JP2012053381A - Positive photosensitive composition, cured film formed therefrom and element having cured film - Google Patents

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Yugo Tanigaki
勇剛 谷垣
Takenori Fujiwara
健典 藤原
Keiichi Uchida
圭一 内田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive photosensitive composition having high transparency and excellent surface hardness in a cured film.SOLUTION: A positive photosensitive composition contains (a) a polysiloxane, (b) a naphtoquinone-diazido compound, (c) a curing agent and (d) a solvent, where the (c) curing agent is a compound represented by the general formula (1) or (2). (R, R, R, R, Rand Reach represents a direct bond or an alkylene chain having a carbon number of 1 to 10 and these may be the same or different. In addition, R, R, R, R, Rand Reach represents a hydrogen, an alkyl group having a carbon number of 1 to 6, an acyl group having a carbon number of 2 to 6 or an aryl group having a carbon number of 6 to 15 and may be the same or different, respectively.)

Description

本発明は、液晶表示素子や有機EL表示素子などの薄膜トランジスタ(TFT)基板用の平坦化膜、タッチパネル用保護膜や絶縁膜、半導体素子の層間絶縁膜、固体撮像素子用平坦化膜やマイクロレンズアレイパターン、あるいは光導波路のコアやクラッド材を形成するための感光性組成物、それから形成された硬化膜、およびその硬化膜を有する素子に関する。   The present invention relates to a planarizing film for a thin film transistor (TFT) substrate such as a liquid crystal display element or an organic EL display element, a protective film or insulating film for a touch panel, an interlayer insulating film for a semiconductor element, a planarizing film for a solid-state imaging element, or a microlens. The present invention relates to a photosensitive composition for forming an array pattern, or a core or cladding material of an optical waveguide, a cured film formed therefrom, and an element having the cured film.

近年、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどにおいて、さらなる高精細や高解像度を実現する手段として、表示装置の開口率を上げる方法が知られている(特許文献1参照)。これは、透明な平坦化膜をTFT基板の上部に保護膜として設け、それによりデータバスラインと画素電極とのオーバーラップを可能とし、従来技術に比べて開口率を上げる方法である。   In recent years, a method for increasing the aperture ratio of a display device has been known as a means for realizing higher definition and higher resolution in a liquid crystal display, an organic EL display, and the like (see Patent Document 1). In this method, a transparent flattening film is provided as a protective film on the TFT substrate, thereby allowing the data bus line and the pixel electrode to overlap with each other, and increasing the aperture ratio as compared with the prior art.

このようなTFT基板用平坦化膜の材料としては、高耐熱性、高透明性の特性を有し、かつ高解像度のパターン形成が必要とされるため、一般的にポジ型の感光性材料が用いられる。さらに硬化膜において、硬度が低いと擦過傷が付きやすくそれによる歩留まりの低下が問題となるため、優れた表面硬度を有することも求められている。代表的な材料としては、アクリル樹脂とキノンジアジド化合物を組み合わせた材料が知られている(特許文献2、3、4参照)。しかしながら、これらの材料は耐熱性や耐薬品性が不十分であり、基板の高温処理や高温製膜、各種薬液処理によって硬化膜が着色し、光線透過率が低下するという問題がある。またアクリル材料は一般的に感度が低いため生産性が低く、より高感度の材料が求められている。   As a material for such a flattening film for a TFT substrate, a positive photosensitive material is generally used because it has high heat resistance and high transparency characteristics and requires high-resolution pattern formation. Used. Further, in a cured film, if the hardness is low, scratches are likely to occur, resulting in a problem of a decrease in yield, so that it is also required to have an excellent surface hardness. As a typical material, a material in which an acrylic resin and a quinonediazide compound are combined is known (see Patent Documents 2, 3, and 4). However, these materials have insufficient heat resistance and chemical resistance, and there is a problem that the cured film is colored by the high temperature treatment, high temperature film formation, and various chemical treatments of the substrate, and the light transmittance is lowered. In addition, since acrylic materials generally have low sensitivity, productivity is low and materials with higher sensitivity are required.

一方、高耐熱性および高透明性の特性を有する他の材料としてポリシロキサンが知られており、これにポジ型の感光性を付与するためにキノンジアジド化合物を組み合わせた材料が報告されている(特許文献5、6参照)。これらの材料は透明性が高く、基板の高温処理によっても透明性は低下しないため、高透明の硬化膜を得ることが可能である。しかしながら、これらの材料においても感度、解像度、耐薬品性、表面硬度は未だ十分とは言えず、より高感度、高解像度、高耐薬品性のポジ型感光性材料の開発が強く望まれている。   On the other hand, polysiloxane is known as another material having high heat resistance and high transparency, and a material in which a quinonediazide compound is combined to impart positive photosensitivity has been reported (patent) References 5 and 6). Since these materials are highly transparent and the transparency is not lowered even by high-temperature treatment of the substrate, a highly transparent cured film can be obtained. However, the sensitivity, resolution, chemical resistance, and surface hardness of these materials are still not sufficient, and the development of positive photosensitive materials with higher sensitivity, higher resolution, and higher chemical resistance is strongly desired. .

特開平9−152625号公報(請求項1)JP-A-9-152625 (Claim 1) 特開2001−281853号公報(請求項1)JP 2001-281853 A (Claim 1) 特開平5−165214号公報(請求項1)JP-A-5-165214 (Claim 1) 特開2002−341521号公報(請求項1)JP-A-2002-341521 (Claim 1) 特開2006−178436号公報(請求項1)JP 2006-178436 A (Claim 1) 特開2009−211033号公報(請求項1)JP 2009-211033 A1 (Claim 1)

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は高透明性、かつ硬化膜において優れた表面硬度を有するポジ型感光性組成物を提供することにある。   This invention is made | formed based on the above situations, and the subject of this invention is providing the positive photosensitive composition which has high transparency and the outstanding surface hardness in a cured film.

また本発明の別の目的は、上記のポジ型感光性組成物から形成されたTFT基板用平坦化膜、層間絶縁膜、タッチパネル用保護膜や絶縁膜、コアやクラッド材などの硬化膜、およびその硬化膜を有する表示素子、半導体素子、固体撮像素子、光導波路などの素子を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a planarizing film for a TFT substrate, an interlayer insulating film, a protective film for a touch panel, an insulating film, a cured film such as a core or a clad material, and the like formed from the positive photosensitive composition. It is to provide an element such as a display element, a semiconductor element, a solid-state imaging element, or an optical waveguide having the cured film.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。すなわち本発明は、(a)ポリシロキサン、(b)ナフトキノンジアジド化合物、(c)硬化剤、(d)溶剤を含むポジ型感光性組成物であって、(c)硬化剤が、一般式(1)で表される化合物、または一般式(2)で表される化合物であることを特徴とするポジ型感光性組成物。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the present invention is a positive photosensitive composition comprising (a) polysiloxane, (b) naphthoquinonediazide compound, (c) curing agent, and (d) solvent, wherein (c) curing agent is represented by the general formula ( A positive photosensitive composition, which is a compound represented by 1) or a compound represented by formula (2).

Figure 2012053381
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(R、R、R、R、R、Rは直接結合あるいは炭素数1〜10のアルキレン鎖を表し、これらは同じでも異なっていてもよい。またR、R、R、R10、R11、R12は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを示し、それぞれが同じでも異なっていてもよい。) (R 1 , R 2 , R 3 , R 7 , R 8 , R 9 each represents a direct bond or an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, and these may be the same or different. R 4 , R 5 , R 6 , R 10 , R 11 , and R 12 each represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. May be different.)

本発明のポジ型感光性組成物は高透明性、かつ優れた表面硬度を有する。また得られた硬化膜は、TFT基板用平坦化膜、層間絶縁膜、タッチパネル用保護膜・絶縁膜として好適に用いることができる。   The positive photosensitive composition of the present invention has high transparency and excellent surface hardness. The obtained cured film can be suitably used as a planarizing film for a TFT substrate, an interlayer insulating film, and a protective film / insulating film for a touch panel.

本発明のポジ型感光性組成物は、(a)ポリシロキサンを含有する。ポリシロキサンの構造は特に制限されないが、好ましい態様としては、下記一般式(4)で表されるオルガノシランのうち1種以上のオルガノシラン混合物を加水分解、縮合させることで合成されるポリシロキサンが挙げられる。   The positive photosensitive composition of the present invention contains (a) polysiloxane. The structure of the polysiloxane is not particularly limited, but a preferred embodiment is a polysiloxane synthesized by hydrolyzing and condensing one or more organosilane mixtures among the organosilanes represented by the following general formula (4). Can be mentioned.

Figure 2012053381
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18は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR18はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R19は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR19はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。nは0〜3の整数である。 R 18 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 18 may be the same or different. . R 19 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 19 may be the same or different. . n is an integer of 0-3.

一般式(4)のR18で挙げられたアルキル基、アルケニル基、およびアリール基はいずれも置換基を有していてもよく、また置換基を有していない無置換体であってもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−デシル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−グリシドキシプロピル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−アミノプロピル基、3−メルカプトプロピル基、3−イソシアネートプロピル基などが挙げられる。アルケニル基の具体例としては、ビニル基、3−アクリロキシプロピル基、3−メタクリロキシプロピル基などが挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、p−ヒドロキシフェニル基、1−(p−ヒドロキシフェニル)エチル基、2−(p−ヒドロキシフェニル)エチル基、4−ヒドロキシ−5−(p−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)ペンチル基、ナフチル基などが挙げられる。 Any of the alkyl group, alkenyl group, and aryl group listed as R 18 in the general formula (4) may have a substituent, or may be an unsubstituted form having no substituent. And can be selected according to the characteristics of the composition. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-decyl group, trifluoromethyl group, 2,2 , 2-trifluoroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 3-glycidoxypropyl group, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group, 3-aminopropyl group, 3-mercaptopropyl Group, 3-isocyanatopropyl group and the like. Specific examples of the alkenyl group include a vinyl group, a 3-acryloxypropyl group, and a 3-methacryloxypropyl group. Specific examples of the aryl group include phenyl group, tolyl group, p-hydroxyphenyl group, 1- (p-hydroxyphenyl) ethyl group, 2- (p-hydroxyphenyl) ethyl group, 4-hydroxy-5- (p -Hydroxyphenylcarbonyloxy) pentyl group, naphthyl group and the like.

一般式(4)のR19で挙げられたアルキル基、アシル基、およびアリール基はいずれも置換基を有していてもよく、また置換基を有していない無置換体であってもよく、組成物の特性に応じて選択できる。 Any of the alkyl group, acyl group, and aryl group listed as R 19 in the general formula (4) may have a substituent, or may be an unsubstituted form having no substituent. And can be selected according to the characteristics of the composition.

一般式(4)のnは0〜3の整数である。n=0の場合は4官能性シラン、n=1の場合は3官能性シラン、n=2の場合は2官能性シラン、n=3の場合は1官能性シランである。   N of General formula (4) is an integer of 0-3. A tetrafunctional silane when n = 0, a trifunctional silane when n = 1, a bifunctional silane when n = 2, and a monofunctional silane when n = 3.

