JP6259109B2 - ポジ型感光性樹脂組成物、硬化膜の製造方法、硬化膜、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置およびタッチパネル - Google Patents
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Description
ポリイミド前駆体や、ポリベンゾオキサゾール前駆体などの環化して硬化する樹脂は、耐熱性に優れた硬化膜を形成できるため、ポリベンゾオキサゾール前駆体やポリイミド前駆体等を含む感光性樹脂組成物を用いて、各種微細パターンを形成する試みが行われている。
特許文献1には、N−芳香族グリシン誘導体と、高分子前駆体とを含有するネガ型感光性樹脂組成物が開示されている。
特許文献2には、アルカリ可溶性樹脂と、感光剤と、熱塩基発生剤とを含むポジ型感光性樹脂組成物が開示されている。熱塩基発生剤として、カルバメート系保護基を有し、窒素原子を含む複素環構造を有する2級アミンを用いている。
ポリイミド前駆体や、ポリベンゾオキサゾール前駆体などの、塩基により環化して硬化する樹脂は、耐熱性に優れた硬化膜を形成することができるが、これらの樹脂の環化反応には、高温での熱処理が必要とされていた。このため、このような樹脂を用いて硬化膜を形成する場合、樹脂の環化反応時の加熱により、電子部品などに熱的損傷などが生じる恐れがあり、環化温度のさらなる低減が求められており、硬化性のさらなる改善が望まれている。
しかしながら、特許文献1では、環化温度を低下させることについての検討はなされておらず、実施例では、300℃で1時間加熱してイミド化を行っている。
更には、特許文献1は、ネガ型感光性樹脂組成物に関する発明であって、ポジ型感光性樹脂組成物への適用についての記載も示唆もない。
<1> 酸基および/または酸基が酸分解性基で保護された基を含有し、塩基によって環化して硬化する樹脂と、下記一般式(1)で表される熱塩基発生剤と、光酸発生剤と、溶剤と、を含む、ポジ型感光性樹脂組成物;
R2〜R5は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表し、
nは、1以上の整数を表す。
<2> 樹脂が、一般式(2)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体、および、一般式(3)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体から選ばれる少なくとも1種である、<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
Y1およびY2は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、
R6およびR8は、それぞれ独立に、酸分解性基を表し、
R7およびR9は、それぞれ独立に、水素原子、架橋性基、アルキル基、酸分解性基、または、−CORcで表される基を表し、
Rcは、アルキル基またはアリール基を表す。
<3> 樹脂が、一般式(4)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体、および、一般式(5)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体から選ばれる少なくとも1種である、<1>に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
Y3およびY4は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、
R10およびR12は、水素原子を表し、
R11およびR13は、それぞれ独立に、水素原子、架橋性基、アルキル基、または、−CORcで表される基を表し、
Rcは、アルキル基またはアリール基を表す。
<4> 更に、酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物を含む、<3>に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<5> 酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物が、下記一般式(E1)で表される化合物である、<4>に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
R22およびR23は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
R22およびR23のいずれか一方はアルキル基またはアリール基であり、
R24は、アルキル基またはアリール基を表し、R24は、R22またはR23と結合して環状エーテル構造を形成していてもよく、
n1は1〜6の整数を表す。
<6> 一般式(1)において、nが1であり、R1がアリール基である、<1>〜<5>のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<7> 樹脂が、ポリベンゾオキサゾール前駆体である、<1>〜<6>のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
<8> <1>〜<7>のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板に塗布する工程と、
塗布されたポジ型感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程と、
溶剤が除去されたポジ型感光性樹脂組成物を活性放射線で露光する工程と、
露光されたポジ型感光性樹脂組成物を現像液により現像する工程と、
現像されたポジ型感光性樹脂組成物を熱硬化する工程とを含む硬化膜の製造方法。
<9> 現像する工程の後、かつ熱硬化する工程の前に、現像されたポジ型感光性樹脂組成物を露光する工程を含む、<8>に記載の硬化膜の製造方法。
<10> <1>〜<7>のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
<11> 層間絶縁膜である、<10>に記載の硬化膜。
<12> <10>または<11>に記載の硬化膜を有する、液晶表示装置。
<13> <10>または<11>に記載の硬化膜を有する、有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
<14> <10>または<11>に記載の硬化膜を有する、タッチパネル。
なお、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換およ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。
本明細書中において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルを表す。
本明細書において、固形分は、25℃における固形分である。
本明細書において、ポリマーの重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)測定によるポリスチレン換算値として定義される。ポリマーの重量平均分子量および数平均分子量は、例えば、HLC−8120(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSK gel Multipore HXL−M(東ソー(株)製、7.8mmID×30.0cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いることによって求めることができる。
上記構成とすることにより、感度および硬化性に優れた感光性樹脂組成物とすることができる。発明の効果発現のメカニズムの一例は下記の様に推定されるが、同様の効果を得られるものであれば特に限定はされない。即ち、一般式(1)で表される熱塩基発生剤は、カルボキシル基を有する化合物であって、通常の状態では、酸性の性状を有している。このため、加熱前の状態、特に露光段階では、組成物を酸性状態にでき、露光によるカルボキシル基やフェノール性水酸基の発生を良好に進行させ、優れた感度が達成される。この熱塩基発生剤は、加熱によりカルボキシル基が脱炭酸または脱水環化し失われることで、それまで中和され不活性化していたアミン部位が活性となり、塩基性となる。すなわち、露光後の硬化のための加熱において、熱塩基発生剤が加熱されると、下式の反応が進行して塩基が生成される。そして、熱塩基発生剤から発生した塩基により、樹脂の環化反応が促進されるので、硬化性が向上したと考えられる。
更には、硬化膜中に遊離している酸などを中和することもできるので、酸の影響による、電極部などにおける金属変色を抑制でき、画像表示装置や入力装置などとした際における表示ムラを良化できる。
また、一般式(1)で表される熱塩基発生剤は、室温(加熱前の状態)では酸性であるため、樹脂の環化反応を促進させない。このため、一般式(1)で表される熱塩基発生剤と、塩基によって環化して硬化が促進される樹脂とを混合した状態で、長期保存しても、加熱しなければ反応が進行しないので、保存安定性にも優れる。
以下本発明の感光性樹脂組成物の各成分について説明する。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸基および/または酸基が酸分解性基で保護された基を含有し、塩基によって環化して硬化する樹脂を含有する。樹脂は、酸基が酸分解性基で保護された基を有するものが好ましい。この態様によれば、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
樹脂は、加熱により環化反応が生じて複素環含有ポリマーを形成可能な複素環含有ポリマー前駆体が好ましい。複素環含有ポリマー前駆体としては、ポリベンゾオキサゾール前駆体および/またはポリイミド前駆体が好ましく、透過性に優れた硬化膜が得られ易いという理由からポリベンゾオキサゾール前駆体が更に好ましい。これらの樹脂は、環化温度が高く、従来は300℃以上に加熱して環化を行っていたが、本発明によれば、これらの樹脂であっても300℃以下(好ましくは200℃以下、更に好ましくは180℃以下)での加熱で環化反応を十分に進行させることができ、本発明の効果がより顕著に得られる。
本発明の感光性樹脂組成物における樹脂の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対し30〜95質量%が好ましい。下限は、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。上限は、90質量%以下がより好ましい。
以下、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリイミド前駆体について説明する。
(第1の態様)
本発明において、第1の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体は、酸基が酸分解性基で保護された基を有することが好ましく、下記一般式(2)で表される繰り返し単位を含むことがより好ましい。下記一般式(2)で表される繰り返し単位は、ポリベンゾオキサゾール前駆体の全繰り返し単位の50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%がより好ましい。
第1の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体を用いた感光性樹脂組成物は、例えば、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤と組み合わせて用いることで、感度、硬化性に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
芳香族環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環などが挙げられる。複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環などが挙げられる。脂肪族環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環などが挙げられる。
