JP2018531409A6 - 感光性樹脂組成物及びそれから調製される有機絶縁膜 - Google Patents
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Abstract
感光性樹脂組成物及びそれから調製される有機絶縁膜が本明細書に開示される。コポリマーの重量平均分子量を最適化し、感光性樹脂組成物中に特定の溶媒を使用することにより、それから得られる被覆膜は、高平面性特性及び高解像度のパターンを有することができる。したがって、感光性樹脂組成物は、同時に白ピクセルとして機能する有機絶縁膜の材料として使用され得る。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本発明は、感光性樹脂組成物と、それから調製される有機絶縁膜とに関し、特に、高平面性及び高解像度のパターンを有する膜を形成するためのネガ型感光性樹脂組成物と、それを使用して調製される有機絶縁膜とに関し、該膜は、同時に液晶表示装置内の白ピクセルとして機能することができる。
薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示装置等の表示部には、TFT回路を保護及び絶縁するために有機絶縁膜が使用される。最近、表示部の高解像度要件を満たすために、ピクセルのサイズが次第に小さくなる傾向にあり、それが望ましくない口径比の低下を引き起こす場合がある。この問題を解決するために、青、緑、及び赤のピクセルに加えて、白ピクセルが表示部に導入される。しかしながら、そのような場合、白ピクセルを導入するための追加プロセスが必要となる。
そのため、有機絶縁膜を使用することによる白ピクセルを導入する方法が、多くの注目を集めている。すなわち、基板の一部の上に着色膜を形成した後、着色膜が形成される領域及び着色膜が形成されない領域の両方を有する基板全体に、透明な有機絶縁膜のための組成物が被覆され、次いで硬化される。着色膜が形成されない領域において、硬化膜は白ピクセル及び有機絶縁膜の両方として機能し得る。しかしながら、この方法では、着色膜を有する領域と着色膜を有しない領域との高低差に起因して、有機絶縁膜の表面が不均一に形成され、それによって液晶表示装置の欠陥が増加する。
白ピクセルと保護膜の両方の機能を有する膜を調製するために使用され得る種々の組成物の中でも、韓国特許第10−1336305号は、結合剤樹脂としてエポキシ基を含有する不飽和化合物とエチレン性不飽和化合物とのコポリマーを含む組成物を開示している。しかしながら、この特許の組成物である熱硬化性樹脂組成物を使用することによって調製される膜は、パターンの形成が困難であることに起因して高解像度パターンを有することができない。
本発明の目的は、高平面性及び高解像度の両方を満たすパターンを生成することができる感光性樹脂組成物、及びそれから製造される有機絶縁膜を提供することである。
本発明の一態様によれば、(1)3,000〜7,000の重量平均分子量を有するコポリマー、(2)重合可能な不飽和化合物、(3)光重合開始剤、及び(4)大気圧で180℃以上の沸点を有する高沸点溶媒を含む溶媒を含む、感光性樹脂組成物が提供される。
さらに、感光性樹脂組成物を使用して形成される有機絶縁膜が提供される。
本発明の感光性樹脂組成物は、高平面性及び高解像度のパターンを有する膜を生成することができ、有機絶縁膜等の材料として使用されてもよく、液晶表示装置における有機絶縁膜及び白ピクセルの両方の機能を果たすのに適している。
本発明は、(1)3,000〜7,000の重量平均分子量を有するコポリマー、(2)重合可能な不飽和化合物、(3)光重合開始剤、及び(4)大気圧で180℃以上の沸点を有する高沸点溶媒を含む溶媒を含む、感光性樹脂組成物を提供する。
これ以降、感光性樹脂組成物について詳細に説明する。
本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び/または「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」及び/または「メタクリレート」を意味する。
(1)コポリマー(アルカリ溶解性樹脂)
本発明の感光性樹脂組成物は、コポリマーを含んでもよく、それはランダムコポリマーであってもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、コポリマーを含んでもよく、それはランダムコポリマーであってもよい。
コポリマーは、(1−1)エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する構造単位、及び(1−2)芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を含んでもよく、(1−3)構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を選択的に含んでもよい。コポリマーは、現像ステップの間に所望の現像性を達成するためのアルカリ溶解性樹脂に対応し得、被覆後に膜を形成するための基礎支持体、及び最終パターンの構造の両方として機能し得る。
(1−1)エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する構造単位
本発明において、構造単位(1−1)は、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する。エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物は、分子中に少なくとも1つのカルボキシル基を有する重合可能な不飽和モノマーである。その例として、不飽和モノカルボン酸、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、及び桂皮酸;不飽和ジカルボン酸及びその無水物、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、イタコン酸無水物、シトラコン酸、無水シトラコン酸、及びメサコン酸;三価以上の不飽和ポリカルボン酸及びその無水物;ならびに二価以上のポリカルボン酸のモノ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]エステル、例えば、コハク酸モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]、及びフタル酸モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]が挙げられるが、それらに限定されない。現像性の観点から、これらの中では(メタ)アクリル酸が好ましい。
本発明において、構造単位(1−1)は、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する。エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物は、分子中に少なくとも1つのカルボキシル基を有する重合可能な不飽和モノマーである。その例として、不飽和モノカルボン酸、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、α−クロロアクリル酸、及び桂皮酸;不飽和ジカルボン酸及びその無水物、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、イタコン酸無水物、シトラコン酸、無水シトラコン酸、及びメサコン酸;三価以上の不飽和ポリカルボン酸及びその無水物;ならびに二価以上のポリカルボン酸のモノ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]エステル、例えば、コハク酸モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]、及びフタル酸モノ[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]が挙げられるが、それらに限定されない。現像性の観点から、これらの中では(メタ)アクリル酸が好ましい。
エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する構造単位(1−1)の量は、良好な現像性を維持するために、コポリマーを構成している構造単位の総モル数を基準として5〜98モル%、好ましくは15〜50モル%であってもよい。
芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来する(1−2)構造単位
本発明において、構造単位(1−2)は、芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来し、芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物の例は、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート;スチレン;アルキル置換基を含有するスチレン、例えば、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、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、へプチルスチレン、及びオクチルスチレン;ハロゲンを有するスチレン、例えば、フルオロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、及びヨードスチレン;アルコキシ置換基を有するスチレン、例えば、メトキシスチレン、エトキシスチレン、及びプロポキシスチレン;4−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、アセチルスチレン;ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルからなる群から選択される少なくとも1つであってもよく、好ましくは、重合特性を考慮するとスチレン化合物であってもよい。
本発明において、構造単位(1−2)は、芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来し、芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物の例は、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、p−ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、トリブロモフェニル(メタ)アクリレート;スチレン;アルキル置換基を含有するスチレン、例えば、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、トリエチルスチレン、プロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、へプチルスチレン、及びオクチルスチレン;ハロゲンを有するスチレン、例えば、フルオロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、及びヨードスチレン;アルコキシ置換基を有するスチレン、例えば、メトキシスチレン、エトキシスチレン、及びプロポキシスチレン;4−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、アセチルスチレン;ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ビニルフェノール、o−ビニルベンジルメチルエーテル、m−ビニルベンジルメチルエーテル、p−ビニルベンジルメチルエーテル、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、及びp−ビニルベンジルグリシジルエーテルからなる群から選択される少なくとも1つであってもよく、好ましくは、重合特性を考慮するとスチレン化合物であってもよい。
芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位(1−2)の量は、耐化学性を考慮すると、コポリマーを構成している構造単位の総モル数を基準として2〜95モル%、好ましくは10〜60モル%であってもよい。
本発明のコポリマーは、構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位(1−3)を追加的に含んでもよい。
構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来する(1−3)構造単位
本発明において、構造単位(1−3)は、構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来し、構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物は、不飽和カルボン酸エステル、例えば、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、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(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、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−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、メチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、エチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、プロピル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、ブチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、へプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート;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、4,5−エポキシペンチル(メタ)アクリレート、5,6−エポキシヘキシル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシへプチル(メタ)アクリレート、2,3−エポキシシクロペンチル(メタ)アクリレート、及び3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和化合物;N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール、及びN−ビニルモルホリン等のN−ビニル基を含有する第三級アミン;不飽和エーテル、例えば、ビニルメチルエーテル及びビニルエチルエーテル;エポキシ基を含有する不飽和エーテル、例えば、アリルグリシジルエーテル及び2−メチルアリルグリシジルエーテル;ならびに不飽和イミド、例えば、マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミドからなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。特に、構造単位(1−3)は、共重合特性の改善及び絶縁膜の強度を考慮すると、エポキシ基を含有するエチレン性不飽和化合物であってもよく、好ましくは、グリシジル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、または3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートであってもよい。より好ましくは、耐化学性及び保持率を考慮すると、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが使用されてもよい。
