JP2643155B2 - 感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

感光性組成物及びそれを用いたパターン形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感光性組成物及びそれを用いたパターン形
成方法に係り、特にカラー受像管けい光面を作成する際
に使用するのに適した感光性組成物及びそれを用いたパ
ターン形成方法に関する。
〔従来の技術〕 いわゆるブラックマトリクスカラー受像管は、フェー
スプレート上の各けい光体ドットの大きさが、走査する
電子ビームの照射面積より小さく、かつ各けい光体ドッ
ト間の空隙にカーボンのような非発光性光吸収物質が充
填されたものである。これは、けい光体がストライプで
あるいわゆるブラックストライプにおいても、横方向の
長さの大小関係は、上記と同じような関係にある。
従来、このようなカラー受像管の製造方法として、次
のようなプロセスが用いられている。すなわち、シャド
ウマスクをマスクとして、けい光面のけい光体が配置さ
れるべき位置に感光性組成物のドットを形成し、各ドッ
ト間の空隙をカーボンのような非発光性光吸収物質で埋
め、つぎに上記ドットを剥離除去し、そのあとに三色の
発光色のけい光体を順次充填しけい光面を形成する。こ
のとき、シャドウマスクの孔径をある程度以上大きくす
ると、2つのドットの間の部分が重複して照射されるた
め、光照射量が感光性組成物の最低架橋度に達し、2つ
のドットがつながり、いわゆるドッキングという問題が
生じやすい。ブラックストライプも横方向に関し同様の
問題がある。そのため本件発明者らの一部の者は、すで
に特公昭52−20225として、上記けい光面の形成に適し
たパターン形成方法を開示した。この方法は、相反則不
軌特性を有する感光性組成物、例えばアクリルアミド・
ジアセトンアクリルアミド共重合体(以下AA・DAA共重
合体と略す)と水溶性ビスアジド化合物を含む感光性組
成物を用い、光照射区域より実質的に小面積のパターン
のドット又はストライプを形成するものである。この方
法によれば、孔径の大きなシャドウマスクを用いて、ド
ッキングのないけい光面を形成することができる。
相反則不軌特性とは次のような特性をいう。すなわち
感光性組成物に照射される光の強さをi,露光時間をt、
それによって生じる架橋度をBとすると、 B=f(i・tp) なる関係を有するものをいう。ここにpはシュバルツシ
ルト定数であり、0<p<1の範囲である。なお、p=
1の場合は、通常の感光性組成物の場合である。
実用的には、pは1に比べて小さければ小さい程、ド
ッキング現像なしい所望の大きさのドットを形成し得
る。好ましいpの範囲は、0<p<0.76であり、この条
件下で光照射を行なうのが良い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この方法は、優れたけい光面形成方法であり、また、
上記感光性組成物は高感度であり、上記の方法に用いる
のに適している。
しかしながら、この感光性組成物を用いるとき、現像
時間がやや長いという問題が生じる。他の特性を低下さ
せることなく、現像時間を短縮できる組成物が得られれ
ば、単に作業時間を短縮し得るのみならず、現像用温水
の節約につながるものである。
本発明の目的は、相反則不軌特性を有し、優れた感光
特性を有し、かつ現像特性に優れた感光性組成物及びこ
れを用いたパターン形成方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の感光性組成物
は、アクリルアミド−ジアセトンアクリルアミド共重合
体であって、アクリルアミド組成比が55〜67モル%の範
囲の第1の共重合体と、アクリルアミド−ジアセトンア
クリルアミド共重合体であって、アクリルアミド組成比
が67モル%を越え、かつ、上記第1の共重合体のアクリ
ルアミド組成比との差が8モル%以上である第2の共重
合体と、水溶性ビスアジド化合物とから構成するように
したものである。
また、上記目的を達成するために、本発明のパターン
形成方法は、基板上に、上記感光組成物の塗膜を形成
し、この塗膜にはシュバルツシルト定数pが0<p<0.
