JP2016155973A - 非回転式塗布用組成物及び樹脂組成物膜形成方法 - Google Patents

非回転式塗布用組成物及び樹脂組成物膜形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コンフォーマル性が良好な非回転式塗布用組成物及び当該非回転式塗布用組成物を用いる樹脂組成物膜形成方法を提供する。
【解決手段】樹脂(A)及び溶剤(S)を含む、非回転式塗布用組成物であって、上記樹脂(A)は、質量平均分子量が10000超であり、上記溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の沸点T(℃)と、上記各有機溶剤(s)の上記溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(T×R/100)]で求められる平均沸点が180℃以下である、非回転式塗布用組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、非回転式塗布用組成物及び当該非回転式塗布用組成物を用いる樹脂組成物膜形成方法に関する。
従来、半導体デバイスの製造において、ホトレジスト組成物を用いたリソグラフィーによる微細加工が行われている。前記微細加工はシリコンウエーハの上にホトレジスト組成物の薄膜を形成し、その上に半導体デバイスのパターンが描かれたマスクパターンを介して紫外線等の活性光線を照射し、現像し、得られたレジストパターンを保護膜としてシリコンウエーハをエッチング処理する加工法である。シリコンウエーハが平坦であれば、ホトレジスト組成物はスピンコート等の回転式塗布により塗布することができる。
半導体デバイスの高集積度化が進み、ホトレジスト組成物を塗布する基板上に予めパターン等の構造物が形成されていることが多く、この構造物自体に段差があることもある。このように被塗布面に段差があっても、段差に追随して塗布膜の膜厚が同程度であることが望ましい。コンフォーマル性の向上を目的としたリソグラフィー用下地材が提案されている(例えば、特許文献1及び2)。
特開平10−069072号公報 特開平10−228113号公報
近年、微細加工プロセスが進むに伴い、塗布膜において、段差上部の膜厚と段差下部の膜厚との差が大きいほど、即ち、いわゆるコンフォーマル性に劣るほど、エッチング処理後のレジストパターンの形状に悪影響を与え、良好な微細なレジストパターンを形成することが困難になってきている。
また、ホトレジスト組成物の塗布速度の高速化が望まれるようになってきており、特に高速化が困難な透明ホトレジストの用途においては高速化が強く望まれる。
しかしながら、従来、塗布速度を高速化しようとすると、コンフォーマル性が劣る傾向にあり、コンフォーマル性を高めようとすると、塗布速度の高速化が困難であった。
本発明は、コンフォーマル性が良好な非回転式塗布用組成物及び当該非回転式塗布用組成物を用いる樹脂組成物膜形成方法の提供を目的とする。
本発明者らは、非回転式塗布用組成物を構成する溶剤の選択、樹脂の質量平均分子量、含有比率等のほか、組成物全体の平均沸点、固形分濃度等を調整することにより、コンフォーマル性が良好な非回転式塗布用組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
[1] 樹脂(A)及び溶剤(S)を含む、非回転式塗布用組成物であって、
上記樹脂(A)は、質量平均分子量が10000超であり、
上記溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の沸点T(℃)と、上記各有機溶剤(s)の上記溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(T×R/100)]で求められる平均沸点が180℃以下である、
非回転式塗布用組成物。
[2] 上記[1]記載の非回転式塗布用組成物を非回転式で基板に塗布することにより塗布膜を形成する塗布工程を含む樹脂組成物膜形成方法。
本発明によれば、コンフォーマル性が良好な非回転式塗布用組成物及び当該非回転式塗布用組成物を用いる樹脂組成物膜形成方法の提供することができる。また、本発明の非回転式塗布用組成物は、必要に応じ、塗布速度の高速化にも適用することができる。
本発明の実施例において評価したコンフォーマル性について示す図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
≪非回転式塗布用組成物≫
本発明に係る非回転式塗布用組成物は、樹脂(A)及び溶剤(S)を少なくとも含有している。以下、本発明に係る非回転式塗布用組成物に含有される各成分について説明する。
<樹脂(A)>
樹脂(A)としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましい。アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に1分間浸漬した際に、膜厚0.01μm以上溶解するものをいう。
本発明に係る非回転式塗布用組成物に含有されるアルカリ可溶性樹脂は、不飽和カルボン酸(a1)を含むモノマーを重合させた重合体を含むアルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、不飽和カルボン酸(a1)と脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)とを少なくとも重合させた共重合体(A1)を含むことがより好ましい。アルカリ可溶性樹脂としてこのような共重合体(A1)を含めることにより、非回転式塗布用組成物のコンフォーマル性を向上させることができる。
不飽和カルボン酸(a1)としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;これらジカルボン酸の無水物;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、得られる樹脂のアルカリ溶解性、入手の容易性等の点から、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸が好ましい。これらの不飽和カルボン酸(a1)は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)としては、脂環式エポキシ基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式エポキシ基を構成する脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)としては、例えば下記式(a2−1)〜(a2−16)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a2−1)〜(a2−6)で表される化合物が好ましく、下記式(a2−1)〜(a2−4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2016155973
Figure 2016155973
Figure 2016155973