4価の有機基は、複数の環状構造を有する基が好ましく、2以上の芳香族環が、単結合、または、連結基を介して連結していることがより好ましい。
X1は、(X−1)〜(X−4)が好ましく、(X−1)、(x−3)、(X−4)がより好ましく、(X−1)が特に好ましい。X1が、(X−1)であると、溶剤溶解性、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
酸分解性基の具体例としては、tert−ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。感度の観点からエトキシエチル基、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
R7が表すアルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。直鎖アルキル基の場合、炭素数は、1〜20が好ましく、1〜15がより好ましく、1〜10がさらに好ましい。分岐アルキル基の場合、炭素数は、3〜20が好ましく、3〜15がより好ましく、3〜10がさらに好ましい。環状アルキル基の場合、炭素数は、3〜15が好ましく、5〜15がより好ましく、5〜10がより好ましい。具体的なアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。アルキル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。
置換基の例としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基が挙げられる。
R7が表す架橋性基は、熱によって、架橋反応が起こるものであれば制限は無い。エポキシ基、オキセタニル基、エチレン性不飽和結合を有する基、ブロックイソシアネート基、アルコキシメチル基、メチロール基、アミノ基などが挙げられる。
R7が表す酸分解性基は、R6で説明したものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
Rcが表すアルキル基は、R7で説明したアルキル基と同義であり、好ましい範囲も同様である。アルキル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述したものが挙げられる。
Rcが表わすアリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましい。具体的にアリール基としては、フェニル基、トルイル基、メシチル基、ナフチル基などが挙げられる。アリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、上述したものが挙げられる。
置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
なお、環状の脂肪族基が置換基を有する場合、環状の脂肪族基の炭素数は、置換基の炭素数を除いた数とする。
環状の脂肪族基の具体例としては、環状脂肪族ジカルボン酸のカルボキシル基の除去後に残存する残基(環状の脂肪族基)が挙げられる。具体的には、以下に示す基が挙げられ、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、ビスシクロヘキシレン基、アダマンチレン基が好ましく、シクロヘキシレン基またはビスシクロヘキシレン基がより好ましい。
直鎖または分岐の脂肪族基の炭素数は、4〜20が好ましく、4〜15がより好ましく、4〜12が更に好ましい。炭素数が上記範囲であると、溶剤溶解性が良好である。
直鎖または分岐の脂肪族基の具体例としては、直鎖の脂肪族ジカルボン酸、または、分岐の脂肪族ジカルボン酸のカルボキシル基の除去後に残存する残基(脂肪族基)が挙げられる。
直鎖の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、ドコサン二酸などが挙げられる。
分岐の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、3−メチルグルタル酸、3,3−ジメチルグルタル酸、2−メチルアジピン酸、2−エチルアジピン酸、2−プロピルアジピン酸、2−ブチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−tert−ブチルアジピン酸、2,3−ジメチルアジピン酸、2,4−ジメチルアジピン酸、3,3−ジメチルアジピン酸、3,4−ジメチルアジピン酸、2,4,4−トリメチルアジピン酸、2,2,5,5−テトラメチルアジピン酸、2−メチルピメリン酸、3−メチルピメリン酸、3−メチルスベリン酸、2−メチルセバシン酸、ノナン−2,5−ジカルボン酸などが挙げられる。
ポリベンゾオキサゾール前駆体は、後述する一般式(4)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
また、一般式(2)で表される繰り返し単位、および、後述する一般式(4)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位(他の繰り返し単位ともいう)を含んでいてもよい。
他の繰り返し単位としては、例えば、一般式(a1)で表される繰り返し単位、一般式(a2)で表される繰り返し単位が例示される。
芳香族環基、環状の脂肪族基、直鎖の脂肪族基、分岐の脂肪族基は、上述したものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
芳香族環基、環状の脂肪族基、直鎖の脂肪族基、分岐の脂肪族基は、上述したものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
X12が表す、ケイ素原子を含む基は、下記で表される基であることが好ましい。
直鎖または分岐のアルキレン基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、t−ブチレン基などが挙げられる。
アリーレン基の炭素数は、6〜20が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。具体的なアリーレン基としては、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,2−フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基などが挙げられる。
2価の環状脂肪族基の炭素数は、3〜20が好ましく、3〜10がより好ましく、5〜6がさらに好ましい。2価の環状脂肪族基としては、1,4−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,2−シクロヘキシレン基などが挙げられる。
炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、および炭素数3〜20の2価の環状脂肪族基は置換基を有していてもよい。置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基などを挙げることができる。
炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、または炭素数3〜20の2価の環状脂肪族基を組み合わせてなる基としては、特に制限はないが、炭素数3〜20の2価の環状脂肪族基を組み合わせてなる基を組み合わせた基であることが好ましい。以下、炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基、または炭素数3〜20の2価の環状脂肪族基を組み合わせてなる基の具体例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
直鎖もしくは分岐のアルキル基の炭素数は、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜6が更に好ましい。具体的には、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基などが挙げられる。
アリール基の炭素数は、6〜20が好ましく、炭素数6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。具体的にアリール基としては、フェニル基、トルイル基、メシチル基、ナフチル基などが挙げられる。
炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐のアルキル基、アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基などを挙げることができる。
本発明において、第2の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体は、下記一般式(4)で表される繰り返し単位を含むことがより好ましい。下記一般式(4)で表される繰り返し単位は、ポリベンゾオキサゾール前駆体の全繰り返し単位の50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%がより好ましい。
一般式(4)のR11が表す、架橋性基、アルキル基、−CORcで表される基は、一般式(2)のR7で説明した、架橋性基、アルキル基、−CORcで表される基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
第2の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体は、上述した他の繰り返し単位をさらに含んでいてもよい。他の繰り返し単位としては、例えば、上述した一般式(a1)で表される繰り返し単位、一般式(a2)で表される繰り返し単位が例示される。
第2の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体を用いた感光性樹脂組成物は、光酸発生剤として、キノンジアジド化合物を使用したり、後述する酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物((E)化合物)をさらに配合することで、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
溶剤溶解性の観点では、炭素数3以上の酸クロリドが好ましい。耐溶剤性の観点では、炭素数12以下の酸クロリドが好ましい。熱安定性の観点では、カルボン酸クロリドが好ましい。
一般式(b1)
R30は1価の有機基を表す。1価の有機基としては特に制限はないが、一分子あたりの式量が20〜500のものが例示される。また、1価の有機基を構成する原子は、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子から選択されることが好ましく、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子から選択されることがより好ましい。
具体的には、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、架橋性基、ならびに、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、およびアルキニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)と、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、カルボキシル基、酸素原子、アルキレン基、アルキニレン基またはアリーレン基との組み合わせからなる基であることがより好ましい。
これらの基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、水酸基、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基などを挙げることができる。