76の条件で所定のパターンの露光を行ない、露光された
塗膜を現像するようにしたものである。
本発明に用いる共重合体は、アクリルアミド(以下AA
と略す)とジアセトンアクリルアミド(以下DAAと略
す)とのモノマー組成比を変えることによりその特性が
変化する。AAのモノマー組成比が55〜67%(モル比、以
下同じ)の共重合体を用いた場合、組成物の相反則不軌
特性が大となり、AAのモノマー組成比が67%を越える共
重合体(上記組成比100%、すなわちAAのホモポリマー
も含む)を用いた場合、組成物の相反則不軌特性は小で
あるが現像特性に優れる。よって上記のように組成比の
異なる少なくとも二種の共重合体をそれぞれ水溶性ビス
アジド化合物に組合せた少なくとも二種の感光性組成物
をつくり、これを混合して用いればよい。この場合、水
溶性ビスアジド化合物は同一の化合物を用いてもよいの
で、少なくとも二種の共重合体と水溶性ビスアジド化合
物からなる組成物であればよいことになる。
二種の共重合体のAAのモノマー組成比は8%以上異な
っていることが好ましく、10%以上異なっていることが
より好ましい。
両者の混合比は、AAのモノマー組成比67%を越え100
%までの共重合体が全共重合体の30〜70重量%であるの
が好ましく、40〜60重量%であるのがより好ましい。ビ
スアジド化合物は全共重合体に対し、1〜50重量%であ
るのが好ましい。
上記共重合体は、AAとDAAの水溶液から、2,2′−アゾ
ビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩などの水溶性アゾ
化合物、又は、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムな
どの過硫酸塩、並びにこれらを用いたレドックス触媒を
開始剤として共重合させて合成し得る。
〔作用〕
上記AA・DAA共重合体において、AAの比率が低いほど
相反則不軌特性が強くなるが、逆に現像特性は悪くな
り、現像するため長い時間と大量の現像水を必要とす
る。AAの比率が67%を越えると現像性は良くなるが、相
反則不軌特性と感度が悪くなる。相反則不軌特性と現像
性への要求を一つの組成の共重合体で満足することは困
難である。
AAの組成比が55〜67%の共重合体とAAの組成比が67%
を越えると共重合体で両者のAAの組成比の差が8%以上
ある場合には、塗膜にした場合相分離が起こる。相分離
した状態の膜を現像すると、現像性の良い組成の共重合
体部分が先に現像されてしまうため、現像性の悪い組成
の共重合体部分の表面積が大きくなり、この部分の現像
性も向上するため全体の現像性が改善されると思われ
る。従来、ホトレジスト膜が相分離すると、解像性が悪
くなると言われているが、本発明の共重合体の場合に
は、相分離によって生成する島状の固まりの大きさがブ
ラックマトリクスのホール径に比べて十分小さいので、
解像度への影響はほとんどない。
さらに塗膜が相分離した場合つぎのような利点がある
ことが明らかになった。すなわち、このような塗膜を硬
化、現像すると、硬化した部分の塗膜の表面には凹凸が
形成されている。この塗膜上に光吸収性物質を塗布した
とき、上記塗膜表面の凸部は光吸収性物質層の上に突出
するか、あるいは光吸収性物質層の表面から極めて浅い
所に存在しているものと思われる。その結果剥離液を作
用させると、塗膜が従来より速やかに剥離するという効
果がある。
AAのモノマー組成比が10%以上差がある場合、通常の
方法で塗膜を形成すれば塗膜は相分離し易い。しかし上
記の差が8%程度のとき、二種の共重合体の分子量の差
によって、あるいは他の原因で塗膜が相分離し難い場合
もある。このようなときは塗膜の乾燥を長時間かけて行
なうなどの方法で、相分離し易い状態を選ぶことが好ま
しい。なお、AAのモノマー組成比が55%未満の共重合体
は溶解性が悪い。
本発明の感光性組成物に用いられる水溶性ビスアジド
化合物としては、芳香族化合物、例えば4,4′−ジアジ
ドベンザルアセトフェノン−2−スルホン酸及びその塩
(二ナトリウム塩など)、4,4′−ジアジドスチルベン
−2,2′−ジスルホン酸及びその塩、4,4′−ジアジドス
チルベン−γ−カルボン酸及びその塩、並びに一般式 (ここにR1,R2は、水素あるいはアルキル基であり、R1
とR2は連結して環状構造を形成する場合もあり、Mおよ
びM′は、水素、アルカリ金属、アンモニウムなどの水
溶液中において陽イオンとなり得る原子又は原子団であ
り、nは0又は1である)で表わされる化合物、例え
