JP5723699B2 - 遮光性組成物、遮光性組成物の製造方法、ソルダレジスト、パターン形成方法、及び固体撮像素子 - Google Patents

遮光性組成物、遮光性組成物の製造方法、ソルダレジスト、パターン形成方法、及び固体撮像素子 Download PDF

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Description

本発明は、遮光性組成物、該遮光性組成物の製造方法、該遮光性組成物を用いたソルダレジスト、パターン形成方法、及び固体撮像素子に関する。
携帯電話や、デジタルカメラ、デジタルビデオ、監視カメラ等に使用される固体撮像素子(イメージセンサ)は、半導体素子の製造技術を用いて集積回路化された光電変換素子である。近年、固体撮像素子は、携帯電話、及びデジタルカメラの小型化、軽量化にともなってより一層の小型化が望まれている。
固体撮像素子の小型化の為に、貫通電極の応用、及びシリコンウエハを薄膜化する手法が提案されている。シリコンウエハを研磨して薄膜化することで小型化は実現できるが、シリコンウエハの薄膜化により、波長800nm以下の光の遮光性は維持されるが、波長800nm以上の光を透過し易くなってきた。固体撮像素子に使用されるフォトダイオードは、波長800nm以上1200nm以下の光にも反応してしまうために、波長800nm以上の光の透過により画質が低下してしまうという新たな問題が生じることがわかった。
固体撮像素子の構成は、フォトダイオードの一方に隣接して、カラーフィルタ及びレンズがあり、カラーフィルタ或いはレンズ付近には赤外カットフィルタが存在して、波長800〜1200nmの光を遮断しているが、カラーフィルタの反対側には、金属配線及びソルダレジストなどが存在する。金属配線間などはソルダレジストで埋められることが多いが、携帯電話やデジタルカメラ等の内部に入ってくる漏れ光などの赤外光を遮断できない問題があった。そこで、従来、赤外線に対する遮光性に乏しいソルダレジストの外側に更に赤外線遮光性の層を設け、赤外遮光性を確保する手段が講じられる。
現状では、ソルダレジストを塗布法により形成した後に、赤外線遮光性層を別に設けるため、ソルダレジストの形成と赤外線遮光性層の形成において、複数回の塗布、露光、現像、後加熱など工程が必要であり、工程が煩雑でありコストアップの要因ともなるため改善が望まれていた。
赤外線遮光性層としては、遮光層としてカーボンブラックを使用する方法(例えば、特許文献1参照。)、チタンブラックを使用する方法(例えば、特許文献2参照。)、あるいは、セシウム酸化タングステンを使用する方法(例えば、特許文献3参照。)などがある。しかし、これらのいずれの技術も、ソルダレジストの代わりに金属配線間などに充填層を設けようとすると、十分な充填ができず、得られた充填層は、表面が均一でなく、金属配線等による段差を解消することができなかった。即ち、厚い膜の形成性が不良で、得られた膜の表面性が不良で、段差に対する追従性が劣るものであった。
このような問題を解決する方法として、ソルダレジストに赤外線遮光性を付与する方法が考えられる。例えば、黒色着色剤と、黒色以外の着色剤と、多官能エポキシ化合物とを含有する黒色ソルダレジスト組成物が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。しかしながら、この組成物は、黒色以外の着色剤と併用することで黒色着色剤の含有量を低く抑えることを特徴するものであり、遮光性、特に、赤外領域での遮光性が不十分であり、厚塗り適性が不足しており、実用上不充分であった。
特開2009−276406号公報 特開2002−285007号公報 特開2009−205029号公報 特開2008−257045号公報
一般に半導体プロセスにおいて使用されるスピンコート法では、塗布膜に塗布ムラ(膜厚ムラ、表面性状など)を起こさせないためには、通常900rpm以上の回転数で塗布することが必要である。しかしながら、金属配線による凹凸が20μm程度あるが、この凹凸を平坦化するには、ソルダレジスト層等の塗膜を24μm程度以上の膜厚でスピンコート塗布できること(本発明では、「厚塗り適性」と称する。)が必要である。しかも、得られた膜の表面性が均一であること(本発明では、「塗布均一性」と称する。)が要求される。
また、ソルダレジストは、塗布後に紫外線等の照射により硬化することが、通常要求されるが、金属配線等の凹凸のある基板にソルダレジスト層を設けると、金属配線間の凹部の膜厚が厚くなってしまい、結果として紫外線等がソルダレジスト層の最下層部まで届きにくくなり、下層部の硬化不足や、最悪の場合にはソルダレジスト層が「膜はがれ」を起こすという問題点がある。
即ち、金属配線間も金属配線上も同程度の膜厚が得られること(本発明では、「段差追従性」と称する。)が必要である。
さらに、ソルダレジストには、高温・高湿耐久性や、クラックが発生しないことも要求されている。
本発明は、上記のようなソルダレジスト等に要求される性能を満足し、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の課題とするところは、厚塗り適性があり、得られた膜の塗布均一性が良好で、段差追従性があり、かつ赤外線領域の遮光性に優れる遮光性組成物を提供することである。また、本発明の別の課題とするところは、前記遮光性組成物の製造方法、ソルダレジストを提供し、該ソルダレジストを用いたパターン形成方法、及び高解像度の固体撮像素子を提供することである。
上記した課題は、以下の手段によって解決される。
〔1〕
(A)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜100nmの範囲の遮光性粒子、(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー、(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラー、(D)重合性化合物、及び(E)光重合開始剤を含有する赤外線遮光性組成物であって、前記遮光性組成物中の前記フィラー(B)及び前記フィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布が、5nm〜90nmの範囲及び100nm〜3000nmの範囲のそれぞれの範囲に極大値を有する赤外線遮光性組成物。
〔2〕
前記遮光性粒子が、顔料である〔1〕に記載の赤外線遮光性組成物。
〔3〕
前記遮光性粒子が、無機顔料である〔1〕または〔2〕に記載の赤外線遮光性組成物。
〔4〕
前記遮光性粒子が、チタンブラック、カーボンブラック、およびセシウム酸化タングステンからなる群から選ばれた少なくとも1種である〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
〔5〕
前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、無機フィラーである〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
〔6〕
前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、シリカである〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
〔7〕
前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、球状である〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
〔8〕
前記(B)フィラーと前記(C)フィラーとの含有量の比率が、質量基準で1:30〜1:2の範囲である〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
〔9〕
前記遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、および(C)フィラーを含む分散液をそれぞれ調製し、得られた遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、および(C)フィラーを含む分散液のそれぞれ1種以上を混合して製造する〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物の製造方法。
〔10〕
〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物を含むソルダレジスト。
〔11〕
〔10〕に記載のソルダレジストを用いて、
基板上に感光層を形成する感光層形成工程と、
該感光層をパターン露光して露光部を硬化させる露光工程と、
前記露光した感光層をアルカリ現像によりパターンを形成するパターン形成工程とを、
有するパターン形成方法。
〔12〕
〔10〕に記載のソルダレジストを用いたソルダレジスト層を具備する固体撮像素子。
本発明は、前記〔1〕〜〔12〕に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記<1>〜<14>)についても記載している。
<1> (A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー、及び(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラーを含有する遮光性組成物であって、前記遮光性組成物中の前記フィラー(B)及び前記フィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布が、5nm〜90nmの範囲及び100nm〜3000nmの範囲のそれぞれの範囲に極大値を有する遮光性組成物。
<2> 前記遮光性粒子が、顔料である<1>に記載の遮光性組成物。
<3> 前記遮光性粒子が、無機顔料である<1>又は<2>に記載の遮光性組成物。
<4> 前記遮光性粒子の粒径分布における極大値を示す粒子径が、5nm〜100nmの範囲である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<5> 前記遮光性粒子が、チタンブラック、カーボンブラック、及びセシウム酸化タングステンからなる群から選ばれた少なくとも1種である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<6> 前記(B)フィラー、及び(C)フィラーの少なくとも一方が、無機フィラーである<1>〜<5>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<7> 前記(B)フィラー、及び(C)フィラーの少なくとも一方が、シリカである<1>〜<6>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<8> 前記(B)フィラー、及び(C)フィラーの少なくとも一方が、球状である<1>〜<7>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<9> 前記(B)フィラーと前記(C)フィラーとの含有量の比率が、質量基準で1:30〜1:2の範囲である<1>〜<8>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<10> さらに、(D)重合性化合物、及び(E)光重合開始剤を含む<1>〜<9>のいずれか1項に記載の遮光性組成物。
<11> 前記遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液をそれぞれ調製し、得られた遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液のそれぞれ1種以上を混合して製造する、<1>〜<10>のいずれか1項に記載の遮光性組成物の製造方法。
<12> <1>〜<10>のいずれか1項に記載の遮光性組成物を含むソルダレジスト。
<13> <12>に記載のソルダレジストを用いて、基板上に感光層を形成する感光層形成工程と、該感光層をパターン露光して露光部を硬化させる露光工程と、前記露光した感光層をアルカリ現像によりパターンを形成するパターン形成工程と、を有するパターン形成方法。
<14> <12>に記載のソルダレジストを用いたソルダレジスト層を具備する固体撮像素子。
本発明の遮光性組成物は、(A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、(B)フィラー、及び(C)フィラーを含有することを特徴とするが、該遮光性組成物は、厚塗り適性があり、得られた膜は塗布均一性が良好で、かつ段差追従性が良好なものである。
この原因として、以下のことが推測される。本発明の遮光性組成物は、大粒子径の(B)フィラーと小粒子径の(C)フィラーとを含むことによって、遮光性組成物中で、(B)及び(C)のフィラーが、分散剤等を含めて疑似架橋構造を形成しているのではないかと推測される。疑似架橋を形成することによって、塗布工程において大きい剪断速度がかかったときには、金属配線等の凹凸があっても、金属配線上及び金属配線間上に同じ膜厚の塗布層が厚く形成され、厚塗り適性が良好となるものと考えられる。
また、乾燥工程では、剪断速度が小さくなるので、得られた塗布層(金属配線上及び金属配線間上共に同程度の膜厚)は乾燥中に流動を起こさずに、そのままの厚みが保たれるので段差追従性が良好となるものと考えられる。さらに硬化等のために加熱しても、流動性が疑似架橋で制約されているので、熱ダレが生じず、段差追従性が良好に維持されるものと考えられる。
さらに、得られた膜の表面性が均一であり、塗布均一性が良好であるが、この原因としては、大粒子径の(B)フィラーと小粒子径の(C)フィラーとが稠密に充填されるので、良好な表面性が得られたものと推測される。
本発明によれば、厚塗り適性があり、得られた膜の塗布均一性が良好で、段差追従性があり、かつ赤外線領域の遮光性に優れる遮光性組成物を提供することができる。また、本発明によれば、前記遮光性組成物の製造方法、ソルダレジストを提供し、該ソルダレジストを用いたパターン形成方法、及び高解像度の固体撮像素子を提供することができる。
本発明の実施形態に係る固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の概略断面図である。
以下、本発明の遮光性組成物、該遮光性組成物の製造方法、該遮光性組成物を用いたソルダレジスト、及び固体撮像素子について詳細に説明する。
なお、本明細書に於ける基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。また、本明細書において、粘度値は25℃における値を指す。
本発明の遮光性組成物は、(A)遮光性粒子及び遮光性染料のいずれか1種、(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー、及び(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラーを含有する遮光性組成物であって、前記遮光性組成物中の前記フィラー(B)及び前記フィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布が、5nm〜90nmの範囲及び100nm〜3000nmの範囲のそれぞれの範囲に極大値を有する。本発明の遮光性組成物は、必要に応じて、(D)重合性化合物、(E)光重合開始剤、アルカリ可溶性バインダー、分散剤、増感剤、架橋剤、硬化促進剤、エラストマー、界面活性剤、その他の成分を含有していてもよい。
本発明の遮光性組成物は、ネガ型の組成物が好ましく、以下、この組成物の構成成分を説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」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範囲を意味する。
なお、本明細書において、“(メタ)アクリレート”はアクリレート及びメタアクリレートを表し、“(メタ)アクリルはアクリル及びメタアクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”は、アクリロイル及びメタクリロイルを表す。また、本明細書中において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。本発明における単量体は、オリゴマー及びポリマーと区別され、質量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。本明細書中において、重合性化合物とは、重合性基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性基とは、重合反応に関与する基を言う。
<(A)遮光性粒子及び遮光性染料>
本発明の遮光性組成物は、(A)遮光性粒子及び遮光性染料の少なくともいずれか1種を含む。
本発明に使用される遮光性粒子及び遮光性染料としては、800nm〜1200nmに吸収を有するものであり、かつ、露光に用いられる光の透過性が良好であることが好ましい。
また、本発明における遮光性粒子及び遮光性染料としては、800nm〜1200nmに吸収を有する遮光性染料及び遮光性粒子のいずれもが使用可能であるが、耐熱性という観点から遮光性粒子が好ましい。
本発明において遮光性染料として使用できる染料としては、シアニン色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、インモニウム色素、アミノウム色素、キノリウム色素、ピリリウム色素、Ni錯体色素などの金属錯体色素などを挙げることができる。
また、遮光性粒子としては、耐熱性という観点から有機顔料及び無機顔料から選ばれる顔料が好ましく、特に無機顔料が好ましい。
本発明において遮光性粒子として使用できる赤外線吸収性の無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、タングステン化合物、亜鉛華、鉛白、リトポン、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、沈降性硫酸バリウム及びバライト粉、鉛丹、酸化鉄赤、黄鉛、亜鉛黄(亜鉛黄1種、亜鉛黄2種)、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄カリ)、ジルコングレー、プラセオジムイエロー、クロムチタンイエロー、クロムグリーン、ピーコック、ビクトリアグリーン、紺青(プルシアンブルーとは無関係)、バナジウムジルコニウム青、クロム錫ピンク、陶試紅、サーモンピンク等が挙げられ、さらに、黒色顔料として、Co、Cr、Cu、Mn、Ru、Fe、Ni、Sn、Ti及びAgからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属元素を含む金属酸化物、金属窒素物或いはそれらの混合物などを用いることができる。
これらの無機顔料の中でも、赤外線遮光性という観点から、カーボンブラック、チタンブラック、及びタングステン化合物が好ましく、チタンブラック、及びタングステン化合物がより好ましい。
本発明におけるチタンブラックとは、チタン原子を有する黒色粒子を指す。好ましくは低次酸化チタンや酸窒化チタン等である。チタンブラック粒子としては、分散性向上、凝集性抑制などの目的で、必要に応じ、表面を修飾した粒子を用いてもよい。
表面修飾法としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及び、酸化ジルコニウムから選択される1種以上により表面を被覆する方法が挙げられ、また、特開2007−302836号公報の段落番号〔0010〕〜〔0027〕に示されるような撥水性物質により表面処理してもよい。
チタンブラックの製造方法としては、二酸化チタンと金属チタンの混合体を還元雰囲気で加熱し還元する方法(特開昭49−5432号公報)、四塩化チタンの高温加水分解で得られた超微細二酸化チタンを、水素を含む還元雰囲気中で還元する方法(特開昭57−205322号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンをアンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭60−65069号公報、特開昭61−201610号公報)、二酸化チタン又は水酸化チタンにバナジウム化合物を付着させ、アンモニア存在下で高温還元する方法(特開昭61−201610号公報)などがあるが、これらに限定されるものではない。
さらに、本発明における遮光性粒子としては、可視光に対する吸収が小さいという観点からはタングステン化合物がさらに好ましい。
タングステン化合物は、赤外線(波長が約800nm〜1200nmの光)に対しては吸収が高く(すなわち、赤外線に対する遮光性(遮蔽性)が高く)、可視光に対しては吸収が低い遮光性粒子である。よって、本発明の遮光性組成物はタングステン化合物を含有することにより、赤外線領域における遮光性が高く、可視光線領域における透光性が高いパターンを形成できる。
また、タングステン化合物は、画像形成に用いられる、高圧水銀灯、KrF、ArFなどの露光に用いられる可視域より短波の光に対しても吸収が小さい。よって、このようなタングステン化合物が、光重合開始剤、及び重合性化合物等と組み合わされることにより、優れたパターン形成性が得られる。
タングステン化合物としては、酸化タングステン系化合物、ホウ化タングステン系化合物、硫化タングステン系化合物などを挙げることができ、下記一般式(I)で表される酸化タングステン系化合物ことがより好ましい。
MxWyOz・・・(I)
式(I)中、Mは金属、Wはタングステン、Oは酸素を表す。
0.001≦x/y≦1.1
2.2≦z/y≦3.0
Mの金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Biが挙げられる。Mの金属は1種でも2種以上でもよい。
Mはアルカリ金属であることが好ましく、Rb又はCsであることが好ましく、Csであることがより好ましい。
x/yが0.001以上であることにより、赤外線を十分に遮蔽することができ、1.1以下であることにより、タングステン化合物中に不純物相が生成されることをより確実に回避することできる。
z/yが2.2以上であることにより、材料としての化学的安定性をより向上させることができ、3.0以下であることにより赤外線を十分に遮蔽することができる。
上記一般式(I)で表される酸化タングステン系化合物の具体例としては、Cs0.33WO、Rb0.33WO、K0.33WO、Ba0.33WOなどを挙げることができ、Cs0.33WO又はRb0.33WOであることが好ましく、可視光での視認性という観点からはCs0.33WO(セシウム酸化タングステン)であることが更に好ましい。
タングステン化合物は市販品として入手可能であるが、タングステン化合物が、例えば酸化タングステン系化合物である場合、酸化タングステン系化合物は、タングステン化合物を不活性ガス雰囲気若しくは還元性ガス雰囲気中で熱処理する方法により得ることができる(特許4096205号参照)。
また、酸化タングステン系化合物は、例えば、住友金属鉱山株式会社製のYMF−02などのタングステン微粒子の分散物としても、入手可能である。
遮光性粒子は微粒子であることが好ましく、粒径分布における極大値を示す粒子径が、5nm〜100nmの範囲であることが好ましく、5〜50nmの範囲であることがより好ましく、5nm〜30nmの範囲であることが更に好ましい。
前記粒子径がこのような範囲であることによって、経時などにより遮光性粒子が沈降を起こすことが少なくなり、本発明の遮光性組成物の経時安定性がより良好になる。
本発明における遮光性粒子、及び後述する(B)、及び(C)のフィラーの粒径分布の測定方法は、粒径分布を測定する遮光性粒子を含む分散液、(B)、及び(C)のフィラーを含む分散液を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて100倍に希釈し、これをカーボンフォイル上に滴下、乾燥し、これをTEMにより観察することにより、粒子径を測定する。評価では粒子径を円換算により評価し、サンプリング数を400としたうえで、横軸粒子径、縦軸出現頻度の粒径分布グラフを作成し、グラフ上で極大値となる粒子径をもって、「粒径分布における極大値を示す粒子径」として評価した。
なお、本明細書において特に断らない限り粒径とは、体積平均粒径を示す。
本発明の遮光性組成物は、遮光性粒子及び遮光性染料は2種以上を使用してもよい。この場合、遮光性粒子を2種以上でも、遮光性染料を2種以上でも、あるいは遮光性粒子を1種以上と遮光性染料を1種以上でもよい。また、いずれの場合でも遮光性粒子及び遮光性染料の種類が異なっていても、同じでもよい。
(A)遮光性粒子及び遮光性染料の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、3質量%〜30質量%であることが好ましく、5質量%〜20質量%の範囲であることがより好ましい。
なお、本発明における遮光性組成物の全固形分とは、遮光性組成物から溶剤を除いた組成の総合計をいう。
<(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー、及び(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラー>
本発明の遮光性組成物は、(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー(以下、適宜「(B)フィラー」と称する。)、及び(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラー(以下、適宜「(C)フィラー」と称する。)をそれぞれ1種以上含む。
以下(B)フィラー、及び(C)フィラーについて説明する。
(B)フィラー、及び(C)フィラーは、いずれも有機フィラー、無機フィラー、無機−有機複合フィラー等のいずれでもよく、またこれらのうち、2種以上を混合して用いてもよい。好ましくは(B)フィラー又は(C)フィラーの少なくとも一方が無機フィラーである。
有機フィラーとしては、例えば合成樹脂粒子、天然高分子粒子等が挙げられ、好ましくはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、カルボキシメチルセルロールス、ゼラチン、デンプン、キチン、キトサン等の樹脂粒子であり、より好ましくはアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂粒子が挙げられる。
有機フィラーとして好適な市販のフィラーとしては、具体的には、三井化学製の、ケミパールW100、W200、W300、W308、W310、W400、W401、W4005、W410、W500、WF640、W700、W800、W900、W950、WP100、綜研化学製の、MX−150、MX−180、MX−300、MX−500、MX−1000、MX−1500H、MX−2000、MR−2HG、MR−7HG、MR−10HG、MR−3GSN、MR−5GSN、MR−2G、MR−7G、MR−10G、MR−20G、MR−5C、MR−7GC、SX−130H、SX−350H、SX−500H、SGP−50C、SGP−70C、積水化成品工業製の、MBX−5、MBX−8、MBX−12、MBX−15、MBX−20、MB20X−5、MB30X−5、MB30X−8、MB30X−20、SBX−6、SBX−8、SBX−12、SBX−17等が挙げられる。