(第1の態様)
本発明において、第1の態様のポリイミド前駆体は、酸基が酸分解性基で保護された基を有することが好ましく、下記一般式(3)で表される繰り返し単位を含むことがより好ましい。下記一般式(3)で表される繰り返し単位は、ポリイミド前駆体の全繰り返し単位の50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%がより好ましい。
第1の態様のポリイミド前駆体を用いた感光性樹脂組成物は、例えば、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤と組み合わせて用いることで、感度、硬化性に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
一般式(3)におけるX2、Y2は、一般式(2)で説明したX1、Y1と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
一般式(3)のR8が表す、酸分解性基、R9が表す、架橋性基、アルキル基、酸分解性基、−CORcで表される基は、一般式(2)のR6、R7で説明した、架橋性基、アルキル基、酸分解性基、−CORcで表される基と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
本発明において、第2の態様のポリイミド前駆体は、下記一般式(5)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。下記一般式(5)で表される繰り返し単位は、ポリイミド前駆体の全繰り返し単位の50〜100モル%の割合で含有することが好ましく、70〜100モル%がより好ましい。
一般式(5)におけるX4、Y4は、一般式(2)で説明したX1、Y1と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
一般式(5)のR13が表す、架橋性基、アルキル基、−CORcで表される基は、一般式(2)のR7で説明した、架橋性基、アルキル基、−CORcで表される基と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
第2の態様のポリイミド前駆体を用いた感光性樹脂組成物は、光酸発生剤として、キノンジアジド化合物を使用したり、酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された化合物をさらに配合することで、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
本発明で用いるポリイミド前駆体は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて合成できる。例えば、特開2014−66764号公報の記載を参酌して合成することができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、下記一般式(1)で表される熱塩基発生剤を含有する。以下、一般式(1)で表される熱塩基発生剤を、(B)熱塩基発生剤ともいう。
R2〜R5は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表し、nは、1以上の整数を表す。
R1は、芳香族環基が好ましい。R1を芳香族環基とすることにより、より低温で、沸点の高い塩基を発生しやすくできる。発生する塩基の沸点を高くすることにより、ポストベーク時の加熱などによって揮発または分解しにくくでき、樹脂の環化をより効果的に進行させることができる。R1が1価の芳香族環基であるときの例としては、アリール基、ヘテロアリール基が挙げられ、アリール基が好ましい。
R1が1価の脂肪族基であるときの例としては、アルキル基、アルケニル基等が挙げられる。
アルキル基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜20がより好ましく、1〜10が更に好ましい。アルキル基は直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。アルキル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基等が挙げられる。
アルケニル基の炭素数は、2〜30が好ましく、2〜20がより好ましく、2〜10が更に好ましい。アルケニル基は直鎖、分岐、環状のいずれであってもよい。アルケニル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。アルケニル基としては、ビニル基、(メタ)アリル基等が挙げられる。
R1が2価の脂肪族基であるときの例としては、上記の1価の脂肪族基から水素原子を1個以上除いた基が挙げられる。
芳香族環基としては、単環であってもよく、多環であってもよい。芳香族環基は、ヘテロ原子を含むヘテロ芳香族環基であってもよい。芳香族環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。芳香族環基の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ペンタレン環、インデン環、アズレン環、ヘプタレン環、インデセン環、ペリレン環、ペンタセン環、アセナフタレン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオレン環、ビフェニル環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イソベンゾフラン環、キノリジン環、キノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キノキサゾリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、クロメン環、キサンテン環、フェノキサチイン環、フェノチアジン環、および、フェナジン環が挙げられ、ベンゼン環が最も好ましい。
芳香族環基は、複数の芳香環が、単結合または後述する連結基を介して連結していてもよい。連結基としては、例えば、−COO−、−OCO−、−CO−、−O−、−S―、−SO―、―SO2−、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10の直鎖または分岐アルキレン基)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10のシクロアルキレン基)またはこれらの複数が連結した連結基などを挙げることができる。アルキレン基、−O−およびこれらの組み合わせからなる基が好ましく、アルキレン基と−O−との組み合わせがより好ましい。アルキレン基、シクロアルキレン基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、後述する置換基が挙げられる。
複数の芳香環が、単結合または連結基を介して連結した芳香族環基の具体例としては、ビフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルプロパン、ジフェニルイソプロパン、トリフェニルメタン、テトラフェニルメタン、ジフェノキシメタン、ジフェノキシエタンなどが挙げられる。
アルコキシカルボニル基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜20がより好ましく、1〜10が更に好ましい。アルコキシカルボニル基は直鎖、分岐のいずれであってもよい。アルコキシカルボニル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。
アシルオキシ基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜20がより好ましく、1〜10が更に好ましい。アシルオキシ基は直鎖、分岐のいずれであってもよい。アシルオキシ基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。
アルキル基の炭素数は、1〜30が好ましく、1〜20がより好ましく、1〜10が更に好ましく、1〜5が一層好ましく、メチル基が特に好ましい。アルキル基は直鎖、分岐のいずれであってもよく、直鎖が好ましい。アルキル基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよいが、無置換が好ましい。
(B)熱塩基発生剤は、120〜250℃に加熱すると塩基を発生する化合物であることが好ましく、120〜200℃で塩基を発生する化合物であることがより好ましい。塩基発生温度は、例えば、示差走査熱量測定を用い、化合物を耐圧カプセル中5℃/分で250℃まで加熱し、最も温度が低い発熱ピークのピーク温度を読み取り、ピーク温度を塩基発生温度として測定することができる。
(B)熱塩基発生剤により発生する塩基は、環状アミンであることが好ましい。
(B)熱塩基発生剤により発生する塩基の沸点は、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがさらに好ましい。また、発生する塩基の分子量は、80〜500が好ましい。上限は400以下がより好ましい。なお、分子量の値は、構造式から求めた理論値である。
本発明の感光性樹脂組成物は、(B)熱塩基発生剤の含有量は、上述した(A)樹脂の100質量部に対し、0.1〜25質量部が好ましい。下限は、例えば、0.5質量部以上がより好ましく、1質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の効果がより効果的に発揮される傾向にある。
本発明の感光性樹脂組成物は、光酸発生剤を含有する。光酸発生剤は、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。
光酸発生剤としては、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤、キノンジアジド化合物が好まし一例として挙げられる。
pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤は、酸基が酸分解性基で保護された基を含有する樹脂、好ましくは、上述した一般式(2)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体(第1の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体)、および/または、一般式(3)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体(第1の態様のポリイミド前駆体)と併用することで、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
また、上述した一般式(4)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体(第2の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体)、および/または、一般式(5)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体(第2の態様のポリイミド前駆体)と、後述する酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物とを併用することでも、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
また、キノンジアジド化合物は、酸基を含有する樹脂、好ましくは、上述した一般式(4)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体(第2の態様のポリベンゾオキサゾール前駆体)、および/または、一般式(5)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体(第2の態様のポリイミド前駆体)と併用することで、感度に優れた感光性樹脂組成物が得られ易い。
