JP2019053266A - 感光性樹脂組成物、硬化膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献3、4についても密着性に優れた組成物が開示されているが、薬品耐性、フォトリソグラフィでの解像性、脱ガスの観点で不十分であった。
<1>すなわち本発明は、樹脂(A)、シランカップリング剤(B)、重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む感光性樹脂組成物であって、樹脂(A)が、下記(a)と(b)との共重合体に、(c)次いで(d)を反応させた樹脂を含み、シランカップリング剤(B)の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分中、5〜20質量%である感光性樹脂組成物に関する。
(a):炭素数2〜4の環状エーテル骨格及びエチレン性不飽和結合を有する単量体
(b):(a)と共重合可能な不飽和結合を有し、(a)とは異なる単量体
(c):不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種
(d):無水コハク酸
なお、本願では、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」、又は「(メタ)アクリルアミド」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ、「アクリロイル及び/又はメタクリロイル」、「アクリル及び/又はメタクリル」、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」、「アクリレート及び/又はメタクリレート」、又は「アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド」を表すものとする。
本発明の感光性樹脂組成物は、樹脂(A)、シランカップリング剤(B)、重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む感光性樹脂組成物であって、樹脂(A)が、下記(a)と(b)との共重合体に、(c)次いで(d)無水コハク酸を反応させた特定樹脂を含み、さらに、シランカップリング剤(B)の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分中、5〜20質量%である。
(a):炭素数2〜4の環状エーテル骨格及びエチレン性不飽和結合を有する単量体
(b):(a)と共重合可能な不飽和結合を有し、(a)とは異なる単量体
(c):不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種
(d):無水コハク酸
以下、本発明の感光性樹脂組成物の各種構成成分について説明する。
本発明による感光性樹脂組成物は、下記(a)と(b)との共重合体に、(c)次いで(d)を反応させた特定樹脂を含む。
(a):炭素数2〜4の環状エーテル骨格及びエチレン性不飽和結合を有する単量体
(b):(a)と共重合可能な不飽和結合を有し、(a)とは異なる単量体
(c):不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種
(d):無水コハク酸
無水コハク酸で変性した特定樹脂を含むことで密着性、解像性、低脱ガス性に優れ、かつ良好な薬品耐性を有する硬化膜を形成する事ができる。
次いで無水コハク酸(d)を反応させて得られる複雑な構造を有するものであり、一般式(構造)で表すことは不可能であるか、およそ現実的ではないため、製造方法により記載する。
以下、(a)と(b)との共重合体に、(c)次いで(d)を反応させた特定樹脂について詳細に説明する。
(a)としては、例えば、オキシラニル基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体(a−X)、オキセタニル基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体(a−Y)、テトラヒドロフリル基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体(a−Z)等が挙げられる。
(a−X)としては、例えば、鎖式オレフィンをエポキシ化した構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(a−1)、シクロアルケンをエポキシ化した構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(a−2)が挙げられる。
(a−X)としては、オキシラニル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましく、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(a−2)がさらに好ましい。
(a−Y)としては、オキセタニル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体であることが好ましい。(a−Y)としては、例えば、3−メチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン、3−メチル−3−(メタ)アクリロイルオキシエチルオキセタン、3−エチル−3−(メタ)アクリロイルオキシエチルオキセタン等が挙げられる。
(a−Z)としては、テトラヒドロフリル基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体がより好ましい。(a−Z)としては、具体的には、テトラヒドロフルフリルアクリレート(例えば、ビスコートV#150、大阪有機化学工業(株)製)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート等が挙げられる。
(b)としては、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、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルシクロヘキシル(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、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル類;
[一般式(1)及び(2)中、R1は、水素原子又はベンゼン環を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基である。]
一般式(1)及び(2)の構造をもつ単量体(b1)としては、具体的にはスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、インデン、アセチルナフテン、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル等のモノマー・オリゴマー、又は一般式(5)に示すエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。
[一般式(5)中、R6は、水素原子又はメチル基であり、R7は、炭素数2又は3のアルキレン基であり、R8は、ベンゼン環を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基であり、nは、1〜15の整数である。]
第一工業製薬社製ニューフロンティア CEA〔EO変性クレゾールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:メチル基、n=1又は2、〕、NP−2〔n−ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n=2〕、N−177E〔n−ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n=16〜17〕、若しくはPHE〔フェノキシエチルアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、
ダイセル社製、IRR169〔エトキシ化フェニルアクリレート(EO 1mol)、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、又はEbecryl110〔エトキシ化フェニルアクリレート(EO 2mol)、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=2〕、