本発明において、構造単位(1−3)は、構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来し、構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物は、不飽和カルボン酸エステル、例えば、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、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(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、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−3−クロロプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、メチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、エチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、プロピル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、ブチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、へプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート;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、4,5−エポキシペンチル(メタ)アクリレート、5,6−エポキシヘキシル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシへプチル(メタ)アクリレート、2,3−エポキシシクロペンチル(メタ)アクリレート、及び3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和化合物;N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール、及びN−ビニルモルホリン等のN−ビニル基を含有する第三級アミン;不飽和エーテル、例えば、ビニルメチルエーテル及びビニルエチルエーテル;エポキシ基を含有する不飽和エーテル、例えば、アリルグリシジルエーテル及び2−メチルアリルグリシジルエーテル;ならびに不飽和イミド、例えば、マレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(4−クロロフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、及びN−シクロヘキシルマレイミドからなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。特に、構造単位(1−3)は、共重合特性の改善及び絶縁膜の強度を考慮すると、エポキシ基を含有するエチレン性不飽和化合物であってもよく、好ましくは、グリシジル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、または3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートであってもよい。より好ましくは、耐化学性及び保持率を考慮すると、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートが使用されてもよい。
構造単位(1−1)及び(1−2)とは異なるエチレン性不飽和化合物に由来する(1−3)構造単位の量は、コポリマーを構成している構造単位の総モル数を基準として0〜75モル%、好ましくは10〜65モル%であってもよい。この量の範囲内で、組成物の保存安定性が維持され得、また保持率が改善され得る。
コポリマー(1)は、(メタ)アクリル酸/スチレンコポリマー、(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレート/3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル/3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレート/N−フェニルマレイミドコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/メチル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレート/N−シクロヘキシルマレイミドコポリマー、(メタ)アクリル酸/スチレン/n−ブチル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレート/N−フェニルマレイミドコポリマー、またはそれらの混合物を含んでもよい。1つ以上のコポリマーが、感光性樹脂組成物に含まれてもよい。
コポリマー(1)は、分子量調節剤、ラジカル重合開始剤、溶媒、ならびに構造単位(1−1)、(1−2)、及び(1−3)を提供するそれぞれの化合物を投入し、窒素を導入し、混合物をゆっくり撹拌しながら重合に供することによって調製され得る。コポリマー(1)は、ランダムコポリマーとして調製されてもよい。
分子量調節剤は、ブチルメルカプタン及びオクチルメルカプタン等のメルカプタン化合物、またはα−メチルスチレン二量体であってもよいが、それらに限定されない。
ラジカル重合開始剤は、アゾ化合物、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、及び2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、t−ブチルペルオキシピバラート、及び1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンからなる群から選択される少なくとも1つであってもよいが、それらに限定されない。
また、溶媒は、コポリマーの製造において一般的に使用される任意の従来の溶媒であってもよく、例えば、メチル3−メトキシプロピオネートまた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)を含んでもよい。
コポリマー(1)は、溶媒を除く感光性樹脂組成物の総重量を基準として0.5〜75重量%、好ましくは5〜65重量%の量で使用され得る。この範囲内で、組成物は、耐化学性等の改善された特性とともに、現像後の良好なプロファイルを有するパターン化された膜を生成する。そのようにして調製されたコポリマー(1)の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを基準としてゲル浸透クロマトグラフィー(GPC、溶出剤としてテトラヒドロフランを使用)によって決定した場合、3,000〜7,000、4,000〜6,000の範囲内であり得る。この範囲内で、組成物は、平面性における望ましい改善及び現像後の良好なパターンプロファイルを有する。
(2)重合可能な不飽和化合物
本発明の感光性樹脂組成物は、重合可能な不飽和化合物を含んでもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、重合可能な不飽和化合物を含んでもよい。
重合可能な不飽和化合物は、重合開始剤によって重合される任意の化合物であってもよく、少なくとも1つのエチレン性不飽和基を有するアクリル酸またはメタクリル酸の単官能性または多官能性エステル化合物であってもよい。耐化学性を考慮すると、少なくとも2つの官能基を有する多官能性が好ましいかもしれない。