ば、4,4′−ジアジドベンザルアセトン−2,2′−ジスル
ホン酸二ナトリウム塩、1,3−ビス(4′−アジド−
2′−スルホベンジリデン)ブタノン二ナトリウム塩、
2,6−ビス(4′−アジド−2′−スルホベンジリデ
ン)シクロヘキサノン二ナトリウム塩、2,6−ビス
(4′−アジド−2′−スルホベンジリデン)−4−メ
チルシクロヘキサノン二ナトリウム塩、2,5−ビス
(4′−アジド−2′−スルホベンジリデン)シクロペ
ンタノンニナトリウム塩(以上n=0の例)、4,4′−
ジアジドシンナミリデンアセトン−2,2′−ジスルホン
酸二ナトリウム塩、2,6−ビス(4′−アジド−2′−
スルホシンナミリデン)シクロヘキサノン二ナトリウム
塩、2,6−ビス(4′−アジド−2′−スルホシンナミ
リデン)−4−メチルシクロヘキサノン二ナトリウム
塩、2,5−ビス(4′−アジド−2′−スルホシンナミ
リデン)シクロペンタノン二ナトリウム塩(以上n=1
の例)などである。これらを2種以上混合して用いるこ
とができる。
これらのビスアジド化合物は、共重合体に対して1〜
50重量%の範囲で用いるのが好ましい。ビスアジド化合
物が1%未満では感度が十分でなく、また50%を越える
と塗膜したときの膜の性質が好ましくない。
さらに本発明の感光性組成物は、塗料特性、塗膜特性
の改良のため、エチレングリコール、ソルビトールある
いは界面活性剤などを加えることができる。一般に上記
特性改良のためこれらの物質が加えられることは公知で
あり、前記特公昭52−20225にも一部のことは開示され
ている。本発明は、このような改良も含むものである。
このような界面活性剤としては、例えばポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェノールエーテル系として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セチルエーテル、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
オクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノ
ールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエ
ーテルなどが用いられ、また、ソルビタン脂肪酸エステ
ル系、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
系、ポリオキシエチレンアシルエステル系、脂肪酸モノ
グリセライド系化合物が用いられる。
本発明の感光性組成物は、塗膜とガラスとの接着性改
良のため、少量の接着促進剤を加えることができる。こ
れらのことも前記特公昭52−20225に開示されている。
これらの接着促進剤としては、例えばビニルトリス(β
−メトキシエトキシ)シラン、N−β(アミノエチル)
−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(ア
ミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
などの水溶性の官能性アルコキシシランが用いられる。
上記組成物を用いてパターンを形成するには、前記シ
ュバルツシルト定数pが0<p<0.76の範囲となるよう
な条件で光照射すればよい。このような条件については
特公昭52−20225に説明してある。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に用いて説明する。
実施例 1 次に示すような組成の感光性組成物を調合した。アク
リルアミド−ジアセトンアクリルアミド共重合体1(組
成比AA62%,DAA38%) ……0.75g AA−DAA共重合体2(組成比AA71%,DAA29%)……0.75g 4,4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸二ナ
トリウム塩 ……0.15g エチレングリコール ……1.2g イオン純水 ……98g 上記組成物を14イオン用ブラウン管のフェースプレー
ト内面に125rpmの回転数で回転塗布し、赤外線ヒータで
加熱乾燥した。シャドウマスクをマスクとして、R,G,B3
色のけい光体ドットが形成される位置に赤外線露光を行
なった。露光後、シャドウマスクをはずし、40℃の温水
を2.5kg/cm2の圧力で吹きつけることにより現像を行な
った。40秒間の現像で、未露光部の膜は完全に除去され
た。なお、この膜の上にカーボン県濁液を塗布、乾燥し