無機フィラーとしては、金属及び金属化合物、例えば、酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、窒化物、炭化物、硫化物及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等が挙げられ、具体的には、シリカ、雲母化合物、硝子、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ジルコン、酸化錫、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、硼酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硼酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化チタン、塩基性硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミ、炭化珪素、炭化チタン、硫化亜鉛及びこれらの少なくとも2種以上の複合化物等が挙げられる。
好ましくは、シリカ、雲母化合物、硝子、アルミナ、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、硼酸アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。
これらの無機フィラーのうち、シリカが好ましい。
(B)フィラー又は(C)フィラーの少なくとも一方がシリカであることが好ましく、(B)フィラー及び(C)フィラーの両方がシリカであることが更に好ましい。
フィラーの形状としては、例えば、繊維状、針状、板状、球状、テトラポット状及びバルーン状等が挙げられる。これらのうち、好ましいものは球状である。
(B)フィラー、又は(C)フィラーの少なくとも一方が、球状であることが好ましく、(B)フィラー、及び(C)フィラーの両方が、球状であることより好ましい。
(B)フィラーの粒径分布における極大値を示す粒子径は、100nm〜3000nmの範囲である。該粒子径がこの範囲を上回ると、遮光性組成物の塗布均一性が悪くなる。この範囲を下回ると、耐湿性が悪くなる。
好ましくは該粒子径が100nm〜1600nmの範囲であり、より好ましくは100nm〜900nmの範囲であり、更に100nm〜500nmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは100nm〜300nmの範囲であり、最も好ましくは200nm〜300nmの範囲である。
この範囲とすることで、遮光性組成物の塗布均一性がさらに良好となる。
(C)フィラーの粒径分布における極大値を示す粒子径は、5nm〜90nmの範囲である。該粒子径がこの範囲を上回ると、本発明の段差追従性の効果がほとんど発現されない。また、該粒子径がこの範囲を下回ると、フィラーの分散液を作製する場合に、分散液の粘度が高くなりすぎて、生産効率が著しく悪くなる。
好ましくは該粒子径が5nm〜70nmの範囲であり、より好ましくは5nm〜50nmの範囲であり、更に5nm〜40nmの範囲であることが好ましく、最も好ましくは5nm〜35nmの範囲である。
この範囲とすることで、遮光性組成物の段差追従性がさらに良好となる。
また、遮光性粒子、及び(B)フィラー、(C)フィラー(以下、適宜、遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーを総称して「各粒子」と称する。)は、いずれも、下記に記載のシランカップリング剤等で表面処理された粒子を用いることが好ましい。表面処理された粒子を用いることによって、遮光性組成物のサーマルサイクルテスト(TCT)耐性、保存安定性が向上し、例えば、サーマルサイクルテストの如き厳しい雰囲気を経た後も、パターン形成直後と同様な良好な形状を維持することがより容易に可能となる。
−シランカップリング剤−
粒子の表面処理に用いられるシランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルコキシシリル基、クロロシリル基、及びアセトキシシリル基から選択される少なくとも1種の官能基(以下、「「第1官能基」とも称する。」と、(メタ)アクリロイル基、アミノ基及びエポキシ基から選択される少なくとも1種の官能基(以下、「第2官能基」とも称する。)が好ましく、第2官能基が(メタ)アクリロイル基、又はアミノ基がより好ましく、第2官能基が(メタ)アクリロイル基がより好ましい。前記第2官能基が(メタ)アクリロイル基であると、保存安定性やTCT耐性の点で、有利である。
また、特公平7−68256号公報に記載される、第1官能基として、アルコキシシリル基、クロロシリル基、及びアセトキシシリル基から選択される少なくとも1種と、第2官能基として、イミダゾール基、アルキルイミダゾール基、及びビニルイミダゾール基から選択される少なくとも1種とを有するものも同様に好ましく用いることができる。
前記シランカップリング剤としては、特に制限はないが、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、特公平7−68256号公報に記載されるα−[[3−(トリメトキシシリル)プロポキシ]メチル]−イミダゾール−1−エタノール、2−エチル−4−メチル−α−[[3−(トリメトキシシリル)プロポキシ]メチル]−イミダゾール−1−エタノール、4−ビニル−α−[[3−(トリメトキシシリル)プロポキシ]メチル]−イミダゾール−1−エタノール、2−エチル−4−メチルイミダゾプロピルトリメトキシシラン、及びこれらの塩、分子内縮合物、分子間縮合物等が好適に挙げられる。これらは1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
前記シランカップリング剤による粒子の表面処理は、各粒子のみに対して予め行なってもよいし(この場合を以下「前処理」とも称す。)、遮光性組成物に含まれる他のフィラーの一部又は全部と合わせて行ってもよい。
前処理を行う方法としては、特に制限はなく、例えば、乾式法、水溶液法、有機溶媒法、スプレー法等の方法が挙げられる。前処理を行なう温度は、特に制限はないが、常温〜200℃が好ましい。
前処理を行なう際には触媒を加えることも好ましい。この触媒としては、特に制限はなく、例えば、酸、塩基、金属化合物、有機金属化合物等が挙げられる。
前処理を行なう場合のシランカップリング剤の添加量は、特に制限はないが、各粒子100質量部に対し、0.01質量部〜50質量部の範囲が好ましく、0.05質量部〜50質量部の範囲がより好ましい。前記添加量が上記範囲において、効果を発現するに十分な表面処理が行われ、かつ、処理後の各粒子の凝集に起因する取り扱い性の低下が抑制される。
前記シランカップリング剤は、前記第1官能基が、基材表面、各粒子表面、及びバインダーの活性基と反応し、更に前記第2官能基が、バインダーのカルボキシル基及びエチレン性不飽和基と反応するために、基材と遮光性組成物層との密着性を向上させる作用がある。一方、前記シランカップリング剤は反応性が高いため、そのものを遮光性組成物中に添加した場合には、拡散作用により、保存中に主に第2官能基が反応乃至失活してしまい、シェルフライフやポットライフが短くなることがある。
しかし、上述したように各粒子をシランカップリング剤で前処理したものを用いれば、拡散作用が抑制されることにより、シェルフライフやポットライフの問題が大幅に改善され、一液型とすることも可能になる。更に、球状のシリカに対して前処理を施す場合には、攪拌条件、温度条件、及び触媒の使用といった条件が自由に選べるため、前処理を行わずに添加する場合に比べてシランカップリング剤の第1官能基と球状のシリカ中の活性基との反応率を著しく高めることができる。したがって、特に無電解金メッキ、無電解半田メッキ、耐湿負荷試験といった苛酷な要求特性において非常に良好な結果が得られる。また、前記前処理を行うことでシランカップリング剤の使用量を少なくすることができ、シェルフライフ及びポットライフを更に改善できる。
なお、本発明で用いることができるシランカップリング剤で表面処理された球状のシリカとしては、例えば、電気化学工業:FB、SFPシリーズ、龍森:1−FX、東亜合成:HSPシリーズ、扶桑化学工業:SPシリーズなどが挙げられる。
また、本発明の遮光性組成物中のフィラー(B)及びフィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布は、5nm〜90nmの範囲及び100nm〜3000nmの範囲のそれぞれの範囲に極大値を有する。上記範囲の下限又は上限の技術的意義は、フィラー(B)及びフィラー(C)における前記説明と同様である。
また、本発明の遮光性組成物における、(B)フィラーと(C)フィラーとの含有量の比率が、質量基準で1:30〜1:2の範囲であることが好ましく、1:15〜1:5の範囲であることがより好ましい。この範囲の比率とすることで、段差追従性が良好となる。
(B)フィラーと(C)フィラーとの含有量の合計は、遮光性組成物の全固形分量に対し、好ましくは3質量%〜30質量%、より好ましくは5質量%〜20質量%、さらに好ましくは、6質量%〜15質量%である。
この範囲とすることで可視域の透過性がさらに良好となる。
なお、(B)フィラー、及び(C)フィラーは、それぞれ1種以上であればよく、いずれか一方が2種以上、あるいは両方が2種以上でもよい。
〔粒子分散液の調製〕
以上、遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーについて説明したが、これらの粒子は遮光性組成物を調製する前に、予め後述する分散剤、有機溶剤等とともにそれぞれを混合液として、例えばビーズミル、ロールミル等の粉砕機を用いて、粉砕しつつ混合・分散することにより分散して、遮光性粒子の分散液、(B)フィラーの分散液、及び(C)フィラーの分散液を調製しておくことが好ましい。遮光性組成物を調製する前に各分散液としておくことで、これらの粒子は微粒子に分散されて、本発明の効果をより一層発現することができる。
なお、遮光性染料は、分散液とする必要がなく、有機溶剤に溶解して、あるいはそのまま遮光性組成物を調製することができる。遮光性粒子の場合には遮光性粒子を予め分散液とすることが好ましい。以下に、遮光性粒子を用いる場合を例として説明する。
以下、遮光性粒子の分散液、(B)フィラーの分散液、及び(C)フィラーの分散液を総称して、「粒子分散液」と称するが、これらの粒子分散液の調製について述べる。
<粒子分散液の調製>
本発明の遮光性組成物の調整に当たっては、予め遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーを別個に分散して、遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液としておくことが好ましい態様である。
各粒子分散液は、前記遮光性粒子、(B)フィラー、又は(C)フィラーのいずれか1種と有機溶剤とを分散するが、この際必要によって分散剤、樹脂等を添加してもよい。さらに、顔料誘導体など、必要に応じて他の成分を用いて構成することができる。
上記したように、遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーを別個に分散して、遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液をそれぞれ調製することが好ましい態様であるが、(B)フィラーと(C)フィラーとは同時に同一の分散液として調製してもよく、また遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーを同時に同一の分散液として調製してもよい。これらの態様の中でも、処方設計の自由度を向上させる(例えば、固形分の変更や、経時安定性向上のための粘度変更など)ために、(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液を別個に調製することが好ましい。
粒子分散液の調製は、特に制限されないが、例えば、遮光性粒子、(B)フィラー、又は(C)フィラーのうちの1種と分散剤と有機溶剤とを、縦型若しくは横型のサンドグラインダー、ピンミル、スリットミル、超音波分散機等を用いて、0.01mm〜1mmの粒径のガラス、ジルコニア等でできたビーズで微分散処理を行なうことにより得ることができる。
ビーズ分散を行なう前に、二本ロール、三本ロール、ボールミル、トロンミル、ディスパー、ニーダー、コニーダー、ホモジナイザー、ブレンダー、単軸若しくは2軸の押出機等を用いて、強い剪断力を与えながら混練分散処理を行なうことも可能である。
なお、混練、分散についての詳細は、T.C.Patton著”Paint Flow and Pigment Dispersion”(1964年 John Wiley and Sons社刊)等に記載されている。
(分散剤)
それぞれの粒子分散液に含まれることが好ましい分散剤について説明する。粒子分散液に分散剤を含むことにより、分散性、分散安定性が向上する。
本発明の粒子分散液に用いうる分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕、及び、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤等を挙げることができる。
高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子としては、例えば、特開平3−112992号公報、特表2003−533455号公報等に記載の末端にりん酸基を有する高分子、特開2002−273191号公報等に記載の末端にスルホン酸基を有する高分子、特開平9−77994号公報等に記載の有機色素の部分骨格や複素環を有する高分子、特開2008−29901号公報等に記載の片末端に水酸基又はアミノ基を有するオリゴマー又はポリマーと酸無水物で変性して製造される高分子などが挙げられる。また、特開2007−277514号公報に記載の高分子末端に2個以上の赤外線遮蔽材表面へのアンカー部位(酸基、塩基性基、有機色素の部分骨格やヘテロ環等)を導入した高分子も分散安定性に優れ好ましい。
表面へのアンカー部位を有するグラフト型高分子としては、例えば、特開昭54−37082号公報、特表平8−507960号公報、特開2009−258668号公報等に記載のポリ(低級アルキレンイミン)とポリエステルの反応生成物、特開平9−169821号公報等に記載のポリアリルアミンとポリエステルの反応生成物、特開2009−203462号公報に記載の塩基性基と酸性基を有する両性分散樹脂、特開平10−339949号、特開2004−37986号公報等に記載のマクロモノマーと、窒素原子モノマーとの共重合体、特開2003−238837号公報、特開2008−9426号公報、特開2008−81732号公報等に記載の有機色素の部分骨格や複素環を有するグラフト型高分子、特開2010−106268号公報等に記載のマクロモノマーと酸基含有モノマーの共重合体等が挙げられる。
表面へのアンカー部位を有するグラフト型高分子をラジカル重合で製造する際に用いるマクロモノマーとしては、公知のマクロモノマーを用いることができ、東亜合成(株)製のマクロモノマーAA−6(末端基がメタクリロイル基であるポリメタクリル酸メチル)、AS−6(末端基がメタクリロイル基であるポリスチレン)、AN−6S(末端基がメタクリロイル基であるスチレンとアクリロニトリルの共重合体)、AB−6(末端基がメタクリロイル基であるポリアクリル酸ブチル)、ダイセル化学工業(株)製のプラクセルFM5(メタクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン5モル当量付加品)、FA10L(アクリル酸2−ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン10モル当量付加品)、及び特開平2−272009号公報に記載のポリエステル系マクロモノマー等が挙げられる。これらの中でも、特に柔軟性かつ親溶剤性に優れるポリエステル系マクロモノマーが、遮光性組成物における赤外線遮蔽材の分散性、分散安定性、及び赤外線遮蔽材を用いた遮光性組成物が示す現像性の観点から特に好ましく、更に、特開平2−272009号公報に記載のポリエステル系マクロモノマーで表されるポリエステル系マクロモノマーが最も好ましい。
表面へのアンカー部位を有するブロック型高分子としては、特開2003−49110号公報、特開2009−52010号公報等に記載のブロック型高分子が好ましい。
分散剤としては、例えば、公知の分散剤や界面活性剤を適宜選択して用いることができる。
そのような具体例としては、BYKChemie社製「Disperbyk−101(ポリアミドアミン燐酸塩)、107(カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアミド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和ポリカルボン酸)、EFKA社製「EFKA4047、4050〜4010〜4165(ポリウレタン系)、EFKA4330〜4340(ブロック共重合体)、4400〜4402(変性ポリアクリレート)、5010(ポリエステルアミド)、5765(高分子量ポリカルボン酸塩)、6220(脂肪酸ポリエステル)、6745(フタロシアニン誘導体)」、味の素ファンテクノ社製「アジスパーPB821、PB822、PB880、PB881」、共栄社化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合体)」、楠本化成社製「ディスパロンKS−860、873SN、874、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル)、DA−703−50、DA−705、DA−725」、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン重縮合物)」、「ホモゲノールL−18(高分子ポリカルボン酸)」、「エマルゲン920、930、935、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン86(ステアリルアミンアセテート)」、日本ルーブリゾール(株)製「ソルスパース5000(フタロシアニン誘導体)、13240(ポリエステルアミン)、3000、17000、27000(末端部に機能部を有する高分子)、24000、28000、32000、38500(グラフト型高分子)」、日光ケミカル社製「ニッコールT106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)」、川研ファインケミカル(株)製 ヒノアクトT−8000E等、信越化学工業(株)製、オルガノシロキサンポリマーKP341、裕商(株)製「W001:カチオン系界面活性剤」、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オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン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、ソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤、「W004、W005、W017」等のアニオン系界面活性剤、森下産業(株)製「EFKA−46、EFKA−47、EFKA−47EA、EFKAポリマー100、EFKAポリマー400、EFKAポリマー401、EFKAポリマー450」、サンノプコ(株)製「ディスパースエイド6、ディスパースエイド8、ディスパースエイド15、ディスパースエイド9100」等の高分子分散剤、(株)ADEKA製「アデカプルロニックL31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121、P−123」、及び三洋化成(株)製「イオネット(商品名)S−20」等が挙げられる。
これらの分散剤は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、本発明の分散剤は、前記遮光性粒子、(B)及び(C)のフィラー表面へのアンカー部位を有する末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子と伴に、アルカリ可溶性樹脂と併用して用いてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、(メタ)アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等、並びに側鎖にカルボン酸を有する酸性セルロース誘導体、水酸基を有するポリマーに酸無水物を変性した樹脂が挙げられるが、特に(メタ)アクリル酸共重合体が好ましい。また、特開平10−300922号公報に記載のN位置換マレイミドモノマー共重合体、特開2004−300204号公報に記載のエーテルダイマー共重合体、特開平7−319161号公報に記載の重合性基を含有するアルカリ可溶性樹脂も好ましい。
分散性、現像性、沈降性の観点から、好ましくは、特開2010−106268号公報に記載の以下に示す樹脂が好ましく、特に、分散性の観点から、側鎖にポリエステル鎖を有する高分子分散剤が好ましく、また、分散性と、フォトリソグラフィー法により形成されたパターンの解像性の観点から、酸基とポリエステル鎖とを有する樹脂が好ましい。分散剤における好ましい酸基としては、吸着性の観点から、pKaが6以下の酸基が好ましく、特にカルボン酸、スルホン酸、リン酸が好ましい。
以下に、本発明において好ましく用いられる特開2010−106268号公報に記載される分散剤について説明する。
好ましい分散剤としては、分子内に、水素原子を除いた原子数が40〜10000の範囲であり、ポリエステル構造、ポリエーテル構造、及びポリアクリレート構造から選択されるグラフト鎖を有するグラフト共重合体であり、少なくとも下記式(a)〜式(d)のいずれかで表される構造単位を含むことが好ましく、少なくとも、下記式(1A)、下記式(2A)、下記式(3A)、下記式(3B)、及び下記(d)のいずれかで表される構造単位を含むことがより好ましい。
式(a)〜式(d)において、W、W、W及びWはそれぞれ独立に酸素原子或いはNHを表し、特に酸素原子が好ましい。
式(a)〜式(d)において、X、X、X、X及びXはそれぞれ独立に水素原子或いは1価の有機基を表す。X、X、X、X及びXとしては、合成上の制約の観点から、好ましくは水素原子、或いは炭素数1から12のアルキル基であり、水素原子或いはメチル基であることがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
式(a)〜式(d)において、Y、Y、Y及びYはそれぞれ独立に2価の連結基であり、特に構造上制約されない。Y、Y、Y及びYで表される2価の連結基として、具体的には、下記の(Y−1)から(Y−21)の連結基などが挙げられる。下記構造でA、Bはそれぞれ、式(a)〜式(d)における左末端基、右末端基との結合を意味する。下記に示した構造のうち、合成の簡便性から、(Y−2)、(Y−13)であることがより好ましい。
式(a)〜式(d)において、Z、Z、Z及びZは、それぞれ独立に1価の置換基であり、特に、構造は限定されないが、具体的には、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、或いはヘテロアリールオキシ基、アルキルチオエーテル基、アリールチオエーテル基、或いはヘテロアリールチオエーテル基、アミノ基などが挙げられる。この中でも、Z、Z、Z及びZで表される1価の有機基としては、特に分散性向上の観点から、立体反発効果を有することが好ましく、Z〜Zで表される置換基としては、各々独立に炭素数5から24のアルキル基又は炭素数5〜24のアルコキシ基が好ましく、その中でも、特に各々独立に炭素数5〜24の分岐アルキル基を有するアルコキシ基或いは炭素数5〜24の環状アルキル基を有するアルコキシ基が好ましい。また、Zで表される置換基としては、各々独立に炭素数5〜24のアルキル基が好ましく、その中でも、各々独立に炭素数5〜24の分岐アルキル基或いは炭素数5〜24の環状アルキル基が好ましい。
式(a)〜式(d)において、n、m、p及びqはそれぞれ1から500の整数である。
また、式(a)及び式(b)において、j及びkは、それぞれ独立に、2〜8の整数を表す。式(a)及び式(b)におけるj及びkは、分散安定性、現像性の観点から、4〜6の整数が好ましく、5が最も好ましい。
式(c)中のRは、分岐又は直鎖のアルキレン基を表す。式(c)中のRは、炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基であることがより好ましい。
式(d)中のRは水素原子又は1価の有機基を表し、この1価の有機基としては特に構造上限定はされない。式(d)中のRとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基が挙げられ、さらに好ましくは、水素原子、又はアルキル基である。式(d)中のRがアルキル基である場合、該アルキル基としては、炭素数1〜20の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の分岐状アルキル基、又は炭素数5〜20の環状アルキル基が好ましく、炭素数1〜20の直鎖状アルキル基がより好ましく、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。また、式(d)中のRとしては、グラフト共重合体中に構造の異なるRを2種以上混合して用いてもよい。
グラフト共重合体において、式(a)〜式(d)で表される構造単位は、質量換算で、グラフト共重合体の総質量に対し10%〜90%の範囲で含まれることが好ましく、30%〜70%の範囲で含まれることがより好ましい。式(a)〜式(d)で表される構造単位が、この範囲内で含まれると顔料の分散性が高く、遮光膜を形成する際の現像性が良好である。
また、グラフト共重合体においては、2種以上の構造が異なるグラフト共重合体を含有することができる。
前記式(a)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(1A)で表される構造単位であることがより好ましい。
また、前記式(b)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(2A)で表される構造単位であることがより好ましい。
式(1A)中、X、Y、Z及びnは、式(a)におけるX、Y、Z及びnと同義であり、好ましい範囲も同様である。
式(2A)中、X、Y、Z及びmは、式(b)におけるX、Y、Z及びmと同義であり、好ましい範囲も同様である。
