JP5814144B2 - 感光性樹脂組成物、これを用いたパターンの製造方法 - Google Patents
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Description
前記課題を解決するための手段は、下記[1]の手段であり、好ましくは、下記[2]〜[15]の手段である。
[1] (A1)下記一般式(I)で表される繰り返し単位(a1)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、
(A2)下記一般式(III)で表される繰り返し単位(a3)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、
(B)光酸発生剤、
(C)塩基化合物、および
(D)溶剤、を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
一般式(II)中、Ra9は、水素原子またはメチル基を表し、Ra10は、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基を表し、n2は、0〜4の整数を表す;
一般式(III)中、Ra1〜Ra6は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、または置換基を有していてもよいアリール基を表し、Ra2とRa3、Ra4とRa5は、互いに結合して環を形成していてもよい。Ra7は、水素原子またはメチル基を表し、Ra8は、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基を表し、n1は、0〜4の整数を表す。)
[2] ポジ型感光性樹脂組成物である[1]の感光性樹脂組成物。
[3] 上記(B)光酸発生剤が、下記一般式(b1)で表されるオキシムスルホネート構造を含む[1]又は[2]の感光性樹脂組成物。
[4] 上記(B)光酸発生剤が、下記一般式(OS−3)、下記一般式(OS−4)、下記一般式(OS−5)、下記一般式(b2)下記一般式(b3)、および一般式(OS−2)のいずれかで表される化合物である[1]〜[3]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[5] 上記(A1)のポリマー及び上記(A2)のポリマーの少なくとも一方の重量平均分子量が5000〜50000である[1]〜[4]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[6] 上記(C)塩基性化合物が、下記一般式(Q−a)で表される化合物、下記一般式(Q−b)で表される化合物、および下記一般式(Q−c)で表される化合物の少なくとも1種を含む[1]〜[5]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[8] さらに、多官能エポキシ樹脂を感光性樹脂組成物の全固形分に対し5〜30重量%含有する[1]〜[7]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[9] さらに、シランカップリング剤を感光性樹脂組成物の全固形分に対し5〜30重量%含有する[1]〜[8]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[10] 感光性樹脂組成物に含まれるポリマー成分の95重量%以上が、ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位からなる、[1]〜[9]のいずれかの感光性樹脂組成物。
[11] (1)[1]〜[10]のいずれかの感光性樹脂組成物を基板上に適用する工程、
(2)適用された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)活性放射線で露光する工程、
(4)水性現像液で現像する工程、
(5)形成されたレジストパターンをマスクとして上記基板をエッチングする工程、および、
(6)前記レジストパターンを剥離する工程、を含むことを特徴とするパターンの製造方法。
[12] 上記現像工程後、エッチング工程前に、上記レジストパターンを100〜160℃でポストベークする工程を含む[11]のパターンの製造方法。
[13] 上記基板が、ITO基板、IGZO基板、モリブデン基板、Ti基板、Al基板、Cu基板またはシリコン基板であることを特徴とする[11]又は[12]のパターンの製造方法。
[14] [11]〜[13]のいずれかのパターンの製造方法を含む、有機EL表示装置または液晶表示装置の製造方法。
[15] [1]〜[10]のいずれかの感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
本発明における多分散度とは、重量平均分子量Mwを数平均分子量Mnで割った値Mw/Mnの値をいう。
本発明の感光性樹脂組成物は、(A1)下記一般式(I)で表される繰り返し単位(a1)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、(A2)下記一般式(III)で表される繰り返し単位(a3)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、(B)光酸発生剤、(C)塩基化合物、および(D)溶剤、を含有することを特徴とする。
本発明の感光性樹脂組成物(以下、本発明の感光性組成物又は本発明の組成物とも言う)は、(A)成分として、(A1)下記一般式(I)で表される繰り返し単位(a1)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、(A2)下記一般式(III)で表される繰り返し単位(a3)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマーとを含む。
(A)成分は、前記繰り返し単位(a1)〜(a3)以外にも、その他の繰り返し単位(a4)を含有していてもよい。
本発明の感光性樹脂組成物における(A1)成分は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位(a1)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマーである。
R10はハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基であり、塩素原子、臭素原子、水酸基またはメチル基が好ましい。
n2は0〜4の整数であり、0が好ましい。
前記(A)成分は、前記A1成分を構成する繰り返し単位(a1)および(a2)以外に、他のモノマーから誘導される構造単位が含まれてもよい。他のモノマーとしては、水素化ヒドロキシスチレン;ハロゲン、アルコキシもしくはアルキル置換ヒドロキシスチレン;スチレン;ハロゲン、アルコキシ、アシロキシもしくはアルキル置換スチレン;無水マレイン酸;アクリル酸誘導体;メタクリル酸誘導体;N−置換マレイミド等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。
特に、本発明では、(A1)成分を構成する繰り返し単位のうち、ヒドロキシスチレン誘導体由来の繰り返し単位以外が、3モル%以下であることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。実質的に含まないとは、例えば、本発明の効果に影響を与えないことをいう。
本発明の感光性樹脂組成物における(A2)成分は、下記一般式(III)で表される繰り返し単位(a3)と上記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)の合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマーである。
一般式(III)
Ra1〜Ra6は、それぞれ、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状、炭素数3〜12の分岐状、または、炭素数5〜10の環状のアルキル基が好ましく、水素原子、炭素数1〜12の直鎖状のアルキル基、または、フェニル基、Ra4およびRa5が互いに結合して六員環を形成した態様がより好ましく、水素原子、メチル基、フェニル基、Ra4およびRa5が互いに結合して六員環を形成した態様がさらに好ましい。
Ra1、Ra2、Ra3、Ra6は、水素原子であることが好ましく、さらに、Ra1、Ra2、Ra3、Ra5は、水素原子であって、Ra4およびRa5が、それぞれ、上記の基であることがより好ましい。
Ra8はハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基であり、塩素原子、臭素原子、水酸基またはメチル基が好ましい。
n1は0〜4の整数であり、n1は0が好ましい。
前記(A)成分は、前記A2成分を構成する繰り返し単位(a3)および(a2)以外に、他のモノマーから誘導される構造単位が含まれてもよい。他のモノマーとしては、水素化ヒドロキシスチレン;ハロゲン、アルコキシもしくはアルキル置換ヒドロキシスチレン;スチレン;ハロゲン、アルコキシ、アシロキシもしくはアルキル置換スチレン;無水マレイン酸;アクリル酸誘導体;メタクリル酸誘導体;N−置換マレイミド等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。
特に、本発明では、(A2)成分を構成する繰り返し単位のうち、ヒドロキシスチレン誘導体由来の繰り返し単位以外が、3モル%以下であることが好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。実質的に含まないとは、例えば、本発明の効果に影響を与えないことをいう。