上記式中、R11は水素原子又はメチル基を示し、R12は炭素数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、R13は炭素数1〜10の2価の炭化水素基を示し、nは0〜10の整数を示す。R12としては、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。R13としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、フェニレン基、シクロヘキシレン基、−CH−Ph−CH−(Phはフェニレン基を示す)が好ましい。
共重合体(A1)は、上記不飽和カルボン酸(a1)及び上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)とともに、エポキシ基を有さない脂環式基含有不飽和化合物(a3)を重合させたものであってもよい。
脂環式基含有不飽和化合物(a3)としては、脂環式基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの脂環式基含有不飽和化合物(a3)は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、脂環式基含有不飽和化合物(a3)としては、例えば下記式(a3−1)〜(a3−7)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a3−3)〜(a3−8)で表される化合物が好ましく、下記式(a3−3),(a3−4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 2016155973
Figure 2016155973
上記式中、R21は水素原子又はメチル基を示し、R22は単結合又は炭素数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、R23は水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を示す。R22としては、単結合、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。R23としては、例えばメチル基、エチル基が好ましい。
また、共重合体(A1)は、上記不飽和カルボン酸(a1)及び上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)、更には上記脂環式基含有不飽和化合物(a3)とともに、脂環式基を有さないエポキシ基含有不飽和化合物(a4)を重合させたものであってもよい。
エポキシ基含有不飽和化合物(a4)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エポキシアルキルエステル類;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、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチル等のα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル類;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、硬化後の樹脂の強度等の点から、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、及び6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレートが好ましい。これらのエポキシ基含有不飽和化合物(a4)は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
また、共重合体(A1)は、上記以外の他の化合物を更に重合させたものであってもよい。このような他の化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等が挙げられる。これらの化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、t−オクチル(メタ)アクリレート等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル(メタ)アクリレート;クロロエチル(メタ)アクリレート、2,2−ジメチルヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート;等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド類としては、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−アリール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−アリール(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
アリル化合物としては、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等のアリルエステル類;アリルオキシエタノール;等が挙げられる。
ビニルエーテル類としては、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテル等のビニルアリールエーテル;等が挙げられる。
ビニルエステル類としては、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジクロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフエニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロル安息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニル等が挙げられる。
スチレン類としては、スチレン;メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン等のアルキルスチレン;メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルスチレン、ジメトキシスチレン等のアルコキシスチレン;クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレン、テトラクロロスチレン、ペンタクロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、トリフルオロスチレン、2−ブロモ−4−トリフルオロメチルスチレン、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルスチレン等のハロスチレン;等が挙げられる。
共重合体(A1)に占める上記不飽和カルボン酸(a1)由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。