また、前記式(c)で表される構造単位としては、分散安定性、現像性の観点から、下記式(3A)又は下記式(3B)で表される構造単位であることがより好ましい。
式(3A)又は(3B)中、X、Y、Z及びpは、前記式(c)におけるX、Y、Z及びpと同義であり、好ましい範囲も同様である。
グラフト共重合体としては、前記式(1A)で表される構造単位を有するものであることがより好ましい。
グラフト共重合体の具体例として、以下に示す化合物が挙げられる。なお、下記例示化合物中、各構造単位に併記される数値は、当該構造単位の含有量〔質量%:適宜、(wt%)と記載〕を表す。側鎖の繰り返し部位に併記される数値は、当該繰り返し部位の繰り返し数を示す。
本発明における分散剤としては、例示化合物72のようにポリエステル鎖を有する化合物が好ましい。
粒子分散液を調製する際の分散剤の含有量としては、各粒子分散液中の全固形分質量に対して、1質量%〜90質量%が好ましく、3質量%〜70質量%がより好ましい。
粒子分散液には、さらに有機溶剤を含むことが好ましく、必要によって、その他にアルカリ可溶性バインダー、界面活性剤などを加えてもよい。
有機溶剤を含む場合の遮光性粒子の粒子分散液中の含有量は、好ましくは2質量%〜15質量%、さらに好ましくは3質量%〜10質量%、最も好ましくは4質量%〜8質量%である。この範囲を上回ると経時での粒子の分散安定性が悪くなり、下回ると遮光性組成物として塗布した場合の遮光性能が低くなる。
(B)フィラーのフィラー分散液中の含有量は、好ましくは0.1質量%〜5質量%、さらに好ましくは0.1質量%〜3質量%、最も好ましくは0.1質量%〜2質量%である。この範囲を上回ると経時での粒子の分散安定性が悪くなり、下回ると本発明の効果である段差追従性がやや劣る。
(C)フィラーのフィラー分散液中の含有量は、好ましくは1質量%〜20質量%、さらに好ましくは1質量%〜15質量%、最も好ましくは1質量%〜10質量%である。この範囲を上回ると経時での粒子の分散安定性が悪くなり、下回ると本発明の効果である段差追従性がやや劣る。
(溶剤)
各粒子分散液、及び遮光性組成物に、使用可能な溶剤としては、特に制限はなく、本発明の遮光性組成物の各成分を均一に溶解或いは分散しうるものであれば、目的に応じて適宜選択することができる。
使用可能な溶剤の例としては、メタノール、エタノール、ノルマル−プロパノール、イソプロパノール、ノルマル−ブタノール、セカンダリーブタノール、ノルマル−ヘキサノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸−ノルマル−アミル、硫酸メチル、プロピオン酸エチル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びメトキシプロピルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;四塩化炭素、トリクロロエチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、塩化メチレン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイド、スルホラン等が挙げられる。その中でも、酢酸ブチル、1−メトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましく、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含有することが最も好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
遮光性粒子を含む分散液中における遮光性粒子の含有量としては、分散液中の全固形分(質量)に対して、30質量%〜80質量%が好ましく、40質量%〜70質量%がより好ましい。遮光性粒子の含有量が前記範囲内であると、遮光性粒子が分散されやすく、また得られた分散液の保存性が良好である。
(B)フィラーを含む分散液、及び(C)フィラーを含む分散液中における(B)フィラー、及び(C)フィラーのそれぞれの含有量としては、(B)フィラーについては各フィラー分散液中の全固形分(質量)に対して、20質量%〜70質量%が好ましく、30質量%〜50質量%がより好ましい。(C)フィラーについては各フィラー分散液中の全固形分(質量)に対して、3質量%〜30質量%が好ましく、5質量%〜20質量%がより好ましい。フィラーの含有量が前記範囲内であると、フィラーが分散されやすく、また得られた分散液の保存性が良好である。
粒子分散液中の分散剤の含有量は、粒子分散液が含む遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーのそれぞれの質量に対し、30質量%〜80質量%が好ましく、40質量%〜80質量%がより好ましく、この範囲とすることによって粒子が分散されやすく、また得られた分散液の保存性が良好である。
本発明の遮光性組成物は、(A)遮光性粒子又は遮光性染料のいずれか1種、(B)フィラー、及び(C)フィラーのそれぞれの分散液に、さらに(D)重合性化合物、(E)光重合開始剤を含むことが好ましく、これらの成分を含むことによって、遮光性組成物は感放射線性を有することができ、パターン形成することができ、あるいは硬化性を有することができる。
<(D)重合性化合物>
本発明の遮光性組成物は、(D)重合性化合物を含有することが好ましい。
ここで用いられる重合性化合物としては、酸、ラジカル、及び、熱の少なくとも1種により反応する官能基(本明細書では、このような官能基を「重合性基」と称することがある)を分子内に有する化合物であればいずれを用いてもよく、好ましくは、分子内に複数の重合性基を有する多官能重合性化合物であることが好ましい。
本発明に好適に用いられる、酸、ラジカル、及び、熱の少なくともいずれかに反応する重合性の官能基を有する重合性化合物としては、不飽和エステル官能基、不飽和アミド基、ビニルエーテル基、アリル基等のエチレン性不飽和基を有するエチレン性不飽和基含有化合物;メチロール化合物、ビスマレイミド化合物、ベンゾシクロブテン化合物、ビスアリルナジイミド化合物、及びベンゾオキサジン化合物などが挙げられる。
本発明に好ましく用いることができる重合性化合物としては、一般的なラジカル重合性化合物が挙げられ、当該産業分野においてエチレン性不飽和二重結合を有する化合物として広く知られる化合物を特に限定無く用いることができる。
これらは、例えば、モノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体及びオリゴマー、又はそれらの混合物並びにそれらの共重合体などの化学的形態をもつ。
モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)、そのエステル類、アミド類、及びこれらの共重合体が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。
特に、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステルは、露光部において高い疎水性を発現できるので、アルカリ現像によって所望の形状を有するパターンを形成しやすく、また、耐久性の高いパターンが得られる点で好ましい(特に、ソルダレジストで覆われる金属配線の配線密度が高い場合など、ソルダレジストに対してより厳しい耐久性が求められる場合、上記効果は顕著である)。
また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類或いはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。
また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物、更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル或いはアミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
不飽和カルボン酸エステルとしては、メタクリル酸エステルが好ましく、テトラメ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、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサ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トリメタクリレート、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ジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等、及びこれらのEO変性体、PO変性体が挙げられる。
また、不飽和カルボン酸エステルとしては、イタコン酸エステルも好ましく、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸エステルとして、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、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、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トリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオ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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、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トリアクリレート、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ジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、等がある。また、これらの化合物のEO変性体、又は、PO変性体も挙げられる。
その他のエステルの例として、例えば、特公昭51−47334号公報、特開昭57−196231号公報に記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号公報、特開昭59−5241号公報、特開平2−226149号公報に記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報に記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。更に、前述のエステルモノマーは混合物としても使用することができる。
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記一般式(E)で示される水酸基を含有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
CH=C(R)COOCHCH(R)OH (E)
〔ただし、R及びRは、各々独立に、H又はCHを示す。〕
また、特開昭51−37193号、特公平2−32293号公報、特公平2−16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号公報、特公昭56−17654号公報、特公昭62−39417号公報、特公昭62−39418号公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号公報、特開昭63−260909号公報、特開平1−105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する付加重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた遮光性組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号公報、特公昭49−43191号公報、特公昭52−30490号公報、各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号公報、特公平1−40337号公報、特公平1−40336号公報記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号公報記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号公報記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に光硬化性モノマー及びオリゴマーとして紹介されているものも使用することができる。
本発明において、ラジカル重合性化合物を添加する場合、硬化感度の観点から、2個以上のエチレン性不飽和結合を含有する多官能重合性化合物を用いることが好ましく、3個以上の含有することが更に好ましい。中でも(メタ)アクリル酸エステル構造を2個以上含有することが好ましく、3個以上含有することがより好ましく、4個以上含有することが最も好ましい。
また、硬化感度、及び、未露光部の現像性の観点からは、EO変性体を含有する化合物が好ましく、硬化感度、及び、露光部強度の観点からは、ウレタン結合を含む化合物も好ましく用いられる。更に、パターン形成時の現像性の観点からは、酸基を有する化合物が好ましく用いられる。
以上の観点より、本発明における重合性化合物としては、ビスフェノールAジアクリレート、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、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トリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、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トリアクリレート、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、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体などが好ましく挙げられ、また、市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(以上、山陽国策パルプ社製)、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(以上、共栄社製)が好ましい。
なかでも、ビスフェノールAジアクリレートEO変性体、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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ペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートEO変性体、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートEO変性体などが、市販品としては、DPHA−40H(日本化薬社製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)がより好ましい。
また、酸基を有するエチレン性不飽和化合物類も好適であり、市販品としては、例えば、東亞合成株式会社製のカルボキシル基含有3官能アクリレートであるTO−756、及びカルボキシル基含有5官能アクリレートであるTO−1382などが挙げられる。
その他、高耐熱性の重合性化合物として、例えば、ベンゾシクロブテン(BCB)、ビスアリルナジイミド(BANI)、ベンゾオキサジン、メラミン及びその類縁体などが挙げられる。
また、重合性化合物は2種以上を使用することが可能である。
重合性化合物の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、3質量%以上80質量%以下であることが好ましく、5質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
重合性化合物がポリマーである場合、重合性化合物が、後に詳述するアルカリ可溶性バインダーと同一であってもよい(すなわち、重合性化合物とアルカリ可溶性バインダーとが同一成分であってもよい)。この形態における、重合性化合物の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、3質量%以上80質量%以下であることが好ましく、5質量%以上60質量%以下であることがより好ましい。
<(E)光重合開始剤>
本発明の遮光性組成物は、(E)光重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明における光重合開始剤としては、光、熱のいずれか或いはその双方により重合性化合物の重合を開始する能力を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光重合性化合物であることが好ましい。光で重合を開始させる場合、紫外線領域から可視の光線に対して感光性を有するものが好ましい。
また、熱で重合を開始させる場合には、150℃〜250℃で分解する開始剤が好ましい。
本発明に用いうる光重合開始剤としては、少なくとも芳香族基を有する化合物であることが好ましく、例えば、アシルホスフィン化合物、アセトフェノン系化合物、α−アミノケトン化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、ケタール誘導体化合物、チオキサントン化合物、オキシム化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、トリハロメチル化合物、アゾ化合物、有機過酸化物、ジアゾニウム化合物、ヨードニウム化合物、スルホニウム化合物、アジニウム化合物、ベンゾインエーテル系化合物、ケタール誘導体化合物、メタロセン化合物等のオニウム塩化合物、有機硼素塩化合物、ジスルホン化合物などが挙げられる。
感度の観点から、オキシム化合物、アセトフェノン系化合物、α−アミノケトン化合物、トリハロメチル化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、及び、チオール化合物が好ましい。
以下、本発明に好適な光重合開始剤の例を挙げるが、本発明はこれらに制限されるものではない。
アセトフェノン系化合物としては、具体的には、例えば、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、4’−イソプロピル−2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−トリル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、及び、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−オンなどが挙げられる。
トリハロメチル化合物として、より好適には、すくなくとも一つのモノ、ジ、又はトリハロゲン置換メチル基がs−トリアジン環に結合したs−トリアジン誘導体、具体的には、例えば、2,4,6−トリス(モノクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2―n−プロピル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(α,α,β−トリクロロエチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3,4−エポキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−クロロフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−〔1−(p−メトキシフェニル)−2,4−ブタジエニル〕−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−スチリル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−i−プロピルオキシスチリル)−4、6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−フェニルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ベンジルチオ−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(ジブロモメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メトキシ−4,6−ビス(トリブロモメチル)−s−トリアジン等が挙げられる。
ヘキサアリールビイミダゾール化合物としては、例えば、特公平6−29285号公報、米国特許第3,479,185号、同第4,311,783号、同第4,622,286号等の各明細書に記載の種々の化合物、具体的には、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ブロモフェニル))4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o,p−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラ(m−メトキシフェニル)ビイジダゾール、2,2’−ビス(o,o’−ジクロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−ニトロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール、2,2’−ビス(o−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
オキシム化合物としては、J.C.S.Perkin II(1979)1653−1660、J.C.S.Perkin II(1979)156−162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995)202−232、特開2000−66385号公報記載の化合物、特開2000−80068号公報、特表2004−534797号公報記載の化合物、BASFジャパン社製 IRGACURE OXE 01(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)])、IRGACURE OXE 02(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)),2−(アセチルオキシイミノメチル)チオキサンテン−9−オン等が挙げられる。
好ましくは更に、特開2007−231000号公報、及び、特開2007−322744号公報に記載される環状オキシム化合物も好適に用いることができる。
最も好ましくは、特開2007−269779公報に示される特定置換基を有するオキシム化合物や、特開2009−191061公報に示されるチオアリール基を有するオキシム化合物が挙げられる。
具体的には、オキシム化合物としては、下記式(i)で表される化合物が好ましい。なお、オキシムのN−O結合が(E)体のオキシム化合物であっても、(Z)体のオキシム化合物であっても、(E)体と(Z)体との混合物であってもよい。
(式(i)中、R及びBは各々独立に一価の置換基を表し、Aは二価の有機基を表し、Arはアリール基を表す。)
前記Rで表される一価の置換基としては、一価の非金属原子団であることが好ましい。前記一価の非金属原子団としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、複素環基、アルキルチオカルボニル基、アリールチオカルボニル基等が挙げられる。また、これらの基は、1以上の置換基を有していてもよい。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
置換基としてはハロゲン原子、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシル基、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
置換基を有していてもよいアルキル基としては、炭素数1〜30のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクダデシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基、2−エチルヘキシル基、フェナシル基、1−ナフトイルメチル基、2−ナフトイルメチル基、4−メチルスルファニルフェナシル基、4−フェニルスルファニルフェナシル基、4−ジメチルアミノフェナシル基、4−シアノフェナシル基、4−メチルフェナシル基、2−メチルフェナシル基、3−フルオロフェナシル基、3−トリフルオロメチルフェナシル基、及び、3−ニトロフェナシル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、ビフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アンスリル基、9−フェナントリル基、1−ピレニル基、5−ナフタセニル基、1−インデニル基、2−アズレニル基、9−フルオレニル基、ターフェニル基、クオーターフェニル基、o−、m−及びp−トリル基、キシリル基、o−、m−及びp−クメニル基、メシチル基、ペンタレニル基、ビナフタレニル基、ターナフタレニル基、クオーターナフタレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、インダセニル基、フルオランテニル基、アセナフチレニル基、アセアントリレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、ビアントラセニル基、ターアントラセニル基、クオーターアントラセニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、プレイアデニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、並びに、オバレニル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアシル基としては、炭素数2〜20のアシル基が好ましく、具体的には、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタノイル基、ベンゾイル基、1−ナフトイル基、2−ナフトイル基、4−メチルスルファニルベンゾイル基、4−フェニルスルファニルベンゾイル基、4−ジメチルアミノベンゾイル基、4−ジエチルアミノベンゾイル基、2−クロロベンゾイル基、2−メチルベンゾイル基、2−メトキシベンゾイル基、2−ブトキシベンゾイル基、3−クロロベンゾイル基、3−トリフルオロメチルベンゾイル基、3−シアノベンゾイル基、3−ニトロベンゾイル基、4−フルオロベンゾイル基、4−シアノベンゾイル基、及び、4−メトキシベンゾイル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基としては、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基が好ましく、具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、デシルオキシカルボニル基、オクタデシルオキシカルボニル基、及び、トリフルオロメチルオキシカルボニル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアリールオキシカルボニル基として具体的には、フェノキシカルボニル基、1−ナフチルオキシカルボニル基、2−ナフチルオキシカルボニル基、4−メチルスルファニルフェニルオキシカルボニル基、4−フェニルスルファニルフェニルオキシカルボニル基、4−ジメチルアミノフェニルオキシカルボニル基、4−ジエチルアミノフェニルオキシカルボニル基、2−クロロフェニルオキシカルボニル基、2−メチルフェニルオキシカルボニル基、2−メトキシフェニルオキシカルボニル基、2−ブトキシフェニルオキシカルボニル基、3−クロロフェニルオキシカルボニル基、3−トリフルオロメチルフェニルオキシカルボニル基、3−シアノフェニルオキシカルボニル基、3−ニトロフェニルオキシカルボニル基、4−フルオロフェニルオキシカルボニル基、4−シアノフェニルオキシカルボニル基、及び、4−メトキシフェニルオキシカルボニル基が例示できる。