一般式(4)で表されるオルガノシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラフェノキシシランなどの4官能性シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリn−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリn−ブトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p−ヒドロキシフェニルトリメトキシシラン、1−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、2−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、4−ヒドロキシ−5−(p−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)ペンチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(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、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどの3官能性シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジn−ブチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランなどの2官能性シラン、トリメチルメトキシシラン、トリn−ブチルエトキシシランなどの1官能性シランが挙げられる。これらのオルガノシランのうち、硬化膜の耐クラック性と表面硬度の観点から3官能性シランが好ましく用いられる。また、これらのオルガノシランは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Specific examples of the organosilane represented by the general formula (4) include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraacetoxysilane, and tetraphenoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and methyl. Triisopropoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltrin-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-butyl Trimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methyl Acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, p-hydroxyphenyltrimethoxysilane, 1- (p-hydroxyphenyl) ) Ethyltrimethoxysilane, 2- (p-hydroxyphenyl) ethyltrimethoxysilane, 4-hydroxy-5- (p-hydroxyphenylcarbonyloxy) pentyltrimethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoromethyltriethoxy Silane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimeth Trifunctional silanes such as silane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, Examples thereof include bifunctional silanes such as dimethyldiacetoxysilane, di n-butyldimethoxysilane, and diphenyldimethoxysilane, and monofunctional silanes such as trimethylmethoxysilane and tri n-butylethoxysilane. Of these organosilanes, trifunctional silanes are preferably used from the viewpoint of crack resistance and surface hardness of the cured film. Moreover, these organosilanes may be used alone or in combination of two or more.

ポリシロキサン中において、膜の耐クラック性と硬度を両立させる観点から、ポリシロキサン中にあるフェニル基の含有率は、ポリシロキサン全体のSi原子モル数に対するSi原子モル比で20〜70%が好ましく、さらに好ましくは40〜60%である。フェニル基の含有率が70%より多いと表面硬度が低下し、フェニル基の含有率が20%より少ないと耐クラック性が低下する。フェニル基の含有率は、例えばポリシロキサンの29Si−NMR(核磁気共鳴スペクトル)を測定し、そのフェニル基が結合したSiのピーク面積とフェニル基が結合していないSiのピークの面積の比から求めることができる。 In the polysiloxane, the content of the phenyl group in the polysiloxane is preferably 20 to 70% in terms of the molar ratio of Si atoms to the total number of Si atoms in the polysiloxane from the viewpoint of achieving both crack resistance and hardness of the film. More preferably, it is 40 to 60%. When the phenyl group content is more than 70%, the surface hardness is lowered, and when the phenyl group content is less than 20%, the crack resistance is lowered. The content of the phenyl group is measured by, for example, 29 Si-NMR (nuclear magnetic resonance spectrum) of polysiloxane, and the ratio of the peak area of Si bonded to the phenyl group to the area of the Si peak not bonded to the phenyl group. Can be obtained from

また硬化膜の表面硬度を向上させるために、本発明の(a)ポリシロキサンは(メタ)アクリル基を含有することも好ましい。(メタ)アクリル基がポリシロキサン中に存在することで、熱硬化時に未反応のシラノール基の縮合だけでなくアクリル基の架橋も進行するため、硬化膜の表面硬度が向上する。   In order to improve the surface hardness of the cured film, the (a) polysiloxane of the present invention preferably contains a (meth) acryl group. Since the (meth) acryl group is present in the polysiloxane, not only the condensation of the unreacted silanol group during thermal curing but also the crosslinking of the acrylic group proceeds, so that the surface hardness of the cured film is improved.

また本発明の(a)ポリシロキサンは、さらに下記一般式(5)で表されるオルガノシラン1種以上を含んだオルガノシラン混合物を加水分解、縮合して合成することで得られたポリシロキサンであってもよい。   The polysiloxane (a) of the present invention is a polysiloxane obtained by further hydrolyzing and condensing an organosilane mixture containing one or more organosilanes represented by the following general formula (5). There may be.

Figure 2012053381
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20、R21、R22、R23はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表す。これらのアルキル基、アシル基、アリール基はいずれも置換基を有していてもよく、また置換基を有していない無置換体であってもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基などが挙げられる。アシル基の具体例としてはアセチル基が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基が挙げられる。mは1から8の整数である。mが8を越えると、現像時に残渣が発生する可能性がある。 R 20 , R 21 , R 22 and R 23 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Any of these alkyl groups, acyl groups, and aryl groups may have a substituent or may be an unsubstituted form having no substituent, and can be selected according to the characteristics of the composition. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group. Specific examples of the acyl group include an acetyl group. Specific examples of the aryl group include a phenyl group. m is an integer of 1 to 8. If m exceeds 8, a residue may be generated during development.

一般式(5)で表されるオルガノシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラ−n−ブチルシラン、テトラフェノキシシランなどの4官能シランやメチルシリケート51(扶桑化学工業株式会社製)、Mシリケート51、シリケート40、シリケート45(多摩化学工業株式会社製)、メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48(コルコート株式会社製)などのシリケート化合物が挙げられるが、好ましくはシリケート化合物が高感度の観点から好ましい。   Specific examples of the organosilane represented by the general formula (5) include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetra-n-butylsilane, tetraphenoxysilane, and methyl silicate 51 (Fuso Chemical). Silicate compounds such as M silicate 51, silicate 40, silicate 45 (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.), methyl silicate 51, methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48 (manufactured by Colcoat Co., Ltd.) Among them, a silicate compound is preferable from the viewpoint of high sensitivity.

一般式(5)で表されるオルガノシランを用いることで、高い耐熱性や透明性を維持しつつ、耐薬品性に優れたポジ型感光性組成物が得られる。   By using the organosilane represented by the general formula (5), a positive photosensitive composition excellent in chemical resistance can be obtained while maintaining high heat resistance and transparency.

本発明の(a)のポリシロキサンにおける一般式(5)で表されるオルガノシランの含有比は、ポリシロキサン全体のSi原子モル数に対するSi原子モル比で80%以下が好ましい。80%より多いと、ポリシロキサンとナフトキノンジアジド化合物との相溶性が悪化し、硬化膜の透明性が低下する場合がある。一般式(5)で表されるオルガノシランの含有比は、例えばポリシロキサンの29Si−NMRを測定し、一般式(5)中の4官能シラン由来のSiのピーク面積と4官能シラン由来以外のSiのピーク面積の比から求めることができる。また、29Si−NMR以外に、H−NMR、13C−NMR、IR、TOF−MS、元素分析法、灰分測定などを組み合わせて求めることができる。
る。
The content ratio of the organosilane represented by the general formula (5) in the polysiloxane (a) of the present invention is preferably 80% or less in terms of the Si atom mole ratio relative to the number of moles of Si atoms in the whole polysiloxane. If it exceeds 80%, the compatibility between the polysiloxane and the naphthoquinonediazide compound is deteriorated, and the transparency of the cured film may be lowered. For the content ratio of the organosilane represented by the general formula (5), for example, 29 Si-NMR of polysiloxane is measured, and the peak area of Si derived from the tetrafunctional silane in the general formula (5) and other than the tetrafunctional silane derived It can obtain | require from ratio of the peak area of Si. Further, in addition to 29 Si-NMR, 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, TOF-MS, elemental analysis, ash content measurement and the like can be obtained in combination.
The

また本発明で用いられるポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は特に制限されないが、好ましくはGPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィ)で測定されるポリスチレン換算で1000〜100000、さらに好ましくは1500〜50000である。Mwが1000より小さいと塗膜性が悪くなり、100000より大きいとパターン形成時の現像液に対する溶解性が悪くなる。   The weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 1000 to 100,000, more preferably 1500 to 50,000 in terms of polystyrene measured by GPC (gel permeation chromatography). When Mw is less than 1000, the coating properties are deteriorated, and when it is greater than 100,000, the solubility in a developer during pattern formation is deteriorated.

本発明におけるポリシロキサンは、一般式(4)および(5)で表されるオルガノシランなどのモノマーを加水分解、および部分縮合させることにより合成される。加水分解および部分縮合には一般的な方法を用いることができる。例えば、混合物に溶媒、水、必要に応じて触媒を添加し、50〜150℃、好ましくは、90〜130℃で0.5〜100時間程度加熱攪拌する。なお攪拌中、必要に応じて蒸留によって加水分解副生物(メタノールなどのアルコール)や縮合副生物(水)の留去を行ってもよい。   The polysiloxane in the present invention is synthesized by hydrolysis and partial condensation of monomers such as organosilanes represented by the general formulas (4) and (5). A general method can be used for hydrolysis and partial condensation. For example, a solvent, water and, if necessary, a catalyst are added to the mixture, and the mixture is heated and stirred at 50 to 150 ° C., preferably 90 to 130 ° C. for about 0.5 to 100 hours. During stirring, if necessary, hydrolysis by-products (alcohols such as methanol) and condensation by-products (water) may be distilled off by distillation.

上記の反応溶媒としては特に制限は無いが、通常は後述の(d)溶剤と同様のものが用いられる。溶媒の添加量はオルガノシランなどのモノマー100重量部に対して10〜1000重量部が好ましい。また加水分解反応に用いる水の添加量は、加水分解性基1モルに対して0.5〜2モルが好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular as said reaction solvent, Usually, the thing similar to the below-mentioned (d) solvent is used. The addition amount of the solvent is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer such as organosilane. The amount of water used for the hydrolysis reaction is preferably 0.5 to 2 mol with respect to 1 mol of the hydrolyzable group.

必要に応じて添加される触媒に特に制限はないが、酸触媒、塩基触媒が好ましく用いられる。酸触媒の具体例としては塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、多価カルボン酸あるいはその無水物、イオン交換樹脂が挙げられる。塩基触媒の具体例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミノ基を有するアルコキシシラン、イオン交換樹脂が挙げられる。触媒の添加量はオルガノシランなどのモノマー100重量部に対して0.01〜10重量部が好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the catalyst added as needed, An acid catalyst and a base catalyst are used preferably. Specific examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, polyvalent carboxylic acid or anhydride thereof, and ion exchange resin. Specific examples of the base catalyst include triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, diethylamine, triethanolamine, diethanolamine, sodium hydroxide, potassium hydroxide, amino Examples include alkoxysilanes having groups and ion exchange resins. The addition amount of the catalyst is preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer such as organosilane.

また組成物の貯蔵安定性の観点から、加水分解、部分縮合後のポリシロキサン溶液には上記触媒が含まれないことが好ましく、必要に応じて触媒の除去を行うことができる。除去方法に特に制限は無いが、操作の簡便さと除去性の点で、水洗浄、および/またはイオン交換樹脂の処理が好ましい。水洗浄とは、ポリシロキサン溶液を適当な疎水性溶剤で希釈した後、水で数回洗浄して得られた有機層をエバポレーター等で濃縮する方法である。イオン交換樹脂での処理とは、ポリシロキサン溶液を適当なイオン交換樹脂に接触させる方法である。   From the viewpoint of storage stability of the composition, the polysiloxane solution after hydrolysis and partial condensation is preferably free from the catalyst, and the catalyst can be removed as necessary. The removal method is not particularly limited, but water washing and / or ion exchange resin treatment is preferable from the viewpoint of easy operation and removability. Water washing is a method of concentrating an organic layer obtained by diluting a polysiloxane solution with an appropriate hydrophobic solvent and then washing several times with water with an evaporator or the like. The treatment with an ion exchange resin is a method of bringing a polysiloxane solution into contact with an appropriate ion exchange resin.