東亞合成社製アロニックス M−101A〔フェノールEO変性(n≒2)アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒2〕、M−102〔フェノールEO変性(n≒4)アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒4〕、M−110〔パラクミルフェノールEO変性(n≒1)アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:パラクミル、n≒1〕、M−111〔n−ノニルフェノールEO変性(n≒1)アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n≒1〕、M−113〔n−ノニルフェノールEO変性(n≒4)アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n≒4〕、若しくはM−117〔n−ノニルフェノールPO変性(n≒2.5)アクリレート、R6:水素原子、R7:プロピレン基、R8:n−ノニル基、n≒2.5〕、
共栄社製ライトアクリレート PO−A〔フェノキシエチルアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、P−200A〔フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒2〕、NP−4EA〔ノニルフェノールEO付加物アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n≒4〕、若しくはNP−8EA〔〔ノニルフェノールEO付加物アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基、n≒8〕、又はライトエステル PO〔フェノキシエチルメタクリレート、R6:メチル基、R7:プロピレン基、R8:水素原子、n=1〕、
日油社製ブレンマー ANE−300〔ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:−ノニル基、n≒5〕、ANP−300〔ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:プロピレン基、R8:n−ノニル基、n≒5〕、43ANEP−500〔ノニルフェノキシ−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基及びプロピレン基、R8:−ノニル基、n≒5+5〕、70ANEP−550〔ノニルフェノキシ−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基及びプロピレン基、R8:n−ノニル基、n≒9+3〕、75ANEP−600〔ノニルフェノキシ−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−アクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基及びプロピレン基、R8:n−ノニル基、n≒5+2〕、AAE−50〔フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、AAE−300〔フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒5.5〕、PAE−50〔フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、R6:メチル基、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、PAE−100〔フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、R6:メチル基、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=2〕、若しくは43PAPE−600B〔フェノキシ−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−メタクリレート、R6:メチル基、R7:エチレン基及びプロピレン基、R8:水素原子、n≒6+6〕、
新中村化学社製NK ESTER AMP−10G〔フェノキシエチレングリコールアクリレート(EO1mol)、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、AMP−20G〔フェノキシエチレングリコールアクリレート(EO2mol)、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒2〕、AMP−60G〔フェノキシエチレングリコールアクリレート(EO6mol)、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n≒6〕、PHE−1G〔フェノキシエチレングリコールメタクリレート(EO1mol)、R6:メチル基、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、
大阪有機化学社製ビスコート #192〔フェノキシエチルアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕、あるいは、
日本化薬製SR−339A〔2−フェノキシエチレングリコールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:水素原子、n=1〕,若しくはSR−504(エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、R6:水素原子、R7:エチレン基、R8:n−ノニル基〕等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
化学式(3)又は(4)の構造をもつ単量体(b2)としては、具体的には一般式(6)に示すエチレン性不飽和単量体、又は一般式(7)に示すエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。
[一般式(6)、一般式(7)中、R9は、水素原子又はメチル基であり、R10は、炭素数2又は3のアルキレン基であり、mは、1〜15の整数である。]
日立化成社製ファンクリル FA−513A〔ジシクロペンタニルアクリレート、R9:水素原子、R10:なし、m=0〕、又はFA−513M〔ジシクロペンタニルメタクリレート、R9:メチル、R10:なし、m=0〕等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
日立化成社製ファンクリル FA−511A〔ジシクロペンテニルアクリレート、R9:水素原子、R10:なし、m=0〕、FA−512A〔ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、R9:水素原子、R10:エチレン基、m=1〕、FA−512M〔ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、R9:メチル基、R10:エチレン基、m=1〕、又はFA−512MT〔ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、R9:メチル基、R10:エチレン基、m=1〕等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用することもできる。
(c)としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、o−ビニル安息香酸、m−ビニル安息香酸、p−ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類;
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、3‐ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1、4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物類;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)等の不飽和ジカルボン酸類無水物;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
これらのうち、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等が共重合反応性の点やアルカリ溶解性の点から好ましく用いられる。
