JP6060539B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
[1]樹脂、重合性化合物及び重合開始剤を含み、
樹脂が、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なく
とも1種に由来する構造単位を有する重合体であり、
重合開始剤が式(1)で表される化合物を含む重合開始剤である感光性樹脂組成物。
[式(1)中、Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、Ra11、ORa11、CORa11、SRa11、CONRa12Ra13又はCNを表し、
Ra11、Ra12及びRa13は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12またはRa13で表わされる基の水素原子は、ORa21、CORa21、SRa21、NRa22Ra23、CONRa22Ra23、−NRa22−ORa23、−N(CORa22)−OCORa23、−C(=N−ORa21)−Ra22、−C(=N−OCORa21)−Ra22、CN、ハロゲン原子、又はCOOR a21で置換されていてもよく、
Ra21、Ra22及びRa23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra21、Ra22またはRa23で表される基の水素原子は、CN、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はカルボキシ基で置換されていてもよく、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa24−、−NRa24CO−、−NRa24COO−、−OCONRa24−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、
Ra24は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、また、Ra12とRa13及びRa22とRa23はそれぞれ一緒になって環を形成していてもよく、
Ra3及びRa4は、それぞれ独立に、Ra11、ORa11、SRa11、CORa11、CONRa12Ra13、NRa12CORa11、OCORa11、COORa11、SCORa11、OCSRa11、COSRa11、CSORa11、CN又はハロゲン原子を表し、
s及びtは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し、
Lは、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CRa31Ra32、CO、NRa33又はPRa34を表し、
Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、
Ra31、Ra32、Ra33またはRa34で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成していてもよく、
Ra5は、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は式(2)
(式(2)中、L1は、−O−、−S−、−NRa22−、−NRa22CO−、−SO2−、−CS−、−OCO−又は−COO−を表し、
L2は、炭素数1〜20のアルキル基からv個の水素原子を除いた基、炭素数6〜30のアリール基からv個の水素原子を除いた基、炭素数7〜30のアラルキル基からv個の水素原子を除いた基又は炭素数2〜20の複素環基からv個の水素原子を除いた基を表し、
L2で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa22−、−NRa22COO−、−OCONRa22−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、該アルキレン部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、
Ra6は、ORa41、SRa41、CONRa42Ra43、NRa42CORa43、OCORa41、COORa41、SCORa41、OCSRa41、COSRa41、CSORa41、CN又はハロゲン原子を表し、
Ra41、Ra42及びRa43は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、Ra41、Ra42及びRa43で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra42とRa43は、一緒になって環を形成していてもよく、
vは1〜3の整数を表す。)
で表される基を表す。]
[3][1]又は[2]記載の感光性樹脂組成物により形成されるパターン。
[4][3]記載のパターンを含む表示装置。
樹脂(A)としては、例えば、以下の樹脂[K1]〜[K6]等が挙げられる。
[K1]不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種(a)(以下「(a)」という場合がある)と、炭素数2〜4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b)(以下「(b)」という場合がある)との共重合体。
[K2](a)と(b)と、(a)と共重合可能な単量体(c)(ただし、(a)及び(b)とは異なる。)(以下「(c)」という場合がある)との共重合体
[K3](a)と(c)との共重合体
[K4](a)と(c)との共重合体に(b)を反応させて得られる樹脂。
[K5](b)と(c)との共重合体に(a)を反応させて得られる樹脂。
[K6](b)と(c)との共重合体に(a)を反応させ、さらにカルボン酸無水物を反応させて得られる樹脂。
マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、3−ビニルフタル酸、4−ビニルフタル酸、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、1、4−シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類;
メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシ−6−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のカルボキシ基を含有するビシクロ不飽和化合物類;
無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)等の不飽和ジカルボン酸類無水物;
α−(ヒドロキシメチル)アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
これらのうち、共重合反応性の点やアルカリ水溶液への溶解性の点から、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等が好ましい。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリロイル」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
Xa及びXbは、互いに独立に、単結合、−Rc−、*−Rc−O−、*−Rc−S−、*−Rc−NH−を表す。
Rcは、炭素数1〜6のアルカンジイル基を表す。
*は、Oとの結合手を表す。]
水素原子がヒドロキシで置換されたアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、2−ヒドロキシ−1−メチルエチル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基等が挙げられる。
R1及びR2としては、好ましくは水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基が挙げられ、より好ましくは水素原子、メチル基が挙げられる。
X1及びX2としては、好ましくは単結合、メチレン基、エチレン基、*−CH2−O−(*はOとの結合手を表す)基、*−CH2CH2−O−基が挙げられ、より好ましくは単結合、*−CH2CH2−O−基が挙げられる。
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチル等のジカルボン酸ジエステル;
これらのうち、共重合反応性及び耐熱性の点から、スチレン、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等が好ましい。
(a)に由来する構造単位;5〜60モル%、より好ましくは10〜50モル%。
(b)に由来する構造単位;40〜95モル%、より好ましくは50〜90モル%。
樹脂[K1]の構造単位の比率が、上記の範囲にあると、感光性樹脂組成物の保存安定性、感光性樹脂組成物からパターンを形成する際の現像性、並びに、得られるパターンの耐溶剤性、耐熱性及び機械強度に優れる傾向がある。
樹脂[K1]としては、(b)が(b1)である樹脂が好ましく、(b)が(b1−2)である樹脂がより好ましい。
(a)に由来する構造単位;4〜45モル%、より好ましくは10〜30モル%。
(b)に由来する構造単位;2〜95モル%、より好ましくは5〜80モル%。
(c)に由来する構造単位;1〜65モル%、より好ましくは5〜60モル%。
樹脂[K2]の構造単位の比率が、上記の範囲にあると、保存安定性、現像性、得られるパターンの耐溶剤性、耐熱性及び機械強度に優れる傾向がある。
樹脂[K2]としては、(b)が(b1)である樹脂が好ましく、(b)が(b1−2)である樹脂がより好ましい。
具体的には、(a)、(b)及び(c)の所定量、重合開始剤及び溶剤を反応容器中に仕込んで、脱酸素雰囲気下で、攪拌、加熱、保温する方法が挙げられる。得られた共重合体は、反応後の溶液をそのまま使用してもよいし、濃縮あるいは希釈した溶液を使用してもよいし、再沈殿等の方法で固体(粉体)として取り出したものを使用してもよい。
(a)2〜55モル%、より好ましくは10〜50モル%
(c)45〜98モル%、より好ましくは50〜90モル%
樹脂[K3]は、例えば、樹脂[K1]と同様の方法により製造することができる。
まず(a)と(c)との共重合体を、[K1]の製造方法として記載した方法と同様に製造する。この場合、それぞれに由来する構造単位の比率は、(a)と(c)との共重合体を構成する全構造単位中、以下の範囲にあることが好ましい。
(a)5〜50モル%、より好ましくは10〜45モル%
(c)50〜95モル%、より好ましくは55〜90モル%
(a)と(c)との共重合体の製造に引き続き、フラスコ内雰囲気を窒素から空気に置換し、(b)、カルボン酸又はカルボン酸無水物と環状エーテルとの反応触媒(例えばトリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等)及び重合禁止剤(例えばハイドロキノン等)等をフラスコ内に入れて、例えば、60〜130℃で、1〜10時間反応することにより、樹脂[K4]を得ることができる。
(b)の使用量は、(a)100モルに対して、5〜80モルが好ましく、より好ましくは10〜75モルである。この範囲とすることにより、保存安定性、現像性、耐溶剤性、耐熱性、機械強度及び感度のバランスが良好になる傾向がある。環状エーテルの反応性が高く、未反応の(b)が残存しにくいことから、樹脂[K4]に用いる(b)としては(b1)が好ましく、さらに(b1−1)が好ましい。
前記反応触媒の使用量は、(a)、(b)及び(c)の合計量に対して0.001〜5質量%が好ましい。前記重合禁止剤の使用量は、(a)、(b)及び(c)の合計量に対して0.001〜5質量%が好ましい。
仕込方法、反応温度及び時間等の反応条件は、製造設備や重合による発熱量等を考慮して適宜調整することができる。なお、重合条件と同様に、製造設備や重合による発熱量等を考慮し、仕込方法や反応温度を適宜調整することができる。
(b)及び(c)に由来する構造単位の比率は、前記の共重合体を構成する全構造単位の合計モル数に対して、以下の範囲にあることが好ましい。
(b)に由来する構造単位;5〜95モル%、より好ましくは10〜90モル%。
(c)に由来する構造単位;5〜95モル%、より好ましくは10〜90モル%。
前記の共重合体に反応させる(a)の使用量は、(b)100モルに対して、5〜80モルが好ましい。環状エーテルの反応性が高く、未反応の(b)が残存しにくいことから、樹脂[K5]に用いる(b)としては(b1)が好ましく、さらに(b1−1)が好ましい。
カルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、3−ビニルフタル酸無水物、4−ビニルフタル酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ジメチルテトラヒドロフタル酸無水物、5,6−ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン無水物(ハイミック酸無水物)等が挙げられる。カルボン酸無水物の使用量は、(a)の使用量1モルに対して、0.5〜1モルが好ましい。
これらの樹脂は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
樹脂(A)の分子量分布[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1〜6であり、より好ましくは1.2〜4である。
樹脂(A)の酸価は、好ましくは20〜150mg−KOH/gであり、好ましくは40〜135mg−KOH/g、より好ましくは50〜135mg−KOH/gである。ここで酸価は樹脂1gを中和するに必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、例えば水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
重合性化合物(B)は、重合開始剤(C)から発生した活性ラジカルによって重合しうる化合物であって、例えば、重合性のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物等であり、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル化合物が挙げられる。
Ra11、Ra12及びRa13は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12及びRa13で表わされる基の水素原子は、ORa21、CORa21、SRa21、NRa22Ra23、CONRa22Ra23、−NRa22−ORa23、−N(CORa22)−OCORa23、−C(=N−ORa21)−Ra22、−C(=N−OCORa21)−Ra22、CN、ハロゲン原子、又はCOOR a21で置換されていてもよく、
Ra21、Ra22及びRa23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra21、Ra22及びRa23で表される基の水素原子は、CN、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はカルボキシ基で置換されていてもよく、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa24−、−NRa24CO−、−NRa24COO−、−OCONRa24−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、
Ra24は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、また、Ra12とRa13及びRa22とRa23はそれぞれ一緒になって環を形成していてもよい。本明細書において、「Ra12とRa13及びRa22とRa23はそれぞれ一緒になって環を形成している」とは、「Ra12とRa13及びRa22とRa23はそれぞれ一緒になって接続する窒素原子、炭素原子または酸素原子とともに環を形成している」ことを意味する。
Ra3及びRa4は、それぞれ独立に、Ra11、ORa11、SRa11、CORa11、CONRa12Ra13、NRa12CORa11、OCORa11、COORa11、SCORa11、OCSRa11、COSRa11、CSORa11、CN又はハロゲン原子を表し、
s及びtは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し、
Lは、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CRa31Ra32、CO、NRa33又はPRa34を表し、
Ra31、Ra32、Ra33またはRa34は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、
Ra31、Ra32、Ra33及びRa34で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成していてもよい。本明細書において「Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成している」とは、「Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって接続する窒素原子またはりん原子とともに環を形成している」ことを意味する。
Ra5は、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は式(2)
(式(2)中、L1は、−O−、−S−、−NRa22−、−NRa22CO−、−SO2−、−CS−、−OCO−又は−COO−を表し、
L2は、炭素数1〜20のアルキル基からv個の水素原子を除いた基、炭素数6〜30のアリール基からv個の水素原子を除いた基、炭素数7〜30のアラルキル基からv個の水素原子を除いた基又は炭素数2〜20の複素環基からv個の水素原子を除いた基を表し、
L2で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa22−、−NRa22COO−、−OCONRa22−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、該アルキレン部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、
Ra6は、ORa41、SRa41、CONRa42Ra43、NRa42CORa43、OCORa41、COORa41、SCORa41、OCSRa41、COSRa41、CSORa41、CN又はハロゲン原子を表し、
