JP2024090819A - Radiation-sensitive composition, cured product, lens manufacturing method, display device, solid-state imaging device, imaging device, and polymer - Google Patents
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Abstract
【課題】パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、硬化物の屈折率が高く、硬化物のアウトガスが低減された感放射線性組成物を提供すること。【解決手段】[A]式(1)で表される部分構造を有する重合体と、[B]重合開始剤と、[C]重合性化合物とを含む、感放射線性組成物。TIFF2024090819000023.tif65170【選択図】なし[Problem] To provide a radiation-sensitive composition that has excellent patterning properties and patterning margins, has a high refractive index after curing, and reduces outgassing after curing. [Solution] A radiation-sensitive composition comprising [A] a polymer having a partial structure represented by formula (1), [B] a polymerization initiator, and [C] a polymerizable compound. TIFF2024090819000023.tif65170 [Selected Figure] None
Description
本発明は、感放射線性組成物、硬化物、レンズの製造方法、表示装置、固体撮像素子、撮像装置、及び、重合体に関する。 The present invention relates to a radiation-sensitive composition, a cured product, a lens manufacturing method, a display device, a solid-state imaging device, an imaging device, and a polymer.
CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)イメージセンサといった各種イメージセンサは、カメラ等の撮像装置における固体撮像素子として用いられている。固体撮像素子には、受光素子(フォトダイオード)に光を集めてセンサ感度を向上させるために微小な集光レンズ(以下、「マイクロレンズ」ともいう)が規則的に並べて配置されている。また、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)素子や液晶表示素子等の各種表示素子において、光取り出し効率の向上や視野角調整を目的に、各画素に対し光出射側にマイクロレンズを設けた構造も採用されている。有機EL表示装置等の自発光ディスプレイにおいて、高屈折材料によりマイクロレンズを形成することにより、輝度向上や視野角調整を図ることが試みられている。 Various image sensors, such as CCD (Charge-Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensors, are used as solid-state imaging elements in imaging devices such as cameras. In solid-state imaging elements, tiny condensing lenses (hereinafter also referred to as "microlenses") are regularly arranged in order to collect light on a light receiving element (photodiode) and improve the sensor sensitivity. In addition, in various display elements such as organic electroluminescence (organic EL) elements and liquid crystal display elements, a structure in which a microlens is provided on the light output side of each pixel is also adopted in order to improve light extraction efficiency and adjust the viewing angle. In self-luminous displays such as organic EL display devices, attempts are being made to improve brightness and adjust the viewing angle by forming microlenses from a highly refractive material.
マイクロレンズを形成する方法の1つとしては、サーマルフロー方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。サーマルフロー方式は、感放射線性組成物を用いて、マイクロレンズの配置に対応するパターンを受光素子や発光素子の上部に形成した後、感放射線性組成物により形成されたパターンに対し加熱処理を行うことによってパターンに流動化を生じさせ、これにより半球状のマイクロレンズアレイを形成する方法である。 Thermal flow method is known as one method for forming microlenses (see, for example, Patent Document 1). The thermal flow method is a method in which a radiation-sensitive composition is used to form a pattern corresponding to the arrangement of microlenses on top of a light-receiving element or a light-emitting element, and then the pattern formed by the radiation-sensitive composition is subjected to a heat treatment to cause the pattern to flow, thereby forming a hemispherical microlens array.
また従来、有機EL素子や液晶表示素子において、感放射線性組成物を基材上に塗布し、露光及び現像の処理によりパターンを形成した後、加熱処理を行うことにより高屈折率の平坦化膜を形成することが行われている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, in the past, in organic EL elements and liquid crystal display elements, a radiation-sensitive composition was applied onto a substrate, a pattern was formed by exposure and development, and then a heat treatment was performed to form a planarized film with a high refractive index (see, for example, Patent Document 2).
本発明が解決しようとする課題は、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、硬化物の屈折率が高く、硬化物のアウトガスが低減された感放射線性組成物を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a radiation-sensitive composition that has excellent patterning characteristics and patterning margins, a high refractive index of the cured product, and reduced outgassing of the cured product.
本発明は、次の〔1〕~〔12〕を提供するものである。
〔1〕 [A]下記式(1)で表される部分構造を有する重合体と、
[B]重合開始剤と、
[C]重合性化合物と
を含む、感放射線性組成物。
〔2〕 Ar1がベンゼン環、又は、ナフタレン環である、前記〔1〕に記載の感放射線性組成物。
〔3〕 Ar2が単環式芳香族炭化水素環、又は、縮合多環式芳香族炭化水素環である、前記〔1〕に記載の感放射線性組成物。
〔4〕 R3が水酸基である、前記〔1〕に記載の感放射線性組成物。
〔5〕 前記〔1〕に記載の感放射線性組成物が硬化した、硬化物。
〔6〕 基材上に前記〔1〕に記載の感放射線性組成物を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜の一部に放射線を照射する工程と、
放射線が照射された塗膜を現像して前記基材上にパターンを形成する工程と
を含む、レンズの製造方法。
〔7〕 さらに前記パターンを加熱してレンズを形成する工程を含む、前記〔6〕に記載のレンズの製造方法。
〔8〕 前記パターンを加熱する温度が100℃以下である、前記〔7〕に記載のレンズの製造方法。
〔9〕 前記〔5〕に記載の硬化物を備える、表示装置。
〔10〕 前記〔5〕に記載の硬化物を備える、固体撮像素子。
〔11〕 前記〔10〕に記載の固体撮像素子を備える、撮像装置。
〔12〕 下記式(1)で表される部分構造を有する重合体。
The present invention provides the following [1] to [12].
[1] [A] a polymer having a partial structure represented by the following formula (1),
[B] a polymerization initiator,
[C] A radiation-sensitive composition comprising a polymerizable compound.
[2] The radiation-sensitive composition according to the above [1], wherein Ar 1 is a benzene ring or a naphthalene ring.
[3] The radiation-sensitive composition according to the above [1], wherein Ar 2 is a monocyclic aromatic hydrocarbon ring or a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring.
[4] The radiation-sensitive composition according to [1] above, wherein R 3 is a hydroxyl group.
[5] A cured product obtained by curing the radiation-sensitive composition according to [1] above.
[6] A step of applying the radiation-sensitive composition according to [1] above onto a substrate to form a coating film;
exposing a portion of the coating to radiation;
and developing the irradiated coating to form a pattern on the substrate.
[7] The method for manufacturing a lens according to [6] above, further comprising a step of heating the pattern to form a lens.
[8] The method for manufacturing a lens according to [7] above, wherein the temperature at which the pattern is heated is 100° C. or less.
[9] A display device comprising the cured product according to [5] above.
[10] A solid-state imaging device comprising the cured product according to [5] above.
[11] An imaging device comprising the solid-state imaging element according to [10].
[12] A polymer having a partial structure represented by the following formula (1):
(式(1)中、
Ar1は芳香環を表し、
Ar2は芳香環、又は、複素環を表し、
R1はシアノ基、ハロゲン原子、又は、炭化水素基を表し、
R2は炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は、置換アミノ基を表し、
R3はアルカリ可溶性基を表し、
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、
Ar3は4価の有機基を表し、
Aはアルキレン基を表し、
kは0~4の整数を表し、
l、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。)
(In formula (1),
Ar1 represents an aromatic ring;
Ar2 represents an aromatic ring or a heterocycle;
R 1 represents a cyano group, a halogen atom, or a hydrocarbon group;
R2 represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group;
R3 represents an alkali-soluble group;
X represents an oxygen atom or a sulfur atom;
Ar3 represents a tetravalent organic group;
A represents an alkylene group;
k represents an integer of 0 to 4;
l, m, and n each independently represent an integer of 0 or more.
本発明の製造方法によれば、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、硬化物の屈折率が高く、硬化物のアウトガスが低減された感放射線性組成物を提供することができる。 The manufacturing method of the present invention can provide a radiation-sensitive composition that has excellent patterning characteristics and patterning margins, a high refractive index of the cured product, and reduced outgassing of the cured product.
以下、実施態様に関連する事項について詳細に説明する。なお、本明細書において、「~」を用いて記載された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味である。 The following describes in detail the matters related to the embodiments. In this specification, a numerical range described using "~" means that the numerical range includes the numerical ranges before and after "~" as the lower and upper limits.
≪感放射線性組成物≫
本発明の感放射線性組成物(以下、「本組成物」ともいう)は、[A]式(1)で表される部分構造を有する重合体と、[B]重合開始剤と、[C]重合性化合物と、を含む。
<Radiation-sensitive composition>
The radiation-sensitive composition of the present invention (hereinafter also referred to as “the composition”) contains [A] a polymer having a partial structure represented by formula (1), [B] a polymerization initiator, and [C] a polymerizable compound.
(式(1)中、
Ar1は芳香環を表し、
Ar2は芳香環、又は、複素環を表し、
R1はシアノ基、ハロゲン原子、又は、炭化水素基を表し、
R2は炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は、置換アミノ基を表し、
R3はアルカリ可溶性基を表し、
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、
Ar3は4価の有機基を表し、
Aはアルキレン基を表し、
kは0~4の整数を表し、
l、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。)
(In formula (1),
Ar1 represents an aromatic ring;
Ar2 represents an aromatic ring or a heterocycle;
R 1 represents a cyano group, a halogen atom, or a hydrocarbon group;
R2 represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group;
R3 represents an alkali-soluble group;
X represents an oxygen atom or a sulfur atom;
Ar3 represents a tetravalent organic group;
A represents an alkylene group;
k represents an integer of 0 to 4;
l, m, and n each independently represent an integer of 0 or more.
ここで、本明細書において「炭化水素」は、鎖状炭化水素、脂環式炭化水素及び芳香族炭化水素を含む意味である。「鎖状炭化水素」とは、主鎖に環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された直鎖状炭化水素及び分岐状炭化水素を意味する。ただし、飽和でも不飽和でもよい。「脂環式炭化水素」とは、環構造としては脂環式炭化水素の構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素を意味する。ただし、脂環式炭化水素の構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を有するものも含む。「芳香族炭化水素」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素を意味する。ただし、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環式炭化水素の構造を含んでいてもよい。また、芳香族炭化水素が有する芳香環構造は、単環でもよく縮合環でもよい。なお、脂環式炭化水素及び芳香族炭化水素が有する環構造は、炭化水素構造からなる置換基を有していてもよい。 Here, in this specification, "hydrocarbon" includes chain hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons. "Chain hydrocarbon" means a straight-chain hydrocarbon and a branched hydrocarbon that does not include a ring structure in the main chain and is composed only of a chain structure. However, it may be saturated or unsaturated. "Alicyclic hydrocarbon" means a hydrocarbon that contains only an alicyclic hydrocarbon structure as a ring structure and does not contain an aromatic ring structure. However, it does not have to be composed only of an alicyclic hydrocarbon structure, and it also includes those that have a chain structure as a part. "Aromatic hydrocarbon" means a hydrocarbon that contains an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and it may contain a chain structure or an alicyclic hydrocarbon structure as a part. In addition, the aromatic ring structure of the aromatic hydrocarbon may be a single ring or a condensed ring. In addition, the ring structure of the alicyclic hydrocarbon and the aromatic hydrocarbon may have a substituent composed of a hydrocarbon structure.
「複素環」とは、環状構造で環を構成する原子としてO、S、N等のヘテロ原子を含むものであり、芳香族のものを「複素芳香環」という。 A "heterocycle" is a ring structure containing heteroatoms such as O, S, and N as ring-forming atoms, and aromatic rings are called "heteroaromatic rings."
また、本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」及び「メタクリル」を包含する意味である。「(メタ)アクリロイル基」は、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」を包含する意味である。「アルカリ可溶性」とは、2.38質量%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に25℃で溶解又は膨潤可能であることを意味する。 In addition, in this specification, "(meth)acrylic" means "acrylic" and "methacrylic". "(meth)acryloyl group" means "acryloyl group" and "methacryloyl group". "Alkali-soluble" means that it is soluble or swellable in a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 25°C.
[A]式(1)で表される部分構造を有する重合体
先ず、式(1)で表される部分構造を有する重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)の式中の各記号について説明する。
式(1)において、Ar1で表される芳香環としては、単環でも縮合環でもよく芳香族炭化水素環でも芳香族複素環であってもよいが、芳香族炭化水素環が好ましい。芳香族炭化水素環としては、例えば、単環式芳香族炭化水素環、縮合多環式芳香族炭化水素環を挙げられる。単環式芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環が挙げられる。縮合多環式芳香族炭化水素環としては、例えば、インデン環、ナフタレン環、テトラリン環などの炭素数8~20の縮合二環式芳香族炭化水素環(好ましくは炭素数10~16の縮合二環式芳香族炭化水素環)、縮合三環式芳香族炭化水素環(アントラセン環、フェナントレン環、アントラセン環、フェナントレン環など)、縮合四環式炭化水素環(ピレン環、ナフタセン環など)などの縮合2~4環式芳香族炭化水素環などが挙げられる。好ましい芳香環としては、少なくともベンゼン環、ナフタレン環が挙げられ、溶媒への溶解性、アルカリ可溶性に優れることから、特にベンゼン環が好ましい。なお、フルオレンの9位に置換する2つのAr1は同一でも異なる環であってもよい。さらに、フルオレンの9位に置換するAr1の置換位置は、特に限定されず、例えば、フルオレンの9位に置換するナフチル基は、1-ナフチル基、2-ナフチル基などであってもよい。
[A] Polymer Having a Partial Structure Represented by Formula (1) First, each symbol in the polymer having a partial structure represented by formula (1) (hereinafter also referred to as “polymer [A]”) will be described.
