JP2013083844A - ポジ型感光性樹脂組成物、硬化物の製造方法、樹脂パターン製造方法、硬化物及び光学部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像時における未露光部の溶解を抑制することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物、硬化物の製造方法、樹脂パターン製造方法、硬化物及び光学部材に関する。
固体撮像素子や液晶表示装置の発達により、有機素材(樹脂)によりマイクロレンズ、光導波路、反射防止膜などの光学部材を作製することが広く行われるようになっている。
これら光学部材は、高屈折率にするために、酸化チタンなどの粒子を添加することが検討されている(下記特許文献1参照)。
また、従来のネガ型感光性樹脂組成物としては、特許文献2〜4に記載の感光性樹脂組成物が知られている。
これら光学部材は、高屈折率にするために、酸化チタンなどの粒子を添加することが検討されている(下記特許文献1参照)。
また、従来のネガ型感光性樹脂組成物としては、特許文献2〜4に記載の感光性樹脂組成物が知られている。
本発明は、現像時における未露光部の溶解を抑制することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の上記課題は、以下の<1>又は<7>〜<10>に記載の手段により解決された。好ましい実施態様である<2>〜<6>とともに以下に記載する。
<1>(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物、
<2>成分Aが、金属酸化物粒子である、上記<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<3>成分Aが、酸化チタン粒子である、上記<2>に記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<4>成分Bが、カルボン酸基を有するグラフト共重合体であり、かつ酸価が100mgKOH/g以上190mgKOH/g以下である、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<5>(成分F)熱架橋剤を更に含む、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<6>光学部材用樹脂組成物である、上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<7>少なくとも工程(a)〜(c)をこの順に含むことを特徴とする硬化物の製造方法、
(a)上記<1>〜<6>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(c)溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
<8>少なくとも工程(1)〜(5)をこの順に含むことを特徴とする樹脂パターン製造方法、
(1)上記<1>〜<6>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(5)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
<9>上記<7>に記載の硬化物の製造方法、又は、上記<8>に記載の樹脂パターン製造方法により得られた硬化物、
<10>上記<7>に記載の硬化物の製造方法、又は、上記<8>に記載の樹脂パターン製造方法により得られた光学部材。
<1>(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物、
<2>成分Aが、金属酸化物粒子である、上記<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<3>成分Aが、酸化チタン粒子である、上記<2>に記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<4>成分Bが、カルボン酸基を有するグラフト共重合体であり、かつ酸価が100mgKOH/g以上190mgKOH/g以下である、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<5>(成分F)熱架橋剤を更に含む、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<6>光学部材用樹脂組成物である、上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物、
<7>少なくとも工程(a)〜(c)をこの順に含むことを特徴とする硬化物の製造方法、
(a)上記<1>〜<6>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(c)溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
<8>少なくとも工程(1)〜(5)をこの順に含むことを特徴とする樹脂パターン製造方法、
(1)上記<1>〜<6>のいずれか1つに記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(5)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
<9>上記<7>に記載の硬化物の製造方法、又は、上記<8>に記載の樹脂パターン製造方法により得られた硬化物、
<10>上記<7>に記載の硬化物の製造方法、又は、上記<8>に記載の樹脂パターン製造方法により得られた光学部材。
本発明によれば、現像時における未露光部の溶解を抑制することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することができた。
以下、本発明の樹脂組成物について詳細に説明する。
なお、本発明において、数値範囲を表す「下限〜上限」の記載は、「下限以上、上限以下」を表し、「上限〜下限」の記載は、「上限以下、下限以上」を表す。すなわち、上限及び下限を含む数値範囲を表す。
また、本発明において、「(成分A)無機粒子」等を、単に「成分A」等ともいい、「(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位」等を、単に「構成単位(a−1)」等ともいう。
更に、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
なお、本発明において、数値範囲を表す「下限〜上限」の記載は、「下限以上、上限以下」を表し、「上限〜下限」の記載は、「上限以下、下限以上」を表す。すなわち、上限及び下限を含む数値範囲を表す。
また、本発明において、「(成分A)無機粒子」等を、単に「成分A」等ともいい、「(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位」等を、単に「構成単位(a−1)」等ともいう。
更に、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
(ポジ型感光性樹脂組成物)
以下、ポジ型感光性樹脂組成物を構成する各成分について説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物(以下、単に「感光性樹脂組成物」又は「樹脂組成物」ともいう。)は、(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とする。
以下、ポジ型感光性樹脂組成物を構成する各成分について説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物(以下、単に「感光性樹脂組成物」又は「樹脂組成物」ともいう。)は、(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤、(成分C)溶剤、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を含有し、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とする。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、ポジ型レジスト組成物として好適に用いることができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、熱で硬化する性質を有する樹脂組成物であることが好ましい。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(化学増幅ポジ型感光性樹脂組成物)であることが好ましい。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、活性光線に感応する光酸発生剤として1,2−キノンジアジド化合物を含まない方が好ましい。1,2−キノンジアジド化合物は、逐次型光化学反応によりカルボキシ基を生成するが、その量子収率は必ず1以下である。
これに対して本発明で使用する(成分E)光酸発生剤は、活性光線に感応して生成する酸が保護された酸性基の脱保護に対して触媒として作用するので、1個の光量子の作用で生成した酸が、多数の脱保護反応に寄与し、量子収率は1を超え、例えば、10の数乗のような大きい値となり、いわゆる化学増幅の結果として、高感度が得られる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、熱で硬化する性質を有する樹脂組成物であることが好ましい。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(化学増幅ポジ型感光性樹脂組成物)であることが好ましい。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、活性光線に感応する光酸発生剤として1,2−キノンジアジド化合物を含まない方が好ましい。1,2−キノンジアジド化合物は、逐次型光化学反応によりカルボキシ基を生成するが、その量子収率は必ず1以下である。
これに対して本発明で使用する(成分E)光酸発生剤は、活性光線に感応して生成する酸が保護された酸性基の脱保護に対して触媒として作用するので、1個の光量子の作用で生成した酸が、多数の脱保護反応に寄与し、量子収率は1を超え、例えば、10の数乗のような大きい値となり、いわゆる化学増幅の結果として、高感度が得られる。
更に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、マイクロレンズ、光導波路、反射防止膜、LED用封止材及びLED用チップコート材等の光学部材、又は、タッチパネルに使用される配線電極の視認性低減用樹脂組成物であることが好ましく、マイクロレンズ用樹脂組成物であることがより好ましい。なお、タッチパネルに使用される配線電極の視認性低減用組成物とは、タッチパネルに使用される配線電極の視認性を低減する、すなわち、配線電極を見えにくくする部材用組成物であり、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)電極間の層間絶縁膜などが挙げられ、本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、当該用途に好適に使用することができる。
一般的にポジ型レジストは、露光すると光酸発生剤との作用により、含有されるポリマーが有する脱離基が外れて、現像液に溶解し、未露光部がパターンとして形成される。
無機粒子、分散剤及び脱離基及び架橋基を含むポリマーを含有する樹脂組成物をポジ型レジストとして使用する場合、無機粒子及び分散剤の作用により、現像液への溶解性が高くなり、未露光部までもが、現像液に溶解性を示してしまうという問題があることを本発明者等は見いだした。
本発明者等は詳細な検討の結果、成分A〜成分Eを含有するポジ型感光性樹脂組成物とすることにより、未露光部の現像液への耐性が高まり、パターン形成性(現像時の未露光部の溶解抑制)を良化することができることを見いだした。
無機粒子、分散剤及び脱離基及び架橋基を含むポリマーを含有する樹脂組成物をポジ型レジストとして使用する場合、無機粒子及び分散剤の作用により、現像液への溶解性が高くなり、未露光部までもが、現像液に溶解性を示してしまうという問題があることを本発明者等は見いだした。
本発明者等は詳細な検討の結果、成分A〜成分Eを含有するポジ型感光性樹脂組成物とすることにより、未露光部の現像液への耐性が高まり、パターン形成性(現像時の未露光部の溶解抑制)を良化することができることを見いだした。
(成分A)無機粒子
本発明の樹脂組成物は、屈折率や光透過性を調節することを目的として、無機粒子を含有する。
成分Aは、当該粒子を除いた材料からなる樹脂組成物の屈折率より屈折率が高いものであることが好ましく、具体的には、400〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上の粒子がより好ましく、屈折率が1.70以上の粒子が更に好ましく、1.90以上の粒子が特に好ましい。
ここで、400〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上であるとは、上記範囲の波長を有する光における平均屈折率が1.50以上であることを意味し、上記範囲の波長を有する全ての光における屈折率が1.50以上であることを要しない。また、平均屈折率は、上記範囲の波長を有する各光に対する屈折率の測定値の総和を、測定点の数で割った値である。
本発明の樹脂組成物は、屈折率や光透過性を調節することを目的として、無機粒子を含有する。
成分Aは、当該粒子を除いた材料からなる樹脂組成物の屈折率より屈折率が高いものであることが好ましく、具体的には、400〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上の粒子がより好ましく、屈折率が1.70以上の粒子が更に好ましく、1.90以上の粒子が特に好ましい。
ここで、400〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上であるとは、上記範囲の波長を有する光における平均屈折率が1.50以上であることを意味し、上記範囲の波長を有する全ての光における屈折率が1.50以上であることを要しない。また、平均屈折率は、上記範囲の波長を有する各光に対する屈折率の測定値の総和を、測定点の数で割った値である。
このような高い屈折率を有する無機粒子としては、透明性が高く光透過性を有することから無機酸化物粒子が好ましく、金属酸化物粒子がより好ましい。
光透過性で屈折率の高い無機酸化物粒子としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Te等の原子を含む酸化物粒子が好ましく、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、インジウム/スズ酸化物、アンチモン/スズ酸化物がより好ましく、酸化チタンが更に好ましく、二酸化チタンが特に好ましい。二酸化チタンとしては、特に屈折率の高いルチル型が好ましい。これら無機粒子は、分散安定性付与のために表面を有機材料で処理することもできる。
光透過性で屈折率の高い無機酸化物粒子としては、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ce、Gd、Tb、Dy、Yb、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Mo、W、Zn、B、Al、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Te等の原子を含む酸化物粒子が好ましく、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、インジウム/スズ酸化物、アンチモン/スズ酸化物がより好ましく、酸化チタンが更に好ましく、二酸化チタンが特に好ましい。二酸化チタンとしては、特に屈折率の高いルチル型が好ましい。これら無機粒子は、分散安定性付与のために表面を有機材料で処理することもできる。
樹脂組成物の透明性の観点から、成分Aの平均一次粒子径は、1〜300nmが好ましく、3〜80nmが特に好ましい。ここで粒子の平均一次粒子径は、電子顕微鏡により任意の粒子200個の粒子径を測定し、その算術平均をいう。また、粒子の形状が球形でない場合には、最も長い辺を径とする。
本発明の樹脂組成物における無機粒子の含有量は、樹脂組成物により得られる光学部材に要求される屈折率や、光透過性等を考慮して、適宜決定すればよいが、本発明の樹脂組成物の全固形分に対して、5〜80重量%とすることが好ましく、10〜70重量%とすることがより好ましい。
(成分B)酸基を有する分散剤
本発明の樹脂組成物は、酸基を有する分散剤を含有する。
本発明に用いることができる酸基を有する分散剤としては、酸基を有する高分子分散剤(例えば、酸基を有する、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物)、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン、顔料誘導体等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。また、高分子分散剤は、重量平均分子量が、1,000以上であることが好ましい。
これらの中でも、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、高分子分散剤が好ましく、グラフト型高分子分散剤がより好ましい。
酸基を有する分散剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、酸基を有する分散剤を含有する。
本発明に用いることができる酸基を有する分散剤としては、酸基を有する高分子分散剤(例えば、酸基を有する、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物)、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン、顔料誘導体等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。また、高分子分散剤は、重量平均分子量が、1,000以上であることが好ましい。
これらの中でも、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、高分子分散剤が好ましく、グラフト型高分子分散剤がより好ましい。
酸基を有する分散剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
成分Bは、酸基を有する分散剤である。酸基を有することにより、無機粒子に対し吸着基として作用すると推定され、無機粒子の分散性に優れる。
酸基としては、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられ、無機粒子への吸着力と分散性の観点から、カルボン酸基、スルホン酸基及びリン酸基よりなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましく、カルボン酸基が特に好ましい。前記分散剤における酸基は、これらを1種単独で、又は、2種以上を組み合わせて有していてもよい。
また、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、酸基を有するグラフト共重合体であることが好ましく、カルボン酸基を有するグラフト共重合体であることがより好ましい。
更に、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位を有するグラフト共重合体であることが好ましい。
酸基としては、カルボン酸基(カルボキシ基)、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられ、無機粒子への吸着力と分散性の観点から、カルボン酸基、スルホン酸基及びリン酸基よりなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましく、カルボン酸基が特に好ましい。前記分散剤における酸基は、これらを1種単独で、又は、2種以上を組み合わせて有していてもよい。
また、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、酸基を有するグラフト共重合体であることが好ましく、カルボン酸基を有するグラフト共重合体であることがより好ましい。
更に、本発明に用いることができる酸基を有する分散剤は、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位を有するグラフト共重合体であることが好ましい。
式(1)〜式(4)において、X1、X2、X3、X4及びX5はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の有機基を表し、合成上の制約の観点から、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基であることが好ましく、水素原子又はメチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
式(1)〜式(4)において、W1、W2、W3及びW4はそれぞれ独立に、酸素原子又はNHを表し、酸素原子であることが特に好ましい。
式(1)〜式(4)において、W1、W2、W3及びW4はそれぞれ独立に、酸素原子又はNHを表し、酸素原子であることが特に好ましい。
式(3)中、R’はそれぞれ独立に、分岐又は直鎖のアルキレン基(炭素数は1〜10が好ましく、2又は3であることがより好ましい。)を表し、分散安定性の観点から、−CH2−CH(CH3)−で表される基、又は、−CH(CH3)−CH2−で表される基が好ましい。
また、式(3)中のR’としては、1種の成分B中に構造の異なるR’を2種以上混合して用いてもよい。
また、式(3)中のR’としては、1種の成分B中に構造の異なるR’を2種以上混合して用いてもよい。
式(1)〜式(4)において、Y1、Y2、Y3及びY4はそれぞれ独立に、2価の連結基であり、特に構造上制約されない。具体的には、下記の(Y−1)〜(Y−21)の連結基などが挙げられる。下記構造において、Aは式(1)〜式(4)におけるY1、Y2、Y3又はY4の左末端基との結合を意味し、Bは、式(1)〜式(4)におけるY1、Y2、Y3又はY4の右末端基との結合を意味する。下記に示した構造のうち、合成の簡便性から、(Y−2)、(Y−13)であることがより好ましい。
式(1)〜式(4)において、Z1、Z2、Z3及びZ4はそれぞれ独立に、水素原子又は1価の置換基であり、置換基の構造は特に限定されないが、具体的には、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、ヘテロアリールチオエーテル基、アミノ基などが挙げられる。これらの中でも、特に分散性向上の観点から、Z1及びZ2はそれぞれ独立に、炭素数5〜24のアルキル基が好ましく、炭素数5〜24の分岐アルキル基又は炭素数5〜24の環状アルキル基がより好ましい。Z3は、水酸基、アルコキシ基又はアリーロキシ基であることが好ましく、水酸基であることが更に好ましい。また、Z4は水素原子、水酸基又はアルコキシ基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
式(1)〜式(4)において、n、m、p及びqはそれぞれ独立に、1〜500の整数であり、3〜500の整数であることが好ましく、5〜50の整数であることがより好ましく、8〜30の整数であることが更に好ましい。
式(1)及び式(2)において、j及びkはそれぞれ独立に、2〜8の整数を表し、分散安定性の観点から、4〜6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
式(1)〜式(4)において、n、m、p及びqはそれぞれ独立に、1〜500の整数であり、3〜500の整数であることが好ましく、5〜50の整数であることがより好ましく、8〜30の整数であることが更に好ましい。
式(1)及び式(2)において、j及びkはそれぞれ独立に、2〜8の整数を表し、分散安定性の観点から、4〜6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
式(4)中、Rは水素原子又は1価の有機基を表し、特に構造上限定はされないが、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基であることが好ましく、水素原子、アルキル基であることがより好ましい。前記Rがアルキル基である場合、前記アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の分岐状アルキル基又は炭素数5〜20の環状アルキル基が好ましく、炭素数1〜20の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。
また、式(4)中のRとしては、1種の成分B中に構造の異なるRを2種以上含まれていてもよい。
また、式(4)中のRとしては、1種の成分B中に構造の異なるRを2種以上含まれていてもよい。
前記式(1)で表される構成単位としては、分散安定性の観点から、下記式(1A)又は式(2A)で表される構成単位であることがより好ましい。
式(1A)中、X1、Y1、Z1及びnは、式(1)におけるX1、Y1、Z1及びnと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(2A)中、X2、Y2、Z2及びmは、式(2)におけるX2、Y2、Z2及びmと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(2A)中、X2、Y2、Z2及びmは、式(2)におけるX2、Y2、Z2及びmと同義であり、好ましい範囲も同様である。
成分Bにおける、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位の含有量(式(1)〜式(4)のいずれか1つで表される構成単位が複数種含まれる場合はその総含有量)は、重量換算で、成分Bの全重量に対し、10〜90重量%の範囲であることが好ましく、30〜70重量%の範囲であることがより好ましい。この範囲内であると無機粒子の分散性に優れ、感光性樹脂組成物にした際の現像性が良好になる。
また、本発明の樹脂組成物は、成分Bを1種単独で含有していても、2種以上の構造が異なる成分Bを含有していてもよい。
また、本発明の樹脂組成物は、成分Bを1種単独で含有していても、2種以上の構造が異なる成分Bを含有していてもよい。
また、成分Bは、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位の中でも、式(1)〜式(3)のいずれかで表される構成単位を有することが好ましく、式(1)又は式(2)のいずれかで表される構成単位を有することがより好ましく、式(1)で表される構成単位を有することが更に好ましい。
また、成分Bは、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位、及び、酸基を有する構成単位を少なくとも有するグラフト共重合体であることがより好ましく、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位、及び、カルボン酸基を有する構成単位を少なくとも有するグラフト共重合体であることが更に好ましい。
中でも、成分Bは、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位、及び、フタル酸モノエステル構造を有する構成単位を少なくとも有するグラフト共重合体であることが特に好ましい。
中でも、成分Bは、式(1)〜式(4)のいずれかで表される構成単位、及び、フタル酸モノエステル構造を有する構成単位を少なくとも有するグラフト共重合体であることが特に好ましい。
成分Bの酸価は、5.0mgKOH/g以上200mgKOH/g以下の範囲であることが好ましく、100mgKOH/g以上190mgKOH/g以下の範囲であることがより好ましく、120mgKOH/g以上190mgKOH/g以下の範囲であることが更に好ましく、140mgKOH/g以上180mgKOH/g以下の範囲であることが特に好ましい。上記範囲であると、無機粒子の分散性に優れ、かつ、現像時における未露光部の溶解を十分抑制することができる。
