JP2021120741A - Photosensitive resin composition, polymer, pattern, color filter, black matrix, display device, and imaging element - Google Patents

Photosensitive resin composition, polymer, pattern, color filter, black matrix, display device, and imaging element Download PDF

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Abstract

To provide a photosensitive resin composition that achieves both sensitivity and developability.SOLUTION: A photosensitive resin composition contains a polymer having a first structural unit represented by general formula (1), and having an acid value of 70 to 300 mg KOH/g and a double bond equivalent of 100 to 500 g/mol. A polymer has a first structural unit represented by general formula (1), and has an acid value of 70 to 300 mg KOH/g, and a double bond equivalent of 100 to 500 g/mol. In general formula (1), RD is a group containing a polymeric carbon-carbon double bond.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、ポリマー、パターン、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、表示装置および撮像素子に関する。 The present invention relates to photosensitive resin compositions, polymers, patterns, color filters, black matrices, display devices and image sensors.

表示装置(液晶ディスプレイ等)や撮像素子(CCD、CMOS等)は、通常、カラーフィルタやブラックマトリクスを備えている。
カラーフィルタやブラックマトリクスの形成には、感光性樹脂組成物が用いられることが多い。具体的には、光硬化性の感光性樹脂組成物により基板上に感光性樹脂膜を形成し、その膜を露光・現像することで、カラーフィルタやブラックマトリクス等のパターンが基板上に形成される。
A display device (liquid crystal display or the like) or an image sensor (CCD, CMOS, etc.) usually includes a color filter or a black matrix.
A photosensitive resin composition is often used for forming a color filter or a black matrix. Specifically, a photosensitive resin film is formed on a substrate with a photocurable photosensitive resin composition, and the film is exposed and developed to form a pattern such as a color filter or a black matrix on the substrate. NS.

特許文献1には、酸基、重合性不飽和基およびブロックイソシアナト基を分子中に含有し、酸価が20〜300mgKOH/gであり、不飽和基当量が100〜4,000g/molであり、ブロックイソシアナト基当量が400〜6,000g/molである硬化性ポリマーが記載されている。また、この硬化性ポリマーを用いてカラーフィルタを形成することが記載されている。 Patent Document 1 contains an acid group, a polymerizable unsaturated group and a blocked isocyanate group in the molecule, has an acid value of 20 to 300 mgKOH / g, and has an unsaturated group equivalent of 100 to 4,000 g / mol. There is described a curable polymer having a blocked isocyanate group equivalent of 400-6,000 g / mol. It is also described that the curable polymer is used to form a color filter.

特許文献2には、重量平均分子量が1000〜6000、酸価が80〜200mgKOH/g、エチレン性不飽和結合当量が500以下のバインダー樹脂を用いて、ブラックマトリクスを形成することが記載されている。 Patent Document 2 describes that a black matrix is formed using a binder resin having a weight average molecular weight of 1000 to 6000, an acid value of 80 to 200 mgKOH / g, and an ethylenically unsaturated bond equivalent of 500 or less. ..

特許文献3には、カルボキシル基を有しない式量70〜120のエチレン性不飽和モノマーと、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマーを含むエチレン性不飽和モノマーをラジカル重合してなる共重合体中のカルボキシル基1molに対し、エポキシ基含有エチレン性不飽和モノマー中のエポキシ基を0.2〜0.9mol反応させて得られた感光性樹脂が記載されている。また、その感光性樹脂を含有する感光性組成物が記載されている。さらに、この感光性組成物を用いてカラーフィルタを形成することが記載されている。
特許文献3において、感光性樹脂の酸価は、好ましくは20〜200mgKOH/gと記載されている。また、感光性樹脂の二重結合当量は、好ましくは300〜1000と記載されている。
Patent Document 3 describes in a copolymer obtained by radically polymerizing an ethylenically unsaturated monomer having a formula of 70 to 120 having no carboxyl group and an ethylenically unsaturated monomer containing a carboxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer. A photosensitive resin obtained by reacting 1 mol of a carboxyl group with 0.2 to 0.9 mol of an epoxy group in an epoxy group-containing ethylenically unsaturated monomer is described. Further, a photosensitive composition containing the photosensitive resin is described. Further, it is described that a color filter is formed by using this photosensitive composition.
In Patent Document 3, the acid value of the photosensitive resin is preferably described as 20 to 200 mgKOH / g. Further, the double bond equivalent of the photosensitive resin is preferably described as 300 to 1000.

特許文献4には、特定の一般式で表されるカルボキシル基含有重合体に、(i)カルボン酸と反応する基とエチレン性不飽和基を有する化合物、または、(ii)カルボン酸と反応する基と珪素系官能基を有する化合物を、反応させて得られるアルカリ可溶性樹脂、また、そのアルカリ可溶性樹脂を含有する感光性樹脂組成物が記載されている。また、この感光性樹脂組成物を用いてカラーフィルタを形成することが記載されている。
特許文献4において、アルカリ可溶性樹脂の酸価は好ましくは25〜100mgKOH/g、エチレン性不飽和基当量は好ましくは50〜400と記載されている。
In Patent Document 4, a carboxyl group-containing polymer represented by a specific general formula is reacted with (i) a compound having a group that reacts with a carboxylic acid and an ethylenically unsaturated group, or (ii) a carboxylic acid. Described is an alkali-soluble resin obtained by reacting a compound having a group and a silicon-based functional group, and a photosensitive resin composition containing the alkali-soluble resin. Further, it is described that a color filter is formed by using this photosensitive resin composition.
Patent Document 4 describes that the acid value of the alkali-soluble resin is preferably 25 to 100 mgKOH / g, and the ethylenically unsaturated group equivalent is preferably 50 to 400.

国際公開第2014/141731号International Publication No. 2014/141731 特開2015−197619号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-197619 特開2011−33951号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-33951 特開2007−264433号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-264433

感光性樹脂組成物、特にネガ型の感光性樹脂組成物を用いてパターンを形成する場合、露光部の光硬化のしやすさ(すなわち感度)と、未露光部の現像液に対する溶解のしやすさ(現像性)とは、トレードオフの関係となりがちである。
特に最近、液晶表示装置や固体撮像素子のさらなる複雑化、微細化等を背景として、感度と現像性を高いレベルで両立させることが求められている。
When a pattern is formed using a photosensitive resin composition, particularly a negative photosensitive resin composition, the exposed portion is easily photocured (that is, the sensitivity) and the unexposed portion is easily dissolved in a developing solution. (Developability) tends to be in a trade-off relationship.
In particular, recently, against the background of further complexity and miniaturization of liquid crystal display devices and solid-state image sensors, it is required to achieve both sensitivity and developability at a high level.

本発明者らは、今回、感度と現像性が両立された感光性樹脂組成物を提供することを目的の1つとして、検討を行った。 The present inventors have conducted a study this time as one of the purposes of providing a photosensitive resin composition having both sensitivity and developability.

本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に提供される発明を完成させた。 As a result of diligent studies, the present inventors have completed the inventions provided below.

本発明によれば、以下が提供される。 According to the present invention, the following are provided.

1.
以下一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマーを含む、感光性樹脂組成物。

Figure 2021120741
一般式(1)中、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
2.
1.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
3.
1.または2.に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位とを含む、感光性樹脂組成物。
4.
1.〜3.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーが、さらに、以下式(MA)で表される第二構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
Figure 2021120741
5.
1.〜4.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーが、さらに、環状炭化水素骨格を有する構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
6.
1.〜5.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーの全構造単位中の前記第一構造単位の比率が、10〜40mol%である、感光性樹脂組成物。
7.
1.〜6.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーの重量平均分子量が、6,000〜25,000である、感光性樹脂組成物。
8.
1.〜7.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに着色剤を含む感光性樹脂組成物。
9.
1.〜7.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに遮光剤を含む感光性樹脂組成物。
10.
以下一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマー。
Figure 2021120741
一般式(1)中、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
11.
10.に記載のポリマーであって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を含むポリマー。
12.
10.または11.に記載のポリマーであって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位とを含むポリマー。
13.
10.〜12.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、以下式(MA)で表される第二構造単位を含むポリマー。
Figure 2021120741
14.
10.〜13.のいずれか1つに記載のポリマーであって、
さらに、環状炭化水素骨格を有する構造単位を含むポリマー。
15.
10.〜14.のいずれか1つに記載のポリマーであって、
全構造単位中の前記第一構造単位の比率が、10〜40mol%であるポリマー。
16.
10.〜15.のいずれか1つに記載のポリマーであって、
重量平均分子量が、6,000〜25,000であるポリマー。
17.
1.〜7.のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるパターン。
18.
8.に記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるカラーフィルタ。
19.
18.に記載のカラーフィルタを備える表示装置。
20.
18.に記載のカラーフィルタを備える撮像素子。
21.
9.に記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるブラックマトリクス。
22.
21.に記載のブラックマトリクスを備える表示装置。
23.
21.に記載のブラックマトリクスを備える撮像素子。 1. 1.
A photosensitive resin composition containing a polymer having a first structural unit represented by the following general formula (1), an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and a double bond equivalent of 100 to 500 g / mol. ..
Figure 2021120741
In the general formula (1), RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.
2.
1. 1. The photosensitive resin composition according to the above.
The first structural unit is a photosensitive resin composition containing a structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more.
3. 3.
1. 1. Or 2. The photosensitive resin composition according to the above.
The first structural unit is a structural unit having a RD of 2 or more and containing a polymerizable carbon-carbon double bond, and a structure having an RD of only 1 containing a polymerizable carbon-carbon double bond. A photosensitive resin composition comprising a unit.
4.
1. 1. ~ 3. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition in which the polymer further contains a second structural unit represented by the following formula (MA).
Figure 2021120741
5.
1. 1. ~ 4. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition, wherein the polymer further comprises a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton.
6.
1. 1. ~ 5. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition in which the ratio of the first structural unit to the total structural unit of the polymer is 10 to 40 mol%.
7.
1. 1. ~ 6. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition having a weight average molecular weight of the polymer of 6,000 to 25,000.
8.
1. 1. ~ 7. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition further containing a colorant.
9.
1. 1. ~ 7. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
A photosensitive resin composition further containing a light-shielding agent.
10.
A polymer having a first structural unit represented by the following general formula (1), having an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and having a double bond equivalent of 100 to 500 g / mol.
Figure 2021120741
In the general formula (1), RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.
11.
10. The polymer described in
The first structural unit is a polymer containing a structural unit in which RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond of 2 or more.
12.
10. Or 11. The polymer described in
The first structural unit is a structural unit in which RD is a group containing two or more polymerizable carbon-carbon double bonds, and a structure in which RD is a group containing only one polymerizable carbon-carbon double bond. Polymers containing units.
13.
10. ~ 12. The photosensitive resin composition according to any one of the above.
Further, a polymer containing a second structural unit represented by the following formula (MA).
Figure 2021120741
14.
10. ~ 13. The polymer according to any one of
Further, a polymer containing a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton.
15.
10. ~ 14. The polymer according to any one of
A polymer in which the ratio of the first structural unit to all structural units is 10 to 40 mol%.
16.
10. ~ 15. The polymer according to any one of
A polymer having a weight average molecular weight of 6,000 to 25,000.
17.
1. 1. ~ 7. A pattern obtained by using the photosensitive resin composition according to any one of the above.
18.
8. A color filter obtained by using the photosensitive resin composition described in 1.
19.
18. A display device comprising the color filter described in 1.
20.
18. An image sensor including the color filter described in 1.
21.
9. A black matrix obtained by using the photosensitive resin composition described in 1.
22.
21. A display device comprising the black matrix described in 1.
23.
21. An image sensor having the black matrix described in 1.

本発明によれば、感度と現像性が両立された感光性樹脂組成物が提供される。また、そのような感光性樹脂組成物の製造に好適なポリマーが提供される。 According to the present invention, there is provided a photosensitive resin composition having both sensitivity and developability. Also provided are polymers suitable for the production of such photosensitive resin compositions.

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。 The above-mentioned objectives and other objectives, features and advantages will be further clarified by the preferred embodiments described below and the accompanying drawings below.

液晶表示装置および/または固体撮像素子の構造の一例を模式的に示す図(断面図)である。It is a figure (cross-sectional view) which shows typically an example of the structure of the liquid crystal display device and / or the solid-state image sensor.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その1つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合がある。
図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応しない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all drawings, similar components are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
In order to avoid complication, when there are a plurality of the same components in the same drawing, only one of them may be coded and all of them may not be coded.
The drawings are for illustration purposes only. The shape and dimensional ratio of each member in the drawing do not necessarily correspond to the actual article.

本明細書中、「二重結合当量」の「二重結合」は、重合性炭素−炭素二重結合のことである。
本明細書中、「略」という用語は、特に明示的な説明の無い限りは、製造上の公差や組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを表す。
本明細書中、数値範囲の説明における「a〜b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1〜5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。
In the present specification, the "double bond" of the "double bond equivalent" refers to a polymerizable carbon-carbon double bond.
In the present specification, the term "abbreviation" means to include a range in consideration of manufacturing tolerances, assembly variations, etc., unless otherwise specified explicitly.
In the present specification, the notation "a to b" in the description of the numerical range means a or more and b or less unless otherwise specified. For example, "1 to 5% by mass" means "1% by mass or more and 5% by mass or less".

本明細書における基(原子団)の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基(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。
本明細書における「(メタ)アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「(メタ)アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
本明細書における「有機基」の語は、特に断りが無い限り、有機化合物から1つ以上の水素原子を除いた原子団のことを意味する。例えば、「1価の有機基」とは、任意の有機化合物から1つの水素原子を除いた原子団のことを表す。
In the notation of a group (atomic group) in the present specification, the notation that does not indicate whether it is substituted or unsubstituted includes both those having no substituent and those having a substituent. For example, the "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
The notation "(meth) acrylic" herein represents a concept that includes both acrylic and methacryl. The same applies to similar notations such as "(meth) acrylate".
Unless otherwise specified, the term "organic group" as used herein means an atomic group obtained by removing one or more hydrogen atoms from an organic compound. For example, the "monovalent organic group" represents an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an arbitrary organic compound.

<感光性樹脂組成物>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、以下一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマーを含む。
一般式(1)中、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
<Photosensitive resin composition>
The photosensitive resin composition of the present embodiment has a first structural unit represented by the following general formula (1), has an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and has a double bond equivalent of 100 to 500 g / mol. Contains polymers that are.
In the general formula (1), RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

上述のポリマーを用いて感光性樹脂組成物を製造することで、感度と現像性が両立された感光性樹脂組成物を得ることができる。その理由については以下のように説明することができる。
なお、以下説明により本発明が限定的に解釈されるものではない。
By producing a photosensitive resin composition using the above-mentioned polymer, it is possible to obtain a photosensitive resin composition having both sensitivity and developability. The reason can be explained as follows.
It should be noted that the present invention is not limitedly interpreted by the following description.

一般式(1)で表される構造単位は、1つの構造単位中に、重合性炭素−炭素二重結合を含む基(一般式中のR)と、カルボキシ基との「両方」を含んでいる。
重合性基とカルボキシ基が同一構造単位内にあることで、ポリマー中の重合性基の量とカルボキシ基の量の「両方」を大きな値に設計しやすい((メタ)アクリル系樹脂などの他の樹脂では、このような設計は難しいと考えられる)。このことは、感度を高めつつ、現像性も高める点で好都合である。
The structural unit represented by the general formula (1) contains "both" of a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond (RD in the general formula) and a carboxy group in one structural unit. I'm out.
Since the polymerizable group and the carboxy group are in the same structural unit, it is easy to design "both" of the amount of the polymerizable group and the amount of the carboxy group in the polymer to a large value (others such as (meth) acrylic resin). Such a design is considered difficult with the resin of.). This is convenient in that it enhances the developability while increasing the sensitivity.

そして、ポリマー全体としては、酸価を70〜300mgKOH/gに設計し、二重結合当量を100〜500g/molに設計することで、高いレベルで感度と現像性を両立させることができる。
すなわち、ポリマーの酸価が70mgKOH/g以上であることで、良好な現像性を得ることができる。また、二重結合当量が500g/mol以下であることで、組成物の感度を高くすることができる。
By designing the acid value of the polymer as a whole to 70 to 300 mgKOH / g and the double bond equivalent to 100 to 500 g / mol, it is possible to achieve both sensitivity and developability at a high level.
That is, when the acid value of the polymer is 70 mgKOH / g or more, good developability can be obtained. Further, when the double bond equivalent is 500 g / mol or less, the sensitivity of the composition can be increased.

なお、酸価が大きすぎると、アルカリ現像液での現像の際に、露光部分が溶解しやすくなり光硬化に必要な露光量が多くなってしまったり、パターン形状が不十分になったりする懸念がある。よって、本実施形態では、酸価の上限値を300mgKOH/gとしている。
また、二重結合当量が小さすぎると(すなわち、ポリマー中の二重結合の密度が大きすぎると)、アルカリ現像液での現像時に、未露光部や低露光部が溶解しにくくなる傾向があり、現像時に残膜が発生しがちとなる。また、二重結合当量が小さすぎると、架橋により分子量が過度に増大し、溶解性の過度な低下などが懸念される。よって、本実施形態では、二重結合当量の下限値を100g/molとしている。
If the acid value is too high, the exposed part is likely to dissolve during development with an alkaline developer, which may increase the amount of exposure required for photocuring or cause the pattern shape to become insufficient. There is. Therefore, in the present embodiment, the upper limit of the acid value is set to 300 mgKOH / g.
Also, if the double bond equivalent is too small (ie, the density of the double bonds in the polymer is too high), the unexposed and underexposed areas tend to be difficult to dissolve during development with an alkaline developer. , Residual film tends to be generated during development. On the other hand, if the double bond equivalent is too small, the molecular weight is excessively increased due to cross-linking, and there is a concern that the solubility is excessively lowered. Therefore, in the present embodiment, the lower limit of the double bond equivalent is set to 100 g / mol.