(d)として無水コハク酸を使用することにより良好な密着性、高い解像性が両立され、120℃以下の低温で硬化させた場合でも良好な薬品耐性、高硬度、脱ガスの少ない塗膜を作製することができる。類似化合物としてはその他にも無水マレイン酸、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等の多塩基酸無水物が挙げられるが、無水コハク酸の場合、分子サイズが小さいこと、開環反応により生成するカルボン酸と二重結合部位の自由度が他の類似化合物と比較して高いことが特徴となる。自由度の高い二重結合はより高い反応性を示すため密着性が向上し良好な薬品耐性を付与するとともに、硬度が高く脱ガスの少ない塗膜の作製が可能となる。一方で自由度の高いカルボン酸を有することで現像性が良化し、解像性の高い塗膜の作製が可能となる。
ここで重量平均分子量は、東ソー株式会社製ゲルパーミエイションクロマトグラフィー「HLC−8120GPC」において、分離カラムを4本直列に繋ぎ、充填剤には順に東ソー株式会社製「TSK−GEL SUPER H5000」、「H4000」、「H3000」、及び「H2000」を用い、移動相にテトラヒドロフランを用いて測定したポリスチレン換算分子量である。
その他の樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び感光性樹脂等を更に追加して使用することができる。樹脂は、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂であることが好ましい。また、アルカリ現像型レジスト材の形態で用いる場合には、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を共重合したアルカリ可溶性ビニル系樹脂を用いることが好ましい。また、さらに光感度を向上と薬品耐性の改善を目的に、エチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性樹脂を用いることもできる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂等が挙げられる。中でもアクリル樹脂を用いることが好ましい。
これらの中でも、酸性基を有するアクリル樹脂、及びスチレン/スチレンスルホン酸共重合体から選ばれる少なくとも1種の樹脂、特に酸性基を有するアクリル樹脂は、耐熱性、透明性が高いため、好適に用いられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ化合物、ベンゾグアナミン化合物、ロジン変性マレイン酸化合物、ロジン変性フマル酸化合物、メラミン化合物、尿素化合物、カルド化合物、及びフェノール化合物といった、低分子化合物でもよく、本発明はこれに限定されるものではない。このような熱硬化性樹脂を含むことで、フィルタセグメントの焼成時に樹脂が反応し、塗膜の架橋密度を高め、耐熱性が向上し、フィルタセグメント焼成時の顔料凝集が抑えられるという効果が得られる。
これらの中でも、エポキシ樹脂、カルド樹脂、又はメラミン樹脂が好ましい。
感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
本発明の感光性樹脂組成物は、シランカップリング剤を特定範囲量含むことで基材への密着が良く、良好な薬品耐性を示す。特に本願の特定樹脂と組み合わせることで、解像性と薬品耐性が著しく向上する。
シランカップリング剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分中、5質量%以上である。5質量%より少ない場合、高精細な微細画素パターンを形成する場合に塗膜の一部が剥がれるといった問題が生じる。より好ましくは7質量%以上、特に好ましくは10質量%以上である。7質量%以上になると微細画素パターン形成のみでなく、薬品耐性の観点からも良好になる。
また、シランカップリング剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分中、20質量%以下である。20質量%を超える場合、強い架橋構造が得られず薬品耐性が悪化する問題が生じる。より好ましくは15質量%以下である。15質量%以下になると解像性の観点から良好になる。
ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、等のビニル基を有するシランカップリング剤、
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチ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、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチ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、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、等のエポキシ基を有するシランカップリング剤、
p-スチリルトリメトキシシラン等のスチリル基を有するシランカップリング剤、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等の(メタ)アクリロキシ基を有するシランカップリング剤、
N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、等のアミノ基を有するシランカップリング剤、
3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイド基を有するシランカップリング剤、
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、等のメルカプト基を有するシランカップリング剤、
ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィト゛等のスルフィド基を有するシランカップリング剤、
3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアノ基を有するシランカップリング剤、
3−カルバメートエチル)プロピルトリメトキシシラン、(3−カルバメートエチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3−カルバメートプロピル)プロピルトリエトキシシラン、(3−カルバメートプロピル)プロピルトリメトキシシラン、(3−カルバメートプロピル)プロピルトリプロパキシシラン、(3−カルバメートブチル)プロピルトリエトキシシラン、(3−カルバメートブチル)プロピルトリメトキシシラン、(3−カルバメートブチル)プロピルトリプロパキシシラン、(3−カルバメートブチル)ブチルトリプロパキシシラン、(3−カルバメートブチル)プロピルメチルジエトキシシラン、(3−カルバメートペンチル)プロピルトリエトキシシラン、(3−カルバメートヘキシル)プロピルトリエトキシシラン、(3−カルバメートオクチル)ペンチルトリブトキシシラン、(3−カルバメートエチル)プロピルシリルトリクロライド、(3−カルバメートエチル)プロピルトリメチルシラン、(3−カルバメートエチル)プロピルジメチルシラン、(3−カルバメートエチル)プロピルトリブチルシラン、(3−カルバメートエチル)エチル-p-キシレントリエトキシシラン、(3−カルバメートエチル)-p-フェニレントリエトキシシラン等のカルバメート基を有するシランカップリング剤
などがあげられる。
これらのシランカップリング剤(B)は、1種を単独で、又は必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物に添加しても良い重合性化合物(C)には、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが含まれる。
本発明における重合性化合物(C)は、ウレタン(メタ)アクリレートを含む重合性不飽和結合基を有する単量体を含有することができる。ウレタン(メタ)アクリレートを含むことで、現像時の基板に対する塗膜密着性や薬品耐性が良化するため好ましい。これは通常は光硬化により塗膜内にひずみが生じるが、ウレタン(メタ)アクリレートを含むことによりそのひずみが緩和された塗膜となり密着性や薬品耐性の良化につながる。
本発明の感光性樹脂組成物は、該組成物を紫外線照射により硬化させ、フォトリソグラフ法によりフィルタセグメントを形成する場合、重合開始剤等を加えて溶剤現像型あるいはアルカリ現像型レジスト材の形態で調製することができる。光重合開始剤(D)を使用する際の配合量は、感光性樹脂組成物の全固形分中、好ましくは0.2〜10.0質量%