置換基を有していてもよい複素環基としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子若しくはリン原子を含む、芳香族又は脂肪族の複素環が好ましい。
具体的には、チエニル基、ベンゾ[b]チエニル基、ナフト[2,3−b]チエニル基、チアントレニル基、フリル基、ピラニル基、イソベンゾフラニル基、クロメニル基、キサンテニル基、フェノキサチイニル基、2H−ピロリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、インドリジニル基、イソインドリル基、3H−インドリル基、インドリル基、1H−インダゾリル基、プリニル基、4H−キノリジニル基、イソキノリル基、キノリル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサニリル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、プテリジニル基、4aH−カルバゾリル基、カルバゾリル基、β−カルボリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ペリミジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェナルサジニル基、イソチアゾリル基、フェノチアジニル基、イソキサゾリル基、フラザニル基、フェノキサジニル基、イソクロマニル基、クロマニル基、ピロリジニル基、ピロリニル基、イミダゾリジニル基、イミダゾリニル基、ピラゾリジニル基、ピラゾリニル基、ピペリジル基、ピペラジニル基、インドリニル基、イソインドリニル基、キヌクリジニル基、モルホリニル基、及び、チオキサントリル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアルキルチオカルボニル基として具体的には、メチルチオカルボニル基、プロピルチオカルボニル基、ブチルチオカルボニル基、ヘキシルチオカルボニル基、オクチルチオカルボニル基、デシルチオカルボニル基、オクタデシルチオカルボニル基、及び、トリフルオロメチルチオカルボニル基が例示できる。
置換基を有していてもよいアリールチオカルボニル基として具体的には、1−ナフチルチオカルボニル基、2−ナフチルチオカルボニル基、4−メチルスルファニルフェニルチオカルボニル基、4−フェニルスルファニルフェニルチオカルボニル基、4−ジメチルアミノフェニルチオカルボニル基、4−ジエチルアミノフェニルチオカルボニル基、2−クロロフェニルチオカルボニル基、2−メチルフェニルチオカルボニル基、2−メトキシフェニルチオカルボニル基、2−ブトキシフェニルチオカルボニル基、3−クロロフェニルチオカルボニル基、3−トリフルオロメチルフェニルチオカルボニル基、3−シアノフェニルチオカルボニル基、3−ニトロフェニルチオカルボニル基、4−フルオロフェニルチオカルボニル基、4−シアノフェニルチオカルボニル基、及び、4−メトキシフェニルチオカルボニル基が挙げられる。
前記Bで表される一価の置換基としては、アリール基、複素環基、アリールカルボニル基、又は、複素環カルボニル基を表す。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
中でも、特に好ましくは以下に示す構造である。
下記の構造中、Y、X、及び、nは、それぞれ、後述する式(ii)におけるY、X、及び、nと同義であり、好ましい例も同様である。
前記Aで表される二価の有機基としては、炭素数1〜12のアルキレン基、シクロヘキシレン基、アルキニレン基が挙げられる。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
中でも、Aとしては、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、無置換のアルキレン基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ドデシル基)で置換されたアルキレン基、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)で置換されたアルキレン基、アリール基(例えば、フェニル基、p−トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基、スチリル基)で置換されたアルキレン基が好ましい。
前記Arで表されるアリール基としては、炭素数6〜30のアリール基が好ましく、また、置換基を有していてもよい。置換基としては、先に置換基を有していてもよいアリール基の具体例として挙げた置換アリール基に導入された置換基と同様のものが例示できる。
中でも、感度を高め、加熱経時による着色を抑制する点から、置換又は無置換のフェニル基が好ましい。
式(i)においては、前記Arと隣接するSとで形成される「SAr」の構造が、以下に示す構造であることが感度の点で好ましい。なお、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
オキシム化合物は、下記式(ii)で表される化合物であることが好ましい。
(式(ii)中、R及びXは各々独立に一価の置換基を表し、A及びYは各々独立に二価の有機基を表し、Arはアリール基を表し、nは0〜5の整数である。)
式(ii)におけるR、A、及びArは、前記式(i)におけるR、A、及びArと同義であり、好ましい例も同様である。
前記Xで表される一価の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、複素環基、ハロゲン原子が挙げられる。また、これらの基は1以上の置換基を有していてもよい。置換基としては、前述した置換基が例示できる。また、前述した置換基は、更に他の置換基で置換されていてもよい。
これらの中でも、Xとしては、溶剤溶解性と長波長領域の吸収効率向上の点から、アルキル基が好ましい。
また、式(ii)におけるnは、0〜5の整数を表し、0〜2の整数が好ましい。
前記Yで表される二価の有機基としては、以下に示す構造が挙げられる。なお、以下に示される基において、*は、前記式(ii)において、Yと隣接する炭素原子との結合位置を示す。
中でも、高感度化の観点から、下記に示す構造が好ましい。
更にオキシム化合物は、下記式(iii)で表される化合物であることが好ましい。
式(iii)におけるR、X、A、Ar、及び、nは、前記式(ii)におけるR、X、A
、Ar、及び、nとそれぞれ同義であり、好ましい例も同様である。
以下、好適に用いられるオキシム化合物の具体例(C−4)〜(C−13)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
オキシム化合物は、350nm〜500nmの波長領域に極大吸収波長を有するものであり、360nm〜480nmの波長領域に吸収波長を有するものであることが好ましく、365nm及び455nmの吸光度が高いものが特に好ましい。
オキシム化合物は、365nm又は405nmにおけるモル吸光係数が、感度の観点から、3,000〜300,000であることが好ましく、5,000〜300,000であることがより好ましく、10,000〜200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、紫外可視分光光度計(Varian社製Carry−5 spctrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光重合開始剤としては、オキシム化合物、アセトフェノン系化合物、及び、アシルホスフィン化合物からなる群より選択される化合物が更に好ましい。より具体的には、例えば、特開平10−291969号公報に記載のアミノアセトフェノン系開始剤、特許第4225898号公報に記載のアシルホスフィンオキシド系開始剤、及び、既述のオキシム系開始剤、更にオキシム系開始剤として、特開2001−233842号記載の化合物も用いることができる。
アセトフェノン系開始剤としては、市販品であるIRGACURE−907、IRGACURE−369、及び、IRGACURE−379(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。またアシルホスフィン系開始剤としては市販品であるIRGACURE−819やDAROCUR−TPO(商品名:いずれもBASFジャパン社製)を用いることができる。
光重合開始剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対する光重合開始剤の含有量は、0.01質量%〜30質量%が好ましく、0.1質量%〜20質量%がより好ましく、0.1質量%〜15質量%が特に好ましい。
以下、本発明の遮光性組成物が含有することが好ましいその他の成分について説明する。
(増感剤)
本発明の遮光性組成物は、増感剤を含有することが好ましい。
増感剤を光重合開始剤と組み合わせることで、放射線硬化の際に低照度でも密着性の高い遮光性組成物が得られる。
この様な増感剤の例としては、アミン類、例えばM.R.Sanderら著「Journal of Polymer Society」第10巻3173頁(1972)、特公昭44−20189号公報、特開昭51−82102号公報、特開昭52−134692号公報、特開昭59−138205号公報、特開昭60−84305号公報、特開昭62−18537号公報、特開昭64−33104号公報、Research Disclosure 33825号記載の化合物等が挙げられ、具体的には、トリエタノールアミン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ホルミルジメチルアニリン、p−メチルチオジメチルアニリン等が挙げられる。
増感剤の別の例としてはチオール及びスルフィド類、例えば、特開昭53−702号公報、特公昭55−500806号公報、特開平5−142772号公報記載のチオール化合物、特開昭56−75643号公報のジスルフィド化合物等が挙げられ、具体的には、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、N−フェニルメルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプト−4(3H)−キナゾリン、β−メルカプトナフタレン、等が挙げられる。
また別の例としては、アミノ酸化合物(例、N−フェニルグリシン等)、特公昭48−42965号公報記載の有機金属化合物(例、トリブチル錫アセテート等)、特公昭55−34414号公報記載の水素供与体、特開平6−308727号公報記載のイオウ化合物(例、トリチアン等)等が挙げられる。
増感剤の含有量は、重合成長速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の観点から、遮光性組成物の全固形分に対し、質量基準で、0.1%〜30%の範囲が好ましく、1%〜25%の範囲がより好ましく、0.5%〜20%の範囲が更に好ましい。
(アルカリ可溶性バインダー)
本発明の遮光性組成物は、アルカリ可溶性バインダーを含有することが好ましい。
アルカリ可溶性バインダーを含有することにより、遮光性組成物から得られる膜にパターン形成をするべく、露光を行った場合、未露光部をアルカリ現像液で除去することができ、アルカリ現像によって優れたパターンを形成できる。
前記アルカリ可溶性バインダーとしては、アルカリ可溶性であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリアミド、ポリエステルなどを挙げることができ、(メタ)アクリル系樹脂、又は、ウレタン系樹脂であることが好ましい。
中でも、アルカリ可溶性バインダーは、サーマルサイクルテスト耐性(TCT耐性)を更に向上できるという観点から、ウレタン系樹脂であることがより好ましい。
アルカリ可溶性バインダーは、酸基を有することが好ましい。
前記酸基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、リン酸基、スルホンアミド基等があげられるが、原料入手の点からカルボン酸基が好ましい。
酸基を有するアルカリ可溶性バインダーは、特に限定されないが、モノマー成分として、酸基を有する重合性化合物を用いて得られた重合体であることが好ましく、酸価の調節の観点から、酸基を有する重合性化合物と、酸基を有さない重合性化合物とを共重合することよって得られた共重合体であることがより好ましい。
酸基を有する重合性化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、インクロトン酸、マレイン酸、p−カルボキシルスチレン等が挙げられ、これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、p−カルボキシルスチレンが好ましい。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸基を有さない重合性化合物としては、特に制限はないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)を好適に挙げることができる。
(メタ)アクリル酸エステルのアルキルエステル部位におけるアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよく、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜6のアルキル基であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルのアリールエステル部位におけるアリール基は、炭素数6〜14のアリール基であることが好ましく、炭素数6〜10のアリール基であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルのアラルキルエステル部位におけるアラルキル基は、炭素数7〜20のアラルキル基であることが好ましく、炭素数7〜12のアラルキル基であることがより好ましい。
酸基を有する重合性化合物に対応するモノマーと酸基を有さない重合性化合物に対応するモノマーとのモル比は、通常、1:99〜99:1であり、30:70〜99:1であることが好ましく、50:50〜99:1であることがより好ましい。
前記酸基のアルカリ可溶性バインダーにおける含有量は、特に制限はないが、0.5meq/g〜4.0meq/gであることが好ましく、1.0meq/g〜3.0meq/gであることがより好ましい。前記含有量が、0.5meq/g以上であることによりアルカリ現像性が十分に得られ、優れたパターンをより確実に得ることができる。前記含有量が4.0meq/g以下であることにより、永久パターンの強度が損なわれる虞れを確実に回避できる。
アルカリ可溶性バインダーは、更に架橋性基を有することが好ましく、これにより、特に露光部の硬化性と未露光部のアルカリ現像性の双方を向上させることができ、また、耐久性の高いパターンが得られる点で好ましい(特に、ソルダレジストで覆われる金属配線の配線密度が高い場合など、ソルダレジストに対してより厳しい耐久性が求められる場合、上記効果は顕著である)。ここで架橋性基とは、遮光性組成物から得られた感光性層を露光又は加熱した際に感光層中で起こる重合反応の過程でバインダーポリマーを架橋させる基のことである。このような機能の基であれば特に限定されないが、例えば、付加重合反応し得る官能基としてエチレン性不飽和結合基、アミノ基、エポキシ基等が挙げられる。また光照射によりラジカルになり得る官能基であってもよく、そのような架橋性基としては、例えば、チオール基、ハロゲン基等が挙げられる。なかでも、エチレン性不飽和結合基が好ましい。エチレン性不飽和結合基としては、スチリル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基が好ましく、露光前の架橋性基の安定性と、永久パターンの強度との両立の観点からは、(メタ)アクリロイル基であることがより好ましい。
アルカリ可溶性バインダーは、例えば、その架橋性官能基にフリーラジカル(重合開始ラジカル又は重合性化合物の重合過程の生長ラジカル)が付加し、ポリマー間で直接に又は重合性化合物の重合連鎖を介して付加重合して、ポリマー分子間に架橋が形成されて硬化する。又は、ポリマー中の原子(例えば、官能性架橋基に隣接する炭素原子上の水素原子)がフリーラジカルにより引き抜かれてポリマーラジカルが生成し、それが互いに結合することによって、ポリマー分子間に架橋が形成されて硬化する。
アルカリ可溶性バインダー中の架橋性基の含有量は、特に制限はないが、0.5meq/g〜3.0meq/gが好ましく、1.0meq/g〜3.0meq/gがより好ましく、1.5meq/g〜2.8meq/gが特に好ましい。前記含有量が0.5meq/g以上であることにより、硬化反応量が充分であり、高い感度が得られ、3.0meq/g以下であることにより、遮光性組成物の保存安定性を高くすることができる。
ここで、前記含有量(meq/g)は、例えば、ヨウ素価滴定により測定することができる。
架橋性基を有するアルカリ可溶性バインダーは、特開2003−262958号公報に詳細に記載され、ここに記載の化合物を本発明にも使用することができる。
これら架橋性基を含有するアルカリ可溶性バインダーは、酸基と架橋性基とを有するアルカリ可溶性バインダーであることが好ましく、その代表例を下記に示す。
(1)予めイソシアネート基とOH基を反応させ、未反応のイソシアネート基を1つ残し、かつ(メタ)アクリロイル基を少なくとも1つ含む化合物とカルボキシル基を含むアクリル樹脂との反応によって得られるウレタン変性した重合性二重結合含有アクリル樹脂。
(2)カルボキシル基を含むアクリル樹脂と分子内にエポキシ基及び重合性二重結合を共に有する化合物との反応によって得られる不飽和基含有アクリル樹脂。
(3)OH基を含むアクリル樹脂と重合性二重結合を有する2塩基酸無水物を反応させた重合性二重結合含有アクリル樹脂。
上記のうち、特に(1)及び(2)の樹脂が好ましい。
また、酸基と架橋性基とを有するアルカリ可溶性バインダーとしては、酸性基とエチレン性不飽和結合とを側鎖に有し、かつ、ビスフェノールA型骨格、及びビスフェノールF型骨格を有する高分子化合物や、酸性基とエチレン性不飽和結合とを有するノボラック樹脂や、レゾール樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、特開平11−240930号公報の段落番号〔0008〕〜〔0027〕に記載される手法により得ることができる。
上記したように、アルカリ可溶性バインダーとしては、(メタ)アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂であることが好ましく、「(メタ)アクリル系樹脂」は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステル、など)、(メタ)アクリルアミド、及び(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体を重合成分として有する共重合体であることが好ましい。「ウレタン系樹脂」は、イソシアネート基を2つ以上有する化合物とヒドロキシル基を2つ以上有する化合物の縮合反応により生成されるポリマーであることが好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂の好適な一例としては、酸基を含有する繰り返し単位を有する共重合体が挙げられる。酸基としては、上記したものを好適に挙げることができる。酸基を含有する繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸由来の繰り返し単位や下記一般式(I)で表されるものが好ましく用いられる。
(一般式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは単結合又はn+1価の連結基を表す。Aは酸素原子又は−NR−を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を表す。nは1〜5の整数を表す。)
一般式(I)におけるRで表される連結基は、水素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子及びハロゲン原子からなる群から選択される1種以上の原子から構成されることが好ましく、Rで表される連結基を構成する原子の原子数は好ましくは1〜80である。具体的には、アルキレン基、アリーレン基などが挙げられ、これらの2価の基がアミド結合や、エーテル結合、ウレタン結合、ウレア結合、エステル結合の何れかで複数連結された構造を有していてもよい。Rとしては、単結合、アルキレン基、又は、アルキレン基がアミド結合、エーテル結合、ウレタン結合、ウレア結合及びエステル結合の少なくともいずれかによって複数連結された構造であることが好ましい。
アルキレン基の炭素数は1〜5であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。
アリーレン基の炭素数は6〜14であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。
アルキレン基及びアリーレン基は、更に、置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、水素原子を除く1価の非金属原子団を挙げることができ、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、ヒドロキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシル基及びその共役塩基基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。
の炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜5であることがより好ましく、1〜3であることが更に好ましい。
は、水素原子又はメチル基であることが最も好ましい。
nは1〜3であることが好ましく、1又は2であることが特に好ましく、1であることが最も好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂の全繰り返し単位成分に占める酸基を有する繰り返し単位の割合(モル%)は、現像性の観点から、10〜90%が好ましい。現像性と、永久パターンの強度の両立を考慮すると、50〜85%がより好ましく、60〜80%が特に好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂は、上記したように、更に架橋性基を有することが好ましく、架橋性基の具体例、及び、その含有量は前記したものと同様である。
本発明に用いられる(メタ)アクリル系重合体は、上記酸基を有する重合単位、架橋性基を有する重合単位の他に、(メタ)アクリル酸アルキル又はアラルキルエステルの重合単位、(メタ)アクリルアミド又はその誘導体の重合単位、α−ヒドロキシメチルアクリレートの重合単位、スチレン誘導体の重合単位を有していてもよい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜8の前述の置換基を有するアルキル基であり、メチル基がより好ましい。(メタ)アクリル酸アラルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。(メタ)アクリルアミド誘導体としては、N−イソプロピルアクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、N−(4−メトキシカルボニルフェニル)メタアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、モルホリノアクリルアミド等が挙げられる。α−ヒドロキシメチルアクリレートとしては、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エチル、α−ヒドロキシメチルアクリル酸シクロヘキシル等が挙げられる。スチレン誘導体としては、スチレン、4−tertブチルスチレン等が挙げられる。
「ウレタン系樹脂」は、下記一般式(1)で表されるジイソシアネート化合物の少なくとも1種と、一般式(2)で表されるジオール化合物の少なくとも1種と、の反応生成物で表される構造単位を基本骨格とするウレタン系樹脂であることが好ましい。
OCN−X−NCO (1)
HO−L−OH (2)
一般式(1)及び(2)中、X、Lは、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。
上記一般式(2)で表されるジオール化合物の少なくとも1種は、酸基を有していることが好ましい。これにより、当該ジイソシアネート化合物と当該ジオール化合物との反応生成物として、酸基が導入され、アルカリ可溶性のウレタン系樹脂を好適に製造することができる。かかる方法によれば、ウレタン系樹脂の反応生成後に所望の側鎖に酸基を置換、導入するよりも、容易に、アルカリ可溶性のウレタン系樹脂を製造することができる。
また、上記一般式(1)で表されるジイソシアネート化合物、及び、上記一般式(2)で表されるジオール化合物の少なくとも一方の化合物のうち、少なくとも1種は、架橋性基を有していることが好ましい。架橋性基としては、上記したものを挙げることができる。これにより、当該ジイソシアネート化合物と当該ジオール化合物との反応生成物として、架橋性基が導入され、アルカリ可溶性のウレタン系樹脂を好適に製造することができる。かかる方法によれば、ウレタン系樹脂の反応生成後に所望の側鎖に架橋性基を置換、導入するよりも、容易に、架橋性基を有するウレタン系樹脂を製造することができる。