ポリマーの酸価は、70〜300mgKOH/g、好ましくは80〜200mgKOH/gである。
ポリマーの二重結合当量は、100〜500g/mol、好ましくは200〜470g/molである。
ポリマーの酸価および/または二重結合当量を調整することで、より一層高いレベルで感度と現像性を両立させることができる。
The acid value of the polymer is 70-300 mgKOH / g, preferably 80-200 mgKOH / g.
The double bond equivalent of the polymer is 100-500 g / mol, preferably 200-470 g / mol.
By adjusting the acid value and / or double bond equivalent of the polymer, both sensitivity and developability can be achieved at an even higher level.

念のため述べておくと、酸価および二重結合当量は、スペクトル測定などにより求めることができる。例えば、以下のような手順で求めることができる(より具体的には実施例を参照されたい)。
(1)ポリマーのH−NMRチャートから、カルボキシ基の水素原子や、重合性炭素−炭素二重結合近傍の水素原子に対応するピークの面積(積分値)を求める。
(2)(1)で求めた面積を、標準物質に由来するピークの面積から、カルボキシ基の量および炭素−炭素二重結合の量を求める。
(3)(2)で求めたカルボキシ基の量を、酸価(mgKOH/g)に換算する。また、(2)で求めた重合性炭素−炭素二重結合の量を、二重結合当量(g/mol)に換算する。
As a reminder, the acid value and double bond equivalent can be determined by spectral measurement or the like. For example, it can be obtained by the following procedure (more specifically, refer to the examples).
(1) From the 1 H-NMR chart of the polymer, the area (integrated value) of the peak corresponding to the hydrogen atom of the carboxy group and the hydrogen atom in the vicinity of the polymerizable carbon-carbon double bond is obtained.
(2) For the area obtained in (1), the amount of carboxy group and the amount of carbon-carbon double bond are obtained from the area of the peak derived from the standard substance.
(3) The amount of the carboxy group obtained in (2) is converted into an acid value (mgKOH / g). Further, the amount of the polymerizable carbon-carbon double bond obtained in (2) is converted into a double bond equivalent (g / mol).

ポリマー中の一般式(1)で表される構造単位の比率、一般式(1)中のRの構造、Rが含む重合性炭素−炭素二重結合の数などを適切に設計することで、ポリマーの酸価や二重結合当量を適切な値とすることができる。 Appropriately design the ratio of structural units represented by the general formula (1) in the polymer, the structure of RD in the general formula (1), the number of polymerizable carbon-carbon double bonds contained in RD, and the like. Therefore, the acid value and double bond equivalent of the polymer can be set to appropriate values.

本実施形態の感光性樹脂組成物が含むことができる成分などについて、以下説明する。 The components and the like that can be contained in the photosensitive resin composition of the present embodiment will be described below.

(ポリマー)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、前述のように、一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマーを含む。一般式(1)において、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である限り、任意の基であることができる。
(polymer)
As described above, the photosensitive resin composition of the present embodiment has the first structural unit represented by the general formula (1), has an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and has a double bond equivalent of 100. Includes polymers ranging from ~ 500 g / mol. In the general formula (1), RD can be any group as long as it is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.

・第一構造単位
第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を含むことが好ましい。換言すると、ポリマー中の一般式(1)で表される構造単位の一部または全部のRは、好ましくは、2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
が2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む場合、R内の重合性炭素−炭素二重結合の数は、好ましくは2〜6、より好ましくは2〜5、さらに好ましくは3〜5である。Rが含む重合性二重結合の数を調整することで、感度と現像性をより高いレベルで両立させることができる。
-First structural unit The first structural unit preferably contains a structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more. In other words, some or all R D of the structural unit represented by the general formula in the polymer (1), preferably, 2 or more polymerizable carbon - is a group containing a carbon double bond.
When the RD contains two or more polymerizable carbon-carbon double bonds, the number of polymerizable carbon-carbon double bonds in the RD is preferably 2-6, more preferably 2-5, even more preferably. It is 3 to 5. By adjusting the number of polymerizable double bonds contained in RD , both sensitivity and developability can be achieved at a higher level.

が2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む場合、好ましくは、2以上の重合性二重結合のうち少なくとも1つ(より好ましくは全て)は、Rの末端に存在する。このような構造とすることで、重合性二重結合は光重合開始剤から発生した活性化学種と反応しやすくなる。よって、感度を一層向上させることができる。 When the RD contains two or more polymerizable carbon-carbon double bonds, preferably at least one (more preferably all) of the two or more polymerizable double bonds is present at the end of the RD. With such a structure, the polymerizable double bond easily reacts with the active chemical species generated from the photopolymerization initiator. Therefore, the sensitivity can be further improved.

が2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む場合、一例として、Rは、2以上の(メタ)アクリロイル基を含む。より具体的には、Rは、2〜6、好ましくは2〜5、より好ましくは3〜5の(メタ)アクリロイル基を含む。なお、感度の一層の向上のためには、(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基であることが好ましい。メチル基で置換されていないアクリロイル基のほうが、メタクリロイル基に比べて、光重合開始剤から発生した活性化学種とより反応しやすくなるためである。 When RD contains two or more polymerizable carbon-carbon double bonds, as an example, RD contains two or more (meth) acryloyl groups. More specifically, RD comprises 2-6, preferably 2-5, more preferably 3-5 (meth) acryloyl groups. The (meth) acryloyl group is preferably an acryloyl group in order to further improve the sensitivity. This is because the acryloyl group not substituted with the methyl group is more likely to react with the active chemical species generated from the photopolymerization initiator than the methacryloyl group.

が2以上の(メタ)アクリロイル基を含む場合、Rは、例えば、下記一般式(1b)または(1c)で表される基であることができる。 When RD contains two or more (meth) acryloyl groups, RD can be, for example, a group represented by the following general formula (1b) or (1c).

Figure 2021120741
Figure 2021120741

一般式(1b)中、
kは2または3であり、
Rは水素原子またはメチル基であり、複数のRは同じでも異なっていてもよく、
は単結合、炭素数1〜6のアルキレン基または−Z−X−で表される基(Zは−O−または−OCO−であり、Xは炭素数1〜6のアルキレン基である)であり、複数存在するXは同一であっても異なっていてもよく、
'は単結合、炭素数1〜6のアルキレン基または−X'−Z'−で表される基(X'は炭素数1〜6のアルキレン基であり、Z'は−O−または−COO−である)であり、
は炭素数1〜12のk+1価の有機基である。
In general formula (1b),
k is 2 or 3
R is a hydrogen atom or a methyl group, and multiple Rs may be the same or different.
X 1 is a single bond, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or a group represented by −Z—X− (Z is −O− or −OCO−, and X is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. ), And the multiple X 1s may be the same or different.
X 1 'is a single bond, an alkylene group or a group represented by -X'-Z'- 1 to 6 carbon atoms (X' is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, Z 'is -O- or -COO-)
X 2 is a k + 1 valent organic group having 1 to 12 carbon atoms.

Rは、感度の一層の向上(重合のしやすさ)などから、水素原子が好ましい。
kは、2でも3でもよいが、原料の入手容易性や感度の一層の向上の点からは、好ましくは3である。
R is preferably a hydrogen atom because of further improvement in sensitivity (easiness of polymerization) and the like.
Although k may be 2 or 3, it is preferably 3 from the viewpoint of further improving the availability of raw materials and sensitivity.

が炭素数1〜6のアルキレン基である場合、アルキレン基は直鎖状であっても分枝状であってもよい。
が炭素数1〜6のアルキレン基である場合、Xは好ましくは直鎖状アルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜3の直鎖状アルキレン基であり、さらに好ましくは−CH−(メチレン基)である。
When X 1 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, the alkylene group may be linear or branched.
When X 1 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, X 1 is preferably a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a linear alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and further preferably −CH. 2- (methylene group).

が−Z−X−で表される基(Zは−O−または−OCO−、Xは炭素数1〜6のアルキレン基)である場合の、Xの炭素数1〜6のアルキレン基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。
Xの炭素数1〜6のアルキレン基は、好ましくは直鎖状アルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜3の直鎖状アルキレン基であり、さらに好ましくは−CH−CH−(エチレン基)または−CH−CH(CH)−である。
When X 1 is a group represented by -Z-X- (Z is -O- or -OCO-, X is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms), an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms of X is used. May be linear or branched.
The alkylene group having 1 to 6 carbon atoms of X is preferably a linear alkylene group, more preferably a linear alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and further preferably −CH 2 −CH 2 − ( Ethylene group) or -CH 2- CH (CH 3 )-.

'が炭素数1〜6のアルキレン基である場合、その具体的態様についてはXと同様である。
'が−X'−Z'−で表される基である場合、X'の具体的態様については上記Xと同様である。
When X 1 'is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, for specific embodiments thereof are the same as X 1.
'If is a group represented by the -X'-Z'-, X' X 1 specific aspect is the same as the above X.

の炭素数1〜12のk+1価の有機基としては、任意の有機化合物からk+1個の水素原子を除いた任意の基を挙げることができる。ここでの「任意の有機化合物」としては、例えば分子量300以下、好ましくは200以下、より好ましくは100以下の有機化合物である。
は、例えば、炭素数1〜12(好ましくは炭素数1〜6)の直鎖状または分枝状炭化水素からk+1個の水素原子を除いた基である。より好ましくは、炭素数1〜3の直鎖状炭化水素からk+1個の水素原子を除いた基である。なお、ここでの炭化水素は、酸素原子(例えばエーテル結合やヒドロキシ基など)を含んでもよい。また、炭化水素は飽和炭化水素であることが好ましい。
別の態様として、Xは、環状構造を含む基であってもよい。環状構造を含む基としては、脂環構造を含む基、複素環構造(例えば、イソシアヌル酸構造)を含む基などを挙げることができる。
Examples of the k + 1-valent organic group having 1 to 12 carbon atoms of X 2 include any group obtained by removing k + 1 hydrogen atoms from any organic compound. The "arbitrary organic compound" here is, for example, an organic compound having a molecular weight of 300 or less, preferably 200 or less, and more preferably 100 or less.
X 2 is, for example, a group obtained by removing k + 1 hydrogen atoms from a linear or branched hydrocarbon having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms). More preferably, it is a group obtained by removing k + 1 hydrogen atoms from a linear hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms. The hydrocarbon here may contain an oxygen atom (for example, an ether bond or a hydroxy group). Further, the hydrocarbon is preferably a saturated hydrocarbon.
In another aspect, X 2 may be a group containing a cyclic structure. Examples of the group containing a cyclic structure include a group containing an alicyclic structure, a group containing a heterocyclic structure (for example, an isocyanuric acid structure), and the like.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

一般式(1c)中、
k、R、XおよびXは、それぞれ、一般式(1b)におけるR、k、XおよびXと同義であり、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよく、複数のXは互いに同一であっても異なっていてもよく、
は、炭素数1〜6の2価の有機基であり、
およびXは、それぞれ独立に、単結合または炭素数1〜6の2価の有機基であり、
は、炭素数1〜6の2価の有機基である。
In general formula (1c),
k, R, X 1 and X 2 are synonymous with R, k, X 1 and X 2 in the general formula (1b), respectively, and a plurality of Rs may be the same or different from each other. X 1s may be the same or different from each other
X 3 is a divalent organic group having 1 to 6 carbon atoms,
X 4 and X 5 are independently single-bonded or divalent organic groups having 1 to 6 carbon atoms, respectively.
X 6 is a divalent organic group having 1 to 6 carbon atoms.

R、k、XおよびXの具体的態様、好ましい態様などについては、一般式(1b)で説明したものと同様である。
およびXの炭素数1〜6の2価の有機基としては、例えば、炭素数1〜6の直鎖状または分枝状炭化水素から2個の水素原子を除いた基を挙げることができる。なお、ここでの炭化水素は、酸素原子(例えばエーテル結合やヒドロキシ基など)を含んでもよい。また、炭化水素は飽和炭化水素であることが好ましい。
およびXの炭素数1〜6の2価の有機基としては、直鎖状または分枝状アルキレン基を挙げることができる。直鎖状または分枝状アルキレン基の炭素数は好ましくは1〜3である。
Specific embodiments, preferred embodiments, and the like of R, k, X 1 and X 2 are the same as those described in the general formula (1b).
Examples of the divalent organic group having 1 to 6 carbon atoms of X 3 and X 6 include a group obtained by removing two hydrogen atoms from a linear or branched hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. Can be done. The hydrocarbon here may contain an oxygen atom (for example, an ether bond or a hydroxy group). Further, the hydrocarbon is preferably a saturated hydrocarbon.
Examples of the divalent organic group having 1 to 6 carbon atoms X 4 and X 5, may be mentioned linear or branched alkylene group. The linear or branched alkylene group preferably has 1 to 3 carbon atoms.

第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位とを含むことが好ましい。別の言い方として、好ましくは、ポリマー中の一般式(1)で表される構造単位のうち、一部の構造単位中のRは2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基であり、ポリマー中の一般式(1)で表される構造単位のうち、残りの構造単位中のRは1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
ポリマーをこのように設計することで、感度を高めつつ、一層良好な現像性を得やすくなる。
The first structural unit is a structural unit in which RD is a group containing two or more polymerizable carbon-carbon double bonds and a structural unit in which RD is a group containing only one polymerizable carbon-carbon double bond. And are preferably included. In other words, preferably, among the structural units represented by the general formula (1) in the polymer, RD in some structural units is a group containing two or more polymerizable carbon-carbon double bonds. Among the structural units represented by the general formula (1) in the polymer, RD in the remaining structural units is a group containing only one polymerizable carbon-carbon double bond.
By designing the polymer in this way, it becomes easy to obtain better developability while increasing the sensitivity.

「Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位」の具体的態様については、上述のとおりである(一般式(1)において、Rが一般式(1b)または(1c)で表される基である場合など)。 The specific embodiment of the "structural unit in which the RD is a group containing two or more polymerizable carbon-carbon double bonds" is as described above (in the general formula (1), the RD is the general formula (1b). ) Or (for example, when it is a group represented by (1c)).

「Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位」において、重合性二重結合は、好ましくは、Rの末端に存在する。また、Rは、一態様として、(メタ)アクリロイル基を1つ含む。感度の一層の向上の観点では、(メタ)アクリロイル基はアクリロイル基であることが好ましい。より具体的には、Rは、以下一般式(2a)で表される基であることができる。 In the "structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having only 1 RD ", the polymerizable double bond is preferably present at the end of the RD. In addition, RD contains one (meth) acryloyl group as one embodiment. From the viewpoint of further improving the sensitivity, the (meth) acryloyl group is preferably an acryloyl group. More specifically, RD can be a group represented by the following general formula (2a).

Figure 2021120741
Figure 2021120741

一般式(2a)において、X10は2価の有機基であり、Rは水素原子またはメチル基である。
10の総炭素数は、好ましくは1〜30、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10である。
In the general formula (2a), X 10 is a divalent organic group and R is a hydrogen atom or a methyl group.
The total number of carbon atoms of X 10 is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20, and even more preferably 1 to 10.

10の2価の有機基としては、例えばアルキレン基が好ましい。このアルキレン基中の一部の−CH−はエーテル基(−O−)となっていてもよい。アルキレン基は、直鎖状でも分枝状でもよいが、直鎖状であることがより好ましい。 As the divalent organic group of X 10 , for example, an alkylene group is preferable. A part of −CH 2 − in this alkylene group may be an ether group (−O−). The alkylene group may be linear or branched, but is more preferably linear.

10の2価の有機基としてより好ましくは、総炭素数3〜6の直鎖状アルキレン基である。X10の炭素数(X10の「長さ」に相当)を適切に選択することで、一般式(2a)で表される基が硬化反応に一層関与しやすくなる。そのため、感度を一層高めることができる。 It is more preferably a divalent organic group X 10, the total linear alkylene group having a carbon number of 3-6. X 10 carbon atoms (corresponding to the "length" of X 10) to the appropriate selection, comprising a group represented by the general formula (2a) is likely even to participate in the curing reaction. Therefore, the sensitivity can be further increased.

10の2価の有機基(例えばアルキレン基)は、任意の置換基で置換されていてもよい。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基などを挙げることができる。
また、X10の2価の有機基は、アルキレン基以外の任意の基であってよい。例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、エーテル基、カルボニル基、カルボキシ基等から選ばれる1種又は2種以上の基を連結して構成される2価の基であってもよい。
A divalent organic group of X 10 (e.g. alkylene group) may be substituted with any substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group and the like.
Further, the divalent organic group of X 10 may be any group other than the alkylene group. For example, it may be a divalent group formed by linking one or more groups selected from an alkylene group, a cycloalkylene group, an arylene group, an ether group, a carbonyl group, a carboxy group and the like.