本発明の感光性樹脂組成物に含まれる全ポリマー成分の95重量%以上が、ヒドロキシスチレン誘導体由来の繰り返し単位であることが好ましく、97重量%以上がヒドロキシスチレン誘導体由来の繰り返し単位であることがより好ましい。このような構成とすることにより、(露光前後の現像ディスクリミネーションが増加し、解像力が増す)という効果が得られる。また、ヒドロキシスチレン誘導体は、p−ヒドロキシスチレン誘導体であることが好ましい。
前記(A)成分の重量平均分子量(Mw)は、2,000〜300,000の範囲であることが好ましい。2,000未満では未露光部の現像により膜減りが大きく、300,000を超えると樹脂自体のアルカリに対する溶解速度が遅くなり感度が低下してしまう。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもって定義される。
前記(A)成分は、さらに、A3成分として、多分散度が2.0以上のポリ(p−ヒドロキシスチレン)を含有してもよい。多分散度が2.0以上のポリ(p−ヒドロキシスチレン)を添加することで、高感度で現像時間を早めることができるという利点がある。
本発明の感光性樹脂組成物は、(B)光酸発生剤を含有する。本発明で使用される光酸発生剤(「(B)成分」ともいう。)としては、波長300nm以上、好ましくは波長300〜450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。本発明で使用される光酸発生剤としては、pKaが4以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましい。光酸発生剤の例として、トリクロロメチル−s−トリアジン類、スルホニウム塩やヨードニウム塩、第四級アンモニウム塩、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物、キノンジアジド化合物、及びオキシムスルホネート化合物などを挙げることができる。これらの中でも、絶縁性の観点から、オキシムスルホネート化合物またはキノンジアジド化合物を用いることが好ましく、オキシムスルホネート化合物がさらに好ましい。これら光酸発生剤は、1種単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
トリクロロメチル−s−トリアジン類として、2−(3−クロロフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メチルチオフェニル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−β−スチリル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニルビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、又は、2−(4−メトキシナフチル)ビス(4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン等;
イミドスルホネート誘導体として、トリフルオロメチルスルホニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エンジカルボキシイミド、スクシンイミドトリフルオロメチルスルホネート、フタルイミドトリフルオロメチルスルホネート、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホネート、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドプロパンスルホネート等;
1,2−キノンジアジド化合物は、例えば、1,2−キノンジアジドスルホニルクロリド類と、ヒドロキシ化合物、アミノ化合物などと、を脱塩酸剤の存在下で縮合反応させることで得られる。
1,2−キノンジアジド化合物としては、例えば、1,2−ベンゾキノンジアジドスルホン酸エステル、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル、1,2−ベンゾキノンジアジドスルホン酸アミド、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸アミド等を挙げることができる。具体的には、J. Kosar著"Light-Sensitive Systems"、pp.339〜352(1965)、John Wiley&Sons社(New York)やW. S. De Forest著"Photoresist"50(1975)、McGraw-Hill, Inc,(New York)に記載されている1,2−キノンジアジド化合物、特開2004−170566号公報、特開2002−40653号公報、特開2002−351068号公報、特開2004−4233号公報、特開2004−271975号公報等に記載されている1,2−キノンジアジド化合物を挙げることができる。特開2008−224970号公報の段落0066〜0081に記載されているものも好ましい。
R1のアルキル基としては、炭素数1〜10の、直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。R1のアルキル基は、炭素数6〜11のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、または、シクロアルキル基(7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニル基などの有橋式脂環基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されてもよい。
R1のアリール基としては、炭素数6〜11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がより好ましい。R1のアリール基は、低級アルキル基、アルコキシ基あるいはハロゲン原子で置換されてもよい。
R1のヘテロアリール基としては、後述する一般式(OS−3)〜(OS−5)におけるR22、R25およびR28のヘテロアリール基と好ましい範囲は同一である。
X11としてのアルコキシ基は、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルコキシ基が好ましい。
X11としてのハロゲン原子は、塩素原子またはフッ素原子が好ましい。
m11は、0または1が好ましい。
前記一般式(b2)中、m11が1であり、X11がメチル基であり、X11の置換位置がオルト位であり、R31が炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニルメチル基、またはp−トルイル基である化合物が特に好ましい。
X1としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
n4としては、0〜2が好ましく、0〜1が特に好ましい。
X101は−O−、−S−、−NH−、−NR105−、−CH2−、−CR106H−、または、−CR105R107−を表し、R105〜R107はアルキル基、または、アリール基を表す。
R121〜R124は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アミド基、スルホ基、シアノ基、または、アリール基を表す。R121〜R124のうち2つは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R121〜R124としては、水素原子、ハロゲン原子、および、アルキル基が好ましく、また、R121〜R124のうち少なくとも2つが互いに結合してアリール基を形成する態様もまた、好ましく挙げられる。中でも、R121〜R124がいずれも水素原子である態様が感度の観点から好ましい。
既述の官能基は、いずれも、更に置換基を有していてもよい。
これらの中でも、前記一般式(OS−1)および前記一般式(OS−2)におけるR101がシアノ基、または、アリール基である態様がより好ましく、前記一般式(OS−2)で表され、R101がシアノ基、フェニル基またはナフチル基である態様が最も好ましい。
前記式(OS−3)〜(OS−5)中、R22、R25およびR28におけるアルキル基としては、置換基を有していてもよい総炭素数1〜30のアルキル基であることが好ましい。
R22、R25およびR28におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基が挙げられる。
R22、R25およびR28におけるアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基、スルホン酸基、アミノスルホニル基、アルコキシスルホニル基が挙げられる。
R22、R25およびR28におけるヘテロアリール基としては、置換基を有していてもよい、チオフェン環、ピロール環、チアゾール環、イミダゾール環、フラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾチアゾール環、および、ベンゾイミダゾール環よりなる群から選ばれた環から1つの水素原子を除いた基が挙げられる。
R22、R25およびR28におけるヘテロアリール基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基、スルホン酸基、アミノスルホニル基、アルコキシスルホニル基が挙げられる。