(1)ジイソシアネート化合物
一般式(1)中、Xは、2価の脂肪族基、芳香族炭化水素基又はそれらを組み合わせた基であることが好ましく、炭素数は1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましい。2価の脂肪族又は芳香族炭化水素基は、更に、イソシアネート基と反応しない置換基を有していてもよい。
上記一般式(1)で表されるジイソシアネート化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。
すなわち、2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のような脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(又は2,6)ジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等のような脂環族ジイソシアネート化合物;1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のようなジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;等が挙げられる。
一般式(1)で表されるジイソシアネート化合物が架橋性基を有する場合、そのようなジイソシアネート化合物としては、例えば、トリイソシアネート化合物と、架橋性基(例えば、エチレン不飽和結合基)を有する単官能のアルコール又は単官能のアミン化合物1当量とを付加反応させて得られる生成物がある。トリイソシアネート化合物、架橋性基を有する単官能のアルコール、及び、単官能のアミン化合物の具体例としては、特許4401262号明細書の段落番号[0034]、[0035]、[0037]〜[0040]に記載のものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
架橋性基を有するジイソシアネート化合物の具体例としては、特許4401262号明細書の段落番号[0042]〜[0049]に記載のものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(2)ジオール化合物
上記一般式(2)で表されるジオール化合物としては、広くは、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等が挙げられる。ポリエーテルジオール化合物としては、下記式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)で表される化合物、及び、末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体が挙げられる。
式(3)〜(7)中、R14は水素原子又はメチル基を表し、Xは、以下の基を表す。また、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ2以上の整数を表し、好ましくは2〜100の整数である。2つのdは同じであっても、異なっていてもよい。また、2つのXは同じであっても異なっていてもよい。
上記式(3)、(4)で表されるポリエーテルジオール化合物としては具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール、ジ−1,2−プロピレングリコール、トリ−1,2−プロピレングリコール、テトラ−1,2−プロピレングリコール、ヘキサ−1,2−プロピレングリコール、ジ−1,3−プロピレングリコール、トリ−1,3−プロピレングリコール、テトラ−1,3−プロピレングリコール、ジ−1,3−ブチレングリコール、トリ−1,3−ブチレングリコール、ヘキサ−1,3−ブチレングリコール、重量平均分子量1000のポリエチレングリコール、重量平均分子量1500のポリエチレングリコール、重量平均分子量2000のポリエチレングリコール、重量平均分子量3000のポリエチレングリコール、重量平均分子量7500のポリエチレングリコール、重量平均分子量400のポリプロピレングリコール、重量平均分子量700のポリプロピレングリコール、重量平均分子量1000のポリプロピレングリコール、重量平均分子量2000のポリプロピレングリコール、重量平均分子量3000のポリプロピレングリコール、重量平均分子量4000のポリプロピレングリコール等である。
上記式(5)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)PTMG650、PTMG1000、PTMG2000、PTMG3000等である。
上記式(6)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポールPE−61、ニューポールPE−62、ニューポールPE−64、ニューポールPE−68、ニューポールPE−71、ニューポールPE−74、ニューポールPE−75、ニューポールPE−78、ニューポールPE−108、ニューポールPE−128、ニューポールPE−61等である。
上記式(7)で表されるポリエーテルジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポールBPE−20、ニューポールBPE−20F、ニューポールBPE−20NK、ニューポールBPE−20T、ニューポールBPE−20G、ニューポールBPE−40、ニューポールBPE−60、ニューポールBPE−100、ニューポールBPE−180、ニューポールBPE−2P、ニューポールBPE−23P、ニューポールBPE−3P、ニューポールBPE−5P等である。
末端に水酸基を有するエチレンオキシドとプロピレンオキシドとのランダム共重合体としては、具体的には以下に示すものが挙げられる。
すなわち、三洋化成工業(株)製、(商品名)ニューポール50HB−100、ニューポール50HB−260、ニューポール50HB−400、ニューポール50HB−660、ニューポール50HB−2000、ニューポール50HB−5100等である。
ポリエステルジオール化合物としては、式(8)、(9)で表される化合物が挙げられる。
式(8)、(9)中、L、L及びLは、2価の脂肪族又は芳香族炭化水素基を表し、L5は2価の脂肪族炭化水素基を表す。L、L及びLはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。好ましくは、L〜Lは、それぞれアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基を表し、Lはアルキレン基を表す。またL〜L中にはイソシアネート基と反応しない他の結合や官能基、例えばエーテル結合、カルボニル結合、エステル結合、シアノ基、オレフィン結合、ウレタン結合、アミド基、ウレイド基又はハロゲン原子等が存在していてもよい。n1、n2はそれぞれ2以上の整数であり、好ましくは2〜100の整数を表す。
ポリカーボネートジオール化合物としては、式(10)で表される化合物がある。
式(10)中、Lはそれぞれ同一でも相違してもよく2価の脂肪族又は芳香族炭化水素基を表す。好ましくは、Lはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基を表す。またL中にはイソシアネート基と反応しない他の結合又は官能基、例えばエーテル結合、カルボニル基、エステル結合、シアノ基、オレフィン結合、ウレタン結合、アミド結合、ウレイド基又はハロゲン原子等が存在していてもよい。n3は2以上の整数であり、好ましくは2〜l00の整数を表す。
上記式(8)、(9)又は(10)で表されるジオール化合物としては具体的には以下に示す(例示化合物No.1)〜(例示化合物No.18)が含まれる。具体例中のnは2以上の整数を表す。
また、ウレタン系樹脂の合成には、上記ジオール化合物の他に、イソシアネート基と反応しない置換基を有するジオール化合物を併用することもできる。このようなジオール化合物としては、例えば、以下に示すものが含まれる。
HO−L−O−CO−L−CO−O−L−OH (11)
HO−L−CO−O−L−OH (12)
式(11)、(12)中、L、Lはそれぞれ同一でも相違していてもよく、2価の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環基を表す。必要に応じ、L、L中にイソシアネート基と反応しない他の結合又は官能基、例えば、カルボニル基、エステル結合、ウレタン結合、アミド結合、ウレイド基などを有していてもよい。なおL、Lで環を形成してもよい。
2価の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環基は、置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、−F、−Cl、−Br、−I等のハロゲン原子などを挙げることができる。
また、ジオール化合物の少なくとも1種は、上記イソシアネート基と反応しない置換基を有するジオール化合物として、酸基を有するジオール化合物であることが好ましい。酸基の具体例としては、前述したものを挙げることができるが、カルボン酸基であることが好ましい。カルボン酸基を有するジオール化合物としては、例えば、以下の式(13)〜(15)に示すものが含まれる。
式(13)〜(15)中、R15は水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、又はアリーロキシ基を表し、好ましくは水素原子、炭素数1〜8個のアルキル基、炭素数6〜15個のアリール基を表す。
アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基は、置換基を有してもよく、そのような置換基としては、例えば、シアノ基、ニトロ基、−F、−Cl、−Br、−I等のハロゲン原子、−CONH、−COOR16、−OR16、−NHCONHR16、−NHCOOR16、−NHCOR16、−OCONHR16(ここで、R16は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数7〜15のアラルキル基を表す。)などを挙げることができる。
、L10、L11はそれぞれ同一でも相違していてもよく、単結合、2価の脂肪族又は芳香族炭化水素基を表し、好ましくは炭素数1〜20個のアルキレン基、炭素数6〜15個のアリーレン基、更に好ましくは炭素数1〜8個のアルキレン基を表す。
2価の脂肪族又は芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。
また必要に応じ、L〜L11中にイソシアネート基と反応しない他の官能基、例えばカルボニル、エステル、ウレタン、アミド、ウレイド、エーテル基などを含む基を有していてもよい。なおR15、L、L、Lのうちの2又は3個で環を形成してもよい。
Arは置換基を有していてもよい三価の芳香族炭化水素基を表し、好ましくは炭素数6〜15個の芳香族基を表す。
上記式(13)〜(15)で表されるカルボキシル基を有するジオール化合物としては具体的には以下に示すものが含まれる。
すなわち、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸、酒石酸、N,N−ジヒドロキシエチルグリシン、N,N―ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド等である。
このようなカルボキシル基の存在により、ポリウレタン樹脂に水素結合性とアルカリ可溶性といった特性を付与できるため好ましい。
カルボキシル基を0.5meq/g〜4.0meq/gで、より好ましくは1.0meq/g〜3.0meq/gで有するポリウレタン樹脂が、本発明のバインダーポリマーとして特に好ましい。
一般式(2)で表されるジオール化合物が架橋性基を有する場合、ポリウレタン樹脂製造の原料として、不飽和基を含有するジオール化合物を用いる方法も好適である。そのようなジオール化合物は、例えば、トリメチロールプロパンモノアリルエーテルのように市販されているものでもよいし、ハロゲン化ジオール化合物、トリオール化合物、アミノジオール化合物と、不飽和基を含有するカルボン酸、酸塩化物、イソシアネート、アルコール、アミン、チオール、ハロゲン化アルキル化合物との反応により容易に製造される化合物であってもよい。架橋性基を有するジオール化合物の具体例としては、特許4401262号明細書の段落番号[0057]〜[0066]に記載のものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
なお、上記化合物No.13〜17の化合物は、上記式(8)、(9)又は(10)で表されるジオール化合物に相当するとともに、架橋性基を有するジオール化合物でもある。
架橋性基(好ましくは、エチレン性不飽和結合基)を0.5meq/g以上、より好ましくは1.0meq/g〜3.0meq/gで有するポリウレタン樹脂が、本発明のバインダーポリマーとして特に好ましい。
また、ウレタン系樹脂の合成には、上記ジオールの他に、下記の式(16)〜(18)で表されるテトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させた化合物を併用することもできる。
式(16)〜(18)中、L12は、単結合、置換基(例えばアルキル、アラルキル、アリール、アルコキシ、ハロゲノ、エステル、アミドの各基が好ましい。)を有していてもよい二価の脂肪族又は芳香族炭化水素基、−CO−、−SO−、−SO−、−O−又はS−を表し、好ましくは単結合、炭素数1〜15個の二価の脂肪族炭化水素基、−CO−、−SO−、−O−又はS−を表す。
二価の脂肪族又は芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、そのような置換基としては、例えばアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン原子、エステル結合を含有する基(例えば、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニル基など)、アミド基などを挙げることができる。
17、R18は同一でも相違していてもよく、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、又はハロゲノ基を表し、好ましくは、水素原子、炭素数1〜8個のアルキル基、炭素数6〜15個のアリール基、炭素数1〜8個のアルコキシ基又はハロゲノ基を表す。
またL12、R17、R18のうちの2つが結合して環を形成してもよい。
19、R20は同一でも相違していてもよく、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アリール基又はハロゲノ基を表し、好ましくは水素原子、炭素数1〜8個のアルキル、又は炭素数6〜15個のアリール基を表す。
またL12、R19、R20のうちの2つが結合して環を形成してもよい。
13、L14は同一でも相違していてもよく、単結合、二重結合、又は二価の脂肪族炭化水素基を表し、好ましくは単結合、二重結合、又はメチレン基を表す。Aは単核又は多核の芳香環を表す。好ましくは炭素数6〜18個の芳香環を表す。
上記式(16)、(17)又は(18)で表される化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。すなわち、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−べンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−スルホニルジフタル酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、4,4’−[3,3’−(アルキルホスホリルジフェニレン)−ビス(イミノカルボニル)]ジフタル酸二無水物、
ヒドロキノンジアセテートとトリメット酸無水物の付加体、ジアセチルジアミンとトリメット酸無水物の付加体などの芳香族テトラカルボン酸二無水物;5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセシ−1,2−ジカルボン酸無水物(DIC(株)製、エピクロンB−4400)、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物などの脂環族テトラカルボン酸二無水物;1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−ペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
これらのテトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環された化合物をポリウレタン樹脂中に導入する方法としては、例えば以下の方法がある。a)テトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させて得られたアルコール末端の化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させる方法。b)ジイソシアネート化合物をジオール化合物過剰の条件下で反応させ得られたアルコール末端のウレタン化合物と、テトラカルボン酸二無水物とを反応させる方法。
またこのとき開環反応に使用されるジオール化合物としては、具体的には以下に示すものが含まれる。すなわち、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,4−ビス−β−ヒドロキシエトキシシクロヘキサン、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加体、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加体、ビスフェノールFのエチレンオキサイド付加体、ビスフェノールFのプロピレンオキサイド付加体、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加体、水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加体、ヒドロキノンジヒドロキシエチルエーテル、p−キシリレングリコール、ジヒドロキシエチルスルホン、ビス(2−ヒドロキシエチル)−2,4−トリレンジカルバメート、2,4−トリレン−ビス(2−ヒドロキシエチルカルバミド)、ビス(2−ヒドロキシエチル)−m−キシリレンジカルバメート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート等が挙げられる。
以上、ウレタン系樹脂を説明したが、上記ジイソシアネート化合物及びジオール化合物を、非プロトン性溶媒中、それぞれの反応性に応じた活性の公知の触媒を添加し、加熱することにより合成される。合成に使用されるジイソシアネート及びジオール化合物のモル比(Ma:Mb)は、1:1〜1.2:1が好ましく、アルコール類又はアミン類等で処理することにより、分子量あるいは粘度といった所望の物性の生成物が、最終的にイソシアネート基が残存しない形で合成されることが好ましい。
なお、ウレタン系樹脂は、ポリマー末端、主鎖に、架橋性基(例えば、不飽和基)を有するものも好適に使用される。ポリマー末端、主鎖に架橋性基を有することにより、更に、重合性化合物とウレタン系樹脂との間、又はウレタン系樹脂間で架橋反応性が向上し、永久パターンの強度が増す。ここで、不飽和基としては、架橋反応の起こり易さから、炭素−炭素二重結合を有することが特に好ましい。
ポリマー末端に架橋性基を導入する方法としては、以下に示す方法がある。すなわち、前述のポリウレタン樹脂合成の工程での、ポリマー末端の残存イソシアネート基と、アルコール類又はアミン類等で処理する工程において、架橋性基を有するアルコール類又はアミン類等を用いればよい。このような化合物としては、具体的には、先に、架橋性基を有する単官能のアルコール又は単官能のアミン化合物として挙げられた例示化合物と同様のものを挙げることができる。
なお、架橋性基は、導入量の制御が容易で導入量を増やすことができ、また、架橋反応効率が向上するといった観点から、ポリマー末端よりもポリマー側鎖に導入されることが好ましい。
主鎖に架橋性基を導入する方法としては、主鎖方向に不飽和基を有するジオール化合物をポリウレタン樹脂の合成に用いる方法がある。主鎖方向に不飽和基を有するジオール化合物としては、具体的に以下の化合物を挙げることができる。すなわち、cis−2−ブテン−1,4−ジオール、trans−2−ブテン−1,4−ジオール、ポリブタジエンジオール等である。
(メタ)アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂以外のアルカリ可溶性バインダーとしては、欧州特許第993966号明細書、欧州特許第1204000号明細書、特開2001−318463号公報等に記載の酸基を有するアセタール変性ポリビニルアルコール系バインダーポリマーが、膜強度、現像性のバランスに優れており、好適である。更にこの他に水溶性線状有機ポリマーとして、ポリビニルピロリドンやポリエチレンオキサイド等が有用である。また硬化皮膜の強度を上げるためにアルコール可溶性ナイロンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンとエピクロロヒドリンのポリエーテル等も有用である。
特にこれらの中で〔ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体、及び〔アリル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/必要に応じてその他の付加重合性ビニルモノマー〕共重合体は、膜強度、感度、現像性のバランスに優れており、好適である。
本発明の遮光性組成物に使用しうるアルカリ可溶性バインダーの重量平均分子量としては、好ましくは3、000以上であり、更に好ましくは5,000〜30万の範囲であり、最も好ましくは1万〜3万、数平均分子量については好ましくは1、000以上であり、更に好ましくは2、000〜25万の範囲である。多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は1以上が好ましく、更に好ましくは1.1〜10の範囲である。
これらのアルカリ可溶性バインダーは、ランダムポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー等いずれでもよい。
アルカリ可溶性バインダーは、従来公知の方法により合成できる。合成する際に用いられる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上混合して用いられる。
アルカリ可溶性バインダーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルカリ可溶性バインダーの含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、5質量%〜80質量%が好ましく、30質量%〜70質量%がより好ましい。前記含有量が上記範囲において露光感度が良好で、加工時間が短時間で済み、かつ、良好なTCT耐性が得られる。
(紫外線吸収剤)
本発明の遮光性組成物は、紫外線吸収剤を含有することが好ましい。
紫外線吸収剤を含有することで、本発明の遮光性組成物にリソグラフィー性能を持たせた場合に、矩形性のパターン形状が得られやすくなる。
本発明の感光性組成物は、紫外線吸収剤を含有してもよい。
紫外線吸収剤としては、サリシレート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、置換アクリロニトリル系、トリアジン系の紫外線吸収剤を使用することができる。
サリシレート系紫外線吸収剤の例としては、フェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート、p−t−ブチルフェニルサリシレートなどが挙げられ、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤の例としては、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノンなどが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤の例としては、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−アミル−5’−イソブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−イソブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−イソブチル−5’−プロピルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(1,1,3,3−テトラメチル)フェニル]ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
置換アクリロニトリル系紫外線吸収剤の例としては、2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリル酸エチル、2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。さらに、トリアジン系紫外線吸収剤の例としては、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンなどのモノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−プロピルオキシフェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−プロピルオキシフェニル)−6−(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−ヘキシルオキシフェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンなどのビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物;2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ジブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス[2−ヒドロキシ−4−(3−ブトキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジンなどのトリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物等が挙げられる。