本発明のポジ型感光性組成物は、(b)ナフトキノンジアジド化合物を含有する。ナフトキノンジアジド化合物を含有する感光性組成物は、露光部が現像液で除去されるポジ型を形成する。用いるナフトキノンジアジド化合物に特に制限は無いが、好ましくはフェノール性水酸基を有する化合物にナフトキノンジアジドスルホン酸がエステル結合した化合物であり、当該化合物のフェノール性水酸基のオルト位、およびパラ位がそれぞれ独立して水素、水酸基もしくは一般式(6)〜(7)で表される置換基のいずれかである化合物が用いられる。   The positive photosensitive composition of the present invention contains (b) a naphthoquinonediazide compound. The photosensitive composition containing a naphthoquinone diazide compound forms a positive type in which the exposed portion is removed with a developer. The naphthoquinone diazide compound to be used is not particularly limited, but is preferably a compound in which naphthoquinone diazide sulfonic acid is ester-bonded to a compound having a phenolic hydroxyl group, and the ortho-position and para-position of the phenolic hydroxyl group of the compound are independent of each other. A compound that is any one of hydrogen, a hydroxyl group, or a substituent represented by the general formulas (6) to (7) is used.

Figure 2012053381
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24、R25、R26はそれぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、カルボキシル基、フェニル基、置換フェニル基のいずれかを表す。また、R24、R25、R26で環を形成してもよい。アルキル基は無置換体、置換体のいずれでもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基、2−カルボキシエチル基が挙げられる。また、フェニル基上の置換基としては、水酸基、メトキシ基などが挙げられる。また、R24、R25、R26で環を形成する場合の具体例としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、アダマンタン環、フルオレン環が挙げられる。 R 24 , R 25 , and R 26 each independently represent any of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxyl group, a phenyl group, and a substituted phenyl group. Further, R 24 , R 25 , and R 26 may form a ring. The alkyl group may be either unsubstituted or substituted, and can be selected according to the characteristics of the composition. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n- Examples include an octyl group, a trifluoromethyl group, and a 2-carboxyethyl group. Examples of the substituent on the phenyl group include a hydroxyl group and a methoxy group. Specific examples of the ring formed by R 24 , R 25 and R 26 include a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, an adamantane ring and a fluorene ring.

Figure 2012053381
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フェノール性水酸基のオルト位、およびパラ位が上記以外、例えばメチル基の場合、熱硬化によって酸化分解が起こり、キノイド構造に代表される共役系化合物が形成され、硬化膜が着色して無色透明性が低下する。なお、これらのナフトキノンジアジド化合物は、フェノール性水酸基を有する化合物と、ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドとの公知のエステル化反応により合成することができる。   When the ortho-position and para-position of the phenolic hydroxyl group are other than the above, for example, a methyl group, oxidative decomposition occurs due to thermal curing, a conjugated compound represented by a quinoid structure is formed, and the cured film is colored to be colorless and transparent Decreases. In addition, these naphthoquinone diazide compounds can be synthesized by a known esterification reaction between a compound having a phenolic hydroxyl group and naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride.

フェノール性水酸基を有する化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる(いずれも本州化学工業(株)製)。   Specific examples of the compound having a phenolic hydroxyl group include the following compounds (all manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.).

Figure 2012053381
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Figure 2012053381
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原料となるナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドとしては、4−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドあるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドを用いることができる。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物はi線(波長365nm)領域に吸収を持つため、i線露光に適している。また5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物は広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を選択することが好ましい。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を混合して用いることもできる。   As the naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride as a raw material, 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride or 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride can be used. Since 4-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester compound has absorption in the i-line (wavelength 365 nm) region, it is suitable for i-line exposure. Further, 5-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester compounds are suitable for exposure in a wide range of wavelengths because of their absorption in a wide range of wavelengths. It is preferable to select a 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound or a 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound depending on the wavelength to be exposed. A 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound and a 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound may be mixed and used.

本発明で好ましく用いられるナフトキノンジアジド化合物として、下記一般式(3)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the naphthoquinone diazide compound preferably used in the present invention include compounds represented by the following general formula (3).

Figure 2012053381
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13は水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、R14、R15、R16、R17は水素、炭素数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、エステル基のいずれかを表し、同じでも異なっていてもよい。Qは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基あるいは水素原子であり、Qが全て水素原子になることはない。またa、b、c、d、e、α、β、γ、δはいずれも0〜4の整数である。ただしα+β+γ+δ≧2である。 R 13 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and R 14 , R 15 , R 16 and R 17 are any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a carboxy group, and an ester group. Which may be the same or different. Q is a 5-naphthoquinonediazidosulfonyl group or a hydrogen atom, and Q does not become a hydrogen atom. Further, a, b, c, d, e, α, β, γ, and δ are all integers of 0 to 4. However, α + β + γ + δ ≧ 2.

アルキル基は置換基を有していてもよく、また置換基を有していない無置換体でもよく、組成物の特性に応じて選択できる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基、2−カルボキシエチル基などが挙げられる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。   The alkyl group may have a substituent or may be an unsubstituted product having no substituent, and can be selected according to the characteristics of the composition. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, n- Examples include an octyl group, a trifluoromethyl group, and a 2-carboxyethyl group. Specific examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group.

一般式(3)で表されるナフトキノンジアジド化合物を用いることで、パターン加工における感度や、解像度が向上する。   By using the naphthoquinone diazide compound represented by the general formula (3), the sensitivity and resolution in pattern processing are improved.

ナフトキノンジアジド化合物の添加量は特に制限されないが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して2〜30重量部であり、さらに好ましくは3〜15重量部である。ナフトキノンジアジド化合物の添加量が1重量部より少ない場合、露光部と未露光部との溶解コントラストが低すぎて、実用に足る感光性を発現しない。また、さらに良好な溶解コントラストを得るためには5重量部以上が好ましい。一方、ナフトキノンジアジド化合物の添加量が30重量部より多い場合、ポリシロキサンとナフトキノンジアジド化合物との相溶性が悪くなることによる塗布膜の白化が生じたり、熱硬化時に起こるキノンジアジド化合物の分解による着色が生じたりするために、硬化膜の無色透明性が低下する。また、さらに高透明性の膜を得るためには15重量部以下が好ましい。   The addition amount of the naphthoquinone diazide compound is not particularly limited, but is preferably 2 to 30 parts by weight, and more preferably 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin (polysiloxane). When the addition amount of the naphthoquinone diazide compound is less than 1 part by weight, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part is too low, and the photosensitivity sufficient for practical use is not exhibited. Further, in order to obtain a better dissolution contrast, 5 parts by weight or more is preferable. On the other hand, when the addition amount of the naphthoquinone diazide compound is more than 30 parts by weight, the coating film may be whitened due to poor compatibility between the polysiloxane and the naphthoquinone diazide compound, or coloring due to decomposition of the quinone diazide compound that occurs during thermal curing may occur. As a result, the colorless transparency of the cured film decreases. Further, in order to obtain a highly transparent film, the content is preferably 15 parts by weight or less.

本発明のポジ型感光性組成物は、(c)硬化剤を含有する。硬化剤はシラノールの架橋により、ポリシロキサン骨格中に取り込まれる部分構造と、シロキサンの加水分解、脱水縮合を促進する部分構造の両方を有する化合物である。分子内にこの二つの構造を有するために速やかにシロキサンの加水分解、および脱水縮合が進行すると考えられる。熱硬化時に硬化剤が存在することでシラノールの架橋が促進され、硬化膜の架橋度が高くなる。それにより、硬化膜の表面硬度や耐薬品性が向上する。   The positive photosensitive composition of the present invention contains (c) a curing agent. The curing agent is a compound having both a partial structure incorporated in the polysiloxane skeleton by crosslinking of silanol and a partial structure that promotes hydrolysis and dehydration condensation of siloxane. It is considered that the hydrolysis and dehydration condensation of siloxane proceed rapidly because of having these two structures in the molecule. The presence of the curing agent at the time of thermosetting promotes the crosslinking of silanol and increases the degree of crosslinking of the cured film. Thereby, the surface hardness and chemical resistance of the cured film are improved.

本発明で好ましく用いられる硬化剤として、一般式(1)または(2)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the curing agent preferably used in the present invention include compounds represented by the general formula (1) or (2).

Figure 2012053381
Figure 2012053381

、R、R、R、R、Rは直接結合あるいは炭素数1〜10のアルキレン鎖を表し、これらは同じでも異なっていてもよい。またR、R、R、R10、R11、R12は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを示し、それぞれが同じでも異なっていてもよい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 7 , R 8 and R 9 represent a direct bond or an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, and these may be the same or different. R 4 , R 5 , R 6 , R 10 , R 11 and R 12 are any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Each of which may be the same or different.

硬化剤の具体例としては、トリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリエトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリプロポキシシリルプロピル)イソシアヌレート、トリス(3−トリヒドロキシシリルプロピル)イソシアヌレート、2,4,6−トリス(3−トリメトキシシリルプロピルオキシ)トリアジン、2,4,6−トリス(3−トリエトキシシリルプロピルオキシ)トリアジン、2,4,6−トリス(3−トリプロポキシシリルプロピルオキシ)トリアジン、2,4,6−トリス(3−トリヒドロキシシリルプロピルオキシ)トリアジンなどが挙げられる。本発明で用いられる硬化剤は、市販のもの以外はいずれも既知の合成法により調製した。
硬化剤の添加量に特に制限は無いが、樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して1.5〜10重量部の範囲で添加するのが好ましく、より好ましくは2〜5重量部の範囲である。添加量が1.5重量部未満だと表面硬度向上の効果が小さく、一方、10重量部よりも多いとプリベーク時にシラノールの架橋が進行してしまい、感度の低下や現像時の残渣の原因となる場合がある。
Specific examples of the curing agent include tris (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate, tris (3-triethoxysilylpropyl) isocyanurate, tris (3-tripropoxysilylpropyl) isocyanurate, tris (3-trihydroxy Silylpropyl) isocyanurate, 2,4,6-tris (3-trimethoxysilylpropyloxy) triazine, 2,4,6-tris (3-triethoxysilylpropyloxy) triazine, 2,4,6-tris ( 3-tripropoxysilylpropyloxy) triazine, 2,4,6-tris (3-trihydroxysilylpropyloxy) triazine and the like. The curing agent used in the present invention was prepared by a known synthesis method except for commercially available ones.
Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of a hardening | curing agent, It is preferable to add in the range of 1.5-10 weight part with respect to 100 weight part of resin (polysiloxane), More preferably, it is in the range of 2-5 weight part. is there. If the added amount is less than 1.5 parts by weight, the effect of improving the surface hardness is small. On the other hand, if it is more than 10 parts by weight, silanol cross-linking proceeds during pre-baking, which causes a decrease in sensitivity and a residue during development. There is a case.

本発明のポジ型感光性組成物は、(d)溶剤を含有する。使用する溶剤に特に制限はないが、好ましくはアルコール性水酸基を有する化合物が用いられる。これらの溶剤を用いると、ポリシロキサンとキノンジアジド化合物とが均一に溶解し、組成物を塗布成膜しても膜は白化することなく、高透明性が達成できる。   The positive photosensitive composition of the present invention contains (d) a solvent. Although there is no restriction | limiting in particular in the solvent to be used, Preferably the compound which has alcoholic hydroxyl group is used. When these solvents are used, the polysiloxane and the quinonediazide compound are uniformly dissolved, and even when the composition is applied, the film is not whitened and high transparency can be achieved.