て後、通常の剥離液で塗膜パターンを剥離した所、塗膜
は速やかに剥離した。
比較例 1 次に示すような組成の感光液を調合した。
AA・DAA共重合体 (組成比AA62%,DAA38%) ……1.50g 4,4′−ジアジドスチレベン−2,2′−ジスルホン酸二ナ
トリウム塩 ……0.15g エチレングリコール ……1.2g イオン純水 ……98g 上記組成物を、14インチのフェースプレートに塗布
し、実施例1と同様に紫外線露光を行ない、ついで、40
℃の温水により現像を行なった。未露光部の膜が完全に
除去されるまでに、約70秒の時間を要した。
比較例 2 比較例1のAA・DAA共重合体の代わりに、組成比がAA7
1%,DAA29%のAA・DAA共重合体を用いると、現像時間は
40秒で未露光部の膜は除去することができたが、相反則
不軌性が不足し、実施例1と同様の露光条件では、露光
部分の変形が認められた。
実施例 2 次に示すような組成の感光液を調合した。
AA・DAA共重合体 (組成比AA60%,DAA40%) ……0.75g AA・DAA共重合体 (組成比AA71%,DAA29%) ……0.75g 4,4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸二ナ
トリウム塩 ……0.30g エチレングリコール ……1.50g イオン純水 ……97g 実施例1と同様に、フェースプレートに塗布し、露光
を行なった。未露光部の膜を完全に除去するためには、
約50秒の現像時間が必要であった。
この場合には、露光部分の変形は全く認められなかっ
た。
実施例 3 次に示すような組成の感光液を調合した。
AA・DAA共重合体 (組成比AA66%,DAA34%) ……0.75g AA・DAA共重合体 (組成比AA75%,DAA25%) ……0.75g 4,4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸二ナ
トリウム塩 ……0.45g エチレングリコール ……0.45g イオン純水 ……98g 実施例1と同様にフェースプレートに塗布し露光をし
た。未露光部の膜を完全に除去するためには、約30秒の
現像時間が必要であった。この場合には若干の露光部の
変形が認められた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、相反則不軌特性を変化させることな
く、現像性を改良できるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 清司 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 小高 芳之 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭50−33764(JP,A) 特開 昭56−60431(JP,A) 特開 昭57−168248(JP,A) 特開 昭62−75633(JP,A) 特開 昭49−68801(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリルアミド−ジアセトンアクリルアミ
    ド共重合体であって、アクリルアミド組成比が55〜67モ
    ル%の範囲の第1の共重合体と、 アクリルアミド−ジアセトンアクリルアミド共重合体で
    あって、アクリルアミド組成比が67モル%を越え、か
    つ、上記第1の共重合体のアクリルアミド組成比との差
    が8モル%以上である第2の共重合体と、 水溶性ビスアジド化合物とからなることを特徴とする感
    光性組成物。
  2. 【請求項2】基板上に、アクリルアミド−ジアセトンア
    クリルアミド共重合体であって、アクリルアミド組成比
    が55〜67モル%の範囲の第1の共重合体と、 アクリルアミド−ジアセトンアクリルアミド共重合体で
    あって、アクリルアミド組成比が67モル%を越え、か
    つ、上記第1の共重合体のアクリルアミド組成比との差
    が8モル%以上である第2の共重合体と、 水溶性ビスアジド化合物とからなる感光性組成物の塗膜
    を形成する工程、 該塗膜にシュバルツシルト定数pが0<p<0.76の条件
    で所定のパターンの露光を行なう工程及び 該露光された塗膜を現像する工程よりなることを特徴と
    するパターン形成方法。
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