また、共重合体(A1)に占める上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)由来の構成単位の割合と上記エポキシ基含有不飽和化合物(a4)由来の構成単位の割合との合計は、20〜90質量%であることが好ましく、30〜75質量%であることがより好ましい。なお、共重合体(A1)に占める上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)由来の構成単位の割合は、20〜90質量%であることが好ましく、30〜75質量%であることがより好ましい。
また、共重合体(A1)に占める上記脂環式基含有不飽和化合物(a3)由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがコンフォーマル性を向上させる点でより好ましい。
また共重合体(A1)は、上記脂環式基含有不飽和化合物(a3)のかわりに又は上記脂環式基含有不飽和化合物(a3)とともに、上記スチレン類由来の構成単位を有していることが、コンフォーマル性を向上させる点で好ましい。共重合体(A1)に占める上記スチレン類由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがコンフォーマル性を向上させる点でより好ましい。
また共重合体(A1)は、その他の構成単位として、上述の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位を有していることが好ましい。共重合体(A1)に占める当該構成単位の割合は、1〜40質量%であることが好ましく、5〜35質量%であることがコンフォーマル性を向上させる点でより好ましい。
共重合体(A1)の質量平均分子量(Mw:ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)のスチレン換算による測定値。本明細書において同じ。)は、10000超〜200000であることが好ましく、10000超〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、非回転式塗布用組成物の膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
共重合体(A1)が上記不飽和カルボン酸(a1)、上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)、上記エポキシ基含有不飽和化合物(a4)以外の化合物を重合させたものである場合、共重合体(A1)は公知のラジカル重合法により製造することができる。即ち、各化合物、並びに公知のラジカル重合開始剤を重合溶媒に溶解した後、加熱撹拌することにより製造することができる。
一方、共重合体(A1)が上記不飽和カルボン酸(a1)、上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)、上記エポキシ基含有不飽和化合物(a4)以外の化合物を重合させたものではない場合、通常のラジカル重合法では不飽和カルボン酸(a1)のカルボキシル基と上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物(a2)又は上記エポキシ基含有不飽和化合物(a4)のエポキシ基とが反応し、ゲル化してしまうことがある。
そこで、このような場合には、まず、不飽和カルボン酸と特定の反応性化合物とを反応させて反応混合物を得て(反応工程)、次いで、この反応混合物と脂環式エポキシ基含有不飽和化合物やエポキシ基含有不飽和化合物とを共重合させる(重合工程)ことにより共重合体(A1)を製造する。必要に応じて最後に精製・洗浄を行ってもよい(精製工程)。
まず、反応工程では、不飽和カルボン酸と、下記式(1)〜(3)で表される化合物(反応性化合物)から選ばれる少なくとも1種の化合物とを、フラスコ等の適当な反応容器に仕込み、加熱撹拌することにより、反応混合物を得る。
Figure 2016155973
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基を示す。)
Figure 2016155973
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
Figure 2016155973
(式中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
上記式(1)で表される化合物としては、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、ジエトキシメタン、ジプロポキシメタン、ジブトキシメタン、1,1−ジメトキシプロパン、1,1−ジエトキシプロパン、1,1−ジプロポキシプロパン、1,1−ジブトキシプロパン、2,2−ジメトキシプロパン、2,2−ジエトキシプロパン、2,2−ジプロポキシプロパン、2,2−ジブトキシプロパン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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エチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル等が挙げられる。
上記式(2)で表される化合物としては、2,5−ジメトキシテトラヒドロフラン、2,5−ジエトキシテトラヒドロフラン、2,5−ジプロポキシテトラヒドロフラン、2,5−ジブトキシテトラヒドロフラン等が挙げられる。
上記式(3)で表される化合物としては、3,4−ジメトキシトルエン、3,4−ジエトキシトルエン、3,4−ジプロポキシトルエン、3,4−ジブトキシトルエン、1,2−ジメトキシベンゼン、1,2−ジエトキシベンゼン、1,2−ジプロポキシベンゼン、1,2−ジブトキシベンゼン等が挙げられる。
これらの反応性化合物の中でも、不飽和カルボン酸との反応性の点から、ジエトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、2,5−ジメトキシテトラヒドロフラン、1,1−ジエトキシプロパン、及び2,2−ジエトキシプロパンが好ましく、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテルがより好ましい。これらの反応性化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
不飽和カルボン酸と反応性化合物とのモル比は特に限定されないが、1:0.5〜1:3が好ましく、1:0.8〜1:2がより好ましい。また、反応温度は60〜150℃が好ましく、80〜120℃がより好ましい。反応時間は10分間〜10時間が好ましく、30分間〜5時間がより好ましい。
次いで、重合工程では、反応工程で得られた反応混合物と脂環式エポキシ基含有不飽和化合物やエポキシ基含有不飽和化合物とを公知のラジカル重合開始剤とともに重合溶媒に溶解した後、加熱撹拌することにより、共重合体を得る。
最後に、精製工程では、例えば貧溶媒等を用いて洗浄することにより残物を取り除く。