前記一般式(OS−3)〜(OS−5)中、化合物中に2以上存在するR23、R26およびR29のうち、1つまたは2つがアルキル基、アリール基またはハロゲン原子であることが好ましく、1つがアルキル基、アリール基またはハロゲン原子であることがより好ましく、1つがアルキル基であり、かつ残りが水素原子であることが特に好ましい。
前記一般式(OS−3)〜(OS−5)中、R23、R26およびR29におけるアルキル基またはアリール基は、置換基を有していてもよい。ここで、R23、R26およびR29におけるアルキル基またはアリール基が有していてもよい置換基としては、前記R22、R25およびR28におけるアルキル基またはアリール基が有していてもよい置換基と同様の基が例示できる。
R23、R26およびR29におけるアルキル基として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、n−ヘキシル基、アリル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、メトキシメチル基、ベンジル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、n−ヘキシル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基が更に好ましく、メチル基が好ましい。
R23、R26およびR29におけるアリール基として具体的には、フェニル基、p−メチルフェニル基、o−クロロフェニル基、p−クロロフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−フェノキシフェニル基が好ましい。
これらの中でも、塩素原子、臭素原子が好ましい。
前記一般式(OS−3)〜(OS−5)において、X1〜X3を環員として含む環は、5員環または6員環である。
前記一般式(OS−3)〜(OS−5)中、n1〜n3はそれぞれ独立に1または2を表し、X1〜X3がOである場合、n1〜n3はそれぞれ独立に1であることが好ましく、また、X1〜X3がSである場合、n1〜n3はそれぞれ独立に2であることが好ましい。
R24、R27およびR30におけるアルキル基、アルキルオキシ基、スルホン酸基、アミノスルホニル基およびアルコキシスルホニル基は、置換基を有していてもよい。
前記一般式(OS−3)〜(OS−5)中、R24、R27およびR30におけるアルキル基としては、置換基を有していてもよい総炭素数1〜30のアルキル基であることが好ましい。
R24、R27およびR30におけるアルキル基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基が挙げられる。
R24、R27およびR30におけるアルキルオキシ基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アミノカルボニル基が挙げられる。
前記一般式(OS−6)におけるR307は、水素原子または臭素原子を表し、水素原子であることが好ましい。
前記一般式(OS−6)〜(OS−11)におけるR308〜R310、R313、R316およびR318はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、ハロゲン原子、クロロメチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基、メトキシメチル基、フェニル基またはクロロフェニル基を表し、炭素数1〜8のアルキル基、ハロゲン原子またはフェニル基であることが好ましく、炭素数1〜8のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基であることが更に好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
前記一般式(OS−8)および前記一般式(OS−9)におけるR311およびR314はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基またはメトキシ基を表し、水素原子であることが好ましい。
前記一般式(OS−8)〜(OS−11)におけるR312、R315、R317およびR319は、水素原子またはメチル基を表し、水素原子であることが好ましい。
また、前記オキシムスルホネート化合物において、オキシムの立体構造(E,Z)については、どちらか一方であっても、混合物であってもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(C)塩基性化合物を含有する。本発明で使用される塩基性化合物(「(C)成分」ともいう。)としては、化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、第四級アンモニウムヒドロキシド、カルボン酸の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ジフェニルアミンなどが挙げられる。
複素環式アミンとしては、例えば、ピリジン、2−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2−フェニルピリジン、4−フェニルピリジン、N−メチル−4−フェニルピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、キノリン、8−オキシキノリン、ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、4−メチルモルホリン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.3.0]−7−ウンデセンなどが挙げられる。
第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、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、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
カルボン酸の第四級アンモニウム塩としては、例えば、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムベンゾエート、テトラ−n−ブチルアンモニウムアセテート、テトラ−n−ブチルアンモニウムベンゾエートなどが挙げられる。
本発明に用いることができる塩基性化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよいが、2種以上を併用することが好ましく、2種を併用することがより好ましく、複素環式アミンを2種併用することがさらに好ましい。
本発明で用いられる前記(C)成分は、分子内に少なくとも1つの尿素、もしくはチオ尿素結合で表わされる部分構造を有し、しかもモルフォリノ基、またはピペラジノ基を含有するという構造上の特徴を有する化合物である。
本発明の感光性樹脂組成物は、(D)溶剤を含有する。本発明の感光性樹脂組成物は、必須成分である上記(A)〜(D)成分、好ましい成分である後述の(E)〜(I)成分、さらに後述の任意の成分を(D)溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物に使用される(D)溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。
(1)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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;
(2)エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル等のエチレングリコールジアルキルエーテル類;
(3)エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
(4)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エチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
(5)プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
(7)ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のジエチレングリコールジアルキルエーテル類;
(8)ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;
(9)ジ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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類; (コ)ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル等のジプロピレングリコールジアルキルエーテル類;
(11)乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸イソプロピル、乳酸n−ブチル、乳酸イソブチル、乳酸n−アミル、乳酸イソアミル等の乳酸エステル類;
(12)酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、酢酸イソアミル、酢酸n−ヘキシル、酢酸2−エチルヘキシル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n−ブチル、酪酸イソブチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;