上記アルコール性水酸基を有する化合物は特に制限されないが、好ましくは大気圧下の沸点が110〜250℃である化合物である。沸点が250℃より高いと膜中の残存溶剤量が多くなりキュア時の膜収縮が大きくなり、良好な平坦性が得られなくなる。一方、沸点が110℃より低いと、塗膜時の乾燥が速すぎて膜表面が荒れるなど塗膜性が悪くなる。   The compound having an alcoholic hydroxyl group is not particularly limited, but is preferably a compound having a boiling point of 110 to 250 ° C. under atmospheric pressure. When the boiling point is higher than 250 ° C., the amount of residual solvent in the film increases and film shrinkage during curing increases, and good flatness cannot be obtained. On the other hand, if the boiling point is lower than 110 ° C., the coating properties deteriorate, such as drying at the time of coating is too fast and the film surface becomes rough.

アルコール性水酸基を有する化合物の具体例としては、アセトール、3−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン、4−ヒドロキシ−3−メチル−2−ブタノン、5−ヒドロキシ−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(ジアセトンアルコール)、乳酸エチル、乳酸ブチル、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、プロピレングリコールモノn−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノールなどが挙げられる。なお、これらのアルコール性水酸基を有する化合物は単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Specific examples of the compound having an alcoholic hydroxyl group include acetol, 3-hydroxy-3-methyl-2-butanone, 4-hydroxy-3-methyl-2-butanone, 5-hydroxy-2-pentanone, 4-hydroxy- 4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol), ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono n-propyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono t- Butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, 3-methoxy-1- Pentanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol. These compounds having an alcoholic hydroxyl group may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明の感光性組成物は、本発明の効果を損なわない限り、その他の溶剤を含有してもよい。その他の溶剤としては、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシ−1−ブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシ−1−ブチルアセテート、アセト酢酸エチルなどのエステル類、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、などのエーテル類、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、炭酸プロピレン、N−メチルピロリドン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどが挙げられる。   Moreover, the photosensitive composition of this invention may contain another solvent, unless the effect of this invention is impaired. Other solvents include ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxy-1-butyl acetate, 3-methyl-3-methoxy-1- Esters such as butyl acetate and ethyl acetoacetate, ketones such as methyl isobutyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone and acetylacetone, diethyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, diphenyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, etc. Ethers, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, propylene carbonate, N-methylpyrrolidone, cyclopentanone, Rohekisanon and cycloheptanone and the like.

溶剤の添加量に特に制限はないが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して100〜2000重量部の範囲である。
さらに本発明のポジ型感光性組成物は必要に応じて、光酸発生剤、増感剤、熱酸発生剤、密着改良剤、界面活性剤等の各種添加剤を含有してもよい。
Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of a solvent, Preferably it is the range of 100-2000 weight part with respect to 100 weight part of resin (polysiloxane).
Furthermore, the positive photosensitive composition of the present invention may contain various additives such as a photoacid generator, a sensitizer, a thermal acid generator, an adhesion improver, and a surfactant as necessary.

本発明で用いられる(e)光酸発生剤は、ブリーチング露光時に結合開裂を起こして酸を発生する化合物であり、露光波長365nm(i線)、405nm(h線)、436nm(g線)、あるいはこれらの混合線の照射によって酸を発生する化合物である。従って、同様の光源を用いるパターン露光においても酸が発生する可能性はあるが、パターン露光はブリーチング露光と比べて露光量が小さいため、少量の酸しか発生せず、問題とはならない。酸はシラノールの脱水縮合を促進する触媒として機能するため、熱硬化時に酸が存在することで未反応のシラノール基の縮合が促進され、硬化膜の架橋度が高くなる。それにより、硬化膜の表面硬度や耐薬品性が向上する。また熱硬化時のパターンだれが抑制され、パターン解像度が向上する。発生する酸としてはパーフルオロアルキルスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などの強酸であることが好ましく、カルボン酸を発生する感光剤のナフトキノンジアジド化合物はここでいう光酸発生剤の機能は有していない。   The (e) photoacid generator used in the present invention is a compound that generates an acid by causing bond cleavage at the time of bleaching exposure, and has an exposure wavelength of 365 nm (i-line), 405 nm (h-line), 436 nm (g-line). Or a compound that generates an acid upon irradiation of these mixed lines. Therefore, although there is a possibility that acid is generated in pattern exposure using the same light source, since the exposure amount of pattern exposure is smaller than that of bleaching exposure, only a small amount of acid is generated, which is not a problem. Since the acid functions as a catalyst for promoting dehydration condensation of silanol, the presence of the acid during thermal curing promotes condensation of unreacted silanol groups and increases the degree of crosslinking of the cured film. Thereby, the surface hardness and chemical resistance of the cured film are improved. Further, pattern sagging during thermosetting is suppressed, and pattern resolution is improved. The acid generated is preferably a strong acid such as perfluoroalkylsulfonic acid or p-toluenesulfonic acid, and the naphthoquinonediazide compound of the photosensitizer that generates carboxylic acid has the function of the photoacid generator here. Absent.

好ましく用いられる光酸発生剤の具体例としては、SI−100、SI−101、SI−105、SI−106、SI−109、PI−105、PI−106、PI−109、NAI−100、NAI−1002、NAI−1003、NAI−1004、NAI−101、NAI−105、NAI−106、NAI−109、NDI−101、NDI−105、NDI−106、NDI−109、PAI−01、PAI−101、PAI−106、PAI−1001(以上商品名、みどり化学(株)製)、SP−077、SP−082(以上商品名、(株)ADEKA製)、TPS−PFBS(以上商品名、東洋合成工業(株)製)、CGI−MDT、CGI−NIT(以上商品名、チバジャパン(株)製)、WPAG−281、WPAG−336、WPAG−339、WPAG−342、WPAG−344、WPAG−350、WPAG−370、WPAG−372、WPAG−449、WPAG−469、WPAG−505、WPAG−506(以上商品名、和光純薬工業(株)製)などが挙げられる。なお、これらの化合物は単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Specific examples of the photoacid generator preferably used include SI-100, SI-101, SI-105, SI-106, SI-109, PI-105, PI-106, PI-109, NAI-100, and NAI. -1002, NAI-1003, NAI-1004, NAI-101, NAI-105, NAI-106, NAI-109, NDI-101, NDI-105, NDI-106, NDI-109, PAI-01, PAI-101 , PAI-106, PAI-1001 (trade name, manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), SP-077, SP-082 (trade name, manufactured by ADEKA), TPS-PFBS (trade name, Toyo Gosei) Industrial Co., Ltd.), CGI-MDT, CGI-NIT (above trade name, manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.), WPAG-281, WPAG- 36, WPAG-339, WPAG-342, WPAG-344, WPAG-350, WPAG-370, WPAG-372, WPAG-449, WPAG-469, WPAG-505, WPAG-506 (above trade names, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Etc.). These compounds may be used alone or in combination of two or more.

(e)光酸発生剤の添加量に特に制限は無いが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して0.01〜5重量部の範囲である。添加量が0.01重量部より少ないと酸の発生量が少ないために効果が十分ではなく、5重量部より多いとパターン露光時にポリシロキサンの架橋が起こる場合があり、また光線透過率の低下の原因となる。   (E) Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of a photo-acid generator, Preferably it is the range of 0.01-5 weight part with respect to 100 weight part of resin (polysiloxane). If the amount added is less than 0.01 parts by weight, the effect is not sufficient because the amount of acid generated is small. If the amount added is more than 5 parts by weight, polysiloxane crosslinking may occur during pattern exposure, and the light transmittance decreases. Cause.

本発明で用いられる(f)増感剤は、パターン露光時に自身が紫外線のエネルギーを吸収し、そのエネルギーを感光剤のナフトキノンジアジド化合物へと供給する化合物である。それにより、ナフトキノンジアジド化合物の光反応が促進され、見かけの感度が向上する。また光酸発生剤を含有する場合は硬化膜の表面硬度、耐薬品性、およびパターン解像度が向上する。   The (f) sensitizer used in the present invention is a compound that itself absorbs ultraviolet energy during pattern exposure and supplies the energy to the naphthoquinonediazide compound of the photosensitive agent. Thereby, the photoreaction of the naphthoquinonediazide compound is promoted, and the apparent sensitivity is improved. When the photoacid generator is contained, the surface hardness, chemical resistance, and pattern resolution of the cured film are improved.

本発明で用いられる増感剤は特に制限されないが、好ましくは熱処理により気化する、および/または光照射によって退色する増感剤が用いられる。この増感剤は、パターン露光やブリーチング露光における光源の波長である365nm(i線)、405nm(h線)、435nm(g線)に対して吸収をもつことが必要であるが、そのまま硬化膜に残存すると可視光領域に吸収が存在するために硬化膜の無色透明性が低下してしまう。そこで増感剤による無色透明性の低下を防ぐため、用いられる増感剤は熱硬化などの熱処理で気化する化合物、および/またはブリーチング露光などの光照射によって退色する化合物が好ましい。   The sensitizer used in the present invention is not particularly limited, but a sensitizer that vaporizes by heat treatment and / or fades by light irradiation is preferably used. This sensitizer is required to have absorption at 365 nm (i-line), 405 nm (h-line), and 435 nm (g-line), which are wavelengths of the light source in pattern exposure and bleaching exposure, but is cured as it is. If it remains in the film, absorption in the visible light region exists, so that the colorless transparency of the cured film is lowered. Therefore, in order to prevent a decrease in colorless transparency due to the sensitizer, the sensitizer to be used is preferably a compound that is vaporized by heat treatment such as thermosetting and / or a compound that fades by light irradiation such as bleaching exposure.

上記の熱処理により気化する、および/または光照射によって退色する増感剤の具体例としては、3,3’−カルボニルビス(ジエチルアミノクマリン)などのクマリン、9,10−アントラキノンなどのアントラキノン、ベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、アセトフェノン、4−メトキシアセトフェノン、ベンズアルデヒドなどの芳香族ケトン、ビフェニル、1,4−ジメチルナフタレン、9−フルオレノン、フルオレン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、アントラセン、9−フェニルアントラセン、9−メトキシアントラセン、9,10−ジフェニルアントラセン、9,10−ビス(4−メトキシフェニル)アントラセン、9,10−ビス(トリフェニルシリル)アントラセン、9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジペンタオキシアントラセン、2−t−ブチル−9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ビス(トリメチルシリルエチニル)アントラセンなどの縮合芳香族などが挙げられる。   Specific examples of the sensitizer that is vaporized by the heat treatment and / or faded by light irradiation include coumarins such as 3,3′-carbonylbis (diethylaminocoumarin), anthraquinones such as 9,10-anthraquinone, benzophenone, Aromatic ketones such as 4,4′-dimethoxybenzophenone, acetophenone, 4-methoxyacetophenone, benzaldehyde, biphenyl, 1,4-dimethylnaphthalene, 9-fluorenone, fluorene, phenanthrene, triphenylene, pyrene, anthracene, 9-phenylanthracene, 9-methoxyanthracene, 9,10-diphenylanthracene, 9,10-bis (4-methoxyphenyl) anthracene, 9,10-bis (triphenylsilyl) anthracene, 9,10-dimethoxya Tracene, 9,10-diethoxyanthracene, 9,10-dipropoxyanthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-dipentaoxyanthracene, 2-t-butyl-9,10-dibutoxyanthracene, 9 , 10-bis (trimethylsilylethynyl) anthracene and the like.