本発明において、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤は、pKaが2以下の酸を発生するものが好ましい。なお本発明において、pKaは、基本的に25℃の水中におけるpKaを指す。水中で測定できないものは、測定に適する溶剤に変更し測定したものを指す。具体的には、化学便覧等に記載のpKaが参考にできる。pKaが3以下の酸としては、スルホン酸またはホスホン酸であることが好ましく、スルホン酸であることがより好ましい。
イミドスルホネート化合物の具体例としてはWO2011/087011号公報の段落番号0065〜0075に記載の化合物が例示でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
R21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。R21のアルキル基は、ハロゲン原子、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。
R21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。R21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。
Xとしてのアルキル基は、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。また、X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。また、X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。
m4は、0または1が好ましい。上記一般式(B2)中、m4が1であり、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルト位であり、R42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。
上記一般式(B1−3)で表される化合物の具体例および好ましいオキシムスルホネート化合物の具体例としては、特開2012−163937号公報の段落番号0080〜0082の記載を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。
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、さらに置換基を有していてもよい。
上記一般式(OS−1)で表される化合物は、例えば、特開2012−163937号公報の段落番号0087〜0089に記載されている一般式(OS−2)で表される化合物であることが好ましく、この内容は本願明細書に組み込まれる。
一般式(B1−1)で表されるオキシムスルホネート構造を含有する化合物としては、下記一般式(OS−3)、下記一般式(OS−4)または下記一般式(OS−5)で表されるオキシムスルホネート化合物であることが好ましい。
上記一般式(OS−6)〜(OS−11)における好ましい範囲は、特開2011−221494号公報の段落番号0110〜0112に記載される(OS−6)〜(OS−11)の好ましい範囲と同様であり、この内容は本願明細書に組み込まれる。
上記一般式(OS−3)〜上記一般式(OS−5)で表されるオキシムスルホネート化合物の具体例としては、特開2011−221494号公報の段落番号0114〜0120に記載の化合物が挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。本発明は、これらに限定されるものではない。
アルキル基の炭素数は、好ましくは3〜10である。特にアルキル基が分岐構造を有する場合、炭素数3〜6のアルキル基が好ましく、環状構造を有する場合、炭素数5〜7のアルキル基が好ましい。
アルキル基としては、例えば、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルプロピル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基などが挙げられ、好ましくは、イソプロピル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシル基である。
アリール基の炭素数は、好ましくは6〜12であり、より好ましくは6〜8であり、さらに好ましくは6〜7である。上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられ、好ましくは、フェニル基である。
R1が表すアルキル基およびアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えばハロゲン原子(フッ素原子、クロロ原子、臭素原子、ヨウ素原子)、直鎖、分岐または環状のアルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基など)、アルケニル基、アルキニル基、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、カルバモイル基、シアノ基、カルボキシル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、ヒドラジノ基、ヘテロ環基などが挙げられる。また、これらの基によってさらに置換されていてもよい。好ましくは、ハロゲン原子、メチル基である。
かさ高い置換基の中でも、イソプロピル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、シクロヘキシル基が好ましく、tert−ブチル基、シクロヘキシル基がより好ましい。
アリール基としては、炭素数6〜10のアリール基が好ましい。上記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、p−トルイル基(p−メチルフェニル基)などが挙げられ、好ましくは、フェニル基、p−トルイル基である。
ヘテロアリール基としては、例えば、ピロール基、インドール基、カルバゾール基、フラン基、チオフェン基などが挙げられる。
R2が表すアルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、R1が表すアルキル基およびアリール基が有していてもよい置換基と同義である。
R2は、アルキル基またはアリール基が好ましく、アリール基がより好ましく、フェニル基がより好ましい。フェニル基の置換基としてはメチル基が好ましい。
R3〜R6のうち、R3とR4、R4とR5、またはR5とR6が結合して環を形成してもよく、環としては、脂環または芳香環を形成していることが好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
R3〜R6は、水素原子、アルキル基、ハロゲン原子(フッ素原子、クロロ原子、臭素原子)、または、R3とR4、R4とR5、またはR5とR6が結合してベンゼン環を構成していることが好ましく、水素原子、メチル基、フッ素原子、クロロ原子、臭素原子またはR3とR4、R4とR5、またはR5とR6が結合してベンゼン環を構成していることがより好ましい。
R3〜R6の好ましい態様は以下の通りである。
(態様1)少なくとも2つは水素原子である。
(態様2)アルキル基、アリール基、またはハロゲン原子の数は、1つ以下である。
(態様3)R3とR4、R4とR5、またはR5とR6が結合してベンゼン環を構成している。
(態様4)上記態様1と2を満たす態様、および/または、上記態様1と3を満たす態様。
一般式(B2)で表される構造を含有する化合物の好ましい態様としては、下記一般式(I)で表されるイミドスルホネート化合物である。
キノンジアジド化合物としては、活性光線の照射によりカルボン酸を発生する1,2−キノンジアジド化合物を好ましく用いることができる。1,2−キノンジアジド化合物としては、フェノール性化合物またはアルコール性化合物(以下、「母核」と称する)と、1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物などを用いることができる。これらの化合物の具体例としては、例えば特開2012−088459公報の段落番号0075〜0078の記載を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物が、光酸発生剤としてキノンジアジド化合物を含有する場合、キノンジアジド化合物の含有量は、感光性樹脂組成物中の全固形分100質量部に対し、1〜40質量部が好ましい。下限は、例えば、2質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、35質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。キノンジアジド化合物の含有量を上記範囲とすることで、感度の良い感光性樹脂組成物が得られ易い。
本発明の感光性樹脂組成物は、溶剤を含有する。本発明の感光性樹脂組成物は、本発明の必須成分と、さらに後述の任意の成分を溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。溶剤としては、必須成分および任意成分を溶解し、各成分と反応しないものが好ましい。
本発明において、溶剤としては、公知の溶剤を用いることができる。
例えば、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(例えば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メチルエチルエーテルなど)、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。また、特開2011−221494号公報の段落番号0174〜0178に記載の溶剤、特開2012−194290公報の段落番号0167〜0168に記載の溶剤も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
溶剤は、1種単独であってもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、例えば、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と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。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物((E)化合物ともいう)を含有することができる。
酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物とは、酸基の少なくとも一部が保護基で保護されていて、酸の作用により保護基が脱離してアルカリ溶解性が増大する化合物である。(D)化合物は非露光部のアルカリ溶解性を減少させ、露光部のアルカリ溶解性を増大させる役目を担う。酸基としては、カルボキシ基またはフェノール性水酸基が好ましい。なお、本発明において(E)化合物は、(A)樹脂とは異なる化合物である。
酸分解性基としては、酸の作用で分解する基であれば特に制限はなく、例えば、アセタール基、ケタール基、シリル基、シリルエーテル基、3級アルキルエステル基等を挙げることができ、感度の観点からアセタール基が好ましい。保護基の具体例としては、tert−ブトキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。感度の観点からエトキシエチル基、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
(E)化合物は、下記一般式(E1)で表される化合物であることが好ましい。
アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基がさらに好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が特に好ましい。アルキル基は、置換基を有していてもよい。また、アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよいが、直鎖のアルキル基が好ましい。
アリール基としては、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、炭素数6〜14のアリール基がより好ましく、炭素数6〜10のアリール基がさらに好ましい。アリール基は、置換基を有していてもよい。
R21が表わす有機基は、芳香環または複素環を含み、C、H、O、N原子以外を含まない有機基であることが好ましく、環状構造、および/またはカルボニル基を含む有機基であることがより好ましく、芳香族基、環状脂肪族基、カルボニル基、アルキレン基、フェニレン基、および酸素原子との組み合わせからなる基であることがさらに好ましい。
具体的に、R21としては、酸基がフェノール性ヒドロキシ基の場合、以下の有機基であることが好ましい。式中、波線は、酸素原子との結合部位を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基を表し、mおよびnはそれぞれ独立に0〜4の整数を表す。
一般式(E2)
一般式(E2)で表される化合物の合成段階で、aが0〜n1までの分布を有する混合物として得られることもあるが、混合物のまま好適に用いることができる。そしてn1−aは1以上、好ましくは1〜7の整数である。また、Arは置換されていてもよいアリール基を表し、具体的にはフェニル基、ナフチル基等が挙げられ、その置換基としては塩素原子等のハロゲン原子;メチル基、tert−ブチル基等のアルキル基;メトキシ基等のアルコキシ基等を好ましく挙げられる。
一般式(E3)
Xは、2価の有機基を表す。Xが表わす2価の有機基としては、フェニレン基、カルボニル基、またはp−フェニレンカルボニル基などが挙げられる。
一般式(E3)で表される繰り返し単位を有する化合物の好ましい具体例として、下記いずれかの構成単位を有する重合体を挙げることができる。R25は水素原子、またはメチル基を表す。
一般式(E4)
R42は置換基を有していてもよいアリール基、またはヒドロキシル基を表し、置換基を有していてもよいアリール基としては、一般式(E1)におけるR22が表わすアリール基と同義であり、好ましい範囲も同様である。アリール基は置換基を有していてもよい。置換基としては炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子)、ヒドロキシル基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換基を有していてもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、密着改良剤を含有してもよい。密着改良剤としてはアルコキシシラン化合物などが挙げられる。アルコキシシラン化合物は、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、モリブデン、チタン、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ことが好ましい。
密着改良剤の具体例としては、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、3−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トリメトキシシランなどのγ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、γ−グリシドキシプロピルジアルコキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどの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より好ましく、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがさらに好ましい。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。
密着改良剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形成分100質量部に対し、0.001〜15質量部であることが好ましく、0.005〜10質量部であることがより好ましい。密着改良剤は、1種類のみ用いてもよいし、2種類以上用いてもよい。2種類以上用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、増感剤を含有してもよい。増感剤は、活性光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。このため、増感剤を含有させることで、光酸発生剤の分解を促進させることができる。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350〜450nmの波長域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、架橋剤を含有してもよい。架橋剤を含有することにより、より強硬な硬化膜を得ることができる。
架橋剤としては、熱によって架橋反応が起こるものであれば制限は無い。例えば、分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、ブロックイソシアネート化合物、アルコキシメチル基含有架橋剤、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物等が挙げられる。エポキシ基を有する化合物が好ましい。
分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらは市販品として入手できる。例えば、JER152、JER157S70、JER157S65、JER175S70、JER806、JER828、JER1007((株)三菱ケミカルホールディングス製)など、特開2011−221494号公報の段落番号0189に記載の市販品などが挙げられる。その他にも、デナコールEX−611、EX−612、EX−614、EX−614B、EX−622、EX−512、EX−521、EX−411、EX−421、EX−313、EX−314、EX−321、EX−211、EX−212、EX−810、EX−811、EX−850、EX−851、EX−821、EX−830、EX−832、EX−841、EX−911、EX−941、EX−920、EX−931、EX−212L、EX−214L、EX−216L、EX−321L、EX−850L、DLC−201、DLC−203、DLC−204、DLC−205、DLC−206、DLC−301、DLC−402(以上ナガセケムテック製)、YH−300、YH−301、YH−302、YH−315、YH−324、YH−325(以上新日鐵化学製)などが挙げられる。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。
これらの中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂および脂肪族エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が特に好ましい。
オキセタニル基を含む化合物は、単独使用してもよく、エポキシ基を含む化合物と混合して使用することもできる。
本発明の感光性樹脂組成物では、架橋剤として、ブロックイソシアネート系化合物も好ましく採用できる。ブロックイソシアネート化合物は、硬化性の観点から、1分子内に2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物であることが好ましい。
なお、本発明におけるブロックイソシアネート基とは、熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であり、例えば、ブロック剤とイソシアネート基とを反応させイソシアネート基を保護した基が好ましく例示できる。また、ブロックイソシアネート基は、90℃〜250℃での加熱によりイソシアネート基を生成することが可能な基であることが好ましい。
ブロックイソシアネート化合物は、その骨格は特に限定されるものではなく、1分子中にイソシアネート基を2個有するものであればどのようなものでもよい。例えば、脂肪族、脂環族または芳香族のポリイソシアネートが挙げられる。具体例としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−トリメチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,9−ノナメチレンジイソシアネート、1,10−デカメチレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、2,2'−ジエチルエーテルジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、o−キシレンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキサン−1,3−ジメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジメチレレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3'−メチレンジトリレン−4,4'−ジイソシアネート、4,4'−ジフェニルエーテルジイソシアネート、テトラクロロフェニレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素化1,3−キシリレンジイソシアネート、水素化1,4−キシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物およびこれらの化合物から派生するプレポリマー型の骨格の化合物が挙げられる。これらの中でも、トリレンジイソシアネート(TDI)やジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が特に好ましい。
ブロックイソシアネート化合物の母構造としては、ビウレット型、イソシアヌレート型、アダクト型、2官能プレポリマー型等を挙げることができる。
ブロックイソシアネート化合物のブロック構造を形成するブロック剤としては、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物、メルカプタン化合物、イミダゾール系化合物、イミド系化合物等を挙げることができる。これらの中でも、オキシム化合物、ラクタム化合物、フェノール化合物、アルコール化合物、アミン化合物、活性メチレン化合物、ピラゾール化合物から選ばれるブロック剤が特に好ましい。
ラクタム化合物としてはε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム等が例示できる。
フェノール化合物としては、フェノール、ナフトール、クレゾール、キシレノール、ハロゲン置換フェノール等が例示できる。
アルコール化合物としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等が例示できる。
アミン化合物としては、1級アミンおよび2級アミンが上げられ、芳香族アミン、脂肪族アミン、脂環族アミンいずれでもよく、アニリン、ジフェニルアミン、エチレンイミン、ポリエチレンイミン等が例示できる。
活性メチレン化合物としては、マロン酸ジエチル、マロン酸ジメチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル等が例示できる。
ピラゾール化合物としては、ピラゾール、メチルピラゾール、ジメチルピラゾール等が例示できる。
メルカプタン化合物としては、アルキルメルカプタン、アリールメルカプタン等が例示できる。
