JP4600600B1 - 新規オキシムエステル化合物およびそれを含んでなるラジカル重合開始剤および重合性組成物およびそれを用いたネガ型レジストおよびそれを用いた画像パターン形成方法 - Google Patents
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- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
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- C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
- C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
- C08F2/50—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light with sensitising agents
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
- G03F7/028—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
- G03F7/031—Organic compounds not covered by group G03F7/029
Abstract
【解決手段】カルバゾールの3位に下記一般式(2)で表されるオキシムエステル残基、及び9位に置換フェニル残基を有するラジカル重合開始剤、及び該ラジカル重合開始剤を用いた硬化性組成物、該硬化性組成物を含むネガ型レジスト、さらに該ネガ型レジストを基材上に積層し、部分的にエネルギー線を照射し重合させ、未照射の部分をアルカリ現像液によって除去する画像パターンの形成方法。一般式(2)
(式中、R1 ’、R2’は、アルキル基、アリール基、複素環基等を表す。)
【選択図】なし
Description
本発明の更なる目的は、硬化速度が極めて速く、かつエネルギー線により、非常に鮮明なパターン露光あるいは直接描画に好適に用いることが可能で、なおかつ基板との密着性に非常に優れた、特にフォトレジスト材料に好適に用いられるアルカリ現像性を有するネガ型レジスト材料および該ネガ型レジストを用いた画像パターン形成方法を提供することである。
R2は、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、置換もしくは未置換のアシルオキシ基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表し、
R3〜R5は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアシル基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表し、
R6〜R9は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、または下記一般式(2)である置換基を表し、
一般式(2)
(式中、R1’およびR2’は、R1およびR2と同義である。)
R10〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、または置換もしくは未置換のアシル基を表すが、R10〜R14のすべてが同時に水素原子になることはない。)
中でも、化合物としての合成面や開始剤として使用した場合の性能面などの観点から、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、または置換もしくは未置換のアミノ基が好ましく、より好ましくは水素原子、シアノ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基である。
好ましくは、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、または置換もしくは未置換のアミノ基であり、より好ましくは、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、または置換もしくは未置換のアミノ基である。
中でも、化合物としての合成面や開始剤として使用した場合の性能面などを考慮すると、R15〜R19に水素以外を含む場合は、水素以外の置換基の位置がR15、R17、R19であることが好ましく、より好ましくはR17である。
単官能アルキルアクリレート類の例:
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ベンジルアクリレート。
2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピルアクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート。
2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピルアクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、2,6−ジブロモ−4−ブチルフェニルアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチルアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノール3EO付加アクリレート。
2−メトキシエチルアクリレート、1,3−ブチレングリコールメチルエーテルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、メトキシトリプロピレングリコールアクリレート、メトキシポリプロピレングリコールアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、クレジルポリエチレングリコールアクリレート、p−ノニルフェノキシエチルアクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、グリシジルアクリレート。
β−カルボキシエチルアクリレート、こはく酸モノアクリロイルオキシエチルエステル、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、2−アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート。
N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート、モルホリノエチルアクリレート、トリメチルシロキシエチルアクリレート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、カプロラクトン変性−2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート。