ポリマーの全構造単位中の第一構造単位の比率は、好ましくは10〜40mol%、より好ましくは15〜35mol%である。
また、ポリマーが、第一構造単位として、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位の両方を含む場合、前者:後者のモル比は、好ましくは5:95〜50:50、より好ましくは10:90〜40:60である。この比を適切に調整することで、感度と現像性とを一層高度に両立させやすい。
ここで、前者:後者のモル比は、例えば、以下のように求めることができる。
ポリマー中の、前者の量をX(mol/g)、後者の量をX(mol/g)、カルボキシル基の量をC(mol/g)、重合性炭素−炭素二重結合の量をD(mol/g)とする。また、前者は、n個の重合性炭素−炭素二重結合を含むとする。
前者と後者は、ともに、カルボキシル基を1つ有する。よって、X+X=Cと書ける(ポリマーが、カルボキシル基を含む構造単位を他に含まないと仮定)。
また、重合性炭素−炭素二重結合の量について、n・X+X=Dと書ける(ポリマーが、重合性二重結合を含む構造単位を他に含まないと仮定)。
CやDは、NMR測定で得られるピーク面積などから知ることができる。また、nは原料の化学構造により定まる。よって、これら2つの数式を連立方程式として未知数XおよびXについて解くことを通じて、前者:後者のモル比を求めることができる。
さらに、XとXの和、原料ポリマー(後述)中に含まれる各構造単位のモル数(mol/g)、原料ポリマー中に含まれる各構造単位の素となるモノマーの分子量などから、ポリマーの全構造単位中の第一構造単位(複数の第一構造単位がある場合は、合計)の比率を求めることができる。
The ratio of the first structural unit to the total structural unit of the polymer is preferably 10 to 40 mol%, more preferably 15 to 35 mol%.
Further, the polymer contains, as the first structural unit, a structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more, and a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of only 1. When both of the structural units that are the groups are included, the molar ratio of the former: the latter is preferably 5:95 to 50:50, more preferably 10:90 to 40:60. By appropriately adjusting this ratio, it is easy to achieve both sensitivity and developability at a higher level.
Here, the molar ratio of the former: the latter can be obtained, for example, as follows.
In the polymer, the former amount is X 1 (mol / g), the latter amount is X 2 (mol / g), the amount of carboxyl group is C (mol / g), and the amount of polymerizable carbon-carbon double bond. Is D (mol / g). Further, the former is assumed to contain n polymerizable carbon-carbon double bonds.
Both the former and the latter have one carboxyl group. Therefore, it can be written as X 1 + X 2 = C (assuming that the polymer does not contain any other structural unit containing a carboxyl group).
Further, the amount of the polymerizable carbon-carbon double bond can be written as n · X 1 + X 2 = D (assuming that the polymer does not contain any other structural unit containing the polymerizable double bond).
C and D can be known from the peak area obtained by NMR measurement and the like. Further, n is determined by the chemical structure of the raw material. Therefore, the former: the latter molar ratio can be obtained by solving these two equations as simultaneous equations for the unknowns X 1 and X 2.
Further, from the sum of X 1 and X 2, the number of moles (mol / g) of each structural unit contained in the raw material polymer (described later), the molecular weight of the monomer which is the element of each structural unit contained in the raw material polymer, etc. The ratio of the first structural unit (if there are a plurality of first structural units, the total) can be obtained from all the structural units of the polymer.

・第二構造単位
ポリマーは、さらに、以下式(MA)で表される第二構造単位を含むことが好ましい。
第二構造単位は、アルカリ現像液により開環しうる。開環すると2つのカルボキシル基が生じるため、現像性の一層の向上が図られると考えられる。
-Second structural unit The polymer preferably further contains a second structural unit represented by the following formula (MA).
The second structural unit can be ring-opened with an alkaline developer. Since two carboxyl groups are generated when the ring is opened, it is considered that the developability can be further improved.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

ポリマーが式(MA)で表される構造単位を含む場合、ポリマーの全構造単位中の、式(MA)で表される構造単位の割合は、好ましくは1〜25mol%、より好ましくは3〜20mol%である。 When the polymer contains a structural unit represented by the formula (MA), the proportion of the structural unit represented by the formula (MA) in the total structural units of the polymer is preferably 1 to 25 mol%, more preferably 3 to 3 to 25 mol%. It is 20 mol%.

・溶解性調整構造単位
ポリマーは、下記一般式(a2−1)、(a2−2)または(a2−3)により示される構造単位のうち、1または2以上を含んでもよい。ポリマーにこのような構造単位を含めることで、現像性への溶解性の調整、有機溶剤に対する溶解性の調整などが可能である。
一般式(a2−1)および一般式(a2−2)中、R14、R15およびR16は、それぞれ独立して炭素数1〜30の有機基である。
-Solubility-adjusting structural unit The polymer may contain one or more of the structural units represented by the following general formulas (a2-1), (a2-2) or (a2-3). By including such a structural unit in the polymer, it is possible to adjust the solubility in developability, the solubility in an organic solvent, and the like.
In the general formula (a2-1) and the general formula (a2-2), R 14 , R 15 and R 16 are independently organic groups having 1 to 30 carbon atoms, respectively.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

14、R15およびR16を構成する炭素数1〜30の有機基は、その構造中にO、N、S、P、Siのいずれか1以上を含んでいてもよい。また、R14、R15およびR16を構成する有機基は、酸性官能基を含まないものとすることができる。これにより、酸価の制御を容易とすることができる。 The organic groups having 1 to 30 carbon atoms constituting R 14 , R 15 and R 16 may contain any one or more of O, N, S, P and Si in the structure. Further, the organic groups constituting R 14 , R 15 and R 16 can be free of acidic functional groups. This makes it easy to control the acid value.

14、R15およびR16を構成する有機基としては、たとえばアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、およびヘテロ環基が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、例えば、アリル基、ペンテニル基、ビニル基等が挙げられる。
アルキニル基としては、例えば、エチニル基等が挙げられる。
アルキリデン基としては、例えば、メチリデン基、エチリデン基等が挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
アルカリル基としては、例えば、トリル基、キシリル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えば、アダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
ヘテロ環基としては、例えば、エポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。
Examples of the organic group constituting R 14 , R 15 and R 16 include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylidene group, an aryl group, an aralkyl group, an alkalil group, a cycloalkyl group, and a heterocyclic group.
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, a hexyl group and a heptyl group. , Octyl group, nonyl group, decyl group and the like.
Examples of the alkenyl group include an allyl group, a pentenyl group, a vinyl group and the like.
Examples of the alkynyl group include an ethynyl group and the like.
Examples of the alkylidene group include a methylidene group and an ethylidene group.
Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group and the like.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
Examples of the alkaline group include a tolyl group, a xylyl group and the like.
Examples of the cycloalkyl group include an adamantyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group and the like.
Examples of the heterocyclic group include an epoxy group, an oxetanyl group and the like.

これらアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、およびヘテロ環基は、1以上の水素原子が、ハロゲン原子により置換されていてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素が挙げられる。なかでもアルキル基の1以上の水素原子が、ハロゲン原子に置換されたハロアルキル基が好ましい。 In these alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkylidene group, aryl group, aralkyl group, alkalinel group, cycloalkyl group, and heterocyclic group, one or more hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms. Halogen atoms include fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Of these, a haloalkyl group in which one or more hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with halogen atoms is preferable.

・環状炭化水素骨格を有する構造単位
ポリマーは、好ましくは、環状炭化水素骨格を有する構造単位を含む。環状炭化水素骨格の剛直な構造により、例えば、感光性樹脂組成物を硬化させたときの硬化膜の耐熱性、機械物性などを高めることができる。
-Structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton The polymer preferably contains a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton. Due to the rigid structure of the cyclic hydrocarbon skeleton, for example, the heat resistance and mechanical characteristics of the cured film when the photosensitive resin composition is cured can be improved.

環状炭化水素骨格を有する構造単位は、例えば、以下モノマーに由来するものである。 The structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton is, for example, derived from the following monomers.

環状オレフィンモノマー。具体的には、ノルボルネン、ノルボルナジエン、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン(慣用名:2−ノルボルネン)、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−アリル−2−ノルボルネン、5−(2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(1−メチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2ノルボルネン、5−ベンジル−2−ノルボルネン、5−フェネチル−2−ノルボルネン等の、ノルボルネン骨格またはノルボルナジエン骨格を有するモノマー。 Cyclic olefin monomer. Specifically, norbornene, norbornene, bicyclo [2.2.1] -hept-2-ene (common name: 2-norbornene), 5-methyl-2-norbornene, 5-ethyl-2-norbornene, 5- Butyl-2-norbornene, 5-hexyl-2-norbornene, 5-decyl-2-norbornene, 5-allyl-2-norbornene, 5- (2-propenyl) -2-norbornene, 5- (1-methyl-4) -Pentenyl) -A monomer having a norbornene skeleton or a norbornene skeleton, such as -2-norbornene, 5-ethylidene-2 norbornene, 5-benzyl-2-norbornene, 5-phenethyl-2-norbornene.

インデン、2−メチルインデン、3−メチルインデン、アセナフチレン等の、インデン骨格またはアセナフチレン骨格を有するモノマー。
1,5,9−シクロドデカトリエン、シス−トランス−トランス−1,5,9−シクロドデカトリエン、トランス−トランス−トランス−1,5,9−シクロドデカトリエン、トランス−シス−シス−1,5,9−シクロドデカトリエン、シス−シス−シス−1,5,9−シクロドデカトリエン等の、トリエン構造を有するモノマー。
スチレン、ビニルトルエン、ヒドロキシスチレン、アセトキシスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン骨格を有するモノマー。
A monomer having an indene skeleton or an acenaphthylene skeleton, such as indene, 2-methylindene, 3-methylindene, and acenaphthylene.
1,5,9-Cyclododecatriene, cis-trans-trans-1,5,9-cyclododecatriene, trans-trans-trans-1,5,9-cyclododecatriene, trans-cis-cis-1, A monomer having a triene structure, such as 5,9-cyclododecatriene and cis-cis-cis-1,5,9-cyclododecatriene.
Monomer having a styrene skeleton such as styrene, vinyltoluene, hydroxystyrene, acetoxystyrene, α-methylstyrene and the like.

N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロペンチルマレイミド、N−ノルボルニルマレイミド、N−シクロヘキシルメチルマレイミド、N−シクロペンチルメチルマレイミド等のN−シクロアルキルマレイミド。
N−フェニルマレイミド、N−クロロフェニルマレイミド、N−メチルフェニルマレイミド、N−ナフチルマレイミド、N−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド、N−カルボキシフェニルマレイミド、N−ニトロフェニルマレイミド等のN−アリールマレイミド。
N-cycloalkylmaleimide such as N-cyclohexylmaleimide, N-cyclopentylmaleimide, N-norbornylmaleimide, N-cyclohexylmethylmaleimide, N-cyclopentylmethylmaleimide.
N-arylmaleimides such as N-phenylmaleimide, N-chlorophenylmaleimide, N-methylphenylmaleimide, N-naphthylmaleimide, N-hydroxyphenylmaleimide, N-methoxyphenylmaleimide, N-carboxyphenylmaleimide, N-nitrophenylmaleimide, etc. ..

環状炭化水素骨格を有する構造単位としては、環状オレフィンモノマーに由来する構造単位が好ましく、ノルボルネン骨格またはノルボルナジエン骨格を有するモノマーに由来する構造単位がより好ましい。より具体的には、環状炭化水素骨格を有する構造単位は、以下一般式(NB)で表されるものであることが好ましい。 As the structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton, a structural unit derived from a cyclic olefin monomer is preferable, and a structural unit derived from a monomer having a norbornene skeleton or a norbornadiene skeleton is more preferable. More specifically, the structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton is preferably represented by the following general formula (NB).

Figure 2021120741
Figure 2021120741

一般式(NB)中、
、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜30の有機基であり、
は0、1または2である。
In the general formula (NB),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently hydrogen atoms or organic groups having 1 to 30 carbon atoms.
a 1 is 0, 1 or 2.

一般式(NB)における、R、R、RおよびRの炭素数1〜30の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルキリデン基、アリール基、アラルキル基、アルカリル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ヘテロ環基、カルボキシル基などを挙げることができる。 The organic groups having 1 to 30 carbon atoms of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (NB) include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylidene group, an aryl group, an aralkyl group and an alkalil group. , Cycloalkyl group, alkoxy group, heterocyclic group, carboxyl group and the like.

アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、例えばアリル基、ペンテニル基、ビニル基などが挙げられる。
アルキニル基としては、例えばエチニル基などが挙げられる。
アルキリデン基としては、例えばメチリデン基、エチリデン基などが挙げられる。
アリール基としては、例えばトリル基、キシリル基、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基が挙げられる。
アラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。
アルカリル基としては、例えばトリル基、キシリル基などが挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えばアダマンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
ヘテロ環基としては、例えばエポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a neopentyl group, a hexyl group and a heptyl group. Examples thereof include an octyl group, a nonyl group and a decyl group.
Examples of the alkenyl group include an allyl group, a pentenyl group, a vinyl group and the like.
Examples of the alkynyl group include an ethynyl group.
Examples of the alkylidene group include a methylidene group and an ethylidene group.
Examples of the aryl group include a tolyl group, a xsilyl group, a phenyl group, a naphthyl group, and an anthrasenyl group.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
Examples of the alkaline group include a tolyl group and a xylyl group.
Examples of the cycloalkyl group include an adamantyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group and the like.
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentyloxy group and a neopentyloxy group. , N-hexyloxy group and the like.
Examples of the heterocyclic group include an epoxy group and an oxetanyl group.

一般式(NB)におけるR、R、RおよびRとしては、水素またはアルキル基が好ましく、水素がより好ましい。
、R、RおよびRの炭素数1〜30の有機基中の水素原子は、任意の原子団により置換されていてもよい。例えば、フッ素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基などで置換されていてもよい。より具体的には、R、R、RおよびRの炭素数1〜30の有機基として、フッ化アルキル基などを選択してもよい。
一般式(NB)において、aは好ましくは0または1、より好ましくは0である。
The R 1, R 2, R 3 and R 4 in the general formula (NB), hydrogen or alkyl groups are preferred, hydrogen is more preferable.
The hydrogen atoms in the organic groups having 1 to 30 carbon atoms of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be substituted by any atomic group. For example, it may be substituted with a fluorine atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, or the like. More specifically, an alkyl fluoride group or the like may be selected as the organic group having 1 to 30 carbon atoms of R 1 , R 2 , R 3 and R 4.
In the general formula (NB), a 1 is preferably 0 or 1, more preferably 0.

ポリマーが環状炭化水素骨格を有する構造単位を含む場合、その量は、ポリマーの全構造単位中、好ましくは10〜90mol%、より好ましくは30〜70mol%、さらに好ましくは40〜60mol%である。この割合を適切に調整することで、感度と現像性を両立させつつ、追加の効果(例えば硬化膜としたときの耐熱性向上や機械物性の向上)を得やすい。
ちなみに、総合的な性能やコスト等の観点から、ポリマーは、必須構造単位としての第一構造単位、ならびに、任意の構造単位としての第二構造単位および環状炭化水素骨格を有する構造単位とは異なる「その他の構造単位」を含まないか、または含むとしても少量であることが好ましい。具体的には、ポリマー中の「その他の構造単位」の比率は、好ましくは0〜20mol%、より好ましくは0〜10mol%である。
When the polymer contains a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton, the amount thereof is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 70 mol%, still more preferably 40 to 60 mol%, based on the total structural units of the polymer. By appropriately adjusting this ratio, it is easy to obtain additional effects (for example, improvement in heat resistance and mechanical properties when a cured film is formed) while achieving both sensitivity and developability.
By the way, from the viewpoint of overall performance, cost, etc., the polymer is different from the first structural unit as an essential structural unit, the second structural unit as an arbitrary structural unit, and the structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton. It preferably does not contain or, if any, a small amount of "other structural units". Specifically, the ratio of "other structural units" in the polymer is preferably 0 to 20 mol%, more preferably 0 to 10 mol%.

ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは6,000〜25,000、より好ましくは7,000〜20,000である。重量平均分子量を適切に調整することで、アルカリ現像液に対する溶解性や、有機溶剤に対する溶解性などを適切に調整することができる。
ポリマーの分散度(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)は、好ましくは1.0〜5.0、より好ましくは1.0〜4.0、さらに好ましくは1.0〜3.0である。分散度を適切に調整することで、ポリマーの物性を均質にすることができ、好ましい。
これらの値は、ポリスチレンを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により求めることができる。
The weight average molecular weight of the polymer is preferably 6,000 to 25,000, more preferably 7,000 to 20,000. By appropriately adjusting the weight average molecular weight, the solubility in an alkaline developer, the solubility in an organic solvent, and the like can be appropriately adjusted.
The dispersity of the polymer (weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn) is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 4.0, and even more preferably 1.0 to 3.0. .. By appropriately adjusting the dispersity, the physical properties of the polymer can be made uniform, which is preferable.
These values can be determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement using polystyrene as a standard substance.

ポリマーは、任意の方法により製造(合成)してよい。例えば、
・少なくとも前述の式(MA)で表される構造単位を含む原料ポリマーを準備する準備工程と、
・塩基性触媒の存在下、その原料ポリマーと、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物とを反応させる反応工程と
により、ポリマーを製造することができる。
The polymer may be produced (synthesized) by any method. for example,
-A preparatory step for preparing a raw material polymer containing at least the structural unit represented by the above formula (MA), and
-A polymer can be produced by a reaction step of reacting a raw material polymer with a compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond in the presence of a basic catalyst.

以下、上述の準備工程および反応工程によりポリマーを製造(合成)する方法についてより具体的に説明する。説明は、一般式(1)で表される構造単位と、一般式(NB)で表される構造単位とを含むポリマーの合成を例として行うが、これによりポリマー製造方法の一般性が失われるものではない。例えば、一般式(1)で表される構造単位と、一般式(NB)ではない構造単位(共重合単位)とを含むポリマーも、以下説明と類似の手順で合成することができる。 Hereinafter, a method for producing (synthesizing) a polymer by the above-mentioned preparation step and reaction step will be described more specifically. The description will be made by synthesizing a polymer containing the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (NB) as an example, but this loses the generality of the polymer production method. It's not a thing. For example, a polymer containing a structural unit represented by the general formula (1) and a structural unit (copolymerization unit) other than the general formula (NB) can also be synthesized by a procedure similar to the following description.