重合可能な不飽和化合物は、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、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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、グリセリントリ(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、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレートとコハク酸とのモノエステル、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(メタ)アクリレートとコハク酸とのモノエステル、カプロラクトン修飾ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート(ペンタエリトリトールトリアクリレートとヘキサメチレンジイソシアネートとの反応物)、トリペンタエリトリトールへプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリトリトールオクタ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエポキシアクリレート、及びエチレングリコールモノメチルエーテルアクリレートからなる群から選択されてもよいが、それらに限定されない。
上記例以外に、重合可能な不飽和化合物は、直鎖アルキレン基、脂環構造、及び少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物と、分子中の少なくとも1つのヒドロキシル基、3、4、または5個のアクリロイルオキシ基、及び/またはメタアクリロイルオキシ基を有する化合物との反応から得られる多官能性ウレタンアクリレート化合物であってもよいが、それらに限定されない。
市販の重合可能な不飽和化合物の例として、(i)単官能性(メタ)アクリレート、例えば、Aronix M−101、M−111、及びM−114(Toagosei Co.,Ltd.製)、KAYARAD T4−110S及びT4−120S(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、ならびにV−158及びV−2311(Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co.,Ltd.製);(ii)二官能性(メタ)アクリレート、例えば、Aronix M−210、M−240、及びM−6200(Toagosei Co.,Ltd.製)、KAYARAD HDDA,HX−220及びR−604(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、ならびにV−260、V−312、及びV−335 HP(Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co.,Ltd.製);及び(iii)三官能性以上の(メタ)アクリレート、例えば、Aronix M−309、M−400、M−403、M−405、M−450、M−7100、M−8030、M−8060、及びTO−1382(Toagosei Co.,Ltd.製)、KAYARAD TMPTA、DPHA、DPHA−40H、DPCA−20、DPCA−30、DPCA−60、及びDPCA−120(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、ならびにV−295、V−300、V−360、V−GPT、V−3PA、V−400、及びV−802(Osaka Yuki Kagaku Kogyo Co.,Ltd.製)を挙げることができる。
重合可能な不飽和化合物(2)は、単独で、またはそれらの2つ以上の組み合わせで使用されてもよい。
重合可能な不飽和化合物(2)の量は、溶媒を除く100重量部のコポリマー(1)を基準として5〜200重量部、好ましくは10〜150重量部であってもよい。この範囲内で、樹脂組成物は、良好なコンタクトホールプロファイルを有するパターン化された膜を容易に形成する。
(3)光重合開始剤
本発明の光重合開始剤は、可視光線、紫外線、及び深紫外線照射等の光に暴露されると硬化性モノマーの重合を開始する化合物であってもよい。光重合開始剤は、ラジカル開始剤であってもよく、特に限定されないが、アセトフェノン化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾイル化合物、キサントン化合物、トリアジン化合物、ハロメチルオキサジオール化合物、及びロフィン二量体化合物からなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。
本発明の光重合開始剤は、可視光線、紫外線、及び深紫外線照射等の光に暴露されると硬化性モノマーの重合を開始する化合物であってもよい。光重合開始剤は、ラジカル開始剤であってもよく、特に限定されないが、アセトフェノン化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾイル化合物、キサントン化合物、トリアジン化合物、ハロメチルオキサジオール化合物、及びロフィン二量体化合物からなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。
光重合開始剤の特定の例として、限定されないが、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウリル、t−ブチルペルオキシピバラート、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ジエチルチオキサントン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−p−メトキシフェニル−s−トリアジン、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキソジアゾール、9−フェニルアクリジン、3−メチル−5−アミノ−((s−トリアジン−2−イル)アミノ)−3−フェニルクマリン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体、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、1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−オクタン−1,2−ジオン−2−(O−ベンゾイルオキシム)、o−ベンゾイル−4’−(ベンズメルカプト)ベンゾイル−ヘキシル−ケトキシム、2,4,6−トリメチルフェニルカルボニル−ジフェニルホスホニルオキシド、ヘキサフルオロホスホロ−トリアルキルフェニルスルホニウム塩、2−メルカプトベンズイミダゾール、2,2’−ベンゾチアゾリルジスルフィド、及びそれらの混合物を挙げることができる。
代替として、光重合開始剤は、少なくとも1種類のオキシム化合物を含んでもよい。オキシム化合物は、特定の制限なくオキシム構造を有する任意のラジカル開始剤を含んでもよく、例えば、オキシムエステル化合物を含んでもよい。
高感度のために好ましいのは、KR2004−0007700、KR2005−0084149、KR2008−0083650、KR2008−0080208、KR2007−0044062、KR2007−0091110、KR2007−0044753、KR2009−0009991、KR2009−0093933、KR2010−0097658、KR2011−0059525、KR2011−0091742、KR2011−0026467、KR2011−0015683、WO2010/102502、及びWO2010/133077に開示される1つ以上のオキシム化合物である。市販の光重合開始剤の特定の例として、OXE−01(BASF)、OXE−02(BASF)、OXE−03(BASF)、N−1919(ADEKA)、NCI−930(ADEKA)、NCI−831(ADEKA)等が挙げられる。