1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200ジアクリレート、ポリエチレングリコール#300ジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート、ポリプロピレングリコール#700ジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールPO変性ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールビス(2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピル)エーテル、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノベンゾエート、ビスフェノールAジアクリレート、EO変性ビスフェノールAジアクリレート、PO変性ビスフェノールAジアクリレート、水素化ビスフェノールAジアクリレート、EO変性水素化ビスフェノールAジアクリレート、PO変性水素化ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールFジアクリレート、EO変性ビスフェノールFジアクリレート、PO変性ビスフェノールFジアクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート。
グリセリンPO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、イソシアヌル酸EO変性ε−カプロラクトン変性トリアクリレート、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレートトリプロピオネート。
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートモノプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルテトラアクリレート、トリス(アクリロイルオキシ)ホスフェート。
単官能アルキルメタクリレート類の例:
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート。
2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシプロピルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート。
2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルメタクリレート、1H−ヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、2,6−ジブロモ−4−ブチルフェニルメタクリレート、2,4,6−トリブロモフェノキシエチルメタクリレート、2,4,6−トリブロモフェノール3EO付加メタクリレート。
2−メトキシエチルメタクリレート、1,3−ブチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール#400メタクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、メトキシトリプロピレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、エトキシジエチレングリコールメタクリレート、2−エチルヘキシルカルビトールメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、クレジルポリエチレングリコールメタクリレート、p−ノニルフェノキシエチルメタクリレート、p−ノニルフェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、グリシジルメタクリレート。
β−カルボキシエチルメタクリレート、こはく酸モノメタクリロイルオキシエチルエステル、ω−カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−メタクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート。
ジメチルアミノメチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、トリメチルシロキシエチルメタクリレート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、カプロラクトン変性−2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート。
1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール#200ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#300ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#400ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#600ジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジメタクリレート、ポリプロピレングリコール#700ジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールPO変性ジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールビス(2−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシプロピル)エーテル、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレートモノステアレート、ペンタエリスリトールジメタクリレートモノベンゾエート、2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、ビスフェノールAジメタクリレート、EO変性ビスフェノールAジメタクリレート、PO変性ビスフェノールAジメタクリレート、水素化ビスフェノールAジメタクリレート、EO変性水素化ビスフェノールAジメタクリレート、PO変性水素化ビスフェノールAジメタクリレート、ビスフェノールFジメタクリレート、EO変性ビスフェノールFジメタクリレート、PO変性ビスフェノールFジメタクリレート、EO変性テトラブロモビスフェノールAジメタクリレート、トリシクロデカンジメチロールジメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジメタクリレート。