成分Bの酸価の測定方法は、特に制限はなく、公知の方法により測定することができるが、後述する成分Dの酸価の測定方法と同様な方法で好適に測定することができる。
また、成分Bの酸価は、例えば、成分B中における酸基の平均含有量から算出することができる。また、成分Bを構成する酸基を含有する構成単位の含有量を変化させることで所望の酸価を有する成分Bを得ることができる。
成分Bの酸価の測定方法は、特に制限はなく、公知の方法により測定することができるが、後述する成分Dの酸価の測定方法と同様な方法で好適に測定することができる。
また、成分Bの酸価は、例えば、成分B中における酸基の平均含有量から算出することができる。また、成分Bを構成する酸基を含有する構成単位の含有量を変化させることで所望の酸価を有する成分Bを得ることができる。
成分Bの重量平均分子量は、現像時のパターン剥離抑制と現像性の観点から、10,000以上300,000以下であることが好ましく、15,000以上200,000以下であることがより好ましく、20,000以上100,000以下であることが更に好ましく、25,000以上50,000以下であることが特に好ましい。なお、樹脂の重量平均分子量は、例えば、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって測定することができる。
成分Bの具体例としては、下記に示すB−1及びB−2が好ましく例示でき、B−1が特に好ましく例示できる。なお、下記式中x及びyは重量比を表し、x:y=40:60〜95:5であることが好ましく、70:30〜90:10であることがより好ましい。
本発明の樹脂組成物における成分Bの含有量は、成分Aの含有量100重量部当たり、50〜3,000重量部であることが好ましく、100〜2,000重量部であることがより好ましく、150〜1,500重量部であることが更に好ましい。
(成分C)溶剤
本発明の樹脂組成物は、(成分C)溶剤を含有する。
本発明の樹脂組成物は、成分A及び成分B、並びに、その他の後述の各種添加剤の任意成分を、(成分C)溶剤に溶解又は分散した溶液として調製されることが好ましい。
本発明の樹脂組成物に使用される(成分C)溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、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ジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。
上記した溶剤のうち、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、及び/又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。
本発明に用いることができる溶剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、(成分C)溶剤を含有する。
本発明の樹脂組成物は、成分A及び成分B、並びに、その他の後述の各種添加剤の任意成分を、(成分C)溶剤に溶解又は分散した溶液として調製されることが好ましい。
本発明の樹脂組成物に使用される(成分C)溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、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ジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。
上記した溶剤のうち、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、及び/又は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが特に好ましい。
本発明に用いることができる溶剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物における(成分C)溶剤の含有量は、成分Dの含有量100重量部当たり、50〜3,000重量部であることが好ましく、100〜2,000重量部であることがより好ましく、150〜1,500重量部であることが更に好ましい。
(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋基を有する構成単位とを有する重合体
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基(単に、「脱離基」ともいう。)を有する構成単位と(a−2)架橋基を有する構成単位とを有する重合体を含有する。
また、成分Dの酸価は、50mgKOH/g以下であり、45mgKOH/g以下であることが好ましく、35mgKOH/g以下であることがより好ましく、10mgKOH/g以下であることが更に好ましく、3mgKOH/g以下であることが特に好ましく、1mgKOH/g以下であることが最も好ましい。上記範囲であると、現像時における未露光部の溶解を抑制することができる。また、成分Dの酸価が50mgKOH/gを超えると、現像時における未露光部の溶解が大きく起こり、パターン形状の劣化が生じる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物における成分Dの酸価は、脱離基を有する構成単位(a−1)が存在する状態での酸価である。例えば、構成単位(a−1)が、カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位である場合、脱離基が脱離した後の成分Dは、酸価が脱離前のものよりも上昇することは、言うまでもない。
酸価の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができるが、以下の方法により測定することが好ましい。
本発明における酸価の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、滴定法などが挙げられ、水酸化カリウムを用いた滴定により酸価を測定する方法が好ましく挙げられる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基(単に、「脱離基」ともいう。)を有する構成単位と(a−2)架橋基を有する構成単位とを有する重合体を含有する。
また、成分Dの酸価は、50mgKOH/g以下であり、45mgKOH/g以下であることが好ましく、35mgKOH/g以下であることがより好ましく、10mgKOH/g以下であることが更に好ましく、3mgKOH/g以下であることが特に好ましく、1mgKOH/g以下であることが最も好ましい。上記範囲であると、現像時における未露光部の溶解を抑制することができる。また、成分Dの酸価が50mgKOH/gを超えると、現像時における未露光部の溶解が大きく起こり、パターン形状の劣化が生じる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物における成分Dの酸価は、脱離基を有する構成単位(a−1)が存在する状態での酸価である。例えば、構成単位(a−1)が、カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位である場合、脱離基が脱離した後の成分Dは、酸価が脱離前のものよりも上昇することは、言うまでもない。
酸価の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができるが、以下の方法により測定することが好ましい。
本発明における酸価の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、滴定法などが挙げられ、水酸化カリウムを用いた滴定により酸価を測定する方法が好ましく挙げられる。
成分Dは、固体撮像素子や液晶表示装置の分野におけるプロセス適性の観点から、硫黄原子を有しない重合体であることが好ましい。
成分Dは、前記構成単位(a−1)及び(a−2)以外に、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位を有していることが好ましく、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位及び(a−4)芳香環を有する構成単位を有していることがより好ましい。前記アルカリ可溶性基としては、カルボン酸基(カルボキシ基)が好ましい。
また、成分Dは、前記モノマー単位(a−1)〜(a−4)以外の構成単位(a−5)を含有してもよい。
なお、本発明における「構成単位」は、モノマー1分子から形成されるモノマー単位を含むだけでなく、モノマー1分子から形成されるモノマー単位を高分子反応等により変性した構成単位も含むものとする。
成分Dは、前記構成単位(a−1)及び(a−2)以外に、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位を有していることが好ましく、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位及び(a−4)芳香環を有する構成単位を有していることがより好ましい。前記アルカリ可溶性基としては、カルボン酸基(カルボキシ基)が好ましい。
また、成分Dは、前記モノマー単位(a−1)〜(a−4)以外の構成単位(a−5)を含有してもよい。
なお、本発明における「構成単位」は、モノマー1分子から形成されるモノマー単位を含むだけでなく、モノマー1分子から形成されるモノマー単位を高分子反応等により変性した構成単位も含むものとする。
成分Dの重量平均分子量(Mw)は、3,000以上であることが好ましく、5,000以上であることがより好ましく、10,000以上であることが更に好ましく、また、1,000,000以下であることが好ましく、80,000以下であることがより好ましく、60,000以下であることが更に好ましい。上記範囲であると、良好な解像性が得られる。
なお、重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定されるポリスチレン換算の値である。溶剤はTHFを用い、カラムにはTSKgel SuperHZ3000及びTSKgel SuperHZM−M(いずれも東ソー(株)製)を使用して測定することが好ましい。
なお、重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定されるポリスチレン換算の値である。溶剤はTHFを用い、カラムにはTSKgel SuperHZ3000及びTSKgel SuperHZM−M(いずれも東ソー(株)製)を使用して測定することが好ましい。
成分Dは、アクリル系重合体であることが好ましい。
本発明における「アクリル系重合体」は、付加重合型の樹脂であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来するモノマー単位を含む重合体であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来するモノマー単位以外のモノマー単位、例えば、スチレン類に由来するモノマー単位やビニル化合物に由来するモノマー単位等を有していてもよい。また、成分Dは、(メタ)アクリル酸に由来するモノマー単位及び(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマー単位をともに含んでもよい。
なお、本明細書では、「(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する構成単位」を「アクリル系構成単位」ともいう。また、(メタ)アクリル酸は、メタクリル酸及びアクリル酸を総称するものとする。
以下、構成単位(a−1)、構成単位(a−2)等の各構成単位について説明する。
本発明における「アクリル系重合体」は、付加重合型の樹脂であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来するモノマー単位を含む重合体であり、(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来するモノマー単位以外のモノマー単位、例えば、スチレン類に由来するモノマー単位やビニル化合物に由来するモノマー単位等を有していてもよい。また、成分Dは、(メタ)アクリル酸に由来するモノマー単位及び(メタ)アクリル酸エステルに由来するモノマー単位をともに含んでもよい。
なお、本明細書では、「(メタ)アクリル酸又はそのエステルに由来する構成単位」を「アクリル系構成単位」ともいう。また、(メタ)アクリル酸は、メタクリル酸及びアクリル酸を総称するものとする。
以下、構成単位(a−1)、構成単位(a−2)等の各構成単位について説明する。
(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位
成分Dは、(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位を少なくとも有する。
前記酸及び/又は熱によって脱離する基は、酸によって脱離する基であっても、熱によって脱離する基であっても、酸及び熱によって脱離する基であってもよいが、少なくとも酸によって脱離する基、ずなわち、酸によって脱離する基又は酸及び熱によって脱離する基であることが好ましい。
少なくとも酸によって脱離する基としては、例えば、酸分解性基で保護された残基が挙げられる。
感度と解像度との観点から、前記構成単位(a−1)は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−1)であることが好ましい。
成分Dは、構成単位(a−1−1)を含む場合には、アルカリ不溶性であり、前記構成単位(a−1−1)における酸分解性基が分解したときにアルカリ可溶性となる樹脂であることが好ましい。
また、本発明における「アルカリ可溶性」とは、当該化合物(樹脂)の溶液を基板上に塗布し、90℃で2分間加熱することによって形成される当該化合物(樹脂)の塗膜(厚さ4μm)の、23℃における0.4重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が、0.01μm/秒以上であることをいい、「アルカリ不溶性」とは、当該化合物(樹脂)の溶液を基板上に塗布し、90℃で2分間加熱することによって形成される当該化合物(樹脂)の塗膜(厚さ4μm)の、23℃における0.4重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が0.01μm/秒未満、好ましくは0.005μm/秒未満であることをいう。
成分Dは、(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位を少なくとも有する。
前記酸及び/又は熱によって脱離する基は、酸によって脱離する基であっても、熱によって脱離する基であっても、酸及び熱によって脱離する基であってもよいが、少なくとも酸によって脱離する基、ずなわち、酸によって脱離する基又は酸及び熱によって脱離する基であることが好ましい。
少なくとも酸によって脱離する基としては、例えば、酸分解性基で保護された残基が挙げられる。
感度と解像度との観点から、前記構成単位(a−1)は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−1)であることが好ましい。
成分Dは、構成単位(a−1−1)を含む場合には、アルカリ不溶性であり、前記構成単位(a−1−1)における酸分解性基が分解したときにアルカリ可溶性となる樹脂であることが好ましい。
また、本発明における「アルカリ可溶性」とは、当該化合物(樹脂)の溶液を基板上に塗布し、90℃で2分間加熱することによって形成される当該化合物(樹脂)の塗膜(厚さ4μm)の、23℃における0.4重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が、0.01μm/秒以上であることをいい、「アルカリ不溶性」とは、当該化合物(樹脂)の溶液を基板上に塗布し、90℃で2分間加熱することによって形成される当該化合物(樹脂)の塗膜(厚さ4μm)の、23℃における0.4重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が0.01μm/秒未満、好ましくは0.005μm/秒未満であることをいう。
〔カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−1)〕
成分Dは、カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−1)を有することが好ましい。
成分Dが構成単位(a−1−1)を有することにより、極めて高感度な樹脂組成物とすることができる。カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位は、フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位に比べると、現像が速いという特徴がある。よって、速く現像したい場合にはカルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位が好ましい。逆に現像を遅くしたい場合にはフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位を用いることが好ましい。
また、前記酸分解性基としては、1−エトキシエチル基又はテトラヒドロフラニル基が特に好ましく、テトラヒドロフラニル基が最も好ましい。
成分Dは、カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−1)を有することが好ましい。
成分Dが構成単位(a−1−1)を有することにより、極めて高感度な樹脂組成物とすることができる。カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位は、フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位に比べると、現像が速いという特徴がある。よって、速く現像したい場合にはカルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位が好ましい。逆に現像を遅くしたい場合にはフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位を用いることが好ましい。
また、前記酸分解性基としては、1−エトキシエチル基又はテトラヒドロフラニル基が特に好ましく、テトラヒドロフラニル基が最も好ましい。
〔カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−2)〕
−カルボキシ基を有する構成単位−
カルボキシ基を有する構成単位としては、例えば、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などの、分子中に少なくとも1個のカルボキシ基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位が挙げられる。
カルボキシ基を有する構成単位を得るために用いられる不飽和カルボン酸としては以下に挙げるようなものが用いられる。すなわち、不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、ケイ皮酸などが挙げられる。また、不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。また、カルボキシ基を有するモノマー単位を得るために用いられる不飽和多価カルボン酸は、その酸無水物であってもよい。具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、多価カルボン酸のモノ(2−メタクリロイロキシアルキル)エステルであってもよく、例えば、コハク酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、コハク酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)などが挙げられる。
更に、不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシポリマーのモノ(メタ)アクリレートであってもよく、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。
また、不飽和カルボン酸としては、アクリル酸−2−カルボキシエチルエステル、メタクリル酸−2−カルボキシエチルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、4−カルボキシスチレン等も用いることができる。
中でも、現像性の観点から、カルボキシ基を有する構成単位を形成するためには、アクリル酸、メタクリル酸、又は不飽和多価カルボン酸の無水物等を用いることが好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸を用いることがより好ましい。
カルボキシ基を有する構成単位は、1種単独で構成されていてもよいし、2種以上で構成されていてもよい。
−カルボキシ基を有する構成単位−
カルボキシ基を有する構成単位としては、例えば、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などの、分子中に少なくとも1個のカルボキシ基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位が挙げられる。
カルボキシ基を有する構成単位を得るために用いられる不飽和カルボン酸としては以下に挙げるようなものが用いられる。すなわち、不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、ケイ皮酸などが挙げられる。また、不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。また、カルボキシ基を有するモノマー単位を得るために用いられる不飽和多価カルボン酸は、その酸無水物であってもよい。具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、多価カルボン酸のモノ(2−メタクリロイロキシアルキル)エステルであってもよく、例えば、コハク酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、コハク酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2−メタクリロイロキシエチル)などが挙げられる。
更に、不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシポリマーのモノ(メタ)アクリレートであってもよく、例えば、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。
また、不飽和カルボン酸としては、アクリル酸−2−カルボキシエチルエステル、メタクリル酸−2−カルボキシエチルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、4−カルボキシスチレン等も用いることができる。
中でも、現像性の観点から、カルボキシ基を有する構成単位を形成するためには、アクリル酸、メタクリル酸、又は不飽和多価カルボン酸の無水物等を用いることが好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸を用いることがより好ましい。
カルボキシ基を有する構成単位は、1種単独で構成されていてもよいし、2種以上で構成されていてもよい。
また、カルボキシ基を有する構成単位は、水酸基を有するモノマー単位と酸無水物とを反応させて得られた構成単位であってもよい。
酸無水物としては、公知のものが使用でき、具体的には、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物などの酸無水物が挙げられる。これらの中では、現像性の観点から、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、又は、無水コハク酸が好ましい。
酸無水物の前記水酸基に対する反応率は、現像性の観点から、10〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましい。
酸無水物としては、公知のものが使用でき、具体的には、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物などの酸無水物が挙げられる。これらの中では、現像性の観点から、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、又は、無水コハク酸が好ましい。
酸無水物の前記水酸基に対する反応率は、現像性の観点から、10〜100モル%であることが好ましく、30〜100モル%であることがより好ましい。
−カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−2)−
カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−2)とは、好ましくは前記カルボキシ基を有する構成単位のカルボキシ基が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された残基を有する構成単位である。
酸分解性基としては、これまでKrF用ポジ型レジスト、ArF用ポジ型レジストにおける酸分解性基として公知のものを使用でき、特に限定されない。従来、酸分解性基としては、酸により比較的分解し易い基として、テトラヒドロピラニル基等のアセタール系官能基や、酸により比較的分解し難い基としてt−ブチルエステル基、t−ブチルカーボネート基等のt−ブチル系官能基が知られており、これらを使用することができる。
また、このようなアセタール系官能基やt−ブチル系官能基、下記のケタール系官能基は、熱によっても脱離が生じ得る官能基である。
これらの酸分解性基の中でも、カルボキシ基がアセタールで保護された残基、又は、カルボキシ基がケタールで保護された残基を有する構成単位であることが、感度と解像度の観点から好ましい。更に酸分解性基の中でもカルボキシ基が下記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基であることが、より好ましい。なお、カルボキシ基が下記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基である場合、残基の全体としては、−C(=O)−O−CR1R2(OR3)の構造となっている。
カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−2)とは、好ましくは前記カルボキシ基を有する構成単位のカルボキシ基が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された残基を有する構成単位である。
酸分解性基としては、これまでKrF用ポジ型レジスト、ArF用ポジ型レジストにおける酸分解性基として公知のものを使用でき、特に限定されない。従来、酸分解性基としては、酸により比較的分解し易い基として、テトラヒドロピラニル基等のアセタール系官能基や、酸により比較的分解し難い基としてt−ブチルエステル基、t−ブチルカーボネート基等のt−ブチル系官能基が知られており、これらを使用することができる。
また、このようなアセタール系官能基やt−ブチル系官能基、下記のケタール系官能基は、熱によっても脱離が生じ得る官能基である。
これらの酸分解性基の中でも、カルボキシ基がアセタールで保護された残基、又は、カルボキシ基がケタールで保護された残基を有する構成単位であることが、感度と解像度の観点から好ましい。更に酸分解性基の中でもカルボキシ基が下記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基であることが、より好ましい。なお、カルボキシ基が下記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基である場合、残基の全体としては、−C(=O)−O−CR1R2(OR3)の構造となっている。