In formula (1), the aromatic ring represented by Ar 1 may be a monocyclic or condensed ring, an aromatic hydrocarbon ring, or an aromatic heterocyclic ring, but an aromatic hydrocarbon ring is preferred. Examples of the aromatic hydrocarbon ring include a monocyclic aromatic hydrocarbon ring and a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring. Examples of the monocyclic aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring. Examples of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring include a condensed bicyclic aromatic hydrocarbon ring having 8 to 20 carbon atoms (preferably a condensed bicyclic aromatic hydrocarbon ring having 10 to 16 carbon atoms) such as an indene ring, a naphthalene ring, or a tetralin ring, a condensed bicyclic aromatic hydrocarbon ring having 8 to 20 carbon atoms (preferably a condensed bicyclic aromatic hydrocarbon ring having 10 to 16 carbon atoms), a condensed tricyclic aromatic hydrocarbon ring (anthracene ring, phenanthrene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, etc.), a condensed tetracyclic hydrocarbon ring (pyrene ring, naphthacene ring, etc.), and a condensed bicyclic to tetracyclic aromatic hydrocarbon ring. Examples of preferred aromatic rings include at least a benzene ring and a naphthalene ring, and a benzene ring is particularly preferred because of its excellent solubility in solvents and alkali solubility. The two Ar 1s at the 9-position of the fluorene may be the same or different rings. Furthermore, the substitution position of Ar 1 at the 9-position of the fluorene is not particularly limited, and for example, the naphthyl group at the 9-position of the fluorene may be a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group, etc.
R1で表される置換基において、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げられる。炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アリール基が挙げられる。アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~6のアルキル基が挙げられ、炭素数1~4のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。アリール基としては、フェニル基などの炭素数6~10のアリール基などが挙げられる。 In the substituent represented by R1 , examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group. The alkyl group may be linear or branched, and examples of the alkyl group include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and a t-butyl group, with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms being preferred, and a methyl group being more preferred. Examples of the aryl group include an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a phenyl group.
kが2以上である場合、R1は互いに同一でも異なっていてもよい。また、フルオレン骨格を構成する2つのベンゼン環に置換するR1は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレン骨格を構成するベンゼン環に対するR1の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは、0又は1、特に0である。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは、互いに同一又は異なっていてもよい。 When k is 2 or more, R 1 may be the same or different. In addition, R 1 substituted on the two benzene rings constituting the fluorene skeleton may be the same or different. In addition, the bonding position (substitution position) of R 1 to the benzene ring constituting the fluorene skeleton is not particularly limited. The preferred substitution number k is 0 or 1, particularly 0. In addition, in the two benzene rings constituting the fluorene, the substitution number k may be the same or different.
R2で表される置換基において、炭化水素基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基などの炭素数1~20のアルキル基など)、シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロへキシル基などの炭素数5~10のシクロアルキル基など)、アリール基[例えば、フェニル基、アルキルフェニル基(メチルフェニル基(トリル基)、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、ジメチルフェニル基(キシリル基)など)、ナフチル基などの炭素数6~10のアリール基など]、アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基などの炭素数6~10のアリール-炭素数1~4のアルキル基など)などが挙げられる。
アルコキシ基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素数1~20のアルコキシ基などが挙げられる。
シクロアルコキシ基としては、例えば、シクロへキシルオキシ基などの炭素数5~10のシクロアルキルオキシ基などが挙げられる。
アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基などの炭素数6~10のアリールオキシ基などが挙げられる。
アラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基などの炭素数6~10のアリール基を有する炭素数1~4のアルキルオキシ基などが挙げられる。
アルキルチオ基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、t-ブチルチオ基などの炭素数1~20のアルキルチオ基などが挙げられる。
シクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロへキシルチオ基などの炭素数5~10のシクロアルキルチオ基などが挙げられる。
アリールチオ基としては、例えば、チオフェノキシ基などの炭素数6~10のアリールチオ基などが挙げられる。
アラルキルチオ基としては、例えば、ベンジルチオ基などの炭素数6~10のアリール基を有する炭素数1~4のアルキルチオ基などのチオエーテル基が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基などの炭素数1~6のアシル基などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基などが挙げられる。
In the substituent represented by R2 , examples of the hydrocarbon group include alkyl groups (e.g., alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, s-butyl, and t-butyl), cycloalkyl groups (cycloalkyl groups having 5 to 10 carbon atoms, such as cyclopentyl and cyclohexyl), aryl groups [e.g., phenyl, alkylphenyl groups (methylphenyl (tolyl), 2-methylphenyl, 3-methylphenyl, and dimethylphenyl (xylyl)), aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as naphthyl], and aralkyl groups (aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, such as benzyl and phenethyl, and alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms).
The alkoxy group may be linear or branched, and examples thereof include alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group.
Examples of the cycloalkoxy group include cycloalkyloxy groups having 5 to 10 carbon atoms, such as a cyclohexyloxy group.
The aryloxy group includes, for example, aryloxy groups having 6 to 10 carbon atoms, such as a phenoxy group.
Examples of the aralkyloxy group include an alkyloxy group having 1 to 4 carbon atoms which has an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a benzyloxy group.
The alkylthio group may be linear or branched, and examples thereof include alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, propylthio, n-butylthio, and t-butylthio.
Examples of the cycloalkylthio group include cycloalkylthio groups having 5 to 10 carbon atoms, such as a cyclohexylthio group.
The arylthio group includes, for example, an arylthio group having 6 to 10 carbon atoms, such as a thiophenoxy group.
Examples of the aralkylthio group include thioether groups such as alkylthio groups having 1 to 4 carbon atoms which have an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, such as a benzylthio group.
Examples of the acyl group include acyl groups having 1 to 6 carbon atoms, such as an acetyl group.
Examples of halogen atoms include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
The substituted amino group includes, for example, a dialkylamino group.
R2としては、炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は置換アミノ基であるのが好ましく、特に好ましいR2は、炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、炭素数1~6のアルキル基)など]、アルコキシ基(炭素数1~4のアルコキシ基など)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)などである。Ar1がベンゼン環である場合、R2は、炭素数1~4のアルキル基、アリール基及びハロゲン原子から選択される基であってもよい。 R 2 is preferably a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group, and particularly preferably R 2 is a hydrocarbon group [e.g., an alkyl group (e.g., an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)], an alkoxy group (e.g., an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms), a halogen atom (e.g., a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom), etc. When Ar 1 is a benzene ring, R 2 may be a group selected from an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group, and a halogen atom.
なお、一のAr1において、mが複数(2以上)である場合、R2は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つのAr1において、互いのR2は同一であってもよく、異なっていてもよい。さらに、好ましい置換数mは、0~8、好ましくは0~6(例えば、1~5)、さらに好ましくは0~4、特に0~2(例えば、0又は1)であってもよい。なお、2つのAr1において、置換数mは、互いに同一又は異なっていてもよい。 In addition, in one Ar 1 , when m is plural (2 or more), R 2 may be different from each other or may be the same. In addition, in two Ar 1 , R 2 may be the same from each other or may be different. Furthermore, the preferred number of substitutions m may be 0 to 8, preferably 0 to 6 (e.g., 1 to 5), more preferably 0 to 4, particularly 0 to 2 (e.g., 0 or 1). In addition, in two Ar 1 , the number of substitutions m may be the same or different from each other.
Aは、アルキレン基である。アルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、プロピリデン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2~10のアルキレン基が挙げられる。これらのうち、エチレン基、プロピレン基などの炭素数2~4のアルキレン基が好ましい。 A is an alkylene group. Examples of the alkylene group include linear or branched alkylene groups having 2 to 10 carbon atoms, such as ethylene, propylene, propylidene, trimethylene, and tetramethylene. Of these, alkylene groups having 2 to 4 carbon atoms, such as ethylene and propylene, are preferred.
オキシアルキレン基の繰り返し数nは、0以上の整数であり、通常、0~10程度であり、好ましくは0~5、さらに好ましくは0~3、特に好ましくは0~2である。 The repeat number n of the oxyalkylene group is an integer of 0 or more, and is usually about 0 to 10, preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3, and particularly preferably 0 to 2.
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、酸素原子が好ましい。 X represents an oxygen atom or a sulfur atom, preferably an oxygen atom.
Ar2は、芳香環、複素環を表し、芳香環としては、Ar1と同様のものを挙げることができる。また、複素環は、単環式複素環でも多環式複素環でもよく、また脂環式複素環でも芳香族複素環でもよい。複素環としては、例えば、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子から選択される1~5個のヘテロ原子を含む3~20員の複素環が挙げられる。脂環式複素環としては、例えば、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、ホモピペリジン環、ホモピペラジン環などの5~8員の単環性脂環式複素環が挙げられる。芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、チオフェン環、フラン環、チアゾール環、オキサゾール環などの5員又は6員の単環性芳香族複素環などが挙げられる。なお、多環式複素環としては、2~3個の単環式複素環同士が縮合したもの、あるいは単環式複素環と芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環、ナフタレン環等)1~2個とが縮合してなる二環系複素環又は三環系複素環等が挙げられる。中でも、Ar2としては、単環式芳香族炭化水素環、縮合多環式芳香族炭化水素環が好ましい。 Ar 2 represents an aromatic ring or a heterocycle, and examples of the aromatic ring include the same as those of Ar 1. The heterocycle may be a monocyclic heterocycle or a polycyclic heterocycle, or may be an alicyclic heterocycle or an aromatic heterocycle. Examples of the heterocycle include a 3- to 20-membered heterocycle containing 1 to 5 heteroatoms selected from an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom. Examples of the alicyclic heterocycle include a 5- to 8-membered monocyclic alicyclic heterocycle such as a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a morpholine ring, a thiomorpholine ring, a homopiperidine ring, and a homopiperazine ring. Examples of the aromatic heterocycle include a 5- or 6-membered monocyclic aromatic heterocycle such as a pyrrole ring, a pyrazole ring, an imidazole ring, a triazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, a thiophene ring, a furan ring, a thiazole ring, and an oxazole ring. Examples of the polycyclic heterocycle include a bicyclic or tricyclic heterocycle formed by condensing two or three monocyclic heterocycles together, or a monocyclic heterocycle and one or two aromatic hydrocarbon rings (e.g., a benzene ring, a naphthalene ring, etc.) together. Among these, Ar2 is preferably a monocyclic aromatic hydrocarbon ring or a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring.
R3は、アルカリ可溶性基を表す。アルカリ可溶性基としては、例えば、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ホスホン酸基等が挙げられるが、水酸基、カルボキシ基が好ましく、水酸基がより好ましい。
アルカリ可溶性基の数を表すlは、0以上の整数であり、1~3が好ましく、1がより好ましい。水酸基の結合位置は、式(1)におけるカルボニル基が結合するAr2中の炭素原子の位置を1位として2位が好ましい。
R3 represents an alkali-soluble group. Examples of the alkali-soluble group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, and a phosphonic acid group, and the like. The hydroxyl group and the carboxyl group are preferred, and the hydroxyl group is more preferred.
The number of alkali-soluble groups represented by 1 is an integer of 0 or more, preferably 1 to 3, and more preferably 1. The bonding position of the hydroxyl group is preferably the 2nd position, with the carbon atom in Ar2 to which the carbonyl group in formula (1) is bonded being the 1st position.
Ar3は4価の有機基を表し、例えば、4価の炭化水素基が挙げられる。4価の炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2~10の炭化水素鎖、又は、炭化水素環から4つの水素原子を除いた基が好ましい。炭化水素鎖の炭素数は、3~8が好ましく、4~6がより好ましい。炭化水素環としては、例えば、芳香族炭化水素環、脂肪族炭化水素環などが挙げられ、当該炭化水素環はヘテロ原子含む2価の基や、メチレン基、エチレン基等のアルカンジイル基で連結されていてもよい。芳香族炭化水素環としては、例えば、Ar1において説明した単環式芳香族炭化水素環、縮合多環式芳香族炭化水素環の他、非縮合多環式芳香族炭化水素環(ビスフェニルフルオレン、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルチオエーテル、ジフェニルスルホン、ベンゾフェノン、ジフェニルメタンやジフェニルプロパン)などが挙げられる。脂肪族炭化水素環としては、前記芳香族炭化水素環に水素添加された環、例えば、飽和脂肪族炭化水素環(例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンなどの炭素数3~10のシクロアルカンなど)、不飽和脂肪族炭化水素環(例えば、シクロヘキセンなどの炭素数4~10のシクロアルケンなど)などが挙げられる。具体例としては、例えば、下記の4価の炭化水素基が挙げられる。なお、式中。「*」は結合手を示す。 Ar 3 represents a tetravalent organic group, and examples thereof include tetravalent hydrocarbon groups. The tetravalent hydrocarbon group is preferably a linear or branched hydrocarbon chain having 2 to 10 carbon atoms, or a group in which four hydrogen atoms have been removed from a hydrocarbon ring. The number of carbon atoms in the hydrocarbon chain is preferably 3 to 8, more preferably 4 to 6. Examples of the hydrocarbon ring include an aromatic hydrocarbon ring and an aliphatic hydrocarbon ring, and the hydrocarbon ring may be linked by a divalent group containing a heteroatom, or an alkanediyl group such as a methylene group or an ethylene group. Examples of the aromatic hydrocarbon ring include the monocyclic aromatic hydrocarbon ring and the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring described in Ar 1 , as well as non-condensed polycyclic aromatic hydrocarbon rings (bisphenylfluorene, biphenyl, diphenyl ether, diphenyl thioether, diphenyl sulfone, benzophenone, diphenylmethane, and diphenylpropane). Examples of the aliphatic hydrocarbon ring include rings obtained by hydrogenating the aromatic hydrocarbon ring, such as saturated aliphatic hydrocarbon rings (e.g., cycloalkanes having 3 to 10 carbon atoms, such as cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, and cycloheptane), and unsaturated aliphatic hydrocarbon rings (e.g., cycloalkenes having 4 to 10 carbon atoms, such as cyclohexene). Specific examples include the following tetravalent hydrocarbon groups. In the formula, "*" indicates a bond.
これらのうち、Ar3は、溶媒への溶解性と高屈折率化とのバランスを考慮すると、非縮合多環式芳香族炭化水素環、単環式芳香族炭化水素環、又は直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数2~10の炭化水素鎖から4つの水素原子を除いた基が好ましく、非縮合多環式芳香族炭化水素環又は単環式芳香族炭化水素環から4つの水素原子を除いた基がより好ましく、ビフェニルから4つの水素原子を除いた基がさらに好ましい。 Of these, in consideration of the balance between solubility in a solvent and increasing the refractive index, Ar 3 is preferably a group in which four hydrogen atoms have been removed from a non-condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring, a monocyclic aromatic hydrocarbon ring, or a linear or branched hydrocarbon chain having 2 to 10 carbon atoms, more preferably a group in which four hydrogen atoms have been removed from a non-condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring or a monocyclic aromatic hydrocarbon ring, and even more preferably a group in which four hydrogen atoms have been removed from biphenyl.
