴下させて共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体溶液を分離してプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150重量部を入れ、40℃まで加熱、減圧蒸留して、共重合体(A−3)を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度は30重量%であり、GPC分析結果、未反応単量体と重合開始剤の面積が1.6%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は9400であった。
【0097】
〔合成例11〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部、メタクリル酸10重量部、メタクリル酸グリシジル25重量部、スチレン25重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート10重量部、及びアクリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を8時間維持して、アクリル系共重合体[a−4]を含む重合体溶液を得た。得られた重合体溶液(a−4)にヘキサン900重量部を滴下させて共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体溶液を分離してプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150重量部を入れ、40℃まで加熱、減圧蒸留して、共重合体(A−4)を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度は30重量%であり、GPC分析結果、未反応単量体と重合開始剤の面積が0.7%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は9300であった。
【0098】
〔比較合成例2〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部、メタクリル酸15重量部、メタクリル酸グリシジル30重量部、スチレン20重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート5重量部、及びアクリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を5時間維持して、アクリル系共重合体[b−1]を含む重合体溶液を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度が30重量%であり、GPC分析結果、未反応単量体と重合開始剤の面積が20%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は12800であった。
【0099】
〔比較合成例3〕
冷却管と撹拌器を備えたフラスコに、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7重量部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200重量部、メタクリル酸10重量部、メタクリル酸グリシジル30重量部、スチレン20重量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート10重量部、及びアルリル酸イソボルニル30重量部を入れて窒素置換した後、緩慢に攪拌を始めた。反応溶液を62℃まで上昇させ、この温度を9時間維持して、アクリル系共重合体[b−2]を含む重合体溶液を得た。得られた共重合体溶液の固形分濃度が30重量%であり、GPC分析結果、未反応単量体と重合開始剤の面積が15%であり、ポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は16800であった。
【0100】
〔実施例8〕
感光性樹脂組成物の製造
合成例8で得られた重合体溶液(共重合体[A−1])100重量部、及び合成例6で得られた縮合物[4,4´−[1−[4−[1−[4−ヒドロキシフェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル]25重量部を混合し、固形分濃度が35重量%になるようにジエチレングリコールジメチルエーテルに溶解した後、0.2μmのミリポアフィルターで濾過して、感光性樹脂組成物の溶液を製造した。
【0101】
前記で製造された感光性樹脂組成物に対して前記と同じ方法で物性を評価した後、その結果を下記の表3に示した。
【0102】
〔実施例9〕
合成例8で製造された重合体溶液の代わりに、合成例9で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、前記実施例8と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表3に示した。
【0103】
〔実施例10〕
合成例8で製造された重合体溶液の代わりに、合成例10で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例8と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表3に示した。
【0104】
〔実施例11〕
合成例8で製造された重合体溶液の代わりに、合成例11で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例8と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表3に示した。
【0105】
〔比較例3〕
合成例8で製造された重合体溶液の代わりに、比較合成例2で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例8と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表3に示した。
【0106】
〔比較例4〕
合成例8で製造された重合体溶液の代わりに、比較合成例3で製造された重合体溶液を用いたことを除けば、実施例8と同じ方法で組成物溶液を製造して物性を評価し、その結果を下記の表3に示した。
【0107】
【表3】
前記表3によれば、本発明による実施例8乃至11の場合は、未反応モノマーと重合開始剤が5%以下であり、Mwが5,000〜20,000である共重合体を用いるので、特に透明性、残膜率、及び耐熱性が優れていて、高い平坦性のための膜厚が厚い層間絶縁膜に適用しても差し支えないことが分かる。これに反し、比較例3及び4の場合は感度は良好であるが、解像度、残膜率、透明性、及び耐熱性が不良であって、厚い膜には適用し難い。
【0108】
以上のように、本発明による感光性樹脂組成物は、感度、解像度だけでなく、絶縁性、平坦性、透明性、現像性、残膜率、耐薬品性、耐熱性などの様々な性能が優れており、特に、層間絶縁膜パターンの形成が容易であり、厚い膜の場合でも透過率が優れていて、LCD製造工程のフォトレジストとして用いるのに効果的である。
Claims (25)
- 前記感光性樹脂組成物が、
(A)i)前記化学式1によって示される化合物10乃至70重量%;
ii)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;
iii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及び
iv)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;
を共重合させて得られたアクリル系共重合体100重量部と、
(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部と
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記(A)アクリル系共重合体のポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が5,000乃至30,000であることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)ii)の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、及びこれらの不飽和カルボン酸無水物からなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)iii)のエポキシ基含有不飽和化合物が、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アクリル酸−β−エチルグリシジル、メタクリル酸−β−エチルグリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)ii)のオレフィン系不飽和化合物が、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボルニル、シクロヘキシルアクリレート、2−メチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル1,3−ブタジエンからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記感光性樹脂組成物が、(A)のアクリル系共重合体100重量部に対し、(C)エチレン性不飽和二重結合を有する重合性化合物1乃至50重量部、(D)エポキシ樹脂0.1乃至30重量部、(E)接着促進剤0.1乃至20重量部、及び(F)界面活性剤0.0001乃至2重量部をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(B)1,2−キノンジアジド化合物が、1,2−キノンジアジド4−スルホン酸エステル、1,2−キノンジアジド5−スルホン酸エステル、又は1,2−キノンジアジド6−スルホン酸エステルであることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記感光性樹脂組成物が、