なお、アルカリ可溶性樹脂としては、共重合体(A1)以外に、従来公知の他のアルカリ可溶性樹脂を含んでいてもよい。ただし、アルカリ可溶性樹脂に占める共重合体(A1)の割合は80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが最も好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、非回転式塗布用組成物の固形分に対して40〜85質量%であることが好ましく、45〜75質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される樹脂(A)は、質量平均分子量が10000超であるものが好ましい。本発明の非回転式塗布用組成物は、このような樹脂(A)を含有することにより、コンフォーマル性が良好なものとすることができ、コンフォーマル性が良好である点で、更に、後述の溶剤(S)の平均沸点が180℃以下であることが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される樹脂(A)は、また、コンフォーマル性が良好であるとともに、塗布速度の高速化の観点から、質量平均分子量が20000未満であるものが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物は、質量平均分子量が20000未満である樹脂(A)を用いる場合、コンフォーマル性が良好である点で、後述の平均沸点が180℃以下である溶剤(S)を用いることが好ましく、コンフォーマル性が良好であるとともに塗布速度の高速化の観点から、更に、該樹脂(A)と後述の多官能モノマー(B)との合計に占める該樹脂(A)が58質量%以上であることが好ましく、更に、後述の溶剤(S)として、溶剤平均表面張力が26未満である溶剤を用いるか及び/又はメチルアミルケトンを含む溶剤を用いることが特に好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物において、固形分濃度を23.5質量%超に調整し、後述の平均沸点が180℃以下である溶剤(S)を用いる場合、樹脂(A)は、コンフォーマル性が良好である点で、質量平均分子量が10000超〜13000以下であるものが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物において、固形分濃度を22.5質量%超に調整し、後述の平均沸点が180℃以下である溶剤(S)を用いる場合、樹脂(A)は、コンフォーマル性が良好である点で、質量平均分子量が13000超〜20000未満であるものが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物において、固形分濃度を20質量%以上に調整し、後述の平均沸点が180℃以下である溶剤(S)を用いる場合、樹脂(A)は、コンフォーマル性が良好である点で、質量平均分子量が20000以上であるものが好ましい。
<溶剤(S)>
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)としては、有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、例えば下記のもの等が挙げられる。
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、3−ヘプタノン等のケトン系溶剤;
エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−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、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチ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、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、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤;
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤;
テトラヒドロフラン等の他のエーテル系溶剤;
2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル等の乳酸アルキルエステル系溶剤;
2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、蟻酸n−ペンチル、酢酸i−ペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸i−プロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル系溶剤;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤;
N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤;
これらの溶剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の沸点T(℃)と、該各有機溶剤(s)の溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(T×R/100)]で求められる平均沸点が180℃以下であるものが好ましい。本発明の非回転式塗布用組成物は、このような平均沸点を有する溶剤(S)を含有するものであると、コンフォーマル性が良好なものとすることができ、コンフォーマル性が良好である点で、質量平均分子量が10000超である樹脂(A)を用いることが好ましい。
このような平均沸点を有する溶剤(S)としては、例えば、ケトン系溶剤、(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤等を用いることが好ましく、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いることができ、例えば、質量比で(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤:(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤=1:99〜99:1が好ましく、10:90〜90:10がより好ましく、塗布速度の高速化の点ではこれら2種の溶剤にケトン系溶剤をも含有するものであることが特に好ましく、その場合、例えば、質量比で(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤:(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤:ケトン系溶剤=0超〜70:0超〜60:0超〜60が好ましく、20〜70:10〜40:10〜40がより好ましく、55〜65:15〜25:15〜25が更に好ましい。