式(1)で表される部分構造を有する重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(基準樹脂:ポリスチレン)を用いて測定したとき、700~10000が好ましく、800~7000がより好ましく、1000~5000がさらに好ましい。分子量が大きすぎると、粘度が上昇して取り扱い性が低下し、またアルカリ現像時に溶解し難くなる。逆に小さすぎると、パターニング特性やパターニング安定性が不十分となる。 The weight-average molecular weight of the polymer having the partial structure represented by formula (1), as measured by gel permeation chromatography (standard resin: polystyrene), is preferably 700 to 10,000, more preferably 800 to 7,000, and even more preferably 1,000 to 5,000. If the molecular weight is too large, the viscosity increases, the handling property decreases, and the polymer becomes difficult to dissolve during alkaline development. Conversely, if the molecular weight is too small, the patterning characteristics and patterning stability become insufficient.
[[A]重合体の製造方法]
[A]重合体は、式(2)で表されるフルオレン含有化合物と、式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物とを反応させることにより製造できる。
[A] Method for producing polymer
The polymer (A) can be produced by reacting a fluorene-containing compound represented by formula (2) with a tetracarboxylic dianhydride represented by formula (3).
式(2)、式(3)中の各記号の定義及び好適な態様は、式(1)において説明したとおりである。 The definitions and preferred embodiments of each symbol in formula (2) and formula (3) are as explained in formula (1).
式(2)で表されるフルオレン含有化合物は、例えば、9,9-ビス(縮合多環式アリール)フルオレン骨格を有するエポキシ化合物と、芳香族カルボン酸とを反応させることにより製造することができる。 The fluorene-containing compound represented by formula (2) can be produced, for example, by reacting an epoxy compound having a 9,9-bis(condensed polycyclic aryl)fluorene skeleton with an aromatic carboxylic acid.
前記エポキシ化合物としては、式(2)で表されるフルオレン含有化合物に対応するエポキシ化合物、例えば、9,9-ビス(グリシジルオキシナフチル)フルオレン[例えば、9,9-ビス(6-グリシジルオキシ-2-ナフチル)フルオレン、9,9-ビス(5-グリシジルオキシ-1-ナフチル)フルオレンなど]などが挙げられる。 The epoxy compound may be an epoxy compound corresponding to the fluorene-containing compound represented by formula (2), such as 9,9-bis(glycidyloxynaphthyl)fluorene [e.g., 9,9-bis(6-glycidyloxy-2-naphthyl)fluorene, 9,9-bis(5-glycidyloxy-1-naphthyl)fluorene, etc.].
芳香族カルボン酸の好ましい具体例としては、例えば、下記に示す化合物などが挙げられる。 Specific examples of preferred aromatic carboxylic acids include the compounds shown below.
前記エポキシ化合物と芳香族カルボン酸との反応において、芳香族カルボン酸の割合は、前記エポキシ化合物1モルに対して、芳香族カルボン酸が約2モル(1.8~2.2モル)となる割合で使用される。 In the reaction between the epoxy compound and the aromatic carboxylic acid, the aromatic carboxylic acid is used in a ratio of about 2 moles (1.8 to 2.2 moles) per mole of the epoxy compound.
反応は触媒の存在下で行ってもよく、触媒としては、慣用の酸触媒や、慣用の塩基性触媒を好ましく使用できる。塩基性触媒としては、例えば、脂肪族アミン類(トリメチルアミン、メチルジメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミンなどのトリアルキルアミン類、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノールなどのアルカノールアミン類など)、脂環族アミン類(シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミンなど)、芳香族アミン類(アニリン、ジエチルアニリンなど)、複素環式アミン類(4-ジメチルアミノピリジン、モルホリン、ピペリジンなど)、第4級アンモニウム塩(塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウムハライド、塩化ベンジルトリメチルアンモニウムなどのベンジルトリアルキルアンモニウムハライドなど)、金属アルコキシド(例えば、カリウムt-ブトキシドなど)などが挙げられる。これらの塩基性触媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
また、リン系触媒も用いることができ、リン系触媒としてはトリフェニルホスフィン等が挙げられる。
The reaction may be carried out in the presence of a catalyst, and as the catalyst, a conventional acid catalyst or a conventional basic catalyst can be preferably used. Examples of the basic catalyst include aliphatic amines (trialkylamines such as trimethylamine, methyldimethylamine, triethylamine, tripropylamine, and triisopropylamine, alkanolamines such as triethanolamine and dimethylaminoethanol, etc.), alicyclic amines (cyclopentylamine, cyclohexylamine, etc.), aromatic amines (aniline, diethylaniline, etc.), heterocyclic amines (4-dimethylaminopyridine, morpholine, piperidine, etc.), quaternary ammonium salts (tetraalkylammonium halides such as tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, and tetrabutylammonium bromide, benzyltrialkylammonium halides such as benzyltrimethylammonium chloride, etc.), and metal alkoxides (e.g., potassium t-butoxide, etc.). These basic catalysts can be used alone or in combination of two or more.
Furthermore, phosphorus-based catalysts can also be used, and examples of the phosphorus-based catalyst include triphenylphosphine.
触媒の使用量は、触媒の種類に応じて調整でき、前記エポキシ化合物100質量部に対して、例えば、0.001~15質量部、好ましくは0.01~10質量部、さらに好ましくは0.01~1質量部程度であってもよい。 The amount of catalyst used can be adjusted depending on the type of catalyst, and may be, for example, about 0.001 to 15 parts by mass, preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably about 0.01 to 1 part by mass, relative to 100 parts by mass of the epoxy compound.
前記エポキシ化合物と芳香族カルボン酸との反応は、無溶媒中で行ってもよいが、反応性などの点から、溶媒中で行ってもよい。溶媒としては、前記エポキシ化合物等に対して不活性な又は非反応性の溶媒であれば特に限定されず、例えば、炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン系溶媒(塩化メチレン、クロロホルムなど)、アルコール類(エタノール、イソプロパノールなど)、エーテル類(ジエチルエーテルなどのジアルキルエーテル、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類など)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどの炭素数1~4のアルキルセロソルブ、プロピレングリコールモノ炭素数1~4のアルキルエーテルなどのプロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテートなどの炭素数1~4のアルキルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールモノ炭素数1~4のアルキルエーテルアセテートなど)、カルビトール類(メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピルカルビトール、ブチルカルビトールなどの炭素数1~4のアルキルカルビトール類など)などが挙げられる。これらの溶媒は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの溶媒のうち、セロソルブ類やセロソルブアセテート類(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールモノ炭素数1~4のアルキルエーテルアセテートなど)が汎用される。 The reaction between the epoxy compound and the aromatic carboxylic acid may be carried out without a solvent, but may also be carried out in a solvent in terms of reactivity. The solvent is not particularly limited as long as it is inactive or non-reactive with the epoxy compound, etc., and examples of the solvent include hydrocarbons (toluene, xylene, etc.), halogen-based solvents (methylene chloride, chloroform, etc.), alcohols (ethanol, isopropanol, etc.), ethers (dialkyl ethers such as diethyl ether, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.), esters (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), cellosolves (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, Examples of suitable solvents include alkyl cellosolves having 1 to 4 carbon atoms, such as butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether such as propylene glycol monoalkyl ether having 1 to 4 carbon atoms, cellosolve acetates (alkyl cellosolve acetates having 1 to 4 carbon atoms, such as ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monoalkyl ether acetate having 1 to 4 carbon atoms, such as propylene glycol monomethyl ether acetate), and carbitols (alkyl carbitols having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl carbitol, ethyl carbitol, propyl carbitol, and butyl carbitol). These solvents can be used alone or in combination of two or more. Among these solvents, cellosolves and cellosolve acetates (for example, propylene glycol monoalkyl ether acetates having 1 to 4 carbon atoms, such as propylene glycol monomethyl ether acetate) are commonly used.
溶媒の使用量は、前記エポキシ化合物及び芳香族カルボン酸の総量100質量部に対して、例えば、50~2000質量部、好ましくは100~1000質量部、さらに好ましくは100~500質量部、特に好ましくは100~200質量部程度であってもよい。 The amount of the solvent used may be, for example, about 50 to 2000 parts by mass, preferably 100 to 1000 parts by mass, more preferably 100 to 500 parts by mass, and particularly preferably about 100 to 200 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total amount of the epoxy compound and aromatic carboxylic acid.
反応温度や反応時間は、使用する原料の種類に応じて適宜選択できる。反応温度は、例えば、通常20~200℃、好ましくは50~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度であってもよい。また、反応時間は、例えば、通常30分から48時間、好ましくは1~36時間、さらに好ましくは2~24時間程度であってもよい。なお、反応は、不活性雰囲気(窒素、ヘリウム、アルゴンなどの雰囲気)下で行ってもよい。 The reaction temperature and reaction time can be appropriately selected depending on the type of raw material used. The reaction temperature may be, for example, usually 20 to 200°C, preferably 50 to 180°C, and more preferably about 100 to 150°C. The reaction time may be, for example, usually 30 minutes to 48 hours, preferably 1 to 36 hours, and more preferably about 2 to 24 hours. The reaction may be carried out in an inert atmosphere (such as an atmosphere of nitrogen, helium, or argon).
式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物としては、アレーンテトラカルボン酸(例えば、ピロメリット酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの炭素数6~20のアレーンを有するテトラカルボン酸など);ジアリールテトラカルボン酸[例えば、ビフェニルテトラカルボン酸類(3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸など)などのジ炭素数6~10のアリールテトラカルボン酸など];ビス(ジカルボキシアリール)アルカン[例えば、3,3’,4,4’-テトラカルボキシジフェニルメタン、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパンなどのビス(ジカルボキシ炭素数6~10のアリール)炭素数1~10アルカンなど];ビス(ジカルボキシアリール)エーテル[例えば、4,4’-オキシジフタル酸などのビス(ジカルボキシ炭素数6~10のアリール)エーテルなど];ビス(ジカルボキシアリール)ケトン[例えば、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸)などのビス(ジカルボキシ炭素数6~10のアリール)ケトンなど];ビス(ジカルボキシアリール)スルホン[例えば、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸)などのビス(ジカルボキシ炭素数6~10アリール)スルホンなど]などの芳香族テトラカルボン酸の二無水物、これらの芳香族テトラカルボン酸の二無水物の水添物などが挙げられる。 The tetracarboxylic dianhydride represented by formula (3) may be, for example, arene tetracarboxylic acids (e.g., tetracarboxylic acids having arenes with 6 to 20 carbon atoms, such as pyromellitic acid and naphthalene tetracarboxylic acid); diaryl tetracarboxylic acids [e.g., biphenyl tetracarboxylic acids (3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid, etc.) and other aryl tetracarboxylic acids with 6 to 10 carbon atoms]; bis(dicarboxyaryl)alkanes [e.g., bis(dicarboxyaryl)alkanes with 6 to 10 carbon atoms, such as 3,3',4,4'-tetracarboxydiphenylmethane and 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane]. lecan, etc.); bis(dicarboxyaryl) ethers [e.g., bis(aryl) ethers having 6 to 10 dicarboxy carbon atoms, such as 4,4'-oxydiphthalic acid, etc.]; bis(dicarboxyaryl) ketones [e.g., bis(aryl) ketones having 6 to 10 dicarboxy carbon atoms, such as 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, etc.]; bis(dicarboxyaryl) sulfones [e.g., bis(aryl) sulfones having 6 to 10 dicarboxy carbon atoms, such as 3,3',4,4'-diphenylsulfonetetracarboxylic acid, etc.], etc., dianhydrides of aromatic tetracarboxylic acids, such as hydrogenated dianhydrides of these aromatic tetracarboxylic acids, etc.
また、脂肪族又は脂環式骨格を有する4価の基を有する四塩基酸無水物も使用できる。具体的には、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-8-メチル-3a,4,5,9b-テトラヒドロナフト[1,2-c]フラン-1,3-ジオン、2,4,6,8-テトラカルボキシビシクロ[3.3.0]オクタン-2:4,6:8-二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、及びシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。 In addition, tetrabasic acid anhydrides having a tetravalent group with an aliphatic or alicyclic skeleton can also be used. Specifically, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 1,2,3,4-tetramethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-3a,4,5, Examples include 9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 5-(2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl)-8-methyl-3a,4,5,9b-tetrahydronaphtho[1,2-c]furan-1,3-dione, 2,4,6,8-tetracarboxybicyclo[3.3.0]octane-2:4,6:8-dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic dianhydride, and cyclohexane tetracarboxylic dianhydride.
式(2)で表されるフルオレン含有化合物と、式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物との反応において、テトラカルボン酸二無水物の割合は、フルオレン含有化合物1.8モルに対して、テトラカルボン酸二無水物が約0.8~1.2モル程度となる割合で使用される。 In the reaction of the fluorene-containing compound represented by formula (2) with the tetracarboxylic dianhydride represented by formula (3), the ratio of the tetracarboxylic dianhydride is about 0.8 to 1.2 moles per 1.8 moles of the fluorene-containing compound.
フルオレン含有化合物とテトラカルボン酸二無水物との反応は、無溶媒中で行ってもよいが、反応性などの点から、溶媒中で行ってもよい。溶媒は、前記エポキシ化合物の製造で用いられた溶媒から選択でき、通常、前記エポキシ化合物の製造で用いられた溶媒と同一の溶媒が用いられる。 The reaction between the fluorene-containing compound and the tetracarboxylic dianhydride may be carried out without a solvent, but may also be carried out in a solvent in terms of reactivity, etc. The solvent may be selected from the solvents used in the production of the epoxy compound, and the same solvent as that used in the production of the epoxy compound is usually used.
溶媒の使用量は、フルオレン含有化合物及びテトラカルボン酸二無水物の総量100質量部に対して、例えば、通常10~2000質量部、好ましくは50~1000質量部、さらに好ましくは100~300質量部、特に好ましくは100~200質量部程度であってもよい。 The amount of the solvent used may be, for example, usually 10 to 2000 parts by mass, preferably 50 to 1000 parts by mass, more preferably 100 to 300 parts by mass, and particularly preferably about 100 to 200 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the total amount of the fluorene-containing compound and the tetracarboxylic dianhydride.