その他の架橋剤としては、特開2012−8223号公報の段落番号0107〜0108に記載のアルコキシメチル基含有架橋剤、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物なども好ましく用いることができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。アルコキシメチル基含有架橋剤としては、アルコキシメチル化グリコールウリルが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、塩基性化合物を含有してもよい。塩基性化合物としては、化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物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。これらの具体例としては、特開2011−221494号公報の段落番号0204〜0207に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
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、N−シクロヘキシル−N’−[2−(4−モルホリニル)エチル]チオ尿素、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメ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。
本発明の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよい。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界面活性剤である。界面活性剤は、例えば、特開2012−88459号公報の段落番号0201〜0205に記載のものや、特開2011−215580号公報の段落番号0185〜0188に記載のものを用いることができ、これらの記載は本願明細書に組み込まれる。
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−341、X−22−822(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.99C(共栄社化学(株)製)、エフトップ(三菱マテリアル化成社製)、メガファック(DIC(株)製)、F−554(DIC(株)製)、フロラードノベックFC−4430(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−242(AGCセイミケミカル社製)、PolyFoxPF−6320(OMNOVA社製)、SH−8400(東レ・ダウコーニングシリコーン)、フタージェントFTX−218G(ネオス社製)等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(I−1−1)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ーで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000〜10,000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。重量平均分子量(Mw)は、1,500〜5,000がより好ましい。
一般式(I−1−2)におけるR405は、炭素数1以上4以下のアルキル基を表し、相溶性と被塗布面に対する濡れ性の点で、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、炭素数2または3のアルキル基がより好ましい。pとqとの合計は100が好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物が界面活性剤を有する場合、界面活性剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形成分100質量部に対し、10質量部以下であることが好ましく、0.001〜10質量部がより好ましく、0.01〜3質量部がさらに好ましい。
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。更には、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。
酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、アミド類、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フェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミド系酸化防止剤、ヒドラジド系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤が最も好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。
具体例としては、特開2005−29515号公報の段落番号0026〜0031に記載の化合物、特開2011-227106号公報の段落番号0106〜0116に記載の化合物を挙げる事ができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
好ましい市販品として、アデカスタブAO−20、アデカスタブAO−60、アデカスタブAO−80、アデカスタブLA−52、アデカスタブLA−81、アデカスタブAO−412S、アデカスタブPEP−36、イルガノックス1035、イルガノックス1098、チヌビン144を挙げる事ができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、感度向上を目的に、酸増殖剤を用いることができる。
酸増殖剤は、酸触媒反応によってさらに酸を発生して反応系内の酸濃度を上昇させることができる化合物であり、酸が存在しない状態では安定に存在する化合物である。
酸増殖剤の具体例としては、特開2011−221494の段落番号0226〜0228に記載の酸増殖剤が挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物が酸増殖剤を含有する場合、酸増殖剤の含有量は、光酸発生剤100質量部に対して、10〜1000質量部とするのが、露光部と未露光部との溶解コントラストの観点から好ましく、20〜500質量部がさらに好ましい。酸増殖剤は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。2種類以上の酸増殖剤を用いる場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、現像促進剤を含有することができる。
現像促進剤としては、特開2012−042837号公報の段落番号0171〜0172に記載されているものを参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。
現像促進剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用することも可能である。
本発明の感光性樹脂組成物が現像促進剤を有する場合、現像促進剤の添加量は、感度と残膜率の観点から、感光性樹脂組成物の全固形分100質量部に対し、0〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部がより好ましく、0.5〜10質量部であることが最も好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、熱ラジカル発生剤、熱酸発生剤、紫外線吸収剤、増粘剤、有機または無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を、それぞれ独立に1種または2種以上、加えることができる。
これらの化合物としては、例えば特開2012−88459号公報の段落番号0201〜0224の記載の化合物を使用することができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、特開2012−8223号公報の段落番号0120〜0121に記載の熱ラジカル発生剤、WO2011/136074A1に記載の窒素含有化合物および熱酸発生剤も用いることができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物は、各成分を所定の割合でかつ任意の方法で混合し、撹拌溶解して調製することができる。例えば、各成分を、それぞれ予め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本発明の感光性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、例えば孔径0.2μmのフィルター等を用いてろ過した後に、使用することもできる。
本発明の硬化膜の製造方法は、以下の(1)〜(5)の工程を含むことが好ましい。
(1)本発明の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程(塗布工程)
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程(溶剤除去工程)
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線により露光する工程(露光工程)
(4)露光された感光性樹脂組成物を現像液により現像する工程(露光工程)
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化する工程(ポストベーク工程)
以下に各工程を順に説明する。
基板としては、無機基板、樹脂、樹脂複合材料などが挙げられる。
無機基板としては、例えばガラス、石英、シリコーン、シリコンナイトライド、および、それらのような基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂からなる基板が挙げられる。
これらの基板は、上記の形態のまま用いられる場合は少なく、最終製品の形態によって、例えば薄膜トランジスター(TFT)素子のような多層積層構造が形成されていてもよい。
基板への感光性樹脂組成物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、流延塗布法、スリットアンドスピン法等の方法を用いることができる。
スリットコート法の場合には基板とスリットダイとの相対移動速度を50〜120mm/secとすることが好ましい。
感光性樹脂組成物を塗布したときの湿潤膜厚は特に限定されるものではなく、用途に応じた膜厚で塗布することができる。例えば、0.5〜10μmが好ましい。
基板に本発明の感光性樹脂組成物を塗布する前に、特開2009−145395号公報に記載されているような、所謂プリウェット法を適用することも可能である。
活性光線の光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、発光ダイオード(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、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)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。露光量は好ましくは1〜500mJ/cm2である。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レンズスキャナ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。また、いわゆる超解像技術を用いた露光をすることもできる。超解像技術としては、複数回露光する多重露光や、位相シフトマスクを用いる方法、輪帯照明法などが挙げられる。これら超解像技術を用いることでより高精細なパターン形成が可能となり、好ましい。