・準備工程
原料ポリマーは、例えば、下記一般式(NB−m)で表されるモノマーと、無水マレイン酸とを重合(付加重合)することで得ることができる。
一般式(NB−m)のR、R、RおよびRならびにaの定義は、一般式(NB)のものと同様である。好ましい態様についても同様である。
-Preparation step The raw material polymer can be obtained, for example, by polymerizing (addition polymerization) a monomer represented by the following general formula (NB-m) and maleic anhydride.
The definitions of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 and a 1 of the general formula (NB-m) are the same as those of the general formula (NB). The same applies to the preferred embodiment.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

一般式(NB−m)で表されるモノマーとしては、例えば、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン(慣用名:2−ノルボルネン)、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−ブチル−2−ノルボルネン、5−ヘキシル−2−ノルボルネン、5−デシル−2−ノルボルネン、5−アリル−2−ノルボルネン、5−(2−プロペニル)−2−ノルボルネン、5−(1−メチル−4−ペンテニル)−2−ノルボルネン、5−エチニル−2−ノルボルネン、5−ベンジル−2−ノルボルネン、5−フェネチル−2−ノルボルネン、2−アセチル−5−ノルボルネン、5−ノルボルネン−2−カルボン酸メチル、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ノルボルナジエンなどが挙げられる。
重合の際、一般式(NB−m)で表されるモノマーは、1種のみ用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the monomer represented by the general formula (NB-m) include bicyclo [2.2.1] -hept-2-ene (common name: 2-norbornene), 5-methyl-2-norbornene, and 5-. Ethyl-2-norbornene, 5-butyl-2-norbornene, 5-hexyl-2-norbornene, 5-decyl-2-norbornene, 5-allyl-2-norbornene, 5- (2-propenyl) -2-norbornene, 5- (1-methyl-4-pentenyl) -2-norbornene, 5-ethynyl-2-norbornene, 5-benzyl-2-norbornene, 5-phenethyl-2-norbornene, 2-acetyl-5-norbornene, 5- Examples thereof include methyl norbornene-2-carboxylate, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, norbornene.
At the time of polymerization, only one type of monomer represented by the general formula (NB-m) may be used, or two or more types may be used in combination.

重合の方法については限定されないが、ラジカル重合開始剤を用いたラジカル重合が好ましい。
重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物などを使用できる。
アゾ化合物として具体的には、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、ジメチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN)などを挙げることができる。
有機過酸化物としては、例えば、過酸化水素、ジ−tert−ブチルパーオキサイド(DTBP)、過酸化ベンゾイル(ベンゾイルパーオキサイド,BPO)および、メチルエチルケトンパーオキサイド(MEKP)などを挙げることができる。
重合開始剤については、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The method of polymerization is not limited, but radical polymerization using a radical polymerization initiator is preferable.
As the polymerization initiator, for example, an azo compound, an organic peroxide, or the like can be used.
Specific examples of the azo compound include azobisisobutyronitrile (AIBN), dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate), and 1,1'-azobis (cyclohexanecarbonitrile) (ABCN). Can be mentioned.
Examples of the organic peroxide include hydrogen peroxide, di-tert-butyl peroxide (DTBP), benzoyl peroxide (benzoyl peroxide, BPO), methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) and the like.
As the polymerization initiator, only one type may be used, or two or more types may be used in combination.

重合溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤を用いることができる。重合溶媒は単独溶剤でも混合溶剤でもよい。 As the polymerization solvent, for example, an organic solvent such as diethyl ether, tetrahydrofuran, toluene, or methyl ethyl ketone can be used. The polymerization solvent may be a single solvent or a mixed solvent.

一般式(NB−m)で表されるモノマー、無水マレイン酸および重合開始剤を溶媒に溶解させて反応容器に仕込み、その後、加熱することで、付加重合を進行させる。加熱温度は例えば50〜80℃であり、加熱時間は例えば5〜20時間である。
反応容器に仕込む際の、一般式(NB−m)で表されるモノマーと、無水マレイン酸とのモル比は、0.5:1〜1:0.5であることが好ましい。分子構造制御の観点から、モル比は1:1であることが好ましい。
以上のような工程により、「原料ポリマー」を得ることができる。
なお、原料ポリマーは、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、周期共重合体などのいずれであってもよい。典型的にはランダム共重合体または交互共重合体である(一般に、無水マレイン酸は交互共重合性が強いモノマーとして知られている)。
The monomer represented by the general formula (NB-m), maleic anhydride and the polymerization initiator are dissolved in a solvent and charged into a reaction vessel, and then heated to allow the addition polymerization to proceed. The heating temperature is, for example, 50 to 80 ° C., and the heating time is, for example, 5 to 20 hours.
The molar ratio of the monomer represented by the general formula (NB-m) to maleic anhydride when charged in the reaction vessel is preferably 0.5: 1 to 1: 0.5. From the viewpoint of controlling the molecular structure, the molar ratio is preferably 1: 1.
By the above steps, a "raw material polymer" can be obtained.
The raw material polymer may be any of a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer, a periodic copolymer and the like. It is typically a random copolymer or an alternating copolymer (generally, maleic anhydride is known as a monomer having strong alternating copolymerization).

原料ポリマーの合成後に、未反応モノマー、オリゴマー、残存する重合開始剤などの低分子量成分を除去する工程を行ってもよい。
具体的には、合成された原料ポリマーと低分子量成分とが含まれた有機層を濃縮し、その後、テトラヒドロフラン(THF)などの有機溶媒と混合して溶液を得る。そして、この溶液を、メタノールなどの貧溶媒と混合し、モノマーを沈殿させる。この沈殿物を濾取して乾燥させることで、原料ポリマーの純度を上げることができる。
After synthesizing the raw material polymer, a step of removing low molecular weight components such as unreacted monomers, oligomers, and residual polymerization initiator may be performed.
Specifically, an organic layer containing the synthesized raw material polymer and a low molecular weight component is concentrated, and then mixed with an organic solvent such as tetrahydrofuran (THF) to obtain a solution. Then, this solution is mixed with a poor solvent such as methanol to precipitate the monomer. By collecting and drying this precipitate, the purity of the raw material polymer can be increased.

・反応工程
塩基性触媒の存在下、準備工程で得られた原料ポリマーと、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物とを反応させることで、原料ポリマー中に含まれる式(MA)の構造単位が開環する。これにより、一般式(1)の構造単位が形成される。
-Reaction step The formula (MA) contained in the raw material polymer is obtained by reacting the raw material polymer obtained in the preparatory step with a compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond in the presence of a basic catalyst. ) Is opened. As a result, the structural unit of the general formula (1) is formed.

より具体的には、まず、原料ポリマーを適当な有機溶剤に溶解させたポリマー溶液を準備する。
ここで使用可能な有機溶媒としては、メチルエチルケトン(MEK)、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)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、テトラヒドロフラン(THF)などの単独溶剤または混合溶剤が挙げられる。もちろん、溶剤はこれらのみには限定されず、有機化合物や高分子の合成で用いられる種々の有機溶剤を用いることができる。
More specifically, first, a polymer solution in which the raw material polymer is dissolved in an appropriate organic solvent is prepared.
Examples of the organic solvent that can be used here include single solvents or mixed solvents such as methyl ethyl ketone (MEK), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), and tetrahydrofuran (THF). Can be mentioned. Of course, the solvent is not limited to these, and various organic solvents used in the synthesis of organic compounds and polymers can be used.

次に、このポリマー溶液に、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物を加える。さらに、塩基性触媒を加える。そして適切に混合して均一な溶液とする。 Next, a compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond is added to this polymer solution. In addition, a basic catalyst is added. Then, they are mixed appropriately to obtain a uniform solution.

ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、1または2以上の(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物を挙げることができる。
2以上の(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物(多官能化合物)を用いることで、ポリマー中に、一般式(1)においてRが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を導入することができる。
一方、1のみの(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物(単官能化合物)を用いることで、ポリマー中に、一般式(1)においてRが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を導入することができる。
これら多官能化合物と単官能化合物の両方を用いることで、第一構造単位として、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位との両方を、ポリマー中に導入することができる。ただし、立体障害の点で、単官能化合物のほうが多官能化合物よりもポリマーと反応しやすい傾向があるため、反応工程では、単官能化合物を最初から反応系中には仕込まず、「追添」することが好ましい。
Examples of the compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond include a compound containing one or more (meth) acryloyl groups and a hydroxy group.
By using a compound (polyfunctional compound) containing two or more (meth) acryloyl groups and a hydroxy group, a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more in the general formula (1) is contained in the polymer. A structural unit that is a group containing the above can be introduced.
On the other hand, by using a compound (monofunctional compound) containing only one (meth) acryloyl group and a hydroxy group, a polymerizable carbon-carbon double having only one RD in the general formula (1) is contained in the polymer. Structural units that are groups containing double bonds can be introduced.
By using both the polyfunctional compound and the monofunctional compound, the first structural unit is a structural unit having an RD of 2 or more and a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond, and an RD of only 1. Both with structural units that are groups containing polymerizable carbon-carbon double bonds can be introduced into the polymer. However, in terms of steric hindrance, monofunctional compounds tend to react with polymers more easily than polyfunctional compounds, so in the reaction process, monofunctional compounds are not charged into the reaction system from the beginning, but "addition". It is preferable to do so.

「2以上の(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物」として、具体的には、以下一般式(1b−m)で表される化合物または以下一般式(1c−m)で表される化合物を挙げることができる。
一般式(1b−m)におけるk、R、X、X'およびXの定義および具体的態様は、一般式(1b)と同様である。
一般式(1c−m)におけるk、R、X、X、X、X、XおよびXの定義および具体的態様は、一般式(1c)と同様である。
As "a compound containing two or more (meth) acryloyl groups and a hydroxy group", specifically, it is represented by a compound represented by the following general formula (1 bm) or a following general formula (1 cm). Compounds can be mentioned.
Definitions and specific embodiments of the general formula (1b-m) in k, R, X 1, X 1 ' and X 2 are the same as in the general formula (1b).
The definitions and specific embodiments of k, R, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 and X 6 in the general formula (1 cm) are the same as those in the general formula (1c).

Figure 2021120741
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Figure 2021120741
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2以上の(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物として、好ましく使用可能なものを以下に示す。なお、以下に示される化合物のアクリロイル基の一部または全部を(メタ)アクリロイル基としたもの(またはその逆のもの)なども使用可能である。 Compounds containing two or more (meth) acryloyl groups and a hydroxy group, which can be preferably used, are shown below. It should be noted that a compound having a part or all of the acryloyl group of the compound shown below as a (meth) acryloyl group (or vice versa) can also be used.

Figure 2021120741
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一方、「1のみの(メタ)アクリロイル基と、ヒドロキシ基とを含む化合物」としては、例えば以下一般式(2a−m)で表される化合物が挙げられる。
一般式(2a−m)において、X10およびRの定義や具体的態様は一般式(2a)と同様である。
On the other hand, examples of the "compound containing only one (meth) acryloyl group and a hydroxy group" include compounds represented by the following general formula (2am).
In the general formula (2am), the definitions and specific embodiments of X 10 and R are the same as those in the general formula (2a).

Figure 2021120741
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一般式(2a−m)で表される化合物の具体例としては、2−ヒドロキシエチル(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、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(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−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸などを挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (2am) include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 1,4-cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate, and 2 -Hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphthalic acid and the like. Can be done.

反応工程の後、有機溶剤で反応溶液を希釈し、かつ/または、塩基性触媒の中和のために酸を加えることで、反応を停止させる。
以上の工程によりポリマーを得ることができる。
After the reaction step, the reaction is stopped by diluting the reaction solution with an organic solvent and / or adding an acid to neutralize the basic catalyst.
A polymer can be obtained by the above steps.

参考までに、反応工程において、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物の量を適切に調整すること等により、原料ポリマー中の無水マレイン酸構造が全ては開環せず、最終的なポリマー中に式(MA)の構造が含まれることとなる。
また、反応工程において、原料ポリマー中の無水マレイン酸構造に対し、水、アルコール、その他適当な物質を反応させることで、一般式(a2−1)、(a2−2)または(a2−3)により示される構造単位をポリマー中に導入することができる。
For reference, in the reaction step, by appropriately adjusting the amount of the compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond, the maleic anhydride structure in the raw material polymer is not completely ring-opened, and the final The structure of the formula (MA) will be included in the polymer.
Further, in the reaction step, water, alcohol, or other suitable substances are reacted with the maleic anhydride structure in the raw material polymer to cause the general formulas (a2-1), (a2-2), or (a2-3). The structural units indicated by can be introduced into the polymer.

所望のポリマー以外の不要な成分の除去などのため、更に以下の工程を適宜行うことが好ましい。 Further, it is preferable to appropriately perform the following steps in order to remove unnecessary components other than the desired polymer.

まず、上記で、有機溶剤で希釈し、また、酸(例えばギ酸など)を加えた反応溶液を、分液漏斗で少なくとも3分間激しく攪拌する。これを30分以上静止して、有機相と水相に分け、水相を除去する。このようにしてポリマーの有機溶液を得る。 First, the reaction solution diluted with an organic solvent and added with an acid (such as formic acid) is vigorously stirred in a separatory funnel for at least 3 minutes. This is allowed to stand still for 30 minutes or more, separated into an organic phase and an aqueous phase, and the aqueous phase is removed. In this way, an organic solution of the polymer is obtained.

得られたポリマーの有機溶液に、過剰量のトルエンを加えてポリマーを再沈殿させる。また、再沈殿により得られたポリマー粉末をさらに数回トルエンで洗浄する。
さらに、ギ酸や塩基性触媒の除去のため、得られたポリマー粉末を、イオン交換水で洗浄する操作を数回(3回程度)繰り返す。
イオン交換水で洗浄後のポリマー粉末を、例えば30〜60℃で16時間以上乾燥させることで、高純度のポリマーを得ることができる。
To the organic solution of the obtained polymer, an excess amount of toluene is added to reprecipitate the polymer. In addition, the polymer powder obtained by reprecipitation is washed with toluene several more times.
Further, in order to remove formic acid and the basic catalyst, the operation of washing the obtained polymer powder with ion-exchanged water is repeated several times (about 3 times).
A high-purity polymer can be obtained by drying the polymer powder washed with ion-exchanged water at, for example, 30 to 60 ° C. for 16 hours or more.

(光重合開始剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、好ましくは、光重合開始剤を含む。
光照射により発生する成分が、ポリマーの一般式(1)の構造単位に含まれる重合性二重結合を反応させるものである限り、光重合開始剤としては任意のものを用いることができる。光重合開始剤は、例えば、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、光アニオン重合開始剤などでありうる。
なお、光重合開始剤は、典型的には紫外光、より具体的はg線、i線などの照射により活性な化学種を発生する。
(Photopolymerization initiator)
The photosensitive resin composition of the present embodiment preferably contains a photopolymerization initiator.
Any photopolymerization initiator can be used as long as the component generated by light irradiation reacts with the polymerizable double bond contained in the structural unit of the general formula (1) of the polymer. The photopolymerization initiator may be, for example, a photoradical polymerization initiator, a photocationic polymerization initiator, a photoanionic polymerization initiator, or the like.
The photopolymerization initiator typically generates an active chemical species by irradiation with ultraviolet light, more specifically, g-ray, i-ray, or the like.

一層の高感度化等の観点から、光重合開始剤は、好ましくは、光ラジカル重合開始剤である。
光ラジカル重合開始剤としては特に限定されず、公知のものを適宜用いることができる。例えば、以下のものを挙げることができる。
From the viewpoint of further increasing the sensitivity, the photopolymerization initiator is preferably a photoradical polymerization initiator.
The photoradical polymerization initiator is not particularly limited, and known ones can be appropriately used. For example, the following can be mentioned.

2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、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、2−ヒドロキシ−1−{4−〔4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル〕フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、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)−ブタノン−1、2−ジメチルアミノ−2−〔(4−メチルフェニル)メチル〕−1−〔4−(4−モルホリニル)フェニル〕−1−ブタノン等のアルキルフェノン系化合物。 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1-[4- (2) -Hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one, 2-hydroxy-1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methylpropionyl) benzyl] phenyl}- 2-Methylpropan-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropane-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)- Alkylphenone compounds such as butanone-1,2-dimethylamino-2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone.

ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2−カルボキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物。
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、ベンゾインイソブチルエーテ等のベンゾイン系化合物。
チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物。
Benzophenone compounds such as benzophenone, 4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone, and 2-carboxybenzophenone.
Benzoin compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, and benzoin isobutylate.
Thioxanthone compounds such as thioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, and 2,4-diethylthioxanthone.

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−メトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシカルボキニルナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン等のハロメチル化トリアジン系化合物。
2−トリクロロメチル−5−(2'−ベンゾフリル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−〔β−(2'−ベンゾフリル)ビニル〕−1,3,4−オキサジアゾール、4−オキサジアゾール、2−トリクロロメチル−5−フリル−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチル化オキサジアゾール系化合物。
2- (4-Methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4-methoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine, 2- (4) Halomethylated triazine compounds such as -ethoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine and 2- (4-ethoxycarbokynylnaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -s-triazine ..
2-Trichloromethyl-5- (2'-benzofuryl) -1,3,4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-[β- (2'-benzofuryl) vinyl] -1,3,4-oxa Halomethylated oxadiazole-based compounds such as diazole, 4-oxadiazole, 2-trichloromethyl-5-furyl-1,3,4-oxadiazole.