本発明においては、前記各種の紫外線吸収剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の遮光性組成物は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、紫外線吸収剤の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、0.001質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.8質量%以下であることがより好ましい。
(界面活性剤)
本発明の遮光性組成物には、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
特に、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤が好ましく、フッ素系界面活性剤が最も好ましく、これらの界面活性剤を含有することで、遮光性組成物の塗布後の均一性がさらに良好となる。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する遮光性組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3質量%〜40質量%が好適であり、より好ましくは5質量%〜30質量%であり、特に好ましくは7質量%〜25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、遮光性組成物中における溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40(以上、旭硝子(株)製)等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤として具体的には、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オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン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、ソルビタン脂肪酸エステル(BASF社製のプルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、テトロニック304、701、704、901、904、150R1、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株)製)等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤として具体的には、フタロシアニン誘導体(商品名:EFKA−745、森下産業(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株)製「トーレシリコーンDC3PA」、「トーレシリコーンSH7PA」、「トーレシリコーンDC11PA」,「トーレシリコーンSH21PA」,「トーレシリコーンSH28PA」、「トーレシリコーンSH29PA」、「トーレシリコーンSH30PA」、「トーレシリコーンSH8400」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「TSF−4440」、「TSF−4300」、「TSF−4445」、「TSF−4460」、「TSF−4452」、信越シリコーン株式会社製「KP341」、「KF6001」、「KF6002」、ビックケミー社製「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
界面活性剤は、1種のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせてもよい。
遮光性組成物は、界面活性剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、界面活性剤の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、0.001質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下であることがより好ましい。
(シランカップリング剤)
本発明の遮光性組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。
シランカップリング剤を含有することによって、感光層(遮光性組成物層)と基板との密着性が一段と良化する。
本発明の遮光性組成物に用いることができるシランカップリング剤としては、前述の各粒子の表面処理の項で挙げたシランカップリング剤と同じである。
遮光性組成物には、シランカップリング剤を1種類単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(架橋剤)
本発明の遮光性組成物は、永久パターンの強度を向上させる目的で、更に、架橋剤を含有していてもよい。
架橋剤は、架橋性基を有する化合物であることが好ましく、架橋性基を2個以上で有する化合物であることがより好ましい。架橋性基の具体例としては、オキセタン基、シアネート基、及び、アルカリ可溶性バインダーが有していてもよい架橋性基について挙げたものと同様の基を好適に挙げることができ、中でも、エポキシ基、オキセタン基又はシアネート基であることが好ましい。すなわち、架橋剤は、特にエポキシ化合物、オキセタン化合物又はシアネート化合物が好ましい。
本発明において架橋剤として好適に用いうるエポキシ化合物としては、例えば、1分子中に少なくとも2つのオキシラン基を有するエポキシ化合物、β位にアルキル基を有するエポキシ基を少なくとも1分子中に2つ含むエポキシ化合物などが挙げられる。
前記1分子中に少なくとも2つのオキシラン基を有するエポキシ化合物としては、例えば、ビキシレノール型若しくはビフェノール型エポキシ化合物(「YX4000ジャパンエポキシレジン社製」等)又はこれらの混合物、イソシアヌレート骨格等を有する複素環式エポキシ化合物(「TEPIC;日産化学工業株式会社製」、「アラルダイトPT810;BASFジャパン社製」等)、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾ−ルノボラック型エポキシ化合物、ハロゲン化エポキシ化合物(例えば低臭素化エポキシ化合物、高ハロゲン化エポキシ化合物、臭素化フェノールノボラック型エポキシ化合物など)、アリル基含有ビスフェノールA型エポキシ化合物、トリスフェノールメタン型エポキシ化合物、ジフェニルジメタノール型エポキシ化合物、フェノールビフェニレン型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物(「HP−7200、HP−7200H;DIC社製」等)、グリシジルアミン型エポキシ化合物(ジアミノジフェニルメタン型エポキシ化合物、ジグリシジルアニリン、トリグリシジルアミノフェノール等)、グリジジルエステル型エポキシ化合物(フタル酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル等)ヒダントイン型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、
ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ジシクロペンタジエンジエポキシド、「GT−300,GT−400,EHPE3150;ダイセル化学工業株式会社製」等、)、イミド型脂環式エポキシ化合物、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、テトラフェニロールエタン型エポキシ化合物、グリシジルフタレート化合物、テトラグリシジルキシレノイルエタン化合物、ナフタレン基含有エポキシ化合物(ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、ナフトールノボラック型エポキシ化合物、4官能ナフタレン型エポキシ化合物、市販品としては「ESN−190,ESN−360;新日鉄化学株式会社製」、「HP−4032,EXA−4750,EXA−4700;DIC株式会社製」等)、フェノール化合物とジビニルベンゼンやジシクロペンタジエン等のジオレフィン化合物との付加反応によって得られるポリフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとの反応物、4−ビニルシクロヘキセン−1−オキサイドの開環重合物を過酢酸等でエポキシ化したもの、線状含リン構造を有するエポキシ化合物、環状含リン構造を有するエポキシ化合物、α−メチルスチルベン型液晶エポキシ化合物、ジベンゾイルオキシベンゼン型液晶エポキシ化合物、アゾフェニル型液晶エポキシ化合物、アゾメチンフェニル型液晶エポキシ化合物、ビナフチル型液晶エポキシ化合物、アジン型エポキシ化合物、グリシジルメタアクリレート共重合系エポキシ化合物(「CP−50S,CP−50M;日油株式会社製」等)、シクロヘキシルマレイミドとグリシジルメタアクリレートとの共重合エポキシ化合物、ビス(グリシジルオキシフェニル)フルオレン型エポキシ化合物、ビス(グリシジルオキシフェニル)アダマンタン型エポキシ化合物などが挙げられるが、これらに限られるものではない。これらのエポキシ樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、1分子中に少なくとも2つのオキシラン基を有する前記エポキシ化合物以外に、β位にアルキル基を有するエポキシ基を少なくとも1分子中に2つ含むエポキシ化合物を用いることができ、β位がアルキル基で置換されたエポキシ基(より具体的には、β−アルキル置換グリシジル基など)を含む化合物が特に好ましい。
前記β位にアルキル基を有するエポキシ基を少なくとも含むエポキシ化合物は、1分子中に含まれる2個以上のエポキシ基のすべてがβ−アルキル置換グリシジル基であってもよく、少なくとも1個のエポキシ基がβ−アルキル置換グリシジル基であってもよい。
前記オキセタン化合物としては、例えば、1分子内に少なくとも2つのオキセタニル基を有するオキセタン樹脂が挙げられる。
具体的には、例えば、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、1,4−ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート又はこれらのオリゴマーあるいは共重合体等の多官能オキセタン類の他、オキセタン基を有する化合物と、ノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフェノール類、カリックスアレーン類、カリックスレゾルシンアレーン類、シルセスキオキサン等の水酸基を有する化合物など、とのエーテル化合物が挙げられ、この他、オキセタン環を有する不飽和モノマーとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体なども挙げられる。
前記ビスマレイミド化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド、ビス−(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,2’−ビス−[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、などが挙げられる。
前記シアネート化合物としては、例えば、ビスA型シアネート化合物、ビスF型シアネート化合物、クレゾールノボラック型シアネート化合物、フェノールノボラック型シアネート化合物、などが挙げられる。
また、前記架橋剤として、メラミン又はメラミン誘導体を用いることができる。
メラミン又はメラミン誘導体を含有することによって、遮光性組成物層と金属配線との密着性(特に銅配線)をさらに良化することができる。
該メラミン誘導体としては、例えば、メチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン(メチロール基を、メチル、エチル、ブチルなどでエーテル化した化合物)などが挙げられる。なかでもメラミンが金属配線との密着性の観点で最も好ましい。
架橋剤は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。架橋剤は、保存安定性が良好で、遮光性組成物層の表面硬度あるいは硬化膜の膜強度自体の向上に有効である点で、メラミン若しくはアルキル化メチロールメラミンが好ましく、優れた厚塗り適性と、優れた塗布均一性と、優れた段差追従性と、優れた高温・高湿耐久性とを、より高次元で同時に満足できる点で、メラミンが特に好ましい。
遮光性組成物は、架橋剤を含んでも含まなくてもよいが、含む場合、架橋剤の含有量は、本発明の遮光性組成物の全固形分質量に対して、1質量%以上40質量%以下であることが好ましく、3質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
(硬化促進剤)
本発明の遮光性組成物は、前記エポキシ化合物や前記オキセタン化合物等の架橋剤の熱硬化を促進することを目的に、更に、硬化促進剤を含有してもよい。
硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、グアナミン化合物(例えば、メラミン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)などを用いることができる。硬化促進剤は、メラミン又はジシアンジアミドであることが好ましい。
硬化促進剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
遮光性組成物は、硬化促進剤を含有してもしなくてもよいが、含有する場合、硬化促進剤の本発明の遮光性組成物の全固形分に対する含有量は、通常0.01〜15質量%である。
(エラストマー)
本発明の遮光性組成物には、更に、エラストマーを含んでいてもよい。
エラストマーを含有させることにより、遮光性組成物をソルダレジストに用いた際のプリント配線板の導体層との密着性をより向上させることができるとともに、硬化膜の耐熱性、耐熱衝撃性、柔軟性及び強靭性をより向上させることができる。
本発明に用いうるエラストマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、アクリル系エラストマー、シリコーン系エラストマー等が挙げられる。これらのエラストマーは、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分から成り立っており、一般に前者が耐熱性、強度に、後者が柔軟性、強靭性に寄与している。これらの中でも、ポリエステル系エラストマーが、その他素材との相溶性の点で、有利である。
スチレン系エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー等が挙げられる。スチレン系エラストマーを構成する成分としては、スチレンのほかに、α−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン等のスチレン誘導体を用いることができる。具体的には、タフプレン、ソルプレンT、アサプレンT、タフテック(以上、旭化成工業(株)製)、エラストマーAR(アロン化成製)、クレイトンG、過リフレックス(以上、シェルジャパン社製)、JSR−TR、TSR−SIS、ダイナロン(以上、JSR(株)製)、デンカSTR(電気化学社製)、クインタック(日本ゼオン社製)、TPE−SBシリーズ(住友化学(株)製)、ラバロン(三菱化学(株)製)、セプトン、ハイブラー(以上、クラレ社製)、スミフレックス(住友ベークライト(株)製)、レオストマー、アクティマー(以上、理研ビニル工業社製)等が挙げられる。
オレフィン系エラストマーは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−ペンテン等の炭素数2〜20のα−オレフィンの共重合体であり、例えば、エチレン−プロピレン共重合体(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)等が挙げられる。また、オレフィン系エラストマーとしては、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、シクロオクタンジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ブタジエン、イソプレン等の炭素数2〜20の非共役ジエンとα−オレフィンとの共重合体、及び、エポキシ化ポリブタジエンなどが挙げられる。また、オレフィン系エラストマーとしては、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体にメタクリル酸を共重合したカルボキシ変性NBR等が挙げられる。更に、オレフィン系エラストマーとしては、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム、プロピレン−α−オレフィン共重合体ゴム、ブテン−α−オレフィン共重合体ゴム等が挙げられる。
オレフィン系エラストマーの具体例としては、ミラストマ(三井石油化学社製)、EXACT(エクソン化学社製)、ENGAGE(ダウケミカル社製)、水添スチレン−ブタジエンラバー“DYNABON HSBR”(JSR(株)製)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体“NBRシリーズ”(JSR(株)製)、架橋点を有する両末端カルボキシル基変性ブタジエン−アクリロニトリル共重合体の“XERシリーズ”(JSR(株)製)、ポリブタジエンを部分的にエポキシ化したエポキシ化ポリブダジエンの“BF−1000”(日本曹達社製)等が挙げられる。
ウレタン系エラストマーは、低分子(短鎖)ジオール及びジイソシアネートからなるハードセグメントと、高分子(長鎖)ジオール及びジイソシアネートからなるソフトセグメントと、の構造単位からなるものである。高分子(長鎖)ジオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンオキサイド、ポリ(1,4−ブチレンアジペート)、ポリ(エチレン−1,4−ブチレンアジペート)、ポリカプロラクトン、ポリ(1,6−ヘキシレンカーボネート)、ポリ(1,6−へキシレン−ネオペンチレンアジペート)等が挙げられる。高分子(長鎖)ジオールの数平均分子量は、500〜10,000であることが好ましい。低分子(短鎖)ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ビスフェノールA等が挙げられる。短鎖ジオールの数平均分子量は、48〜500であることが好ましい。ウレタン系エラストマーの具体例としては、PANDEX T−2185、T−2983N(以上、DIC社製)、シラクトランE790等が挙げられる。
ポリエステル系エラストマーは、ジカルボン酸又はその誘導体とジオール化合物又はその誘導体とを重縮合して得られるものである。ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの芳香環の水素原子がメチル基、エチル基、フェニル基等で置換された芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸、並びに、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。これらの化合物は1種又は2種以上を用いることができる。ジオール化合物の具体例として、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の脂肪族ジオール及び脂環式ジオール、ビスフェノールA、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−プロパン、レゾルシン等が挙げられる。これらの化合物は1種又は2種以上を用いることができる。また、芳香族ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート)部分をハードセグメント成分に、脂肪族ポリエステル(例えば、ポリテトラメチレングリコール)部分をソフトセグメント成分にしたマルチブロック共重合体を用いることができる。ポリエステル系エラストマーは、ハードセグメント及びソフトセグメントの種類、比率、並びに分子量の違い等により様々なグレードのものがある。ポリエステル系エラストマーの具体例としては、ハイトレル(デュポン−東レ社製)、ペルプレン(東洋紡績社製)、エスペル(日立化成工業社製)等が挙げられる。
ポリアミド系エラストマーは、ポリアミドからなるハードセグメントと、ポリエーテル又はポリエステルからなるソフトセグメントと、から構成されるものであり、ポリエーテルブロックアミド型とポリエーテルエステルブロックアミド型との2種類に大別される。ポリアミドとしては、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12等が挙げられる。ポリエーテルとしては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。ポリアミド系エラストマーとして具体的には、UBEポリアミドエラストマー(宇部興産社製)、ダイアミド(ダイセルヒュルス社製)、PEBAX(東レ社製)、グリロンELY(エムスジャパン社製)、ノバミッド(三菱化学社製)、グリラックス(DIC社製)等が挙げられる。
アクリル系エラストマーは、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート等のアクリル酸エステルと、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する単量体及び/又はアクリロニトリルやエチレン等のビニル系単量体とを共重合して得られるものである。アクリル系エラストマーとしては、アクリロニトリル−ブチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−ブチルアクリレート−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−ブチルアクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体等が挙げられる。
シリコーン系エラストマーは、オルガノポリシロキサンを主成分としたものであり、ポリジメチルシロキサン系、ポリメチルフェニルシロキサン系、ポリジフェニルシロキサン系に分けられる。また、オルガノポリシロキサンの一部をビニル基、アルコキシ基等で変性したものを用いてもよい。シリコーン系エラストマーの具体例としては、KEシリーズ(信越化学社製)、SEシリーズ、CYシリーズ、SHシリーズ(以上、東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。
また、上記のエラストマー以外に、ゴム変性したエポキシ樹脂を用いることができる。ゴム変性したエポキシ樹脂は、例えば、上述のビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の一部又は全部のエポキシ基を、両末端カルボン酸変性型ブタジエン−アクリルニトリルゴム、末端アミノ変性シリコーンゴム等で変性することによって得られるものである。
エラストマーの中でも、せん断密着性及び耐熱衝撃性の観点から、両末端カルボキシル基変性ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリエステル系エラストマーである水酸基を有するエスペル(エスペル1612、1620、日立化成工業社製)、エポキシ化ポブタジエンが好ましい。
本発明の遮光性組成物は、エラストマーを含有してもしなくてもよいが、含有する場合、遮光性組成物の全固形分質量に対するエラストマーの含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、固形分中の0.5質量%〜30質量%が好ましく、1質量%〜10質量%がより好ましく、3質量%〜8質量%が特に好ましい。前記含有量が好ましい範囲内であると、せん断接着性及び耐熱衝撃性を更に向上させることが可能となる点で、有利である。
(その他の成分)
本発明の遮光性組成物には、前記必須成分や前記好ましい添加剤に加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、目的に応じてその他の成分を適宜選択して用いてもよい。
併用可能なその他の成分としては、例えば、熱硬化促進剤、熱重合禁止剤、可塑剤、着色剤(着色顔料あるいは染料)などが挙げられ、更に基材表面への密着促進剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を併用してもよい。
これらの成分を適宜含有させることにより、目的とするソルダレジストの安定性、写真性、膜物性などの性質を調整することができる。
前記熱重合禁止剤については、例えば特開2008−250074号公報の段落番号〔0101〕〜〔0102〕に詳細に記載されている。
前記可塑剤については、例えば特開2008−250074号公報の段落番号〔0103〕〜〔0104〕に詳細に記載されている。
前記着色剤については、例えば特開2008−250074号公報の段落番号〔0105〕〜〔0106〕や特開2009−205029号公報の段落番号〔0038〕,〔0039〕に詳細に記載されている。
前記密着促進剤については、例えば特開2008−250074号公報の段落番号〔0107〕〜〔0109〕に詳細に記載されている。
これら公報に記載の添加剤は、いずれも本発明の遮光性組成物に使用可能である。
本発明の遮光性組成物は、上記した(A)遮光性粒子又は遮光性染料のいずれか1種、(B)フィラー、及び(C)フィラーと、必要によって(D)重合性化合物、(E)光重合開始剤、さらにその他の成分を混合して製造される。
遮光性粒子、(B)フィラー、及び(C)フィラーは予め分散液を調製しておくことが、本発明の遮光性組成物の製造には好ましい。
このようにして得られた本発明の遮光性組成物は、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタで濾過することが好ましい。フィルタとしては、従来からろ過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂、ナイロン−6、ナイロン−6,6等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量を含む)等によるフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)が好ましい。
フィルタの孔径としては、0.01μm〜7.0μm程度が適しており、好ましくは0.01μm〜2.5μm程度、さらに好ましくは0.01μm〜1.5μm程度である。この範囲とすることにより、溶解した顔料等染料に混入しており、後工程において均一及び平滑な遮光性組成物の調製を阻害する、微細な異物を確実に除去することが可能となる。