反応温度や反応時間は、使用する原料の種類に応じて適宜選択できる。反応温度は、例えば、通常20~200℃、好ましくは50~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度であってもよい。また、反応時間は、例えば、通常30分から48時間、好ましくは1~36時間、さらに好ましくは2~24時間程度であってもよい。なお、反応は、不活性雰囲気(窒素、ヘリウム、アルゴンなどの雰囲気)下で行ってもよい。 The reaction temperature and reaction time can be appropriately selected depending on the type of raw material used. The reaction temperature may be, for example, usually 20 to 200°C, preferably 50 to 180°C, and more preferably about 100 to 150°C. The reaction time may be, for example, usually 30 minutes to 48 hours, preferably 1 to 36 hours, and more preferably about 2 to 24 hours. The reaction may be carried out in an inert atmosphere (such as an atmosphere of nitrogen, helium, or argon).
[A]重合体は、その末端に存在する水酸基をジカルボン酸無水物で封止した酸無水物変性重合体であってもよい。末端の水酸基をジカルボン酸無水物で封止することにより、分子量を調整できるとともに、ゲルの発生を抑制でき、取り扱い性を向上できる。 [A] The polymer may be an acid anhydride-modified polymer in which the hydroxyl groups at the terminals are blocked with dicarboxylic anhydride. By blocking the terminal hydroxyl groups with dicarboxylic anhydride, the molecular weight can be adjusted, gel formation can be suppressed, and handling can be improved.
ジカルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸などの無水飽和脂肪族ジカルボン酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水フマル酸などの無水不飽和脂肪族ジカルボン酸、テトラヒドロ無水フタル酸などの無水飽和脂環族ジカルボン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの無水不飽和脂環族ジカルボン酸、無水フタル酸などの無水芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。これらのジカルボン酸無水物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Examples of dicarboxylic acid anhydrides include saturated aliphatic dicarboxylic anhydrides such as succinic anhydride, unsaturated aliphatic dicarboxylic anhydrides such as itaconic anhydride, maleic anhydride, and fumaric anhydride, saturated alicyclic dicarboxylic anhydrides such as tetrahydrophthalic anhydride, unsaturated alicyclic dicarboxylic anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride, and aromatic dicarboxylic anhydrides such as phthalic anhydride. These dicarboxylic acid anhydrides can be used alone or in combination of two or more.
[B]重合開始剤
本発明に使用する重合開始剤は光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤は、放射線に感応してラジカルを発生し、重合を開始できる光ラジカル重合開始剤を好ましく使用できる。使用される光重合開始剤は特に限定されない。光重合開始剤としては、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物等が挙げられる。
[B] Polymerization initiator The polymerization initiator used in the present invention is preferably a photopolymerization initiator. As the photopolymerization initiator, a photoradical polymerization initiator that generates radicals in response to radiation and can initiate polymerization can be preferably used. The photopolymerization initiator used is not particularly limited. Examples of the photopolymerization initiator include O-acyloxime compounds, acetophenone compounds, biimidazole compounds, and acylphosphine oxide compounds.
O-アシルオキシム化合物としては、例えば、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)]、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、1-(9-エチル-6-ベンゾイル-9.H.-カルバゾール-3-イル)-オクタン-1-オンオキシム-O-アセテート、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、1-〔9-n-ブチル-6-(2-エチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロピラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-5-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。 Examples of O-acyloxime compounds include 1,2-octanedione 1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), 1-(9-ethyl-6-benzoyl-9.H.-carbazol-3-yl)-octan-1-one oxime-O-acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9.H.-carbazol-3-yl]-ethan-1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-n-butyl-6-(2-ethylbenzoyl)-9.H. -carbazol-3-yl]-ethan-1-one oxime-O-benzoate, ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9.H.-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydropyranylbenzoyl)-9.H.-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9.H.-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-{2-methyl-4-(2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl)methoxybenzoyl}-9.H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), etc.
アセトフェノン化合物としては、例えば、α-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物等が挙げられる。これらの具体例としては、α-アミノケトン化合物として、例えば、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-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-オン等が挙げられる。α-ヒドロキシケトン化合物としては、例えば、1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-プロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。 Examples of acetophenone compounds include α-aminoketone compounds and α-hydroxyketone compounds. Specific examples of these include α-aminoketone compounds such as 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one, and 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one. Examples of α-hydroxyketone compounds include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-(4-i-propylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone, and 1-hydroxycyclohexylphenylketone.
ビイミダゾール化合物としては、例えば、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’-ビイミダゾール等を挙げることができる。 Examples of biimidazole compounds include 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, and 2,2'-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole.
アシルホスフィンオキサイド化合物としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド等が挙げられる。 Examples of acylphosphine oxide compounds include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide and phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide.
本組成物における光重合開始剤の含有量は、本組成物中に含まれる[C]重合性化合物の合計量100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましい。また、光重合開始剤の含有量は、本組成物中に含まれる重合性化合物の合計量100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、18質量部以下であることがより好ましく、15質量部以下であることが更に好ましい。光重合開始剤の含有量を上記範囲とすることにより、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得ることができる。 The content of the photopolymerization initiator in the composition is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, relative to 100 parts by mass of the total amount of the polymerizable compounds [C] contained in the composition. The content of the photopolymerization initiator is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 18 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total amount of the polymerizable compounds contained in the composition. By setting the content of the photopolymerization initiator within the above range, it is possible to obtain a cured product that has excellent patterning characteristics and patterning margins, a high refractive index, and reduced outgassing.
[C]重合性化合物
[C]重合性化合物は、サーマルフローの際の温度をできるだけ低くする観点から、その分子量が、[A]重合体よりも小さいことが好ましい。具体的には、[C]重合性化合物の分子量は、600未満が好ましく、550以下がより好ましく、500以下が更に好ましく、450以下が特に好ましい。また、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、[C]重合性化合物の分子量は100以上が好ましい。
[C] Polymerizable Compound From the viewpoint of lowering the temperature during thermal flow as much as possible, the molecular weight of the polymerizable compound [C] is preferably smaller than that of the polymer [A]. Specifically, the molecular weight of the polymerizable compound [C] is preferably less than 600, more preferably 550 or less, even more preferably 500 or less, and particularly preferably 450 or less. In addition, from the viewpoint of obtaining a cured product having excellent patterning characteristics and patterning margin, a high refractive index, and reduced outgassing, the molecular weight of the polymerizable compound [C] is preferably 100 or more.
本発明に使用する[C]重合性化合物は、重合性炭素-炭素不飽和結合を有する化合物が好ましい。[C]重合性化合物はは、単官能化合物(以下、「化合物(C1)ともいう」)及び多官能化合物(以下、「化合物(C2)ともいう」)のいずれであってもよく、併用しても構わない。
化合物(C1)としては、鎖状構造からなる(メタ)アクリル酸エステル、脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸エステル、芳香環構造を有する(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド化合物、鎖状ビニル化合物、芳香族ビニル化合物、マレイミド化合物等が挙げられる。これらの化合物は、[A]重合体との共重合性が良好である点や、可塑性が比較的高い点で好ましく使用できる。中でも、鎖状構造からなる(メタ)アクリル酸エステル、及び脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸エステル及び芳香環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルよりなる群から選択される少なくとも1種である(メタ)アクリル酸エステル化合物をより好ましく使用できる。
The polymerizable compound [C] used in the present invention is preferably a compound having a polymerizable carbon-carbon unsaturated bond. The polymerizable compound [C] may be either a monofunctional compound (hereinafter also referred to as "compound (C1)") or a polyfunctional compound (hereinafter also referred to as "compound (C2)"), and these may be used in combination.
Examples of the compound (C1) include (meth)acrylic acid esters having a chain structure, (meth)acrylic acid esters having an alicyclic structure, (meth)acrylic acid esters having an aromatic ring structure, (meth)acrylamide compounds, chain vinyl compounds, aromatic vinyl compounds, maleimide compounds, etc. These compounds are preferably used because they have good copolymerizability with the polymer [A] and relatively high plasticity. Among them, (meth)acrylic acid ester compounds which are at least one selected from the group consisting of (meth)acrylic acid esters having a chain structure, (meth)acrylic acid esters having an alicyclic structure, and (meth)acrylic acid esters having an aromatic ring structure are more preferably used.
鎖状構造からなる(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸ポリオキシアルキレンエステル等が挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ラウリル、(メタ)アクリル酸n-ステアリル等が挙げられる。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルとしては、(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、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸プロポキシエチル等が挙げられる。(メタ)アクリル酸ポリオキシアルキレンエステルとしては、(メタ)アクリル酸メトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシテトラエチレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸メトキシジプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸エトキシジプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルオキシジエチレングリコール等が挙げられる。 Examples of (meth)acrylic acid esters having a chain structure include (meth)acrylic acid alkyl esters, (meth)acrylic acid hydroxyalkyl esters, (meth)acrylic acid alkoxyalkyl esters, and (meth)acrylic acid polyoxyalkylene esters. Examples of (meth)acrylic acid alkyl esters include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-lauryl (meth)acrylate, and n-stearyl (meth)acrylate. Examples of (meth)acrylic acid hydroxyalkyl esters include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate. Examples of (meth)acrylic acid alkoxyalkyl esters include methoxyethyl (meth)acrylate, ethoxyethyl (meth)acrylate, and propoxyethyl (meth)acrylate. Examples of (meth)acrylic acid polyoxyalkylene esters include methoxydiethylene glycol (meth)acrylate, methoxytetraethylene glycol (meth)acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth)acrylate, methoxydipropylene glycol (meth)acrylate, ethoxydipropylene glycol (meth)acrylate, and 2-ethylhexyloxydiethylene glycol (meth)acrylate.
脂環式構造を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸シクロへキシル、(メタ)アクリル酸2-メチルシクロへキシル、(メタ)アクリル酸4-ブチルシクロへキシル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシメチルシクロへキシル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル、(メタ)アクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,5]デカン-8-イルオキシエチル、(メタ)アクリル酸イソボロニル等が挙げられる。
芳香環構造を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ナフチルメチル、(メタ)アクリル酸ナフチルエチル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル、(メタ)アクリル酸フェニルチオエチル、(メタ)アクリル酸m-フェノキシフェニルメチル、(メタ)アクリル酸p-フェノキシフェニルメチル、(メタ)アクリル酸o-フェニルフェノキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル、(メタ)アクリル酸ポリエチレンオキシノニルフェニル、(メタ)アクリル酸(1-ナフチル)メチル、(メタ)アクリル酸(2-ナフチル)メチル、(メタ)アクリル酸(1,1’-ビフェニル-4-イル)メチル等が挙げられる。
Examples of (meth)acrylic acid esters having an alicyclic structure include cyclohexyl (meth)acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth)acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth)acrylate, 4-hydroxymethylcyclohexyl (meth)acrylate, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decan-8-yl (meth)acrylate, tricyclo[5.2.1.0 2,5 ]decan-8-yloxyethyl (meth)acrylate, and isobornyl (meth)acrylate.
Examples of the (meth)acrylic acid ester having an aromatic ring structure include phenyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, naphthylmethyl (meth)acrylate, naphthylethyl (meth)acrylate, phenoxyethyl (meth)acrylate, phenylthioethyl (meth)acrylate, m-phenoxyphenylmethyl (meth)acrylate, p-phenoxyphenylmethyl (meth)acrylate, o-phenylphenoxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate, polyethyleneoxynonylphenyl (meth)acrylate, (1-naphthyl)methyl (meth)acrylate, (2-naphthyl)methyl (meth)acrylate, and (1,1'-biphenyl-4-yl)methyl (meth)acrylate.
(メタ)アクリルアミド化合物としては、(メタ)アクリロイルモルフォリン、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム等が挙げられる。
鎖状ビニル化合物としては、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン等が挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、スチレン、メチルスチレン、α-メチルスチレン、t-ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。
マレイミド化合物としては、N-メチルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミド、N-(p-メチルフェニル)マレイミド等が挙げられる。
Examples of the (meth)acrylamide compound include (meth)acryloylmorpholine, N-(2-hydroxyethyl)(meth)acrylamide, N-vinyl-2-pyrrolidone, and N-vinyl-ε-caprolactam.
Examples of the chain vinyl compound include propene, butene, pentene, and hexene.
Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, methylstyrene, α-methylstyrene, t-butoxystyrene, and vinylnaphthalene.
Examples of the maleimide compound include N-methylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, and N-(p-methylphenyl)maleimide.
化合物(C1)の好ましい具体例としては、下記式(C1-1)~式(C1-28)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。 Specific preferred examples of compound (C1) include compounds represented by the following formulas (C1-1) to (C1-28).
(式(C1-1)~式(C1-28)中、R20は、水素原子又はメチル基である。pは、それぞれ独立して0~3の整数である。) (In formulas (C1-1) to (C1-28), R 20 is a hydrogen atom or a methyl group. Each p is independently an integer of 0 to 3.)
化合物(C2)としては、多官能(メタ)アクリル酸エステル、多官能の芳香族ビニル化合物、多官能の鎖状ビニル化合物等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリル酸エステルとしては、2官能(メタ)アクリル酸エステル、3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル等を例示できる。これらの具体例としては、2官能(メタ)アクリル酸エステルとして、例えば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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
Examples of the compound (C2) include polyfunctional (meth)acrylic acid esters, polyfunctional aromatic vinyl compounds, and polyfunctional chain vinyl compounds.
Examples of polyfunctional (meth)acrylic acid esters include bifunctional (meth)acrylic acid esters, trifunctional or higher (meth)acrylic acid esters, etc. Specific examples of these include bifunctional (meth)acrylic acid esters such as ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, 1,10-decanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, etc.
3官能以上の(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば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、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、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、コハク酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)、カルボキシ基含有多塩基酸変性(メタ)アクリルオリゴマーの他、直鎖アルキレン基及び脂環式構造を有し、かつ2個以上のイソシアネート基を有する化合物と、分子内に1個以上のヒドロキシ基とを有し、かつ3個、4個又は5個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物と反応させて得られる多官能ウレタンアクリレート化合物等が挙げられる。 Examples of trifunctional or higher (meth)acrylic acid esters include trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, ethylene oxide-modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tri(2-(meth)acryloyloxyethyl)phosphate, succinic acid-modified pentaerythritol tri( Examples include polyfunctional urethane acrylate compounds obtained by reacting a compound having a linear alkylene group and an alicyclic structure and having two or more isocyanate groups with a compound having one or more hydroxyl groups in the molecule and having three, four or five (meth)acryloyloxy groups, as well as succinic acid-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, tris(2-(meth)acryloyloxyethyl) isocyanurate, and carboxyl group-containing polybasic acid-modified (meth)acrylic oligomers.