グリセリンPO変性トリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリメタクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリメタクリレート、イソシアヌル酸EO変性ε−カプロラクトン変性トリメタクリレート、1,3,5−トリメタクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールトリメタクリレートトリプロピオネート。
ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレートモノプロピオネート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、オリゴエステルテトラメタクリレート、トリス(メタクリロイルオキシ)ホスフェート。
アリルグリシジルエーテル、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、イソシアヌル酸トリアリレート。
アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、メタクリロイルモルホリン。
スチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−クロロスチレン、p−ブロモスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−t−ブトキシスチレン、p−t−ブトキシカルボニルスチレン、p−t−ブトキシカルボニルオキシスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン。
酢酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバル酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、アジピン酸ジビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドンなど。
アルカリ樹脂(E)を含んでなる本発明の重合性組成物は、基材上に塗布し、部分的にエネルギー線を露光し硬化させ、未露光の部分をアルカリ現像液によって除去する画像パターンを形成する際に用いられる、ネガ型レジストして用いることが出来る。
開始剤(A)を含むラジカル重合性組成物は、短時間で重合しうる高感度な重合性組成物である。したがって、本発明の重合性組成物を用いることにより、フォトレジスト材料に好適に用いられるアルカリ現像性を有するネガ型レジストおよび該ネガ型レジストを用いた画像パターン形成方法を提供することができる。
まず、本発明の化合物について合成例を示す。
ラジカル重合開始剤:化合物(1)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(2)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(7)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(46)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(244)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(259)の合成
ラジカル重合開始剤:化合物(263)の合成
化合物(H)30.0gとトリエチルアミン17.6gとベンゾイルクロライド9.8gとテトラヒドロフラン300mlとを氷浴で冷却しながら混合した後、室温で1時間攪拌後、さらに50℃で2時間攪拌した。反応液を再び氷浴で冷却した後、アセチルクロリド5.5gを加え、室温で1時間攪拌後、さらに50℃で2時間攪拌した。反応液を氷水600ml中に注ぎ、組成生物を酢酸エチル300mlで抽出し、有機層を水洗(200ml×3回)し、硫酸マグネシウムで乾燥後、乾燥剤をろ過して溶媒を溜去し、残留物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/クロロホルム)により精製して、化合物(7)を25.3gを得た(収率65.7%)。
表1に示す条件に従いオキシム化及びエステル化反応をそれぞれ行い、本発明の化合物を得ることができた。
条件(A):実施例1と同様に、無水酢酸と酢酸ナトリウムより合成する方法
条件(B):実施例3と同様に、酸クロリドとトリエチルアミンより合成する方法
条件(B)’:実施例7と同様に、2種の酸クロリドとトリエチルアミンより合成する方法
次に、得られた一般式(1)で表される本発明の化合物をラジカル重合開始剤(A)として、以下の通り、重合性組成物に加え、重合物の硬化性を調べた。
ラジカル重合開始剤(A)4重量部、増感剤0または1重量部、ラジカル重合性化合物(B)としてダップトートDT170(東都化成(株)製ジアリルフタレート樹脂)10重量部、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート85重量部を配合し、加熱溶融して塗工液を作製した。比較例に用いた化合物および増感剤の構造については表4に示す(以下の比較例においても表4を参照のこと)。使用されたラジカル重合開始剤(A)および増感剤(C)を表5に示す。この塗工液を、バーコーター(#3)を用いてペットフィルム上に塗工した。この塗工物に、コンペアスピードを40m/分、40m/分、または50m/分の条件で、紫外線照射(高圧水銀灯130W/cm1灯)を行った後、綿布で擦って皮膜の傷の有無を確認した。その結果を表5に示す。尚、紫外線照射後、より高いコンベアスピードにて傷がつかないのが、よいと判断できる。
[評価基準]
5:皮膜に傷が確認されなかった
4:極かすかに皮膜に傷が確認された
3:かすかに皮膜に傷が確認された
2:皮膜に傷が確認された
1:皮膜に多くの傷が確認された
以下の通り、アルカリ可溶性樹脂を調整して重合性組成物に加え、硬化性試験及び現像を行った。
[アクリル樹脂溶液(1)の調製]
反応溶液にシクロヘキサノン800重量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら、100℃に加熱して、同温度で下記モノマー及び熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下して重合反応を行った。
スチレン 60.0重量部
メタクリル酸 60.0重量部
メタクリル酸メチル 65.0重量部