であり、より好ましくは0.5〜7.0質量%である。光重合性化合物の含有量の範囲が前記にあると、脱ガスと微細パターンの解像性が良好な塗膜が得られる。
さらに、本発明の樹脂組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤としては、カルコン誘導体、ジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、又はミヒラーケトン誘導体、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’又は4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。
溶剤(E)としては、例えば乳酸エチル、ベンジルアルコール、1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ−ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、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ジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、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メチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、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メチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、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、ジ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モノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、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、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピ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モノプロピルエーテル、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メ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プロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。
中でも、低温硬化での製造プロセスにおいても塗膜硬度や薬品耐性が十分発揮されるためには沸点が130℃以下の溶剤を全溶剤中10〜80%含有することが好ましい。
沸点が130℃以下の溶剤としては、例えば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、2−メチルー1,3−プロパンジオール、イソブチルアルコール、酢酸イソブチル、イソブチルアセテート、n−プロピルアセテート、酢酸プロピル、酢酸n−ブチル、n−ブチルアルコール、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。特に感光性樹脂組成物に使用される他の化合物との相溶性の観点から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メチルエーテルが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、無機微粒子(F)を含むことで、より高硬度で、薬品耐性に優れる塗膜を得ることができる。好ましくは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモン及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素の無機微粒子であり、より好ましくは、屈折率、透明性に優れる点で、ジルコニウム、ケイ素の無機微粒子である。
上記、無機微粒子は、単独で使用しても良いし、2種以上を混合して使用することも出来る。
表面を疎水化する表面処理剤としては、特に限定されないが、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸などの脂肪族系、脂肪族石鹸などの界面活性剤系、前述したシランカップリング剤、シリコーン化合物又はフッ素化合物等を用いるものがある。
シリコーン化合物としては、ジメチコン、メチコン、アルキル変性シリコーン、シリコーンレジンなどが挙げられる。
フッ素化合物としては、フッ素変性アルキル化合物及びフッ素変性シリコーン化合物が挙げられ、例えばパーフルオロアルキルリン酸エステルとその塩、パーフルオロアルキルシラン、パーフルオロアルキルカルボン酸などがを含む。またフッ素化合物とともにアクリル酸アルキルや(アクリル酸アルキル/ジメチコン)コポリマーなどと併用した疎水化処理を施してもよい。
本発明に用いられるケイ素の酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、日産化学工業(株)製PMA−ST、MA−ST−MS、IPA−ST、IPA−ST−MS、IPA−ST−L、IPA−ST−ZL、IPA−ST−UP、EG−ST、NPC−ST−30、MEK−ST、MEK−ST−L、MIBK−ST、NBA−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−UP、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL等、触媒化成工業(株)製中空シリカCS60−IPA等を挙げることができる。また粉体シリカとしては、日本アエロジル(株)製アエロジル130、アエロジル300、アエロジル380、アエロジルTT600、アエロジルOX50、旭硝子(株)製シルデックスH31、H32、H51、H52、H121、H122、日本シリカ工業(株)製E220A、E220、富士シリシア(株)製SYLYSIA470、日本板硝子(株)製SGフレ−ク等を挙げることができる。
本発明には現像性の良化を目的に表面処理を施した微粒子分散液を用いることもできる。市販品としては、MEK−AC−2140Z、MEK−AC−4130Y、MEK−AC−5140Z、PGM−AC−2140Y、PGM−AC−4130Y、MIBK−AC−2140Z、MIBK−SD−L、MEK−EC−2130Y、MEK−EC−6150P、MEK−EC−7150P等を挙げることができる。
本発明に用いられるアルミニウムの酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、日産化学工業(株)製AS−200、AS−520−A等を挙げることができる。
本発明に好ましく用いられるジルコニアの酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、日産化学工業(株)製ZR−40BL、ZR−30BS、ZR−30AL、ZR−30AH等を挙げることができる。その他、ジルコニアの酸化物微粒子分散液は特許4692630号記載の方法で得ることができる。
本発明に特に好ましく用いられるチタンの酸化物微粒子として市販されている商品としては、SA−TTO−S−4(10%)MiBrid Powder(ジメチコンで疎水