多官能の芳香族ビニル化合物としては、1,3-ジビニルベンゼン、1,4-ジビニルベンゼン等が挙げられる。
多官能の鎖状ビニル化合物としては、1,5-ヘキサジエン、1,6-ヘプタジエン、1,7-オクタジエン等が挙げられる。
Examples of the polyfunctional aromatic vinyl compound include 1,3-divinylbenzene and 1,4-divinylbenzene.
Examples of the polyfunctional chain vinyl compound include 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, and 1,7-octadiene.
化合物(C2)の好ましい具体例としては、下記式(C2-1)~式(C2-19)のそれぞれで表される化合物等が挙げられる。 Specific preferred examples of compound (C2) include compounds represented by the following formulas (C2-1) to (C2-19).
(式(C2-1)~式(C2-19)中、R20は、水素原子又はメチル基である。x、y及びzは、それぞれ独立して、0~3の整数である。ただし、1≦x+y+z≦3を満たす。) (In formulas (C2-1) to (C2-19), R 20 is a hydrogen atom or a methyl group. x, y, and z each independently represent an integer of 0 to 3, provided that 1≦x+y+z≦3 is satisfied.)
化合物(C1)の含有量は、低温でのサーマルフローにより適切なレンズ形状を形成可能にしつつ、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、本組成物中に含まれる[A]重合体の合計量100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、得られる硬化物の屈折率低下を抑制し、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、化合物(C)の含有量は、本組成物中に含まれる[A]重合体の合計量100質量部に対して、100質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましい。 The content of compound (C1) is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the total amount of polymer [A] contained in the composition, from the viewpoint of obtaining a cured product with excellent patterning characteristics and patterning margin, a high refractive index, and reduced outgassing while enabling the formation of an appropriate lens shape by thermal flow at low temperatures. Also, from the viewpoint of obtaining a cured product with excellent patterning characteristics and patterning margin, suppressing a decrease in the refractive index of the obtained cured product, and reducing outgassing, the content of compound (C) is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of polymer [A] contained in the composition.
化合物(C2)の含有量は、低温(例えば100℃以下の温度)によってパターンの流動化を図り、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、本組成物中に含まれ[A]重合体の合計量100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、得られる硬化物の屈折率低下を抑制し、アウトガスが低減された硬化物する観点から、化合物(C2)の含有量は、本組成物中に含まれる[A]重合体の合計量100質量部に対して、100質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。 The content of compound (C2) is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the total amount of polymer [A] contained in the composition, from the viewpoint of fluidizing the pattern at low temperatures (for example, a temperature of 100°C or less), obtaining a cured product with excellent patterning characteristics and patterning margin, a high refractive index, and reduced outgassing. Also, from the viewpoint of obtaining a cured product with excellent patterning characteristics and patterning margin, suppressing a decrease in the refractive index of the obtained cured product, and reduced outgassing, the content of compound (C2) is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, and even more preferably 30 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of polymer [A] contained in the composition.
[C]重合性化合物としては、低温でのサーマルフローにより適切なレンズ形状を形成可能にしつつ、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、より一層高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、化合物(C1)と化合物(C2)を併用することが好ましく、化合物(C1)を[A]重合体の合計量100質量部に対して5質量部以上100質量部以下含み、かつ化合物(C2)を化合物(C1)の合計量に対して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは30質量%以上含むことが、低温でのサーマルフローにより適切なレンズ形状を形成しつつ、耐熱性の高い硬化物を得ることができる点で好適である。また、化合物(C2)の含有量は、パターニング特性及びパターニングマージンに優れ、より一層高屈折率であって、アウトガスが低減された硬化物を得る観点から、本組成物中に含まれる化合物(C1)の合計量に対して、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。 As the polymerizable compound [C], from the viewpoint of obtaining a cured product having excellent patterning properties and patterning margins, a higher refractive index, and reduced outgassing while allowing the formation of an appropriate lens shape by thermal flow at low temperatures, it is preferable to use a combination of compound (C1) and compound (C2). The compound (C1) is contained in an amount of 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the total amount of the polymer [A], and the compound (C2) is contained in an amount of preferably 10% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and even more preferably 30% by mass or more relative to the total amount of compound (C1), which is suitable in that a cured product having high heat resistance can be obtained while forming an appropriate lens shape by thermal flow at low temperatures. In addition, the content of compound (C2) is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, relative to the total amount of compound (C1) contained in the composition, from the viewpoint of obtaining a cured product having excellent patterning properties and patterning margins, a higher refractive index, and reduced outgassing.
<その他の成分>
本組成物は、上述した[A]重合体、[B]光重合開始剤及び[C]重合性化合物に加え、これら以外の成分(以下、「その他の成分」ともいう)を更に含有していてもよい。その他の成分としては、重量平均分子量が2,000以上100,000以下の重合体、溶剤等が挙げられる。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(基準樹脂:ポリスチレン)を用いて測定した値である。
<Other ingredients>
In addition to the above-mentioned polymer [A], photopolymerization initiator [B], and polymerizable compound [C], the present composition may further contain other components (hereinafter also referred to as "other components"). Examples of the other components include a polymer having a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000, a solvent, etc. The weight average molecular weight is a value measured using gel permeation chromatography (reference resin: polystyrene).
・(D)成分:重量平均分子量が2,000以上100,000以下の重合体
本組成物は、添加剤成分として、[A]重合体を除く、重量平均分子量が2,000以上100,000以下の重合体(以下、「重合体(D)」ともいう)を更に含有していてもよい。
Component (D): Polymer having a weight-average molecular weight of 2,000 or more and 100,000 or less The present composition may further contain, as an additive component, a polymer having a weight-average molecular weight of 2,000 or more and 100,000 or less (hereinafter also referred to as “polymer (D)”) other than the polymer [A].
重合体(D)としては、アルカリ可溶性重合体、フルオレン骨格含有感光性重合体、カルボキシ基含有感光性重合体等が挙げられる。アルカリ可溶性重合体としては、例えば、(メタ)アクリル酸/メチル(メタ)アクリレート共重合体、(メタ)アクリル酸/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、(メタ)アクリル酸/2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート/ベンジル(メタ)アクリレート共重合体、(メタ)アクリル酸/スチレン/イソプレン/トリシクロデカニル(メタ)アクリレート/2-モノ(ヘキサヒドロキシフタロイルオキシ)エチル(メタ)アクリレート共重合体、メタクリル変性アクリル樹脂、酸無水物変性アクリル樹脂等が挙げられる。 Examples of the polymer (D) include an alkali-soluble polymer, a fluorene skeleton-containing photosensitive polymer, a carboxy group-containing photosensitive polymer, etc. Examples of the alkali-soluble polymer include a (meth)acrylic acid/methyl (meth)acrylate copolymer, a (meth)acrylic acid/benzyl (meth)acrylate copolymer, a (meth)acrylic acid/2-hydroxyethyl (meth)acrylate/benzyl (meth)acrylate copolymer, a (meth)acrylic acid/styrene/isoprene/tricyclodecanyl (meth)acrylate/2-mono(hexahydroxyphthaloyloxy)ethyl (meth)acrylate copolymer, a methacrylic-modified acrylic resin, and an acid anhydride-modified acrylic resin.
フルオレン骨格含有感光性重合体としては、例えば、国際公開第2009/119622号に記載されたものが挙げられる。カルボキシ基含有感光性重合体としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、ビスフェノールF型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、ビフェニル型エポキシアクリレート等の酸変性エポキシアクリレートが挙げられる。カルボキシ基含有感光性重合体の具体例としては、商品名でCCR-1235、CCR-1291H、ZAR-1035、ZAR-2000、ZFR-1401H、ZFR-1491H、ZCR-1569H、ZCR-1798H(以上、日本化薬社製)が挙げられる。 Examples of photosensitive polymers containing fluorene skeletons include those described in International Publication No. 2009/119622. Examples of photosensitive polymers containing carboxyl groups include acid-modified epoxy acrylates such as bisphenol A type epoxy acrylate, bisphenol F type epoxy acrylate, cresol novolac type epoxy acrylate, cresol novolac type epoxy acrylate, and biphenyl type epoxy acrylate. Specific examples of photosensitive polymers containing carboxyl groups include CCR-1235, CCR-1291H, ZAR-1035, ZAR-2000, ZFR-1401H, ZFR-1491H, ZCR-1569H, and ZCR-1798H (all manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
本組成物に重合体(D)を配合する場合、重合体(D)の含有量は、本組成物に含まれる[A]重合体の全量100質量部に対して、50質量部以下であることが好ましく、20質量部以下であることがより好ましい。重合体(D)の含有量を上記範囲とすることにより、低温でのサーマルフローにより適切なレンズ形状を得つつ、耐熱性の改善効果を得ることができる。 When polymer (D) is blended in the composition, the content of polymer (D) is preferably 50 parts by mass or less, and more preferably 20 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of polymer [A] contained in the composition. By keeping the content of polymer (D) within the above range, it is possible to obtain an appropriate lens shape by thermal flow at low temperatures while obtaining an improved heat resistance effect.
・(E)成分:溶剤
本組成物は、[A]重合体、[B]光重合開始剤、[C]重合性化合物、及び必要に応じて配合されるその他の成分が、好ましくは溶剤に溶解又は分散された液状の組成物である。溶剤としては、本組成物に配合される各成分を溶解し、かつ各成分と反応しない有機溶媒が好ましい。
Component (E): Solvent The present composition is a liquid composition in which the polymer (A), the photopolymerization initiator (B), the polymerizable compound (C), and other components blended as necessary are preferably dissolved or dispersed in a solvent. As the solvent, an organic solvent that dissolves each component blended in the present composition and does not react with each component is preferred.
溶剤の具体例としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類;エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールモノメチルエーテル、エチレンジグリコールエチルメチルエーテル、ジメチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類が挙げられる。これらのうち、溶剤は、エーテル類、エステル類及びケトン類よりなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 Specific examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and octanol; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, methyl 3-methoxypropionate, and ethyl 3-ethoxypropionate; ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene diglycol monomethyl ether, ethylene diglycol ethyl methyl ether, dimethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol ethyl methyl ether; amides such as dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone; and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene. Of these, the solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of ethers, esters, and ketones.
その他の成分としては、上記のほか、例えば、重合禁止剤、界面活性剤、酸化防止剤、増感剤、軟化剤、可塑剤、接着助剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの成分の配合割合は、本開示の効果を損なわない範囲で各成分に応じて適宜選択される。 Other components include, in addition to those mentioned above, for example, polymerization inhibitors, surfactants, antioxidants, sensitizers, softeners, plasticizers, adhesive aids, ultraviolet absorbers, etc. The blending ratio of these components is appropriately selected according to each component within a range that does not impair the effects of the present disclosure.
例えば、界面活性剤は、本組成物の塗布性(濡れ広がり性や塗布ムラの低減)を改良するために使用することができる。界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤が挙げられる。 For example, a surfactant can be used to improve the coating properties of the composition (wetting and spreading properties and reducing coating unevenness). Examples of surfactants include fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and nonionic surfactants.
界面活性剤の具体例としては、フッ素系界面活性剤として、以下商品名で、メガファックF-171、同F-172、同F-173、同F-251、同F-430、F-554、F-563(DIC社製);フロラードFC430、同FC431(住友スリーエム社製);アサヒガードAG710、サーフロンS-382、同SC-101、同SC-102、同SC-103、同SC-104、同SC-105、同SC-106、同S-611(AGCセイミケミカル社製);ポリフローNo.75、同No.95(共栄社化学社製);FTX-218(ネオス社製);エフトップEF301、同EF303、同EF352(新秋田化成社製)等が挙げられる。 Specific examples of surfactants include fluorine-based surfactants, which are listed under the trade names below: Megafac F-171, F-172, F-173, F-251, F-430, F-554, F-563 (manufactured by DIC Corporation); Fluorad FC430, FC431 (manufactured by Sumitomo 3M); Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106, S-611 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.); Polyflow No. 75, No. 95 (Kyoeisha Chemical Co., Ltd.); FTX-218 (Neos Co., Ltd.); EFTOP EF301, EF303, and EF352 (Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), etc.
シリコーン系界面活性剤としては、以下商品名で、SH200-100cs、SH-28PA、SH-30PA、SH-89PA、SH-190、SH-8400、FLUID、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190、PAINTAD19、FZ-2101、FZ-77、FZ-2118、L-7001、L-7002(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製);オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業社製);BYK-300、同306、同310、同330、同335、同341、同344、同370、同340、同345(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。 Examples of silicone surfactants include, under the trade names below, SH200-100cs, SH-28PA, SH-30PA, SH-89PA, SH-190, SH-8400, FLUID, SH-193, SZ-6032, SF-8428, DC-57, DC-190, PAINTAD19, FZ-2101, FZ-77, FZ-2118, L-7001, and L-7002 (manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.); organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.); and BYK-300, 306, 310, 330, 335, 341, 344, 370, 340, and 345 (manufactured by BYK Japan).
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンn-オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn-ノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等が挙げられる。 Examples of nonionic surfactants include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, and polyethylene glycol distearate.
本組成物中に界面活性剤を配合する場合、界面活性剤の含有量は、本組成物中に含まれる[A]重合体の合計量100質量部に対して、0.01~1.5質量部が好ましく、0.02~1.2質量部がより好ましく、0.05~1.0質量部が更に好ましい。 When a surfactant is blended in the composition, the content of the surfactant is preferably 0.01 to 1.5 parts by mass, more preferably 0.02 to 1.2 parts by mass, and even more preferably 0.05 to 1.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the total amount of the polymer [A] contained in the composition.
接着助剤は、本組成物を用いて形成される硬化物と基材との接着性を向上させて、現像工程における硬化物の剥離を抑制する成分である。接着助剤としては、反応性官能基を有する官能性シランカップリング剤を好ましく使用できる。官能性シランカップリング剤が有する反応性官能基としては、カルボキシ基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、ビニル基、イソシアネート基等が挙げられる。 The adhesion aid is a component that improves the adhesion between the cured product formed using the composition and the substrate, and suppresses peeling of the cured product during the development process. As the adhesion aid, a functional silane coupling agent having a reactive functional group can be preferably used. Examples of reactive functional groups that functional silane coupling agents have include carboxy groups, (meth)acryloyl groups, epoxy groups, vinyl groups, and isocyanate groups.