(13)ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸エチル、メトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、3−メチル−3−メトキシブチルブチレート、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル類;
(14)メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;
(16)γ−ブチロラクトン等のラクトン類等を挙げることができる。
また、これらの溶剤にさらに必要に応じて、ベンジルエチルエーテル、ジヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナール、ベンジルアルコール、アニソール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の溶剤を添加することもできる。これら溶剤は、1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。本発明に用いることができる溶剤は、1種単独、または、2種を併用することが好ましく、2種を併用することがより好ましく、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類またはジアルキルエーテル類、ジアセテート類とジエチレングリコールジアルキルエーテル類、あるいは、エステル類とブチレングリコールアルキルエーテルアセテート類とを併用することがさらに好ましい。
沸点130℃以上160℃未満の溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、プロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル(沸点155℃)、プロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル(沸点131℃)が例示できる。
沸点160℃以上の溶剤としては、3−エトキシプロピオン酸エチル(沸点170℃)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(沸点176℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、3−メトキシブチルエーテルアセテート(沸点171℃)、ジエチレングリコールジエチエルエーテル(沸点189℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点162℃)、プロピレングリコールジアセテート(沸点190℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点220℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点175℃)、1,3−ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)が例示できる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分以外に加えて、必要に応じて、(N)増感剤、(G)密着改良剤、(I)界面活性剤、(J)酸化防止剤、(K)多官能エポキシ樹脂を好ましく加えることができる。さらに本発明のポジ型感光性樹脂組成物には、可塑剤、熱ラジカル発生剤、酸化防止剤、熱酸発生剤、紫外線吸収剤、増粘剤、および、有機または無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を加えることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、(B)光酸発生剤との組み合わせにおいて、その分解を促進させるために、増感剤を含有することが好ましい。増感剤は、活性光線または放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、光酸発生剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより光酸発生剤は化学変化を起こして分解し、酸を生成する。好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nmの波長域のいずれかに吸収波長を有する化合物を挙げることができる。
これら増感剤の中でも、多核芳香族類、アクリドン類、スチリル類、ベーススチリル類、クマリン類が好ましく、多核芳香族類がより好ましい。多核芳香族類の中でもアントラセン誘導体が最も好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(G)密着改良剤を含有してもよい。本発明の感光性樹脂組成物に用いることができる(G)密着改良剤は、基材となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、アルミニウム等の金属と絶縁膜との密着性を向上させる化合物である。具体的には、シランカップリング剤、チオール系化合物等が挙げられる。本発明で使用される(G)密着改良剤としてのシランカップリング剤は、界面の改質を目的とするものであり、特に限定することなく、公知のものを使用することができる。
好ましいシランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリアコキシシラン、γ−グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ−クロロプロピルトリアルコキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシランが挙げられる。これらのうち、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシランやγ−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランがより好ましく、γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシランがさらに好ましく、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがよりさらに好ましい。これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらは基板との密着性の向上に有効であるとともに、基板とのテーパー角の調整にも有効である。
本発明の感光性樹脂組成物における(G)密着改良剤の含有量は、感光性樹脂組成物中の全樹脂成分(好ましくは固形分、より好ましくは前記(A)共重合体)100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(I)界面活性剤を含有してもよい。(I)界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、または、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。
ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類、シリコーン系、フッ素系界面活性剤を挙げることができる。また、以下商品名で、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)製)、エフトップ(JEMCO社製)、メガファック(DIC(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(旭硝子(株)製)、PolyFox(OMNOVA社製)等の各シリーズを挙げることができる。
また、界面活性剤として、下記一般式(1)で表される構成単位Aおよび構成単位Bを含み、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とした場合のゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000以上10,000以下である共重合体を好ましい例として挙げることができる。
本発明の感光性樹脂組成物における(I)界面活性剤の添加量は、感光性樹脂組成物中の全樹脂成分(好ましくは、固形分、より好ましくは前記(A)共重合体)100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、0.01〜10重量部であることがより好ましく、0.01〜1重量部であることがさらに好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、または、分解による膜厚減少を低減でき、また、耐熱透明性に優れるという利点がある。
このような酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。これらの中では、硬化膜の着色、膜厚減少の観点から特にフェノール系酸化防止剤が好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
また、酸化防止剤以外の添加剤として、“高分子添加剤の新展開((株)日刊工業新聞社)”に記載の各種紫外線吸収剤や、金属不活性化剤等を本発明の感光性樹脂組成物に添加してもよい。