2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4−ジクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール、2,2'−ビス(2,4,6−トリクロロフェニル)−4,4',5,5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物。
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)〕、O−アセチル−1−[6−(2−メチルベンゾイル)−9−エチル−9H−カルバゾール−3−イル]エタノンオキシム等のオキシムエステル系化合物。
ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム等のチタノセン系化合物。
p−ジメチルアミノ安息香酸、p−ジエチルアミノ安息香酸等の安息香酸エステル系化合物。
9−フェニルアクリジン等のアクリジン系化合物。
2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,4-dichlorophenyl) -4,4 ', 5,5'-Tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (2,4,6-trichlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl-1, A biimidazole-based compound such as 2'-biimidazole.
1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)], O-acetyl-1- [6- (2-methylbenzoyl) -9-ethyl-9H-carbazole- 3-Il] An oxime ester compound such as etanone oxime.
Titanocene compounds such as bis (η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrole-1-yl) -phenyl) titanium.
Benzoic acid ester compounds such as p-dimethylaminobenzoic acid and p-diethylaminobenzoic acid.
Acridine compounds such as 9-phenylacridine.

感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
光重合開始剤の使用量は、ポリマー100質量部に対し、例えば1〜20質量部であり、好ましくは3〜10質量部である。
The photosensitive resin composition may contain only one type of photopolymerization initiator, or may contain two or more types of photopolymerization initiators.
The amount of the photopolymerization initiator used is, for example, 1 to 20 parts by mass, preferably 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.

(溶剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、典型的には、溶剤を含む。これにより、各種の基板表面に均一な感光性樹脂膜を形成することができる。
溶剤としては有機溶剤が好ましく用いられる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤、ラクトン系溶剤、カーボネート系溶剤などのうち1種または2種以上を用いることができる。
(solvent)
The photosensitive resin composition of the present embodiment typically contains a solvent. As a result, a uniform photosensitive resin film can be formed on the surfaces of various substrates.
An organic solvent is preferably used as the solvent. Specifically, one or more of a ketone solvent, an ester solvent, an ether solvent, an alcohol solvent, a lactone solvent, a carbonate solvent and the like can be used.

溶剤の例としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、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)、乳酸エチル、メチルイソブチルカルビノール(MIBC)、ガンマブチロラクトン(GBL)、N−メチルピロリドン(NMP)、メチル−n−アミルケトン(MAK)、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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、シクロヘキサノン、又は、これらの混合物を挙げることができる。 Examples of solvents include propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl lactate, methyl isobutyl carbinol (MIBC), gamma butyrolactone (GBL), N-methylpyrrolidone (NMP), methyl-. Examples thereof include n-amyl ketone (MAK), diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, cyclohexanone, or a mixture thereof.

溶剤の使用量は特に限定されない。例えば、不揮発成分の濃度が例えば10〜70質量%、好ましくは15〜60質量%となるような量で使用される。 The amount of the solvent used is not particularly limited. For example, it is used in an amount such that the concentration of the non-volatile component is, for example, 10 to 70% by mass, preferably 15 to 60% by mass.

(架橋剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、架橋剤を含むことができる。
架橋剤は、光重合開始剤から発生する活性化学種の作用によりポリマーを架橋可能なもの(ポリマーと化学結合することができるもの)であれば、特に限定されない。
架橋剤は、ポリマーとのみ化学結合するのではなく、架橋剤同士で反応して結合形成してもよい。
(Crosslinking agent)
The photosensitive resin composition of the present embodiment may contain a cross-linking agent.
The cross-linking agent is not particularly limited as long as it can cross-link the polymer by the action of the active chemical species generated from the photopolymerization initiator (the one capable of chemically bonding to the polymer).
The cross-linking agent may not only chemically bond with the polymer, but may react with each other to form a bond.

架橋剤は、例えば、一分子中に2以上の重合性二重結合を有する多官能化合物が好ましく、一分子中に2以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリル化合物であることがより好ましい(ただし、架橋剤は、前述のポリマーには該当しない)。ポリマーが有する架橋性基(重合性二重結合)と同種の架橋性基を有する架橋剤を用いることが、均一な硬化性、感度の更なる向上などの点で好ましい。
架橋剤一分子あたりの官能数(重合性二重結合の数)の上限は特にないが、例えば8以下、好ましくは6以下である。
The cross-linking agent is, for example, a polyfunctional compound having two or more polymerizable double bonds in one molecule, and a polyfunctional (meth) acrylic compound having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule. (However, the cross-linking agent does not correspond to the above-mentioned polymer). It is preferable to use a cross-linking agent having the same kind of cross-linking group as the cross-linking group (polymerizable double bond) of the polymer in terms of uniform curability and further improvement of sensitivity.
There is no particular upper limit on the number of functionals (the number of polymerizable double bonds) per molecule of the cross-linking agent, but it is, for example, 8 or less, preferably 6 or less.

架橋剤として具体的には、以下を挙げることができる。 Specific examples of the cross-linking agent include the following.

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、ポリ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、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキシドジ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ε−カプロラクトン付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の、多官能(メタ)アクリレート類。 Ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate, cyclohexanedimethanol Di (meth) acrylate, bisphenol A alkylene oxide di (meth) acrylate, bisphenol Falkylene oxide di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tetra (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate , Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, ethylene oxide-added trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethylene oxide-added trimethylolpropane tetra (meth) acrylate, ethylene oxide Addition pentaerythritol tetra (meth) acrylate, ethylene oxide-added dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, propylene oxide-added trimethylolpropane tri (meth) acrylate, propylene oxide-added trimethylolpropane tetra (meth) acrylate, propylene oxide-added pentaerythritol tetra (Meta) acrylate, propylene oxide-added dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, ε-caprolactone-added trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ε-caprolactone-added dimethylolpropane tetra (meth) acrylate, ε-caprolactone-added pentaerythritol tetra Polyfunctional (meth) acrylates such as (meth) acrylate and ε-caprolactone-added dipentaerythritol hexa (meth) acrylate.

エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジビニルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、グリセリントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル等の、多官能ビニルエーテル類。 Ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, polyethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, butylene glycol divinyl ether, hexanediol divinyl ether, bisphenol A alkylene oxide divinyl ether, bisphenol F alkylene oxide divinyl ether, trimetyl propanetrivinyl ether, ditri Methylolpropan tetravinyl ether, glycerin trivinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether, dipentaerythritol pentavinyl ether, dipentaerythritol hexavinyl ether, ethylene oxide-added trimethylolpropanetrivinyl ether, ethylene oxide-added ditrimethylolpropanetetravinyl ether, ethylene oxide-added pentaerythritol tetravinyl ether, ethylene oxide Polyfunctional vinyl ethers such as added dipentaerythritol hexavinyl ether.

(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸5−ビニロキシペンチル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル等の、ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類。 2-vinyloxyethyl (meth) acrylate, 3-vinyloxypropyl (meth) acrylate, 1-methyl-2-vinyloxyethyl (meth) acrylate, 2-vinyloxypropyl (meth) acrylate, 4 (meth) acrylate − Vinyloxybutyl, 4-vinyloxycyclohexyl (meth) acrylate, 5-vinyloxypentyl (meth) acrylate, 6-vinyloxyhexyl (meth) acrylate, 4-vinyloxymethylcyclohexylmethyl (meth) acrylate, ( Contains vinyl ether groups (meth) such as p-vinyloxymethylphenylmethyl (meth) acrylate, 2- (vinyloxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, 2- (vinyloxyethoxyethoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate. Acrylic acid esters.

エチレングリコールジアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、プロピレングリコールジアリルエーテル、ブチレングリコールジアリルエーテル、ヘキサンジオールジアリルエーテル、ビスフェノールAアルキレンオキシドジアリルエーテル、ビスフェノールFアルキレンオキシドジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ジペンタエリスリトールペンタアリルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル、エチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジトリメチロールプロパンテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、エチレンオキシド付加ジペンタエリスリトールヘキサアリルエーテル等の、多官能アリルエーテル類。 Ethylene glycol diallyl ether, diethylene glycol diallyl ether, polyethylene glycol diallyl ether, propylene glycol diallyl ether, butylene glycol diallyl ether, hexanediol diallyl ether, bisphenol A alkylene oxide diallyl ether, bisphenol Falkylene oxide diallyl ether, trimethyl propantriallyl ether, Ditrimethylol propanetetraallyl ether, glycerin triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether, dipentaerythritol pentaallyl ether, dipentaerythritol hexaallyl ether, ethylene oxide-added trimethylol propanetriallyl ether, ethylene oxide-added ditrimethylol propanetetraallyl ether, Polyfunctional allyl ethers such as ethylene oxide-added pentaerythritol tetraallyl ether and ethylene oxide-added dipentaerythritol hexaallyl ether.

(メタ)アクリル酸アリル等の、アリル基含有(メタ)アクリル酸エステル類。
トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキレンオキシド付加トリ(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等の、多官能(メタ)アクリロイル基含有イソシアヌレート類。
トリアリルイソシアヌレート等の、多官能アリル基含有イソシアヌレート類。
トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の多官能イソシアネートと(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等の、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類との反応で得られる多官能ウレタン(メタ)アクリレート類。
ジビニルベンゼン等の、多官能芳香族ビニル類。
Allyl group-containing (meth) acrylic acid esters such as allyl (meth) acrylic acid.
Polyfunctional (meth) acryloyl such as tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, tri (methacryloyloxyethyl) isocyanurate, alkylene oxide-added tri (acryloyloxyethyl) isocyanurate, and alkylene oxide-added tri (methacryloyloxyethyl) isocyanurate. Group-containing isocyanates.
Polyfunctional allyl group-containing isocyanates such as triallyl isocyanurate.
Reaction of polyfunctional isocyanates such as tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and xylylene diisocyanate with hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid esters such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate. Polyfunctional urethane (meth) acrylates obtained in.
Polyfunctional aromatic vinyls such as divinylbenzene.

なかでも、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の三官能(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の四官能(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の六官能(メタ)アクリレートが好ましい。 Among them, trifunctional (meth) acrylates such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate, and tetrafunctional (meth) acrylates such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate and dimethylolpropane tetra (meth) acrylate. ) Hexafunctional (meth) acrylates such as acrylates and dipentaerythritol hexa (meth) acrylates are preferred.

感光性樹脂組成物が架橋剤を含む場合、感光性樹脂組成物は架橋剤を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
感光性樹脂組成物が架橋剤を含む場合、その量は目的や用途に応じて適宜設定すればよい。一例として、架橋剤の量は、ポリマー100質量部に対して通常30〜70質量部、好ましくは40〜60質量部とすることができる。
When the photosensitive resin composition contains a cross-linking agent, the photosensitive resin composition may contain only one type of cross-linking agent, or may contain two or more types of the cross-linking agent.
When the photosensitive resin composition contains a cross-linking agent, the amount thereof may be appropriately set according to the purpose and application. As an example, the amount of the cross-linking agent can be usually 30 to 70 parts by mass, preferably 40 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.

(着色剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、着色剤を含むことができる。組成物が着色剤を含むことで、表示装置や撮像素子のカラーフィルタの形成材料として好ましく用いることができる。
着色剤としては、種々の顔料または染料を用いることができる。
(Colorant)
The photosensitive resin composition of the present embodiment may contain a colorant. When the composition contains a colorant, it can be preferably used as a material for forming a color filter of a display device or an image pickup device.
As the colorant, various pigments or dyes can be used.

顔料としては有機顔料や無機顔料を用いることができる。
有機顔料としては、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、ジオキサジン系顔料、チオインジゴ系顔料、アントラキノン系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、キサンテン系顔料、ピロメテン系顔料、染料レーキ系顔料等を使用することができる。
無機顔料としては、白色・体質顔料(酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、クレー、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等)、有彩顔料(黄鉛、カドミニウム系、クロムバーミリオン、ニッケルチタン、クロムチタン、黄色酸化鉄、ベンガラ、ジンククロメート、鉛丹、群青、紺青、コバルトブルー、クロムグリーン、酸化クロム、バナジン酸ビスマス等)、光輝材顔料(パール顔料、アルミ顔料、ブロンズ顔料等)、蛍光顔料(硫化亜鉛、硫化ストロンチウム、アルミン酸ストロンチウム等)などを使用することができる。
As the pigment, an organic pigment or an inorganic pigment can be used.
Organic pigments include azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, perylene pigments, perinone pigments, isoindolinone pigments, isoindolin pigments, dioxazine pigments, thioindigo pigments, anthraquinone pigments, and quinophthalone pigments. Pigments, metal complex pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, xanthene pigments, pyromethene pigments, dye lake pigments and the like can be used.
Inorganic pigments include white / extender pigments (titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, clay, talc, barium sulfate, calcium carbonate, etc.) and chromatic pigments (chrome yellow, cadmium, chromium vermillion, nickel titanium, chromium titanium). , Yellow iron oxide, red iron oxide, zinc chromate, lead tan, ultramarine, dark blue, cobalt blue, chrome green, chromium oxide, bismuth vanadate, etc.), bright material pigments (pearl pigments, aluminum pigments, bronze pigments, etc.), fluorescent pigments ( Zinc oxide, strontium sulfide, strontium aluminate, etc.) can be used.

染料としては、例えば、特開2003−270428号公報、特開平9−171108号公報、特開2008−50599号公報などに記載されている公知の染料を使用することができる。 As the dye, for example, known dyes described in JP-A-2003-270428, JP-A-9-171108, JP-A-2008-50599 and the like can be used.

着色剤(特に顔料)は、目的や用途に応じて、適切な平均粒子径を有するものを使用できる。特にカラーフィルタのような透明性が要求される場合は、0.1μm以下の小さい平均粒子径が好ましい。一方、塗料などの隠蔽性が必要とされる場合は、0.5μm以上の大きい平均粒子径が好ましい。
着色剤は、目的や用途に応じて、ロジン処理、界面活性剤処理、樹脂系分散剤処理、顔料誘導体処理、酸化皮膜処理、シリカコーティング、ワックスコーティングなどの表面処理がなされていてもよい。
As the colorant (particularly pigment), one having an appropriate average particle size can be used depending on the purpose and application. In particular, when transparency such as a color filter is required, a small average particle size of 0.1 μm or less is preferable. On the other hand, when a concealing property such as a paint is required, a large average particle size of 0.5 μm or more is preferable.
The colorant may be subjected to surface treatment such as rosin treatment, surfactant treatment, resin-based dispersant treatment, pigment derivative treatment, oxide film treatment, silica coating, wax coating, etc., depending on the purpose and application.

感光性樹脂組成物が着色剤を含む場合、感光性樹脂組成物は着色剤を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
感光性樹脂組成物が着色剤を含む場合、その量は目的や用途に応じて適宜設定すればよいが、着色濃度と着色剤の分散安定性との両立などから、感光性樹脂組成物の不揮発成分(溶剤を除く成分)全体に対して、好ましくは3〜70質量%であり、より好ましくは5〜60質量%、さらに好ましくは10〜50質量%である。
When the photosensitive resin composition contains a colorant, the photosensitive resin composition may contain only one colorant or two or more colorants.
When the photosensitive resin composition contains a colorant, the amount thereof may be appropriately set according to the purpose and application, but from the viewpoint of achieving both the coloring concentration and the dispersion stability of the colorant, the photosensitive resin composition is non-volatile. It is preferably 3 to 70% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and further preferably 10 to 50% by mass with respect to the entire component (component excluding the solvent).

(遮光剤)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、遮光剤を含むことができる。組成物が遮光剤を含むことで、表示装置や撮像素子のブラックマトリクスの形成材料として好ましく用いることができる。
遮光剤としては、公知の遮光剤を特に制限なく用いることができる。例えば、カーボンブラック、ボーンブラック、グラファイト、鉄黒、チタンブラック等の黒色顔料を遮光剤として用いることができる。
(Shading agent)
The photosensitive resin composition of the present embodiment may contain a light-shielding agent. When the composition contains a light-shielding agent, it can be preferably used as a material for forming a black matrix of a display device or an image pickup device.
As the light-shielding agent, a known light-shielding agent can be used without particular limitation. For example, a black pigment such as carbon black, bone black, graphite, iron black, or titanium black can be used as a light-shielding agent.

感光性樹脂組成物が遮光剤を含む場合、その量は目的や用途に応じて適宜設定すればよいが、遮光性能と遮光剤の分散安定性との両立などから、感光性樹脂組成物の不揮発成分(溶剤を除く成分)全体に対して、好ましくは3〜70質量%であり、より好ましくは5〜60質量%、さらに好ましくは10〜50質量%である。 When the photosensitive resin composition contains a light-shielding agent, the amount thereof may be appropriately set according to the purpose and application, but from the viewpoint of achieving both light-shielding performance and dispersion stability of the light-shielding agent, the photosensitive resin composition is non-volatile. It is preferably 3 to 70% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and further preferably 10 to 50% by mass with respect to the entire component (component excluding the solvent).

(その他成分)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、各種目的や要求特性に応じて、上記以外の成分を含んでもよい。
含んでもよい成分としては、例えば、フィラー、上述のポリマー以外のバインダー樹脂、多官能(メタ)アクリレート化合物、酸発生剤、耐熱向上剤、現像助剤、可塑剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、界面活性剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、表面改質剤、揺変剤、シランカップリング剤、多価フェノール化合物等が挙げられる。
(Other ingredients)
The photosensitive resin composition of the present embodiment may contain components other than the above, depending on various purposes and required characteristics.
Examples of the components that may be contained include fillers, binder resins other than the above-mentioned polymers, polyfunctional (meth) acrylate compounds, acid generators, heat-resistant improvers, development aids, plasticizers, polymerization inhibitors, ultraviolet absorbers, and the like. Antioxidants, matting agents, defoaming agents, leveling agents, surfactants, antistatic agents, dispersants, slip agents, surface modifiers, rocking agents, silane coupling agents, polyvalent phenol compounds, etc. Be done.