これらの増感剤の中で熱処理により気化する増感剤は、好ましくは熱処理により昇華、蒸発、あるいは熱分解による熱分解物が昇華または蒸発する増感剤である。また増感剤の気化温度としては、好ましくは130〜400℃、さらに好ましくは150〜250℃である。増感剤の気化温度が130℃より低いと、増感剤がプリベーク中に気化してパターン露光プロセス中に存在せず、感度が向上しない場合がある。プリベーク中の気化を極力抑えるためには、増感剤の気化温度は150℃以上が好ましい。一方、増感剤の気化温度が400℃より高いと、増感剤が熱硬化時に気化せずに硬化膜中に残存し、硬化膜の無色透明性が低下する場合がある。熱硬化時に増感剤を完全に気化させるためには、増感剤の気化温度は250℃以下が好ましい。
一方、光照射によって退色する増感剤は、透明性の観点から光照射によって可視光領域の吸収が退色する増感剤が好ましい。従って、光照射によって退色する化合物、さらに好ましい化合物は光照射によって二量化する化合物である。光照射によって二量化することで分子量が増大して不溶化するので、耐薬品向上、耐熱性向上という効果が得られる。
Among these sensitizers, the sensitizer that is vaporized by heat treatment is preferably a sensitizer that sublimates, evaporates, or thermally decomposes due to thermal decomposition sublimates or evaporates by heat treatment. Moreover, as vaporization temperature of a sensitizer, Preferably it is 130-400 degreeC, More preferably, it is 150-250 degreeC. When the vaporization temperature of the sensitizer is lower than 130 ° C., the sensitizer is vaporized during pre-baking and is not present during the pattern exposure process, and the sensitivity may not be improved. In order to suppress vaporization during prebaking as much as possible, the vaporization temperature of the sensitizer is preferably 150 ° C. or higher. On the other hand, if the vaporization temperature of the sensitizer is higher than 400 ° C., the sensitizer does not vaporize at the time of thermal curing and remains in the cured film, and the colorless transparency of the cured film may decrease. In order to completely vaporize the sensitizer during heat curing, the vaporization temperature of the sensitizer is preferably 250 ° C. or lower.
On the other hand, the sensitizer that fades by light irradiation is preferably a sensitizer that fades in the visible light region by light irradiation from the viewpoint of transparency. Therefore, a compound that fades when irradiated with light, and a more preferable compound is a compound that dimerizes when irradiated with light. Dimerization by light irradiation increases the molecular weight and insolubilizes, so that the effect of improving chemical resistance and heat resistance can be obtained.

また増感剤は高感度を達成できるという点、光照射によって二量化して退色するという点からアントラセン系化合物が好ましく、さらに9,10位が水素であるアントラセン系化合物は熱に不安定であるので、9,10−二置換アントラセン系化合物であることが好ましい。さらに増感剤の溶解性の向上と光二量化反応の反応性の観点から、一般式(8)で表される9,10−ジアルコキシドアントラセン系化合物であることが好ましい。   The sensitizer is preferably an anthracene compound in that it can achieve high sensitivity and dimerizes and fades when irradiated with light, and the anthracene compound in which the 9,10-position is hydrogen is unstable to heat. Therefore, 9,10-disubstituted anthracene compounds are preferable. Further, from the viewpoint of improving the solubility of the sensitizer and the reactivity of the photodimerization reaction, the 9,10-dialkoxide anthracene compound represented by the general formula (8) is preferable.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

一般式(8)のR27〜R36は、それぞれ独立して水素、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アリール基、アシル基、およびそれらが置換された有機基を表す。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基が挙げられる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基が挙げられる。アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アクリロキシプロピル基、メタクリロキシプロピル基が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基が挙げられる。アシル基の具体例としては、アセチル基が挙げられる。化合物の気化性、光二量化の反応性の点から、R27〜R36は水素、または炭素数は1〜6までの有機基であることが好ましい。さらに好ましくは、R27、R30、R31、R34は水素であることが好ましい。 R 27 to R 36 in the general formula (8) each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an alkenyl group, an aryl group, an acyl group, or an organic group in which they are substituted. . Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. Specific examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a pentyloxy group. Specific examples of the alkenyl group include a vinyl group, an acryloxypropyl group, and a methacryloxypropyl group. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group. Specific examples of the acyl group include an acetyl group. From the point of vaporization of the compound and reactivity of photodimerization, R 27 to R 36 are preferably hydrogen or an organic group having 1 to 6 carbon atoms. More preferably, R 27 , R 30 , R 31 , R 34 are preferably hydrogen.

一般式(8)のR35、R36は炭素数1〜20のアルコキシ基、およびそれらが置換された有機基を表す。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基が挙げられるが、化合物の溶解性と光二量化による退色反応の点から、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。 R <35 >, R < 36 > of General formula (8) represents a C1-C20 alkoxy group and the organic group by which they were substituted. Specific examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, and a pentyloxy group, and a propoxy group and a butoxy group are preferable from the viewpoint of the solubility of the compound and a fading reaction due to photodimerization.

(f)増感剤の添加量は、特に制限は無いが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して0.01〜5重量部の範囲である。この範囲を外れると、透明性が低下したり、感度が低下したりする。   (F) Although the addition amount of a sensitizer does not have a restriction | limiting in particular, Preferably it is the range of 0.01-5 weight part with respect to 100 weight part of resin (polysiloxane). If it is out of this range, the transparency is lowered or the sensitivity is lowered.

本発明で用いられる(g)熱酸発生剤は、熱硬化時に分解して酸を発生する化合物である。発生した酸によって未反応のシラノール基の縮合が促進されるため、硬化膜の架橋度が高くなる。それにより、硬化膜の表面硬度、耐薬品性、およびパターン解像度が向上する。組成物塗布後にプリベークによって酸を発生しない、あるいは少量しか発生しないことが好ましい。すなわちプリベーク温度以上、例えば100℃以上で酸を発生する化合物であることが好ましい。プリベーク温度以下で酸が発生すると、プリベーク時にポリシロキサンの架橋が起こりやすくなり、感度の低下や現像時に残渣が発生する場合がある。   The (g) thermal acid generator used in the present invention is a compound that decomposes to generate an acid upon thermal curing. Since the condensation of unreacted silanol groups is promoted by the generated acid, the degree of crosslinking of the cured film is increased. Thereby, the surface hardness, chemical resistance, and pattern resolution of the cured film are improved. It is preferable that no acid is generated or only a small amount is generated by pre-baking after application of the composition. That is, it is preferably a compound that generates an acid at a pre-bake temperature or higher, for example, 100 ° C. or higher. When an acid is generated at a temperature lower than the pre-baking temperature, the polysiloxane is likely to be crosslinked during pre-baking, resulting in a decrease in sensitivity or a residue during development.

好ましく用いられる熱酸発生剤の具体例としては、“サンエイド”SI−60、SI−80、SI−100、SI−200、SI−110、SI−145、SI−150、SI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−110L、SI−145L、SI−150L、SI−160L、SI−180L(以上商品名、三新化学工業(株)製)、4−ヒドロキシフェニルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、2−メチルベンジル−4−ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−アセトキシフェニルベンジルメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシカルボニルオキシフェニルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ベンジル−4−メトキシカルボニルオキシフェニルメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(以上、三新化学工業(株)製)などが挙げられる。なお、これらの化合物は単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   Specific examples of the thermal acid generator preferably used include “Sun-Aid” SI-60, SI-80, SI-100, SI-200, SI-110, SI-145, SI-150, SI-60L, SI- 80L, SI-100L, SI-110L, SI-145L, SI-150L, SI-160L, SI-180L (above trade name, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.), 4-hydroxyphenyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate , Benzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-methylbenzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-acetoxyphenylbenzyl Tilsulfonium trifluoromethanesulfonate, 4-methoxycarbonyloxyphenyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate, benzyl-4-methoxycarbonyloxyphenylmethylsulfonium trifluoromethanesulfonate (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) . These compounds may be used alone or in combination of two or more.

(g)熱酸発生剤の添加量に特に制限はないが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重両部に対して0.01〜5重量部の範囲である。添加量が0.01重量部より少ないと熱硬化時における効果が不十分であり、5重量部より多いと感度の低下、クラックの発生、および光線透過率の低下を引き起こす。   (G) Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of a thermal acid generator, Preferably it is the range of 0.01-5 weight part with respect to 100 parts of resin (polysiloxane) 100 weight parts. When the addition amount is less than 0.01 parts by weight, the effect at the time of thermosetting is insufficient, and when it is more than 5 parts by weight, the sensitivity is lowered, cracks are generated, and the light transmittance is lowered.

本発明で用いられる(h)密着改良剤は、シラノールの架橋によってポリシロキサン骨格中に取り込まれる部分構造と、基板表面に配位する部分構造の両方を有する化合物である。密着改良剤を含有すると、塗布膜と基板との間の相互作用が強くなる。それにより、現像時のアルカリ現像液によるパターンの剥がれが抑制され、また硬化膜と基板との間の密着性が向上する。   The (h) adhesion improver used in the present invention is a compound having both a partial structure taken into the polysiloxane skeleton by silanol crosslinking and a partial structure coordinated to the substrate surface. When the adhesion improving agent is contained, the interaction between the coating film and the substrate becomes strong. Thereby, peeling of the pattern due to the alkaline developer during development is suppressed, and adhesion between the cured film and the substrate is improved.

好ましく用いられる(h)密着改良剤の具体例としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]プロピルトリメトキシシラン、[(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ]プロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸、N−t−ブチル−3−(3−トリメトキシシリルプロピル)コハク酸イミドなどが挙げられる。なお、これらの化合物は単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。   Specific examples of (h) adhesion improver preferably used include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine. N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4 -Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, [(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] propyltrimethoxysilane, [(3-ethyl-3-oxetanyl) ) Methoxy] propyltriethoxysilane, 3-mer Captopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropylsuccinic acid, Nt-butyl-3- (3- And trimethoxysilylpropyl) succinimide. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

(h)密着改良剤の添加量に特に制限はないが、好ましくは樹脂(ポリシロキサン)100重量部に対して0.1〜10重量部の範囲である。添加量が0.1重量部より少ないと密着性向上の効果が十分ではなく、10重量部より多いとポジ型感光性組成物を貯蔵中にシランカップリング剤同士が縮合反応を起こし、現像時の残渣発生の原因となる。   (H) Although there is no restriction | limiting in particular in the addition amount of an adhesion | attachment improving agent, Preferably it is the range of 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of resin (polysiloxane). When the addition amount is less than 0.1 parts by weight, the effect of improving the adhesion is not sufficient. When the addition amount is more than 10 parts by weight, the silane coupling agent causes a condensation reaction during storage of the positive photosensitive composition, and during development, Cause residue generation.