式(a1−1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表し、R3は、アルキル基を表し、前記アルキル基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよい。ここで、R1及びR2の双方が水素原子を表すことはなく、R1及びR2の少なくとも一方はアルキル基を表す。
式(a1−1)において、R1、R2及びR3がアルキル基を表す場合、前記アルキル基は直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。
直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜12であることが好ましく、炭素数1〜6であることがより好ましく、炭素数1〜4であることが更に好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、テキシル基(2,3−ジメチル−2−ブチル基)、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等を挙げることができる。
環状アルキル基としては、炭素数3〜12であることが好ましく、炭素数4〜8であることがより好ましく、炭素数4〜6であることが更に好ましい。環状アルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基等を挙げることができる。
式(a1−1)において、R1、R2及びR3がアルキル基を表す場合、前記アルキル基は直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。
直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数1〜12であることが好ましく、炭素数1〜6であることがより好ましく、炭素数1〜4であることが更に好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、テキシル基(2,3−ジメチル−2−ブチル基)、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基等を挙げることができる。
環状アルキル基としては、炭素数3〜12であることが好ましく、炭素数4〜8であることがより好ましく、炭素数4〜6であることが更に好ましい。環状アルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基等を挙げることができる。
前記アルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、アリール基、アルコキシ基が例示できる。置換基としてハロゲン原子を有する場合、R1、R2、R3はハロアルキル基となり、置換基としてアリール基を有する場合、R1、R2、R3はアラルキル基となる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示され、これらの中でもフッ素原子又は塩素原子が好ましい。
また、前記アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜12のアリール基がより好ましい。具体的には、フェニル基、α−メチルフェニル基、ナフチル基等が例示できる。
前記アラルキル基としては、炭素数7〜32のアラルキル基が好ましく、炭素数7〜20のアラルキル基がより好ましい。具体的には、ベンジル基、α−メチルベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が例示できる。
前記アルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜4のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基又はエトキシ基が更に好ましい。
また、アルキル基がシクロアルキル基である場合、前記シクロアルキル基は置換基として炭素数1〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を有していてもよく、アルキル基が直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である場合には、置換基として炭素数3〜12のシクロアルキル基を有していてもよい。
これらの置換基は、上記置換基で更に置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示され、これらの中でもフッ素原子又は塩素原子が好ましい。
また、前記アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜12のアリール基がより好ましい。具体的には、フェニル基、α−メチルフェニル基、ナフチル基等が例示できる。
前記アラルキル基としては、炭素数7〜32のアラルキル基が好ましく、炭素数7〜20のアラルキル基がより好ましい。具体的には、ベンジル基、α−メチルベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が例示できる。
前記アルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜4のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基又はエトキシ基が更に好ましい。
また、アルキル基がシクロアルキル基である場合、前記シクロアルキル基は置換基として炭素数1〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を有していてもよく、アルキル基が直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である場合には、置換基として炭素数3〜12のシクロアルキル基を有していてもよい。
これらの置換基は、上記置換基で更に置換されていてもよい。
式(a1−1)において、R1、R2及びR3がアリール基を表す場合、前記アリール基は炭素数6〜12であることが好ましく、炭素数6〜10であることがより好ましい。前記アリール基は置換基を有していてもよく、前記置換基としては炭素数1〜6のアルキル基が好ましく例示できる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、シリル基、クメニル基、1−ナフチル基等が例示できる。
また、R1、R2及びR3は互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に環を形成することができる。R1とR2、R1とR3又はR2とR3が結合した場合の環構造としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、テトラヒドロフラニル基、アダマンチル基及びテトラヒドロピラニル基等を挙げることができる。中でも、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
なお、式(a1−1)において、R1及びR2のいずれか一方が、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
また、R1、R2及びR3は互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に環を形成することができる。R1とR2、R1とR3又はR2とR3が結合した場合の環構造としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、テトラヒドロフラニル基、アダマンチル基及びテトラヒドロピラニル基等を挙げることができる。中でも、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
なお、式(a1−1)において、R1及びR2のいずれか一方が、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
式(a1−1)で表される残基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体は、市販のものを用いてもよいし、公知の方法で合成したものを用いることもできる。例えば、下記に示すように(メタ)アクリル酸を酸触媒の存在下でビニルエーテルと反応させることにより合成することができる。
R11は、水素原子又はアルキル基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
R12及びR13は、−CH(R12)(R13)として、式(a1−1)におけるR2と同義であり、R14は式(a1−1)におけるR1と同義であり、R15は式(a1−1)におけるR3と同義であり、また、これらは好ましい範囲も同様である。
上記の合成は(メタ)アクリル酸をその他のモノマーと予め共重合させておき、その後に酸触媒の存在下でビニルエーテルと反応させてもよい。
R12及びR13は、−CH(R12)(R13)として、式(a1−1)におけるR2と同義であり、R14は式(a1−1)におけるR1と同義であり、R15は式(a1−1)におけるR3と同義であり、また、これらは好ましい範囲も同様である。
上記の合成は(メタ)アクリル酸をその他のモノマーと予め共重合させておき、その後に酸触媒の存在下でビニルエーテルと反応させてもよい。
カルボキシ基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−2)の好ましい具体例としては、下記の構成単位が例示できる。なお、Rは水素原子又はメチル基を表す。
〔フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位(a−1−3)〕
−フェノール性水酸基を有する構成単位−
フェノール性水酸基を有する構成単位としては、ヒドロキシスチレン系モノマー単位やノボラック系の樹脂における構成単位が挙げられる。フェノール性水酸基を有する構成単位の中でも、式(a1−2)で表される構成単位が透明性、感度の観点から好ましい。
−フェノール性水酸基を有する構成単位−
フェノール性水酸基を有する構成単位としては、ヒドロキシスチレン系モノマー単位やノボラック系の樹脂における構成単位が挙げられる。フェノール性水酸基を有する構成単位の中でも、式(a1−2)で表される構成単位が透明性、感度の観点から好ましい。
式(a1−2)中、R20は水素原子又はメチル基を表し、メチル基であることが好ましい。
また、式(a1−2)におけるR21は、単結合又は二価の連結基を示す。単結合である場合には、感度を向上させることができ、更に硬化膜の透明性を向上させることができるので好ましい。R21の二価の連結基としてはアルキレン基が例示でき、R21がアルキレン基である具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、tert−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。中でも、R21が単結合、メチレン基、エチレン基であることが好ましい。また、前記二価の連結基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。
また、式(a1−2)におけるaは、1〜5の整数を表すが、本発明の効果の観点や、製造が容易であるという点から、aは1又は2であることが好ましく、aが1であることがより好ましい。
また、ベンゼン環における水酸基の結合位置は、R21と結合している炭素原子を基準(1位)としたとき、4位に結合していることが好ましい。
式(a1−2)におけるR22は、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基である。具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。中でも、製造が容易であるという点から、塩素原子、臭素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
また、bは0又は1〜4の整数を表す。
また、式(a1−2)におけるR21は、単結合又は二価の連結基を示す。単結合である場合には、感度を向上させることができ、更に硬化膜の透明性を向上させることができるので好ましい。R21の二価の連結基としてはアルキレン基が例示でき、R21がアルキレン基である具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、tert−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。中でも、R21が単結合、メチレン基、エチレン基であることが好ましい。また、前記二価の連結基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。
また、式(a1−2)におけるaは、1〜5の整数を表すが、本発明の効果の観点や、製造が容易であるという点から、aは1又は2であることが好ましく、aが1であることがより好ましい。
また、ベンゼン環における水酸基の結合位置は、R21と結合している炭素原子を基準(1位)としたとき、4位に結合していることが好ましい。
式(a1−2)におけるR22は、ハロゲン原子又は炭素数1〜5の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基である。具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。中でも、製造が容易であるという点から、塩素原子、臭素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
また、bは0又は1〜4の整数を表す。
−フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位−
フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位は、フェノール性水酸基を有する構成単位のフェノール性水酸基が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された残基を有する構成単位である。
酸分解性基としては、前述したように、公知のものを使用でき、特に限定されない。酸分解性基の中でもフェノール性水酸基がアセタールで保護された残基、又は、フェノール性水酸基がケタールで保護された残基を有する構成単位であることが、特に感度や樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。更に、酸分解性基の中でもフェノール性水酸基が前記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基であることが、感度の観点からより好ましい。なお、フェノール性水酸基が前記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基である場合、残基の全体としては、−Ar−O−CR1R2(OR3)の構造となっている。なお、Arはアリーレン基を表す。
フェノール性水酸基を保護するアセタールエステル構造の好ましい例は、R1=R2=R3=メチル基やR1=R2=メチル基でR3=ベンジル基の組み合わせが例示できる。
フェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有する構成単位は、フェノール性水酸基を有する構成単位のフェノール性水酸基が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された残基を有する構成単位である。
酸分解性基としては、前述したように、公知のものを使用でき、特に限定されない。酸分解性基の中でもフェノール性水酸基がアセタールで保護された残基、又は、フェノール性水酸基がケタールで保護された残基を有する構成単位であることが、特に感度や樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。更に、酸分解性基の中でもフェノール性水酸基が前記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基であることが、感度の観点からより好ましい。なお、フェノール性水酸基が前記式(a1−1)で表されるアセタール又はケタールで保護された残基である場合、残基の全体としては、−Ar−O−CR1R2(OR3)の構造となっている。なお、Arはアリーレン基を表す。
フェノール性水酸基を保護するアセタールエステル構造の好ましい例は、R1=R2=R3=メチル基やR1=R2=メチル基でR3=ベンジル基の組み合わせが例示できる。
また、フェノール性水酸基がアセタール又はケタールで保護された残基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、ヒドロキシスチレンの1−アルコキシアルキル保護体、ヒドロキシスチレンのテトラヒドロピラニル保護体、α−メチルヒドロキシスチレンの1−アルコキシアルキル保護体、α−メチル−ヒドロキシスチレンのテトラヒドロピラニル保護体、4−ヒドロキシフェニルメタクリレートの1−アルコキシアルキル保護体、4−ヒドロキシフェニルメタクリレートのテトラヒドロピラニル保護体などが挙げられる。
フェノール性水酸基のアセタール保護基及びケタール保護基としては、式(a1−1)が好ましい。これらは単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
モノマー単位(a−1−3)の好ましい具体例としては、下記の構成単位が例示できるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記構成単位におけるRは、水素原子又はメチル基を表す。
また、構成単位(a−1)は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基が1−エトキシエチル基又はテトラヒドロフラニル基で保護された残基を有するモノマー単位であることが好ましい。
成分Dにおける構成単位(a−1)を構成するモノマー単位の含有量は、感度の観点から、成分Dの全モノマー単位に対し、3〜70モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましく、20〜60モル%が更に好ましく、35〜45モル%が特に好ましい。
成分Dにおける構成単位(a−1)を構成するモノマー単位の含有量は、感度の観点から、成分Dの全モノマー単位に対し、3〜70モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましく、20〜60モル%が更に好ましく、35〜45モル%が特に好ましい。
(a−2)架橋基を有する構成単位
成分Dは、(a−2)架橋基を有する構成単位を少なくとも有する。
前記架橋基は、加熱処理で硬化反応を起こす基であれば特に限定はされない。好ましい架橋基を有する構成単位の態様としては、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位、並びに、エチレン性不飽和基を有する構成単位よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位が挙げられる。より詳細には、以下のものが挙げられる。
保存安定性や硬化膜特性の観点から、構成単位(a−2)は、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位(a−2−1)であることが好ましい。
成分Dは、(a−2)架橋基を有する構成単位を少なくとも有する。
前記架橋基は、加熱処理で硬化反応を起こす基であれば特に限定はされない。好ましい架橋基を有する構成単位の態様としては、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位、並びに、エチレン性不飽和基を有する構成単位よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位が挙げられる。より詳細には、以下のものが挙げられる。
保存安定性や硬化膜特性の観点から、構成単位(a−2)は、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位(a−2−1)であることが好ましい。
<エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位(a−2−1)>
成分Dは、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位(a−2−1)を有することが好ましい。成分Dは、エポキシ基を有する構成単位及びオキセタニル基を有する構成単位の両方を有していてもよい。また、硬化物の透明性の観点からは、成分Dは、オキセタニル基を有する構成単位を有していることが好ましい。
エポキシ基を有する基としては、エポキシ環を有していれば、特に制限はないが、グリシジル基、3,4−エポキシシクロへキシルメチル基が好ましく例示できる。
オキセタニル基を有する基としては、オキセタン環を有していれば、特に制限はないが、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル基が好ましく例示できる。
構成単位(a−2−1)は、1つのモノマー単位中にエポキシ基又はオキセタニル基を少なくとも1つ有していればよく、1つ以上のエポキシ基及び1つ以上のオキセタニル基、2つ以上のエポキシ基、又は、2つ以上のオキセタニル基を有していてもよく、特に限定されないが、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1〜3つ有することが好ましく、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1又は2つ有することがより好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基を1つ有することが更に好ましい。
成分Dは、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有する構成単位(a−2−1)を有することが好ましい。成分Dは、エポキシ基を有する構成単位及びオキセタニル基を有する構成単位の両方を有していてもよい。また、硬化物の透明性の観点からは、成分Dは、オキセタニル基を有する構成単位を有していることが好ましい。
エポキシ基を有する基としては、エポキシ環を有していれば、特に制限はないが、グリシジル基、3,4−エポキシシクロへキシルメチル基が好ましく例示できる。
オキセタニル基を有する基としては、オキセタン環を有していれば、特に制限はないが、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル基が好ましく例示できる。
構成単位(a−2−1)は、1つのモノマー単位中にエポキシ基又はオキセタニル基を少なくとも1つ有していればよく、1つ以上のエポキシ基及び1つ以上のオキセタニル基、2つ以上のエポキシ基、又は、2つ以上のオキセタニル基を有していてもよく、特に限定されないが、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1〜3つ有することが好ましく、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を合計1又は2つ有することがより好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基を1つ有することが更に好ましい。
エポキシ基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、例えば、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−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、特許第4168443号公報の段落0031〜0035に記載の脂環式エポキシ骨格を含有する化合物などが挙げられる。
オキセタニル基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の例としては、例えば、特開2001−330953号公報の段落0011〜0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどを挙げることができる。
オキセタニル基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の例としては、例えば、特開2001−330953号公報の段落0011〜0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルなどを挙げることができる。
構成単位(a−2−1)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の例としては、メタクリル酸エステル構造を含有するモノマー、アクリル酸エステル構造を含有するモノマーであることが好ましい。
これらのモノマーの中で、更に好ましいものとしては、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、特許第4168443号公報の段落0034〜0035に記載の脂環式エポキシ骨格を含有する化合物及び特開2001−330953号公報の段落0011〜0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
耐熱透明性の観点から、特に好ましいものとしては、アクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル、及び、メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルのいずれかに由来する構成単位である。
これらの構成単位(a−2−1)は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
これらのモノマーの中で、更に好ましいものとしては、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジル、特許第4168443号公報の段落0034〜0035に記載の脂環式エポキシ骨格を含有する化合物及び特開2001−330953号公報の段落0011〜0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
耐熱透明性の観点から、特に好ましいものとしては、アクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル、及び、メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチルのいずれかに由来する構成単位である。
これらの構成単位(a−2−1)は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
構成単位(a−2−1)の好ましい具体例としては、下記の構成単位が例示できる。
<エチレン性不飽和基を有する構成単位(a−2−2)>
架橋基を有する構成単位(a−2)の1つとして、エチレン性不飽和基を有する構成単位(a−2−2)が挙げられる。
前記エチレン性不飽和基を有する構成単位(a−2−2)としては、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が好ましく、末端にエチレン性不飽和基を有し、炭素数3〜16の側鎖を有する構成単位がより好ましく、式(a2−2−2)で表される側鎖を有する構成単位が更に好ましい。
架橋基を有する構成単位(a−2)の1つとして、エチレン性不飽和基を有する構成単位(a−2−2)が挙げられる。
前記エチレン性不飽和基を有する構成単位(a−2−2)としては、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が好ましく、末端にエチレン性不飽和基を有し、炭素数3〜16の側鎖を有する構成単位がより好ましく、式(a2−2−2)で表される側鎖を有する構成単位が更に好ましい。