光重合開始剤(3)は、100重量部のコポリマー(1)(固形分換算)を基準として1〜20重量部、好ましくは3〜17重量部の量で含まれてもよい。この範囲内で、良好なパターン現像性及び被覆性を有する高感度のパターンを得ることができる。
(4)溶媒
本発明の溶媒(4)は、大気圧下で180℃以上の沸点を有する高沸点溶媒を含んでもよい。
本発明の溶媒(4)は、大気圧下で180℃以上の沸点を有する高沸点溶媒を含んでもよい。
高沸点溶媒は、大気圧下で180℃以上、好ましくは180〜250℃、より好ましくは190〜210℃の沸点を有し得る。高沸点溶媒の量は、溶媒(4)の総重量を基準として好ましくは5〜60重量%、より好ましくは10〜50重量%、より好ましくは15〜40重量%である。この範囲内で、平面性の高い被覆膜を得ることができる。
高沸点溶媒の例として、γ−ブチロラクトン、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ブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチ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ーテルアセテート、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルムアリニド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアセテート、エチルベンゾエート、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び酢酸フェニルメチルセロソルブからなる群から選択される少なくとも1つを挙げることができる。現像性を考慮すると、好ましくは、高沸点溶媒は、γ−ブチロラクトン、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ブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、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エチルエーテルアセテート、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートからなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。
本発明の溶媒(4)は、180℃未満の沸点を有する低沸点溶媒(4−1)を追加的に含んでもよい。低沸点溶媒(4−1)は、感光性樹脂組成物中の上記構成成分と適合性であるが、該構成成分と反応せず、大気圧下で180℃未満の沸点、好ましくは100℃以上かつ180℃未満の沸点を有する任意の既知の溶媒を含んでもよく、感光性樹脂組成物中に都合よく使用され得る。
低沸点溶媒の例は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、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−n−プロピルエーテル、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、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ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸n−ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、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、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、3−メトキシブタノール、及びシクロペンタノンからなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。好ましくは、他の構成成分との適合性を考慮して、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが使用されてもよい。
本発明の感光性樹脂組成物中の溶媒(4)の量は、特に限定されない。良好な被覆性及び感光性樹脂組成物の安定性のために、溶媒は、組成物の固形分が組成物の総重量を基準として5〜70重量%、好ましくは10〜55重量%の範囲になるような量で含有されてもよい。この場合、固形分とは、樹脂組成物中の溶媒を除く構成成分の量を意味する。
(5)界面活性剤
本発明の感光性樹脂組成物は、その被覆性を高め、欠陥の形成を防止するために、場合によっては界面活性剤をさらに含んでもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、その被覆性を高め、欠陥の形成を防止するために、場合によっては界面活性剤をさらに含んでもよい。
界面活性剤は、限定されないが、好ましいのは、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤等である。
界面活性剤の例として、フッ素系及びシリコン系界面活性剤、例えば、BM−1000及びBM−1100(BM CHEMIE Co.、Ltd.製)、Megapack 6−142 D、6−172、6−173、6−183、F−470、F−471、F−475、F−482、及びF−489(Dai Nippon Ink Kagaku Kogyo Co.、Ltd.製)、Florad F4−135、F4−170 C、FC−430、及びFC−431(Sumitomo 3M Ltd.製)、Sufron S−112、S−113、S−131、S−141、S−145、S−382、S4−101、S4−102、S4−103、S4−104、S4−105、及びS4−106(Asahi Glass Co.、Ltd.製)、Eftop EF301、EF303、及びEF352(Shinakida Kasei Co.、Ltd.製)、SH−28 PA、SH−190、SH−193、SZ−6032、SF−8428、DC−57、及びDC−190(Toray Silicon Co.、Ltd.製)、DC3PA、DC7PA、SH11PA、SH21PA、SH8400、FZ−2100、FZ−2110、FZ−2122、FZ−2222、及びFZ−2233(Dow Corning Toray Silicon Co.、Ltd.製)、TSF−4440、TSF−4300、TSF−4445、TSF−4446、TSF−4460、及びTSF−4452(GE Toshiba Silicon Co.、Ltd.製)、ならびにBYK−333(BYK Co.、Ltd.製);非イオン性界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等を含む)、ポリオキシエチレンアリールエーテル(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等を含む)、及びポリオキシエチレンジアルキルエーテル(ポリオキシエチレンジラウリン酸、ポリオキシエチレンジステアリン酸等を含む);ならびにオルガノシロキサンポリマーKP341(Shin−Etsu Kagaku Co.、Ltd.製)、(メタ)アクリレート系コポリマーPolyflow No. 57及び95(Kyoei Yuji Kagaku Co.、Ltd.)等を挙げることができる。
これらの界面活性剤は、単独で、またはそれらの2つ以上の組み合わせで使用されてもよい。