化処理した微粒子(30nm)酸化チタン)(三好化成株式会社製)、MT−02(メチコンで疎水化処理した微粒子(20nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−01(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びステアリン酸で疎水化処理した微粒子(10nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−10EX(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びイソステアリン酸で疎水化処理した微粒子(10nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−100TV(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びステアリン酸で疎水化処理した微粒子(15nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−100Z(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びステアリン酸で疎水化処理した微粒子(15nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−150EX(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びイソステアリン酸で疎水化処理した微粒子(15nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MTY−02(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化珪素、水酸化珪素及びシリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(10nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MTY−110M3S(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化珪素、水酸化珪素及びシリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(10nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MT−500SAS(酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化珪素、水酸化珪素及びシリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(30nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、MTY−700BS(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(80nm)酸化チタン)(テイカ株式会社製)、STR−60C−LP(alumina及びorganopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(30×90nm)酸化チタン)(堺化学工業株式会社製)、STR−100C−LP(alumina及びorganopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(20×100nm)酸化チタン)(堺化学工業株式会社製)、STR−100A−LP(D.silica、alumina及びorganopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(20×100nm)酸化チタン)(堺化学工業株式会社製)、D−962(堺化学工業株式会社製)、ナノテック(シーアイ化成株式会社製)、等が挙げられる。その他、チタニウムの酸化物微粒子分散液は特許4692630号記載の方法で得ることができる。
本発明に用いられる亜鉛の酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、MZ−505S((ジメチコン/メチコン)コポリマーで疎水化処理した微粒子(30nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、FINEX−K2−LP2((ジメチコン/メチコン)コポリマーで疎水化処理した微粒子(30nm)酸化亜鉛)(堺化学工業株式会社製)、Z−COTE HP1(ジメチコンで疎水化処理した微粒子(25nm)酸化亜鉛)(BASF・ジャパン社製)、SAMTUFZO−450(13%)(ジメチコン及びミリスチン酸で疎水化処理した微粒子(40nm)酸化亜鉛)(三好化成株式会社製)、SAS−UFZO−450(13%)(ジメチコン及びメチコンで疎水化処理した微粒子(40nm)酸化亜鉛)(三好化成株式会社製)、MZY−303S(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(35nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、MZ−306X(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(35nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、MZY−505S(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(25nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、MZY−510M3S(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(25nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、MZ−506X(シリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(25nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、MZ−510HPSX(酸化珪素、水酸化珪素及びシリコーンオイルで疎水化処理した微粒子(25nm)酸化亜鉛)(テイカ株式会社製)、FINEX−30S−LP2(organopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(35nm)酸化亜鉛)(堺化学工業株式会社製)、FINEX−30W−LP2(D.silica及びorganopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(35nm)酸化亜鉛)(堺化学工業株式会社製)、FINEX−50S−LP2(organopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(20nm)酸化亜鉛)(堺化学工業株式会社製)、FINEX−50W−LP2(D.silica及びorganopolysiloxaneで疎水化処理した微粒子(20nm)酸化亜鉛)(堺化学工業株式会社製)、ナノテック(シーアイ化成株式会社)等が挙げられる。
本発明に特に好ましく用いられるアンチモンの酸化物微粒子として市販されている商品としては、日本精鉱(株)製PATOX−U等(30nm;三酸化二アンチモン)が挙げられる。本発明に好ましく用いられるアンチモンの酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、日産化学工業(株)製セルナックスCX−Z330Hを挙げることができる。
本発明に特に好ましく用いられるセリウムの酸化物微粒子として市販されている商品としては、エア・ブラウン(株)製TECNAPOW−CEO2等(10nm;二酸化セリウム)が挙げられる。本発明に好ましく用いられるセリウムの酸化物微粒子分散液として市販されている商品としては、SI01−5 セリガードSC6832(メチコンで疎水
化処理した微粒子(35nm)酸化セリウム)(大東化成工業株式会社製)等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物には、露光時にマスクの回折光による感光を防ぐために紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤を使用することにより塗膜内の光硬化が均一となり、薬品に浸漬した場合の塗膜の膨潤が抑えられる効果も併せて得る事ができる。紫外線吸収剤とは、光重合開始剤以外の紫外線吸収機能を有する有機化合物である。感光性樹脂組成物中の全固形分に対する紫外線吸収剤の含有量は0.05〜3.0質量%であることが好ましい。紫外線吸収剤の含有量が、上記より少ない場合、紫外線吸収剤の効果が小さく、感光性樹脂組成物パターンのテーパー部が長く引き伸ばされ、高精細な微細画素パターンを形成することが困難になるとともに残渣が多くなることがある。また、上記より多い場合には、不溶解分の発生や、密着性、硬度が低くなるといった不具合が発生することがある。
紫外線吸収剤の波長365nmにおける吸光度は0.4以上であることが好ましい。吸光度は紫外線吸収剤をクロロホルムなどの波長365nmに吸収のない溶媒に溶解させ、10mg/Lまで希釈した時の測定値であり以下に測定方法について説明する。