R1は、炭素数1〜13の二価の連結基であればよいが、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリーレン基又はこれらを組み合せた基を含むことが好ましく、また、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合等の結合を含んでいてもよい。また、二価の連結基は、任意の位置にヒドロキシ基、カルボキシ基等の置換基を有していてもよい。
成分Dにおける構成単位(a−2)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、5〜60モル%が好ましく、10〜55モル%が更に好ましく、30〜50モル%が特に好ましい。構成単位(a−2)を上記の割合で含有させることにより、硬化膜の物性が良好となる。
(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位
成分Dは、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位を有していてもよい。
(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位は、成分Dにアルカリ可溶性を付与する機能を有する。ただし、成分Dにおける構成単位(a−3)の含有量は、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下となる量を限度とする。成分Dが構成単位(a−3)を有すると、成分Dは現像時にアルカリ溶液(現像液)に溶解しやすくなり、構成単位(a−3)を含む成分Dは現像液によって容易に現像できる。また、アルカリ可溶性基含有モノマーは、架橋剤を用いた架橋により、或いは成分D分子内にあるエポキシ基若しくはオキセタニル基(例えば、前記構成単位(a−2−1)に由来する基など)との反応により硬化させ、得られた硬化物に硬度を付与する。
アルカリ可溶性基を有する構成単位(a−3)におけるアルカリ可溶性基としては、レジストの分野で通常用いられる基であればよく、例えば、カルボキシ基、フェノール性水酸基などが挙げられる。アルカリ可溶性基を有する構成単位(a−3)の代表的な例として、不飽和カルボン酸又はその酸無水物、ヒドロキシスチレン又はその誘導体などが挙げられるが、これらに限定されない。
構成単位(a−3)としては、前記カルボキシ基を有する構成単位や、フェノール性水酸基を有する構成単位を好適に用いることができる。これらの中でも、特に不飽和カルボン酸又はその酸無水物が好ましい。
成分Dは、(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位を有していてもよい。
(a−3)アルカリ可溶性基を有する構成単位は、成分Dにアルカリ可溶性を付与する機能を有する。ただし、成分Dにおける構成単位(a−3)の含有量は、成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下となる量を限度とする。成分Dが構成単位(a−3)を有すると、成分Dは現像時にアルカリ溶液(現像液)に溶解しやすくなり、構成単位(a−3)を含む成分Dは現像液によって容易に現像できる。また、アルカリ可溶性基含有モノマーは、架橋剤を用いた架橋により、或いは成分D分子内にあるエポキシ基若しくはオキセタニル基(例えば、前記構成単位(a−2−1)に由来する基など)との反応により硬化させ、得られた硬化物に硬度を付与する。
アルカリ可溶性基を有する構成単位(a−3)におけるアルカリ可溶性基としては、レジストの分野で通常用いられる基であればよく、例えば、カルボキシ基、フェノール性水酸基などが挙げられる。アルカリ可溶性基を有する構成単位(a−3)の代表的な例として、不飽和カルボン酸又はその酸無水物、ヒドロキシスチレン又はその誘導体などが挙げられるが、これらに限定されない。
構成単位(a−3)としては、前記カルボキシ基を有する構成単位や、フェノール性水酸基を有する構成単位を好適に用いることができる。これらの中でも、特に不飽和カルボン酸又はその酸無水物が好ましい。
不飽和カルボン酸又はその酸無水物として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸などのα,β−不飽和カルボン酸及びその酸無水物(無水マレイン酸、無水イタコン酸等)が例示される。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸が特に好ましい。アルカリ可溶性基を有する構成単位(a−3)は単独で又は2以上を組み合わせて使用できる。
成分Dが構成単位(a−3)を有する場合、成分Dにおける構成単位(a−3)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、0.1〜14モル%が好ましく、0.1〜12モル%が更に好ましく、0.1〜5モル%が特に好ましい。構成単位(a−3)を上記の割合で含有させることにより、現像性が良好となる。
(a−4)芳香環を有する構成単位
成分Dは、前記構成単位(a−1)〜(a−3)以外の構成単位として、屈折率の観点から、芳香環を有する構成単位(a−4)を有することが好ましい。
前記構成単位(a−4)を形成するモノマーとしては、例えば、スチレン類、芳香環を有する(メタ)アクリル酸エステル類などが挙げられる。
これらの中でも、スチレン由来の構成単位及びベンジル(メタ)アクリレート由来の構成単位が好ましく挙げられ、ベンジルメタクリレート由来の構成単位がより好ましく挙げられる。
成分Dは、前記構成単位(a−1)〜(a−3)以外の構成単位として、屈折率の観点から、芳香環を有する構成単位(a−4)を有することが好ましい。
前記構成単位(a−4)を形成するモノマーとしては、例えば、スチレン類、芳香環を有する(メタ)アクリル酸エステル類などが挙げられる。
これらの中でも、スチレン由来の構成単位及びベンジル(メタ)アクリレート由来の構成単位が好ましく挙げられ、ベンジルメタクリレート由来の構成単位がより好ましく挙げられる。
成分Dが構成単位(a−4)を有する場合、成分Dにおける構成単位(a−4)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、5〜35モル%が好ましく、10〜30モル%がより好ましい。構成単位(a−4)を上記の割合で含有させることにより、硬化膜の物性が良好となる。
(a−5)その他の構成単位
成分Dは、本発明の効果を妨げない範囲で、前記構成単位(a−1)〜(a−4)以外の構成単位(a−5)を有していてもよい。
構成単位(a−5)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、特開2004−264623号公報の段落0021〜0024に記載の化合物を挙げることができる(ただし、前述の構成単位(a−1)〜(a−4)を形成するモノマーを除く。)。
構成単位(a−5)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルのような脂環構造含有の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、スチレン等を好ましく例示できる。
中でも、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル及び/又は(メタ)アクリル酸メチルが特に好ましい。
成分Dは、本発明の効果を妨げない範囲で、前記構成単位(a−1)〜(a−4)以外の構成単位(a−5)を有していてもよい。
構成単位(a−5)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、例えば、特開2004−264623号公報の段落0021〜0024に記載の化合物を挙げることができる(ただし、前述の構成単位(a−1)〜(a−4)を形成するモノマーを除く。)。
構成単位(a−5)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘキシルのような脂環構造含有の(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、スチレン等を好ましく例示できる。
中でも、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル及び/又は(メタ)アクリル酸メチルが特に好ましい。
また、以下に記載する化合物なども挙げることができる。
ポリオキシアルキレン鎖含有(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、エチレンオキサイド変性クレゾールアクリレート(商品名:アロニックスTO−901)、エチレンオキサイド変性ドデシルアクリレート(商品名:アロニックスTO−950)、エチレンオキサイド変性トリデシルアクリレート(商品名:アロニックスTO−951)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−946)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−947)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−948)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−949)、以上東亞合成(株)製;
エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートEC−A)、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートMTG−A)、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレート130A)、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートP−200A)、ノニルフェニル−ポリオキシエチレン鎖付加物アクリレート(商品名:ライトアクリレートNP−4EA)、ノニルフェニル−ポリオキシエチレン鎖付加物アクリレート(商品名:ライトアクリレートNP−8EA)、以上共栄社化学(株)製;
ポリオキシアルキレン鎖含有(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、エチレンオキサイド変性クレゾールアクリレート(商品名:アロニックスTO−901)、エチレンオキサイド変性ドデシルアクリレート(商品名:アロニックスTO−950)、エチレンオキサイド変性トリデシルアクリレート(商品名:アロニックスTO−951)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−946)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−947)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−948)、2−エチルヘキシルポリエチレングリコールアクリレート(商品名:アロニックスTO−949)、以上東亞合成(株)製;
エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートEC−A)、メトキシ−トリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートMTG−A)、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレート130A)、フェノキシ−ポリエチレングリコールアクリレート(商品名:ライトアクリレートP−200A)、ノニルフェニル−ポリオキシエチレン鎖付加物アクリレート(商品名:ライトアクリレートNP−4EA)、ノニルフェニル−ポリオキシエチレン鎖付加物アクリレート(商品名:ライトアクリレートNP−8EA)、以上共栄社化学(株)製;
ポリエチレングリコールアクリレート(商品名:ブレンマーAE−350)、ポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPE−90)、ポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPE−200)、ポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPE−350)、メトキシポリエチレングリコールモノアクリレート(商品名:ブレンマーAME−400)、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPME−100)、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPME−200)、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPME−400)、ポリプロピレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPP−500)、ポリプロピレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマーPP−800)、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマー70PEP−370B)、ポリエチレングリコールポリテトラメチレングリコールメタクリレート(商品名:ブレンマー50PET−800)、オクトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマー50POEP−800B)、オクトキシポリエチレングリコールポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート(商品名:ブレンマー50AOEP−800B)、以上、日本油脂(株)製;
メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−20G)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−40G)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−90G)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(商品名:NKエステル AMP−20G)、以上新中村化学工業(株)製等が挙げられる。
メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−20G)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−40G)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(商品名:NKエステル M−90G)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(商品名:NKエステル AMP−20G)、以上新中村化学工業(株)製等が挙げられる。
成分Dは、構成単位(a−5)を1種単独で有していても、2種類以上を有していてもよい。
成分Dにおける構成単位(a−5)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、0〜40モル%であることが好ましい。
また、成分Dが構成単位(a−5)を有する場合は、成分Dにおける構成単位(a5)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、1〜40モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましく、10〜25モル%が特に好ましい。
成分Dにおける構成単位(a−5)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、0〜40モル%であることが好ましい。
また、成分Dが構成単位(a−5)を有する場合は、成分Dにおける構成単位(a5)を構成するモノマー単位の含有量は、成分Dの全モノマー単位に対し、1〜40モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましく、10〜25モル%が特に好ましい。
また、成分Dが有する各構成単位を導入する方法は、重合法でもよく、高分子反応法でもよく、これらの2方法を併用してもよい。成分Dは、前記樹脂組成物に1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の樹脂組成物中における成分Dの含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、10〜99重量%であることが好ましく、20〜95重量%であることがより好ましく、25〜90重量%であることが更に好ましい。含有量がこの範囲であると、現像した際のパターン形成性が良好となり、また、より高屈折率の硬化物が得られる。なお、樹脂組成物の固形分量とは、溶剤などの揮発性成分を除いた量を表す。
なお、本発明の樹脂組成物中では、本発明の効果を妨げない範囲で成分B及び成分D以外の樹脂を併用してもよい。ただし、成分B及び成分D以外の樹脂の含有量は、成分Bの含有量及び成分Dの含有量より少ない方が好ましい。
なお、本発明の樹脂組成物中では、本発明の効果を妨げない範囲で成分B及び成分D以外の樹脂を併用してもよい。ただし、成分B及び成分D以外の樹脂の含有量は、成分Bの含有量及び成分Dの含有量より少ない方が好ましい。
(成分E)光酸発生剤
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(成分E)光酸発生剤を含有することが好ましい。
成分Eとしては、波長300nm以上、好ましくは波長300〜450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。
成分Dとしては、pKaが4以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましい。
光酸発生剤の例として、トリクロロメチル−s−トリアジン類、スルホニウム塩やヨードニウム塩、第四級アンモニウム塩類、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物、及び、オキシムスルホネート化合物などを挙げることができる。これらの中でも、高感度である観点から、オキシムスルホネート化合物を用いることが好ましい。これら光酸発生剤は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(成分E)光酸発生剤を含有することが好ましい。
成分Eとしては、波長300nm以上、好ましくは波長300〜450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。
成分Dとしては、pKaが4以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましい。
光酸発生剤の例として、トリクロロメチル−s−トリアジン類、スルホニウム塩やヨードニウム塩、第四級アンモニウム塩類、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物、及び、オキシムスルホネート化合物などを挙げることができる。これらの中でも、高感度である観点から、オキシムスルホネート化合物を用いることが好ましい。これら光酸発生剤は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
これらの具体例としては、以下が例示できる。
トリクロロメチル−s−トリアジン類として、2−(3−クロロフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メチルチオフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−β−スチリル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニルビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、又は、2−(4−メトキシナフチル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン等。
トリクロロメチル−s−トリアジン類として、2−(3−クロロフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メチルチオフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−β−スチリル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニルビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、又は、2−(4−メトキシナフチル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン等。
ジアリールヨードニウム塩類として、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、フェニル−4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモナート、又は、フェニル−4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムp−トルエンスルホナート等。
トリアリールスルホニウム塩類として、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、又は、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート等。
第四級アンモニウム塩類として、テトラメチルアンモニウムブチルトリス(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、テトラメチルアンモニウムヘキシルトリス(p−クロロフェニル)ボレート、テトラメチルアンモニウムヘキシルトリス(3−トリフルオロメチルフェニル)ボレート、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムブチルトリス(2,6−ジフルオロフェニル)ボレート、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムヘキシルトリス(p−クロロフェニル)ボレート、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムヘキシルトリス(3−トリフルオロメチルフェニル)ボレート等。
ジアゾメタン誘導体として、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(t−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン等。
イミドスルホネート誘導体として、トリフルオロメチルスルホニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−ジカルボキシイミド、スクシンイミドトリフルオロメチルスルホネート、フタルイミドトリフルオロメチルスルホネート、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホネート、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドプロパンスルホネート等。
本発明の樹脂組成物は、感度の観点から、成分Dとして、下記式(1)で表されるオキシムスルホネート残基の少なくとも1つを有するオキシムスルホネート化合物を含むことが好ましい。なお、波線部分は、他の化学構造との結合位置を表す。
前記式(1)で表されるオキシムスルホネート残基の少なくとも1つを有するオキシムスルホネート化合物は、下記式(2)で表される化合物であることが好ましい。
R1A−C(R2A)=N−O−SO2−R3A (2)
R1A−C(R2A)=N−O−SO2−R3A (2)
式(2)中、R1Aは、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲン化アルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、2−フリル基、2−チエニル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はシアノ基を表す。R1Aが、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基又はアントラニル基である場合、これらの基は、ハロゲン原子、水酸基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基及びニトロ基よりなる群から選ばれた置換基によって置換されていてもよい。
式(2)中、R2Aは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基、ジアルキルアミノ基、モルホリノ基、又はシアノ基を表す。R2AとR1Aとは互いに結合して5員環又は6員環を形成してもよく、前記5員環又は6員環は1個又は2個の任意の置換基を有してもよいベンゼン環と結合していてもよい。
式(2)中、R3Aは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基を表す。Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基を表す。
式(2)中、R2Aは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基、ジアルキルアミノ基、モルホリノ基、又はシアノ基を表す。R2AとR1Aとは互いに結合して5員環又は6員環を形成してもよく、前記5員環又は6員環は1個又は2個の任意の置換基を有してもよいベンゼン環と結合していてもよい。
式(2)中、R3Aは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基を表す。Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基を表す。
R1Aで表される炭素原子数1〜6のアルキル基は、直鎖又は分岐鎖アルキル基であってよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソアミル基、n−ヘキシル基、又は2−エチルブチル基が挙げられる。
R1Aで表される炭素原子数1〜4のハロゲン化アルキル基としては、例えば、クロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、又は2−ブロモプロピル基が挙げられる。
R1Aで表される炭素原子数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が挙げられる。
R1Aが、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基又はアントラニル基を表す場合、これらの基は、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、等)、水酸基、炭素原子数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基)、炭素原子数1〜4のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基)及びニトロ基よりなる群から選ばれた置換基によって置換されていてもよい。
R1Aで表される炭素原子数1〜4のハロゲン化アルキル基としては、例えば、クロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、又は2−ブロモプロピル基が挙げられる。
R1Aで表される炭素原子数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が挙げられる。