現像工程で使用する現像液には、塩基性化合物の水溶液が含まれることが好ましい。塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどのアルカリ金属炭酸塩類;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩類;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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ジエチルジメチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類:コリン等の(ヒドロキシアルキル)トリアルキルアンモニウムヒドロキシド類;ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩類;エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン類;ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類;1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノネン等の脂環式アミン類を使用することができる。
これらのうち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン(2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド)が好ましい。
また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像液のpHは、好ましくは10.0〜14.0である。
現像時間は、好ましくは30〜500秒間であり、また、現像の手法は液盛り法(パドル法)、シャワー法、ディップ法等の何れでもよい。
現像の後に、リンス工程を行うこともできる。リンス工程では、現像後の基板を純水などで洗うことで、付着している現像液除去、現像残渣除去を行う。リンス方法は公知の方法を用いることができる。例えばシャワーリンスやディップリンスなどを挙げる事ができる。
ポストベークの前に、比較的低温でベークを行った後にポストベークすることもできる(ミドルベーク工程の追加)。ミドルベークを行う場合は、90〜150℃で1〜60分加熱した後に、200℃以上の高温でポストベークすることが好ましい。また、ミドルベーク、ポストベークを3段階以上の多段階に分けて加熱する事もできる。このようなミドルベーク、ポストベークの工夫により、パターンのテーパー角を調整することができる。これらの加熱は、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーターなど、公知の加熱方法を使用することができる。
なお、ポストベークに先立ち、パターンを形成した基板に活性光線により全面再露光(ポスト露光)した後、ポストベークすることにより未露光部分に存在する光酸発生剤から酸を発生させ、架橋を促進する触媒として機能させることができ、膜の硬化反応を促進することができる。ポスト露光工程を含む場合の好ましい露光量としては、100〜3,000mJ/cm2が好ましく、100〜500mJ/cm2が特に好ましい。
本発明の硬化膜は、上述した本発明の感光性樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜である。また、本発明の硬化膜は、上述した本発明の硬化膜の形成方法により得られた硬化膜であることが好ましい。
本発明の硬化膜は、層間絶縁膜として好適に用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、高温でベークされた場合においても高い透明性を有する層間絶縁膜が得られる。本発明の感光性樹脂組成物を用いてなる層間絶縁膜は、高い透明性を有し、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、タッチパネル等の用途に有用である。
本発明の液晶表示装置は、本発明の硬化膜を有する。
本発明の液晶表示装置としては、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液晶表示装置を挙げることができる。
例えば、本発明の液晶表示装置が具備するTFTの具体例としては、アモルファスシリコン−TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶駆動方式としてはTN(TwistedNematic)方式、VA(Virtical Alignment)方式、IPS(In−Place−Switchine)方式、FFS(Frings Field Switching)方式、OCB(Optical Compensated Bend)方式などが挙げられる。
パネル構成においては、COA(Color Filter on Allay)方式の液晶表示装置でも本発明の硬化膜を用いることができ、例えば、特開2005−284291の有機絶縁膜(115)や、特開2005−346054の有機絶縁膜(212)として用いることができる。また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶配向膜の具体的な配向方式としてはラビング配向法、光配向方などが挙げられる。また、特開2003−149647号公報や特開2011−257734号公報に記載のPSA(Polymer Sustained Alignment)技術によってポリマー配向支持されていてもよい。
また、本発明の感光性樹脂組成物および本発明の硬化膜は、上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。
図1は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置10の一例を示す概念的断面図である。この液晶表示装置10は、背面にバックライトユニット12を有する液晶パネルであって、液晶パネルは、偏光フィルムが貼り付けられた2枚のガラス基板14,15の間に配置されたすべての画素に対応するTFT16の素子が配置されている。ガラス基板上に形成された各素子には、硬化膜17中に形成されたコンタクトホール18を通して、画素電極を形成するITO(Indium Tin Oxide)透明電極19が配線されている。ITO透明電極19の上には、液晶20の層とブラックマトリックスを配置したカラーフィルター22が設けられている。
バックライトの光源としては、特に限定されず公知の光源を用いることができる。例えば白色LED、青色・赤色・緑色などの多色LED、蛍光灯(冷陰極管)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)などを挙げる事ができる。
また、液晶表示装置は、3D(立体視)型のものとしたり、タッチパネル型のものとしたりすることも可能である。さらにフレキシブル型にすることも可能であり、特開2011−145686号公報に記載の第2層間絶縁膜(48)や、特開2009−258758号公報に記載の層間絶縁膜(520)、特開2007−328210号公報の図1に記載の有機絶縁膜(PAS)として用いることができる。
さらに、スタティック駆動方式の液晶表示装置でも、本発明を適用することで意匠性の高いパターンを表示させることも可能である。例として、特開2001−125086号公報に記載されているようなポリマーネットワーク型液晶の絶縁膜として本発明を適用することができる。
図2において、符号SUB1は、ガラス基板であり、複数の走査信号線と、複数の走査信号線に交差する複数の映像信号線とを有している。各交点近傍には、TFTを有している。
ガラス基板SUB1の上には、下から順に下地膜UC、シリコン等の半導体膜PS、ゲート絶縁膜GI、TFTのゲート電極GT、第1の層間絶縁膜IN1が形成されている。第1の層間絶縁膜IN1の上には、TFTのドレイン電極SD1と、TFTのソース電極SD2とが形成されている。
ドレイン電極SD1は、ゲート絶縁膜GI及び第1の層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールを介してTFTのドレイン領域に接続されている。ソース電極SD2は、ゲート絶縁膜GI及び第1の層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールを介してTFTのソース領域に接続されている。
ドレイン電極SD1及びソース電極SD2の上には、第2の層間絶縁膜IN2が形成されている。第2の層間絶縁膜IN2の上には、有機絶縁膜PASが形成されている。有機絶縁膜PASは、本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成できる。
有機絶縁膜PASの上には、対向電極CT及び反射膜RALが形成されている。
対向電極CT及び反射膜RALの上には、第3の層間絶縁膜IN3が形成されている。第3の層間絶縁膜IN3の上には、画素電極PXが形成されている。画素電極PXは、第2の層間絶縁膜IN2及び第3の層間絶縁膜IN3に形成されたコンタクトホールを介してTFTのソース電極SD2と接続されている。
有機絶縁膜PASを、本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成した場合においては、有機絶縁膜PASの耐熱性が優れているため、第3の層間絶縁膜IN3の製膜温度を高めることができ、より緻密な膜を製膜できる。
なお、第1の層間絶縁膜IN1、第2の層間絶縁膜IN2、第3の層間絶縁膜IN3も本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成することができる。
図2に示す液晶表示装置の詳細については、特開2007−328210号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置は、本発明の硬化膜を有する。
本発明の有機EL表示装置としては、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。
例えば、本発明の有機EL表示装置が具備するTFTの具体例としては、アモルファスシリコン−TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
図3は、有機EL表示装置の一例の構成概念図である。ボトムエミッション型の有機EL表示装置における基板の模式的断面図を示し、平坦化膜4を有している。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、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上に平坦化膜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、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3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。
本発明のタッチパネルは、絶縁層及び/又は保護層の、全部又は一部が本発明の感光性樹脂組成物の硬化物からなるタッチパネルである。また、本発明のタッチパネルは、透明基板、電極及び絶縁層及び/又は保護層を少なくとも有することが好ましい。
本発明のタッチパネル表示装置は、本発明のタッチパネルを有するタッチパネル表示装置であることが好ましい。本発明のタッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、電磁誘導方式など公知の方式いずれでもよい。中でも、静電容量方式が好ましい。
静電容量方式のタッチパネルとしては、特開2010−28115号公報に開示されるものや、国際公開第2012/057165号に開示されるものが挙げられる。