この方法はLambert−Beerの法則として知られた溶液濃度と光吸収との関係を利用したものである。つまり、ある濃度の溶液を一定の厚みを持つ透明な容器に封入しその片面から強度I0の光を照射し、反対側の面から出てくる強度Iの光を観測すると入射した光は容器内部の溶液に吸収されその強度が弱まる。そして、その強度の弱まり方は、溶液の濃度に比例することが知られている。この法則を表す関係式はAを吸光度とすると、
A=−Log(I0/I)=abc
と表わされる。ここで、aは比例定数、bは溶液の厚さ、cは溶液濃度である。
具体的にはBASF社製「TINUVIN P」(吸光度0.40)、「TINUVIN 326」(吸光度0.48)、「TINUVIN 360」(吸光度0.40)、シプロ化成社製「シーソーブ 107」(吸光度0.60)ADEKA社製「アデカスタブ LA-F70」(吸光度0.90)等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物には、露光時にマスクの回折光による感光を防ぐために、重合禁止剤を含有させることもできる。
重合禁止剤としては、カテコール、レゾルシノール、1,4−ヒドロキノン、2−メチルカテコール、3−メチルカテコール、4−メチルカテコール、2−エチルカテコール、3−エチルカテコール、4−エチルカテコール、2−プロピルカテコール、3−プロピルカテコール、4−プロピルカテコール、2−n−ブチルカテコール、3−n−ブチルカテコール、4−n−ブチルカテコール、2−tert−ブチルカテコール、3−tert−ブチルカテコール、4−tert−ブチルカテコール、3,5−ジ−tert−ブチルカテコール等のアルキルカテコール系化合物、2−メチルレゾルシノール、4−メチルレゾルシノール、2−エチルレゾルシノール、4−エチルレゾルシノール、2−プロピルレゾルシノール、4−プロピルレゾルシノール、2−n−ブチルレゾルシノール、4−n−ブチルレゾルシノール、2−tert−ブチルレゾルシノール、4−tert−ブチルレゾルシノール等のアルキルレゾルシノール系化合物、メチルヒドロキノン、エチルヒドロキノン、プロピルヒドロキノン、tert−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン等のアルキルヒドロキノン系化合物、トリブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリベンジルホスフィンなどのホスフィン化合物、トリオクチルホスフィンオキサイド、トリフェニルホスフィンオキサイドなどのホスフィンオキサイド化合物、トリフェニルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイトなどのホスファイト化合物、ピロガロール、フロログルシンなどが挙げられる。重合禁止剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分100質量部に対して、0.01〜0.4質量部が好ましい。含有量が、上記より少ない場合、重合禁止剤の効果が小さく、感光性樹脂組成物パターンのテーパー部が長く引き伸ばされ、高精細な微細画素パターンを形成することが困難になるとともに残渣が多くなることがある。また上記より多い場合には、密着性が低くなるといった不具合が発生することがある。
本発明の感光性樹脂組成物には、基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、ポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310などが挙げられる。ポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、ポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、感光性樹脂組成物の全重量を基準(100質量%)として、0.003〜0.5質量%用いることが好ましい。
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤は、加熱工程を経ることによる黄変等による透過率の低下を抑制することができる。そのため、酸化防止剤を含むことで、加熱工程時の黄変を防止し、透過率の高い塗膜を得る事ができる。
例えば、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、2,2−チオ−ジエチレンビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナミド)、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メトキシフェノール、トリエチレングリコール−ビス{3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、1,6−ヘキサンジオール−ビス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、ペンタエリスリチル−テトラキス{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート}、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンゼンなどが挙げられ、単独又は2種以上を使用してもよい。
リン系酸化防止剤としては、市販されているものを使用できるが、トリス[2,4−ジ−(tert)−ブチルフェニル]ホスフィントリス[2−[[2,4,8,10−テトラキス(1,1−ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2−[(4,6,9,11−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン−2−イル)オキシ]エチル]アミン、亜りん酸エチルビス(2,4−ジtert−ブチル−6−メチルフェニル)が挙げられ、これらからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましく、これらは1種又は2種以上を使用することができる。
イオウ系酸化防止剤は分子中にイオウを含む酸化防止剤である。このような含イオウ系酸化防止剤としては市販されているものを使用できるが、3,3’−チオジプロパン酸ジオクタデシル、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジパルミチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート、4,4’−チオビス−3−メチル−6−tert−ブチルフェノール、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が挙げられ、これらからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましく、これらは1種又は2種以上を使用することができる。
本発明の感光性樹脂組成物には貯蔵安定剤を含有することができる。貯蔵安定剤としては、例えばベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸及びそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、感光性樹脂組成物の合計100質量%中、0.1〜5質量%の量で用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、樹脂(A)と、シランカップリング剤(B)と、重合性化合物(C)と、光重合開始剤(D)と、溶剤(E)と、必要に応じて添加する無機微粒子(F)等を攪拌・混合して得ることが出来る。本発明の感光性樹脂組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子及び混入した塵、異物の除去を行うことが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、硬度、密着性、エッチャント耐性、耐湿熱性に優れる塗膜を形成することができるため、タッチパネル、液晶表示装置、有機EL装置等に適している。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記感光性樹脂組成物を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する塗膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)である。