メタクリル酸ブチル 65.0重量部
アゾビスイソブチロニトリル 10.0重量部
[硬化性試験]
ラジカル重合性化合物(B)としてジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社、SR399)を100重量部、アルカリ可溶性樹脂(E)を含む溶液としてアクリル樹脂溶液(1)を500重量部、溶媒としてシクロヘキサノンを400重量部、ラジカル重合開始剤(A)として表6に示した化合物を6重量部添加し、混合して均一な重合性組成物の溶液を調整した。
以下の通り、アルカリ可溶性樹脂を調整して重合性組成物に加え、硬化性試験及び現像を行った。
[アクリル樹脂溶液(2)の調製]
反応溶液にシクロヘキサノン370重量部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら、80℃に加熱して、同温度で下記モノマー及び熱重合開始剤の混合物を1時間かけて滴下して重合反応を行った。
メタクリル酸 20.0重量部
メチルメタクリレート 10.0重量部
n−ブチルメタクリレート 55.0重量部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 15.0重量部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4.0重量部
室温まで冷却した後、アクリル樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成したアクリル樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにシクロヘキサノンを添加することにより、アクリル樹脂溶液(2)を調整した。得られたアクリル樹脂の重量平均分子量は40000であった。得られたアクリル樹脂溶液(2)は、本発明のアルカリ可溶性樹脂(E)を含む溶液である。
ラジカル重合性化合物(B)としてジペンタエリスリトールペンタアクリレート(サートマー社、SR399)を100重量部、アルカリ可溶性樹脂(E)を含む溶液としてアクリル樹脂溶液(2)を500重量部、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを200重量部、ラジカル重合開始剤(A)および増感剤(C)として表7に示した化合物をそれぞれ同表記載の重量部だけ添加し、混合して均一な重合性組成物の溶液を調整した。
[パターン形状試験]
実施例282〜353、および比較例19〜33で作成したガラス基板上の重合性組成物膜に、所定のパターンマスク(20μm×20μm解像度)にて、露光ギャップを約100μmで365nmの露光エネルギーが4.5mW/cm2の高圧水銀灯の光を10秒照射した。その後、0.2重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて室温で60秒間現像して、未露光部を除去し、純水にて洗浄後、得られた硬化物をオーブン中230℃にて30分間加熱した。ガラス基板上に得られたパターン形状を下記の方法で評価した。結果を表8に示した。
ガラス基板上に得られたパターン形状を、光学顕微鏡により観察してパターンの直線性の評価を行なった。評価のランクは次の通りである。
○:直線性良好
×:直線性不良
−:硬化不十分のため、パターンを観測できず
[パターン密着性試験]
実施例354〜425、および比較例34〜48で作成したパターン形成基板を、121℃、100%RH、2atm、24時間の条件において、PCT(プレッシャー・クッカー)テストを実施後、20μmパターン部にセロファンテープを貼り付け、ピーリングテストを行うことにより、パターン密着性を評価した。結果を表9に示した。
評価のランクは次の通りである。
○:20μmパターンの剥れが認められない
×:20μmパターンの剥れが認められた
−:硬化不十分のため、評価できず
以下に示すとおり、顔料分散体を調整し、次に、これを含む着色性重合化合物を調整した。
下記の組成の混合物を均一に撹拌混合した後、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で2時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し赤色顔料分散体を作製した。
ジケトピロロピロール系顔料(C.I.Pigment Red 254) 11.0重量部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「イルガフォーレッドB−CF」)
下記構造のジケトピロロピロール系顔料誘導体 1.0重量部
アクリル樹脂溶液 40.0重量部
シクロヘキサノン 48.0重量部
下記の組成の混合物を、赤色顔料分散体と同様にして緑色顔料分散体を作製した。
ハロゲン化銅フタロシアニン系顔料(C.I. Pigment Green 36) 7.1重量部
(東洋インキ製造社製「リオノールグリーン6YK」)
モノアゾ系顔料(C.I. Pigment Yellow 150) 3.9重量部
(ランクセス社製「E4GN−GT」)
下記構造のトリアジン系顔料誘導体 1.0重量部
アクリル樹脂溶液 40.0重量部
シクロヘキサノン 48.0重量部
下記の組成の混合物を、赤色顔料分散体と同様にして青色顔料分散体を作製した。
ε型銅フタロシアニン顔料(C.I.Pigment Blue15:6) 11.0重量部
(BASF製「ヘリオゲンブルーL−6700F」)
下記構造のフタロシアニン系顔料誘導体 1.0重量部
アクリル樹脂溶液 40.0重量部
シクロヘキサノン 48.0重量部
下記の組成の混合物を、赤色顔料分散体と同様にして黒色顔料分散体を作製した。
カーボンブラック(三菱化学社製「MA77」) 12.0重量部
アクリル樹脂溶液 40.0重量部
シクロヘキサノン 48.0重量部
赤色顔料分散体を58重量部、アクリル樹脂溶液(2)を20重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)を3重量部、ラジカル重合開始剤(A)として化合物(1)を2重量部、シクロヘキサノン17重量部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過することにより、本発明の赤色重合性組成物を得た(実施例499)。
青色顔料分散体を54重量部、アクリル樹脂溶液(2)を15重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)を4重量部、ラジカル重合開始剤(A)として化合物(1)を4重量部、シクロヘキサノン25重量部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過することにより、本発明の青色重合性組成物を得た(実施例500)。