(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;
ii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及び
iii)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;
を共重合させて得られたアクリル系共重合体100重量部、
(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部、及び
(C)前記化学式2によって示されるアクリレート化合物1乃至50重量部
を含むことを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記(A)アクリル系共重合体のポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)が5,000乃至30,000であることを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)i)の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、及びこれらの不飽和カルボン酸無水物からなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)ii)のエポキシ基含有不飽和化合物が、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アクリル酸−β−エチルグリシジル、メタクリル酸−β−エチルグリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)ii)のオレフィン系不飽和化合物が、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボルニル、シクロヘキシルアクリレート、2−メチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル1,3−ブタジエンからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(B)の1,2−キノンジアジド化合物が、1,2−キノンジアジド4−スルホン酸エステル、1,2−キノンジアジド5−スルホン酸エステル、又は1,2−キノンジアジド6−スルホン酸エステルであることを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記感光性樹脂組成物が、(A)のアクリル系共重合体100重量部に対し、(C)エチレン性不飽和二重結合を有する重合性化合物1乃至50重量部、(D)エポキシ樹脂0.1乃至30重量部、(E)接着促進剤0.1乃至20重量部、及び(F)界面活性剤0.0001乃至2重量部からなる群より1種以上選択される添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の感光性樹脂組成物。
- 感光性樹脂組成物において、
(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;
ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及び
iii)オレフィン系不飽和化合物;
の共重合体であって、GPC分析時の未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、ポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜20,000であるアクリル系共重合体と、
(B)1,2−キノンジアジド化合物とを含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。 - 前記感光性樹脂組成物が、
(A)i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物5乃至40重量%;
ii)エポキシ基含有不飽和化合物10乃至70重量%;及び
iii)オレフィン系不飽和化合物10乃至70重量%;
の共重合体であって、GPC分析時の未反応モノマーと重合開始剤の面積が5%以下であり、ポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜20,000である前記アクリル系共重合体100重量部と、
(B)1,2−キノンジアジド化合物5乃至100重量部とを含むことを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記(A)のアクリル系共重合体は、
(A)の共重合体に対して溶解度の低い貧溶媒を、i)不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物;ii)エポキシ基含有不飽和化合物;及びiii)オレフィン系不飽和化合物;の共重合体溶液に滴下又は混合させて、共重合体溶液を沈殿させた後に分離する段階を含んで製造されることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記貧溶媒が、水、ヘキサン、ヘプタン、及びトルエンからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)i)の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、又はこれらの混合物が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、及びこれらの不飽和カルボン酸無水物からなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)ii)のエポキシ基含有不飽和化合物が、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、アクリル酸−β−エチルグリシジル、メタクリル酸−β−エチルグリシジル、アクリル酸−3,4−エポキシブチル、メタクリル酸−3,4−エポキシブチル、アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、メタクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)iii)のオレフィン系不飽和化合物が、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、メチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート、メタクリル酸イソボルニル、シクロヘキシルアクリレート、2−メチルシクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチルアクリレート、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、1,3−ブタジエン、イソプレン、及び2,3−ジメチル1,3−ブタジエンからなる群より1種以上選択されることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(B)の1,2−キノンジアジド化合物が、1,2−キノンジアジド4−スルホン酸エステル、1,2−キノンジアジド5−スルホン酸エステル、又は1,2−キノンジアジド6−スルホン酸エステルであることを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記感光性樹脂組成物が、(A)のアクリル系共重合体100重量部に対し、(C)エチレン性不飽和2重結合を有する重合性化合物1乃至50重量部、(D)エポキシ樹脂0.1乃至30重量部、(E)接着促進剤0.1乃至20重量部、及び(F)界面活性剤0.0001乃至2重量からなる群より1種以上選択される添加剤をさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の感光性樹脂組成物。
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