界面活性剤(5)は、溶媒を除く固形分が100重量部のコポリマー(1)を基準として0.001〜5重量部、好ましくは0.05〜3重量部の範囲になるような量で含有されてもよい。この量の範囲内で、組成物は容易に被覆され得る。
(6)接着補助剤
本発明の感光性樹脂組成物は、基板に対するコーティングの接着性を改善するために接着補助剤を追加的に含んでもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、基板に対するコーティングの接着性を改善するために接着補助剤を追加的に含んでもよい。
接着補助剤は、特定の種類に限定されないが、例えば、カルボキシル基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、及びエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの反応性基を含有するシラン結合剤を含んでもよい。
好ましい接着補助剤は、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、またはそれらの混合物等を挙げることができ、より好ましくは、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン等を含んでもよく、これによって保持率を増加させ、基板に対するコーティングの良好な接着性を有することができる。さらに、イソシアネート基を含有するγ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(例えば、KBE−9007、Shin−Etsu Co.、Ltd.製)が、耐化学性を改善するために使用されてもよい。
接着補助剤(6)は、溶媒を除く固形分が100重量部のコポリマー(1)を基準として0.001〜5重量部、好ましくは0.05〜3重量部の範囲になるような量で含有されてもよい。この量の範囲内で、基板に対するコーティングの接着性がさらに改善され得る。
上記構成成分の他に、本発明の感光性樹脂組成物は、組成物の物理的特性が有害影響を受けない限り、抗酸化剤、安定剤、及びラジカル捕捉剤等の他の添加剤をさらに含んでもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、ネガ型感光性樹脂組成物として使用されてもよい。特に、感光性樹脂組成物は、基板上に被覆され、絶縁膜を生成するように硬化され得る。
絶縁膜は、当該技術分野で周知の従来の方法によって製造されてもよい。例えば、感光性樹脂組成物は、スピンコーティング法によってシリコン基板上に被覆されてもよく、溶媒を除去するために、例えば、60〜130℃の温度で60〜130秒間予備焼成に供されてもよく、所望のパターンを有するフォトマスクを使用して露光されてもよく、また被覆膜のパターンを形成するために、現像剤、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液を使用して現像に供されてもよい。露光は、10〜100mJ/cm2の露光強度で200〜450nmの範囲の波長で行われてもよい。次いで、そのようにしてパターン化された被覆膜を、150〜300℃の温度で10分〜5時間予備焼成に供して所望の絶縁膜を製造する。
本発明の感光性樹脂組成物は、被覆膜の形成中に高平面性及び高解像度を有するパターンを生成することができる。したがって、該組成物は、LCDに使用される有機絶縁膜の材料として好適であり、好ましくは、同時に白ピクセルとして機能する有機絶縁膜を調製するために使用される。さらに、該組成物は、種々の分野において電気部品またはデバイスの材料としても有用である。
これ以降、以下の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。実施例は、その範囲を限定することなく本発明をさらに説明することを意図している。
以下の実施例において、重量平均分子量は、ポリスチレン標準を使用してゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって決定される。
調製例1:コポリマー(1−1)の調製
自動温度制御装置を装備した撹拌機に、乾燥管を含む凝縮器を備えた三つ口フラスコを置いた。次いで、100重量部のモノマー混合物を基準として、2重量部のオクチルメルカプタン、3重量部の2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、及び100重量部のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをフラスコに加え、それに窒素を交換した。この場合、モノマー混合物は、20.5モル%のメタクリル酸(MAA)、9モル%のグリシジルメタクリレート(GMA)、43モル%のスチレン(Sty)、及び27.5モル%のメチルメタクリレート(MMA)からなっていた。次いで、ゆっくり撹拌しながら反応混合物の温度を60℃まで上昇させて重合のために5時間維持し、5,400の重量平均分子量を有するコポリマー溶液(コポリマー)を得た。
自動温度制御装置を装備した撹拌機に、乾燥管を含む凝縮器を備えた三つ口フラスコを置いた。次いで、100重量部のモノマー混合物を基準として、2重量部のオクチルメルカプタン、3重量部の2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、及び100重量部のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをフラスコに加え、それに窒素を交換した。この場合、モノマー混合物は、20.5モル%のメタクリル酸(MAA)、9モル%のグリシジルメタクリレート(GMA)、43モル%のスチレン(Sty)、及び27.5モル%のメチルメタクリレート(MMA)からなっていた。次いで、ゆっくり撹拌しながら反応混合物の温度を60℃まで上昇させて重合のために5時間維持し、5,400の重量平均分子量を有するコポリマー溶液(コポリマー)を得た。
調製例2:コポリマー(1−2)の調製
21モル%のメタクリル酸(MAA)、15モル%のグリシジルメタクリレート(GMA)、43モル%のスチレン(Sty)、及び21モル%のメチルメタクリレート(MMA)からなるモノマー混合物を使用したことを除いて、調製例1に記載されるのと同じ方法に従って重合反応により3,800の重量平均分子量を有するコポリマー溶液を得た。
21モル%のメタクリル酸(MAA)、15モル%のグリシジルメタクリレート(GMA)、43モル%のスチレン(Sty)、及び21モル%のメチルメタクリレート(MMA)からなるモノマー混合物を使用したことを除いて、調製例1に記載されるのと同じ方法に従って重合反応により3,800の重量平均分子量を有するコポリマー溶液を得た。
調製例3:コポリマー(1−3)の調製
24モル%のメタクリル酸(MAA)、56モル%のスチレン(Sty)、及び20モル%のメタルメタクリレート(MMA)からなるモノマー混合物を使用したことを除いて、調製例1に記載されるのと同じ方法に従って重合反応により9,000の重量平均分子量を有するコポリマー溶液を得た。
24モル%のメタクリル酸(MAA)、56モル%のスチレン(Sty)、及び20モル%のメタルメタクリレート(MMA)からなるモノマー混合物を使用したことを除いて、調製例1に記載されるのと同じ方法に従って重合反応により9,000の重量平均分子量を有するコポリマー溶液を得た。
以下の実施例及び比較例の感光性樹脂組成物は、調製例で調製された化合物を使用して調製した。
以下の化合物を、他の構成成分として使用した。
光重合開始剤(2−1):NCI−930(ADEKA Co.,Ltd.製)
光重合開始剤(2−2):OXE−02(BASF Co.,Ltd.製)
重合可能な不飽和化合物(3−1):ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)