Ra41、Ra42またはRa43は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、Ra41、Ra42及びRa43で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra42とRa43は、一緒になって環を形成していてもよい。本明細書において「Ra42とRa43は、一緒になって環を形成している」とは、「Ra42とRa43は、一緒になってそれぞれが接続する窒素原子または炭素原子とともに環を形成している」ことを意味する。
vは1〜3の整数を表す。)
で表される基を表す。
[式(a)及び(b)中、L3及びL5は、炭素数1〜10のアルキレン基を表し、L4及びL6は、単結合又は炭素数1〜10のアルキレン基を表す。]
炭素数1〜10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基、ブチレン基、1−メチルプロピレン基、2−メチルプロピレン基、1,2−ジメチルプロピレン基、1,3−ジメチルプロピレン基、1−メチルブチレン基、2−メチルブチレン基、3−メチルブチレン基、4−メチルブチレン基、2,4−ジメチルブチレン基、1,3−ジメチルブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基等が挙げられる。
式(1)中のRa11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22、Ra23、Ra31、Ra32、Ra33またはRa34で表される基、あるいは式(2)中のRa41、Ra42またはRa43で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよい。
また、式(2)中のL2で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよい。
[式(3)中、L’は、硫黄原子又はNRa50を表し、Ra50は、直鎖状、分枝鎖状又は環状の炭素数1〜20のアルキル基を表し、Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5、s及びtは、上記と同じ意味を表す。]
で表される化合物が好ましい。
[式(4)中、Ra51及びRa52は、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基を表し、Ra53は、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は式(5)
(式(5)中、L11は、−O−又は*−OCO−を表し、*はL12との結合手を表し、L12は、炭素数1〜20のアルキレン基を表し、該アルキレン基は、1〜3個の−O−により中断されていてもよく、Ra54は、ORa55又はCOORa55を表し、Ra55は、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
で表される基を表す。]
で表される化合物がより好ましい。
化合物(1)がこれらの化合物であると、化合物の製造が容易であり、さらに該化合物を含む感光性樹脂組成物から高感度でパターンを製造することができる。
Ra53は、好ましくは式(5)で表される基である。
L12を表すアルキレン基の炭素数は、好ましくは1〜10であり、より好ましくは1〜4である。
Ra54は、好ましくはヒドロキシ基又はカルボキシ基であり、より好ましくはヒドロキシ基である。
重合開始剤(C)として、例えば、ビイミダゾール化合物、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、オキシム化合物が挙げられる。また、特開2008−181087号公報に記載された光及び/又は熱カチオン重合開始剤(例えば、オニウムカチオンとルイス酸由来のアニオンとから構成されているもの)を用いてもよい。中でも、ビイミダゾール化合物、アルキルフェノン化合物及びオキシム化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、ビイミダゾール化合物、アルキルフェノン化合物及びオキシム化合物からなる群から選ばれる2種以上であることがより好ましい。これらの重合開始剤であると、特に、高感度になる傾向があり好ましい。
また、連鎖移動を起こしうる基を有する光重合開始剤として、特表2002−544205号公報に記載されている光重合開始剤を使用してもよい。
本発明において使用し得る溶剤としては、例えば、エステル溶剤(−COO−を含む溶剤)、エステル溶剤以外のエーテル溶剤(−O−を含む溶剤)、エーテルエステル溶剤(−COO−と−O−とを含む溶剤)、エステル溶剤以外のケトン溶剤(−CO−を含む溶剤)、アルコール溶剤、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤、ジメチルスルホキシド等の中から選択して用いることができる。
これらの溶剤は、単独でも2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、ポリエーテル変性シリコーンオイルSH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452、TSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。
具体的には、フロリナート(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同R30(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)、E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
通常、着色剤を含有しない樹脂組成物から塗膜を作製した場合、測定波長400nm付近での透過率が低下して黄色や茶色に着色しやすい。しかしながら、本発明の感光性樹脂組成物は、可視光領域全域(400〜700nm)において高い透過率を示す塗膜を提供することができる。
作製するパターンの膜厚は、特に限定されず、用いる材料、用途等によって適宜調整することができ、例えば、0.1〜30μm、好ましくは1〜20μm、さらに好ましくは1〜6μmである。
この場合の膜の膜厚は、特に限定されず、用いる材料、用途等によって適宜調整することができ、例えば、1〜6μm程度が例示される。