<パターン、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、表示装置、撮像素子、および、表示装置または撮像素子の製造方法>
上述の感光性樹脂組成物を用いて膜形成し、その膜を露光・現像してパターンを形成することができる。このパターンは、例えばカラーフィルタやブラックマトリクスなどに適用される。具体的には、着色剤を含む感光性樹脂組成物を用いてパターンを形成することで、カラーフィルタを得ることができる。また、遮光剤を含む感光性樹脂組成物を用いてパターンを形成することで、ブラックマトリックスを得ることができる。そして、カラーフィルタおよび/またはブラックマトリクスを備える表示装置(典型的には液晶表示装置)または撮像素子(典型的には固体撮像素子)を製造することができる。
<Pattern, color filter, black matrix, display device, image sensor, and manufacturing method of display device or image sensor>
A film can be formed using the above-mentioned photosensitive resin composition, and the film can be exposed and developed to form a pattern. This pattern is applied to, for example, a color filter or a black matrix. Specifically, a color filter can be obtained by forming a pattern using a photosensitive resin composition containing a colorant. Further, a black matrix can be obtained by forming a pattern using a photosensitive resin composition containing a light-shielding agent. Then, a display device (typically a liquid crystal display device) or an image pickup device (typically a solid-state image pickup device) including a color filter and / or a black matrix can be manufactured.

パターンを形成する典型的な手順を以下で説明する。 A typical procedure for forming a pattern is described below.

・感光性樹脂膜の形成
例えば、本実施形態の感光性樹脂組成物を、任意の基板上に塗布し、必要に応じて乾燥させる。これにより、まず、感光性樹脂膜を得る。
-Formation of a photosensitive resin film For example, the photosensitive resin composition of the present embodiment is applied onto an arbitrary substrate and dried if necessary. As a result, first, a photosensitive resin film is obtained.

基板は特に限定されない。例えばガラス基板、シリコンウエハ、セラミック基板、アルミ基板、SiCウエハー、GaNウエハー、銅張積層板などを挙げることができる。
基板は、未加工の基板であっても、電極や素子が表面に形成された基板であってもよい。基板は、接着性の向上のために表面処理さていてもよい。
感光性樹脂組成物の塗布方法は特に限定されない。塗布は、スピナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング、インクジェット法などにより行うことができる。
The substrate is not particularly limited. For example, a glass substrate, a silicon wafer, a ceramic substrate, an aluminum substrate, a SiC wafer, a GaN wafer, a copper-clad laminate, and the like can be mentioned.
The substrate may be an unprocessed substrate or a substrate on which electrodes and elements are formed on the surface. The substrate may be surface-treated to improve adhesiveness.
The method of applying the photosensitive resin composition is not particularly limited. The coating can be performed by rotary coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, an inkjet method, or the like.

基板上に塗布した感光性樹脂組成物の乾燥は、典型的にはホットプレート、熱風、オーブン等で加熱処理することで行われる。加熱温度は、通常80〜140℃、好ましくは90〜120℃である。加熱時間は、通常30〜600秒、好ましくは30〜300秒程度である。 Drying of the photosensitive resin composition applied on the substrate is typically carried out by heat treatment with a hot plate, hot air, an oven or the like. The heating temperature is usually 80 to 140 ° C, preferably 90 to 120 ° C. The heating time is usually about 30 to 600 seconds, preferably about 30 to 300 seconds.

感光性樹脂膜の膜厚は、特に限定されず、最終的に得ようとするパターンに応じて適宜調整すればよい。膜厚は、通常は0.5〜10μm、好ましくは1〜5μmである。なお、膜厚は、感光性樹脂組成物中の溶剤の含有量や塗布方法などにより調整可能である。 The film thickness of the photosensitive resin film is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the pattern to be finally obtained. The film thickness is usually 0.5 to 10 μm, preferably 1 to 5 μm. The film thickness can be adjusted by adjusting the content of the solvent in the photosensitive resin composition, the coating method, and the like.

・露光
露光は、典型的には、適当なフォトマスクを介して活性光線を感光性樹脂膜に当てることで行う。
活性光線としては、例えばX線、電子線、紫外線、可視光線などが挙げられる。波長でいうと200〜500nmの光が好ましい。パターンの解像度や取り扱い性の点で、光源は水銀ランプのg線、h線又はi線であることが好ましく、特にi線が好ましい。また、2つ以上の光線を混合して用いてもよい。露光装置としては、コンタクトアライナー、ミラープロジェクションまたはステッパーが好ましい。
露光の光量は、感光性樹脂膜中の光重合開始剤の量や、感光性樹脂膜の膜厚などにより適宜調整すればよい。露光の光量は例えば100〜500mJ/cm程度である。
-Exposure Exposure is typically performed by irradiating the photosensitive resin film with active light rays through an appropriate photomask.
Examples of active rays include X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays and the like. In terms of wavelength, light having a wavelength of 200 to 500 nm is preferable. From the viewpoint of pattern resolution and handleability, the light source is preferably g-line, h-line or i-line of a mercury lamp, and i-line is particularly preferable. Further, two or more light rays may be mixed and used. As the exposure apparatus, a contact aligner, a mirror projection or a stepper is preferable.
The amount of light for exposure may be appropriately adjusted depending on the amount of the photopolymerization initiator in the photosensitive resin film, the film thickness of the photosensitive resin film, and the like. The amount of light for exposure is, for example, about 100 to 500 mJ / cm 2.

露光後、必要に応じて、感光性樹脂膜を再度加熱してもよい(露光後加熱:Post Exposure Bake)。ここでの加熱温度は、例えば70〜150℃、好ましくは90〜120℃である。加熱時間は、例えば30〜600秒、好ましくは30〜300秒である。露光後加熱をすることで、光重合開始剤から発生した活性種による重合反応が促進され、硬化反応が一層促される。つまり、プロセス面から一層の高感度化を図ることができる。 After the exposure, the photosensitive resin film may be heated again if necessary (heating after exposure: Post Exposure Bake). The heating temperature here is, for example, 70 to 150 ° C., preferably 90 to 120 ° C. The heating time is, for example, 30 to 600 seconds, preferably 30 to 300 seconds. By heating after exposure, the polymerization reaction by the active species generated from the photopolymerization initiator is promoted, and the curing reaction is further promoted. That is, it is possible to further increase the sensitivity from the process aspect.

・現像
露光された感光性樹脂膜を、適当な現像液により現像することで、パターンを得ること、また、パターンを備えた基板を製造することができる。
現像工程においては、適当な現像液を用いて、例えば浸漬法、パドル法、回転スプレー法などの方法を用いて現像を行うことができる。現像により、感光性樹脂膜の露光部(ポジ型の場合)又は未露光部(ネガ型の場合)が溶出除去され、パターンが得られる。本実施形態の感光性樹脂組成物を用いた場合には、通常、ネガ型パターンが得られる。
-Development By developing the exposed photosensitive resin film with an appropriate developing solution, a pattern can be obtained and a substrate having the pattern can be manufactured.
In the developing step, development can be carried out using a suitable developer, for example, by a method such as a dipping method, a paddle method, or a rotary spray method. By development, the exposed portion (in the case of the positive type) or the unexposed portion (in the case of the negative type) of the photosensitive resin film is eluted and removed, and a pattern is obtained. When the photosensitive resin composition of the present embodiment is used, a negative pattern is usually obtained.

使用可能な現像液は特に限定されない。例えば、アルカリ水溶液や有機溶剤が使用可能である。
アルカリ水溶液として具体的には、(i)水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ水溶液、(ii)エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの有機アミン水溶液、(iii)テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどの4級アンモニウムヒドロキシドの水溶液などが挙げられる。
有機溶剤として具体的には、シクロペンタノンなどのケトン系溶剤、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)や酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤、等が挙げられる。
現像液は、例えばメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒や、界面活性剤などの添加剤を含んでもよい。
The developer that can be used is not particularly limited. For example, an alkaline aqueous solution or an organic solvent can be used.
Specific examples of the alkaline aqueous solution include (i) an inorganic alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate and ammonia, (ii) an organic amine aqueous solution such as ethylamine, diethylamine, triethylamine and triethanolamine, and (iii). Examples thereof include an aqueous solution of quaternary ammonium hydroxide such as tetramethylammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide.
Specific examples of the organic solvent include a ketone solvent such as cyclopentanone, an ester solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and butyl acetate, and an ether solvent such as propylene glycol monomethyl ether.
The developer may contain, for example, a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, or an additive such as a surfactant.

本実施形態においては、現像液としてアルカリ水溶液を用いることが好ましく、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドまたは炭酸ナトリウムの水溶液を用いることがより好ましい。
アルカリ水溶液の濃度は、好ましくは0.1〜10質量%であり、更に好ましくは0.5〜5質量%である。
In the present embodiment, it is preferable to use an alkaline aqueous solution as a developing solution, and it is more preferable to use an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or sodium carbonate.
The concentration of the alkaline aqueous solution is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass.

現像の後、さらに様々な処理を行ってもよい。
例えば、現像の後、リンス液によりパターンおよび/または基板を洗浄してもよい。リンス液としては、例えば蒸留水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
After the development, various further processes may be performed.
For example, after development, the pattern and / or substrate may be washed with a rinse solution. Examples of the rinsing solution include distilled water, methanol, ethanol, isopropanol, propylene glycol monomethyl ether and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

また、得られたパターンを加熱して十分に硬化させるようにしてもよい。加熱温度は、典型的には150〜400℃、好ましくは160〜300℃、より好ましくは200〜250℃である。加熱時間は特に限定されないが、例えば15〜300分の範囲内である。この加熱処理は、ホットプレート、オーブン、温度プログラムを設定できる昇温式オーブンなどにより行うことができる。加熱処理を行う際の雰囲気気体としては、空気であっても、窒素やアルゴンなどの不活性ガスであってもよい。また、減圧下で加熱してもよい。 Further, the obtained pattern may be heated to be sufficiently cured. The heating temperature is typically 150-400 ° C, preferably 160-300 ° C, more preferably 200-250 ° C. The heating time is not particularly limited, but is, for example, in the range of 15 to 300 minutes. This heat treatment can be performed by a hot plate, an oven, a temperature-increasing oven in which a temperature program can be set, or the like. The atmospheric gas for the heat treatment may be air or an inert gas such as nitrogen or argon. Further, it may be heated under reduced pressure.

以上の工程により、パターンを得ること/パターンを備えた基板を製造することができる。より具体的には、着色剤を含む感光性樹脂組成物を用いて、カラーフィルタを得ることができる。また、遮光剤を含む感光性樹脂組成物を用いて、ブラックマトリックスを得ることができる。さらには、カラーフィルタおよび/またはブラックマトリクスを備える表示装置(典型的には液晶表示装置)または撮像素子(典型的には固体撮像素子)を製造することができる。 By the above steps, a pattern can be obtained / a substrate having the pattern can be manufactured. More specifically, a color filter can be obtained by using a photosensitive resin composition containing a colorant. In addition, a black matrix can be obtained by using a photosensitive resin composition containing a light-shielding agent. Further, a display device (typically a liquid crystal display device) or an image pickup device (typically a solid-state image pickup device) including a color filter and / or a black matrix can be manufactured.

カラーフィルタおよび/またはブラックマトリクスを備える、表示装置および/または撮像素子の構造の一例について、図1に模式的に示す。
基板10上には、ブラックマトリクス11とカラーフィルタ12が形成されている。また、このブラックマトリクス11とカラーフィルタ12の上部に保護膜13および透明電極層14が設けられている。
基板10は、通常、光を通過する材料により構成されるものである。例えば、ガラス、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスルホン、環状オレフィンの重合体などのいずれかにより構成される。
基板10は、コロナ放電処理、オゾン処理、薬液処理等が施されたものであってもよい。
基板10は、例えばガラスより構成される。
An example of the structure of a display device and / or an image sensor including a color filter and / or a black matrix is schematically shown in FIG.
A black matrix 11 and a color filter 12 are formed on the substrate 10. Further, a protective film 13 and a transparent electrode layer 14 are provided above the black matrix 11 and the color filter 12.
The substrate 10 is usually made of a material that allows light to pass through. For example, it is composed of any of glass, polyester, polycarbonate, polyolefin, polysulfone, a polymer of cyclic olefin, and the like.
The substrate 10 may be subjected to a corona discharge treatment, an ozone treatment, a chemical solution treatment, or the like.
The substrate 10 is made of, for example, glass.

ブラックマトリクス11は、通常、遮光剤を含む感光性樹脂組成物の硬化物である。
カラーフィルタ12としては、通常、赤、緑、青の三色が存在する。カラーフィルタ12は、通常、各色に応じた着色剤を含む感光性樹脂組成物の硬化物である。
The black matrix 11 is usually a cured product of a photosensitive resin composition containing a light-shielding agent.
As the color filter 12, there are usually three colors of red, green, and blue. The color filter 12 is usually a cured product of a photosensitive resin composition containing a colorant corresponding to each color.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to the examples.

実施例中の使用化合物については、以下の略号または商品名で示す場合がある。
・MA:無水マレイン酸
・NB:2−ノルボルネン
・MEK:メチルエチルケトン
・BHEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
・4−HBA:4−ヒドロキシブチルアクリレート
The compounds used in the examples may be indicated by the following abbreviations or trade names.
-MA: Maleic anhydride-NB: 2-Norbornene-MEK: Methyl ethyl ketone-BHEA: 2-Hydroxyethyl acrylate-4-HBA: 4-Hydroxybutyl acrylate

・A−TMM−3L:以下2種の化合物の混合物、ガスクロマトグラフ測定に基づく混合物中の左の化合物の量は約55%(新中村化学工業株式会社製) -A-TMM-3L: A mixture of the following two compounds, the amount of the compound on the left in the mixture based on gas chromatograph measurement is about 55% (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.)

Figure 2021120741
Figure 2021120741

・A−TMM−3LM−N:以下2種の化合物の混合物、ガスクロマトグラフ測定に基づく混合物中の左の化合物の量は約57%(新中村化学工業株式会社製) -A-TMM-3LM-N: A mixture of the following two compounds, the amount of the compound on the left in the mixture based on gas chromatograph measurement is about 57% (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.)

Figure 2021120741
Figure 2021120741

・A−9550:以下2種の化合物の混合物、水酸基価から見積もった混合物中の左の化合物の量は約50%(新中村化学工業株式会社製) A-9550: The amount of the compound on the left in the mixture of the following two compounds and the mixture estimated from the hydroxyl value is about 50% (manufactured by Shin Nakamura Chemical Industry Co., Ltd.).

Figure 2021120741
Figure 2021120741

<原料ポリマーの合成>
まず、無水マレイン酸構造単位と、2−ノルボルネン構造単位とを含む原料ポリマーを合成した。詳細を以下に示す。
<Synthesis of raw material polymer>
First, a raw material polymer containing a maleic anhydride structural unit and a 2-norbornene structural unit was synthesized. Details are shown below.

(原料ポリマー1)
撹拌機および冷却管を備えた適切なサイズの反応容器に、無水マレイン酸353.02g(3.6mol)と、2−ノルボルネン338.94g(3.6mol)と、ジメチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)33.16g(0.144mol)とを計量して入れた。これらを、メチルエチルケトン1030.1gおよびトルエン113.0gからなる混合溶媒に溶解させ、溶解液を作製した。
この溶解液に対して、30分間窒素を通気して酸素を除去し、次いで、撹拌しつつ温度65℃で1.5時間加熱し、さらにその後80℃で6時間加熱することで、無水マレイン酸と、2−ノルボルネンとを重合させ、重合溶液を作製した。
上記で得られた重合溶液を、メタノール8519.9gに滴下することで白色固体を沈殿させた。得られた白色固体を、温度120℃で真空乾燥することにより、2−ノルボルネンに由来する構造単位と、無水マレイン酸に由来する構造単位とを備えるポリマー(原料ポリマー1)607.5gを得た。
得られたポリマーをゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した結果、重量平均分子量Mwは7000であり、多分散度(重量平均分子量Mw)/(数平均分子量Mn)は1.82であった。
(Raw material polymer 1)
Maleic anhydride 353.02 g (3.6 mol), 2-norbornene 338.94 g (3.6 mol) and dimethyl-2,2'-azobis in an appropriately sized reaction vessel equipped with a stirrer and condenser. 33.16 g (0.144 mol) of (2-methylpropionate) was weighed and added. These were dissolved in a mixed solvent consisting of 1030.1 g of methyl ethyl ketone and 113.0 g of toluene to prepare a solution.
The solution is aerated with nitrogen for 30 minutes to remove oxygen, then heated at a temperature of 65 ° C. for 1.5 hours with stirring, and then heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain maleic anhydride. And 2-norbornene were polymerized to prepare a polymerization solution.
The polymerization solution obtained above was added dropwise to 8519.9 g of methanol to precipitate a white solid. The obtained white solid was vacuum dried at a temperature of 120 ° C. to obtain 607.5 g of a polymer (raw material polymer 1) having a structural unit derived from 2-norbornene and a structural unit derived from maleic anhydride. ..
As a result of measuring the obtained polymer using gel permeation chromatography (GPC), the weight average molecular weight Mw was 7000, and the degree of polydispersity (weight average molecular weight Mw) / (number average molecular weight Mn) was 1.82. there were.