(樹脂溶液(A−1))
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にPGMEA100部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら120℃に加熱して、同温度で滴下管よりスチレン5.2部、グリシジルメタクリレート35.5部、ジシクロペンタニルメタクリレート41.0部、アゾビスイソブチロニトリル2.5部の混合物を2.5時間かけて滴下し重合反応を行った。
次にフラスコ内を空気置換し、アクリル酸17.0部にトリスジメチルアミノメチルフェノール0.3部、及びハイドロキノン0.3部を投入し、120℃で5時間反応を続け固形分酸価=0.8となったところで反応を終了し、重量平均分子量が約5,000の樹脂溶液を得た。
さらに無水コハク酸20.0部、トリエチルアミン0.5部を加え120℃で4時間反応させ、不揮発分が40%になるようにPGMEAを添加して樹脂溶液(A−1)を調製した。
表1に示す組成、及び配合量(質量部)に変更した以外は、樹脂溶液(A−1)と同様にして、樹脂溶液(A−2〜3)を合成した。
(重合性化合物(C−1))
内容量が1リットルの5つ口反応容器に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(アロニックスM−400(東亞合成社製))623g、ヘキサメチレンジイソシアネート44gを仕込み、60℃で8時間反応させ、多官能ウレタンアクリレート(1)を含む生成物を得た。生成物中、多官能ウレタンアクリレート(1)の占める割合は、45質量%であり、残部を他の光重合性モノマーで占めている重合性化合物(C−1)を得た。
なお、IR分析により、反応生成物中にイソシアネート基が存在しないことを確認した。
内容量が1リットルの5つ口反応容器に、トリメチロールプロパンのヘキサメチレンジイソシアネート付加物(コロネートHL(東ソー社製))600g、ペンタエリスリトールトリアクリレート950gを仕込み、60℃で8時間反応させ、多官能ウレタンアクリレート(2)を含む生成物を得た。生成物中、多官能ウレタンアクリレート(2)の占める割合は、80質量%であり、残部を他の光重合性モノマーで占めている重合性化合物(C−2)を得た。
なお、IR分析により、反応生成物中にイソシアネート基が存在しないことを確認した。
[実施例1]
(感光性樹脂組成物(R1))
下記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、感光性樹脂組成物(R1)を得た。
樹脂溶液(A−1) :32.45部
KBM−403 : 2.00部
(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製))
重合性化合物(C−1) : 4.00部
Irg.907 : 1.00部
(イルガキュア907(BASF社製))
BYK−330 2%溶液 : 1.00部
(ポリエーテル構造含有ジメチルシロキサンのPGMEA溶液(ビックケミー社製))
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート :39.55部
プロピレングリコールメチルエーテル :20.00部
(感光性樹脂組成物(R2〜42))
表2〜7に示した組成、及び配合量(質量部)に変えた以外は、感光性樹脂組成物(R1)と同様にして、混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、感光性樹脂組成物(R2〜42)を得た。
得られた感光性樹脂組成物(R1〜R42)について、以下の方法で評価を行った。結果を表2〜7に示す。
感光性樹脂組成物を、100mm×100mm、0.7mmのガラス基板(コーニング社製ガラス イーグル2000)にスピンコーターを用いて100℃60分加熱後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布した基板を得た。次に、80℃に加熱したホットプレート上で2分間保持した後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量100mJ/cm2で紫外線露光を行った。露光後の塗膜を有機アルカリ現像液NMD−3(東京応化工業社製)で1分、パドル現像を行った。パドル現像後、20秒スピンシャワーにて純水でリンスを行い、スピン乾燥により基板を乾燥させた後クリーンオーブン中100℃で60分間加熱した。
作製した塗膜を5mg剥がして採取し、TG/DTA測定を行い、初期質量に対する質量減少率を測定し、下記基準で評価した。TG/DTAはセイコーインスツルメンツ社のEXSTAR TG/DTA6200を用い、窒素流量200mL/min、室温から5℃/minで150℃まで昇温し20分保持するプログラムで測定した。
○:質量減少率が1.0%未満(良好なレベル)
△:質量減少率が1.0%以上、2.0%未満(実用可能なレベル)
×:質量減少率が2.0%以上(実用には適さないレベル)
≪ITOエッチャント耐性≫
感光性樹脂組成物を、100mm×100mm、0.7mm厚のITO基板(ジオマテック社製)にスピンコーターを用いて100℃60分加熱後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布した基板を得た。次に、80℃に加熱したホットプレート上で2分間保持した後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量100mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布基板を100℃で60分加熱、放冷して評価用基板を作製した。その後、ITOエッチャント;硝酸/塩酸/水=0.1/1/1に40℃で5分間浸漬し、純水にて洗浄後、24時間放置した。得られた基板をJIS K5600−5−6に準じた付着性(クロスカット法)試験により塗膜の基材密着性を評価し、碁盤目25個中の剥離個数を数え、下記基準で評価した。
〇:碁盤目の剥離個数が0個(良好なレベル)
△:碁盤目の剥離個数が1個以上、3個未満(実用可能なレベル)
×:碁盤目の剥離個数が3個以上(実用には適さないレベル)
ITOエッチャント耐性の評価と同じ方法で、Mo基板(東邦化研社製)上に塗膜を作製した後、Moエッチャント;リン酸/酢酸/硝酸/水=80/5/5/10に40℃で5分間浸漬し、純水にて洗浄後、24時間放置した。得られた基板をJIS K5600−5−6に準じた付着性(クロスカット法)試験により塗膜の基材密着性を評価し、碁盤目25個中の剥離個数を数え、下記基準で評価した。
〇:碁盤目の剥離個数が0個(良好なレベル)
△:碁盤目の剥離個数が1個以上、3個未満(実用可能なレベル)
×:碁盤目の剥離個数が3個以上(実用には適さないレベル)
感光性樹脂組成物を、100mm×100mm、0.7mm厚のガラス基板(コーニング社製ガラス イーグル2000)上に、スピンコーターを用いて100℃60分加熱後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布した基板を得た。次に、80℃に加熱したホットプレート上で2分間保持した後、塗膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて100mJ/cm2の紫外線を照射した。露光後の塗膜を有機アルカリ現像液NMD−3(東京応化工業社製)で1分、パドル現像を行った。パドル現像後、20秒スピンシャワーにて純水でリンスを行い、スピン乾燥により基板を乾燥させた後クリーンオーブン中100℃で60分間加熱した。得られた画素パターンの膜厚を表面形状測定器DEKTAK150(アルバックイーエス社製)で測定した後、ITOエッチャント;硝酸/塩酸/水=0.1/1/1に40℃で5分間浸漬し、純水にて洗浄後膜厚を測定した。下記計算式により、膜厚膨潤率を求めた。
膜厚膨潤率(%)=(溶剤浸漬後の膜厚/溶剤浸漬前の膜厚)×100
膜厚膨潤率は95−105%の範囲であることが好ましく、97−103%の範囲であることがより好ましい。
100mm×100mm、0.7mm厚のガラス基板(コーニング社製ガラス イーグル2000)上に、スピンコーターを用いて100℃60分加熱後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布した基板を得た。次に、80℃に加熱したホットプレート上で2分間保持した後、i線ステッパー露光装置FPA−3000i5+(Canon(株)製)を使用して、365nmの波長で1000J/m2の露光を行った。露光は、5.0μ