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。異なるフィルターを組み合わせて2回以上フィルタリングを行う場合は1回目のフィルタリングの孔径より2回目以降の孔径が大きい方が好ましい。また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)又は株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。第2のフィルタの孔径は、0.5μm〜7.0μm程度が適しており、好ましくは2.5μm〜7.0μm程度、さらに好ましくは4.5μm〜6.0μm程度である。この範囲とすることにより、遮光性組成物に含有されている成分粒子を残存させたまま、混合液に混入しており、後工程において均一及び平滑な遮光性組成物の調製を阻害する異物を除去することができる。
例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、各粒子分散液のみで行い、他の成分を混合し遮光性組成物とした後で、第2のフィルタリングを行ってもよい。
このようにして得られた本発明の遮光性組成物は、固形分濃度は5質量%以上90質量%以下であることが好ましく、より好ましくは20質量%以上80質量%以下、最も好ましくは40質量%以上60質量%である。
本発明の遮光性組成物の用途は、特に限定されないが、ソルダレジスト用、固体撮像素子におけるシリコン基板の裏面に対する遮光膜用、ウエハーレベルレンズに対する遮光膜用などを挙げることができ、ソルダレジスト用であることが好ましい。
本発明の遮光性組成物が、ソルダレジスト用である場合、比較的厚みの大きい塗膜を形成するために、固形分濃度は30質量%以上80質量%以下であることが好ましく、より好ましくは35質量%以上70質量%以下、最も好ましくは40質量%以上60質量%以下である。
また、本発明の遮光性組成物の粘度は、1mPa・s以上3000mPa・s以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、10mPa・s以上2000mPa・s以下の範囲であり、最も好ましくは、100mPa・s以上1500mPa・s以下の範囲である。
本発明の遮光性組成物が、ソルダレジスト用である場合、厚膜形成性と均一塗布性の観点から、10mPa・s以上3000mPa・s以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、400mPa・s以上1500mPa・s以下の範囲であり、最も好ましくは、400mPa・s以上1000mPa・s以下の範囲である。
本発明は、上記した本発明の遮光性組成物により形成される感光層にも関する。このような感光層は、本発明の遮光性組成物により形成されているので、赤外線領域における遮光性が高く、可視光領域における透光性が高く、かつ、所望の形状を有するとともに、耐久性(高温・高湿に対する耐久性や、基板に対する密着性など)に優れたパターンを形成可能な感光層である。
また、本発明は、上記した本発明の遮光性組成物により形成される永久パターンにも関する。本発明の永久パターンは、本発明の遮光性組成物により形成された感光層に対して、露光及びアルカリ現像を行うことにより得られるものであり、本発明の遮光性組成物を使用していることによって、赤外線領域における遮光性が高く、可視光領域における透光性が高く、かつ、所望の形状を有するとともに、耐久性(高温・高湿に対する耐久性や、基板に対する密着性など)に優れたパターンである。
更に、本発明の遮光性組成物をソルダレジストとして用いて、基板上に感光層を形成する感光層形成工程と、該感光層をパターン露光して露光部を硬化させる露光工程と、前記露光した感光層をアルカリ現像によりパターンを形成するパターン形成工程とを、有するパターン形成方法にも関する。
以下、本発明の遮光性組成物を用いてパターン状のソルダレジストを例にとって、永久パターンを形成する方法について詳述する。しかしながら、以下の塗布液調製用の溶剤の種類や使用量、塗布液の塗布方法、感光層の厚み、露光工程やその他の工程などに関する説明は、ソルダレジスト用途に限った内容ではない。なお、ここでは、遮光性組成物を用いて感光層(遮光性組成物層)を形成する場合を例に挙げる。
−感光層−
パターン状のソルダレジスト(ソルダレジストパターン)を形成するには、まず、前記本発明の遮光性組成物により感光層を形成する。感光層は、前記遮光性組成物を含んで形成される層であれば、特に制限はなく、膜厚、積層構造などについては、目的に応じて適宜選択することができる。
前記感光層の形成方法としては、支持体上に、本発明の遮光性組成物を、水又は溶剤に溶解、乳化又は分散させてなる塗布液を調製し、該塗布液を直接塗布し、乾燥させることにより形成する方法が挙げられる。
塗布液調製用の溶剤には、特に制限はなく、本発明の遮光性組成物の各成分を均一に溶解或いは分散しうるものであれば、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、ノルマル−プロパノール、イソプロパノール、ノルマル−ブタノール、セカンダリーブタノール、ノルマル−ヘキサノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸−ノルマル−アミル、硫酸メチル、プロピオン酸エチル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びメトキシプロピルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;四塩化炭素、トリクロロエチレン、クロロホルム、1,1,1−トリクロロエタン、塩化メチレン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイド、スルホラン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、公知の界面活性剤を添加してもよい。
塗布液を支持体上に塗布する方法には、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スピンコーター、スリットアンドスピンコーター、スリットコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーター、インクジェット法等を用いて、塗布する方法が挙げられる。これらの塗布方法の中でも、スピンコーターが本発明の課題である「厚塗り適性」を発現させるために特に好ましい。
また、塗膜の乾燥条件としては、各成分、溶媒の種類、使用割合等によっても異なるが、通常60℃〜150℃の温度で30秒間〜15分間程度である。
前記感光層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1μm〜100μmが好ましく、2μm〜50μmがより好ましく、4μm〜30μmが特に好ましい。
(ソルダレジストパターン形成方法)
本発明のソルダレジスト用遮光性組成物を用いてソルダレジスト永久パターンを形成する方法は、露光工程を少なくとも含み、更に、通常は、必要に応じて適宜条件を選択した現像工程、及び、その他の工程を含む。なお、本発明において「露光」とは、各種波長の光のみならず、電子線、i線などの放射線照射をも包含する意味で用いられる。
<露光工程>
露光工程では、前記遮光性組成物層により形成された感光層を、マスクを介して露光する工程であり、本工程により、光照射された領域のみが硬化される。
露光は放射線の照射により行うことが好ましく、露光に際して用いることができる放射線としては、特に、電子線、KrF、ArF、g線、h線、i線等の紫外線や可視光が好ましく用いられる。好ましくは、KrF、g線、h線、i線が好ましい。
露光方式としては。ステッパー露光や、高圧水銀灯による露光などが挙げられる。
露光量は5mJ/cm〜3000mJ/cmが好ましく10mJ/cm〜2000mJ/cmがより好ましく、50mJ/cm〜1000mJ/cmが最も好ましい。
<その他の工程>
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基材の表面処理工程、現像工程、硬化処理工程、ポスト露光工程などが挙げられる。
<現像工程>
露光工程に次いで、アルカリ現像処理(現像工程)を行い、露光工程における光未照射部分をアルカリ水溶液に溶出させる。これにより、光硬化した部分だけが残ってパターン状の遮光性を有するソルダレジストが形成される。
現像液としては、下地の回路などにダメージを起さない、有機アルカリ現像液が望ましい。現像温度としては通常、20℃〜40℃であり、現像時間は10秒〜180秒である。
現像液に用いるアルカリとしては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物を濃度が、一般的には0.001質量%〜10質量%、好ましくは0.01質量%〜1質量%となるように純水で希釈したアルカリ性水溶液が使用される。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、一般に現像後純水で洗浄(リンス)する。
<硬化処理工程>
前記硬化処理工程は、必要に応じ、前記現像工程が行われた後、形成されたパターンにおける感光層に対して硬化処理を行う工程であり、この処理を行うことにより、永久パターンの機械的強度が向上する。
前記硬化処理工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、全面露光処理、全面加熱処理などが好適に挙げられる。
全面露光処理の方法としては、例えば、現像工程の後に、形成されたパターン状の感光層を有する積層体上の全面を露光する方法が挙げられる。全面露光により、感光層を形成する遮光性組成物中の重合成分の硬化が促進され、前記永久パターンの硬化が更に進行し、機械的強度、耐久性が改良される。
前記全面露光を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、超高圧水銀灯などのUV露光機が好適に挙げられる。
また、全面加熱処理の方法としては、現像工程の後に、形成されたパターン状の感光層を有する積層体上の全面を加熱する方法が挙げられる。全面加熱により、パターンの膜強度が高められる。
全面加熱における加熱温度は、120℃〜250℃が好ましく、150℃〜220℃がより好ましい。該加熱温度が120℃以上であれば、加熱処理によって膜強度が向上し、250℃以下であれば、前記遮光性組成物中の樹脂の分解が生じ、膜質が弱く脆くなることを防止できる。
全面加熱における加熱時間は、3分〜180分が好ましく、5分〜120分がより好ましい。
全面加熱を行う装置としては、特に制限はなく、公知の装置の中から、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ドライオーブン、ホットプレート、IRヒーターなどが挙げられる。
このようにして形成されたパターン状のレジストは優れた赤外線遮蔽性を有するため、その応用範囲は広い。本発明の遮光性組成物は、赤外線領域における遮蔽性と紫外線領域〜可視光線領域における光透過性に優れるため、優れた形状を有するパターンが形成され、かつ、形成されたパターンは(硬化膜)は、優れた赤外線遮蔽性を有するために、赤外線領域まで感度を有するフォトダーオードを有するデバイス、特に、固体撮像素子用のソルダレジスト形成に有用である。
上記したように、本発明の遮光性組成物は、ソルダレジストのみならず、固体撮像素子におけるシリコン基板の裏面に対する遮光膜や、ウエハーレベルレンズに対する遮光膜の形成にも有用である。
このように、本発明は、本発明の遮光性組成物により形成される永久パターンを有する固体撮像素子にも関する。
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像素子を、図1及び図2を参照しながら説明するが、本発明は以下の具体例によって限定されることはない。
なお、図1及び図2にわたり、共通する部分には共通する符号を付す。
また、説明に際し、「上」、「上方」及び「上側」は、シリコン基板10から見て遠い側を指し、「下」、「下方」及び「下側」は、はシリコン基板10に近い側を指す。
図1は、前記一実施形態の具体例に係る固体撮像素子を備えたカメラモジュールの構成を示す概略断面図である。
図1に示すカメラモジュール200は、実装基板である回路基板70に接続部材であるハンダボール60を介して接続されている。
詳細には、カメラモジュール200は、シリコン基板の第1の主面に撮像素子部を備えた固体撮像素子基板100と、固体撮像素子基板100の第1の主面側上方に配置されるガラス基板30(光透過性基板)と、ガラス基板30の上方に配置される赤外線カットフィルタ42と、ガラス基板30及び赤外線カットフィルタ42の上方に配置され内部空間に撮像レンズ40を有するレンズホルダー50と、固体撮像素子基板100及びガラス基板30の周囲を囲うように配置された遮光兼電磁シールド44と、を備えて構成されている。各部材は、接着剤20、41、43、45により接着されている。
カメラモジュール200では、外部からの入射光hνが、撮像レンズ40、赤外線カットフィルタ42、ガラス基板30を順次透過した後、固体撮像素子基板100の撮像素子部に到達するようになっている。
また、カメラモジュール200は、固体撮像素子基板100の第2の主面側で、ハンダボール60(接続材料)を介して回路基板70に接続されている。
図2は、図1中の固体撮像素子基板100を拡大した断面図である。
固体撮像素子基板100は、基体であるシリコン基板10、撮像素子12、層間絶縁膜13、ベース層14、赤色のカラーフィルタ15R、緑色のカラーフィルタ15G、青色のカラーフィルタ15B、オーバーコート16、マイクロレンズ17、遮光膜18、絶縁膜22、金属電極23、ソルダレジスト層24、内部電極26、及び素子面電極27を備えて構成されている。
まず、固体撮像素子基板100の第1の主面側の構成を中心に説明する。
図2に示すように、固体撮像素子基板100の基体であるシリコン基板10の第1の主面側に、CCDやCMOS等の撮像素子12が2次元に複数配列された撮像素子部が設けられている。
撮像素子部における撮像素子12上には層間絶縁膜13が形成されており、層間絶縁膜13上にはベース層14が形成されている。更にベース層14上には、撮像素子12に対応するように、赤色のカラーフィルタ15R、緑色のカラーフィルタ15G、青色のカラーフィルタ15B(以下、これらをまとめて「カラーフィルタ15」ということがある)がそれぞれ配置されている。
赤色のカラーフィルタ15R、緑色のカラーフィルタ15G、青色のカラーフィルタ15Bの境界部、及び撮像素子部の周辺には、図示しない遮光膜が設けられていてもよい。この遮光膜は、例えば、本発明の遮光性組成物を用いて作製できる。
カラーフィルタ15上にはオーバーコート16が形成され、オーバーコート16上には撮像素子12(カラーフィルタ15)に対応するようにマイクロレンズ17が形成されている。
また、第1の主面側の撮像素子部の周辺は、周辺回路(不図示)及び内部電極26が設けられており、内部電極26は、周辺回路を介して撮像素子12と電気的に接続されている。
更に、内部電極26上には、層間絶縁膜13を介して素子面電極27が形成されている。内部電極26と素子面電極27間の層間絶縁膜13内には、これら電極間を電気的に接続するコンタクトプラグ(不図示)が形成されている。素子面電極27は、コンタクトプラグ、内部電極26を介して電圧の印加及び信号の読み出しなどに使用される。
素子面電極27上には、ベース層14が形成されている。ベース層14上にはオーバーコート16が形成されている。素子面電極27上に形成されたベース層14及びオーバーコート16が開口されて、パッド開口部が形成され、素子面電極27の一部が露出している。
以上が固体撮像素子基板100の第1の主面側の構成である。
固体撮像素子基板100の第1の主面側において、撮像素子部の周辺には接着剤20が設けられ、この接着剤20を介し、固体撮像素子基板100とガラス基板30とが接着される。
また、シリコン基板10は、該シリコン基板10を貫通する貫通孔を有しており、貫通孔内には、金属電極23の一部である貫通電極が備えられている。この貫通電極により、撮像素子部と回路基板70とが電気的に接続されている。
次に、固体撮像素子基板100の第2の主面側の構成を中心に説明する。
該第2の主面側には、第2の主面上から貫通孔の内壁にわたり絶縁膜22が形成されている。
絶縁膜22上には、シリコン基板10の第2の主面上の領域から貫通孔の内部に至るようにパターニングされた金属電極23が設けられている。金属電極23は、固体撮像素子基板100中の撮像素子部と回路基板70との接続用の電極である。
前記貫通電極は、この金属電極23のうち、貫通孔の内部に形成された部分である。貫通電極は、シリコン基板10及び層間絶縁膜の一部を貫通して内部電極26の下側に至り、該内部電極26に電気的に接続されている。
更に、第2の主面側には、金属電極23が形成された第2の主面上を覆い、かつ、該金属電極23上の1部を露出する開口部を有するソルダレジスト層24(保護絶縁膜)が設けられている。
更に、第2の主面側には、ソルダレジスト層24が形成された第2の主面上を覆い、かつ、該金属電極23上の1部が露出する開口部を有する遮光膜18が設けられている。
この構成において、(1)遮光膜18とソルダレジスト層24とが単一層となった遮光性ソルダレジスト層が、本発明の遮光性組成物から形成されてもよいし、あるいは、(2)遮光膜18とソルダレジスト層24とが別層であるとともに、遮光膜18が本発明の遮光性組成物から形成されてもよい。
なお、図2では、遮光膜18は、金属電極23の1部を覆い、残りの部分を露出させるようにパターニングされているが、金属電極23の全部を露出させるようにパターニングされていてもよい(ソルダレジスト層24のパターニングについても同様である)。
露出された金属電極23上には、接続部材としてのハンダボール60が設けられ、このハンダボール60を介し、固体撮像素子基板100の金属電極23と、回路基板70の不図示の接続用電極と、が電気的に接続される。
以上、固体撮像素子基板100の構成について説明したが、固体撮像素子基板100のうち遮光膜18以外の各部は、特開2009−158863号公報の段落番号[0033]〜[0068]に記載の方法や、特開2009−99591号公報の段落番号[0036]〜[0065]に記載の方法など、公知の方法により形成できる。
遮光膜18の形成は、既述の本発明の遮光膜の製造方法によっても形成できる。
層間絶縁膜13は、例えば、スパッタやCVD(Chemical vapor deposition)等によりSiO膜又はSiN膜として形成する。
カラーフィルタ15は、例えば、公知のカラーレジストを用い、フォトリソグラフィーにより形成する。
オーバーコート16及びベース層14は、例えば、公知の有機層間膜形成用レジストを用い、フォトリソグラフィーにより形成する。
マイクロレンズ17は、例えば、スチレン系樹脂等を用い、フォトリソグラフィー等により形成する。
ソルダレジスト層24が遮光膜18と組み合わされて単一層の遮光性ソルダレジスト層を形成する場合においては、その層は、本発明の遮光性組成物により形成する。
ハンダボール60は、例えば、Sn−Pb(共晶)、95Pb−Sn(高鉛高融点半田)、Pbフリー半田として、Sn−Ag、Sn−Cu、Sn−Ag−Cuなどを用いて形成する。ハンダボール60は、例えば、直径100μm〜1000μm(好ましくは直径150μm〜700μm)の球状に形成する。
内部電極26及び素子面電極27は、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)、又はフォトリソグラフィー及びエッチングにより、Cu等の金属電極として形成する。
金属電極23は、例えば、スパッタ、フォトリソグラフィー、エッチング、及び電解めっきにより、Cu、Au、Al、Ni、W、Pt、Mo、Cu化合物、W化合物、Mo化合物等の金属電極として形成する。金属電極23は、単層構成でも2層以上からなる積層構成であってもよい。金属電極23の膜厚は、例えば、0.1μm〜20μm(好ましくは0.1μm〜10μm)とする。シリコン基板10としては特に限定されないが、基板裏面を削ることによって薄くしたシリコン基板を用いることができる。基板の厚さは限定されないが、例えば、厚み20μm〜200μm(好ましくは30μm〜150μm)のシリコンウエハを用いる。
シリコン基板10の貫通孔は、例えば、フォトリソグラフィー及びRIE(Reactive Ion Etching)により形成する。
以上、前記一実施形態の具体例である固体撮像素子基板100について図1及び図2を参照して説明したが、前記一実施形態は図1及び図2の形態に限られず、裏面側に金属電極及び遮光膜を有する構成であれば、その構成に特に限定はない。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
<フィラー分散液b−1の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C1、粒径分布における極大値を示す粒子径が250nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−1を調製した。
<フィラー分散液b−2の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C2、粒径分布における極大値を示す粒子径が500nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−2を調製した。
<フィラー分散液b−3の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C3、粒径分布における極大値を示す粒子径が900nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−3を調製した。
<フィラー分散液b−4の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C5、粒径分布における極大値を示す粒子径が1600nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−4を調製した。
<フィラー分散液b−5の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C6、粒径分布における極大値を示す粒子径が2200nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−5を調製した。
<フィラー分散液b−6の調製>
シリカフィラー(三菱レイヨン(株)製、QS−04、粒径分布における極大値を示す粒子径が4000nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、ヘキサメトキシメチルメラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−6を調製した。
<フィラー分散液b−7の調製>
シリカフィラー(アドマテックス(株)製、SO−C1、粒径分布における極大値を示す粒子径が250nm)31質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)58質量部と、メラミン11質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液b−7を調製した。
<フィラー分散液c−1の調製>
シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、Aerosil50、粒径分布における極大値を示す粒子径が17nm)7質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)93質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液c−1を調製した。
<フィラー分散液c−2の調製>
シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、Aerosil300(商品名)粒径分布における極大値を示す粒子径が7nm)を100g、イオン電気交換水500gを秤量し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38質量%水溶液1.5gを加えて、ブランソン8510(日本エマソン株式会社製)を用いて超音波処理を1時間実施した。この水溶液をOptimaL−90Kにより回転数10000rpm,15分間遠心分離を施し上澄み液を回収し、ロータリーエバポレーターN−1000(東京理化器械株式会社製)を用いて溶媒を留去することによって粒径分布における極大値を示す粒子径が4nmのシリカフィラーを得た。
このシリカフィラー7質量部と、樹脂(ACA230AA、ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)93質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて分散したが、液が高粘度化し処理機のミル可動部が停止したため、処理続行を断念した。
<フィラー分散液c−3の調製>
シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、AerosilOX50、粒径分布における極大値を示す粒子径が40nm)7質量部と、樹脂(ACA230AA)93質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液c−3を調製した。
<フィラー分散液c−4の調製>
ACA230AA(ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)を再沈させて得た固形分51.15質量部と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート41.85質量部と、シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、Aerosil50、粒径分布における極大値を示す粒子径が17nm)7質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液c−4を調製した。
<フィラー分散液c−5の調製>
ACA230AA(ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)を再沈させて得た固形分51.15質量部と、酢酸ブチル41.85質量部と、シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、Aerosil50、粒径分布における極大値を示す粒子径が17nm)7質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液c−5を調製した。
<フィラー分散液c−6の調製>