(原料ポリマー2)
撹拌機および冷却管を備えた適切なサイズの反応容器に、無水マレイン酸353.02g(3.6mol)と、2−ノルボルネン338.94g(3.6mol)と、ジメチル−2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)33.16g(0.144mol)とを計量して入れた。これらを、MEK2654.9gおよびトルエン113.0gからなる混合溶媒に溶解させ、溶解液を作製した。
この溶解液に対して、30分間窒素を通気して酸素を除去し、次いで、撹拌しつつ温度65℃で1.5時間加熱し、さらにその後80℃で6時間加熱することで、無水マレイン酸と、2−ノルボルネンとを重合させ、重合溶液を作製した。
上記で得られた重合溶液を、メタノール13972.1gに滴下することで白色固体を再沈殿させた。得られた白色固体を、温度120℃で真空乾燥することにより、2−ノルボルネンに由来する構造単位と、無水マレイン酸に由来する構造単位とを備えるポリマー(原料ポリマー2)569.1g得た。
得られたポリマーをGPC測定した結果、重量平均分子量Mwは4300であり、多分散度(重量平均分子量Mw)/(数平均分子量Mn)は1.59であった。
(Raw material polymer 2)
Maleic anhydride 353.02 g (3.6 mol), 2-norbornene 338.94 g (3.6 mol) and dimethyl-2,2'-azobis in an appropriately sized reaction vessel equipped with a stirrer and condenser. 33.16 g (0.144 mol) of (2-methylpropionate) was weighed and added. These were dissolved in a mixed solvent consisting of 2654.9 g of MEK and 113.0 g of toluene to prepare a solution.
The solution is aerated with nitrogen for 30 minutes to remove oxygen, then heated at a temperature of 65 ° C. for 1.5 hours with stirring, and then heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain maleic anhydride. And 2-norbornene were polymerized to prepare a polymerization solution.
The polymerization solution obtained above was added dropwise to 13972.1 g of methanol to reprecipitate the white solid. The obtained white solid was vacuum-dried at a temperature of 120 ° C. to obtain 569.1 g of a polymer (raw material polymer 2) having a structural unit derived from 2-norbornene and a structural unit derived from maleic anhydride.
As a result of GPC measurement of the obtained polymer, the weight average molecular weight Mw was 4300, and the degree of polydispersity (weight average molecular weight Mw) / (number average molecular weight Mn) was 1.59.

<ポリマーの合成(原料ポリマーのMA由来の構造単位の開環)>
(比較合成例1)
原料ポリマー1のMA由来の構造単位(以下、単に「MA単位」とも記載する)を、水酸基含有の3官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 64.15gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 96.85g(上記の2種混合物としての添加量、以下同様)を加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で6時間反応させ、反応溶液を作製した。
<Synthesis of polymer (ring-opening of structural unit derived from MA of raw material polymer)>
(Comparative Synthesis Example 1)
A polymer obtained by ring-opening the MA-derived structural unit of the raw material polymer 1 (hereinafter, also simply referred to as “MA unit”) with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 64.15 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 96.85 g of A-TMM-3L (addition amount as the above-mentioned two kinds mixture, the same applies hereinafter) was added to this solution, and then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the temperature was 70. The reaction was carried out at ° C. for 6 hours to prepare a reaction solution.

作製された反応溶液をギ酸水溶液で処理することで、反応溶液から水相を除去した。その後、以下手順でポリマーを精製した。
・過剰量のトルエンでポリマーを再沈殿させた。
・再沈殿で得られたポリマー粉末を、過剰量のトルエンで洗浄する操作を2回繰り返した。
・上記の2回洗浄後のポリマー粉末を、過剰量の水で洗浄する操作を3回行った。
The aqueous phase was removed from the reaction solution by treating the prepared reaction solution with an aqueous solution of formic acid. Then, the polymer was purified by the following procedure.
-The polymer was reprecipitated with an excess amount of toluene.
-The operation of washing the polymer powder obtained by reprecipitation with an excess amount of toluene was repeated twice.
-The operation of washing the polymer powder after washing twice with an excess amount of water was performed three times.

以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3Lで開環した、ポリマー23.39gを得た。 From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-TMM-3L to obtain 23.39 g of the polymer.

(比較合成例2)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の単官能アクリレートのみで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 55.50gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、そして温度70℃で6時間反応させ、反応溶液を作製した。
得られた反応溶液をギ酸水溶液で処理することで、反応溶液から水相を除去した。その後、溶液を大量の純水に注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾取し、さらに純水で洗浄した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、BHEAのみで開環した、ポリマー27.21gを得た。
(Comparative Synthesis Example 2)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened only with a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 55.50 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Then, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 6 hours to prepare a reaction solution. ..
The aqueous phase was removed from the reaction solution by treating the obtained reaction solution with an aqueous solution of formic acid. Then, the solution was poured into a large amount of pure water to precipitate the polymer. The obtained polymer was collected by filtration and further washed with pure water.
As described above, 27.21 g of the polymer was obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer only with BHEA.

(比較合成例3)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の単官能アクリレートのみで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 55.5gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、4−HBA 28.11g(0.195mol)を加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、そして温度70℃で6時間反応させ、反応溶液を作製した。
得られた反応溶液をギ酸水溶液で処理することで、反応溶液から水相を除去した。その後、溶液を大量の純水に注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾取し、さらに純水で洗浄した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、4−HBAで開環した、ポリマー26.54gを得た。
(Comparative Synthesis Example 3)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened only with a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 55.5 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Then, 28.11 g (0.195 mol) of 4-HBA was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 6 hours to prepare a reaction solution. Made.
The aqueous phase was removed from the reaction solution by treating the obtained reaction solution with an aqueous solution of formic acid. Then, the solution was poured into a large amount of pure water to precipitate the polymer. The obtained polymer was collected by filtration and further washed with pure water.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with 4-HBA to obtain 26.54 g of the polymer.

(合成例1)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 67.72gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 58.12gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3LおよびBHEAで開環した、ポリマー22.21gを得た。
(Synthesis Example 1)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 67.72 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Then, 58.12 g of A-TMM-3L was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-TMM-3L and BHEA to obtain 22.21 g of the polymer.

(合成例2)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 49.41gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 19.37gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位をA−TMM−3LおよびBHEAで開環した、ポリマー22.53gを得た。
(Synthesis Example 2)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 49.41 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 19.37 g of A-TMM-3L was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
As described above, 22.53 g of the polymer was obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer with A-TMM-3L and BHEA.

(合成例3)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 49.51gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 19.37gを加え、その後、トリエチルアミン18.00g(0.178mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3LおよびBHEAで開環した、ポリマー22.10gを得た。
(Synthesis Example 3)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 49.51 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 19.37 g of A-TMM-3L was added to this solution, and then 18.00 g (0.178 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
As described above, 22.10 g of the polymer obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer with A-TMM-3L and BHEA was obtained.

(合成例4)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 49.86gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 19.37gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、4−HBA 28.13g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3Lおよび4−HBAで開環した、ポリマー24.64gを得た。
(Synthesis Example 4)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 49.86 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 19.37 g of A-TMM-3L was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 28.13 g (0.195 mol) of 4-HBA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
As described above, 24.64 g of the polymer obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer with A-TMM-3L and 4-HBA was obtained.

(合成例5)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 47.35gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 19.37gを加え、その後、トリエチルアミン18.00g(0.178mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、4−HBA 28.13g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3Lおよび4−HBAで開環した、ポリマー25.77gを得た。
(Synthesis Example 5)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 47.35 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 19.37 g of A-TMM-3L was added to this solution, and then 18.00 g (0.178 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 28.13 g (0.195 mol) of 4-HBA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-TMM-3L and 4-HBA to obtain 25.77 g of the polymer.

(合成例6)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の5官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 71.03gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−9550 43.78gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、反応溶液にBHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−9550およびBHEAで開環した、ポリマー25.51gを得た。
(Synthesis Example 6)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing pentafunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 71.03 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 43.78 g of A-9550 was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added to the reaction solution, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-9550 and BHEA to obtain 25.51 g of the polymer.

(合成例7)
原料ポリマー2のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー2 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 49.41gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3LM−N 19.37gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3LおよびBHEAで開環した、ポリマー21.11gを得た。
(Synthesis Example 7)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 2 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 49.41 g of MEK was added to 230 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 19.37 g of A-TMM-3LM-N was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
As described above, 21.11 g of the polymer obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer with A-TMM-3L and BHEA was obtained.

(合成例8)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 50.60gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3LM−N 7.75gを加え、その後、トリエチルアミン9.00g(0.089mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位をA−TMM−3LM−NおよびBHEAで開環した、ポリマー20.66gを得た。
(Synthesis Example 8)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 50.60 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 7.75 g of A-TMM-3LM-N was added to this solution, then 9.00 g (0.089 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-TMM-3LM-N and BHEA to obtain 20.66 g of the polymer.

(合成例9)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 46.60gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3L 7.75gを加え、その後、トリエチルアミン18.00g(0.178mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位をA−TMM−3LおよびBHEAで開環した、ポリマー21.22gを得た。
(Synthesis Example 9)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 46.60 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 7.75 g of A-TMM-3L was added to this solution, and then 18.00 g (0.178 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
As described above, 21.22 g of the polymer was obtained by ring-opening the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer with A-TMM-3L and BHEA.

(合成例10)
原料ポリマー1のMA単位を、水酸基含有の3官能アクリレートおよび水酸基含有の単官能アクリレートで開環したポリマーを作製した。以下、詳細を説明する。
まず、原料ポリマー1 30g(MA換算0.156mol)に対して、MEK 54.13gを加えて、溶解液を作製した。次いで、この溶解液に対して、A−TMM−3LM−N 29.06gを加え、その後、トリエチルアミン18.00g(0.178mol)を加え、温度70℃で2時間反応させた。さらにその後、BHEA 22.65g(0.195mol)を加え、温度70℃で4時間反応させ、反応溶液を作製した。
作製された反応溶液を、比較合成例1と同様に、ギ酸水溶液、過剰量のトルエン、過剰量の水などを用いて精製した。
以上により、原料ポリマー中の無水マレイン酸に由来する構造単位を、A−TMM−3LM−NおよびBHEAで開環した、ポリマー24.54gを得た。
(Synthesis Example 10)
A polymer in which the MA unit of the raw material polymer 1 was ring-opened with a hydroxyl group-containing trifunctional acrylate and a hydroxyl group-containing monofunctional acrylate was prepared. The details will be described below.
First, 54.13 g of MEK was added to 130 g of the raw material polymer (0.156 mol in terms of MA) to prepare a solution. Next, 29.06 g of A-TMM-3LM-N was added to this solution, and then 18.00 g (0.178 mol) of triethylamine was added, and the mixture was reacted at a temperature of 70 ° C. for 2 hours. After that, 22.65 g (0.195 mol) of BHEA was added and reacted at a temperature of 70 ° C. for 4 hours to prepare a reaction solution.
The prepared reaction solution was purified using an aqueous formic acid solution, an excess amount of toluene, an excess amount of water, and the like in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
From the above, the structural unit derived from maleic anhydride in the raw material polymer was ring-opened with A-TMM-3LM-N and BHEA to obtain 24.54 g of the polymer.

<GPC測定>
各ポリマーについて、ポリスチレンを標準物質としたGPC測定により、重量平均分子量および分散度(重量平均分子量/数平均分子量)を求めた。
なお、GPC測定により、アクリレート化合物(BHEA、4−HBA、A−TMM−3L、A−TMM−3LM−N、A−9550)のピークの消失を確認した。つまり、各合成例および比較合成例のポリマーにおいては、原料ポリマーのMA単位と未反応のアクリレートや、そもそもMA単位と反応しないアクリレート化合物(水酸基を含まないアクリレート)が十分に除去されていることを確認した。
<GPC measurement>
For each polymer, the weight average molecular weight and the degree of dispersion (weight average molecular weight / number average molecular weight) were determined by GPC measurement using polystyrene as a standard substance.
By GPC measurement, the disappearance of the peak of the acrylate compound (BHEA, 4-HBA, A-TMM-3L, A-TMM-3LM-N, A-9550) was confirmed. That is, in the polymers of each synthetic example and the comparative synthetic example, the acrylate that has not reacted with the MA unit of the raw material polymer and the acrylate compound that does not react with the MA unit in the first place (acrylate that does not contain a hydroxyl group) are sufficiently removed. confirmed.

<ポリマーのNMR測定>
各合成例および比較合成例のポリマーについて、H−NMR測定を行った。
H−NMR測定内標準のテレフタル酸ジメチルのフェニル基の4Hのピーク(8.1ppm付近)の積分値を基準にして、ポリマーのカルボキシル基(−COOH)のHのピーク(12.4ppm付近)の積分値からカルボキシル基の量を求めた。そして、その量から酸価(mgKOH/g)を算出した。
酸価の値が大きいほど、ポリマー単位質量あたりのカルボキシル基の量が多いことを表す。
<NMR measurement of polymer>
1 1 H-NMR measurement was carried out for the polymers of each synthetic example and comparative synthetic example.
1 H peak (around 12.4 ppm) of the carboxyl group (-COOH) of the polymer based on the integrated value of the 4H peak (around 8.1 ppm) of the phenyl group of dimethyl terephthalate, which is the standard in 1 H-NMR measurement. The amount of carboxyl group was obtained from the integrated value of. Then, the acid value (mgKOH / g) was calculated from the amount.
The larger the acid value, the larger the amount of carboxyl groups per polymer unit mass.

また、同様に、テレフタル酸ジメチルのフェニル基の4Hのピーク(8.1ppm付近)の積分値を基準にして、ポリマー中のアクリロイル部分(CH=CH−COO−)の3Hのピーク(6.2ppm付近)の積分値よりC=C二重結合の量を求め、その量から二重結合当量 (C=C二重結合1モルあたりのポリマー質量、g/mol)を算出した。
二重結合当量の値が小さいほど、ポリマー単位質量あたりのC=C二重結合の量が多いことを表す。
Similarly, based on the integrated value of the peak of 4H phenyl group of dimethyl terephthalate (around 8.1 ppm), a peak of 3H acryloyl moieties in the polymer (CH 2 = CH-COO-) (6. The amount of C = C double bond was determined from the integrated value (around 2 ppm), and the double bond equivalent (polymer mass per 1 mol of C = C double bond, g / mol) was calculated from the amount.
The smaller the value of the double bond equivalent, the larger the amount of C = C double bonds per polymer unit mass.

表1に、各合成例および比較合成例のポリマーについて、合成で用いたアクリレート化合物、ポリマーの重量平均分子量、分散度、酸価および二重結合当量をまとめて示す。 Table 1 summarizes the acrylate compound used in the synthesis, the weight average molecular weight of the polymer, the dispersity, the acid value, and the double bond equivalent for the polymers of each synthetic example and the comparative synthetic example.

あわせて、第一構造単位のうち、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位の比率と、第一構造単位のうち、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位の比率(ポリマーの全構造単位中の比率)も、表1に示す。これら比率は、原料ポリマー1または2中のノルボルネン構造単位:無水マレイン酸構造単位の比率が50:50(モル比)であることを前提として、前述のように「連立方程式」を解くこと等により求めた。
念のため述べておくと、各ポリマーにおいて、これら2つの比率の和は50mol%未満である。このことから、ポリマー中の無水マレイン酸構造単位の全ては開環せず、一部は式(MA)で表される構造のままであることがいえる。
In addition, the ratio of the structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more in the first structural unit and the polymerizable property of the first structural unit having an RD of only 1 The ratio of structural units that are groups containing carbon-carbon double bonds (ratio of polymer to all structural units) is also shown in Table 1. These ratios are determined by solving the "simultaneous equations" as described above, assuming that the ratio of norbornene structural units: maleic anhydride structural units in the raw material polymer 1 or 2 is 50:50 (molar ratio). I asked.
As a reminder, for each polymer, the sum of these two ratios is less than 50 mol%. From this, it can be said that not all of the maleic anhydride structural units in the polymer are ring-opened, and some of them remain in the structure represented by the formula (MA).

Figure 2021120741
Figure 2021120741

ここで、合成例のポリマーの酸価および二重結合当量の数値から、合成例1〜10のポリマーには、一般式(1)で表される構造単位であって、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基であるものが含まれていることが裏付けられる。このことについて以下に説明する。 Here, from the numerical values of the acid value and the double bond equivalent of the polymer of the synthetic example, the polymers of the synthetic examples 1 to 10 are structural units represented by the general formula (1) and have an RD of 2 or more. It is supported that it contains a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond. This will be described below.

ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物による、原料ポリマー中のMA単位の開環を考える。
1分子のヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物が、1のMA単位を開環させると、一般式(1)のように1つのカルボキシル基が生成する。
ここで、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物が、BHEAや4−HBAの如き単官能化合物である場合には、導入されるC=C二重結合の数は1つである。つまり、1つのMA単位の開環により、カルボキシル基が1つ、C=C二重結合が1つ増える。
Consider ring opening of MA units in a raw material polymer by a compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond.
When a compound having one molecule of a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond opens one MA unit, one carboxyl group is generated as in the general formula (1).
Here, when the compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond is a monofunctional compound such as BHEA or 4-HBA, the number of C = C double bonds introduced is one. be. That is, the ring opening of one MA unit increases one carboxyl group and one C = C double bond.

一方、ヒドロキシ基および重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物が、A−TMM−3LやA−9550の如き多官能化合物である場合には、1つのMA単位の開環により、カルボキシル基は1つ、C=C二重結合は「2以上」増える。 On the other hand, when the compound having a hydroxy group and a polymerizable carbon-carbon double bond is a polyfunctional compound such as A-TMM-3L or A-9550, the carboxyl group can be changed by ring-opening of one MA unit. One, the C = C double bond increases by "2 or more".

そうすると、酸価が同程度(すなわち、MA単位の開環量が同程度)の2種以上のポリマーにおいては、多官能化合物でMA単位を開環させたポリマーのほうが、単官能化合物でMA単位を開環させたポリマーよりも、二重結合当量は小さくなる。 Then, among two or more kinds of polymers having the same acid value (that is, the same amount of ring-opening in MA units), the polymer in which the MA units are ring-opened with the polyfunctional compound is the monofunctional compound with MA units. The double bond equivalent is smaller than that of the polymer in which the ring is opened.