m四方の正方形の遮光部と透過部が市松模様に並んだフォトマスクを通して行った。露光後の塗膜を有機アルカリ現像液NMD−3(東京応化工業社製)で1分、パドル現像を行った。パドル現像後、20秒スピンシャワーにて純水でリンスを行い、スピン乾燥により基板を乾燥させた後クリーンオーブン中100℃で60分間加熱した。得られた画素パターンについて、遮光部により形成されたホール画素パターンを走査型電子顕微鏡(日立ハイテク社製「S−3000N」)を用いて観察し、下記基準で評価した。
◎: ホール寸法が4.8μm以上、5.0μm未満(非常に良好なレベル)
○: ホール寸法が4.5μm以上、4.8μm未満(良好なレベル)
△: ホール寸法が4.0μm以上、4.5μm未満(実用可能なレベル)
×: ホール寸法が4.0μm未満(実用には適さないレベル)
感光性樹脂組成物を、100mm×100mm、0.7mm厚のガラス基板(コーニング社製ガラス イーグル2000)に、スピンコーターを用いて100℃60分加熱後の仕上がり膜厚が2.0μmとなるように塗布した基板を得た。次に、80℃に加熱したホットプレート上で2分間保持した後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm2、露光量100mJ/cm2で紫外線露光を行った。塗布基板を100℃で60分加熱、放冷した。この基板を、JIS K−5400−1990の8.4.1鉛筆引っかき試験
により保護膜の鉛筆表面硬度を測定し、下記基準で評価を行った。
○:鉛筆表面硬度が2H以上(良好なレベル)
△:鉛筆表面硬度がH(実用可能なレベル)
×:鉛筆表面硬度がF以下(実用には適さないレベル)
≪シランカップリング剤(B)≫
KBM−403:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製)KBM−503:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製)
KBM−5103:3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製)
KBM−803:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製)
KBM−9659:トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート(信越シリコーン社製)
KBE−9007:3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越シリコーン社製)
≪重合性化合物(C)≫
C−1:前記合成した重合性化合物。多官能ウレタンアクリレート45質量%含有
C−2:前記合成した重合性化合物。多官能ウレタンアクリレート80質量%含有
C−3(M402):アロニックスM−402(東亞合成社製)
ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレートの混合物
≪光重合開始剤(D)≫
Irg.907:イルガキュア907(BASF社製)
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
Irg.OXE−01:イルガキュアOXE−01(BASF社製)
1.2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]
≪無機微粒子(F)≫
PMA−ST:シリカ微粒子(日産化学社製、固形分30質量%)
PGM−AC−2140Y:シリカ微粒子(日産化学社製、固形分42質量%)
AS−520−A:アルミナ微粒子(日産化学社製、固形分20質量%)
ZR−20AS:ジルコニア微粒子(日産化学社製、固形分20質量%)
≪紫外線吸収剤(G)≫
紫外線吸収剤(G−1):(ベンゾトリアゾール系化合物) 2−(3−tブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
(BASF社製「TINUVIN 326」(吸光度0.48))
紫外線吸収剤(G−2):(ベンゾフェノン系有機化合物) 2,2−ジヒドロキシ−4,4−ジメトキシベンゾフェノン
(シプロ化成社製「シーソーブ 107」(吸光度0.60))
紫外線吸収剤(G−3):(トリアジン系有機化合物) 2,4,6-トリス(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシ-3-メチルフェニル)-1,3,5-トリアジン
(ADEKA社製「アデカスタブ LA−F70」(吸光度0.90))
紫外線吸収剤(G−4):(ベンゾフェノン系有機化合物)[2−ヒドロキシ−4−(オクヒロキシ)フェニル](フェニル)メタノン
(ADEKA社製「アデカスタブ 1413」(吸光度0.10))
≪重合禁止剤≫
MH:メチルヒドロキノン(精工化学社製「MH」)
≪レべリング剤≫
BYK−330 2%:ポリエーテル構造含有ジメチルシロキサンのPGMEA溶液(不揮発分2質量%に調整 (ビックケミー社製)
≪溶剤(E)≫
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
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
Claims (13)
- 樹脂(A)、シランカップリング剤(B)、重合性化合物(C)、光重合開始剤(D)及び溶剤(E)を含む感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)が、下記(a)と(b)との共重合体に、(c)次いで(d)を反応させた樹脂を含み、
シランカップリング剤(B)の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分中、5〜20質量%である感光性樹脂組成物。
(a):炭素数2〜4の環状エーテル骨格及びエチレン性不飽和結合を有する単量体
(b):(a)と共重合可能な不飽和結合を有し、(a)とは異なる単量体
(c):不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種
(d):無水コハク酸 - シランカップリング剤(B)が、(メタ)アクリロキシ基、エポキシ基及びメルカプト基からなる群から選ばれる少なくともひとつの有機基を含有する請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、インジウム、スズ、アンチモン及びセリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を含む無機微粒子(F)を含有する請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記無機微粒子(F)がケイ素を含む無機微粒子である請求項3に記載の感光性樹脂組成物。
- 光重合開始剤(D)の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分中、0.5〜7.0質量%である請求項1〜4いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- シランカップリング剤(B)の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分中、7〜15質量%である請求項1〜5いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、紫外線吸収剤(G)を含有する請求項1〜6いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 重合性化合物(C)がウレタン(メタ)アクリレートを含む請求項1〜7いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 溶剤(E)が沸点130℃以下の溶剤を含有する請求項1〜8いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜9いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から形成されてなる硬化膜。
- 層間絶縁膜、又はオーバーコート膜である請求項10に記載の硬化膜。
- 請求項1〜9いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基材上に塗布後、マスクを介して露光し、現像してパターンを形成後、加熱焼成する工程を有する硬化膜の製造方法。
- 加熱焼成の温度が120℃以下である請求項12に記載の硬化膜の製造方法。
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