官能性カップリング剤の具体例としては、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロへキシル)エチルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Specific examples of functional coupling agents include trimethoxysilylbenzoic acid, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-(meth)acryloxypropyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
本組成物が接着助剤を含む場合、その含有量は、本組成物に含まれる[A]重合体100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。 When the composition contains an adhesive aid, the content thereof is preferably 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the polymer [A] contained in the composition.
本組成物の固形分濃度(すなわち、感放射線性組成物中の溶剤以外の成分の合計質量が、感放射線性組成物の全質量に対して占める割合)は、粘性や揮発性等を考慮して適宜に選択される。本組成物の固形分濃度は、好ましくは1~60質量%の範囲である。固形分濃度が1質量%以上であると、本組成物を基板上に塗布した際に塗膜の膜厚を十分に確保できる点で好ましい。また、固形分濃度が60質量%以下であると、塗膜の膜厚が過大となりすぎず、更に本組成物の粘性を適度に高くでき、良好な塗布性を確保できる点で好ましい。本組成物における固形分濃度は、より好ましくは5~50質量%であり、更に好ましくは10~40質量%である。 The solid content concentration of the present composition (i.e., the ratio of the total mass of the components other than the solvent in the radiation-sensitive composition to the total mass of the radiation-sensitive composition) is appropriately selected taking into consideration the viscosity, volatility, etc. The solid content concentration of the present composition is preferably in the range of 1 to 60 mass %. A solid content concentration of 1 mass % or more is preferable in that a sufficient thickness of the coating film can be ensured when the present composition is applied to a substrate. Also, a solid content concentration of 60 mass % or less is preferable in that the thickness of the coating film is not too large, and furthermore, the viscosity of the present composition can be appropriately increased, and good coatability can be ensured. The solid content concentration of the present composition is more preferably 5 to 50 mass %, and even more preferably 10 to 40 mass %.
[レンズの製造方法]
上記のように調製された感放射線性組成物を用いることによりマイクロレンズを製造することができる。本組成物は特に、感放射線性組成物により形成された有機膜の一部を露光し、露光後の有機膜のうち未露光部をアルカリ現像液に溶解させることによって形成されたパターン(すなわち、感放射線性組成物により形成された硬化物)を熱処理により流動化させてレンズ形状とするネガ型のパターン形成材料として好適である。以下、本開示のマイクロレンズの製造方法における各工程(工程(I)~(IV))について説明する。
[Lens manufacturing method]
A microlens can be manufactured by using the radiation-sensitive composition prepared as described above. This composition is particularly suitable as a negative pattern-forming material for exposing a part of an organic film formed from the radiation-sensitive composition to light, and dissolving the unexposed part of the exposed organic film in an alkaline developer to form a pattern (i.e., a cured product formed from the radiation-sensitive composition) in a lens shape by fluidizing it through a heat treatment. Each step (steps (I) to (IV)) in the method for manufacturing a microlens according to the present disclosure will be described below.
<工程(I):塗布工程>
工程(I)は、本組成物を基材上に塗布することにより、基材上に塗膜を形成する工程である。基材としては、例えば、ガラス基板、シリコンウエハ、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面に着色レジスト、オーバーコート、反射防止膜、各種金属薄膜、封止膜等が形成された基板等が挙げられる。プラスチック基板及びプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等のプラスチックからなる樹脂基板及びフィルムが挙げられる。これらの基材には、各種素子(例えば、フォトダイオード等の受光素子や、有機発光ダイオード等の発光素子)が予め設けられていてもよい。
<Step (I): Coating step>
Step (I) is a step of forming a coating film on a substrate by applying the composition onto the substrate. Examples of the substrate include glass substrates, silicon wafers, plastic substrates, plastic films, and substrates having colored resists, overcoats, anti-reflection films, various metal thin films, sealing films, etc. formed on the surfaces thereof. Examples of the plastic substrates and plastic films include resin substrates and films made of plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethersulfone, polycarbonate, and polyimide. These substrates may be provided in advance with various elements (for example, light receiving elements such as photodiodes, light emitting elements such as organic light emitting diodes).
本組成物の塗布方法としては、例えば、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法等の適宜の方法を採用することができる。塗布方法としては、これらのうち、スピンコート法、バー塗布法、スリットダイ塗布法が好ましい。 As a method for applying the present composition, for example, a suitable method such as a spray method, a roll coating method, a rotary coating method (spin coating method), a slit die coating method, a bar coating method, an inkjet method, etc. can be used. Of these, the spin coating method, the bar coating method, and the slit die coating method are preferred as application methods.
本組成物を基材上に塗布した後には、液だれ防止等を目的として、本組成物を予備加熱する処理(プレベーク)が行われてもよい。プレベークの条件は、各成分の種類や使用割合等によって適宜設定することができる。プレベークの条件は、例えば、60~130℃で30秒間~10分間程度の条件とすることができる。形成される塗膜の膜厚は、プレベーク後の値として、0.1~20μmが好ましく、0.2~15μmがより好ましい。 After the composition is applied to the substrate, the composition may be preheated (prebaked) to prevent dripping. The prebaking conditions can be set appropriately depending on the type and proportion of each component. The prebaking conditions can be, for example, 60 to 130°C for 30 seconds to 10 minutes. The thickness of the coating film formed after prebaking is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.2 to 15 μm.
<工程(II):露光工程>
工程(II)は、工程(I)で形成した塗膜の一部に放射線を照射する工程である。この放射線照射により露光部において硬化反応が進行し、露光部分が硬化した硬化物が得られる。工程(II)において塗膜に対する放射線照射は、所望の形状を有するマイクロレンズを得るためのパターン(例えば、ドットパターン)を有するマスクを介して実施される。マスクは、ハーフトーンマスクやグレイトーンマスク等の多階調マスクであってもよい。
<Step (II): Exposure Step>
Step (II) is a step of irradiating a part of the coating film formed in step (I) with radiation. This radiation irradiation causes a curing reaction in the exposed part, and a cured product is obtained in which the exposed part is cured. In step (II), the coating film is irradiated with radiation through a mask having a pattern (e.g., a dot pattern) for obtaining a microlens having a desired shape. The mask may be a multi-tone mask such as a halftone mask or a graytone mask.
塗膜に照射する放射線としては、例えば、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等が挙げられる。紫外線としては、例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)等が挙げられる。X線としては、例えばシンクロトロン放射線等が挙げられる。荷電粒子線としては、例えば、電子線等が挙げられる。これらのうち、塗膜に照射する放射線は紫外線が好ましく、波長200nm以上380nm以下の紫外線がより好ましい。使用する光源としては、例えば低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ、アルゴン共鳴ランプ、キセノンランプ、エキシマーレーザー等が挙げられる。放射線の露光量としては、500J/m2~50,000J/m2(50~500mJ/cm2)が好ましい。 Examples of the radiation to be irradiated to the coating film include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, charged particle beams, etc. Examples of ultraviolet rays include g-rays (wavelength 436 nm), i-rays (wavelength 365 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), etc. Examples of X-rays include synchrotron radiation, etc. Examples of charged particle beams include electron beams, etc. Among these, the radiation to be irradiated to the coating film is preferably ultraviolet rays, and more preferably ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or more and 380 nm or less. Examples of the light source to be used include low pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, deuterium lamps, metal halide lamps, argon resonance lamps, xenon lamps, excimer lasers, etc. The radiation exposure is preferably 500 J/m 2 to 50,000 J/m 2 (50 to 500 mJ/cm 2 ).
<工程(III):現像工程>
工程(III)は、工程(II)により放射線が照射された塗膜を現像することにより、基材上にパターンを形成する工程である。この現像工程により、基材上に形成された塗膜のうち未露光部が除去されて、露光部が残存したパターン(より具体的には、規則的に配置された多数の微小硬化物により形成された凹凸パターン)を基材上に形成することができる。微小硬化物は、例えば断面略矩形状である。
<Step (III): Development Step>
Step (III) is a step of forming a pattern on the substrate by developing the coating film irradiated with radiation in step (II). This development step removes the unexposed parts of the coating film formed on the substrate, and a pattern (more specifically, a concave-convex pattern formed by a large number of regularly arranged micro-cured products) in which the exposed parts remain can be formed on the substrate. The micro-cured products have, for example, a substantially rectangular cross section.
現像液としては、アルカリ(塩基性化合物)の水溶液が挙げられる。アルカリの水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n-プロピルアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、ジ-n-プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ〔5.4.0〕-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ〔4.3.0〕-5-ノナン等が挙げられる。また、アルカリの水溶液に、メタノールやエタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適量添加したり、本組成物を溶解可能な各種有機溶媒を少量添加したりすることにより得られる水溶液を現像液として使用してもよい。 Examples of the developer include aqueous solutions of alkali (basic compounds). Examples of aqueous solutions of alkali include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, diethylaminoethanol, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonane, and the like. In addition, an aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant to an aqueous solution of alkali, or by adding a small amount of various organic solvents capable of dissolving the present composition, may be used as the developer.
現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等の適宜の方法を採用することができる。現像時間は、本組成物の組成によって適宜調整すればよい。現像時間は、例えば20秒~120秒である。 As a development method, for example, a suitable method such as a puddle method, a dipping method, a rocking immersion method, a shower method, etc. can be used. The development time may be adjusted appropriately depending on the composition of the present composition. The development time is, for example, 20 to 120 seconds.
<工程(IV):加熱工程>
工程(IV)は、現像後のパターンを加熱して、サーマルフローにより基材上の微小硬化物をレンズ形状にする工程である。工程(IV)の加熱処理により、例えば断面略矩形状の微小硬化物からなるパターンをサーマルフローさせながら本組成物の更なる硬化が行われる。これにより、半球状の微小な硬化物が基材上に規則的に配置されたマイクロレンズアレイを得ることができる。加熱処理は、例えばオーブンやホットプレート等の加熱装置を用いて行うことができる。
<Step (IV): Heating step>
Step (IV) is a step of heating the developed pattern and forming the micro-cured material on the substrate into a lens shape by thermal flow. The heat treatment in step (IV) causes the composition to further harden while thermally flowing a pattern of micro-cured material having a substantially rectangular cross section. This makes it possible to obtain a microlens array in which hemispherical micro-cured material is regularly arranged on the substrate. The heat treatment can be performed using a heating device such as an oven or a hot plate.
工程(IV)における加熱温度は、有機エレクトロルミネッセンス素子の高屈折率材料に適用可能にする観点から、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましく、90℃以下が更に好ましい。また、耐熱性及び耐薬品性が高く、かつ良好な形状のマイクロレンズを得る観点から、工程(IV)における加熱温度は、60℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましい。加熱時間は、加熱装置の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば、ホットプレートにより加熱を行う場合、加熱時間は、例えば5~60分間である。また、オーブンにより加熱を行う場合、加熱時間は、例えば10~90分間である。工程(IV)においては、複数回の加熱処理を行うステップベーク法を用いることもできる。 From the viewpoint of being applicable to high refractive index materials for organic electroluminescence elements, the heating temperature in step (IV) is preferably 100°C or less, more preferably 95°C or less, and even more preferably 90°C or less. From the viewpoint of obtaining microlenses with high heat resistance and chemical resistance and good shape, the heating temperature in step (IV) is preferably 60°C or more, more preferably 80°C or more. The heating time can be appropriately set depending on the type of heating device, etc. For example, when heating is performed using a hot plate, the heating time is, for example, 5 to 60 minutes. When heating is performed using an oven, the heating time is, for example, 10 to 90 minutes. In step (IV), a step bake method in which multiple heating processes are performed can also be used.
本開示の製造方法は、任意の工程として、以下の工程(V)を更に含んでいてもよい。
(V) 上記(IV)の工程により得られたレンズに放射線を照射する工程(以下、「ポスト露光工程」ともいう)
The production method of the present disclosure may further include the following step (V) as an optional step.
(V) A step of irradiating the lens obtained by the above step (IV) with radiation (hereinafter also referred to as a "post-exposure step").
<工程(V):ポスト露光工程>
工程(V)は、現像後の塗膜の少なくとも一部に、放射線を更に照射する工程である。工程(V)における放射線の照射(以下、「ポスト露光」ともいう)により、耐熱性や耐薬品性等を更に向上でき、信頼性の高い硬化物とすることができる。ポスト露光の具体例としては、(1)現像工程後であって上記加熱工程前の塗膜(すなわち、サーマルフロー前のパターン)に対して放射線を照射する方法、(2)上記加熱工程後の塗膜(すなわち、サーマルフロー後のレンズ)に対して放射線を照射する方法を採用できる。これらのうち、低温によるサーマルフローを好適に実現する観点から、(2)の方法、すなわち、パターンを加熱して形成されたレンズに対し放射線を照射することが好ましい。ポスト露光における放射線の種類や露光条件については、工程(II)と同様の条件を採用することができる。なお、ポスト露光の際の照射光の波長や照射量、光源等の条件は、工程(II)と同一でもよく異なってもよい。
<Step (V): Post-exposure step>
Step (V) is a step of further irradiating at least a part of the coating film after development with radiation. By irradiating with radiation in step (V) (hereinafter also referred to as "post-exposure"), the heat resistance, chemical resistance, etc. can be further improved, and a highly reliable cured product can be obtained. Specific examples of post-exposure include (1) a method of irradiating radiation to the coating film after the development step and before the heating step (i.e., the pattern before thermal flow), and (2) a method of irradiating radiation to the coating film after the heating step (i.e., the lens after thermal flow). Of these, from the viewpoint of suitably realizing thermal flow due to low temperature, the method (2), that is, irradiating radiation to the lens formed by heating the pattern, is preferred. The type of radiation and exposure conditions in the post-exposure can be the same as those in step (II). Note that the conditions such as the wavelength and dose of the irradiated light, and the light source during the post-exposure may be the same as or different from those in step (II).