R1Aが、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基又はアントラニル基を表す場合、これらの基は、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、等)、水酸基、炭素原子数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基)、炭素原子数1〜4のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基)及びニトロ基よりなる群から選ばれた置換基によって置換されていてもよい。
R2Aで表される炭素原子数1〜10の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、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−アミル基、i−アミル基、s−アミル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜10のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−アミルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−n−プロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−n−アミル基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基の具体例としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロ−n−プロポキシ基、パーフルオロ−n−ブトキシ基、パーフルオロ−n−アミルオキシ基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜10のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−アミルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−n−プロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−n−アミル基等が挙げられる。
R2Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基の具体例としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロ−n−プロポキシ基、パーフルオロ−n−ブトキシ基、パーフルオロ−n−アミルオキシ基等が挙げられる。
R2Aで表されるWで置換されていてもよいフェニル基の具体例としては、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、o−エチルフェニル基、m−エチルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−(n−プロピル)フェニル基、p−(i−プロピル)フェニル基、p−(n−ブチル)フェニル基、p−(i−ブチル)フェニル基、p−(s−ブチル)フェニル基、p−(t−ブチル)フェニル基、p−(n−アミル)フェニル基、p−(i−アミル)フェニル基、p−(t−アミル)フェニル基、o−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、o−エトキシフェニル基、m−エトキシフェニル基、p−エトキシフェニル基、p−(n−プロポキシ)フェニル基、p−(i−プロポキシ)フェニル基、p−(n−ブトキシ)フェニル基、p−(i−ブトキシ)フェニル基、p−(s−ブトキシ)フェニル基、p−(t−ブトキシ)フェニル基、p−(n−アミルオキシ)フェニル基、p−(i−アミルオキシ)フェニル基、p−(t−アミルオキシ)フェニル基、p−クロロフェニル基、p−ブロモフェニル基、p−フルオロフェニル基、2,4−ジクロロフェニル基、2,4−ジブロモフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,4,6−ジクロロフェニル基、2,4,6−トリブロモフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、ペンタクロロフェニル基、ペンタブロモフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−ビフェニリル基等が挙げられる。
R2Aで表されるWで置換されていてもよいナフチル基の具体例としては、2−メチル−1−ナフチル基、3−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、5−メチル−1−ナフチル基、6−メチル−1−ナフチル基、7−メチル−1−ナフチル基、8−メチル−1−ナフチル基、1−メチル−2−ナフチル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−2−ナフチル基、5−メチル−2−ナフチル基、6−メチル−2−ナフチル基、7−メチル−2−ナフチル基、8−メチル−2−ナフチル基等が挙げられる。
R2Aで表されるWで置換されていてもよいアントラニル基の具体例としては、2−メチル−1−アントラニル基、3−メチル−1−アントラニル基、4−メチル−1−アントラニル基、5−メチル−1−アントラニル基、6−メチル−1−アントラニル基、7−メチル−1−アントラニル基、8−メチル−1−アントラニル基、9−メチル−1−アントラニル基、10−メチル−1−アントラニル基、1−メチル−2−アントラニル基、3−メチル−2−アントラニル基、4−メチル−2−アントラニル基、5−メチル−2−アントラニル基、6−メチル−2−アントラニル基、7−メチル−2−アントラニル基、8−メチル−2−アントラニル基、9−メチル−2−アントラニル基、10−メチル−2−アントラニル基等が挙げられる。
R2Aで表されるジアルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜10の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、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−アミル基、i−アミル基、s−アミル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜10のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−アミルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−n−プロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−n−アミル基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基の具体例としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロ−n−プロポキシ基、パーフルオロ−n−ブトキシ基、パーフルオロ−n−アミルオキシ基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜10のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−アミルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基の具体例としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−n−プロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−n−アミル基等が挙げられる。
R3Aで表される炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基の具体例としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロ−n−プロポキシ基、パーフルオロ−n−ブトキシ基、パーフルオロ−n−アミルオキシ基等が挙げられる。
R3Aで表されるWで置換されていてもよいフェニル基の具体例としては、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、o−エチルフェニル基、m−エチルフェニル基、p−エチルフェニル基、p−(n−プロピル)フェニル基、p−(i−プロピル)フェニル基、p−(n−ブチル)フェニル基、p−(i−ブチル)フェニル基、p−(s−ブチル)フェニル基、p−(t−ブチル)フェニル基、p−(n−アミル)フェニル基、p−(i−アミル)フェニル基、p−(t−アミル)フェニル基、o−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、o−エトキシフェニル基、m−エトキシフェニル基、p−エトキシフェニル基、p−(n−プロポキシ)フェニル基、p−(i−プロポキシ)フェニル基、p−(n−ブトキシ)フェニル基、p−(i−ブトキシ)フェニル基、p−(s−ブトキシ)フェニル基、p−(t−ブトキシ)フェニル基、p−(n−アミルオキシ)フェニル基、p−(i−アミルオキシ)フェニル基、p−(t−アミルオキシ)フェニル基、p−クロロフェニル基、p−ブロモフェニル基、p−フルオロフェニル基、2,4−ジクロロフェニル基、2,4−ジブロモフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,4,6−ジクロロフェニル基、2,4,6−トリブロモフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、ペンタクロロフェニル基、ペンタブロモフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、p−ビフェニリル基等が挙げられる。
R3Aで表されるWで置換されていてもよいナフチル基の具体例としては、2−メチル−1−ナフチル基、3−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、5−メチル−1−ナフチル基、6−メチル−1−ナフチル基、7−メチル−1−ナフチル基、8−メチル−1−ナフチル基、1−メチル−2−ナフチル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−2−ナフチル基、5−メチル−2−ナフチル基、6−メチル−2−ナフチル基、7−メチル−2−ナフチル基、8−メチル−2−ナフチル基等が挙げられる。
R3Aで表されるWで置換されていてもよいアントラニル基の具体例としては、2−メチル−1−アントラニル基、3−メチル−1−アントラニル基、4−メチル−1−アントラニル基、5−メチル−1−アントラニル基、6−メチル−1−アントラニル基、7−メチル−1−アントラニル基、8−メチル−1−アントラニル基、9−メチル−1−アントラニル基、10−メチル−1−アントラニル基、1−メチル−2−アントラニル基、3−メチル−2−アントラニル基、4−メチル−2−アントラニル基、5−メチル−2−アントラニル基、6−メチル−2−アントラニル基、7−メチル−2−アントラニル基、8−メチル−2−アントラニル基、9−メチル−2−アントラニル基、10−メチル−2−アントラニル基等が挙げられる。
Wで表される炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、及び、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシの具体例としては、R2A又はR3Aで表される炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、及び炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基の具体例として挙げたものと同様のものが挙げられる。
R2AとR1Aとは互いに結合して5員環又は6員環を形成してもよい。
R2AとR1Aとが互いに結合して5員環又は6員環を形成する場合、前記5員環又は6員環としては、炭素環式基及び複素環式環基が挙げられ、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラン、ピリジン、ピラジン、モルホリン、ピペリジン又はピペラジン環であってよい。前記5員環又は6員環は、任意の置換基を有してもよいベンゼン環と結合していてもよく、その例としては、テトラヒドロナフタレン、ジヒドロアントラセン、インデン、クロマン、フルオレン、キサンテン又はチオキサンテン環系が挙げられる。前記5員環又は6員環は、カルボニル基を含んでもよく、その例としては、シクロヘキサジエノン、ナフタレノン及びアントロン環系が挙げられる。
R2AとR1Aとが互いに結合して5員環又は6員環を形成する場合、前記5員環又は6員環としては、炭素環式基及び複素環式環基が挙げられ、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラン、ピリジン、ピラジン、モルホリン、ピペリジン又はピペラジン環であってよい。前記5員環又は6員環は、任意の置換基を有してもよいベンゼン環と結合していてもよく、その例としては、テトラヒドロナフタレン、ジヒドロアントラセン、インデン、クロマン、フルオレン、キサンテン又はチオキサンテン環系が挙げられる。前記5員環又は6員環は、カルボニル基を含んでもよく、その例としては、シクロヘキサジエノン、ナフタレノン及びアントロン環系が挙げられる。
前記式(2)で表される化合物の好適な態様の一つは、下記式(2−1)で表される化合物である。式(2−1)で表される化合物は、式(2)におけるR2AとR1Aとが結合して5員環を形成している化合物である。
Xで表されるアルキル基としては、炭素原子数1〜4の、直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましい。Xで表されるアルコキシ基としては、炭素原子数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基が好ましい。Xで表されるハロゲン原子としては、塩素原子又はフッ素原子が好ましい。
tとしては、0又は1が好ましい。式(2−1)中、tが1であり、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルト位であり、R3Aが炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基、7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニルメチル基、又は、p−トルイル基である化合物が特に好ましい。
tとしては、0又は1が好ましい。式(2−1)中、tが1であり、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルト位であり、R3Aが炭素原子数1〜10の直鎖状アルキル基、7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニルメチル基、又は、p−トルイル基である化合物が特に好ましい。
式(2−1)で表されるオキシムスルホネート化合物の具体例としては、下記化合物(i)、化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)等が挙げられ、これらの化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種類以上を併用することもできる。化合物(i)〜(iv)は、市販品として、入手することができる。
また、他の種類の光酸発生剤と組み合わせて使用することもできる。
また、他の種類の光酸発生剤と組み合わせて使用することもできる。
式(2)で表される化合物の好ましい態様の一つとしては、
R1Aが、炭素原子数1〜4のアルキル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、クロロフェニル基、ジクロロフェニル基、メトキシフェニル基、4−ビフェニル基、ナフチル基又はアントラニル基を表し;
R2Aが、シアノ基を表し;
R3Aが、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基を表し、Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基基、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基を表すものである。
R1Aが、炭素原子数1〜4のアルキル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、クロロフェニル基、ジクロロフェニル基、メトキシフェニル基、4−ビフェニル基、ナフチル基又はアントラニル基を表し;
R2Aが、シアノ基を表し;
R3Aが、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基を表し、Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基基、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基を表すものである。
式(2)で表される化合物としては、下記式(2−2)で表される化合物であることも好ましい。
式(2−2)中、R4Aは、ハロゲン原子、水酸基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はニトロ基を表し、Lは0〜5の整数を表す。R3Aは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基又はWで置換されていてもよいアントラニル基を表し、Wは、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数1〜5のハロゲン化アルキル基又は炭素原子数1〜5のハロゲン化アルコキシ基を表す。
式(2−2)におけるR3Aとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−オクチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−n−プロピル基、パーフルオロ−n−ブチル基、p−トリル基、4−クロロフェニル基又はペンタフルオロフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基又はp−トリル基であることが特に好ましい。
R4Aで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
R4Aで表される炭素原子数1〜4のアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。
R4Aで表される炭素原子数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が好ましい。
Lとしては、0〜2が好ましく、0〜1が特に好ましい。
R4Aで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
R4Aで表される炭素原子数1〜4のアルキル基としては、メチル基又はエチル基が好ましい。
R4Aで表される炭素原子数1〜4のアルコキシ基としては、メトキシ基又はエトキシ基が好ましい。
Lとしては、0〜2が好ましく、0〜1が特に好ましい。
式(2)で表される化合物のうち、式(2−2)で表される化合物に包含される化合物の好ましい態様としては、式(2)中、R1Aが、フェニル基又は4−メトキシフェニル基を表し、R2Aがシアノ基を表し、R3Aが、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基又は4−トリル基を表す態様である。
前記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−2)で表される化合物であることも好ましい。
前記式(1)で表される化合物としては、下記式(1−2)で表される化合物であることも好ましい。
本発明の樹脂組成物において、(成分E)光酸発生剤は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.1〜10重量部使用することが好ましく、0.5〜10重量部使用することがより好ましい。
(成分F)熱架橋剤
本発明の樹脂組成物は、(成分F)熱架橋剤を含有することが好ましい。(成分F)熱架橋剤を添加することにより、強固な硬化膜とすることができる。なお、本発明における成分Fは、成分D以外のものとする。
熱架橋剤としては、ブロックイソシアネート系架橋剤、アルコキシメチル基含有架橋剤、エポキシ基を有するエポキシ樹脂やカルボキシ基を有する(メタ)アクリル樹脂等が好ましく例示できる。これらの中でも、エポキシ基を有するエポキシ樹脂が特に好ましい。
エポキシ基を有するエポキシ樹脂の具体例としては、エポキシ基を有する、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF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、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。
これらの中でも、エポキシ基を有するビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ基を有する脂肪族エポキシ樹脂、エポキシ基を有するフェノールノボラック型エポキシ樹脂が特に好ましい。
成分Fの添加量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.05〜50重量部であることが好ましく、0.5〜10重量部であることがより好ましく、0.5〜5重量部であることが更に好ましい。
本発明の樹脂組成物は、(成分F)熱架橋剤を含有することが好ましい。(成分F)熱架橋剤を添加することにより、強固な硬化膜とすることができる。なお、本発明における成分Fは、成分D以外のものとする。
熱架橋剤としては、ブロックイソシアネート系架橋剤、アルコキシメチル基含有架橋剤、エポキシ基を有するエポキシ樹脂やカルボキシ基を有する(メタ)アクリル樹脂等が好ましく例示できる。これらの中でも、エポキシ基を有するエポキシ樹脂が特に好ましい。
エポキシ基を有するエポキシ樹脂の具体例としては、エポキシ基を有する、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF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、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。
これらの中でも、エポキシ基を有するビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ基を有する脂肪族エポキシ樹脂、エポキシ基を有するフェノールノボラック型エポキシ樹脂が特に好ましい。
成分Fの添加量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.05〜50重量部であることが好ましく、0.5〜10重量部であることがより好ましく、0.5〜5重量部であることが更に好ましい。
<その他の成分>
本発明の樹脂組成物は、前記成分A〜成分F以外のその他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、感度の観点から、(成分G)増感剤や(成分H)現像促進剤を添加することが好ましい。
更に、本発明の樹脂組成物は、基板密着性の観点から(成分I)密着改良剤を含有することが好ましく、液保存安定性の観点から(成分J)塩基性化合物を含有することが好ましく、塗布性の観点から(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)を含有することが好ましい。
更に、必要に応じて、本発明の樹脂組成物には、(成分L)酸化防止剤、(成分M)可塑剤、(成分N)熱ラジカル発生剤、(成分O)熱酸発生剤、(成分P)酸増殖剤、紫外線吸収剤、増粘剤、及び、有機又は無機の沈殿防止剤などの、公知の添加剤を加えることができる。
以下、本発明の樹脂組成物が含むことができるその他の成分を説明する。
本発明の樹脂組成物は、前記成分A〜成分F以外のその他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、感度の観点から、(成分G)増感剤や(成分H)現像促進剤を添加することが好ましい。
更に、本発明の樹脂組成物は、基板密着性の観点から(成分I)密着改良剤を含有することが好ましく、液保存安定性の観点から(成分J)塩基性化合物を含有することが好ましく、塗布性の観点から(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)を含有することが好ましい。
更に、必要に応じて、本発明の樹脂組成物には、(成分L)酸化防止剤、(成分M)可塑剤、(成分N)熱ラジカル発生剤、(成分O)熱酸発生剤、(成分P)酸増殖剤、紫外線吸収剤、増粘剤、及び、有機又は無機の沈殿防止剤などの、公知の添加剤を加えることができる。
以下、本発明の樹脂組成物が含むことができるその他の成分を説明する。
(成分G)増感剤
本発明の樹脂組成物において、前述の(成分E)光酸発生剤との組み合わせにおいて、その分解を促進させるために(成分G)増感剤を添加することができる。
増感剤は、活性光線又は放射線を吸収して励起状態となる。励起状態となった増感剤は、光酸発生剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより光酸発生剤は化学変化を起こして分解し、酸を生成する。
好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nm域に吸収波長を有する化合物を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物において、前述の(成分E)光酸発生剤との組み合わせにおいて、その分解を促進させるために(成分G)増感剤を添加することができる。
増感剤は、活性光線又は放射線を吸収して励起状態となる。励起状態となった増感剤は、光酸発生剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより光酸発生剤は化学変化を起こして分解し、酸を生成する。
好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nm域に吸収波長を有する化合物を挙げることができる。
多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、アントラセン)、キサンテン類(例えば、フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、キサントン類(例えば、キサントン、チオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン)、シアニン類(例えば、チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、ローダシアニン類、オキソノール類、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アクリドン類(例えば、アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、スチリル類、ベーススチリル類、クマリン類(例えば、7−ジエチルアミノ4−メチルクマリン)。これら増感剤の中でも、アントラセン類、アクリドン類、クマリン類、ベーススチリル類が特に好ましい。
増感剤は、市販のものを用いてもよいし、公知の合成方法により合成してもよい。
増感剤の添加量は、感度、透明性の両立の観点から、(成分E)光酸発生剤100重量部に対して、20〜300重量部が好ましく、30〜200重量部が特に好ましい。