溶媒(4−1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(Chemtronics Co.,Ltd.製)(沸点:約146℃)
溶媒(4−2):γ−ブチロラクトン(BASF Co.,Ltd.製)(沸点:約204℃)
溶媒(4−3):ジエチレングリコールモノメチルエーテル(TCI Co.,Ltd.製)(沸点:約194℃)
溶媒(4−4):ジエチレングリコールモノブチルエーテル(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約230℃)
溶媒(4−5):プロピレングリコールジアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約186℃)
溶媒(4−6):ジエチレングリコールモノエチルエーテル(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約202℃)
溶媒(4−7):ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約214℃)
溶媒(4−8):ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約241℃)
溶媒(4−9):ジプロピレングリコールジメチルエーテル(Hannong Chemicals製)(沸点:約178℃)
界面活性剤(5−1):FZ−2122(Dow Corning Toray Silicon Co.,Ltd.製)
接着補助剤(6−1):γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(Shin−Etsu Co.,Ltd.製)
光重合開始剤(2−2):OXE−02(BASF Co.,Ltd.製)
重合可能な不飽和化合物(3−1):ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)
溶媒(4−1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(Chemtronics Co.,Ltd.製)(沸点:約146℃)
溶媒(4−2):γ−ブチロラクトン(BASF Co.,Ltd.製)(沸点:約204℃)
溶媒(4−3):ジエチレングリコールモノメチルエーテル(TCI Co.,Ltd.製)(沸点:約194℃)
溶媒(4−4):ジエチレングリコールモノブチルエーテル(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約230℃)
溶媒(4−5):プロピレングリコールジアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約186℃)
溶媒(4−6):ジエチレングリコールモノエチルエーテル(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約202℃)
溶媒(4−7):ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約214℃)
溶媒(4−8):ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(Daejung Chemicals&Metals Co.,Ltd.製)(沸点:約241℃)
溶媒(4−9):ジプロピレングリコールジメチルエーテル(Hannong Chemicals製)(沸点:約178℃)
界面活性剤(5−1):FZ−2122(Dow Corning Toray Silicon Co.,Ltd.製)
接着補助剤(6−1):γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(Shin−Etsu Co.,Ltd.製)
実施例1:感光性樹脂組成物の調製
調製例1で得られた100重量部のコポリマー(1−1)の固形分を基準として、5.7重量部の光重合開始剤(2−1)、3.5重量部の光重合開始剤(2−2)、54重量部の重合可能な不飽和化合物(3−1)、0.2重量部の界面活性剤(5−1)、及び0.8重量部の接着補助剤(6−1)を混合し、80:20の重量比の溶媒(4−1)及び溶媒(4−2)を混合物の全固形分が23重量%となるような量でそれに加えた。振盪機を用いて混合物を2時間混合し、液相の感光性樹脂組成物を調製した。
調製例1で得られた100重量部のコポリマー(1−1)の固形分を基準として、5.7重量部の光重合開始剤(2−1)、3.5重量部の光重合開始剤(2−2)、54重量部の重合可能な不飽和化合物(3−1)、0.2重量部の界面活性剤(5−1)、及び0.8重量部の接着補助剤(6−1)を混合し、80:20の重量比の溶媒(4−1)及び溶媒(4−2)を混合物の全固形分が23重量%となるような量でそれに加えた。振盪機を用いて混合物を2時間混合し、液相の感光性樹脂組成物を調製した。
実施例2〜8及び比較例1〜3:感光性樹脂組成物の調製
コポリマーの種類を下の表2に示すように変更し、溶媒の種類及び量を下の表3に示すように変更したことを除いて、実施例1に記載されるのと同じ手順に従って感光性樹脂組成物を調製した。
コポリマーの種類を下の表2に示すように変更し、溶媒の種類及び量を下の表3に示すように変更したことを除いて、実施例1に記載されるのと同じ手順に従って感光性樹脂組成物を調製した。
参考実施例
固形分換算で、100重量部のコポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート、40/30/30モル%、Mw20,000)、65重量部の重合可能な不飽和化合物(3−1)、4重量部の光重合開始剤(2−1)、1.2重量部の光重合開始剤(2−2)、0.3重量部の界面活性剤(5−1)、及び0.5重量部の接着補助剤(6−1)を混合し、30重量部の青色顔料分散剤(30%の固形分を含有)及び溶媒(4−1)を混合物の全固形分が25%になるような量でそれに加えた。振盪機を用いて混合物を2時間混合し、感光性樹脂組成物を調製した。
固形分換算で、100重量部のコポリマー(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート、40/30/30モル%、Mw20,000)、65重量部の重合可能な不飽和化合物(3−1)、4重量部の光重合開始剤(2−1)、1.2重量部の光重合開始剤(2−2)、0.3重量部の界面活性剤(5−1)、及び0.5重量部の接着補助剤(6−1)を混合し、30重量部の青色顔料分散剤(30%の固形分を含有)及び溶媒(4−1)を混合物の全固形分が25%になるような量でそれに加えた。振盪機を用いて混合物を2時間混合し、感光性樹脂組成物を調製した。
実施例及び比較例で調製された感光性樹脂組成物に関して、以下の項目を評価した。
実験例1:平面性の評価
ステップ(1)下部硬化膜の製造
参考実施例において得られた感光性樹脂組成物をガラス基板上に被覆し、100℃の温度を有するホットプレート上で100秒間予備焼成し、4.3μmの厚さの予備焼成膜を形成した。予備焼成膜上に、長さ150μm及び幅450μmを有する正方形が長さ500μmの間隔で配置された正方形パターンを有するマスクを、基板からの距離が200μmになるように塗布した。次いで、365nmの波長を基準として100mJ/cm2の露光強度で、200nm〜450nmの波長域でアライナー(モデル:MA6)から放出される光に膜を暴露した。スプレーノズルを介して120秒間23℃で、現像剤として0.04重量%のKOH水溶液を用いて膜を現像した。その後、そのようにして現像された膜を230℃の対流式オーブンで30分間加熱して厚さ3μmの下部硬化膜を生成した。
ステップ(1)下部硬化膜の製造