本発明のポジ型感光性組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤を含有することでレベリング性が向上し、塗布ムラが改善されて均一な塗布膜が得られる。   The positive photosensitive composition of the present invention may contain a surfactant. By containing a surfactant, leveling properties are improved, coating unevenness is improved, and a uniform coating film is obtained.

好ましくは、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤が用いられる。フッ素系界面活性剤の具体的な例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロデカン、N−[3−(パーフルオロオクタンスルホンアミド)プロピル]−N,N′−ジメチル−N−カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、パーフルオロアルキルスルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル−N−エチルスルホニルグリシン塩、リン酸ビス(N−パーフルオロオクチルスルホニル−N−エチルアミノエチル)、モノパーフルオロアルキルエチルリン酸エステルなどの末端、主鎖および側鎖の少なくともいずれかの部位に、フルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物からなるフッ素系界面活性剤を挙げることができる。また、市販品としては、“メガファック”F142D、同F172、同F173、同F183、同F475(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、“エフトップ”EF301、同303、同352(新秋田化成(株)製)、“フロラード”FC−430、同FC−431(住友スリーエム(株)製))、“アサヒガード”AG710、“サーフロン”S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子(株)製)、BM−1000、BM−1100(裕商(株)製)、NBX−15、FTX−218、DFX−218((株)ネオス製)などのフッ素系界面活性剤がある。シリコーン系界面活性剤の市販品としては、SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA、ST94PA(いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)、BYK−333(ビックケミー・ジャパン(株)製)などが挙げられる。   Preferably, a fluorine-based surfactant or a silicone-based surfactant is used. Specific examples of the fluorosurfactant include 1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) ether, 1,1,2,2-tetrafluorooctyl. Hexyl ether, octaethylene glycol di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexaethylene glycol (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, octapropylene glycol di (1 , 1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexapropylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, sodium perfluorododecylsulfonate, 1,1,2,2 , 8,8,9,9,10,10-decafluorododecane, 1,1,2,2,3,3-hexafluorodecane, N- [3- (Perful Looctanesulfonamido) propyl] -N, N′-dimethyl-N-carboxymethyleneammonium betaine, perfluoroalkylsulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl-N-ethylsulfonylglycine salt, bis (N-par) phosphate Fluorooctylsulfonyl-N-ethylaminoethyl), monoperfluoroalkylethyl phosphate, etc., a fluorine-based interface comprising a compound having a fluoroalkyl group or a fluoroalkylene group at least at one of the terminal, main chain and side chain sites Mention may be made of activators. Commercially available products include “Megafac” F142D, F172, F173, F183, F183 and F475 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), “Ftop” EF301, 303 and 352 ( Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), "Florard" FC-430, FC-431 (Sumitomo 3M)), "Asahi Guard" AG710, "Surflon" S-382, SC-101, SC -102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), BM-1000, BM-1100 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), NBX-15, There are fluorine-based surfactants such as FTX-218 and DFX-218 (manufactured by Neos). Examples of commercially available silicone surfactants include SH28PA, SH7PA, SH21PA, SH30PA, ST94PA (all manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.), BYK-333 (manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.), and the like. It is done.

界面活性剤の含有量はポジ型感光性組成物中、0.0001〜1重量%とするのが一般的である。   In general, the content of the surfactant is 0.0001 to 1% by weight in the positive photosensitive composition.

本発明の感光性組成物を用いた硬化膜の形成方法について説明する。本発明の感光性組成物をスピナー、スリットなどの公知の方法によって下地基板上に塗布し、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置でプリベークする。プリベークは、50〜150℃の範囲で30秒〜30分間行い、プリベーク後の膜厚は、0.1〜15μmとするのが好ましい。
プリベーク後、ステッパー、ミラープロジェクションマスクアライナー(MPA)、パラレルライトマスクアライナー(PLA)などの紫外可視露光機を用い、10〜4000J/m程度(波長365nm露光量換算)を所望のマスクを介してパターン露光する。
A method for forming a cured film using the photosensitive composition of the present invention will be described. The photosensitive composition of the present invention is applied onto a base substrate by a known method such as a spinner or a slit, and prebaked with a heating device such as a hot plate or oven. Pre-baking is performed in the range of 50 to 150 ° C. for 30 seconds to 30 minutes, and the film thickness after pre-baking is preferably 0.1 to 15 μm.
After pre-baking, using a UV-visible exposure machine such as a stepper, mirror projection mask aligner (MPA), parallel light mask aligner (PLA), etc., about 10 to 4000 J / m 2 (wavelength 365 nm exposure conversion) through the desired mask Pattern exposure.

露光後、現像により露光部が溶解し、ポジパターンを得ることができる。現像方法としては、シャワー、ディップ、パドルなどの方法で現像液に5秒〜10分間浸漬することが好ましい。現像液としては、公知のアルカリ現像液を用いることができる。具体的例としてはアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩などの無機アルカリ、2−ジエチルアミノエタノール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン類、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等の4級アンモニウム塩を1種あるいは2種以上含む水溶液等が挙げられる。また、現像後は水でリンスすることが好ましく、必要であればホットプレート、オーブンなどの加熱装置で50〜150℃の範囲で脱水乾燥ベークを行うこともできる。   After exposure, the exposed portion is dissolved by development, and a positive pattern can be obtained. As a developing method, it is preferable to immerse in a developing solution for 5 seconds to 10 minutes by a method such as shower, dipping or paddle. As the developer, a known alkali developer can be used. Specific examples include alkali metal hydroxides, carbonates, phosphates, silicates, borates, and other inorganic alkalis, amines such as 2-diethylaminoethanol, monoethanolamine, diethanolamine, and tetramethyl hydroxide. Examples include aqueous solutions containing one or more quaternary ammonium salts such as ammonium and choline. Moreover, it is preferable to rinse with water after development, and if necessary, dehydration drying baking can be performed in a range of 50 to 150 ° C. with a heating device such as a hot plate or an oven.

その後、ブリーチング露光を行うことが好ましい。ブリーチング露光を行うことによって、膜中に残存する未反応のナフトキノンジアジド化合物が光分解して、膜の光透明性がさらに向上する。ブリーチング露光の方法としては、PLAなどの紫外可視露光機を用い、100〜20000J/m程度(波長365nm露光量換算)を全面に露光する。
ブリーチング露光した膜を、必要であればホットプレート、オーブンなどの加熱装置で50〜150℃の範囲で30秒〜30分間ソフトベークを行った後、ホットプレート、オーブンなどの加熱装置で150〜450℃の範囲で1時間程度キュアすることで、表示素子におけるTFT用平坦化膜、半導体素子における層間絶縁膜、あるいは光導波路におけるコアやクラッド材といった硬化膜が形成される。
Thereafter, it is preferable to perform bleaching exposure. By performing bleaching exposure, the unreacted naphthoquinonediazide compound remaining in the film is photodecomposed, and the light transparency of the film is further improved. As a method for bleaching exposure, an entire surface is exposed to about 100 to 20000 J / m 2 (wavelength 365 nm exposure amount conversion) using an ultraviolet-visible exposure machine such as PLA.
The film subjected to bleaching exposure is soft-baked for 30 seconds to 30 minutes in a temperature range of 50 to 150 ° C. with a heating device such as a hot plate or an oven, if necessary, and then heated with a heating device such as a hot plate or an oven. By curing for about 1 hour in the range of 450 ° C., a flattened film for TFT in the display element, an interlayer insulating film in the semiconductor element, or a cured film such as a core or cladding material in the optical waveguide is formed.

本発明の感光性組成物を用いて作製した硬化膜は、波長400nmにおける膜厚5μmあたりの光線透過率が90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。光線透過率が90%より低いと、液晶表示素子のTFT基板用平坦化膜として用いた場合、バックライトが通過する際に色変化が起こり、白色表示が黄色味を帯びる。   The cured film produced using the photosensitive composition of the present invention has a light transmittance of 90% or more per film thickness of 5 μm at a wavelength of 400 nm, more preferably 95% or more. When the light transmittance is lower than 90%, when used as a flattening film for a TFT substrate of a liquid crystal display element, a color change occurs when the backlight passes, and the white display becomes yellowish.

前記の波長400nmにおける膜厚5μmあたりの光線透過率は、以下の方法により求められる。組成物をテンパックスガラス板にスピンコーターを用いて任意の回転数でスピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で3分間プリベークする。その後、ブリーチング露光として、PLAを用いて、膜全面に超高圧水銀灯を3000J/m(波長365nm露光量換算)露光し、オーブンを用いて空気中220℃で1時間熱硬化して膜厚5μmの硬化膜を作製する。得られた硬化膜の紫外可視吸収スペクトルを(株)島津製作所製MultiSpec−1500を用いて測定し、波長400nmでの光線透過率を求める。
この硬化膜は表示素子におけるTFT用平坦化膜、半導体素子における層間絶縁膜、タッチパネル用絶縁膜・保護膜あるいは光導波路におけるコアやクラッド材等に好適に使用される。
The light transmittance per 5 μm of film thickness at the wavelength of 400 nm is determined by the following method. The composition is spin-coated on a Tempax glass plate at an arbitrary rotation number using a spin coater, and prebaked at 100 ° C. for 3 minutes using a hot plate. Then, as bleaching exposure, using PLA, the whole surface of the film was exposed to an ultrahigh pressure mercury lamp at 3000 J / m 2 (wavelength 365 nm exposure amount conversion), and thermally cured at 220 ° C. for 1 hour in air using an oven. A 5 μm cured film is prepared. The ultraviolet-visible absorption spectrum of the obtained cured film is measured using MultiSpec-1500 manufactured by Shimadzu Corp., and the light transmittance at a wavelength of 400 nm is obtained.
This cured film is suitably used as a planarization film for TFT in a display element, an interlayer insulating film in a semiconductor element, an insulating film / protective film for a touch panel, or a core or cladding material in an optical waveguide.

本発明における素子は、上述のような高透明性の硬化膜を有する表示素子、半導体素子、あるいは光導波路材を指し、特に、TFT用平坦化膜として有する液晶、ならびに有機EL表示素子、タッチパネル機能つき表示素子に好適である。   The element in the present invention refers to a display element, a semiconductor element, or an optical waveguide material having a highly transparent cured film as described above. In particular, a liquid crystal having a planarizing film for TFT, an organic EL display element, and a touch panel function It is suitable for a display device with a hook.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。なお用いた化合物のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples. Of the compounds used, those using abbreviations are shown below.

DAA:ダイアセトンアルコール
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
DPM:ジプロピレングリコールモノエーテルメチル。
DAA: diacetone alcohol PGMEA: propylene glycol monomethyl ether acetate EDM: diethylene glycol methyl ethyl ether DPM: dipropylene glycol monoether methyl.