近年の露光機では、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出して、露光面全体に均一に平行光線を照射したりすることができる。このときマスクと基板との正確な位置合わせを行うために、マスクアライナ、ステッパ等の装置を使用してもよい。
現像方法は、液盛り法、ディッピング法、スプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基材を任意の角度に傾けてもよい。
塩基性化合物は、無機及び有機の塩基性化合物のいずれでもよい。
無機の塩基性化合物の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、燐酸水素二ナトリウム、燐酸二水素ナトリウム、燐酸水素二アンモニウム、燐酸二水素アンモニウム、燐酸二水素カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、アンモニア等が挙げられる。
これらの無機及び有機の塩基性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.03〜5質量%である。
界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤のいずれでもよい。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアリールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、その他のポリオキシエチレン誘導体、オキシエチレン/オキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。
アルカリ現像液中の界面活性剤の濃度は、好ましくは0.01〜10質量%の範囲、より好ましくは0.05〜8質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル100質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸40質量部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(I−1)で表される化合物及び式(II−1)で表される化合物の混合物、モル比=50:50)160質量部をジエチレングリコールエチルメチルエーテル120質量部に溶解して、溶液を調製した。得られた溶解液を、滴下ポンプを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。
一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30質量部をジエチレングリコールエチルメチルエーテル100質量部に溶解した溶液を、別の滴下ポンプを用いて、5時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、固形分38.2質量%、酸価113mg−KOH/g(固形分換算)の共重合体(樹脂Aa)の溶液を得た。得られた樹脂Aaの重量平均分子量(Mw)は7.2×103、分子量分布(Mn/Mw)は1.83であった。樹脂Aaは、下記の構造単位を有する。
還流冷却器、滴下ロート及び攪拌機を備えたフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、3−メトキシ−1−ブタノール200部及び3−メトキシブチルアセテート105部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、メタクリル酸60部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(I−1)で表される化合物及び式(II−1)で表される化合物の、モル比、50:50の混合物。)240部を、3−メトキシブチルアセテート140部に溶解して溶液を調製し、この溶解液を、滴下ロートを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。
一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30部を3−メトキシブチルアセテート225部に溶解した溶液を、別の滴下ロートを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、固形分32.6%、酸価110mg−KOH/g(固形分換算)の共重合体(樹脂Ab)の溶液を得た。得られた樹脂Abの重量平均分子量Mwは、1.34×104、分子量分布(Mn/Mw)は2.50であった。樹脂Abは、以下の構造単位を有する。
撹拌機、温度計、還流冷却器及び、滴下ロートを備えたフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート257質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、アクリル酸8部、シクロヘキシルマレイミド70部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(I−1)で表される化合物及び式(II−1)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)32質量部を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140質量部に溶解して溶液を調製し、該溶液を、滴下ロートを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。
一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)15質量部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225質量部に溶解した溶液を、別の滴下ロートを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、重量平均分子量Mw6.8×103、分子量分布Mw/Mn2.23、固形分26.7質量%、溶液酸価31mg−KOH/gの樹脂B1溶液を得た。上記の固形分と溶液酸価とから固形分酸価を計算すると、114mg−KOH/gである。