このようにして得られるマイクロレンズは良好なレンズ形状を有する。マイクロレンズの直径は、例えば1μm以上100μm以下である。また、本組成物により得られるマイクロレンズは、耐熱性及び耐薬品性に優れ、透明性も高い。したがって、本開示のマイクロレンズは、カメラ等の撮像装置が備える固体撮像素子のマイクロレンズや、有機EL素子や液晶表示素子等の各種表示素子のマイクロレンズとして好適に使用できる。特に、本組成物によれば、サーマルフローを100℃以下の低温で行った場合にもレンズ形状を形成できる。したがって、低温プロセスの適用が要求される有機EL素子製造用のマイクロレンズに特に好適である。 The microlenses thus obtained have a good lens shape. The diameter of the microlenses is, for example, 1 μm or more and 100 μm or less. Furthermore, the microlenses obtained from the present composition have excellent heat resistance and chemical resistance, and are also highly transparent. Therefore, the microlenses of the present disclosure can be suitably used as microlenses for solid-state imaging elements provided in imaging devices such as cameras, and for various display elements such as organic EL elements and liquid crystal display elements. In particular, the present composition can form a lens shape even when thermal flow is performed at a low temperature of 100° C. or less. Therefore, it is particularly suitable for microlenses for the manufacture of organic EL elements, which require the application of low-temperature processes.
≪硬化膜、表示装置、固体撮像素子、撮像装置≫
本開示の硬化膜は、上述した[A]重合体、[B]光重合開始剤及び[C]重合性化合物を含有する感放射線性組成物を硬化したものである。上述したように、当該感放射線性組成物は、パターニング特性及びパターニングマージンに優れるとともに、当該感放射線性組成物により形成された硬化物は高屈折率であって、アウトガスが低減されている。また、現像後のパターンに対し低温での加温を行うことにより十分に熱流動し、表面平坦化に優れた硬化膜を得ることができる。したがって、本開示の感放射線性組成物は、表示素子や固体撮像素子に設けられる平坦化膜の形成用組成物として好適である。なお、平坦化膜形成用感放射線性組成物に含まれる[A]重合体、[B]光重合開始剤及び[C]重合性化合物及び任意に配合される各成分の種類や含有量等については上記の説明が適用される。
表示素子としては、例えば、有機EL素子、液晶表示素子、電子ペーパー等が挙げられ、固体撮像素子としては、例えば、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ等を挙げることができる。また、このような表示素子や固体撮像素子を用いることで、それら素子を備える表示装置や撮像装置を得ることができる。
なお、平坦化膜等の硬化膜は、上述したレンズの製造方法と同様に、工程(I)~(IV)を含む方法により製造できる。当該方法は、上記の工程(V)を更に含んでいてもよい。
<Cured film, display device, solid-state imaging element, imaging device>
The cured film of the present disclosure is obtained by curing a radiation-sensitive composition containing the above-mentioned [A] polymer, [B] photopolymerization initiator, and [C] polymerizable compound. As described above, the radiation-sensitive composition has excellent patterning properties and patterning margins, and the cured product formed by the radiation-sensitive composition has a high refractive index and reduced outgassing. In addition, by heating the developed pattern at a low temperature, a cured film with sufficient thermal flow and excellent surface flatness can be obtained. Therefore, the radiation-sensitive composition of the present disclosure is suitable as a composition for forming a flattening film provided on a display device or a solid-state imaging device. The above explanation applies to the type and content of the polymer [A], the photopolymerization initiator [B], and the polymerizable compound [C] contained in the radiation-sensitive composition for forming a flattening film, and each component that is optionally blended.
Examples of the display element include an organic EL element, a liquid crystal display element, electronic paper, etc., and examples of the solid-state imaging element include a CCD image sensor, a CMOS image sensor, etc. By using such a display element or solid-state imaging element, a display device or an imaging device including these elements can be obtained.
The cured film such as the planarizing film can be produced by a method including steps (I) to (IV) in the same manner as the above-mentioned method for producing a lens. This method may further include the above-mentioned step (V).
上述した本開示の感放射線性組成物を基材上に塗布し、85℃で2分間予備加熱(プレベーク)を行うことにより膜厚9.0μmの塗膜を得て、この塗膜にi線換算で400mJ/cm2の放射線照射を行った後、100℃で40分加熱(ポストベーク)する条件により、屈折率が通常1.64以上の硬化物を得ることができる。本開示の感放射線性組成物によれば、上記条件により、屈折率が、好ましくは1.66以上である高屈折率の硬化膜を得ることもできる。 The radiation-sensitive composition of the present disclosure described above is applied onto a substrate, and pre-heated (pre-baked) at 85° C. for 2 minutes to obtain a coating film with a thickness of 9.0 μm, which is then irradiated with radiation of 400 mJ/cm 2 in terms of i-line radiation, and then heated (post-baked) at 100° C. for 40 minutes to obtain a cured product with a refractive index of usually 1.64 or more. According to the radiation-sensitive composition of the present disclosure, a cured film with a high refractive index, preferably a refractive index of 1.66 or more, can also be obtained under the above conditions.
以上に示す本開示によれば、次の手段が提供される。
〔1〕 [A]下記式(1)で表される部分構造を有する重合体と、
[B]重合開始剤と、
[C]重合性化合物と
を含む、感放射線性組成物。
〔2〕 Ar1がベンゼン環、又は、ナフタレン環である、前記〔1〕に記載の感放射線性組成物。
〔3〕 Ar2が単環式芳香族炭化水素環、又は、縮合多環式芳香族炭化水素環である、前記〔1〕又は〔2〕に記載の感放射線性組成物。
〔4〕 R3が水酸基である、前記〔1〕~〔3〕のいずれか一に記載の感放射線性組成物。
〔5〕 前記〔1〕~〔4〕のいずれか一に記載の感放射線性組成物が硬化した、硬化物。
〔6〕 基材上に前記〔1〕~〔4〕のいずれか一に記載の感放射線性組成物を塗布して塗膜を形成する工程と、
前記塗膜の一部に放射線を照射する工程と、
放射線が照射された塗膜を現像して前記基材上にパターンを形成する工程と
を含む、レンズの製造方法。
〔7〕 さらに前記パターンを加熱してレンズを形成する工程を含む、前記〔6〕に記載のレンズの製造方法。
〔8〕 前記パターンを加熱する温度が100℃以下である、前記〔7〕に記載のレンズの製造方法。
〔9〕 前記〔5〕に記載の硬化物を備える、表示装置。
〔10〕 前記〔5〕に記載の硬化物を備える、固体撮像素子。
〔11〕 前記〔10〕に記載の固体撮像素子を備える、撮像装置。
〔12〕 下記式(1)で表される部分構造を有する重合体。
According to the present disclosure described above, the following means are provided.
[1] [A] a polymer having a partial structure represented by the following formula (1),
[B] a polymerization initiator,
[C] A radiation-sensitive composition comprising a polymerizable compound.
[2] The radiation-sensitive composition according to the above [1], wherein Ar 1 is a benzene ring or a naphthalene ring.
[3] The radiation-sensitive composition according to the above [1] or [2], wherein Ar 2 is a monocyclic aromatic hydrocarbon ring or a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon ring.
[4] The radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [3] above, wherein R 3 is a hydroxyl group.
[5] A cured product obtained by curing the radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [4] above.
[6] A step of applying the radiation-sensitive composition according to any one of [1] to [4] above onto a substrate to form a coating film;
exposing a portion of the coating to radiation;
and developing the irradiated coating to form a pattern on the substrate.
[7] The method for manufacturing a lens according to [6] above, further comprising a step of heating the pattern to form a lens.
[8] The method for manufacturing a lens according to [7] above, wherein the temperature at which the pattern is heated is 100° C. or less.
[9] A display device comprising the cured product according to [5] above.
[10] A solid-state imaging device comprising the cured product according to [5] above.
[11] An imaging device comprising the solid-state imaging element according to [10].
[12] A polymer having a partial structure represented by the following formula (1):
(式(1)中、
Ar1は芳香環を表し、
Ar2は芳香環、又は、複素環を表し、
R1はシアノ基、ハロゲン原子、又は、炭化水素基を表し、
R2は炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は、置換アミノ基を表し、
R3はアルカリ可溶性基を表し、
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、
Ar3は4価の有機基を表し、
Aはアルキレン基を表し、
kは0~4の整数を表し、
l、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。)
(In formula (1),
Ar1 represents an aromatic ring;
Ar2 represents an aromatic ring or a heterocycle;
R 1 represents a cyano group, a halogen atom, or a hydrocarbon group;
R2 represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group;
R3 represents an alkali-soluble group;
X represents an oxygen atom or a sulfur atom;
Ar3 represents a tetravalent organic group;
A represents an alkylene group;
k represents an integer of 0 to 4;
l, m, and n each independently represent an integer of 0 or more.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Note that "parts" and "%" in the examples and comparative examples are by weight unless otherwise specified.
重量平均分子量(Mw)
化合物の重量平均分子量(Mw)は、以下の条件におけるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算値である。
カラム:東ソー(株)製、TSKgelGRCXLII
溶剤:テトラヒドロフラン
温度:40℃
圧力:68kgf/cm2
Weight average molecular weight (Mw)
The weight average molecular weight (Mw) of the compound is a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Column: TSKgel GRCXLII, manufactured by Tosoh Corporation
Solvent: Tetrahydrofuran Temperature: 40°C
Pressure: 68 kgf/ cm2
実施例及び比較例で使用した化合物、及び、その略称は以下のとおりである。
溶媒
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
CPN:シクロペンタノン
The compounds used in the examples and comparative examples and their abbreviations are as follows.
Solvent PGMEA: Propylene glycol monomethyl ether acetate CPN: Cyclopentanone
原料 material
BPFG:ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル(東京化成工業株式会社製) BPFG: Bisphenol fluorene diglycidyl ether (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
BNFG:9,9-ビス(6-グリシジルオキシ-2-ナフチル)フルオレン:特開2009-155256号公報の比較例1に準じて合成することにより得られた化合物 BNFG: 9,9-bis(6-glycidyloxy-2-naphthyl)fluorene: A compound obtained by synthesis according to Comparative Example 1 of JP2009-155256A
HNCA:3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸(東京化成工業株式会社製) HNCA: 3-hydroxy-2-naphthoic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
BNFGA:9,9-ビス(6-グリシジルオキシ-2-ナフチルフルオレンのアクリル酸付加体:特許第6175259号明細書の記載に準じて合成することにより得られた化合物 BNFGA: 9,9-bis(6-glycidyloxy-2-naphthylfluorene acrylic acid adduct: a compound obtained by synthesis according to the description in Japanese Patent No. 6175259
BPDA:ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(東京化成工業株式会社製) BPDA: Biphenyltetracarboxylic dianhydride (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
BT100:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物(リカシッドBT-100 新日本理化株式会社製) BT100: 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride (Rikacid BT-100, manufactured by New Japan Chemical Co., Ltd.)
合成例1
還流管及び温度計を備えた100mLの三口フラスコに、BPFG10.0g(21.6mmol)、HNCA8.14g(43.3mmol)、テトラエチルアンモニウムブロミド0.909g(0.432mmol)とPGMEA20mLを加えて130℃で4時間反応させた。反応溶液を常温まで放冷し、目的物のPGMEA溶液を固形分濃度44.2%で得た。還流管及び温度計を備えた100mLの三口フラスコに、上述の反応溶液30g(15.8mmol)、BPDA2.58g(8.78mmol)を加えて110℃で4時間反応させた。反応溶液を常温まで放冷し、重量平均分子量2,800の目的物を含む淡褐色溶液を得た(1P-1)。
Synthesis Example 1
In a 100mL three-neck flask equipped with a reflux condenser and a thermometer, 10.0g (21.6mmol) of BPFG, 8.14g (43.3mmol) of HNCA, 0.909g (0.432mmol) of tetraethylammonium bromide and 20mL of PGMEA were added and reacted at 130°C for 4 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and the target PGMEA solution was obtained with a solid content concentration of 44.2%. In a 100mL three-neck flask equipped with a reflux condenser and a thermometer, 30g (15.8mmol) of the above reaction solution and 2.58g (8.78mmol) of BPDA were added and reacted at 110°C for 4 hours. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and a light brown solution containing the target product with a weight average molecular weight of 2,800 was obtained (1P-1).
合成例2、3
合成例1と同様に表1に示す組成で重合体(1P-2)~(1P-3)を得た。
Synthesis Examples 2 and 3
In the same manner as in Synthesis Example 1, polymers (1P-2) to (1P-3) were obtained having the compositions shown in Table 1.
比較合成例1
還流管及び温度計を備えた100mLの三口フラスコに、BNFGA7.07g(10mmol)、PGMEA4.7g、(3-1)、無水フタル酸2.22g(15mmol)、4-メトキシフェノール10mg及びトリフェニルホスフィン0.52g(0.1mmol)を加えて120℃で2時間、70℃で6時間反応させた。これにより、Mwが1,100の化合物(これを(R-1)とする)を含む淡褐色溶液を得た。
Comparative Synthesis Example 1
7.07 g (10 mmol) of BNFGA, 4.7 g of PGMEA, (3-1), 2.22 g (15 mmol) of phthalic anhydride, 10 mg of 4-methoxyphenol, and 0.52 g (0.1 mmol) of triphenylphosphine were added to a 100 mL three-neck flask equipped with a reflux condenser and a thermometer, and the mixture was reacted at 120° C. for 2 hours and at 70° C. for 6 hours. As a result, a light brown solution containing a compound having a Mw of 1,100 (referred to as (R-1)) was obtained.
比較合成例2
特表2020-537184号公報の製造例7と同様にして重合体を合成した(これを(R-2)とする)。
Comparative Synthesis Example 2
A polymer was synthesized in the same manner as in Production Example 7 of JP-T 2020-537184 (this polymer is designated as (R-2)).
2.感放射線性組成物の調製
感放射線性組成物の調製に用いた[B]光重合開始剤、[C]重合性化合物及び[E]溶剤を以下に示す。
2. Preparation of Radiation-Sensitive Composition [B] Photopolymerization initiator, [C] Polymerizable compound, and [E] Solvent used in the preparation of the radiation-sensitive composition are shown below.