増感剤の添加量は、感度、透明性の両立の観点から、(成分E)光酸発生剤100重量部に対して、20〜300重量部が好ましく、30〜200重量部が特に好ましい。
(成分H)現像促進剤
本発明の樹脂組成物は、(成分H)現像促進剤を含有することが好ましい。
(成分H)現像促進剤としては、現像促進効果のある任意の化合物を使用できるが、カルボキシ基、フェノール性水酸基、及び、アルキレンオキシ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を有する化合物であることが好ましく、カルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する化合物がより好ましい。酸解離性基で保護されたカルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する化合物も特に好ましい。
また、(成分H)現像促進剤の分子量としては、100〜2,000が好ましく、150〜1,500が更に好ましく、150〜1,000が特に好ましい。
本発明の樹脂組成物は、(成分H)現像促進剤を含有することが好ましい。
(成分H)現像促進剤としては、現像促進効果のある任意の化合物を使用できるが、カルボキシ基、フェノール性水酸基、及び、アルキレンオキシ基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の構造を有する化合物であることが好ましく、カルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する化合物がより好ましい。酸解離性基で保護されたカルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する化合物も特に好ましい。
また、(成分H)現像促進剤の分子量としては、100〜2,000が好ましく、150〜1,500が更に好ましく、150〜1,000が特に好ましい。
現像促進剤の例として、アルキレンオキシ基を有するものとしては、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールのメチルエーテル、及び、特開平9−222724号公報に記載の化合物等を挙げることができる。
カルボキシ基を有するものとしては、特開2000−66406号公報、特開平9−6001号公報、特開平10−20501号公報、特開平11−338150号公報等に記載の化合物を挙げることができる。
フェノール性水酸基を有するものとしては、特開2005−346024号公報、特開平10−133366号公報、特開平9−194415号公報、特開平9−222724号公報、特開平11−171810号公報、特開2007−121766号公報、特開平9−297396号公報、特開2003−43679号公報等に記載の化合物を挙げる事ができる。これらの中でも、ベンゼン環数が2〜10個のフェノール化合物が好適であり、ベンゼン環数が2〜5個のフェノール化合物が更に好適である。特に好ましいものとしては、特開平10−133366号公報に溶解促進剤として開示されているフェノール性化合物を挙げることができる。
カルボキシ基を有するものとしては、特開2000−66406号公報、特開平9−6001号公報、特開平10−20501号公報、特開平11−338150号公報等に記載の化合物を挙げることができる。
フェノール性水酸基を有するものとしては、特開2005−346024号公報、特開平10−133366号公報、特開平9−194415号公報、特開平9−222724号公報、特開平11−171810号公報、特開2007−121766号公報、特開平9−297396号公報、特開2003−43679号公報等に記載の化合物を挙げる事ができる。これらの中でも、ベンゼン環数が2〜10個のフェノール化合物が好適であり、ベンゼン環数が2〜5個のフェノール化合物が更に好適である。特に好ましいものとしては、特開平10−133366号公報に溶解促進剤として開示されているフェノール性化合物を挙げることができる。
(成分H)現像促進剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用することも可能である。
本発明の樹脂組成物における(成分H)現像促進剤の添加量は、感度と残膜率の観点から、成分Dの含有量100重量部に対し、0.1〜30重量部が好ましく、0.2〜20重量部がより好ましく、0.5〜10重量部であることが最も好ましい。
本発明の樹脂組成物における(成分H)現像促進剤の添加量は、感度と残膜率の観点から、成分Dの含有量100重量部に対し、0.1〜30重量部が好ましく、0.2〜20重量部がより好ましく、0.5〜10重量部であることが最も好ましい。
(成分I)密着改良剤
本発明の樹脂組成物は、(成分I)密着改良剤を含有することが好ましい。
本発明の樹脂組成物に用いることができる(成分I)密着改良剤は、基板となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、アルミニウム等の金属と絶縁膜との密着性を向上させる化合物である。具体的には、シランカップリング剤、チオール系化合物等が挙げられる。本発明で使用される(成分I)密着改良剤としてのシランカップリング剤は、界面の改質を目的とするものであり、特に限定することなく、公知のものを使用することができる。
本発明の樹脂組成物は、(成分I)密着改良剤を含有することが好ましい。
本発明の樹脂組成物に用いることができる(成分I)密着改良剤は、基板となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、アルミニウム等の金属と絶縁膜との密着性を向上させる化合物である。具体的には、シランカップリング剤、チオール系化合物等が挙げられる。本発明で使用される(成分I)密着改良剤としてのシランカップリング剤は、界面の改質を目的とするものであり、特に限定することなく、公知のものを使用することができる。
好ましいシランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノ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アコキシシラン、γ−グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ−クロロプロピルトリアルコキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシランが挙げられる。
これらのうち、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、及び、γ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランがより好ましく、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシランが更に好ましい。
これらのうち、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、及び、γ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランがより好ましく、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシランが更に好ましい。
これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の樹脂組成物における(成分I)密着改良剤の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
本発明の樹脂組成物における(成分I)密着改良剤の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
(成分J)塩基性化合物
本発明の樹脂組成物は、(成分J)塩基性化合物を含有することが好ましい。
(成分J)塩基性化合物としては、化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、第四級アンモニウムヒドロキシド、及び、カルボン酸の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、(成分J)塩基性化合物を含有することが好ましい。
(成分J)塩基性化合物としては、化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、第四級アンモニウムヒドロキシド、及び、カルボン酸の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、ジ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミンなどが挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミンなどが挙げられる。
複素環式アミンとしては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.3.0]−7−ウンデセンなどが挙げられる。
第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、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、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
カルボン酸の第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムベンゾエート、テトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムベンゾエートなどが挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミンなどが挙げられる。
複素環式アミンとしては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.3.0]−7−ウンデセンなどが挙げられる。
第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、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、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
カルボン酸の第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムベンゾエート、テトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムベンゾエートなどが挙げられる。
本発明に用いることができる塩基性化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物における(成分J)塩基性化合物の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.001〜1重量部であることが好ましく、0.002〜0.2重量部であることがより好ましい。
本発明の樹脂組成物における(成分J)塩基性化合物の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.001〜1重量部であることが好ましく、0.002〜0.2重量部であることがより好ましい。
(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)
本発明の樹脂組成物は、(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)を含有することが好ましい。
界面活性剤としては、下記に示す構成単位Aと構成単位Bとを含む共重合体(3)を好ましい例として挙げることができる。該共重合体の重量平均分子量(Mw)は、1,000以上10,000以下であることが好ましく、1,500以上5,000以下であることがより好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定されるポリスチレン換算の値である。
本発明の樹脂組成物は、(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)を含有することが好ましい。
界面活性剤としては、下記に示す構成単位Aと構成単位Bとを含む共重合体(3)を好ましい例として挙げることができる。該共重合体の重量平均分子量(Mw)は、1,000以上10,000以下であることが好ましく、1,500以上5,000以下であることがより好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定されるポリスチレン換算の値である。
共重合体(3)中、R21及びR23はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、R22は炭素数1以上4以下の直鎖アルキレン基を表し、R24は水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基を表し、Lは炭素数3以上6以下のアルキレン基を表し、p及びqは重合比を表す重量百分率であり、pは10重量%以上80重量%以下の数値を表し、qは20重量%以上90重量%以下の数値を表し、rは1以上18以下の整数を表し、nは1以上10以下の整数を表す。
構成単位B中におけるLは、下記式(4)で表されるアルキレン基であることが好ましい。
構成単位B中におけるLは、下記式(4)で表されるアルキレン基であることが好ましい。
式(4)中、R25は炭素数1以上4以下のアルキル基を表し、相溶性と被塗布面に対する濡れ性の点で、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、炭素数2又は3のアルキル基がより好ましい。
また、pとqとの和(p+q)は、p+q=100、すなわち、100重量%であることが好ましい。
また、pとqとの和(p+q)は、p+q=100、すなわち、100重量%であることが好ましい。
フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤の例として具体的には、特開昭62−36663号、特開昭61−226746号、特開昭61−226745号、特開昭62−170950号、特開昭63−34540号、特開平7−230165号、特開平8−62834号、特開平9−54432号、特開平9−5988号、特開2001−330953号等の各公報記載の界面活性剤を挙げることができ、市販の界面活性剤を用いることもできる。使用できる市販の界面活性剤として、例えば、エフトップEF301、EF303、(以上、三菱マテリアル電子化成(株)製)、フロラードFC430、431(以上、住友スリーエム(株)製)、メガファックF171F780F、F173、F176、F189、R08(以上、DIC(株)製)、サーフロンS−382、SC01、102、103、104、105、106(以上、旭硝子(株)製)、PolyFoxシリーズ(OMNOVA社製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコーン系界面活性剤を挙げることができる。また、ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコーン系界面活性剤として用いることができる。
これら界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を混合して使用することができる。また、フッ素系界面活性剤とシリコーン系界面活性剤とを併用してもよい。
本発明の樹脂組成物における(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)の添加量は、成分Dの含有量100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、0.01〜10重量部であることがより好ましく、0.01〜1重量部であることが更に好ましい。
本発明の樹脂組成物における(成分K)界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤など)の添加量は、成分Dの含有量100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、0.01〜10重量部であることがより好ましく、0.01〜1重量部であることが更に好ましい。
(成分L)酸化防止剤
本発明の樹脂組成物は、(成分L)酸化防止剤を含有してもよい。(成分L)酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、又は、分解による膜厚減少を低減できる。
(成分L)酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤を含有することができる。このような酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。これらの中では、硬化膜の着色、膜厚減少の観点から特にフェノール系酸化防止剤が好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明の樹脂組成物は、(成分L)酸化防止剤を含有してもよい。(成分L)酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、又は、分解による膜厚減少を低減できる。
(成分L)酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤を含有することができる。このような酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。これらの中では、硬化膜の着色、膜厚減少の観点から特にフェノール系酸化防止剤が好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
フェノール系酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブAO−60、アデカスタブAO−80(以上、(株)ADEKA製)、イルガノックス1098(チバジャパン(株)製)が挙げられる。
(成分L)酸化防止剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、0.1〜6重量%であることが好ましく、0.2〜5重量%であることがより好ましく、0.5〜4重量%であることが特に好ましい。この範囲にすることで、形成された膜の十分な透明性が得られ、かつ、パターン形成時の感度も良好となる。
また、酸化防止剤以外の添加剤として、“高分子添加剤の新展開((株)日刊工業新聞社)”に記載の各種紫外線吸収剤や、金属不活性化剤等を本発明の樹脂組成物に添加してもよい。
また、酸化防止剤以外の添加剤として、“高分子添加剤の新展開((株)日刊工業新聞社)”に記載の各種紫外線吸収剤や、金属不活性化剤等を本発明の樹脂組成物に添加してもよい。
(成分M)可塑剤
本発明の樹脂組成物は、(成分M)可塑剤を含有してもよい。
(成分M)可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジメチルグリセリンフタレート、酒石酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、トリアセチルグリセリンなどが挙げられる。
本発明の樹脂組成物における(成分M)可塑剤の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.1〜30重量部であることが好ましく、1〜10重量部であることがより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、(成分M)可塑剤を含有してもよい。
(成分M)可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジドデシルフタレート、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジメチルグリセリンフタレート、酒石酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、トリアセチルグリセリンなどが挙げられる。
本発明の樹脂組成物における(成分M)可塑剤の含有量は、成分Dの含有量100重量部に対して、0.1〜30重量部であることが好ましく、1〜10重量部であることがより好ましい。
(成分N)熱ラジカル発生剤
本発明の樹脂組成物は、(成分N)熱ラジカル発生剤を含んでいてもよく、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物のようなエチレン性不飽和化合物を含有する場合、(成分N)熱ラジカル発生剤を含有することが好ましい。熱ラジカル発生剤としては、公知の熱ラジカル発生剤を用いることができる。
熱ラジカル発生剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル発生剤を添加することによって、得られた硬化膜がより強靭になり、耐熱性、耐溶剤性が向上する場合がある。
好ましい熱ラジカル発生剤としては、芳香族ケトン類、オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アゾ系化合物、ビベンジル化合物等が挙げられる。
(成分N)熱ラジカル発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用することも可能である。
本発明の樹脂組成物における(成分N)熱ラジカル発生剤の含有量は、膜物性向上の観点から、成分Dの含有量を100重量部としたとき、0.01〜50重量部が好ましく、0.1〜20重量部がより好ましく、0.5〜10重量部が最も好ましい。
本発明の樹脂組成物は、(成分N)熱ラジカル発生剤を含んでいてもよく、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物のようなエチレン性不飽和化合物を含有する場合、(成分N)熱ラジカル発生剤を含有することが好ましい。熱ラジカル発生剤としては、公知の熱ラジカル発生剤を用いることができる。
熱ラジカル発生剤は、熱のエネルギーによってラジカルを発生し、重合性化合物の重合反応を開始又は促進させる化合物である。熱ラジカル発生剤を添加することによって、得られた硬化膜がより強靭になり、耐熱性、耐溶剤性が向上する場合がある。
好ましい熱ラジカル発生剤としては、芳香族ケトン類、オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、アゾ系化合物、ビベンジル化合物等が挙げられる。
(成分N)熱ラジカル発生剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用することも可能である。
本発明の樹脂組成物における(成分N)熱ラジカル発生剤の含有量は、膜物性向上の観点から、成分Dの含有量を100重量部としたとき、0.01〜50重量部が好ましく、0.1〜20重量部がより好ましく、0.5〜10重量部が最も好ましい。
(成分O)熱酸発生剤
本発明の樹脂組成物は、(成分O)熱酸発生剤を含有してもよい。
熱酸発生剤とは、熱により酸が発生する化合物であり、通常、熱分解点が130℃〜250℃、好ましくは150℃〜220℃の範囲の化合物であり、例えば、加熱によりスルホン酸、カルボン酸、ジスルホニルイミドなどの低求核性の酸を発生する化合物である。
発生酸としてはpKaが2以下と強い、スルホン酸や電子求引基の置換したアルキルカルボン酸又はアリールカルボン酸、同じく電子求引基の置換したジスルホニルイミドなどが好ましい。電子求引基としてはフッ素原子などのハロゲン原子、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、ニトロ基、シアノ基を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、(成分O)熱酸発生剤を含有してもよい。
熱酸発生剤とは、熱により酸が発生する化合物であり、通常、熱分解点が130℃〜250℃、好ましくは150℃〜220℃の範囲の化合物であり、例えば、加熱によりスルホン酸、カルボン酸、ジスルホニルイミドなどの低求核性の酸を発生する化合物である。
発生酸としてはpKaが2以下と強い、スルホン酸や電子求引基の置換したアルキルカルボン酸又はアリールカルボン酸、同じく電子求引基の置換したジスルホニルイミドなどが好ましい。電子求引基としてはフッ素原子などのハロゲン原子、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基、ニトロ基、シアノ基を挙げることができる。
また、本発明においては露光光の照射によって実質的に酸を発生せず、熱によって酸を発生するスルホン酸エステルを使用することも好ましい。熱酸発生剤の分子量は、230〜1,000が好ましく、230〜800がより好ましい。
熱酸発生剤の樹脂組成物への含有量は、成分Dの含有量100重量部に対し、0.5〜20重量部が好ましく、1〜15重量部が特に好ましい。
熱酸発生剤の樹脂組成物への含有量は、成分Dの含有量100重量部に対し、0.5〜20重量部が好ましく、1〜15重量部が特に好ましい。
(成分P)酸増殖剤
本発明の樹脂組成物は、感度向上を目的に、(成分P)酸増殖剤を用いることができる。本発明において用いる酸増殖剤は、酸触媒反応によって更に酸を発生して反応系内の酸濃度を上昇させることができる化合物であり、酸が存在しない状態では安定に存在する化合物である。このような化合物は、1回の反応で1つ以上の酸が増えるため、反応の進行に伴って加速的に反応が進むが、発生した酸自体が自己分解を誘起するため、ここで発生する酸の強度は、酸解離定数、pKaとして3以下であることが好ましく、2以下であることが特に好ましい。
酸増殖剤の具体例としては、特開平10−1508号公報の段落0203〜0223、特開平10−282642号公報の段落0016〜0055、及び、特表平9−512498号公報第39頁12行目〜第47頁2行目に記載の化合物を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、感度向上を目的に、(成分P)酸増殖剤を用いることができる。本発明において用いる酸増殖剤は、酸触媒反応によって更に酸を発生して反応系内の酸濃度を上昇させることができる化合物であり、酸が存在しない状態では安定に存在する化合物である。このような化合物は、1回の反応で1つ以上の酸が増えるため、反応の進行に伴って加速的に反応が進むが、発生した酸自体が自己分解を誘起するため、ここで発生する酸の強度は、酸解離定数、pKaとして3以下であることが好ましく、2以下であることが特に好ましい。
酸増殖剤の具体例としては、特開平10−1508号公報の段落0203〜0223、特開平10−282642号公報の段落0016〜0055、及び、特表平9−512498号公報第39頁12行目〜第47頁2行目に記載の化合物を挙げることができる。
本発明で用いることができる酸増殖剤としては、酸発生剤から発生した酸によって分解し、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、フェニルホスホン酸などのpKaが3以下の酸を発生させる化合物を挙げることができる。
酸増殖剤の樹脂組成物への含有量は、(成分E)光酸発生剤100重量部に対して、10〜1,000重量部とするのが、露光部と未露光部の溶解コントラストの観点から好ましく、20〜500重量部とするのが更に好ましい。
(ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法)
本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法は、特に制限はないが、(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤及び(成分C)溶剤を混合し分散液を得る工程、並びに、前記分散液に(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を添加する工程を含むことが好ましい。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法では、成分A〜成分Cを事前に混合し、分散液とすることが好ましい。