ACA230AA(ダイセル・サイテック(株)、固形分55%、溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル)を再沈させて得た固形分51.15質量部と、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル2.15質量部と、酢酸ブチル2.2質量部と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート37.5質量部と、シリカフィラー(日本アエロジル(株)製、Aerosil50、粒径分布における極大値を示す粒子径が17nm)7質量部とを予め混合した後、モーターミルM−50(アイガー社製)で、直径1.0mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sにて1.5時間分散して、フィラー分散液c−6を調製した。
(チタンブラックAの作製)
粒径15nmの酸化チタンMT−150A(商品名:テイカ(株)製)を100g、BET表面積300m/gのシリカ粒子AEROPERL(登録商標)300/30(エボニック製)を25g、及び、Disperbyk190(商品名:ビックケミー社製)を100g秤量し、イオン電気交換水71gを加えてKURABO製MAZERSTARKK−400Wを使用して、公転回転数1360rpm、自転回転数1047rpmにて20分間処理することにより均一な混合物水溶液を得た。この水溶液を石英容器に充填し、小型ロータリーキルン(株式会社モトヤマ製)を用いて酸素雰囲気中で920℃に加熱した後、窒素で雰囲気を置換し、同温度でアンモニアガスを100mL/minで5時間流すことにより窒化還元処理を実施した。終了後回収した粉末を乳鉢で粉砕し、粉末状のチタンブラックAを得た。
(分散剤1の合成)
500mL三口フラスコに、ε−カプロラクトン600.0g、2−エチル−1−ヘキサノール22.8gを導入し、窒素を吹き込みながら、攪拌溶解した。モノブチル錫オキシド0.1gを加え、100℃に加熱した。8時間後、ガスクロマトグラフィーにて原料が消失したのを確認後、80℃まで冷却した。2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.1gを添加した後、2−メタクリロイロキシエチルイソシアネート27.2gを添加した。5時間後、H−NMRにて原料が消失したのを確認後、室温まで冷却し、固体状の前駆体M1〔下記構造、n=30〕を200g得た。前駆体M1であることは、H−NMR、IR、質量分析により確認した。
前記前駆体M1 30.0gと、NKエステル CB−1(2−メタクリロイロキシエチルフタル酸、新中村化学工業(株)製)70.0gと、ドデシルメルカプタン 2.3gと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 233.3gとを、窒素置換した三口フラスコに導入し、攪拌機(新東科学(株):スリーワンモータ)にて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱して75℃まで昇温した。これに、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル(和光純薬(株)製の「V−601」)0.2gを加え、75℃にて2時間加熱攪拌を行なった。2時間後、更にV−601を0.2g加えて3時間、加熱攪拌の後、下記の分散剤1の30質量%溶液を得た。
分散剤1の組成比、酸価、及び重量平均分子量(Mw)は、以下の通りである。なお、重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)により測定し、ポリスチレン換算で算出した値である。GPCは、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムをTSKgel SuperHZM−H、TSKgel SuperHZ4000、TSKgel SuperHZ200(東ソー社製)として測定した。
・組成比:x=35(質量%)、y=65(質量%)
・酸価 :80mgKOH/g
・Mw :30,000
<チタンブラック分散液2の調製>
下記組成1に示す成分を、攪拌機(IKA社製EUROSTAR)を使用して、15分間混合し、分散物を得た。
(組成1)
・前記にて作製されたチタンブラックA: 25部
・分散剤:前記にて得られた分散剤1(30質量%溶液) 25部
・有機溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAと称する。) 130部
上記で得られた分散物に対し、寿工業(株)製のウルトラアペックスミルUAM015を使用して、下記条件にて分散処理を行い、チタンブラック分散液2(固形分濃度 18.0質量%)を得た。なお、チタンブラック分散液2の粒径分布における極大値を示す粒子径は19nmであった。
(分散条件)
・ビーズ径:φ0.05mm
・ビーズ充填率:75体積%
・ミル周速:8m/sec
・分散処理する混合液量:500g
・循環流量(ポンプ供給量):13kg/hour
・処理液温度:25〜30℃
・冷却水:水道水
・ビーズミル環状通路内容積:0.15L
・パス回数:90パス
(カーボンブラック分散液3の調製)
下記組成Iを二本ロールにて高粘度分散処理を施し、分散物を得た。
その後、この分散物に下記組成IIの混合物を添加し、3000rpmの条件でホモジナイザーを用いて3時間攪拌した。得られた混合溶液を、粒径0.3mmジルコニアビーズを用いた分散機(商品名:ディスパーマット GETZMANN社製)にて4時間微分散処理を施して、カーボンブラック分散液3(固形分濃度 18.0質量%)を調製した。
(組成I)
・粒径分布における極大値を示す粒子径15nmのカーボンブラック(Pigment Black 7) 23質量部
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体のPGMEAの45質量%溶液
22質量部
(ベンジルメタクリレート/メタクリル酸の共重合比=67/33(mol%)、Mw:28000)
・ソルスパース5000(日本ルーブリゾール(株)製) 1.2質量部
(組成II)
・ベンジルメタクリレート/メタクリル酸共重合体のPGMEAの45質量%溶液
22質量部
(ベンジルメタアクリレート単位/メタアクリル酸単位=67/33(mol%),Mw:28000)
・PGMEA 176質量部
(実施例1)
下記組成を混合し、濾過(条件:下記に示す)を施して、実施例1の遮光性組成物を得た。
・(A)遮光性粒子 YMF−02(住友金属鉱山(株)製 セシウムタングステン酸化物(Cs0.33WO、粒径分布における極大値を示す粒子径:20nm)の18.5質量%分散液)
26.97質量部
・(D)重合性化合物 A−DCP(商品名:新中村化学製:2官能重合性化合物)
5.2質量部
・(E)光重合開始剤 Irgacure907(BASFジャパン社製)
1.24質量部
・増感剤 Kayacure DETX−S(日本化薬社製のチオキサントン系化合物)
0.37質量部
・紫外線吸収剤 DPO(富士フイルムファインケミカル製) 0.08質量部
・シランカップリング剤 KBM−503(信越シリコーン製)2.30質量部
・界面活性剤 メガファックF−780(DIC株式会社製) 0.14質量部
・(B)前記フィラー分散液b−1 1.50質量部
・(C)前記フィラー分散液c−1 61.40質量部
濾過条件
第1のフィルタとして、日本ポール製プロファイル・スター(ポリプロピレン製、濾過精度1.5μm)を用い、第2のフィルタには日本ポール製HDC−II(高密度ポリプロ
ピレン製、濾過精度6.0μm)を用いた。
(実施例2)
実施例1の遮光性粒子の分散液を、チタンブラック分散液2に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例2の遮光性組成物を調製した。
(実施例3)
実施例1の遮光性粒子の分散液を、カーボンブラック分散液3に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例3の遮光性組成物を調製した。
(実施例4)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−2に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例4の遮光性組成物を調製した。
(実施例5)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−3に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例5の遮光性組成物を調製した。
(実施例6)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−4に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例6の遮光性組成物を調製した。
(実施例7)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−5に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例7の遮光性組成物を調製した。
(実施例8)
実施例1の(C)フィラー分散液c−1を、フィラー分散液c−3に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例8の遮光性組成物を調製した。
(実施例9)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−7に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして実施例9の遮光性組成物を調製した。
(実施例10)
実施例9の(E)光重合開始剤 Irgacure907(BASFジャパン社製)を、光重合開始剤 Irgacure369(BASFジャパン社製)に置き換える以外は、実施例9の遮光性組成物の調製と同様にして実施例10の遮光性組成物を調製した。
(実施例11)
実施例9の(E)光重合開始剤 Irgacure907(BASFジャパン社製)を、光重合開始剤 Irgacure379(BASFジャパン社製)に置き換える以外は、実施例9の遮光性組成物の調製と同様にして実施例11の遮光性組成物を調製した。
(実施例12)
実施例10の(C)フィラー分散液c−1を、フィラー分散液c−4に置き換える以外は、実施例10の遮光性組成物の調製と同様にして実施例12の遮光性組成物を調製した。
(実施例13)
実施例10の(C)フィラー分散液c−1を、フィラー分散液c−5に置き換える以外は、実施例10の遮光性組成物の調製と同様にして実施例13の遮光性組成物を調製した。
(実施例14)
実施例10の(C)フィラー分散液c−1を、フィラー分散液c−6に置き換える以外は、実施例10の遮光性組成物の調製と同様にして実施例14の遮光性組成物を調製した。
(比較例1)
実施例1において、フィラー分散液c−1を添加しない以外は、実施例1と同じようにして、比較例1の遮光性組成物を調製した。
(比較例2)
実施例1において、フィラー分散液b−1を添加しない以外は、実施例1と同じようにして比較例2の遮光性組成物を調製した。
(比較例3)
実施例1の(B)フィラー分散液b−1を、フィラー分散液b−6に置き換える以外は、実施例1の遮光性組成物の調製と同様にして比較例3の遮光性組成物を調製した。
上記のようにして得られた実施例1〜14の遮光性組成物において、フィラー(B)及びフィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布も、フィラー(B)において記載した波長に極大値を有し、かつ、フィラー(C)において記載した波長に極大値を有した。
上記のようにして得られた実施例1〜14及び比較例1〜3の遮光性組成物を用いて以下の方法で、各遮光性組成物を評価した。
(厚塗り適性評価)
各遮光性組成物をシリコンウエハ上にスピンコート法で、回転数900rpmで25秒間塗布を行った。その後、得られたシリコンウエハをホットプレート上において、120℃で2分間加熱したあと、以下の方法で膜厚測定を行なった。20μm以上の膜厚で塗布されていれば、許容内と判断した。
膜厚測定の方法:膜厚測定はULVAC製 Dektak 6M(接触式表面形状測定器)を使用して、測定を行った。
(塗布均一性評価)
上記で得られた塗布膜を目視で、塗布均一性を評価し、以下のような評価基準で5〜1までの5段間評価でランク付けを行った。ランク3以上を許容内とした。
〔評価基準〕
5:表面にざらつきが見られず、塗布面状は問題ないレベル。
4:表面に殆どざらつきが見られず、塗布面状はほぼ問題ないレベル。
3:表面の一部にざらつきが見られ、塗布面状がやや悪いが、許容内のレベル。
2:表面の大部分にざらつきが見られ、塗布面状が悪く、不合格レベル。
1:表面全体にざらつきが見られ、塗布面状がかなり悪く、不合格レベル。
(段差追従性評価)
シリコンウエハ上に、凹凸差が20μm、凹凸間隔が50μmの模擬凹凸パターンを作製し、模擬凹凸パターンのないシリコンウエハ上で膜厚10μmとなる塗布条件を決めて、該塗布条件で各遮光性組成物をスピンコートし、100℃120secでプリベーク処理、UV硬化処理を行った。得られた基板の凹凸部分について、断面SEMを撮影し、凹部分の最も薄い部分の膜厚を測定して、段差追従性の評価を行った。
目標の10μmを100としたときの最薄部分の膜厚を相対値で評価した。100に近いものほど段差追従性が良好であり、130以上となったものは許容外と判断した。
(高温・高湿耐久性評価(絶縁信頼性評価):HAST試験)
シリコンウエハ上に、銅厚12μmの銅製のライン/スペース=50μm/50μmとなるよう櫛型に銅製の陽極配線を形成した基材に、スピンコート法で、膜厚(プリべーク後の膜厚)が銅配線部の上に20μmとなるように、各遮光性組成物を塗布し、その後、ホットプレート上において100℃で2分間加熱して塗布膜を得た。
次いで、得られた塗布膜を、高圧水銀灯を用いて、800mJ/cm照射し露光した。
前記露光後の塗布膜に対し、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38質量%水溶液を用いて、25℃40秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、更に純水にて水洗し、150℃で1時間加熱処理(ポストベーク)をしてソルダレジストパターン(永久パターン)を、形成した。
形成された永久パターンについて、HAST試験を行いデンドライトと絶縁抵抗(Ω)を評価した。HAST試験では、高加速度試験器を用い、電子部品モジュールを温度が130℃で相対湿度が85%の雰囲気中、電圧10Vを200時間印加後に、同条件下で導体バンプの絶縁抵抗(Ω)を測定し、その後、導体バンプのデンドライト観察を行い以下のように評価した。評価3以上を許容内としている。
〔評価基準〕
5:配線は全く変化がない。
4:デンドライトは見られないが、陽極配線がやや変化している。
3:デンドライトは見られないが、陽極配線が見づらい。
2:デンドライトが散見され、陽極配線もかなり見づらい。
1:デンドライトがある。
表1から、以下のことがわかる。本発明の遮光性組成物を用いた実施例1〜14は、厚塗り適性が良好であり全て20μm以上の膜厚の層が得られ、また塗布均一性、段差追従性が良好であり、高温・高湿耐久性も良好な膜が得られた。また、実施例1と実施例8との対比により、同一粒径の(B)フィラーを用いた場合には、より小さな粒径の(C)フィラーを用いる方が、厚塗り適性、段差追従性、塗布均一性及び高温・高湿耐久性のいずれの評価項目においても高い効果を奏することが明らかとなった。
更に、架橋剤としてメラミンを含有する遮光性組成物を用いた実施例9〜14によれば、優れた厚塗り適性と、優れた塗布均一性と、優れた段差追従性と、優れた高温・高湿耐久性とを、より高次元で同時に満足できることが分かった。
これに対し、本発明の遮光性組成物を用いない比較例1、2いずれも、厚い層を設けることができず、段差追従性、高温・高湿耐久性に劣ったものであった。比較例3は、比較的厚い層は得られたものの、高温・高湿耐久性に劣ったものであった。
10 シリコン基板
12 撮像素子
13 層間絶縁膜
14 ベース層
15 カラーフィルタ
16 オーバーコート
17 マイクロレンズ
18 遮光膜
20 接着剤
22 絶縁膜
23 金属電極
24 ソルダレジスト層
26 内部電極
27 素子面電極
30 ガラス基板
40 撮像レンズ
41 接着剤
42 赤外線カットフィルタ
43 接着剤
44 遮光兼電磁シールド
45 接着剤
50 レンズホルダー
60 ハンダボール
70 回路基板
100 固体撮像素子基板
200 カメラモジュール

Claims (12)

  1. (A)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜100nmの範囲の遮光性粒子、(B)粒径分布における極大値を示す粒子径が100nm〜3000nmの範囲にあるフィラー、(C)粒径分布における極大値を示す粒子径が5nm〜90nmの範囲にあるフィラー、(D)重合性化合物、及び(E)光重合開始剤を含有する赤外線遮光性組成物であって、前記遮光性組成物中の前記フィラー(B)及び前記フィラー(C)の混合後におけるフィラー全体の粒径分布が、5nm〜90nmの範囲及び100nm〜3000nmの範囲のそれぞれの範囲に極大値を有する赤外線遮光性組成物。
  2. 前記遮光性粒子が、顔料である請求項1に記載の赤外線遮光性組成物。
  3. 前記遮光性粒子が、無機顔料である請求項1または請求項2に記載の赤外線遮光性組成物。
  4. 前記遮光性粒子が、チタンブラック、カーボンブラック、およびセシウム酸化タングステンからなる群から選ばれた少なくとも1種である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
  5. 前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、無機フィラーである請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
  6. 前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、シリカである請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
  7. 前記(B)フィラー、および(C)フィラーの少なくとも一方が、球状である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
  8. 前記(B)フィラーと前記(C)フィラーとの含有量の比率が、質量基準で1:30〜1:2の範囲である請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物。
  9. 前記遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、および(C)フィラーを含む分散液をそれぞれ調製し、得られた遮光性粒子を含む分散液、(B)フィラーを含む分散液、および(C)フィラーを含む分散液のそれぞれ1種以上を混合して製造する請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物の製造方法。
  10. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の赤外線遮光性組成物を含むソルダレジスト。
  11. 請求項1に記載のソルダレジストを用いて、
    基板上に感光層を形成する感光層形成工程と、
    該感光層をパターン露光して露光部を硬化させる露光工程と、
    前記露光した感光層をアルカリ現像によりパターンを形成するパターン形成工程とを、
    有するパターン形成方法。
  12. 請求項1に記載のソルダレジストを用いたソルダレジスト層を具備する固体撮像素子。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6101226B2 (ja) * 2013-03-14 2017-03-22 富士フイルム株式会社 固体撮像素子及びその製造方法、赤外光カットフィルタ形成用硬化性組成物、カメラモジュール
KR101420571B1 (ko) * 2013-07-05 2014-07-16 주식회사 동진쎄미켐 드라이필름 레지스트 박리제 조성물 및 이를 이용한 드라이필름 레지스트의 제거방법
KR20160062002A (ko) * 2013-09-25 2016-06-01 도레이 카부시키가이샤 감광성 차광 페이스트 및 터치 센서용 적층 패턴의 제조 방법
JP6318699B2 (ja) * 2014-02-27 2018-05-09 凸版印刷株式会社 黒色感光性樹脂組成物、ブラックマトリクス、ブラックマトリクス基板、カラーフィルタ、液晶表示装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
JP6815717B2 (ja) * 2015-03-05 2021-01-20 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 遮光膜用黒色樹脂組成物、当該組成物を硬化させた遮光膜を有する遮光膜付基板、並びに当該遮光膜付基板を有するカラーフィルター及びタッチパネル
CN106459238B (zh) 2014-05-27 2018-11-13 富士胶片株式会社 遮光性组合物
US10634825B2 (en) * 2014-07-09 2020-04-28 Kimoto Co., Ltd. Light-blocking material for optical devices, and production method therefor
KR101925820B1 (ko) 2014-09-01 2018-12-06 후지필름 가부시키가이샤 적외광 차폐 조성물, 적외광 차단 필터, 고체 촬상 소자
JP6607682B2 (ja) * 2015-03-05 2019-11-20 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 遮光膜用黒色樹脂組成物、当該組成物を硬化させた遮光膜を有する遮光膜付基板、並びに当該遮光膜付基板を有するカラーフィルター及びタッチパネル
CN105585537B (zh) * 2015-12-24 2018-06-29 上海微谱化工技术服务有限公司 Sebs中三嗪类紫外吸收剂的分离及检测方法
JPWO2018061644A1 (ja) * 2016-09-30 2019-09-05 富士フイルム株式会社 金属窒化物含有粒子、分散組成物、硬化性組成物、硬化膜、及びそれらの製造方法、並びにカラーフィルタ、固体撮像素子、固体撮像装置、赤外線センサ
CN107255907B (zh) * 2017-08-17 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 一种补偿装置、曝光装置及曝光补偿方法
JP6409106B1 (ja) * 2017-08-30 2018-10-17 太陽インキ製造株式会社 硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物およびプリント配線板
JP7032977B2 (ja) * 2018-03-30 2022-03-09 太陽インキ製造株式会社 硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物、および、電子部品
CN109212907A (zh) * 2018-11-05 2019-01-15 江苏博砚电子科技有限公司 一种制造黑色矩阵涂膜的方法
CN111746075A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 财团法人工业技术研究院 具有孔洞以及遮光膜的复合布
JP7255285B2 (ja) * 2019-03-28 2023-04-11 株式会社レゾナック 感光性樹脂組成物、感光性樹脂フィルム、多層プリント配線板及び半導体パッケージ、並びに多層プリント配線板の製造方法及び感光性樹脂組成物の製造方法
JP6797265B2 (ja) * 2019-10-21 2020-12-09 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 遮光膜用黒色樹脂組成物、当該組成物を硬化させた遮光膜を有する遮光膜付基板、並びに当該遮光膜付基板を有するカラーフィルター及びタッチパネル
JP7037629B2 (ja) * 2020-12-22 2022-03-16 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 遮光膜用黒色樹脂組成物
JP7386823B2 (ja) * 2021-02-16 2023-11-27 ソマール株式会社 液剤組成物、膜、及び膜を備える物品

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1277132C (zh) * 2003-12-26 2006-09-27 奇美实业股份有限公司 彩色滤光片用感光性树脂组成物
JP2007140098A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Teijin Dupont Films Japan Ltd ディスプレイ用光学フィルム
JP4948914B2 (ja) * 2006-06-20 2012-06-06 富士フイルム株式会社 金属微粒子含有黒色分散物、着色組成物、感光性転写材料、遮光画像付き基板、カラーフィルター、及び液晶表示装置
JP2008216568A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 反射防止性・近赤外線遮蔽性積層体及びその製造方法
JP4948258B2 (ja) * 2007-05-16 2012-06-06 リケンテクノス株式会社 近赤外線カットフィルム
JP5270113B2 (ja) * 2007-06-06 2013-08-21 新日鉄住金化学株式会社 ブラックレジスト用感光性樹脂組成物及びこれを用いた遮光膜並びにカラーフィルター
JP5119478B2 (ja) * 2007-06-07 2013-01-16 東洋紡株式会社 光学用積層フィルム、およびそれを得るための密着性改質基材フィルム
JP2009099591A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Toshiba Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2010134002A (ja) * 2008-12-02 2010-06-17 Toray Advanced Film Co Ltd ディスプレイ用フィルター

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