成分(K)としては、多官能エポキシ樹脂が好ましく挙げられる。多官能エポキシ樹脂を添加することで、ベーク時の熱フローを抑制することができる。さらに、多官能エポキシ樹脂は、架橋膜の硬化収縮を抑制して矩形または矩形に近いプロファイルを得るため、エポキシ当量が大きいものがよい。具体的には400g/eq以上が好ましく、400〜1,000g/eqがより好ましく、400〜600g/eqが特に好ましい。上記範囲であると、硬化収縮が小さいために矩形または矩形に近いプロファイルを得ることができ、また、硬化膜作製時のプロセス条件の許容範囲が大きい。
なお、エポキシ当量の測定方法は、JIS K7236に準拠することが好ましい。
EPICLON 1050、1055、3050,4050,7050、AM−020−P、AM−040−P、HM−091、HM−101、1050−70X、1050−75X、1055−75X、1051−75M、7070−40K、HM−091−40AX、152、153、153−60T、153−60M、1121N−80M、1123P−75M、TSR−601、1650−75MPX、5500、5800、5300−70、5500−60、EXA−4850−150、EXA−4850−1000、EXA−4816、EXA−4822(以上、DIC(株)製)、
エポキシ樹脂1001、1002、1003、1055、1004、1004AF、1007、1009、1010、1003F、1004F、1005F、1009F、1004FS、1006FS、1007FS、1001B80、1001X70、1001X75、1001T75、4004P、4005P、4007P、4010P、1256、4250、4275、5046B80、5047B75、5050T60、5050、5051、871、872、872X75(以上、三菱化学(株)製)、
YD−011、YD−012、YD−013、YD−014、YD−017、YD−019、YD−020G、YD−7011R、YD−901、YD−902、YD−903N、YD−904、YD−907、YD−6020、YDF−2001、YDF−2004、YDF−2005RL、YDB−400、YDB−405、YDB−400T60、YDB−400EK60、YDB−500EK80、FX−305EK70、ERF−001M30(以上、新日鐵化学(株)製)。
多官能エポキシ樹脂は、1種単独で用いることもできるし、2種以上を混合して用いることもできる。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、より矩形に近いプロファイルを得る観点から、アルコキシメチル基含有架橋剤、および、エポキシ樹脂を含有していることが好ましい。
次に、本発明のパターンの製造方法を説明する。
本発明のパターンの製造方法は、以下の(1)〜(6)の工程を含むことを特徴とする。
(1)本発明の感光性樹脂組成物を基板上に適用する工程、
(2)適用された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)活性放射線で露光する工程、
(4)水性現像液で現像する工程、
(5)形成されたレジストパターンをマスクとして前記基板をエッチングする工程、および、
(6)前記レジストパターンを剥離する工程。
以下に各工程を順に説明する。
(2)の工程では、適用された上記の膜から、減圧(バキューム)および/または加熱により、溶剤を除去して基板上に乾燥塗膜を形成させる。
本発明のパターンの製造方法では比較的低温でPEBを行うことにより、架橋反応を起こすことなく、酸分解性基の加水分解を促進することが好ましい。PEBを行う場合の温度は、30℃以上130℃以下であることが好ましく、40℃以上110℃以下がより好ましく、50℃以上100℃以下が特に好ましい。加熱時間は、加熱温度などにより適宜設定できるが、1〜60分の範囲内とすることが好ましい。
比較的低温でPEBを行うことにより、架橋反応を起こすことなく、酸分解性基の加水分解を促進することが好ましい。PEBを行う場合の温度は、30℃以上130℃以下であることが好ましく、40℃以上110℃以下がより好ましく、50℃以上80℃以下が特に好ましい。加熱時間は、加熱温度などにより適宜設定できるが、10〜90分の範囲内とすることが好ましい。
本発明のパターンの製造方法では、(4)現像する工程から後述のエッチング工程までの間にポストベーク工程を含むことが好ましく、前記(4)現像する工程後、エッチング工程前に、前記レジストパターンを100〜160℃でポストベークする工程を含むことがより好ましい。(4)現像する工程後のポストベーク工程において、得られたポジ画像を加熱することにより、エッチング寸法安定性向上の効果が得られる。
前記(4)現像する工程後、(5)エッチングする工程前のポストベーク工程は、120〜150℃であることがより好ましい。比較的低温でPEBを行うことにより、レジストパターンを熱フローさせずにエッチング寸法安定性を向上させる効果が得られる。
加熱時間は、加熱温度などにより適宜設定できるが、1〜60分の範囲内とすることが好ましい。
次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いた硬化膜の形成方法を具体的に説明する。
(A)〜(D)の必須成分を所定の割合でかつ任意の方法で混合し、撹拌溶解して感光性樹脂組成物を調製する。例えば、(A)〜(C)成分を、それぞれ予め(D)溶剤に溶解させた溶液とした後、これらを所定の割合で混合して樹脂組成物を調製することもできる。以上のように調製した組成物溶液は、孔径0.2μmのフィルター等を用いてろ過した後に、使用に供することもできる。
感光性樹脂組成物を、所定の基板に適用し、減圧および/または加熱(プリベーク)により溶剤を除去することにより、所望の乾燥塗膜を形成することができる。前記の基板としては、例えば液晶表示素子の製造においては、偏光板、さらに必要に応じてブラックマトリックス層、カラーフィルター層を設け、さらに透明導電回路層を設けたガラス板などが例示できる。感光性樹脂組成物を基板へ適用する方法としては特に制限はないが、その中でも、本発明では基板へ観光性樹脂組成物を塗布することが好ましい。基板への塗布方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等の方法を用いることができる。中でもスリットコート法が大型基板に適するという観点で好ましい。大型基板で製造すると生産性が高く好ましい。ここで大型基板とは、各辺が1m以上の大きさの基板をいう。
(3)の工程では、塗膜を設けた基板に所定のパターンを有するマスクを介して、活性光線を照射する。露光工程の後、必要に応じて加熱処理(PEB)を行った後、(4)の工程では、アルカリ性現像液を用いて露光部領域を除去して画像パターンを形成する。
活性光線による露光には、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、LED光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。
(3)の工程で使用するマスクとしては、複数の厚みを持ったパターンを一度で得ることができるハーフトーン位相マスクを使用することが可能である。
現像時間は、好ましくは30〜180秒間であり、また、現像の手法は液盛り法、ディップ法等の何れでもよい。現像後は、流水洗浄を30〜90秒間行い、所望のパターンを形成させることができる。
本発明のパターンの製造方法は、前記(5)形成されたレジストパターンをマスクとして前記基板をエッチングする工程を含む。
前記レジストパターンをマスクとして前記基板をエッチングする方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
本発明のパターンの製造方法は、前記(6)前記レジストパターンを剥離する工程を含む。
前記レジストパターンを剥離方法としては特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
本発明のパターンの製造方法に用いられる基板は特に制限はないが、例えばクロム膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、タンタル膜、タンタル合金膜、酸化錫をドープした酸化インジウム(ITO)膜や酸化錫膜、Ni、Cu、Fe、Alなどのメタル基板;石英、ガラス、窒化珪素膜、シリコーン、窒化シリコーン、ポリシリコーン、酸化シリコーン、アモルファスシリコーン膜、SOG、半導体素子製造用のシリコーンウェーハ、液晶素子製造用のガラス角基板などのシリコン基板;紙、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、有機EL表示装置に用いられるその他のポリマー基板などのポリマー基板;セラミック材料、Ti基板、Al基板などを用いることができる。その中でも本発明では、ITO基板、モリブデン基板またはシリコン基板であることが好ましく、ITO基板であることがより好ましい。
基板の形状は、板状でもよいし、ロール状でもよい。
本発明では、(4)現像する工程後、現像により得られた未露光領域に対応するパターンについて、ホットプレートやオーブン等の加熱装置を用いて、所定の温度、例えば、ITOエッチングレジストの場合、120℃〜140℃で2分〜10分や、絶縁膜や保護層の場合、180〜250℃で所定の時間、例えばホットプレート上なら5〜60分間、オーブンならば30〜90分間、加熱処理をすることにより、耐熱性、硬度等に優れた保護膜や層間絶縁膜等の硬化膜を形成することができる。なお、エッチングレジストにおける硬化膜とは、140℃で3分程度のポストベークをして硬化した膜のことをいう。
また、加熱処理を行う際は、窒素雰囲気下で行うことにより、硬化膜の透明性を向上させることもできる。
なお、加熱処理に先立ち、硬化膜がパターン状に形成した基板に活性光線により再露光した後、加熱することが好ましい。