成分A〜成分Cの混合順序は、特に制限はなく、3種を同時に混合しても、いずれか2種を最初に混合し、残り1種をそこへ添加してもよい。また、成分Aと溶剤とを混合したものと、成分Bと溶剤とを混合したものとをあわせてもよい。
前記分散液の調製に使用される溶剤としては、例えば、前述した(成分C)溶剤のほか、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、ネオペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール等のアルコール類等を挙げることができる。
これらの溶剤は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
成分A〜成分E、及び、その他の成分の混合手段は特に制限はないが、ボールミル、ロッドミル、ビーズミル、ペイントシェイカー、ホモジナイザー、3本ロール等の混合装置を用いて混合・分散することにより好適に調製することができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法は、特に制限はないが、(成分A)無機粒子、(成分B)酸基を有する分散剤及び(成分C)溶剤を混合し分散液を得る工程、並びに、前記分散液に(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、(成分E)光酸発生剤を添加する工程を含むことが好ましい。
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物の製造方法では、成分A〜成分Cを事前に混合し、分散液とすることが好ましい。
成分A〜成分Cの混合順序は、特に制限はなく、3種を同時に混合しても、いずれか2種を最初に混合し、残り1種をそこへ添加してもよい。また、成分Aと溶剤とを混合したものと、成分Bと溶剤とを混合したものとをあわせてもよい。
前記分散液の調製に使用される溶剤としては、例えば、前述した(成分C)溶剤のほか、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、ネオペンタノール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、シクロヘキサノール等のアルコール類等を挙げることができる。
これらの溶剤は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
成分A〜成分E、及び、その他の成分の混合手段は特に制限はないが、ボールミル、ロッドミル、ビーズミル、ペイントシェイカー、ホモジナイザー、3本ロール等の混合装置を用いて混合・分散することにより好適に調製することができる。
また、無機粒子、成分B及び溶剤を用いて事前に分散液を調製する場合、前記分散液の全固形分中に対する成分Bの含有量は、分散性、分散安定性の観点から、0.1〜90重量%の範囲が好ましく、5〜80重量%の範囲がより好ましく、10〜75重量%の範囲が更に好ましい。
また、成分D及び成分Eの添加についても特に制限はなく、例えば、成分D及び成分Eをそのまま前記分散液に同時又は順次添加してもよいし、成分D及び成分Eをそれぞれ溶剤と混合し、それを前記分散液に添加してもよい。
また、成分A〜成分E以外の成分の混合時期については、特に制限はなく、前記分散液の段階で混合していても、前記分散液を調製後に混合してもよいが、前記分散液を調製後に混合することが好ましい。
また、成分A〜成分E以外の成分の混合時期については、特に制限はなく、前記分散液の段階で混合していても、前記分散液を調製後に混合してもよいが、前記分散液を調製後に混合することが好ましい。
(硬化物の製造方法)
本発明の硬化物の製造方法は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用した硬化物の製造方法であれば特に制限はないが、少なくとも工程(a)〜(c)をこの順に含む方法であることが好ましい。また、本発明の硬化物の製造方法により得られる硬化物の形状は、特に制限はなく、下記工程(a)〜(c)を含む方法のように膜状の硬化物であっても、任意の形状であっても、後述するようにパターン状の硬化物であってもよい。
(a)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(c)溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
以下に各工程を順に説明する。
本発明の硬化物の製造方法は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用した硬化物の製造方法であれば特に制限はないが、少なくとも工程(a)〜(c)をこの順に含む方法であることが好ましい。また、本発明の硬化物の製造方法により得られる硬化物の形状は、特に制限はなく、下記工程(a)〜(c)を含む方法のように膜状の硬化物であっても、任意の形状であっても、後述するようにパターン状の硬化物であってもよい。
(a)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(c)溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
以下に各工程を順に説明する。
<塗布工程(工程(a))>
本発明の硬化物の製造方法は、(a)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(a)においては、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を、所定の基板に塗布し、減圧及び/又は加熱(プリベーク)により溶剤を除去することにより、所望の乾燥塗膜を形成することが好ましい。
本発明において使用することができる基板材料としては、シリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ガラス、ガラス−セラミックス、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、鋼、銅−シリコン合金、インジウム−スズ酸化物被覆ガラス;ポリイミド及びポリエステルなどの有機フィルム;金属、半導体及び絶縁材料のパターニング領域を含有する任意の基板などが挙げられるが、それらに限定されない。場合によって、樹脂組成物を塗布する前に、吸収された湿分を除去するため基板上でベークステップを実施できる。基板への塗布方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等の方法を用いることができる。大型基板の場合は、中でもスリットコート法が好ましい。ここで大型基板とは、各辺が1m以上5m以下の大きさの基板をいう。
本発明の硬化物の製造方法は、(a)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(a)においては、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を、所定の基板に塗布し、減圧及び/又は加熱(プリベーク)により溶剤を除去することにより、所望の乾燥塗膜を形成することが好ましい。
本発明において使用することができる基板材料としては、シリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナ、ガラス、ガラス−セラミックス、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、鋼、銅−シリコン合金、インジウム−スズ酸化物被覆ガラス;ポリイミド及びポリエステルなどの有機フィルム;金属、半導体及び絶縁材料のパターニング領域を含有する任意の基板などが挙げられるが、それらに限定されない。場合によって、樹脂組成物を塗布する前に、吸収された湿分を除去するため基板上でベークステップを実施できる。基板への塗布方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等の方法を用いることができる。大型基板の場合は、中でもスリットコート法が好ましい。ここで大型基板とは、各辺が1m以上5m以下の大きさの基板をいう。
<溶剤除去工程(工程(b))>
本発明の硬化物の製造方法は、(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(b)では、塗布された上記の膜から、減圧(バキューム)及び/又は加熱により、溶剤を除去して基板上に乾燥塗膜を形成させることが好ましい。加熱条件は、好ましくは70〜120℃で30〜300秒間程度である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、形状制御性が良いため、溶剤除去後の膜厚が4μm以上の厚膜パターン製造に好適に用いられる。溶剤除去後の膜厚としては4〜500μmが好ましく、4〜100μmが特に好ましい。
本発明の硬化物の製造方法は、(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(b)では、塗布された上記の膜から、減圧(バキューム)及び/又は加熱により、溶剤を除去して基板上に乾燥塗膜を形成させることが好ましい。加熱条件は、好ましくは70〜120℃で30〜300秒間程度である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、形状制御性が良いため、溶剤除去後の膜厚が4μm以上の厚膜パターン製造に好適に用いられる。溶剤除去後の膜厚としては4〜500μmが好ましく、4〜100μmが特に好ましい。
<熱処理工程(工程(c))>
本発明の硬化物の製造方法は、溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程(ベーク工程)を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
熱処理温度(ベーク温度)は、180〜250℃が好ましく、熱処理時間は30〜150分が好ましい。
例えば、成分Dとして、(a−1−1)カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有するモノマー単位と(a−2−1)エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有するモノマー単位とを有する重合体を使用した場合、前記熱処理工程において、モノマー単位(a−1−1)中の酸分解性基を熱分解しカルボキシ基又はフェノール性水酸基を生成させ、エポキシ基及び/又はオキセタニル基と架橋させることにより、硬化膜を形成することができる。
また、(成分F)熱架橋剤を使用した場合は、前記熱処理工程において(成分F)熱架橋剤も熱架橋させることが好ましい。
本発明の硬化物の製造方法は、溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程(ベーク工程)を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
熱処理温度(ベーク温度)は、180〜250℃が好ましく、熱処理時間は30〜150分が好ましい。
例えば、成分Dとして、(a−1−1)カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有するモノマー単位と(a−2−1)エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有するモノマー単位とを有する重合体を使用した場合、前記熱処理工程において、モノマー単位(a−1−1)中の酸分解性基を熱分解しカルボキシ基又はフェノール性水酸基を生成させ、エポキシ基及び/又はオキセタニル基と架橋させることにより、硬化膜を形成することができる。
また、(成分F)熱架橋剤を使用した場合は、前記熱処理工程において(成分F)熱架橋剤も熱架橋させることが好ましい。
(樹脂パターン製造方法)
本発明の樹脂パターン製造方法は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用した樹脂パターン製造方法であれば特に制限はないが、少なくとも工程(1)〜(5)をこの順に含む方法であることが好ましい。
(1)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(5)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
以下に各工程を順に説明する。
本発明の樹脂パターン製造方法は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を使用した樹脂パターン製造方法であれば特に制限はないが、少なくとも工程(1)〜(5)をこの順に含む方法であることが好ましい。
(1)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(5)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
以下に各工程を順に説明する。
<塗布工程(工程(1))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(1)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(1)は、前記工程(a)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(1)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(1)は、前記工程(a)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
<溶剤除去工程(工程(2))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(2)は、前記工程(b)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(2)は、前記工程(b)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
<露光工程(工程(3))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程を含むことが好ましい。
工程(3)では、乾燥塗膜を設けた基板に所定のパターンの活性光線を照射する。露光はマスクを介して行ってもよいし、所定のパターンを直接描画してもよい。
活性光線としては、波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。活性光線による露光には、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、レーザ発生装置、LED光源などを用いることができる。
水銀灯を用いる場合には、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長を有する活性光線が好ましく使用できる。水銀灯はレーザに比べると、大面積の露光に適するという点で好ましい。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程を含むことが好ましい。
工程(3)では、乾燥塗膜を設けた基板に所定のパターンの活性光線を照射する。露光はマスクを介して行ってもよいし、所定のパターンを直接描画してもよい。
活性光線としては、波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。活性光線による露光には、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、レーザ発生装置、LED光源などを用いることができる。
水銀灯を用いる場合には、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長を有する活性光線が好ましく使用できる。水銀灯はレーザに比べると、大面積の露光に適するという点で好ましい。
レーザを用いる場合には、波長を適宜選択して各種レーザを特に制限無く用いることができる。例えば、固体(YAG)レーザでは、343nm、355nmが用いられ、エキシマレーザでは351nm(XeF)が用いられ、更に半導体レーザでは375nm、405nmが用いられる。この中でも安定性、コスト等の点から355nm、又は、405nmがより好ましい。レーザは1回あるいは複数回に分けて、塗膜に照射することができる。
レーザは水銀灯と比べると、焦点を絞ることが容易であり、露光工程でのパターン形成のマスクが不要でコストダウンできるという点で好ましい。
本発明に使用可能な露光装置としては、特に制限はないが市販されているものとしては、Callisto((株)ブイ・テクノロジー製)やAEGIS((株)ブイ・テクノロジー製)やDF2200G(大日本スクリーン製造(株)製)などが使用可能である。また上記以外の装置も好適に用いられる。
また、必要に応じて長波長カットフィルタ、短波長カットフィルタ、バンドパスフィルタのような分光フィルタを通して照射光を調整することもできる。
レーザは水銀灯と比べると、焦点を絞ることが容易であり、露光工程でのパターン形成のマスクが不要でコストダウンできるという点で好ましい。
本発明に使用可能な露光装置としては、特に制限はないが市販されているものとしては、Callisto((株)ブイ・テクノロジー製)やAEGIS((株)ブイ・テクノロジー製)やDF2200G(大日本スクリーン製造(株)製)などが使用可能である。また上記以外の装置も好適に用いられる。
また、必要に応じて長波長カットフィルタ、短波長カットフィルタ、バンドパスフィルタのような分光フィルタを通して照射光を調整することもできる。
また、前記露光工程の後、現像工程より前に必要に応じて、PEB(露光後加熱処理)を行うことができる。PEBを行う場合の温度は、30℃以上130℃以下であることが好ましく、40℃以上110℃以下であることがより好ましく、50℃以上90℃以下であることが特に好ましい。
<現像工程(工程(4))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程を含むことが好ましい。
工程(4)では、水性現像液を用いて現像する。
水性現像液としては、アルカリ性現像液が好ましい。アルカリ性現像液に使用できる塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩類;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩類;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、コリンヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類;ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像液のpHは、10.0〜14.0であることが好ましい。
現像時間は、30〜180秒間であることが好ましく、また、現像の手法は液盛り法、ディップ法、シャワー法等のいずれでもよい。現像後は、流水洗浄を10〜90秒間行い、所望のパターンを形成させることが好ましい。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程を含むことが好ましい。
工程(4)では、水性現像液を用いて現像する。
水性現像液としては、アルカリ性現像液が好ましい。アルカリ性現像液に使用できる塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩類;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩類;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、コリンヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類;ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像液のpHは、10.0〜14.0であることが好ましい。
現像時間は、30〜180秒間であることが好ましく、また、現像の手法は液盛り法、ディップ法、シャワー法等のいずれでもよい。現像後は、流水洗浄を10〜90秒間行い、所望のパターンを形成させることが好ましい。
また、本発明の樹脂パターン製造方法は、工程(4)と工程(5)との間に、パターンを形成した基板を活性光線により再露光する再露光工程を含んでいてもよいが、含まないことが好ましい。
再露光工程における露光は、前記露光工程と同様の手段により行えばよいが、前記再露光工程では、基板の樹脂組成物の膜が形成された側に対し、全面露光を行うことが好ましい。
再露光工程の好ましい露光量は、100〜1,000mJ/cm2である。
再露光工程における露光は、前記露光工程と同様の手段により行えばよいが、前記再露光工程では、基板の樹脂組成物の膜が形成された側に対し、全面露光を行うことが好ましい。
再露光工程の好ましい露光量は、100〜1,000mJ/cm2である。
<熱処理工程(工程(5))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程(ベーク工程)を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
工程(5)は、溶剤が除去された樹脂組成物の代わりに前記工程(4)を経た現像された樹脂組成物を使用すること以外は、前記工程(c)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程(ベーク工程)を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
工程(5)は、溶剤が除去された樹脂組成物の代わりに前記工程(4)を経た現像された樹脂組成物を使用すること以外は、前記工程(c)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
(転写材料)
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、転写材料として好適に用いることができる。具体的には例えば、仮支持体上に設けた樹脂組成物を表示装置の基板上や半導体基板上へ転写して使用する転写材料として好適に用いることができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物を転写材料として使用して樹脂パターンを形成する場合、本発明の樹脂パターン製造方法は、以下の工程(1’)〜(6’)をこの順で含むことが好ましい。
(1’)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を仮支持体上に塗布する塗布工程
(2’)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3’)溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に転写する工程
(4’)転写された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(5’)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(6’)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、転写材料として好適に用いることができる。具体的には例えば、仮支持体上に設けた樹脂組成物を表示装置の基板上や半導体基板上へ転写して使用する転写材料として好適に用いることができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物を転写材料として使用して樹脂パターンを形成する場合、本発明の樹脂パターン製造方法は、以下の工程(1’)〜(6’)をこの順で含むことが好ましい。
(1’)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を仮支持体上に塗布する塗布工程
(2’)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3’)溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に転写する工程
(4’)転写された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(5’)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(6’)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程
<塗布工程(工程(1’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(1’)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(1’)は、基板の代わりに下記に示す仮支持体を使用した以外は、前記工程(a)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
仮支持体としては、ポリエステル、ポリスチレン等の公知の材料を用いることができる。中でも、2軸延伸したポリエチレンテレフタレートはコスト、耐熱性、寸法安定性の観点から好ましい。
前記仮支持体の厚みは、15〜200μmであることが好ましく、30〜150μmであることがより好ましい。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(1’)本発明のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程を含むことが好ましい。
工程(1’)は、基板の代わりに下記に示す仮支持体を使用した以外は、前記工程(a)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
仮支持体としては、ポリエステル、ポリスチレン等の公知の材料を用いることができる。中でも、2軸延伸したポリエチレンテレフタレートはコスト、耐熱性、寸法安定性の観点から好ましい。
前記仮支持体の厚みは、15〜200μmであることが好ましく、30〜150μmであることがより好ましい。
<溶剤除去工程(工程(2’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(2’)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(2’)は、前記工程(b)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(2’)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程を含むことが好ましい。
工程(2’)は、前記工程(b)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
<転写工程(工程(3’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(3’)溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に転写する工程を含むことが好ましい。
前記転写工程は、溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に貼り合わせる工程、及び、基板に貼り付けた樹脂組成物から仮支持体を除去する工程を含むことが好ましい。
溶剤が除去された樹脂組成物と基板との貼り合わせは、例えば、加熱及び/又は加圧したローラ又は平板で、圧着又は加熱圧着することにより行うことができる。