参考実施例において得られた感光性樹脂組成物をガラス基板上に被覆し、100℃の温度を有するホットプレート上で100秒間予備焼成し、4.3μmの厚さの予備焼成膜を形成した。予備焼成膜上に、長さ150μm及び幅450μmを有する正方形が長さ500μmの間隔で配置された正方形パターンを有するマスクを、基板からの距離が200μmになるように塗布した。次いで、365nmの波長を基準として100mJ/cm2の露光強度で、200nm〜450nmの波長域でアライナー(モデル:MA6)から放出される光に膜を暴露した。スプレーノズルを介して120秒間23℃で、現像剤として0.04重量%のKOH水溶液を用いて膜を現像した。その後、そのようにして現像された膜を230℃の対流式オーブンで30分間加熱して厚さ3μmの下部硬化膜を生成した。
ステップ(2)有機絶縁膜の製造
実施例及び比較例で得られたそれぞれの感光性樹脂組成物を、スピンコーティングにより下部硬化膜上に被覆した。被覆された基板を105℃の温度を有するホットプレート上で90秒間予備焼成し、約5μmの厚さの予備焼成膜を形成した。以前に予備焼成膜を形成するために使用したのと同じアライナーを用いて、ある特定の期間、365nmの波長を基準として22mJ/cm2の露光強度で予備焼成膜を露光した。その後、そのようにして得られた膜を230℃の対流式オーブンで30分間加熱して硬化膜(有機絶縁膜)を生成した。
実施例及び比較例で得られたそれぞれの感光性樹脂組成物を、スピンコーティングにより下部硬化膜上に被覆した。被覆された基板を105℃の温度を有するホットプレート上で90秒間予備焼成し、約5μmの厚さの予備焼成膜を形成した。以前に予備焼成膜を形成するために使用したのと同じアライナーを用いて、ある特定の期間、365nmの波長を基準として22mJ/cm2の露光強度で予備焼成膜を露光した。その後、そのようにして得られた膜を230℃の対流式オーブンで30分間加熱して硬化膜(有機絶縁膜)を生成した。
ステップ(3)平面性(高低差)の測定
図1を参照すると、ステップ(1)によって基板(30)上に下部硬化膜(20)が形成され、ステップ(2)によって下部硬化膜(20)上に有機絶縁膜(10)が形成された。さらに、下部硬化膜(20)に形成される線で隔てられたパターンに起因して、下部硬化膜(20)が形成された領域及び下部硬化膜(20)が形成されなかった領域が、基板(30)の表面上に同時に存在していた。この場合、下部硬化膜(20)が形成されなかった基板(30)の表面から有機絶縁膜(10)の表面まで測定される高さ(T2)は、下部硬化膜(20)が形成された基板(30)の表面から有機絶縁膜(10)の表面まで測定される高さ(T1)よりも低い可能性がある。したがって、有機絶縁膜の表面は、平面ではない場合がある。
図1を参照すると、ステップ(1)によって基板(30)上に下部硬化膜(20)が形成され、ステップ(2)によって下部硬化膜(20)上に有機絶縁膜(10)が形成された。さらに、下部硬化膜(20)に形成される線で隔てられたパターンに起因して、下部硬化膜(20)が形成された領域及び下部硬化膜(20)が形成されなかった領域が、基板(30)の表面上に同時に存在していた。この場合、下部硬化膜(20)が形成されなかった基板(30)の表面から有機絶縁膜(10)の表面まで測定される高さ(T2)は、下部硬化膜(20)が形成された基板(30)の表面から有機絶縁膜(10)の表面まで測定される高さ(T1)よりも低い可能性がある。したがって、有機絶縁膜の表面は、平面ではない場合がある。
高さ(T1及びT2)は、三次元表面測定装置(SNU Precision製SIS−2000)を使用して測定し、有機絶縁膜の平面性は、以下の数式1に従って算出した。高低差の値が小さいほど、平面性は良好である。
[数1]
高低差(Å)=T1−T2
高低差(Å)=T1−T2
実験例2:解像度の評価
実施例及び比較例で調製されたそれぞれの組成物を、スピンコーティングによりガラス基板上に被覆し、被覆された基板を105℃の温度を有するホットプレート上で90秒間予備焼成し、約4μmの厚さの予備焼成膜を形成した。サイズ20μmの正方形パターンを有するマスクを、基板からの距離が10μmになるように配置した後、200nm〜450nmの波長を有する光を放出するアライナー(モデル名:MA6)を用いて、365nmの波長を基準として22mJ/cm2の露光強度で特定の期間、予備焼成膜を露光した。次いでスチームノズルを介して120秒間23℃で、2.38重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム現像剤水溶液を使用して膜を現像した。そのようにして現像された膜を、次いで、230℃の対流式オーブンで30分間加熱して硬化膜を得た。
実施例及び比較例で調製されたそれぞれの組成物を、スピンコーティングによりガラス基板上に被覆し、被覆された基板を105℃の温度を有するホットプレート上で90秒間予備焼成し、約4μmの厚さの予備焼成膜を形成した。サイズ20μmの正方形パターンを有するマスクを、基板からの距離が10μmになるように配置した後、200nm〜450nmの波長を有する光を放出するアライナー(モデル名:MA6)を用いて、365nmの波長を基準として22mJ/cm2の露光強度で特定の期間、予備焼成膜を露光した。次いでスチームノズルを介して120秒間23℃で、2.38重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム現像剤水溶液を使用して膜を現像した。そのようにして現像された膜を、次いで、230℃の対流式オーブンで30分間加熱して硬化膜を得た。
サイズ15μmの正方形パターンを有するマスクを使用して硬化膜に形成されるホールパターンの限界寸法(CD、線幅μm)は、三次元表面測定装置(SIS−2000、SNU Precision製)を使用して測定し、解像度(%)は、以下の数式2に従って算出した。解像度の値(%)が小さいほど、解像度は良好である。
[数2]
解像度(%)=[(15μm−ホールパターンのCD(μm))/15μm]×100
解像度(%)=[(15μm−ホールパターンのCD(μm))/15μm]×100
上記実験例において結果として得られた値を、下の表4に示される項目に従って評価し、それを下の表5にまとめる。
表5に示すように、実施例による組成物は、良好な平面性及び解像度を示した。対照的に、比較例による組成物は、特性の観点から少なくとも1つの満足のできない結果を示した。
Claims (6)
- (1)3,000〜7,000の重量平均分子量を有するコポリマー、
(2)重合可能な不飽和化合物、
(3)光重合開始剤、及び
(4)大気圧で180℃以上の沸点を有する高沸点溶媒を含む溶媒、を含む、感光性樹脂組成物。 - 前記高沸点溶媒は、γ−ブチロラクトン、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ブチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、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エチルエーテルアセテート、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記高沸点溶媒は、前記溶媒の総量を基準として5〜60重量%の量で含まれる、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記高沸点溶媒は、前記溶媒の総量を基準として15〜40重量%の量で含まれる、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記コポリマー(1)は、(1−1)エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、またはそれらの混合物に由来する構造単位、及び(1−2)芳香族環を含有するエチレン性不飽和化合物に由来する構造単位を含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載される感光性樹脂組成物を使用することによって製造される、有機絶縁膜。
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