上記平均沸点を有する溶剤(S)として、(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)が好ましく、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)が好ましく、ケトン系溶剤としては、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)が好ましい。上記平均沸点を有する溶剤(S)としては、コンフォーマル性が良好である点で、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)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)の混合物が好ましく、塗布速度の高速化の点で、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)、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)及び2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)の混合物が特に好ましい。
また、本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の表面張力STと、該各有機溶剤(s)の溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(ST×R/100)]で求められる溶剤平均表面張力が26未満であるものが好ましい。本発明の非回転式塗布用組成物は、このような溶剤平均表面張力を有する溶剤(S)を含有するものであると、コンフォーマル性が良好であるのみならず、塗布速度の高速化にも適用することができる。
このような溶剤平均表面張力を有する溶剤(S)としては、例えば、ケトン系溶剤、(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤等を用いることが好ましく、これらは単独又は2種以上組み合わせて用いることができ、例えば、質量比で(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤:(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤:ケトン系溶剤=0超〜70:0超〜60:0超〜60が好ましく、20〜70:10〜40:10〜40がより好ましく、55〜65:15〜25:15〜25が更に好ましい。
上記溶剤平均表面張力を有する溶剤(S)として、(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)が好ましく、(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート系溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)が好ましく、ケトン系溶剤としては、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)が好ましい。上記溶剤平均表面張力を有する溶剤(S)としては、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)、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)及び2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)の混合物がコンフォーマル性及び塗布速度の高速化の点で特に好ましい。
上記溶剤平均表面張力を有する溶剤(S)を用いる場合、本発明の非回転式塗布用組成物は、コンフォーマル性が良好である点で、更に、溶剤(S)としては上述の平均沸点が180℃以下であるものを含有し、質量平均分子量が10000超である樹脂(A)を含有することが好ましく、コンフォーマル性が良好であるのみならず、塗布速度の高速化の点で、更に、質量平均分子量が10000超、20000未満である樹脂(A)を含有し、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)(本明細書において、「樹脂比」ということがある。)を58質量%以上とすることが好ましい。
また、本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)は、20℃における表面張力が30mN/m以上であり、20℃における蒸気圧が200Pa以上(好ましくは250Pa以上)、1000Pa以下である有機溶剤を含むものが好ましい。このような溶剤(S)としては、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、シクロヘキサノン、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)等が挙げられる。このような溶剤(S)を含有する場合、本発明の非回転式塗布用組成物は、コンフォーマル性が良好である点、好ましくは更に塗布速度の高速化の点で、樹脂(A)の質量平均分子量が10000超であり、溶剤(S)の上述の平均沸点が180℃以下であることが好ましい。
また、本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)は、20℃における粘度が30mPa・s以上であり、4℃における比重が0.85以下である有機溶剤を含むものが好ましく、より好ましくは、このような粘度及び比重を有するとともに、上述した、20℃における表面張力が30mN/m以上であり、20℃における蒸気圧が200Pa以上、1000Pa以下であるものが特に好ましい。このような溶剤(S)としては、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)等が挙げられる。このような溶剤(S)を含有する場合、本発明の非回転式塗布用組成物は、コンフォーマル性が良好である点、好ましくは更に塗布速度の高速化の点で、樹脂(A)の質量平均分子量が10000超であり、溶剤(S)の上述の平均沸点が180℃以下であることが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される溶剤(S)としては、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン(メチルアミルケトン)、3−ヘプタノン等のケトン系溶剤が好ましく、なかでも2−ヘプタノンが特に好ましい。このような溶剤を含めることにより、非回転式塗布用組成物のコンフォーマル性を良好にすることができ、また、塗布速度の高速化にも適用することができる。
<多官能モノマー(B)>
本発明の非回転式塗布用組成物は、更に、光重合性モノマーとして多官能モノマー(B)を含有しているものが好ましい。
本発明に係る非回転式塗布用組成物に含有される多官能モノマー(B)としては、エチレン性不飽和基を有するモノマーを好ましく用いることができる。