このことを踏まえて上表を確認する。
合成例1〜10のポリマーの酸価(開環によるカルボキシ基の生成量に対応する)は、比較合成例2、3のポリマー(単官能化合物のみでMA単位を開環させたもの)の酸価と同程度または小さい。それにもかかわらず、合成例1〜10のポリマーの二重結合当量は比較合成例2、3のポリマーのそれよりも小さい傾向にある(つまり、ポリマー単位質量あたりのC=C二重結合の量が多い)。このことは、合成例1〜10のポリマーには、A−TMM−3LやA−9550の如き多官能化合物に由来する構造が導入されていることを示す。
Based on this, check the above table.
The acid value of the polymers of Synthesis Examples 1 to 10 (corresponding to the amount of carboxy group produced by ring opening) is the acid of the polymers of Comparative Synthesis Examples 2 and 3 (the MA unit is ring-opened only by the monofunctional compound). Similar to or less than the value. Nevertheless, the double bond equivalents of the polymers of Synthesis Examples 1-10 tend to be smaller than those of the polymers of Comparative Synthesis Examples 2 and 3 (ie, the amount of C = C double bonds per polymer unit mass). There are many). This indicates that the polymers of Synthesis Examples 1 to 10 have a structure derived from a polyfunctional compound such as A-TMM-3L or A-9550.

合成の手順からして、A−TMM−3LやA−9550の如き多官能化合物に由来する構造が原料ポリマーに導入されていることは明らかではあるが、上記のように、酸価と二重結合当量の関係からも、多官能化合物に由来する構造の導入が裏付けられる。 From the synthetic procedure, it is clear that a structure derived from a polyfunctional compound such as A-TMM-3L or A-9550 is introduced into the raw material polymer, but as described above, it is double with the acid value. The bond equivalent relationship also supports the introduction of structures derived from polyfunctional compounds.

<評価>
[現像性評価](TMAH水溶液に対するポリマーの溶解速度)
各合成例および比較合成例のポリマーを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)に溶解させて、固形分濃度30質量%の溶液を作製した。
次いで、ウエハー上に上記溶液をスピンコートし、PGMEAを乾燥させ、そして温度100℃で2分間プリベークすることで、膜厚約2μmの樹脂膜を作製した。
この樹脂膜を、ウエハーごと、温度23℃の2.38質量%水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液に浸漬し、樹脂膜の溶解速度を測定した。
溶解速度は、浸漬したウエハーを目視で観察して樹脂膜が溶解して干渉模様が見えなくなるまでの時間を測定し、その時間で膜厚を割り算することで算出した。
<Evaluation>
[Developability evaluation] (Solution rate of polymer in TMAH aqueous solution)
The polymers of each synthesis example and comparative synthesis example were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to prepare a solution having a solid content concentration of 30% by mass.
Next, the above solution was spin-coated on the wafer, PGMEA was dried, and prebaked at a temperature of 100 ° C. for 2 minutes to prepare a resin film having a film thickness of about 2 μm.
This resin film was immersed in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at a temperature of 23 ° C. together with the wafer, and the dissolution rate of the resin film was measured.
The dissolution rate was calculated by visually observing the immersed wafer, measuring the time until the resin film was dissolved and the interference pattern disappearing, and dividing the film thickness by that time.

現像性の良し悪しは、以下基準により判断した。
○(良い):溶解速度500nm/s以上
×(悪い):溶解速度500nm/s未満
The quality of developability was judged according to the following criteria.
○ (Good): Dissolution rate 500 nm / s or more × (Bad): Dissolution rate less than 500 nm / s

[感度評価](2.0質量%炭酸ナトリウム水溶液)
まず、全固形分濃度が30質量%になるように、以下成分を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)に溶解した感光性樹脂組成物を得た。
・ポリマー(合成例1〜10または比較合成例1〜3のもの):100質量部
・多官能アクリレート(ジペンタエリスリトールキサアクリレート):50質量部
・光重合開始剤(BASF社製、Ingacure OXE01):5質量部
・密着助剤(信越化学工業株式会社製、KBM−403):1質量部
・界面活性剤(DIC株式会社製、F−556):0.5質量部
[Sensitivity evaluation] (2.0 mass% sodium carbonate aqueous solution)
First, a photosensitive resin composition in which the following components were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was obtained so that the total solid content concentration was 30% by mass.
-Polymer (Synthesis Examples 1 to 10 or Comparative Synthesis Examples 1 to 3): 100 parts by mass-Polyfunctional acrylate (dipentaerythritol xaacrylate): 50 parts by mass-Photopolymerization initiator (BASF, Industry OXE01) : 5 parts by mass, adhesion aid (manufactured by Shinetsu Chemical Industry Co., Ltd., KBM-403): 1 part by mass, surfactant (manufactured by DIC Co., Ltd., F-556): 0.5 parts by mass

得られた樹脂組成物を、HMDS(Hexamethyldisilazane)処理した3インチシリコンウェハー上に回転塗布し、100℃、120秒間ホットプレートにてベークして、約3.0μm厚(±0.3μm)の薄膜Aを得た。
この薄膜Aに、遮光率1〜100%の階調を有するフォトマスクを介して、キヤノン社製g+h+i線マスクアライナー(PLA−501F)にて100mJ/cmの露光量でg+h+i線を露光した。
露光後、薄膜を2.0質量%炭酸ナトリウム水溶液で23℃、60秒間現像(ウェハーごと浸漬)することで、1〜100mJ/cmの各露光量で露光、現像された薄膜Bを得た。
The obtained resin composition was rotationally coated on a 3-inch silicon wafer treated with HMDS (Hexamethyldisilazane) and baked on a hot plate at 100 ° C. for 120 seconds to form a thin film having a thickness of about 3.0 μm (± 0.3 μm). I got A.
The thin film A was exposed to g + h + i lines at an exposure amount of 100 mJ / cm 2 with a Canon g + h + i line mask aligner (PLA-501F) via a photomask having a gradation of 1 to 100% of shading rate.
After the exposure, the thin film was developed (immersed together with the wafer) at 23 ° C. for 60 seconds in a 2.0 mass% sodium carbonate aqueous solution to obtain a thin film B exposed and developed at each exposure amount of 1 to 100 mJ / cm 2. ..

上記の方法にて得られた薄膜A、薄膜Bの膜厚から、以下の式より残膜率を算出した。
残膜率(%)=(各露光量での薄膜Bの膜厚/薄膜Aの膜厚)×100
そして、残膜率が95%以上となる露光量を、各感光性樹脂組成物の感度として、以下基準により評価した。
◎(感度がとても良い):20mJ/cm以下
○(感度が良い):21〜50mJ/cm
×(感度が悪い):51mJ/cm以上
From the film thicknesses of the thin films A and B obtained by the above method, the residual film ratio was calculated from the following formula.
Residual film ratio (%) = (thin film thickness of thin film B / film thickness of thin film A at each exposure amount) × 100
Then, the exposure amount at which the residual film ratio was 95% or more was evaluated as the sensitivity of each photosensitive resin composition according to the following criteria.
◎ (Very good sensitivity): 20 mJ / cm 2 or less ○ (Good sensitivity): 21-50 mJ / cm 2
× (poor sensitivity): 51 mJ / cm 2 or more

[現像性評価](追加:NaCO水溶液に対するポリマーの溶解速度)
様々な現像プロセスに対する適応性などを探るため、現像液として炭酸ナトリウム水溶液を用いた場合の現像性も評価した。
具体的には、上記[感度評価]で調製した感光性樹脂組成物のうち、ポリマーとして合成例1〜10のいずれかのものを用いた組成物について、現像液としては2.0質量%炭酸ナトリウム水溶液を用い、手順としては上記[現像性評価]と同様にして樹脂膜の作製と溶解速度の測定を行った。そして、以下基準で評価した。
○(良い):溶解速度50nm/s以上
×(悪い):溶解速度50nm/s未満
[Developability evaluation] (Addition: Dissolution rate of polymer in Na 2 CO 3 aqueous solution)
In order to explore the adaptability to various development processes, the developability when an aqueous sodium carbonate solution was used as the developer was also evaluated.
Specifically, among the photosensitive resin compositions prepared in the above [Sensitivity Evaluation], a composition using any one of Synthesis Examples 1 to 10 as a polymer is used as a developing solution of 2.0% by mass carbonate. Using an aqueous sodium solution, the resin film was prepared and the dissolution rate was measured in the same manner as in the above [Evaluation of developability]. Then, it was evaluated according to the following criteria.
○ (Good): Dissolution rate 50 nm / s or more × (Bad): Dissolution rate less than 50 nm / s

評価結果を以下にまとめて示す。 The evaluation results are summarized below.

Figure 2021120741
Figure 2021120741

表2に示されるとおり、合成例1〜10のポリマーを用いた評価においては、現像性と感度の両性能が良好であった。すなわち、感度と現像性を両立させることができた。
特に、現像性については、TMAH現像液を用いた場合だけでなく、炭酸ナトリウム現像液を用いた場合も良好であった。本実施形態の感光性樹脂組成物またはポリマーは、様々な種類の現像液に対する溶解性が良好であることが読み取れる。
As shown in Table 2, in the evaluation using the polymers of Synthesis Examples 1 to 10, both the developability and the sensitivity performance were good. That is, it was possible to achieve both sensitivity and developability.
In particular, the developability was good not only when the TMAH developer was used but also when the sodium carbonate developer was used. It can be seen that the photosensitive resin composition or polymer of the present embodiment has good solubility in various kinds of developing solutions.

一方、比較合成例1のポリマーを用いた評価においては、現像性が悪かった。比較的多量の重合性炭素−炭素二重結合がポリマー中に含まれていたにもかかわらず(二重結合当量:286g/mol)、酸価が70mgKOH/g未満と小さかったために、十分な現像性が得られなかったものと考えられる。
また、比較合成例2、3のポリマーを用いた評価においては、感度が悪かった。高感度化に必要な密度の二重結合がポリマー中に存在しなかったためと考えられる。
On the other hand, in the evaluation using the polymer of Comparative Synthesis Example 1, the developability was poor. Although a relatively large amount of polymerizable carbon-carbon double bond was contained in the polymer (double bond equivalent: 286 g / mol), the acid value was as small as less than 70 mgKOH / g, so that sufficient development was sufficient. It is probable that the sex was not obtained.
Moreover, in the evaluation using the polymers of Comparative Synthesis Examples 2 and 3, the sensitivity was poor. It is considered that the double bond having the density required for high sensitivity was not present in the polymer.

<カラーフィルタの作製>
[感度評価]で調製した感光性樹脂組成物のうち、合成例1のポリマーを含むものに対し、さらに、顔料分散液NX−061(大日精化工業株式会社製、緑色)を適量加えた着色感光性樹脂組成物を調製した。これを基板上に製膜し、露光、アルカリ現像処理などを行うことで、緑色のカラーフィルタを形成することができた。
また、顔料分散液として、NX−061の代わりに、同社製のNX−053(青色)、NX−032(赤色)などを用いて、青色または赤色のカラーフィルタを形成することができた。
ちなみに、これらカラーフィルタは、デバイス作製工程の中で晒されうる高温に対して十分な耐性を有していた。これには、ポリマーが環状炭化水素骨格を有する構造単位を含むことが関係していると考えられる。
<Making color filters>
Of the photosensitive resin compositions prepared in [Sensitivity Evaluation], those containing the polymer of Synthesis Example 1 are further colored by adding an appropriate amount of pigment dispersion liquid NX-061 (manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd., green). A photosensitive resin composition was prepared. A green color filter could be formed by forming a film on a substrate and performing exposure, alkali development treatment, and the like.
Further, as the pigment dispersion liquid, NX-053 (blue), NX-032 (red) or the like manufactured by the same company could be used instead of NX-061 to form a blue or red color filter.
By the way, these color filters have sufficient resistance to high temperatures that can be exposed in the device manufacturing process. This is believed to be related to the fact that the polymer contains structural units with a cyclic hydrocarbon backbone.

<ブラックマトリクスの作製>
[感度評価]で調製した感光性樹脂組成物のうち、合成例1のポリマーを含むものに対し、さらに、カーボンブラック分散液NX−595(大日精化工業株式会社製)を適量加えた黒色感光性樹脂組成物を調製した。これを基板上に製膜し、露光、アルカリ現像処理などを行うことで、ブラックマトリクスを形成することができた。
ちなみに、このブラックマトリックスは、デバイス作製工程の中で晒されうる高温に対して十分な耐性を有していた。これには、ポリマーが環状炭化水素骨格を有する構造単位を含むことが関係していると考えられる。
<Making a black matrix>
Of the photosensitive resin compositions prepared in [Sensitivity Evaluation], a black photosensitive resin composition containing the polymer of Synthesis Example 1 was further added with an appropriate amount of carbon black dispersion NX-595 (manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.). A sex resin composition was prepared. A black matrix could be formed by forming a film on a substrate and performing exposure, alkali development treatment, and the like.
By the way, this black matrix had sufficient resistance to high temperatures that could be exposed during the device fabrication process. This is believed to be related to the fact that the polymer contains structural units with a cyclic hydrocarbon backbone.

この出願は、2019年1月31日に出願された日本出願特願2019−015715号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority on the basis of Japanese Application Japanese Patent Application No. 2019-015715 filed on January 31, 2019, and incorporates all of its disclosures herein.

Claims (23)

以下一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマーを含む、感光性樹脂組成物。
Figure 2021120741
一般式(1)中、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
A photosensitive resin composition containing a polymer having a first structural unit represented by the following general formula (1), an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and a double bond equivalent of 100 to 500 g / mol. ..
Figure 2021120741
In the general formula (1), RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.
請求項1に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to claim 1.
The first structural unit is a photosensitive resin composition containing a structural unit which is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond having an RD of 2 or more.
請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位とを含む、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to claim 1 or 2.
The first structural unit is a structural unit having a RD of 2 or more and containing a polymerizable carbon-carbon double bond, and a structure having an RD of only 1 containing a polymerizable carbon-carbon double bond. A photosensitive resin composition comprising a unit.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーが、さらに、以下式(MA)で表される第二構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
Figure 2021120741
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 3.
A photosensitive resin composition in which the polymer further contains a second structural unit represented by the following formula (MA).
Figure 2021120741
請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーが、さらに、環状炭化水素骨格を有する構造単位を含む、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4.
A photosensitive resin composition, wherein the polymer further comprises a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーの全構造単位中の前記第一構造単位の比率が、10〜40mol%である、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5.
A photosensitive resin composition in which the ratio of the first structural unit to the total structural unit of the polymer is 10 to 40 mol%.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
前記ポリマーの重量平均分子量が、6,000〜25,000である、感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 6.
A photosensitive resin composition having a weight average molecular weight of the polymer of 6,000 to 25,000.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに着色剤を含む感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7.
A photosensitive resin composition further containing a colorant.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに遮光剤を含む感光性樹脂組成物。
The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7.
A photosensitive resin composition further containing a light-shielding agent.
以下一般式(1)で表される第一構造単位を有し、酸価が70〜300mgKOH/gであり、二重結合当量が100〜500g/molであるポリマー。
Figure 2021120741
一般式(1)中、Rは、重合性炭素−炭素二重結合を含む基である。
A polymer having a first structural unit represented by the following general formula (1), having an acid value of 70 to 300 mgKOH / g, and having a double bond equivalent of 100 to 500 g / mol.
Figure 2021120741
In the general formula (1), RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond.
請求項10に記載のポリマーであって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位を含むポリマー。
The polymer according to claim 10.
The first structural unit is a polymer containing a structural unit in which RD is a group containing a polymerizable carbon-carbon double bond of 2 or more.
請求項10または11に記載のポリマーであって、
前記第一構造単位は、Rが2以上の重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位と、Rが1のみの重合性炭素−炭素二重結合を含む基である構造単位とを含むポリマー。
The polymer according to claim 10 or 11.
The first structural unit is a structural unit in which RD is a group containing two or more polymerizable carbon-carbon double bonds, and a structure in which RD is a group containing only one polymerizable carbon-carbon double bond. Polymers containing units.
請求項10〜12のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物であって、
さらに、以下式(MA)で表される第二構造単位を含むポリマー。
Figure 2021120741
The photosensitive resin composition according to any one of claims 10 to 12.
Further, a polymer containing a second structural unit represented by the following formula (MA).
Figure 2021120741
請求項10〜13のいずれか1項に記載のポリマーであって、
さらに、環状炭化水素骨格を有する構造単位を含むポリマー。
The polymer according to any one of claims 10 to 13.
Further, a polymer containing a structural unit having a cyclic hydrocarbon skeleton.
請求項10〜14のいずれか1項に記載のポリマーであって、
全構造単位中の前記第一構造単位の比率が、10〜40mol%であるポリマー。
The polymer according to any one of claims 10 to 14.
A polymer in which the ratio of the first structural unit to all structural units is 10 to 40 mol%.
請求項10〜15のいずれか1項に記載のポリマーであって、
重量平均分子量が、6,000〜25,000であるポリマー。
The polymer according to any one of claims 10 to 15.
A polymer having a weight average molecular weight of 6,000 to 25,000.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるパターン。 A pattern obtained by using the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 7. 請求項8に記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるカラーフィルタ。 A color filter obtained by using the photosensitive resin composition according to claim 8. 請求項18に記載のカラーフィルタを備える表示装置。 A display device including the color filter according to claim 18. 請求項18に記載のカラーフィルタを備える撮像素子。 An image pickup device including the color filter according to claim 18. 請求項9に記載の感光性樹脂組成物を用いて得られるブラックマトリクス。 A black matrix obtained by using the photosensitive resin composition according to claim 9. 請求項21に記載のブラックマトリクスを備える表示装置。 A display device comprising the black matrix according to claim 21. 請求項21に記載のブラックマトリクスを備える撮像素子。 An image pickup device comprising the black matrix according to claim 21.
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