具体的には、特開平7−110575号公報、特開平11−77942号公報、特開2000−334836号公報、特開2002−148794号公報に記載のラミネーター及びラミネート方法が挙げられるが、低異物の観点で、特開平7−110575号公報に記載の方法を用いるのが好ましい。
仮支持体の除去方法は、特に制限はないが、例えば、粘着層を有する粘着ローラ等を仮支持体に接触させ、基板に貼り付けた樹脂組成物から仮支持体を剥離することにより除去することができる。仮支持体の剥離は、具体的に、仮支持体を連続巻取式に剥離する連続剥離或いは枚葉式に分離された基板より突出する仮支持体の端部を把持して剥離することもできる。
前記仮支持体の剥離方法は、連続剥離としては特開2006−297879号公報、枚葉剥離としては特開2007−320678号公報に記載の方法が好ましく挙げられる。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(3’)溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に転写する工程を含むことが好ましい。
前記転写工程は、溶剤が除去された樹脂組成物を基板(永久支持体)に貼り合わせる工程、及び、基板に貼り付けた樹脂組成物から仮支持体を除去する工程を含むことが好ましい。
溶剤が除去された樹脂組成物と基板との貼り合わせは、例えば、加熱及び/又は加圧したローラ又は平板で、圧着又は加熱圧着することにより行うことができる。
具体的には、特開平7−110575号公報、特開平11−77942号公報、特開2000−334836号公報、特開2002−148794号公報に記載のラミネーター及びラミネート方法が挙げられるが、低異物の観点で、特開平7−110575号公報に記載の方法を用いるのが好ましい。
仮支持体の除去方法は、特に制限はないが、例えば、粘着層を有する粘着ローラ等を仮支持体に接触させ、基板に貼り付けた樹脂組成物から仮支持体を剥離することにより除去することができる。仮支持体の剥離は、具体的に、仮支持体を連続巻取式に剥離する連続剥離或いは枚葉式に分離された基板より突出する仮支持体の端部を把持して剥離することもできる。
前記仮支持体の剥離方法は、連続剥離としては特開2006−297879号公報、枚葉剥離としては特開2007−320678号公報に記載の方法が好ましく挙げられる。
<露光工程(工程(4’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(4’)転写された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程を含むことが好ましい。
工程(4’)は、溶剤が除去された樹脂組成物の代わりに前記工程(3’)を経た転写された樹脂組成物を使用すること以外は、前記工程(3)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(4’)転写された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程を含むことが好ましい。
工程(4’)は、溶剤が除去された樹脂組成物の代わりに前記工程(3’)を経た転写された樹脂組成物を使用すること以外は、前記工程(3)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
<現像工程(工程(5’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(5’)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程を含むことが好ましい。
工程(5’)は、前記工程(4)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(5’)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程を含むことが好ましい。
工程(5’)は、前記工程(4)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
<熱処理工程(工程(6’))>
本発明の樹脂パターン製造方法は、(6’)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
工程(6’)は、前記工程(5)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂組成物を転写材料として使用して樹脂パターンを形成する場合の樹脂パターン製造方法としては、特開2010−72589号公報等も参照することができる。
本発明の樹脂パターン製造方法は、(6’)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程を含むことが好ましい。熱処理することにより、硬化膜を形成することができる。
工程(6’)は、前記工程(5)と同様の工程であり、好ましい態様も同様である。
本発明の樹脂組成物を転写材料として使用して樹脂パターンを形成する場合の樹脂パターン製造方法としては、特開2010−72589号公報等も参照することができる。
(硬化物、光学部材)
本発明の硬化物は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を硬化したものであれば、特に制限はないが、本発明の硬化物の製造方法、又は、樹脂パターン製造方法により製造された硬化物であることが好ましい。
また、本発明の硬化物は、マイクロレンズ、光導波路、反射防止膜などの光学部材として好適に使用することができる。また、本発明の硬化物は、タッチパネルに使用される配線電極の視認性低減用部材としても好適に使用することができる。中でも、マイクロレンズとして特に好適に使用することができる。
本発明の硬化物は、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を硬化したものであれば、特に制限はないが、本発明の硬化物の製造方法、又は、樹脂パターン製造方法により製造された硬化物であることが好ましい。
また、本発明の硬化物は、マイクロレンズ、光導波路、反射防止膜などの光学部材として好適に使用することができる。また、本発明の硬化物は、タッチパネルに使用される配線電極の視認性低減用部材としても好適に使用することができる。中でも、マイクロレンズとして特に好適に使用することができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は重量基準である。
<酸価の測定方法>
重合体の酸価は、水酸化カリウムを用いた滴定により測定した。
重合体の酸価は、水酸化カリウムを用いた滴定により測定した。
<分散液D1の調製>
下記組成の分散液を調合し、これをジルコニアビーズ(0.3mmφ)17,000重量部と混合し、ペイントシェーカーを用いて12時間分散を行った。ジルコニアビ−ズ(0.3mmφ)をろ別し、分散液D1を得た。
・二酸化チタン(石原産業(株)製、商品名:TTO−51(C)、平均一次粒径:10〜30nm) 1,875部
・化合物1(下記化合物、Mw=30,000、酸価:180mgKOH/g、30%PGMEA溶液) 2,200部
・溶剤 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)
3,425部
下記組成の分散液を調合し、これをジルコニアビーズ(0.3mmφ)17,000重量部と混合し、ペイントシェーカーを用いて12時間分散を行った。ジルコニアビ−ズ(0.3mmφ)をろ別し、分散液D1を得た。
・二酸化チタン(石原産業(株)製、商品名:TTO−51(C)、平均一次粒径:10〜30nm) 1,875部
・化合物1(下記化合物、Mw=30,000、酸価:180mgKOH/g、30%PGMEA溶液) 2,200部
・溶剤 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)
3,425部
<分散液D2〜D11の調製>
TTO−51(C)及び化合物1を、表1に記載のものにそれぞれ変更した以外は、分散液D1の調製と同様にして、分散液D2〜D11をそれぞれ得た。
TTO−51(C)及び化合物1を、表1に記載のものにそれぞれ変更した以外は、分散液D1の調製と同様にして、分散液D2〜D11をそれぞれ得た。
なお、表1に記載の分散液に使用した略号は、以下に示す通りである。なお、化合物1〜5の括弧[]の右下に記載の共重合比は、重量%比である。また、括弧()の右下に記載の数字は、繰り返し数を表す。
TTO−55(C):二酸化チタン、石原産業(株)製、平均一次粒径:30〜50nm
RC−100:二酸化ジルコニウム、第一希元素化学工業(株)製、D50:1.5〜4μm
化合物2:下記化合物、Mw=30,000、酸価:140mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物3:下記化合物、Mw=30,000、酸価:100mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物4:下記化合物、Mw=30,000、酸価:105mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物5:下記化合物、Mw=30,000、酸価:60mgKOH/g、30%PGMEA溶液
TTO−55(C):二酸化チタン、石原産業(株)製、平均一次粒径:30〜50nm
RC−100:二酸化ジルコニウム、第一希元素化学工業(株)製、D50:1.5〜4μm
化合物2:下記化合物、Mw=30,000、酸価:140mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物3:下記化合物、Mw=30,000、酸価:100mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物4:下記化合物、Mw=30,000、酸価:105mgKOH/g、30%PGMEA溶液
化合物5:下記化合物、Mw=30,000、酸価:60mgKOH/g、30%PGMEA溶液
<重合体の合成>
以下の合成例において、以下の略号はそれぞれ以下の化合物を表す。
V−601:ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)
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
以下の合成例において、以下の略号はそれぞれ以下の化合物を表す。
V−601:ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)
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
<重合体P1の合成>
メタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル(0.38モル当量)、
メタクリル酸(0.12モル当量)、
メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(0.50モル当量)を合計で100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(PGMEA)(120部)の混合溶液を窒素気流下、70℃に加熱した。この混合溶液を撹拌しながら、ラジカル重合開始剤V−601(ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート))、和光純薬工業(株)製、12.0部)及びPGMEA(80部)の混合溶液を3.5時間かけて滴下した。滴下が終了してから、70℃で2時間反応させることにより重合体P1のPGMEA溶液を得た。更にPGMEAを添加して固形分濃度40重量%に調整した。
得られた重合体P1のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した重量平均分子量(Mw)は、15,000であった。酸価は、45mgKOH/gであった。
メタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル(0.38モル当量)、
メタクリル酸(0.12モル当量)、
メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(0.50モル当量)を合計で100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(PGMEA)(120部)の混合溶液を窒素気流下、70℃に加熱した。この混合溶液を撹拌しながら、ラジカル重合開始剤V−601(ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート))、和光純薬工業(株)製、12.0部)及びPGMEA(80部)の混合溶液を3.5時間かけて滴下した。滴下が終了してから、70℃で2時間反応させることにより重合体P1のPGMEA溶液を得た。更にPGMEAを添加して固形分濃度40重量%に調整した。
得られた重合体P1のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した重量平均分子量(Mw)は、15,000であった。酸価は、45mgKOH/gであった。
<重合体P2〜P15の合成>
重合体P1の合成で使用した各モノマーを表2に記載の各構成単位を形成するモノマーに変更し、各構成単位を形成するモノマーの使用量を表2に記載のものに変更した以外は、重合体P1の合成と同様にして、重合体P2〜P15をそれぞれ合成した。ラジカル重合開始剤V−601の添加量は、各重合体がそれぞれ表2に記載の分子量となるようにそれぞれ調整した。
重合体P1の合成で使用した各モノマーを表2に記載の各構成単位を形成するモノマーに変更し、各構成単位を形成するモノマーの使用量を表2に記載のものに変更した以外は、重合体P1の合成と同様にして、重合体P2〜P15をそれぞれ合成した。ラジカル重合開始剤V−601の添加量は、各重合体がそれぞれ表2に記載の分子量となるようにそれぞれ調整した。
なお、表2に記載の量は、モル比であり、種類欄に記載の各モノマー由来の構成単位の共重合比を表す。また、表2中「−」はその構成単位を有していないことを示す。
また、表2中の略号は以下の通りである。
MAEVE:メタクリル酸1−エトキシエチル
MATHF:メタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル
OXE−30:メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(大阪有機化学工業(株)製)
BzMA:メタクリル酸ベンジル
HEMA:メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
MAA:メタクリル酸
MMA:メタクリル酸メチル
GMA:グリシジルメタクリレート
St:スチレン
また、表2中の略号は以下の通りである。
MAEVE:メタクリル酸1−エトキシエチル
MATHF:メタクリル酸テトラヒドロフラン−2−イル
OXE−30:メタクリル酸(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(大阪有機化学工業(株)製)
BzMA:メタクリル酸ベンジル
HEMA:メタクリル酸2−ヒドロキシエチル
MAA:メタクリル酸
MMA:メタクリル酸メチル
GMA:グリシジルメタクリレート
St:スチレン
(実施例1)
<ポジ型感光性樹脂組成物の調製>
下記組成にて、配合し混合して均一な溶液とした後、0.2μmのポアサイズを有するポリエチレン製フィルタを用いてろ過して、実施例1のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 140部
・1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネンの0.5%PGMEA溶液
18部
・トリフェニルイミダゾールの0.2%PGMEA溶液 5部
・重合体P1 225部
・α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)フェニルアセトニトリル 3部
・JER157S65(三菱化学(株)製、エポキシ当量:200〜220g/eq)
3部
・3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403、信越化学工業(株)製) 3部
・下記化合物W−3の2.0%PGMEA溶液 5部
・分散液D1 600部
<ポジ型感光性樹脂組成物の調製>
下記組成にて、配合し混合して均一な溶液とした後、0.2μmのポアサイズを有するポリエチレン製フィルタを用いてろ過して、実施例1のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 140部
・1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネンの0.5%PGMEA溶液
18部
・トリフェニルイミダゾールの0.2%PGMEA溶液 5部
・重合体P1 225部
・α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)フェニルアセトニトリル 3部
・JER157S65(三菱化学(株)製、エポキシ当量:200〜220g/eq)
3部
・3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403、信越化学工業(株)製) 3部
・下記化合物W−3の2.0%PGMEA溶液 5部
・分散液D1 600部
<未露光部の残膜率評価>
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次いで、0.5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により23℃で15秒間浸液盛り法にて現像し、更に超純水で10秒間リンスした。その後、更に膜厚を測定することにより、元の膜厚(1.0μm)を100%に対する現像後の残膜率を求めた。なお、評価基準は、以下に示す通りである。
◎:現像後の残膜率が90%以上である。
○:現像後の残膜率が80%以上90%未満である。
×:現像後の残膜率が80%未満である。
以下、表3に評価結果を示す。
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次いで、0.5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により23℃で15秒間浸液盛り法にて現像し、更に超純水で10秒間リンスした。その後、更に膜厚を測定することにより、元の膜厚(1.0μm)を100%に対する現像後の残膜率を求めた。なお、評価基準は、以下に示す通りである。
◎:現像後の残膜率が90%以上である。
○:現像後の残膜率が80%以上90%未満である。
×:現像後の残膜率が80%未満である。
以下、表3に評価結果を示す。
<解像性評価>
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を用いて、3min処理した100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.2μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次に、ghi線高圧水銀灯露光機を用いて、照度20mW/cm2、300mJ/cm2にて、ラインアンドスペース1:1の1%〜60%グラデーション付きマスクを介して露光した。
次に、0.5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により23℃で15秒間浸液盛り法にて現像し、更に超純水で10秒間リンスした。続いて220℃45分加熱してパターンを得た。このパターンを光学顕微鏡で観察した。
この操作をマスクのラインアンドスペースの幅50μmから開始し、10μmまでは、5μmずつ、10μm以下は、幅を1μmずつ狭めていき、最適露光量部分のきれいにパターン作製できた最小幅を解像度とした。
○:解像度が10μm以下であった。
△:解像度が10μmを超え50μm以下であった。
×:マスクのラインアンドスペースの幅50μmでパターンを形成できなかった。
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を用いて、3min処理した100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.2μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次に、ghi線高圧水銀灯露光機を用いて、照度20mW/cm2、300mJ/cm2にて、ラインアンドスペース1:1の1%〜60%グラデーション付きマスクを介して露光した。
次に、0.5%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により23℃で15秒間浸液盛り法にて現像し、更に超純水で10秒間リンスした。続いて220℃45分加熱してパターンを得た。このパターンを光学顕微鏡で観察した。
この操作をマスクのラインアンドスペースの幅50μmから開始し、10μmまでは、5μmずつ、10μm以下は、幅を1μmずつ狭めていき、最適露光量部分のきれいにパターン作製できた最小幅を解像度とした。
○:解像度が10μm以下であった。
△:解像度が10μmを超え50μm以下であった。
×:マスクのラインアンドスペースの幅50μmでパターンを形成できなかった。
<透過率の評価>
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。さらに、塗布膜を220℃のオーブンで45分加熱処理(ポストベーク)を施し、ポストベーク後の分光を大塚電子(株)製MCPD−3000にて計測し、400nmの透過率を以下の評価基準により評価した。
1:400nmの透過率が90%以上であった。
2:400nmの透過率が85%以上90%未満であった。
3:400nmの透過率が85%未満であった。
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。さらに、塗布膜を220℃のオーブンで45分加熱処理(ポストベーク)を施し、ポストベーク後の分光を大塚電子(株)製MCPD−3000にて計測し、400nmの透過率を以下の評価基準により評価した。
1:400nmの透過率が90%以上であった。
2:400nmの透過率が85%以上90%未満であった。
3:400nmの透過率が85%未満であった。
<ITO視認性の評価>
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、あらかじめITOのパターンを形成しておき、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次に、基板全面にghi線高圧水銀灯露光機を用いて、照度20mW/cm2、300mJ/cm2にて、露光した。
続いて220℃45分加熱してITOパターン上に感光性組樹脂組成物の乾燥膜を設けた。得られた基板を光学顕微鏡で観察し、ITOパターン上に感光性樹脂組成物を設けなかった時と比較して、視認性の評価を行った。なお、評価基準は、ITOのパターンが見えにくいほど良い。
1:ITOのパターンがほぼ見えない。
2:ITOのパターンが薄ら見える。
3:ITOのパターンがはっきり見える。
100mm×100mmのガラス基板(商品名:XG、コーニング社製)上に、あらかじめITOのパターンを形成しておき、得られた感光性樹脂組成物を膜厚1.0μmとなるようにスピンコーターにて塗布し、90℃のホットプレート上で120秒乾燥(プリベーク)した。
次に、基板全面にghi線高圧水銀灯露光機を用いて、照度20mW/cm2、300mJ/cm2にて、露光した。
続いて220℃45分加熱してITOパターン上に感光性組樹脂組成物の乾燥膜を設けた。得られた基板を光学顕微鏡で観察し、ITOパターン上に感光性樹脂組成物を設けなかった時と比較して、視認性の評価を行った。なお、評価基準は、ITOのパターンが見えにくいほど良い。
1:ITOのパターンがほぼ見えない。
2:ITOのパターンが薄ら見える。
3:ITOのパターンがはっきり見える。
<屈折率の評価>
得られた感光性樹脂組成物を、スピナーを用いてシリコンウエハ基板上に塗布し、80℃で120秒乾燥することによって厚さ0.5μmの膜を形成した。この基板を、超高圧水銀灯を用いて300mJ/cm2(i線で測定)で露光し、その後オーブンにて220℃分で60分加熱した。
エリプソメーターVUV−VASE(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製)を用いて、589nmでの硬化膜の屈折率を測定した。屈折率が高いほうが好ましく、1.70以上がより好ましい。
得られた感光性樹脂組成物を、スピナーを用いてシリコンウエハ基板上に塗布し、80℃で120秒乾燥することによって厚さ0.5μmの膜を形成した。この基板を、超高圧水銀灯を用いて300mJ/cm2(i線で測定)で露光し、その後オーブンにて220℃分で60分加熱した。
エリプソメーターVUV−VASE(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製)を用いて、589nmでの硬化膜の屈折率を測定した。屈折率が高いほうが好ましく、1.70以上がより好ましい。
(実施例2〜32及び比較例1〜17)
実施例2〜32及び比較例1〜17においては、分散液及び成分D(重合体)をそれぞれ表3に記載のものに変更した以外は、実施例1と同様にポジ型感光性樹脂組成物を調製し、各評価を行った。
実施例2〜32及び比較例1〜17においては、分散液及び成分D(重合体)をそれぞれ表3に記載のものに変更した以外は、実施例1と同様にポジ型感光性樹脂組成物を調製し、各評価を行った。
Claims (10)
- (成分A)無機粒子、
(成分B)酸基を有する分散剤、
(成分C)溶剤、
(成分D)(a−1)酸及び/又は熱によって脱離する基を有する構成単位と(a−2)架橋性基を有する構成単位とを有する重合体、並びに、
(成分E)光酸発生剤を含有し、
成分Dの酸価が、50mgKOH/g以下であることを特徴とする
ポジ型感光性樹脂組成物。 - 成分Aが、金属酸化物粒子である、請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 成分Aが、酸化チタン粒子である、請求項2に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 成分Bが、カルボン酸基を有するグラフト共重合体であり、かつ酸価が100mgKOH/g以上190mgKOH/g以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- (成分F)熱架橋剤を更に含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 光学部材用樹脂組成物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 少なくとも工程(a)〜(c)をこの順に含むことを特徴とする硬化物の製造方法。
(a)請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(b)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(c)溶剤が除去された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程 - 少なくとも工程(1)〜(5)をこの順に含むことを特徴とする樹脂パターン製造方法。
(1)請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)溶剤が除去された樹脂組成物を活性光線によりパターン状に露光する露光工程
(4)露光された樹脂組成物を水性現像液により現像する現像工程
(5)現像された樹脂組成物を熱処理する熱処理工程 - 請求項7に記載の硬化物の製造方法、又は、請求項8に記載の樹脂パターン製造方法により得られた硬化物。
- 請求項7に記載の硬化物の製造方法、又は、請求項8に記載の樹脂パターン製造方法により得られた光学部材。
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