緑色顔料分散体を67重量部、アクリル樹脂溶液(2)を11重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)を3重量部、ラジカル重合開始剤(A)として化合物(1)を2重量部、シクロヘキサノン18重量部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過することにより、本発明の緑色重合性組成物を得た(実施例501)。
黒色顔料分散体を75重量部、アクリル樹脂溶液(2)を9重量部、トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)を3重量部、ラジカル重合開始剤(A)として化合物(1)を3重量部、シクロヘキサノン13重量部の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過することにより、本発明の緑色重合性組成物を得た(実施例502)。
〔赤色重合成組成物〕
ラジカル重合開始剤(A)としての化合物(1)を、表10に示す化合物に置き換えた以外は、実施例499と同様にして、表10に示す赤色重合性組成物をそれぞれ得た。
ラジカル重合開始剤(A)としての化合物(1)を、表10に示す化合物に置き換えた以外は、実施例500と同様にして、表10に示す青色重合性組成物をそれぞれ得た。
ラジカル重合開始剤(A)としての化合物(1)を、表10に示す化合物に置き換えた以外は、実施例501と同様にして、表10に示す緑色重合性組成物をそれぞれ得た。
ラジカル重合開始剤(A)としての化合物(1)を、表10に示す化合物に置き換えた以外は、実施例502と同様にして、表10に示す黒色重合性組成物をそれぞれ得た。
得られた着色重合性組成物をスピンコート法により10cm×10cmのガラス基板にポストベーク後の膜厚が、各色それぞれ表11に示す膜厚になるよう塗工した後、クリーンオーブン中で、70℃で15分間プリベークした。次いで、この基板を室温に冷却後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾した。その後、クリーンオーブン中で、230℃で30分間ポストベークを行い、基板上にストライプ状のフィルタセグメントを形成した。
得られた着色重合性組成物の感度および上記方法により形成されたフィルタセグメントあるいはブラックマトリックスのパタ−ン形状を下記の方法で評価した。結果を表12に示す。
形成されたフィルタセグメントあるいはブラックマトリックスのパタ−ンがフォトマスクの画像寸法とおりに仕上がる照射露光量をもってレジストの感度とした。評価のランクは次の通りである。
◎:40mJ/cm2未満
○:40mJ/cm2以上80mJ/cm2未満
△:80mJ/cm2以上250mJ/cm2未満
×:250mJ/cm2以上
形成されたフィルタセグメントあるいはブラックマトリックスのパタ−ンの形状を、(1)パタ−ンの直線性、(2)パタ−ンの断面形状により評価した。
○:直線性良好
△:部分的に直線性不良
×:直線性不良
○:順テーパー形状。
△:ノンテーパー形状。
×:逆テーパー形状。
各着色重合成組成物の塗工膜を形成し乾燥させた後に測定した膜厚に対して、露光(100mJ/cm2)、現像、ポストベイク工程までを経た後に測定した膜厚の比をもって残膜率とした。評価のランクは次の通りである。
○:70%以上
×:70%未満
Claims (12)
- 下記一般式(1)で表される化合物。
一般式(1)
(式中、R1は、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換の複素環基を表し、
R2は、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、置換もしくは未置換のアシルオキシ基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表し、
R3〜R5は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアシル基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表し、
R6〜R9は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、または下記一般式(2)である置換基を表し、
一般式(2)
(式中、R1’およびR2’は、R1およびR2と同義である。)
R10〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルスルフィニル基、置換もしくは未置換のアリールスルフィニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、置換もしくは未置換のアリールスルホニル基、または置換もしくは未置換のアシル基を表すが、R10〜R14のすべてが同時に水素原子になることはない。) - R10〜R14の少なくとも一つが、ニトロ基、または置換もしくは未置換のアシル基である請求項1記載の化合物。
- R10〜R14の少なくとも一つが、ニトロ基、または下記一般式(3)である請求項1または2記載の化合物。
一般式(3)
(式中、R15〜R19は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ハロアルキル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルキルオキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の複素環基、置換もしくは未置換の複素環オキシ基、置換もしくは未置換のアルケニル基、置換もしくは未置換のアルキルスルファニル基、置換もしくは未置換のアリールスルファニル基、置換もしくは未置換のアシル基、または置換もしくは未置換のアミノ基を表す。) - R12が、ニトロ基、または上記一般式(3)である請求項3記載の化合物。
- 請求項1ないし4いずれか記載の化合物を含むラジカル重合開始剤(A)。
- 請求項5記載のラジカル重合開始剤(A)とラジカル重合性化合物(B)とを含む重合性組成物。
- さらに増感剤(C)を含む請求項6記載の重合性組成物。
- さらに着色成分(D)を含む請求項6または7記載の重合性組成物。
- さらにアルカリ可溶性樹脂(E)を含む請求項6〜8いずれか記載の重合性組成物。
- 請求項9記載の重合性組成物を含むネガ型レジスト。
- 請求項6〜9いずれか記載の重合性組成物に、エネルギー線を照射して重合させる、重合物の製造方法。
- 請求項10記載のネガ型レジストを基材上に積層し、部分的にエネルギー線を照射し重合させ、未照射の部分をアルカリ現像液によって除去することを特徴とする画像パターンの形成方法。
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