多官能モノマー(B)としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、グリセリントリアクリレート、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート(即ち、トリレンジイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネート等と2−ビドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応物、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドメチレンエーテル、多価アルコールとN−メチロール(メタ)アクリルアミドとの縮合物等の多官能モノマーや、トリアクリルホルマール等が挙げられる。これらの多官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの中でも、非回転式塗布用組成物の基板への密着性や非回転式塗布用組成物の硬化強度を高める点から、3官能以上の多官能モノマーが好ましく、6官能以上の多官能モノマーがより好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される多官能モノマー(B)の含有量としては、コンフォーマル性が良好である点で、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が58質量%以上となる量が好ましく、58質量%以上65質量%以下となる量がより好ましく、このような樹脂(A)と多官能モノマー(B)との比である場合、更に、樹脂(A)の質量平均分子量が10000超であり、溶剤(S)の上述の平均沸点が180℃以下であることが好ましい。
本発明の非回転式塗布用組成物は、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が58質量%以上である場合、樹脂(A)の質量平均分子量が10000超、20000未満であり、溶剤(S)の上述の平均沸点が180℃以下であることが好ましく、更に、溶剤(S)として、溶剤平均表面張力が26未満である溶剤を用いるか及び/又はメチルアミルケトンを含む溶剤を用いることが特に好ましく、このような質量平均分子量の樹脂(A)及び溶剤(S)を用いる場合、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)を65質量%以下としなくても、コンフォーマル性が良好であるのみならず、塗布速度の高速化にも適用することができる。
本発明の非回転式塗布用組成物に含有される多官能モノマー(B)の含有量としては、また、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が65質量%超となる量であってもよく、例えば100質量%、即ち、多官能モノマー(B)を含有しないものであってもよい。
本発明の非回転式塗布用組成物は、このような樹脂(A)と多官能モノマー(B)との比である非回転式塗布用組成物であっても、コンフォーマル性が良好なものとすることができ、コンフォーマル性が良好である点で、樹脂(A)の質量平均分子量が10000超であり、溶剤(S)の上述の平均沸点が180℃以下であることが好ましく、特に、樹脂(A)の各成分(a)と多官能モノマー(B)の各成分(b)とについて、各成分(a)及び各成分(b)の各質量平均分子量Mと、樹脂(A)及び多官能モノマー(B)全体に占める各成分(a)及び各成分(b)の各割合Rm(質量%)との積の総和として式:[Σ(M×Rm/100)]で求められる平均分子量が6500以上が好ましく、8000以上であることが好ましい。
上記の樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が65質量%超である非回転式塗布用組成物は、コンフォーマル性が良好である点で、また、固形分濃度が22.5質量%以下であるものが好ましく、20〜22.5質量%であるものがより好ましい。
<単官能モノマー(B1)>
本発明の非回転式塗布用組成物は、更に、単官能の光重合性モノマー(B1)をも含有するものであってもよく、かかる単官能モノマー(B1)としては、エチレン性不飽和基を有するモノマーを好ましく用いることができる。
単官能モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、ブトキシメトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、クロトン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、フタル酸誘導体のハーフ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
光重合性モノマーの含有量は、樹脂(A)と光重合性モノマーとの合計を100として、0〜50質量%が好ましく、1〜40質量%以下がより好ましく、10〜35質量%であるものがより好ましい。
光重合性モノマー全体における、多官能モノマー(B)と単官能モノマー(B1)との質量比((B):(B1))は、100:0〜50:50が好ましく、100:0〜80:20がより好ましい。上記の範囲とすることにより、感度、現像性、解像性のバランスがとりやすい傾向がある。
<光重合開始剤(C)>
本発明の非回転式塗布用組成物は、更に、光重合開始剤(C)を含有していてもよい。
本発明に係る非回転式塗布用組成物に含有される光重合開始剤(C)としては、特に限定されず、従来公知の光重合開始剤を用いることができる。
光重合開始剤(C)としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル−3−イル],1−(o−アセチルオキシム)、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、4−ベンゾイル−4’−メチルジメチルスルフィド、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ−2−エチルヘキシル安息香酸、4−ジメチルアミノ−2−イソアミル安息香酸、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテン、2−メチルチオキサンテン、2−イソプロピルチオキサンテン、2−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、2−メルカプトベンゾイミダール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メトキシフェニル)−イミダゾリル二量体、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、α,α−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、p−メトキシトリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(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]−4,6−ビス(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]−4,6−ビス(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]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン等が挙げられる。これらの中でも、オキシム系の光重合開始剤を用いることが、感度の面で特に好ましい。これらの光重合開始剤(C)は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