[B]光重合開始剤
B-1:1,2-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)](イルガキュアOXE01、BASF社製)
B-2:2-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(イルガキュア907、BASF社製)
B-3:フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド
B-4:2-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
[B] Photopolymerization initiator B-1: 1,2-octanedione-1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)] (Irgacure OXE01, manufactured by BASF)
B-2: 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, manufactured by BASF)
B-3: Phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide B-4: 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone
[C]重合性化合物
C-1:2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート
C-2:ビスフェノールAエトキシレートジアクリレート
C-3:フェノキシベンジルアクリレート
C-4:ペンタエリトリトールテトラアクリレート
C-5:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
C-6:イソシアヌル酸トリス(2-アクリロイルオキシエチル)
[C] Polymerizable compound C-1: 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate C-2: bisphenol A ethoxylate diacrylate C-3: phenoxybenzyl acrylate C-4: pentaerythritol tetraacrylate C-5: dipentaerythritol hexaacrylate C-6: tris(2-acryloyloxyethyl) isocyanurate
[E]溶剤
E-1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
E-2:シクロペンタノン(CPN)
[E] Solvent E-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
E-2: Cyclopentanone (CPN)
(実施例1)
[A]化合物としての(1P-1)100質量部(固形分)を含有する溶液、[B]光重合開始剤としての(B-1)5質量部、[C]重合性化合物としての(C-1)5質量部及び(C-5)10質量部、接着助剤(3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン)0.5質量部、及び界面活性剤(ネオス社製「FTX-218」)0.2質量部を混合し、更に固形分濃度が35%となるように[E]溶剤としての(E-1)を添加した後、撹拌して溶解した。次いで、混合物を孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過することにより実施例1の感放射線性組成物を調製した。
Example 1
A solution containing 100 parts by mass (solid content) of (1P-1) as a compound [A], 5 parts by mass of (B-1) as a photopolymerization initiator [B], 5 parts by mass of (C-1) and 10 parts by mass of (C-5) as polymerizable compounds [C], 0.5 parts by mass of an adhesion promoter (3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane), and 0.2 parts by mass of a surfactant (NEOS Corporation's "FTX-218") were mixed, and then (E-1) as a solvent [E] was added so that the solid content concentration became 35%, followed by stirring to dissolve. The mixture was then filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare the radiation-sensitive composition of Example 1.
(実施例2~実施例8、比較例1~比較例3)
表2に記載した材料・使用量に変更した以外は実施例1と同様にして感放射線性組成物を調製した。
(Examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 3)
A radiation-sensitive composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the materials and amounts used were changed as shown in Table 2.
実施例1~8及び比較例1~3で調製した感放射線性組成物の特性の評価を以下のように行った。評価結果を表2に示した。 The properties of the radiation-sensitive compositions prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated as follows. The evaluation results are shown in Table 2.
[屈折率の評価]
無アルカリガラス基板上に、感放射線性組成物をスピンナーを用いて塗布した後、85℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして、膜厚9.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に、高圧水銀ランプ(365nmでの照度:約500mW/cm2)を用いて400mJ/cm2の露光量で放射線照射を行った。その後、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として25℃で液盛り法にて現像を60秒行った後、純水洗浄を60秒行った後、基板を乾燥した。次いで、100℃のオーブン中において40分間ポストベークすることにより硬化膜を形成した。得られた硬化膜の589nmにおける屈折率をプリズムカプラを用いて測定し、以下の評価基準により評価した。
[Evaluation of refractive index]
The radiation-sensitive composition was applied onto an alkali-free glass substrate using a spinner, and then prebaked on a hot plate at 85° C. for 2 minutes to form a coating film with a thickness of 9.0 μm. The coating film thus obtained was then irradiated with radiation at an exposure dose of 400 mJ/cm 2 using a high-pressure mercury lamp (illuminance at 365 nm: about 500 mW/cm 2 ). Thereafter, development was performed for 60 seconds at 25° C. using a puddle method with a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23° C. as a developer, and then washing with pure water was performed for 60 seconds, and the substrate was then dried. Then, a cured film was formed by post-baking for 40 minutes in an oven at 100° C. The refractive index of the obtained cured film at 589 nm was measured using a prism coupler, and evaluated according to the following evaluation criteria.
良好(◎):屈折率≧1.66
可(○) :1.66>屈折率≧1.64
不良(×):1.64>屈折率
Good (◎): Refractive index ≧1.66
Acceptable (◯): 1.66 > refractive index ≧ 1.64
Poor (x): 1.64 > refractive index
[パターニング特性の評価]
無アルカリガラス基板上に、各感放射線性組成物をスピンナーにより塗布した後、85℃のホットプレート上で3分間プレベークすることにより膜厚9.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に、直径10~25μmの範囲の異なる大きさ(1μm刻み)の複数の丸状残しパターンを有するフォトマスクを介し、ズースマイクロテック社製プロジェクション露光装置(高圧水銀ランプ。365nmでの照度:約500mW/cm2)を用いて200~600mJ/cm2の範囲で50mJ/cm2刻みで露光量を変えて放射線照射を行った。その後、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として25℃で液盛り法にて現像を60秒行った後、純水洗浄を60秒行った。その後乾燥し、ガラス基板上に、感放射線性組成物により形成された複数の微小体からなるパターンを形成した。現像後、基板を光学顕微鏡で観察し、下記の評価基準によりパターニング特性を評価した。
[Evaluation of Patterning Characteristics]
Each radiation-sensitive composition was applied onto an alkali-free glass substrate using a spinner, and then prebaked on a hot plate at 85° C. for 3 minutes to form a coating film with a thickness of 9.0 μm. Next, the resulting coating film was irradiated with radiation through a photomask having a plurality of circular residual patterns with different sizes (1 μm intervals) in the range of 10 to 25 μm in diameter, using a projection exposure device manufactured by SUSS MicroTec (high pressure mercury lamp. Illuminance at 365 nm: about 500 mW/cm 2 ) with an exposure amount changed in 50 mJ/cm 2 intervals in the range of 200 to 600 mJ/cm 2 . Thereafter, development was performed for 60 seconds at 25° C. using a 2.38 mass % tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23° C. as a developer by a puddle method, and then washed with pure water for 60 seconds. Thereafter, the substrate was dried to form a pattern consisting of a plurality of minute bodies formed by the radiation-sensitive composition on the glass substrate. After development, the substrate was observed under an optical microscope and the patterning characteristics were evaluated according to the following evaluation criteria.
基板上に残渣が見られず、パターン剥がれがほとんど見られない場合:「○」
基板上に残渣又はパターン剥がれがわずかに見られた場合:「△」
基板上の大部分に残渣が見られるか、又はパターンが剥がれて基板上にパターンがほとんど残っていない場合:「×」
If no residue is found on the board and there is almost no peeling of the pattern, then: "Good"
If slight residue or peeling of the pattern is found on the board: "△"
If residues are found on most of the substrate, or if the pattern has peeled off and very little of it remains on the substrate, then the answer is "X".
[パターニングマージンの評価]
無アルカリガラス基板上に、各感放射線性組成物をスピンナーにより塗布した後、85℃のホットプレート上で3分間プレベークすることにより膜厚9.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に、直径20μmの丸状残しパターン(60μm間隔で縦10個×横10個)を有するフォトマスクを介し、ズースマイクロテック社製プロジェクション露光装置(高圧水銀ランプ。365nmでの照度:約500mW/cm2)を用いて200~600mJ/cm2の範囲で50mJ/cm2刻みで露光量を変えて放射線照射を行った。その後、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として25℃で液盛り法にて現像を60秒行った後、純水洗浄を60秒行った後、基板を乾燥した。次いで、100℃のオーブン中において40分間ポストベークを行った。ガラス基板上に感放射線性組成物により形成された複数の微小体からなるパターンを形成した。得られた全てのパターンを光学顕微鏡で最大値と最小値とを測長し、下記の評価基準によりパターニングマージンを評価した。
[Evaluation of Patterning Margin]
Each radiation-sensitive composition was applied onto an alkali-free glass substrate using a spinner, and then prebaked on a hot plate at 85° C. for 3 minutes to form a coating film with a thickness of 9.0 μm. Next, the coating film obtained was irradiated with radiation through a photomask having a circular pattern with a diameter of 20 μm (10 vertical × 10 horizontal at 60 μm intervals) using a projection exposure device manufactured by SUSS MicroTec (high pressure mercury lamp. Illuminance at 365 nm: about 500 mW/cm 2 ) with an exposure amount changed in increments of 50 mJ/cm 2 in the range of 200 to 600 mJ/cm 2 . Thereafter, development was performed for 60 seconds at 25° C. using a 2.38 mass % tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23° C. as a developer by a puddle method, followed by washing with pure water for 60 seconds, and then drying the substrate. Next, post-baking was performed for 40 minutes in an oven at 100° C. A pattern consisting of a plurality of minute bodies formed by the radiation-sensitive composition was formed on the glass substrate. The maximum and minimum values of all the patterns obtained were measured using an optical microscope, and the patterning margin was evaluated according to the following evaluation criteria.
パターンサイズの最大値-最小値≦4μm:「○」
4μm<パターンサイズの最大値-最小値≦8μm:「△」
パターンサイズの最大値-最小値>8μm:「×」
パターンが得られなかった場合:「-」
Maximum value - minimum value of pattern size ≦ 4 μm: "○"
4 μm < maximum value of pattern size - minimum value ≦ 8 μm: "△"
Maximum value of pattern size - minimum value > 8 μm: "X"
If no pattern is found: "-"
[アウトガスの評価]
無アルカリガラス基板上に、感放射線性組成物をスピンナーを用いて塗布した後、85℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして、膜厚9.0μmの塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に、高圧水銀ランプを用いて400mJ/cm2の露光量で放射線照射を行った。その後、23℃の2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として25℃で液盛り法にて現像を60秒行った後、純水洗浄を60秒行った後、基板を乾燥した。次いで、100℃のオーブン中において40分間ポストベークすることにより硬化膜を形成した。硬化膜が形成されたガラス基板を1cm角に切断し、更に内部標準物質としてオクタデカン8μgを滴下して、パージ・トラップ ガスクロマトグラフ質量分析計にてアウトガス量の分析を行った。なお、アウトガスの抽出条件は100℃20分で行い、アウトガス量は内部標準のピーク面積比を用いて下記計算式により算出した。
[Evaluation of outgassing]
The radiation-sensitive composition was applied onto an alkali-free glass substrate using a spinner, and then prebaked on a hot plate at 85° C. for 2 minutes to form a coating film with a thickness of 9.0 μm. The coating film thus obtained was then irradiated with radiation at an exposure dose of 400 mJ/cm 2 using a high-pressure mercury lamp. Thereafter, development was performed for 60 seconds at 25° C. using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 23° C. as a developer by a puddle method, and then washing with pure water was performed for 60 seconds, after which the substrate was dried. Then, a cured film was formed by post-baking for 40 minutes in an oven at 100° C. The glass substrate on which the cured film was formed was cut into 1 cm squares, and 8 μg of octadecane was dropped as an internal standard substance, and the amount of outgassing was analyzed using a purge-trap gas chromatograph mass spectrometer. The extraction condition for outgassing was 100° C. for 20 minutes, and the amount of outgassing was calculated by the following formula using the peak area ratio of the internal standard.
アウトガス量(μg/cm3)=(X/Y×8μg)/Z
(式中、Xは対象アウトガス成分のピーク面積を示し、Yはオクタデカンのピーク面積を示し、Zは硬化膜の体積(cm3)を示す。)
Outgas amount (μg/cm 3 )=(X/Y×8 μg)/Z
(In the formula, X represents the peak area of the target outgassing component, Y represents the peak area of octadecane, and Z represents the volume (cm 3 ) of the cured film.)
[A]重合体、又は、その分解に由来する化合物のアウトガス量が<1000μg/cm3の場合:「○」
[A]重合体、又は、その分解に由来する化合物のアウトガス量が≧1000μg/cm3の場合:「×」
[A] When the amount of outgassing of the polymer or the compound derived from its decomposition is less than 1000 μg/cm 3 : “Good”
[A] When the amount of outgassing of the polymer or the compound derived from the decomposition thereof is ≧1000 μg/cm 3 : “×”
Claims (12)
Ar1は芳香環を表し、
Ar2は芳香環、又は、複素環を表し、
R1はシアノ基、ハロゲン原子、又は、炭化水素基を表し、
R2は炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は、置換アミノ基を表し、
R3はアルカリ可溶性基を表し、
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、
Ar3は4価の有機基を表し、
Aはアルキレン基を表し、
kは0~4の整数を表し、
l、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。)
[B]重合開始剤と、
[C]重合性化合物と
を含む、感放射線性組成物。 [A] a polymer having a partial structure represented by formula (1),
Ar1 represents an aromatic ring;
Ar2 represents an aromatic ring or a heterocycle;
R 1 represents a cyano group, a halogen atom, or a hydrocarbon group;
R2 represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group;
R3 represents an alkali-soluble group;
X represents an oxygen atom or a sulfur atom;
Ar3 represents a tetravalent organic group;
A represents an alkylene group;
k represents an integer of 0 to 4;
l, m, and n each independently represent an integer of 0 or more.
[B] a polymerization initiator,
[C] A radiation-sensitive composition comprising a polymerizable compound.
前記塗膜の一部に放射線を照射する工程と、
放射線が照射された塗膜を現像して前記基材上にパターンを形成する工程と
を含む、レンズの製造方法。 A step of applying the radiation-sensitive composition according to claim 1 onto a substrate to form a coating film;
exposing a portion of the coating to radiation;
and developing the irradiated coating to form a pattern on the substrate.
Ar1は芳香環を表し、
Ar2は芳香環、又は、複素環を表し、
R1はシアノ基、ハロゲン原子、又は、炭化水素基を表し、
R2は炭化水素基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、又は、置換アミノ基を表し、
R3はアルカリ可溶性基を表し、
Xは、酸素原子、又は、硫黄原子を表し、
Ar3は4価の有機基を表し、
Aはアルキレン基を表し、
kは0~4の整数を表し、
l、m及びnはそれぞれ独立して0以上の整数を表す。) A polymer having a partial structure represented by formula (1).
Ar1 represents an aromatic ring;
Ar2 represents an aromatic ring or a heterocycle;
R 1 represents a cyano group, a halogen atom, or a hydrocarbon group;
R2 represents a hydrocarbon group, an alkoxy group, a cycloalkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, an alkylthio group, a cycloalkylthio group, an arylthio group, an aralkylthio group, an acyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, or a substituted amino group;
R3 represents an alkali-soluble group;
X represents an oxygen atom or a sulfur atom;
Ar3 represents a tetravalent organic group;
A represents an alkylene group;
k represents an integer of 0 to 4;
l, m, and n each independently represent an integer of 0 or more.
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