また、ポリシロキサン溶液、アクリル樹脂溶液の固形分濃度、およびポリシロキサン、アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、以下の通り求めた。
(1)固形分濃度
アルミカップにポリシロキサン溶液またはアクリル樹脂溶液を1g秤取し、ホットプレートを用いて250℃で30分間加熱して液分を蒸発させた。加熱後のアルミカップに残った固形分を秤量して、ポリシロキサン溶液の固形分濃度を求めた。
(2)重量平均分子量
重量平均分子量はGPC(Waters社製410型RI検出器、流動層:テトラヒドロフラン)にてポリスチレン換算により求めた。
(3)ポリシロキサン中の一般式(4)と一般式(5)で表されるオルガノシラン構造の比率
29Si−NMRの測定を行い、全体の積分値から、それぞれのオルガノシランに対する積分値の割合を算出して、比率を計算した。
試料(液体)は直径 10mmのテフロン(登録商標)製NMRサンプル管に注入し測定に用いた。29Si−NMR測定条件を以下に示す。
装置:日本電子社製JNM GX−270、測定法:ゲーテッドデカップリング法
測定核周波数:53.6693 MHz(29Si 核)、スペクトル幅:20000 Hz
パルス幅:12μsec(45°パルス)、パルス繰り返し時間:30.0 sec
溶媒:アセトン−d6、基準物質:テトラメチルシラン
測定温度:室温、試料回転数:0.0 Hz。
Moreover, the solid content concentration of the polysiloxane solution and the acrylic resin solution, and the weight average molecular weight (Mw) of the polysiloxane and the acrylic resin were determined as follows.
(1) 1 g of a polysiloxane solution or an acrylic resin solution was weighed in an aluminum cup having a solid content, and heated at 250 ° C. for 30 minutes using a hot plate to evaporate the liquid. The solid content remaining in the heated aluminum cup was weighed to determine the solid content concentration of the polysiloxane solution.
(2) Weight average molecular weight The weight average molecular weight was determined by GPC (Waters 410 type RI detector, fluidized bed: tetrahydrofuran) in terms of polystyrene.
(3) Ratio of organosilane structure represented by general formula (4) and general formula (5) in polysiloxane
29 Si-NMR was measured, and the ratio of the integrated value for each organosilane was calculated from the total integrated value, and the ratio was calculated.
The sample (liquid) was injected into a Teflon (registered trademark) NMR sample tube having a diameter of 10 mm and used for measurement. The 29 Si-NMR measurement conditions are shown below.
Apparatus: JNM GX-270 manufactured by JEOL Ltd. Measurement method: Gated decoupling method Measurement nuclear frequency: 53.6669 MHz ( 29 Si nucleus), spectrum width: 20000 Hz
Pulse width: 12 μsec (45 ° pulse), pulse repetition time: 30.0 sec
Solvent: acetone-d6, reference material: tetramethylsilane Measurement temperature: room temperature, sample rotation speed: 0.0 Hz.

合成例1 ポリシロキサン溶液(PS−1)の合成
500mlの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを40.86g(0.30mol)、フェニルトリメトキシシランを99.15g(0.5mol)、(2−(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を12.32g(0.05mol)、Mシリケート51(多摩化学工業株式会社製)を17.63g(0.15mol)、PGMEAを170.77g仕込み、撹拌しながらオイルバスで40℃に加熱した。さらに撹拌しながら水53.55gにリン酸0.51g(仕込みモノマーに対して0.3wt%)を溶かしたリン酸水溶液を10分かけて添加した。添加終了後、40℃で30分撹拌して加水分解を行った。その後、バス温を70℃にして1時間撹拌した後、続いてバス温を115℃まで昇温した。昇温開始後、約1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから2時間加熱攪拌し(内温は100〜110℃)、ポリシロキサン溶液(PS−2)を得た。なお、加熱攪拌中、窒素を0.05l(リットル)/min流した。反応中に副生成物であるメタノール、水が合計125g留出した。
Synthesis Example 1 Synthesis of Polysiloxane Solution (PS-1) In a 500 ml three-necked flask, 40.86 g (0.30 mol) of methyltrimethoxysilane, 99.15 g (0.5 mol) of phenyltrimethoxysilane, (2- ( 3.32 g (0.05 mol) of 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 17.63 g (0.15 mol) of M silicate 51 (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.), and 170.77 g of PGMEA were charged and stirred. Then, the mixture was heated in an oil bath to 40 ° C. An aqueous phosphoric acid solution in which 0.51 g of phosphoric acid (0.3 wt% with respect to the charged monomer) was dissolved in 53.55 g of water was further added over 10 minutes while stirring. After completion, the mixture was hydrolyzed by stirring for 30 minutes at 40 ° C. After that, the bath temperature was set to 70 ° C. and the mixture was stirred for 1 hour. The temperature was raised to 115 ° C. After about 1 hour from the start of the temperature rise, the internal temperature of the solution reached 100 ° C., and was then heated and stirred for 2 hours (the internal temperature was 100 to 110 ° C.). In addition, during the heating and stirring, nitrogen was flowed at 0.05 l (liter) / min, and 125 g of methanol and water as by-products were distilled out during the reaction.

得られたポリシロキサン溶液(PS−2)の固形分濃度は43重量%、ポリシロキサンの重量平均分子量は8500であった。なお、ポリシロキサン中の一般式(4)で表されるオルガノシランの含有比はSi原子モル比で50%、一般式(5)で表されるオルガノシランの含有比はSi原子モル比で15%であった。   The resulting polysiloxane solution (PS-2) had a solid content concentration of 43% by weight and a polysiloxane weight average molecular weight of 8,500. In addition, the content ratio of the organosilane represented by the general formula (4) in the polysiloxane is 50% in terms of the Si atom molar ratio, and the content ratio of the organosilane represented by the general formula (5) is 15 in terms of the Si atomic mole ratio. %Met.

合成例2 ポリシロキサン溶液(PS−2)の合成
500mlの三口フラスコにメチルトリメトキシシランを54.48g(0.40mol)、フェニルトリメトキシシランを99.15g(0.50mol)、(2−(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を24.64g(0.1mol)、DAAを179.50g仕込み、撹拌しながらオイルバスで40℃に加熱した。さらに撹拌しながら水55.80gにリン酸0.54g(仕込みモノマーに対して0.3wt%)を溶かしたリン酸水溶液を10分かけて添加した。添加終了後、40℃で30分撹拌して加水分解を行った。その後、バス温を70℃にして1時間撹拌した後、続いてバス温を115℃まで昇温した。昇温開始後、約1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから2時間加熱攪拌し(内温は100〜110℃)、ポリシロキサン溶液(PS−1)を得た。なお、加熱攪拌中、窒素を0.05l(リットル)/min流した。反応中に副生成物であるメタノール、水が合計121g留出した。
Synthesis Example 2 Synthesis of Polysiloxane Solution (PS-2) In a 500 ml three-necked flask, 54.48 g (0.40 mol) of methyltrimethoxysilane, 99.15 g (0.50 mol) of phenyltrimethoxysilane, (2- ( The mixture was charged with 24.64 g (0.1 mol) of 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and 179.50 g of DAA and heated in an oil bath with stirring to 40 ° C. Further, phosphorus was added to 55.80 g of water with stirring. An aqueous phosphoric acid solution in which 0.54 g of acid (0.3 wt% with respect to the charged monomer) was dissolved was added over 10 minutes, and after completion of addition, the mixture was stirred for 30 minutes at 40 ° C. and then hydrolyzed. The mixture was stirred for 1 hour at 70 ° C., and then the bath temperature was raised to 115 ° C. The internal temperature of the solution reached 100 ° C. about 1 hour after the start of the temperature rise. Then, the mixture was heated and stirred for 2 hours (internal temperature was 100 to 110 ° C.) to obtain a polysiloxane solution (PS-1), and nitrogen was flowed at 0.05 l (liter) / min during the heating and stirring. A total of 121 g of methanol and water as by-products were distilled out.

得られたポリシロキサン溶液(PS−1)の固形分濃度は43重量%、ポリシロキサンの重量平均分子量は3200であった。なお、ポリシロキサン中の一般式(4)で表されるオルガノシランの含有比はSi原子モル比で50%、一般式(5)で表されるオルガノシランの含有比はSi原子モル比で0%であった。   The obtained polysiloxane solution (PS-1) had a solid content concentration of 43% by weight, and the polysiloxane had a weight average molecular weight of 3,200. In addition, the content ratio of the organosilane represented by the general formula (4) in the polysiloxane is 50% in terms of Si atom molar ratio, and the content ratio of the organosilane represented by the general formula (5) is 0 in terms of Si atomic mole ratio. %Met.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

合成例3 キノンジアジド化合物(QD−1)の合成
乾燥窒素気流下、Ph−cc−AP−MF(商品名、本州化学工業(株)製)15.32g(0.05mol)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド37.62g(0.14mol)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン15.58g(0.154mol)を系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、濾液を水に投入させた。その後、析出した沈殿を濾過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、上記構造のキノンジアジド化合物(QD−1)を得た。
Synthesis Example 3 Synthesis of quinonediazide compound (QD-1) Under dry nitrogen stream, Ph-cc-AP-MF (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) 15.32 g (0.05 mol) and 5-naphthoquinonediazidesulfonyl 37.62 g (0.14 mol) of acid chloride was dissolved in 450 g of 1,4-dioxane and brought to room temperature. Here, 15.58 g (0.154 mol) of triethylamine mixed with 50 g of 1,4-dioxane was added dropwise so that the temperature inside the system would not be 35 ° C. or higher. It stirred at 30 degreeC after dripping for 2 hours. The triethylamine salt was filtered and the filtrate was poured into water. Thereafter, the deposited precipitate was collected by filtration. The precipitate was dried with a vacuum dryer to obtain a quinonediazide compound (QD-1) having the above structure.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

合成例4 キノンジアジド化合物(QD−2)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.23g(0.05mol)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド37.62g(0.14mol)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン15.58g(0.154mol)を系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、濾液を水に投入させた。その後、析出した沈殿を濾過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、上記構造のキノンジアジド化合物(QD−2)を得た。
Synthesis Example 4 Synthesis of quinonediazide compound (QD-2) 21.23 g (0.05 mol) of TrisP-PA (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) and 5-naphthoquinonediazidesulfonyl acid chloride under a dry nitrogen stream. 62 g (0.14 mol) was dissolved in 450 g of 1,4-dioxane and brought to room temperature. Here, 15.58 g (0.154 mol) of triethylamine mixed with 50 g of 1,4-dioxane was added dropwise so that the temperature inside the system would not be 35 ° C. or higher. It stirred at 30 degreeC after dripping for 2 hours. The triethylamine salt was filtered and the filtrate was poured into water. Thereafter, the deposited precipitate was collected by filtration. The precipitate was dried with a vacuum dryer to obtain a quinonediazide compound (QD-2) having the above structure.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

合成例5 キノンジアジド化合物(QD−3)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−HAP(商品名、本州化学工業(株)製)15.32g(0.05mol)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.87g(0.1mol)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン11.13g(0.11mol)を系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、濾液を水に投入させた。その後、析出した沈殿を濾過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、上記構造のキノンジアジド化合物(QD−3)を得た。
Synthesis Example 5 Synthesis of quinonediazide compound (QD-3) TrisP-HAP (trade name, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) 15.32 g (0.05 mol) and 5-naphthoquinonediazidesulfonyl acid chloride 26. 87 g (0.1 mol) was dissolved in 450 g of 1,4-dioxane and brought to room temperature. Here, 11.13 g (0.11 mol) of triethylamine mixed with 50 g of 1,4-dioxane was added dropwise so that the temperature in the system would not be 35 ° C. or higher. It stirred at 30 degreeC after dripping for 2 hours. The triethylamine salt was filtered and the filtrate was poured into water. Thereafter, the deposited precipitate was collected by filtration. This precipitate was dried with a vacuum dryer to obtain a quinonediazide compound (QD-3) having the above structure.