光重合開始剤(C)の含有量は、非回転式塗布用組成物の固形分に対して0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、十分な耐熱性、耐薬品性を得ることができ、また塗膜形成能を向上させ、硬化不良を抑制することができる。
また、この光重合開始剤(C)に、光開始助剤を組み合わせてもよい。光開始助剤としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、9,10−ジメトキシアントラセン、2−エチル−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、2−エチル−9,10−ジエトキシアントラセン等が挙げられる。これらの光開始助剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
<その他の成分>
本発明の非回転式塗布用組成物には、必要に応じて、界面活性剤、密着性向上剤、熱重合禁止剤、消泡剤等の添加剤を含有させることができる。いずれの添加剤も、従来公知のものを用いることができる。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の化合物が挙げられ、密着性向上剤としては、従来公知のシランカップリング剤が挙げられ、熱重合禁止剤としては、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテル等が挙げられ、消泡剤としては、シリコーン系、フッ素系化合物等が挙げられる。
<非回転式塗布用組成物の調製方法>
本発明に係る非回転式塗布用組成物は、上記各成分を3本ロールミル、ボールミル、サンドミル等の撹拌機で混合(分散・混練)し、必要に応じて5μmメンブランフィルタ等のフィルタで濾過して調製することができる。
≪樹脂組成物膜形成方法≫
本発明の樹脂組成物膜形成方法は、非回転式塗布用組成物を非回転式で基板に塗布することにより塗布膜を形成する塗布工程を含むものである。
まず、基板上に、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター等の接触転写型塗布装置、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いて本発明に係る非回転式塗布用組成物を非回転式により塗布し、乾燥させて溶剤を除去することにより、塗布膜を形成する。本発明によれば、非回転式塗布用組成物を塗布する基板上に予めパターン等の構造物が形成されていてもよく、この構造物自体に段差があっても好適に使用することができる。
次いで、マスクを介して、塗布膜に紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射し、部分的又は全面に露光する。露光には、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯等の紫外線を発する光源を用いることができる。露光量は非回転式塗布用組成物の組成によっても異なるが、例えば50〜600mJ/cm程度が好ましい。
次いで、露光後の塗布膜を現像液で現像する。現像方法は特に限定されず、浸漬法、スプレー法等を用いることができる。現像液の具体例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機系のものや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、4級アンモニウム塩等の水溶液が挙げられる。そして、現像後の膜にポストベークを施して加熱硬化する。ポストベークの温度は150〜250℃が好ましい。
露光のかわりに加熱による非回転式塗布用組成物膜の硬化を行ってもよい。露光を行わず膜を硬化させる場合は、現像工程は行わなくてもよい。
上記のとおり、本発明の非回転式塗布用組成物は、コンフォーマル性が良好であり、基板上に予めパターン等の構造物が形成されている及び/又はこの構造物自体に段差がある等、被塗布面に段差がある場合であっても好適に使用することができる。所望により塗布速度を例えば120mm/秒超のような高速にした場合であっても、良好なコンフォーマル性を維持しつつ、塗布速度の高速化に適用することができ、塗布速度としては、例えば、130mm/秒以上であってもよく、140mm/秒以上であってもよく、150mm/秒以上であってもよく、160mm/秒以上であってもよい。
また、本発明の樹脂組成物膜形成方法は、上述の本発明の非回転式塗布用組成物を非回転式で基板に塗布することにより塗布膜を形成する塗布工程を含むことにより、コンフォーマル性が良好な膜形成方法であり、所望により、上記のような塗布速度の高速化にも適用することができる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<非回転式塗布用組成物の調製>
使用した各成分は以下のとおりである。
1.樹脂(A)(共重合体(A1)を含むアルカリ可溶性樹脂)
メタクリル酸/トリシクロデシルメタクリレート/3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート/メチルメタクリレート=14/17/40/29(質量比)の共重合体
質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により標準ポリスチレン換算の値を測定した。
2.溶剤(S)
2−ヘプタノン(メチルアミルケトン;MAK)
ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(MEDG)
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)
Figure 2016155973
上記表中、沸点、表面張力、粘度及び比重は文献値である。
3.多官能モノマー(B)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
4.光重合開始剤(C)
2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(チバスペシャルティケミカルズ社製「IRGACURE 907」)・・・3.0質量部
2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(チバスペシャルティケミカルズ社製「IRGACURE 369」)・・・10.0質量部
[実施例及び比較例]
上記の各成分を表2に示すように混合し、溶剤に溶解して、非回転式塗布用組成物及びその比較組成物を調製した。