撹拌機、温度計、還流冷却器及び、滴下ロートを備えたフラスコ内に窒素を0.02L/分で流して窒素雰囲気とし、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート257質量部を入れ、撹拌しながら70℃まで加熱した。次いで、アクリル酸57質量部、ビニルトルエン83部、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレート(式(I−1)で表される化合物及び式(II−1)で表される化合物を、モル比で、50:50で混合。)238質量部を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140質量部に溶解して溶液を調製し、該溶液を、滴下ロートを用いて4時間かけて、70℃に保温したフラスコ内に滴下した。一方、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)30質量部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225質量部に溶解した溶液を、別の滴下ロートを用いて4時間かけてフラスコ内に滴下した。重合開始剤の溶液の滴下が終了した後、4時間、70℃に保持し、その後室温まで冷却して、重量平均分子量Mwは、1.04×104、分子量分布Mw/Mn1.98、固形分37.4質量%、固形分酸価112mg−KOH/gの樹脂B2溶液を得た。樹脂Adは、下記の構造単位を有する。
装置:K2479((株)島津製作所製)
カラム:SHIMADZU Shim−pack GPC−80M
カラム温度:40℃
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
流速:1.0mL/min
検出器:RI
校正用標準物質 ;TSK STANDARD POLYSTYRENE F−40、F−4、F−288、A−2500、A−500(東ソー(株)製)
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量及び数平均分子量の比(Mw/Mn)を分子量分布とした。
表1に示す組成となるように、各成分を混合して、感光性樹脂組成物を得た。
樹脂(Aa)〜(Ad)は、固形分換算の質量部を表す。
重合性化合物(B);ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD DPHA;日本化薬(株)製)
化合物(1);式(1A)で表される化合物:特開2011−132215号公報に記載される方法により製造した。
重合開始剤(Ca);N−アセトキシ−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]エタン−1−イミン(IRGACURE OXE 02;BASFジャパン社製)
溶剤(Da);3-メトキシ−1−ブタノール
溶剤(Db);ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
溶剤(Dc);プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
溶剤(Dd);3−メトキシブチルアセテート
溶剤(De);3−エトキシエチルプロピオネート
界面活性剤(E);ポリエーテル変性シリコーンオイル(東レ・ダウコーニング(株)製;トーレシリコーンSH8400)
溶剤(D)は、感光性樹脂組成物の固形分量が表1の「固形分量〔%〕」となるように混合し、溶剤(D)中の溶剤成分(Da)〜(Dd)の値は、溶剤(D)中での質量比を表す。
界面活性剤(E)の含有量は、感光性樹脂組成物に対する質量比(%)を表す。
得られた感光性樹脂組成物について、それぞれ、紫外可視近赤外分光光度計(V−650;日本分光(株)製)(石英セル、光路長;1cm)を用いて、400〜700nmにおける平均透過率(%)を測定した。結果を表2に示す。
2インチ角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)を、中性洗剤、水およびアルコールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、上記で得られた感光性樹脂組成物を、ポストベーク後の膜厚が3.0μmになるようにスピンコートし、次にクリーンオーブン中、90℃で3分間プリベークした。その後、230℃で20分加熱して塗膜を得た。
得られた塗膜について、顕微分光測光装置(OSP−SP200;OLYMPUS社製)を用いて、400nmにおける透過率(%)及び400〜700nmにおける平均透過率(%)を測定した。400nmにおける透過率が高いほど、塗膜の着色が少ないことを示す。結果を表2に示す。
2インチ角のガラス基板(イーグルXG;コーニング社製)を、中性洗剤、水及びアルコールで順次洗浄してから乾燥した。このガラス基板上に、感光性樹脂組成物を、60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で露光し、現像、水洗、ポストベーク後の膜厚が3.0μmになるようにスピンコートし、次にクリーンオーブン中、80℃で2分間プリベークした。冷却後、この感光性樹脂組成物を塗布した基板と石英ガラス製フォトマスクとの間隔を200μmとし、露光機(TME−150RSK;トプコン(株)製、光源;超高圧水銀灯)を用いて、大気雰囲気下、60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で光照射した。なお、このときの感光性樹脂組成物への照射は、超高圧水銀灯からの放射光を、光学フィルタ(UV−33;旭テクノグラス(株)製)を通過させて、使用した。また、フォトマスクとして、パターン(1辺が13μmである正方形の透光部を有し、当該正方形の間隔が100μm)が同一平面上に形成されたフォトマスクを用いた。
光照射後、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に前記塗膜を25℃で60秒間浸漬して現像し、水洗後、オーブン中、235℃で15分間ポストベークを行い、パターンを得た。
得られたパターンについて、三次元非接触表面形状計測システム(Micromap MM527N−PS−M100;(株)菱化システム社製)でパターンの幅を測定した。尚、基板面から、パターンの高さに対し5%の高さの部分で、パターンの幅を測定した。