再露光する工程における露光は、前記露光する工程と同様の手段により行えばよいが、前記再露光する工程では、基板の本発明の感光性樹脂組成物により膜が形成された側に対し、全面露光を行うことが好ましい。再露光する工程の好ましい露光量としては、100〜1,000mJ/cm2である。
本発明のパターンは、本発明の感光性樹脂組成物を硬化して得られたレジストパターンをマスクとして用いて、前記基板をエッチングして得られたパターンである。本発明のパターンは、ITOパターン、モリブデンパターンまたはシリコンパターンとして好ましく用いることができ、ITOパターンとしてより好ましく用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は感度、解像性および露光マージンに優れるため、矩形性に優れたレジストパターンが得られる。本発明のパターンは、前記レジストパターンを用いる本発明のパターンの製造方法で得られるため、微細加工することができ、有機EL表示装置や液晶表示装置を高精細な表示特性とすることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、層間絶縁膜としても使用することができ、本発明のパターンの製造方法にて、有機EL表示装置および液晶表示装置を製造することができる。本発明の有機EL表示装置および液晶表示装置はITOのような金属パターンを有することが好ましい。
本発明の有機EL表示装置や液晶表示装置としては、前記本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成される平坦化膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとる公知の各種有機EL表示装置や液晶表示装置を挙げることができる。
また、エッチングレジスト以外に本発明の感光性樹脂組成物および本発明の硬化膜は、前記用途に限定されず種々の用途に使用することができる。例えば、平坦化膜や層間絶縁膜以外にも、カラーフィルターの保護膜や、液晶表示装置における液晶層の厚みを一定に保持するためのスペーサーや固体撮像素子においてカラーフィルター上に設けられるマイクロレンズ等に好適に用いることができる。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3が形成されている。絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)が絶縁膜3上に形成されている。配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
さらに、配線2の形成による凹凸を平坦化するために、配線2による凹凸を埋め込む状態で絶縁膜3上に平坦化層4が形成されている。
平坦化膜4上には、ボトムエミッション型の有機EL素子が形成されている。すなわち、平坦化膜4上に、ITOからなる第一電極5が、コンタクトホール7を介して配線2に接続させて形成されている。また、第一電極5は、有機EL素子の陽極に相当する。
第一電極5の周縁を覆う形状の絶縁膜8が形成されており、この絶縁膜8を設けることによって、第一電極5とこの後の工程で形成する第二電極との間のショートを防止することができる。
さらに、図1には図示していないが、所望のパターンマスクを介して、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を順次蒸着して設け、次いで、基板上方の全面にAlから成る第二電極を形成し、封止用ガラス板と紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることで封止し、各有機EL素子にこれを駆動するためのTFT1が接続されてなるアクティブマトリックス型の有機EL表示装置が得られる。
アルカリ可溶性樹脂(マルカリンカーM S−4P 丸善石油化学株式会社製)20gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)320gをフラスコ中で溶解し、減圧蒸留を行い、水とPGMEAを共沸留去した。含水が十分低くなったことを確認した後、エチルビニルエーテル4.48gおよびp−トルエンスルホン酸0.35gを加え、室温にて1時間撹拌した。そこへトリエチルアミンを0.28g加えて反応を止めた。反応液に酢酸エチルを添加、さらに水洗した後、減圧留去によって酢酸エチル、水、共沸分のPGMEAを留去し、酸分解性基で保護されたアルカリ可溶性樹脂であるポリマーA1−1を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は11,000であった。また、多分散度は、2.6であった。
ポリマーA1−1の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−エトキシエチル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(30モル%/70モル%)である。
合成例1において、エチルビニルエーテルの添加量を代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−2を得た。
ポリマーA1−2の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−エトキシエチル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(15モル%/85モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、エチルビニルエーテルの添加量を代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−3を得た。
ポリマーA1−3の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−エトキシエチル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(40モル%/60モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、エチルビニルエーテル4.48gをメチルビニルエーテル3.61gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−4を得た。
ポリマーA1−4の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−メトキシエチル基保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(30モル%/70モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、エチルビニルエーテル4.48gをプロピルビニルエーテル5.35gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−5を得た。
ポリマーA1−5の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−プロポキシエチル基保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(30モル%/70モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、エチルビニルエーテル4.48gをターシャリーブチルビニルエーテル6.22gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−6を得た。
ポリマーA1−6の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−t−ブトキシエチル基保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(30モル%/70モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、エチルビニルエーテル4.48gをシクロへキシルビニルエーテル7.84gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−7を得た。
ポリマーA1−7の構造は、p−ヒドロキシスチレンの1−シクロヘキシロキシエチル基保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(30モル%/70モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは11000であった。
合成例1において、重量平均分子量を11,000から5,000に代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−8を得た。多分散度は2.0であった。
合成例1において、重量平均分子量を11,000から22,000に代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−9を得た。多分散度は5.0であった。
合成例1において、重量平均分子量を11,000から50,000に代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−10を得た。多分散度は2.6であった。
合成例1において、重量平均分子量を11,000から60,000に代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−11を得た。多分散度は2.6であった。
合成例1において、重量平均分子量を11,000から2,400に代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−12を得た。多分散度は2.2であった。