厚さ5μm(図1中のW)の構造物が部分的に形成されたガラス基板(680×880mm)上に、調製した非回転式塗布用組成物をスリットコーター(TR−45000;東京応化工業社製)を用いて120mm/秒の塗布速度により塗布した後、100℃で100秒間乾燥して、塗布膜を得た。次に、ミラープロジェクションアライナー(製品名:MPA−6000、キヤノン社製)を使用し、露光量100mJ/cmで全面露光させ、23℃の0.04質量%KOH水溶液を70秒間噴霧することにより現像した後、230℃にて20分間焼成処理(ポストベーク)を行い、図1の断面図に示すように基板上の最大の膜厚(X;基板上の構造物の厚さ(W)を含む)と、基板上の構造物の厚さ(W)との差(X−W)で表される膜厚が約2.4μmとなる膜を得た。
<評価>
[コンフォーマル性]
得られたポストベーク後の膜の断面について、図1の断面図に示すように、基板上の最大の膜厚(X;基板上の構造物の厚さ(W)を含む)と、基板上の最小の膜厚(Y)との差(X−Y=Z)を測定した。
塗布速度120mm/秒におけるZが2未満であるものをコンフォーマル性に劣る(×)とし、2以上2.4以下であるものをコンフォーマル性が良好である(〇)とし、2.4超であるものをコンフォーマル性が特に優れる(◎)とした。
また、塗布速度120mm/秒において、結果が良好だったものについて、塗布速度160mm/秒とし、同様の評価を行った。塗布速度160mm/秒では全面塗布ができなかった(液切れしたもの、縦筋が入ったもの)ものを(―)とし、全面塗布できたものについては、上記と同様の基準で評価した。
結果を表2に示す。
Figure 2016155973
表2から、比較例1〜3、4〜6のように樹脂(A)の質量平均分子量が10000以下であるか又は比較例7のように平均沸点が180℃超であると、コンフォーマル性に劣ることがわかった。また、比較例1〜3、4〜6のように樹脂(A)と多官能モノマー(B)との平均分子量が、6500未満であると、コンフォーマル性に劣ることがわかった。これらの比較例以外のなかでも; コンフォーマル性を向上させるためには;
実施例7、8及び16〜18のように樹脂(A)の質量平均分子量が20000以上であり、固形分濃度が20質量%以上であると、コンフォーマル性に特に優れることがわかった。
また、実施例4、13〜15及び21のように樹脂(A)の質量平均分子量が13000超〜20000未満であり、固形分濃度が22.5質量%超であると、コンフォーマル性に特に優れることがわかった。
また、実施例4及び13〜15、19〜21のように樹脂(A)の質量平均分子量が13000超〜20000未満であり、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)(表2中の「樹脂比」。以下、同じ。)が58質量%以上であり、固形分濃度が22.5質量%超であるか、樹脂比が65質量%以上であり、固形分濃度が22質量%以上であると、コンフォーマル性に特に優れることがわかった。
また、実施例1及び10〜12のように樹脂(A)の質量平均分子量が10000超〜13000以下であり、固形分濃度が23.5質量%超であると、コンフォーマル性に特に優れることがわかった。
また、実施例10〜15及び19〜21のように樹脂(A)の質量平均分子量が20000未満であり、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が58質量%以上であり、溶剤平均表面張力が26未満であると、コンフォーマル性に特に優れ、高速塗布性にも優れることがわかった。
また、実施例10〜15及び19〜21のように樹脂(A)の質量平均分子量が20000未満であり、樹脂(A)と多官能モノマー(B)との合計に占める樹脂(A)が58質量%以上であり、溶剤(S)がメチルアミルケトンを含むと、コンフォーマル性に特に優れ、高速塗布性にも優れることがわかった。

Claims (11)

  1. 樹脂(A)及び溶剤(S)を含む、非回転式塗布用組成物であって、
    前記樹脂(A)は、質量平均分子量が10000超であり、
    前記溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の沸点T(℃)と、前記各有機溶剤(s)の前記溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(T×R/100)]で求められる平均沸点が180℃以下である、
    非回転式塗布用組成物。
  2. 更に、多官能モノマー(B)を含み、前記樹脂(A)と前記多官能モノマー(B)との合計に占める前記樹脂(A)が58質量%以上65質量%以下である請求項1記載の非回転式塗布用組成物。
  3. 前記樹脂(A)は、質量平均分子量が20000以上であり、
    固形分濃度が20質量%以上である、
    請求項1又は2記載の非回転式塗布用組成物。
  4. 前記樹脂(A)は、質量平均分子量が13000超〜20000未満であり、固形分濃度が22.5質量%超である
    請求項2記載の非回転式塗布用組成物。
  5. 前記樹脂(A)は、質量平均分子量が10000超〜13000以下であり、
    固形分濃度が23.5質量%超である、
    請求項2記載の非回転式塗布用組成物。
  6. 更に、多官能モノマー(B)を含むものであってもよく、前記樹脂(A)と前記多官能モノマー(B)との合計に占める前記樹脂(A)が65質量%超である請求項1記載の非回転式塗布用組成物。
  7. 前記樹脂(A)の質量平均分子量が20000未満であり、
    更に、多官能モノマー(B)を含むものであってもよく、前記樹脂(A)と前記多官能モノマー(B)との合計に占める前記樹脂(A)が58質量%以上であり、
    前記溶剤(S)は、含有される各有機溶剤(s)の表面張力STと、前記各有機溶剤(s)の前記溶剤(S)全体に占める割合R(質量%)との積の総和として式:[Σ(ST×R/100)]で求められる溶剤平均表面張力が26未満である、
    請求項1記載の非回転式塗布用組成物。
  8. 前記樹脂(A)の質量平均分子量が20000未満であり、
    更に、多官能モノマー(B)を含むものであってもよく、前記樹脂(A)と前記多官能モノマー(B)との合計に占める前記樹脂(A)が58質量%以上であり、
    前記溶剤(S)がメチルアミルケトンを含む、
    請求項1記載の非回転式塗布用組成物。
  9. 前記溶剤(S)は、20℃における表面張力が30mN/m以上であり、20℃における蒸気圧が200Pa以上、1000Pa以下である有機溶剤を含む、
    請求項1〜8の何れか1項記載の非回転式塗布用組成物。
  10. 前記溶剤(S)は、20℃における粘度が30mPa・s以上であり、4℃における比重が0.85以下である有機溶剤を含む、
    請求項1〜9の何れか1項記載の非回転式塗布用組成物。
  11. 請求項1〜10の何れか1項記載の非回転式塗布用組成物を非回転式で基板に塗布することにより塗布膜を形成する塗布工程を含む樹脂組成物膜形成方法。
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