結果を表2に示す。
露光量を80mJ/cm2に代える以外は上記と同じ方法でパターンを得た。露光量60mJ/cm2の条件で得たパターンの幅をW60、露光量80mJ/cm2の条件で得たパターンの幅をW80としたとき、下記式で表される値を露光量依存性とした。
(露光量依存性)=(W80−W60)/(80−60)
露光量依存性の値が小さい方が、露光量の振れに対して得られるパターンの幅の振れが小さく、露光マージンは広いことを意味する。
このような感光性樹脂組成物により形成したパターンを利用して表示装置を製造することにより、歩留まりを向上させることが可能となる。
Claims (4)
- 樹脂、重合性化合物及び重合開始剤を含み、
樹脂が、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、炭素数2〜4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体に由来する構造単位とを有する重合体であり、
重合開始剤が式(1)で表される化合物を含む重合開始剤であり、
式(1)で表される化合物の含有量が、重合開始剤(C)の総量に対して、30〜100質量%である感光性樹脂組成物。
[式(1)中、Ra1及びRa2は、それぞれ独立に、Ra11、ORa11、CORa11、SRa11、CONRa12Ra13又はCNを表し、
Ra11、Ra12及びRa13は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12またはRa13で表わされる基の水素原子は、ORa21、CORa21、SRa21、NRa22Ra23、CONRa22Ra23、−NRa22−ORa23、−N(CORa22)−OCORa23、−C(=N−ORa21)−Ra22、−C(=N−OCORa21)−Ra22、CN、ハロゲン原子、又はCOOR a21で置換されていてもよく、
Ra21、Ra22及びRa23は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアラルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra21、Ra22またはRa23で表される基の水素原子は、CN、ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はカルボキシ基で置換されていてもよく、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa24−、−NRa24CO−、−NRa24COO−、−OCONRa24−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、
Ra24は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基又は炭素数2〜20の複素環基を表し、
Ra11、Ra12、Ra13、Ra21、Ra22またはRa23で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、また、Ra12とRa13及びRa22とRa23はそれぞれ一緒になって環を形成していてもよく、
Ra3及びRa4は、それぞれ独立に、Ra11、ORa11、SRa11、CORa11、CONRa12Ra13、NRa12CORa11、OCORa11、COORa11、SCORa11、OCSRa11、COSRa11、CSORa11、CN又はハロゲン原子を表し、
s及びtは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し、
Lは、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、CRa31Ra32、CO、NRa33又はPRa34を表し、
Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、
Ra31、Ra32、Ra33またはRa34で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は、分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra31、Ra32、Ra33及びRa34は、それぞれ独立に、隣接するどちらかのベンゼン環と一緒になって環を形成していてもよく、
Ra5は、ヒドロキシ基、カルボキシ基又は式(2)
(式(2)中、L1は、−O−、−S−、−NRa22−、−NRa22CO−、−SO2−、−CS−、−OCO−又は−COO−を表し、
L2は、炭素数1〜20のアルキル基からv個の水素原子を除いた基、炭素数6〜30のアリール基からv個の水素原子を除いた基、炭素数7〜30のアラルキル基からv個の水素原子を除いた基又は炭素数2〜20の複素環基からv個の水素原子を除いた基を表し、
L2で表される基がアルキレン部分を有する場合、該アルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−NRa22−、−NRa22COO−、−OCONRa22−、−SCO−、−COS−、−OCS−又は−CSO−により1〜5回中断されていてもよく、該アルキレン部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、
Ra6は、ORa41、SRa41、CONRa42Ra43、NRa42CORa43、OCORa41、COORa41、SCORa41、OCSRa41、COSRa41、CSORa41、CN又はハロゲン原子を表し、
Ra41、Ra42及びRa43は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基又は炭素数7〜30のアラルキル基を表し、Ra41、Ra42及びRa43で表される基がアルキル部分を有する場合、該アルキル部分は分枝鎖状であってもよく、環状であってもよく、Ra42とRa43は、一緒になって環を形成していてもよく、
vは1〜3の整数を表す。)
で表される基を表す。] - 請求項1又は2記載の感光性樹脂組成物により形成されたパターン。
- 請求項3記載のパターンを含む表示装置。
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