合成例1において、多分散度を2.6から1.8に代え、リビングアニオン重合を行った以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−13を得た。Mwは11000であった。
合成例1において、多分散度を2.6から1.2に代え、リビングアニオン重合を行った以外は合成例1と同様にしてポリマーA1−14を得た。Mwは11000であった。
アルカリ可溶性樹脂(マルカリンカーM S−4P:丸善化学工業株式会社製)15.6gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)100gをフラスコ中で溶解し、減圧蒸留を行い、水とPGMEAを共沸留去した。含水が十分低くなったことを確認した後、2,3−ジヒドロフラン2.7gおよびp−トルエンスルホン酸0.015gを加え、室温にて2時間撹拌した。そこへトリエチルアミンを0.090g加えて反応を止めた。反応液に酢酸エチルを添加、さらに水洗した後、減圧留去によって酢酸エチル、水を留去し、保護率25モル%の可溶性樹脂であるポリマーA2−1を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は12,000であった。また、多分散度は、2.6であった。
ポリマーA2−1の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。
合成例15において、2,3−ジヒドロフランの添加量を1.6gに変更した以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−2を得た。
ポリマーA2−2の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(15モル%/85モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、2,3−ジヒドロフランの添加量を4.3gに変更した以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−3を得た。
ポリマーA2−3の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(40モル%/60モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、2,3−ジヒドロフラン 3.2gを2,3−ジメチル−2,3−ジヒドロフラン 3.97gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA2−4を得た。
ポリマーA2−4の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、2,3−ジヒドロフラン 3.2gを1−オキサビシクロ[4,2,0]ヘプタ-2,3-エン 5.02gに代えた以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−5を得た。
ポリマーA2−5の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロフラニル誘導体の保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、2,3−ジヒドロフラン 3.2gを2,3−ジフェニル−2,3−ジヒドロフラン 8.98gに代えた以外は合成例1と同様にしてポリマーA2−6を得た。
ポリマーA2−6の構造は、p−ヒドロキシスチレンの3,4−ジフェニル‐2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、2,3−ジヒドロフラン 3.2gを2−メチル−2,3−ジヒドロ−フラン 2.83gに代えた以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−7を得た。
ポリマーA2−7の構造は、p−ヒドロキシスチレンの3−メチル‐2−テトラヒドロフラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。多分散度は2.6であり、Mwは12000であった。
合成例15において、重量平均分子量を12,000から50,000に代えた以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−8を得た。多分散度は2.6であった。
合成例15において、多分散度を2.6から6.0に代えた以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−9を得た。Mwは12000であった。
合成例15において、多分散度を2.6から1.8に代え、リビングアニオン重合を行った以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−10を得た。Mwは12000であった。
合成例15において、多分散度を2.6から1.2に代え、リビングアニオン重合を行った以外は合成例15と同様にしてポリマーA2−11を得た。Mwは12000であった。
下記表に示す組成となるように、各成分を溶解混合し、口径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して、実施例および比較例の感光性樹脂組成物を得た。尚、配合比は下記表のとおりとした。
・(A)ポリマー成分
(A1)ポリマーと(A2)ポリマーを下記表に示す割合で配合した。ポリ(p−ヒドロキシスチレン)は、(A)ポリマー成分に対する割合(重量%)で配合した。
・(B)酸発生剤 (A)ポリマー100重量部に対し、2.5部
・(C)塩基性化合物 (A)ポリマー100重量部に対し、0.1部
・多官能エポキシ樹脂 添加する場合は
(A)ポリマー100重量部に対し、10.0部
・シランカップリング剤 添加する場合は
(A)ポリマー100重量部に対し、0.2部
・界面活性剤メガファックF-554(DIC製)
(A)ポリマー100重量部に対し、0.01部
アルカリ可溶性樹脂(マルカリンカーM S−4P 丸善石油化学株式会社製)15.6gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)100gをフラスコ中で溶解し、減圧蒸留を行い、水とPGMEAを共沸留去した。含水が十分低くなったことを確認した後、2,3−ジヒドロピラン 3.4gおよびp−トルエンスルホン酸0.015gを加え、室温にて2時間撹拌した。そこへトリエチルアミンを0.10g加えて反応を止めた。反応液に酢酸エチルを添加、さらに水洗した後、減圧留去によって酢酸エチル、水を留去し、保護率25モル%の可溶性樹脂であるポリマーA4を得た。得られた樹脂の重量平均分子量は12,000であった。また、多分散度は、2.6であった。
ポリマーA4の構造は、p−ヒドロキシスチレンの2−テトラヒドロピラニル保護体/p−ヒドロキシスチレン共重合体(25モル%/75モル%)である。
2−ナフトール(10g)、クロロベンゼン(30mL)の懸濁溶液に塩化アルミニウム(10.6g)、2−クロロプロピオニルクロリド(10.1g)を添加し、混合液を40℃に加熱して2時間反応させた。氷冷下、反応液に4NHCl水溶液(60mL)を滴下し、酢酸エチル(50mL)を添加して分液した。有機層に炭酸カリウム(19.2g)を加え、40℃で1時間反応させた後、2NHCl水溶液(60mL)を添加して分液し、有機層を濃縮後、結晶をジイソプロピルエーテル(10mL)でリスラリーし、ろ過、乾燥してケトン化合物(6.5g)を得た。
得られたケトン化合物(3.0g)、メタノール(30mL)の懸濁溶液に酢酸(7.3g)、50重量%ヒドロキシルアミン水溶液(8.0g)を添加し、加熱還流した。放冷後、水(50mL)を加え、析出した結晶をろ過、冷メタノール洗浄後、乾燥してオキシム化合物(2.4g)を得た。
得られたオキシム化合物(1.8g)をアセトン(20mL)に溶解させ、氷冷下トリエチルアミン(1.5g)、p−トルエンスルホニルクロリド(2.4g)を添加し、室温に昇温して1時間反応させた。反応液に水(50mL)を添加し、析出した結晶をろ過後、メタノール(20mL)でリスラリーし、ろ過、乾燥して(B−2)2.3gを得た。
特表2002−528451号公報の段落番号[0108]に記載の方法に従って、α−(p−トルエンスルホニルオキシイミノ)フェニルアセトニトリル(化合物B−3)を合成した。
ガラス基板(コーニング1737、0.7mm厚(コーニング社製))上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚1.5μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
次に、得られた感光性樹脂組成物層を、キヤノン(株)製PLA−501F露光機(超高圧水銀ランプ)を用いて、所定のマスクを介して露光した。そして、露光後の感光性組成物層を、アルカリ現像液(2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で23℃/60秒間現像した後、超純水で20秒リンスした。
これらの操作により10μmのラインアンドスペースを1:1で解像する時の最適i線露光量(Eopt)を感度とした。
以下の基準に従って評価した。
1:60mJ/cm2以上
2:40mJ/cm2以上60mJ/cm2未満
3:20mJ/cm2以上40mJ/cm2未満
4:10mJ/cm2以上20mJ/cm2未満
5:5mJ/cm2以上10mJ/cm2未満