実施例1
合成例1で得られたポリシロキサン溶液(PS−1)、合成例3で得られたキノンジアジド化合物(QD−1)、硬化剤としてトリス(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、溶剤としてDPM、EDM、PGMEAを黄色灯下で混合、撹拌して均一溶液とした後、0.45μmのフィルターで濾過して組成物1を調製した。
組成物1をシリコンウェハおよびOA−10ガラス板(日本電気硝子(株)製)にスピンコーター(ミカサ(株)製1H−360S)を用いて任意の回転数でスピンコートした後、ホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製SCW−636)を用いて100℃で3分間プリベークし、膜厚5μmの膜を作製した。作製した膜をマスクアライナー(ユニオン光学(株)製、PEM−6M)を用いて、超高圧水銀灯を感度測定用のグレースケールマスクを介してパターン露光した後、自動現像装置(滝沢産業(株)製AD−2000)を用いて2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であるELM−D(商品名、三菱ガス化学(株)製)で90秒間シャワー現像し、次いで水で30秒間リンスした。その後、ブリーチング露光として、PLA(キヤノン(株)製PLA−501F)を用いて、膜全面に超高圧水銀灯を10000J/m(波長365nm露光量換算)露光した。その後、ホットプレートを用いて110℃で1分間ソフトベークし、次いでオーブン(タバイエスペック(株)製IHPS−222)を用いて空気中220℃で1時間キュアして硬化膜を作製した。
Example 1
Polysiloxane solution (PS-1) obtained in Synthesis Example 1, quinonediazide compound (QD-1) obtained in Synthesis Example 3, tris (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate as a curing agent, DPM as a solvent, EDM and PGMEA were mixed and stirred under a yellow lamp to make a uniform solution, and then filtered through a 0.45 μm filter to prepare Composition 1.
The composition 1 was spin-coated on a silicon wafer and OA-10 glass plate (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) using a spin coater (1H-360S manufactured by Mikasa Co., Ltd.) at an arbitrary rotation number, and then hot plate ( Daiboku Screen Manufacturing Co., Ltd. SCW-636) was pre-baked at 100 ° C. for 3 minutes to prepare a film having a thickness of 5 μm. Using a mask aligner (PEM-6M, manufactured by Union Optics Co., Ltd.), the film was exposed to a pattern using an ultra-high pressure mercury lamp through a gray scale mask for sensitivity measurement, and then an automatic developing device (Takizawa Sangyo Co., Ltd.). AD-2000) was used for shower development for 90 seconds with ELM-D (trade name, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and then rinsed with water for 30 seconds. . After that, as bleaching exposure, using PLA (PLA-501F manufactured by Canon Inc.), the entire surface of the film was exposed to 10,000 J / m 2 (wavelength 365 nm exposure amount conversion) with an ultrahigh pressure mercury lamp. After that, soft baking was performed at 110 ° C. for 1 minute using a hot plate, and then cured in an air at 220 ° C. for 1 hour using an oven (Ibayespec Co., Ltd. IHPS-222) to prepare a cured film.

感光特性、および硬化膜特性の評価結果を表1に示す。なお、表中の評価は以下の方法で行った。下記の(4)〜(8)の評価はシリコンウェハ基板を、(8)の評価はOA−10ガラス板を用いて行った。
(4)膜厚測定
ラムダエースSTM−602(商品名、大日本スクリーン製)を用いて、屈折率1.50で測定を行った。
(5)残膜率の算出
残膜率は以下の式に従って算出した。
残膜率(%)=現像後の未露光部膜厚÷プリベーク後の膜厚×100
(6)感度の算出
露光、現像後、10μmのライン・アンド・スペースパターンを1対1の幅に形成する露光量(以下、これを最適露光量という)を感度とした。
(7)解像度の算出
最適露光量における現像後の最小パターン寸法を現像後解像度、キュア後の最小パターン寸法をキュア後解像度とした。
(8)鉛筆硬度の測定
上記、実施例1に記載の要領で作製したキュア処理後の感光性組成物のパターン化された薄膜を、JIS K5600−5−4規格(1999年制定)に基づき、紙ヤスリで鉛筆の芯を円柱状にとがらせ、鉛筆硬度の硬いものから軟らかい順に手動式鉛筆引っかき試験器(コーティングテスター工業(株)製)を用いて引っかいた。引っかいた後、その膜が削れなかった最も高い鉛筆硬度をその膜の鉛筆硬度とした。
(9)光線透過率の測定
MultiSpec−1500(商品名、(株)島津製作所)を用いて、まずOA−10ガラス板のみを測定し、その紫外可視吸収スペクトルをリファレンスとした。次にOA−10ガラス板上に組成物の硬化膜を形成(パターン露光は行わない)し、このサンプルをシングルビームで測定し、5μmあたりの波長400nmでの光線透過率を求め、リファレンスとの差異を硬化膜の光線透過率とした。
Table 1 shows the evaluation results of the photosensitive characteristics and the cured film characteristics. The evaluation in the table was performed by the following method. The following (4) to (8) were evaluated using a silicon wafer substrate, and (8) was evaluated using an OA-10 glass plate.
(4) Film thickness measurement Using Lambda Ace STM-602 (trade name, manufactured by Dainippon Screen), measurement was performed at a refractive index of 1.50.
(5) Calculation of remaining film rate The remaining film rate was calculated according to the following formula.
Residual film ratio (%) = unexposed film thickness after development / film thickness after pre-baking × 100
(6) Calculation of sensitivity After exposure and development, the exposure amount (hereinafter referred to as the optimum exposure amount) for forming a 10 μm line-and-space pattern in a one-to-one width was defined as sensitivity.
(7) Calculation of resolution The minimum pattern size after development at the optimum exposure amount was taken as post-development resolution, and the minimum pattern size after cure was taken as post-cure resolution.
(8) Measurement of pencil hardness Based on JIS K5600-5-4 standard (established in 1999), the patterned thin film of the photosensitive composition after the curing treatment produced in the manner described in Example 1 above, The pencil core was broken into a cylindrical shape with a paper file, and was scratched using a manual pencil scratch tester (manufactured by Coating Tester Industry Co., Ltd.) in the order of increasing pencil hardness. The highest pencil hardness at which the film was not scraped after scratching was taken as the pencil hardness of the film.
(9) Measurement of light transmittance First, only OA-10 glass plate was measured using MultiSpec-1500 (trade name, Shimadzu Corporation), and the UV-visible absorption spectrum was used as a reference. Next, a cured film of the composition was formed on the OA-10 glass plate (pattern exposure was not performed), this sample was measured with a single beam, and the light transmittance at a wavelength of 400 nm per 5 μm was obtained. The difference was defined as the light transmittance of the cured film.

実施例2〜20、比較例1〜6
組成物1と同様に、組成物2〜26を表1に記載の組成にて調製した。なおニカラックMX−270、(商品名、三和ケミカル(株)製)は下記に示した構造の化合物である。また光酸発生剤として用いたCGI−MDT(商品名、チバジャパン(株)製))はN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドトリフルオロメタンスルホネート、増感剤として用いたDPA(商品名、川崎化成工業(株)製)は9,10−ジプロポキシアントラセン熱酸発生剤として用いた“サンエイド”SI−200(商品名、三新化学工業(株)製)は、4−メトキシカルボニルオキシフェニルジメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、である。
Examples 2-20, Comparative Examples 1-6
Similar to Composition 1, Compositions 2 to 26 were prepared with the compositions listed in Table 1. Nicarax MX-270 (trade name, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) is a compound having the structure shown below. CGI-MDT (trade name, manufactured by Ciba Japan Co., Ltd.) used as a photoacid generator is N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide trifluoromethanesulfonate, and DPA used as a sensitizer. (Trade name, manufactured by Kawasaki Kasei Kogyo Co., Ltd.) is "Sun-Aid" SI-200 (trade name, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) used as a 9,10-dipropoxyanthracene thermal acid generator. Methoxycarbonyloxyphenyldimethylsulfonium trifluoromethanesulfonate.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

得られた各組成物を用いて、実施例1と同様にして各組成物の評価を行った。結果を表1に示す。   Each composition was evaluated in the same manner as in Example 1 using each obtained composition. The results are shown in Table 1.

Figure 2012053381
Figure 2012053381

本発明の感光性組成物は、液晶表示素子や有機EL表示素子などの薄膜トランジスタ(TFT)基板用平坦化膜、タッチパネル用保護膜や絶縁膜、半導体素子の層間絶縁膜、固体撮像素子用平坦化膜やマイクロレンズアレイパターン、あるいは光導波路のコアやクラッド材を形成するために用いられる。   The photosensitive composition of the present invention is a flattening film for a thin film transistor (TFT) substrate such as a liquid crystal display element or an organic EL display element, a protective film or insulating film for a touch panel, an interlayer insulating film for a semiconductor element, or a flattening for a solid-state imaging element. It is used to form a film, a microlens array pattern, or a core or cladding material of an optical waveguide.

Claims (7)

(a)ポリシロキサン、(b)ナフトキノンジアジド化合物、(c)硬化剤、(d)溶剤を含むポジ型感光性組成物であって、(c)硬化剤が、一般式(1)または(2)で表される化合物であることを特徴とするポジ型感光性組成物。
Figure 2012053381
(R、R、R、R、R、Rは直接結合あるいは炭素数1〜10のアルキレン鎖を表し、これらは同じでも異なっていてもよい。またR、R、R、R10、R11、R12は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを示し、それぞれが同じでも異なっていてもよい。)
A positive photosensitive composition comprising (a) polysiloxane, (b) naphthoquinonediazide compound, (c) curing agent, and (d) solvent, wherein (c) curing agent is represented by the general formula (1) or (2 A positive photosensitive composition, which is a compound represented by the formula:
Figure 2012053381
(R 1 , R 2 , R 3 , R 7 , R 8 , R 9 each represents a direct bond or an alkylene chain having 1 to 10 carbon atoms, and these may be the same or different. R 4 , R 5 , R 6 , R 10 , R 11 , and R 12 each represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an acyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. May be different.)
さらに、(e)光酸発生剤および(f)増感剤を含有することを特徴とする請求項1記載のポジ型感光性組成物。 The positive photosensitive composition according to claim 1, further comprising (e) a photoacid generator and (f) a sensitizer. さらに、(g)熱酸発生剤を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のポジ型感光性組成物。 The positive photosensitive composition according to claim 1, further comprising (g) a thermal acid generator. さらに、(h)密着改良剤を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポジ型感光性組成物。 The positive photosensitive composition according to claim 1, further comprising (h) an adhesion improving agent. 請求項1〜4のいずれかに記載のポジ型感光性組成物から形成された硬化膜であって、波長400nmにおける膜厚5μmあたりの光線透過率が90%以上である硬化膜。 A cured film formed from the positive photosensitive composition according to claim 1, wherein the light transmittance per film thickness of 5 μm at a wavelength of 400 nm is 90% or more. 請求項1〜5のいずれかに記載のポジ型感光性組成物から形成された硬化膜であって、鉛筆硬度H以上を有する硬化膜。 A cured film formed from the positive photosensitive composition according to claim 1, wherein the cured film has a pencil hardness of H or higher. 請求項5または6に記載の硬化膜を具備する素子。 An element comprising the cured film according to claim 5.
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