それぞれEopt露光量の倍の露光量にて、10μmの1:1ラインアンドスペースマスクを用いて露光し、30分後のスペース線幅から1分後のスペース線幅の値を引いた数値をPED評価とした。
1:差が1.0μm以上
2:差が0.5μm以上1.0μm未満
3:差が0.3μm以上0.5μm未満
4:差が0.2μm以上0.3μm未満
5:差が0.1μm以上0.2μm未満
6:差が0μm以上0.1μm未満
1μmから0.5μmおきに作製されたドットパターンを使用して100個中95個以上密着しているドットパターンの値とした。
1:5.0μmより大きい部分しか密着していない。
2:3.0μmに密着している。
3:2.5μmに密着している。
4:2.0μmに密着している。
5:1.5μmに密着している。
6:1.0μmに密着している。
ガラス基板(コーニング1737、0.7mm厚(コーニング社製))上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で溶剤を除去して膜厚1.5μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
引き続いて、得られた感光性樹脂組成物層を、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として、23℃で60秒現像後に10μmのラインアンドスペースが得られる露光量(照度:20mW/cm2、i線)で、1〜10μmのラインアンドスペースを有するマスクを介して、露光を行った。
露光後の基板を、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として、23℃で60秒のパドル現像を行った。
パターニングされた感光性樹脂組成物層付きガラス基板を切削し、パターニングされたラインアンドスペースを電界放出形走査電子顕微鏡S−4800(HITACHI社製)によって観察し、解像性の評価を行った。
1:5.0μmより大きい部分しか解像していない。
2:3.0μmを解像している。
3:2.5μmを解像している。
4:2.0μmを解像している。
5:1.5μmを解像している。
6:1.0μmを解像している。
現像後の未露光部分の膜厚を測定し、現像前の膜厚で割った値(比率)とした。
1:残膜しない
2:残膜率が70%以上80%未満
3:残膜率が80%以上85%未満
4:残膜率が85%以上90%未満
5:残膜率が90%以上100%
パターニングされた感光性樹脂組成物層付きガラス基板を切削し、パターニングされたラインアンドスペースを電界放出形走査電子顕微鏡S−4800(HITACHI社製)によって観察し、矩形性の評価を行った。
1:傾斜角度が60度未満
2:傾斜角度が60度以上から80度未満
3:傾斜角度が80度以上から85度未満
4:傾斜角度が85度以上から89度未満
5:傾斜角度が89度以上から90度
上記性能に関し、総合的に製造可能であるか判断した。
1:全く製造できない。
2:問題があり、製造できないレベル。
3:多少問題あるが製造できるレベル。
4:一部問題あるが製造できるレベル。
5:全く問題なく製造できるレベル。
6:全く問題なく製造でき、極めて優れているレベル。
また、A1成分およびA2成分のいずれかを含まない比較例5〜7は、PED、残膜性、及び矩形性のいずれかの評価が劣ることがわかった。また、一般式(III)のテトラヒドロフラニル環をピラン環とした比較例8は、感度の評価が特に劣ることがわかった。
<有機EL表示装置>
ITOパターンを具備する有機EL表示装置を以下の方法で作製した(図1参照)。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3を形成した。次に、この絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)を絶縁膜3上に形成した。この配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
感光性樹脂組成物を塗布する際の塗布性は良好で、露光、現像、焼成の後に得られた硬化膜には、しわやクラックの発生は認められなかった。さらに、配線2の平均段差は500nm、作製した平坦化膜4の膜厚は2,000nmであった。
<液晶表示装置>
ITOパターンを具備する液晶表示装置を以下の方法で作製した。
特許第3321003号公報の図1に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、層間絶縁膜として硬化膜17を以下のようにして形成し、実施例200の液晶表示装置を得た。
すなわち、上記実施例100における有機EL表示装置の平坦化膜4の形成方法と同様の方法で、層間絶縁膜として硬化膜17を形成した。
2:配線
3:絶縁膜
4:平坦化膜
5:第一電極
6:ガラス基板
7:コンタクトホール
8:絶縁膜
10:液晶表示装置
12:バックライトユニット
14,15:ガラス基板
16:TFT
17:硬化膜
18:コンタクトホール
19:ITO透明電極
20:液晶
22:カラーフィルター
Claims (15)
- (A1)下記一般式(I)で表される繰り返し単位(a1)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、
(A2)下記一般式(III)で表される繰り返し単位(a3)と下記一般式(II)で表される繰り返し単位(a2)との合計が全繰り返し単位の95モル%以上であり、かつ、多分散度が2.0以上のポリマー、
(B)光酸発生剤、
(C)塩基化合物、および
(D)溶剤、を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
一般式(II)中、Ra9は、水素原子またはメチル基を表し、Ra10は、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基を表し、n2は、0〜4の整数を表す;
一般式(III)中、Ra1〜Ra6は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、または置換基を有していてもよいアリール基を表し、Ra2とRa3、Ra4とRa5は、互いに結合して環を形成していてもよい。Ra7は、水素原子またはメチル基を表し、Ra8は、ハロゲン原子、水酸基または炭素数1〜3のアルキル基を表し、n1は、0〜4の整数を表す。) - ポジ型感光性樹脂組成物である請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(B)光酸発生剤が、下記一般式(b1)で表されるオキシムスルホネート構造を含む請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(B)光酸発生剤が、下記一般式(OS−3)、下記一般式(OS−4)、下記一般式(OS−5)、下記一般式(b2)下記一般式(b3)、および一般式(OS−2)のいずれかで表される化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A1)のポリマー及び前記(A2)のポリマーの少なくとも一方の重量平均分子量が5000〜50000である請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(C)塩基性化合物が、下記一般式(Q−a)で表される化合物、下記一般式(Q−b)で表される化合物、および下記一般式(Q−c)で表される化合物の少なくとも1種を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、多分散度が2.0以上のポリ(p−ヒドロキシスチレン)を、全ポリマー成分の5〜30重量%割合で含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、多官能エポキシ樹脂を感光性樹脂組成物の全固形分に対し5〜30重量%含有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、シランカップリング剤を感光性樹脂組成物の全固形分100重量部に対し0.1〜20重量部含有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 感光性樹脂組成物に含まれるポリマー成分の95重量%以上が、ヒドロキシスチレン由来の繰り返し単位からなる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- (1)請求項1〜10のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に適用する工程、
(2)適用された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)活性放射線で露光する工程、
(4)水性現像液で現像する工程、
(5)形成されたレジストパターンをマスクとして前記基板をエッチングする工程、および、
(6)前記レジストパターンを剥離する工程、を含むことを特徴とするパターンの製造方法。 - 前記現像工程後、エッチング工程前に、前記レジストパターンを100〜160℃でポストベークする工程を含む請求項11に記載のパターンの製造方法。
- 前記基板が、ITO基板、IGZO基板、モリブデン基板、Ti基板、Al基板、Cu基板またはシリコン基板であることを特徴とする請求項11又は12に記載のパターンの製造方法。
- 請求項11〜13のいずれか1項に記載のパターンの製造方法を含む、有機EL表示装置または液晶表示装置の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
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