タッチパネル表示装置としては、いわゆる、インセル型(例えば、特表2012−517051号公報の図5、図6、図7、図8)、いわゆる、オンセル型(例えば、特開2012−43394号公報の図14、国際公開第2012/141148号の図2(b))、OGS型、TOL型、その他の構成(例えば、特開2013−164871号公報の図6)を挙げることができる
静電容量方式のタッチパネルは、前面板と、前面板の非接触側に、少なくとも下記(1)〜(5)の要素を有し、(4)の絶縁層が本発明の感光性樹脂組成物を用いた硬化膜であることが好ましい。
(1)額縁層
(2)複数のパッド部分が接続部分を介して第一の方向に延在して形成された複数の第一の透明電極パターン
(3)第一の透明電極パターンと電気的に絶縁され、第一の方向に交差する方向に延在して形成された複数のパッド部分からなる複数の第二の透明電極パターン
(4)第一の透明電極パターンと第二の透明電極パターンとを電気的に絶縁する絶縁層
(5)第一の透明電極パターンおよび第二の透明電極パターンの少なくとも一方に電気的に接続され、第一の透明電極パターンおよび第二の透明電極パターンとは別の導電性要素
本発明の静電容量型入力装置は、さらに上記(1)〜(5)の要素の全てまたは一部を覆うように透明保護層を設置することが好ましく、透明保護層が本発明の硬化膜であることがより好ましい。
静電容量方式のタッチパネルには、図5に示すように、前面板31の一部の領域(図5においては入力面以外の領域)を覆うように額縁層32が設けることができる。さらに、前面板31には、図5に示すように一部に開口部38を設けることができる。開口部38には、押圧によるメカニカルなスイッチを設置することができる。
すなわち、ITO電極に接するように、本発明の感光性樹脂組成物をインクジェット塗布方式など各種方法により塗布する工程1、上記ITO電極に塗布した感光性樹脂組成物上に所定形状の開口パターンを有するマスクを載置し、活性エネルギー線照射を行い露光する工程2、露光後の感光性樹脂組成物を現像する工程3、および、現像後の感光性樹脂組成物を加熱する工程4を経て製造できる。
工程2は、上述した露光工程と同様に行うことができ、好ましい態様も同様である。
工程3は、上述した現像工程と同様に行うことができ、好ましい態様も同様である。
工程4は、上述したポストベーク工程と同様に行うことができ、好ましい態様も同様である。
また、本発明のタッチパネルにおけるITO電極パターンの一例としては、上述した図6に示すパターンが好ましく挙げられる。
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、293g(0.8mol)のヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(Bis−AP−AF、セントラル硝子(株)製)、158.2g(2.0mol)のピリジンおよび1.2kgのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/メタノールバスで−15℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を−5℃〜−15℃で維持しながら、73.9g(0.364mol)のイソフタロイルクロライド(IC、東京化成(株)製)、107.4g(0.364mol)の4,4’−オキシビスベンゾイルクロライド(ODC、東京化成(株)製)、NMP(1−メチル−2−ピロリドン)700gの混合溶液を滴下した。滴下が完了した後、得られた混合物を室温で16時間撹拌した。
次に、この反応液を氷/メタノールバスで−5℃以下まで冷却し、反応温度を−0℃以下で維持しながらアセチルクロライド17.0g(0.217mol)を滴下した。滴下が完了した後、さらに16時間撹拌した。
この反応液をNMP2Lで希釈し、激しく攪拌した20Lの脱イオン水中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、樹脂A−1aを得た。
500mLナスフラスコに25.0gの樹脂A−1a、125gのNMPと125gのメチルエチルケトンを添加し、60℃で内容物が150gになるまで減圧濃縮した。ここに、0.4gのカンファースルホン酸(東京化成(株)製)と、5.0gの2,3−ジヒドロフラン(和光純薬工業(株)製)を添加し、室温で3時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン0.5gとNMP150gを加えて希釈した。得られた溶液を激しく攪拌した1Lの脱イオン水中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、樹脂A−1を得た。得られた樹脂A−1の重量平均分子量は16000(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)であった。得られた樹脂A−1の水酸基保護率は、樹脂A−1aの全水酸基量(モル量)に対して、30%であった(1H−NMR)。
樹脂A−1の合成法のジカルボン酸ジクロリドを、下記表に示すジカルボン酸ジクロリドに変更した以外は同様の方法にて合成した。なお、樹脂A−5は、ジヒドロフランによる保護反応は行わなかった。
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、14.06g(64.5mmol)のピロメリト酸二無水物(東京化成(株)製)と、11.08g(58.7mmol)の4,4’−オキシジアニリン(東京化成(株)製)、150gのNMPを添加し、80℃で12時間攪拌した。さらに0.60g(12.8mmol)のエタノールを添加し、さらに6時間攪拌した。
この反応液をNMP2Lで希釈し、激しく攪拌した20Lの脱イオン水中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、樹脂A−7aを得た。以降は樹脂A−1と同様の方法にて樹脂A−7を合成した。
樹脂A−7の合成法のテトラカルボン酸二無水物を、下記表に示すテトラカルボン酸二無水物に変更した以外は同様の方法にて合成した。なお、樹脂A−9は、ジヒドロフランによる保護反応は行わなかった。
下記表に示す各成分を混合し、孔径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過して、各感光性樹脂組成物を得た。表中の特に単位を付していない数値は質量部である。
感光性樹脂組成物が10g入った容器を密閉し、25℃、湿度65%の環境下に静置した。ポリベンゾオキサゾール前駆体またはポリイミド前駆体の環化が進行し、固体が析出するまでの時間を評価した。固体の析出は、孔径0.8μmのメッシュで濾過し、メッシュ上の異物の有無を目視で観察した。固体が析出するまでの時間が長ければ長いほど、組成物の安定性が高く、好ましい結果であり、A、B、Cが実用範囲である。
A:20日を越えても固体の析出が見られなかった
B:10日を超えて、20日以内に固体が析出した
C:5日を超えて、10日以内に固体が析出した
D:5日以内に固体が析出した
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)蒸気で1分間表面処理をしたガラス基板(1100×1300mmサイズ、0.7mm厚、コーニング社製)上に、各感光性樹脂組成物をSK−N1300G(大日本スクリーン)でスリットコートした後、0.26kPa(2.0Torr)まで減圧し、100℃/90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3.0μm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MPAsp−H760露光機を用いて、5.0μmホールパターンに露光した。80℃/90秒ホットプレート上で加熱後、アルカリ現像液(0.6質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で現像し(25℃、70秒)、超純水で30秒リンスした。これにより下底の径が5.0μmのホールパターンが形成される露光量を感度とした。必要露光量が少ないほど(高感度であるほど)好ましく、A、B、Cが実用範囲である。
A:100mJ/cm2未満
B:100mJ/cm2以上150mJ/cm2未満
C:150mJ/cm2以上200mJ/cm2未満
D:200mJ/cm2以上
ガラス基板(OA−10(日本電気硝子社製))を、HMDS蒸気下に30秒曝し、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、バキュームドライで溶剤を揮発させた後、120℃/120秒ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(エネルギー強度:20mW/cm2)となるように露光し、この基板をオーブンにて窒素雰囲気下で300℃/60分間加熱した。この硬化膜の透過率を、分光光度計(U−3000:(株)日立製作所製)を用いて、波長400nmで測定した。単位は%で示した。A、BおよびCが実用レベルである。
A:90%以上
B:85%以上90%未満
C:80%以上85%未満
D:80%未満
ガラス基板(OA−10(日本電気硝子社製))を、HMDS蒸気下に30秒曝し、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、バキュームドライで溶剤を揮発させた後、120℃/120秒ホットプレート上でプリベークし、膜厚2.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
感光性樹脂組成物を掻きとり、窒素中、250℃に維持した状態での熱重量分析(TGA測定)を行い、環化時間を評価した。前駆体は環化反応の進行にともない、重量減少が起こるが、この重量減少が発生しなくなるまでの時間を以下の基準で評価した。時間が短ければ短いほど環化速度が速くなっていることを表し、A、B、Cが実用範囲である。
A:10分を超えて30分以下
B:30分を超えて60分以下
C:60分を超えて90分以下
D:90分を超えた。もしくは環化しなかった。
薄膜トランジスタ(TFT)を用いた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、液晶表示装置を得た。
すなわち、特許第3321003号公報の0058段落の基板と層間絶縁膜17の濡れ性を向上させる前処理として、基板をヘキサメチルジシラザン蒸気下に30秒曝し、その後、各感光性樹脂組成物をスピンコート塗布した後、120℃で2分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2.0μm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に対し、マスク上から超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(照度20mW/cm2)照射した後、アルカリ水溶液にて現像してパターンを形成し、窒素雰囲気下で300℃で60分間の加熱処理を行った。実施例の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。
得られた液晶表示装置を強制条件(温度85℃/相対湿度80%RH、LH−113 恒温恒湿器 エスペック社製)で24h放置し、液晶表示装置を取り出した。その液晶表示装置に対して駆動電圧を印加し、グレイのテスト信号を入力させたときのグレイ表示を目視にて観察し、表示ムラの発生の有無を下記評価基準にしたがって評価した。以下の基準でA〜Cが好ましく、AまたはBがより好ましい。
A:まったくムラがみられない(非常に良い)
B:ガラス基板の縁部分にかすかにムラが見られるが、表示部に問題なし(良い)
C:表示部にかすかにムラが見られるが実用レベル(普通)
D:表示部にムラがある(悪い)
一方、比較例の感光性樹脂組成物は、感度および硬化性の少なくとも一つが、実用レベルに満たないものであった。
(A)樹脂
A−1〜A−10:上述した樹脂A−1〜A−10
(B)化合物
B−1:N−フェニルイミノ2酢酸(和光純薬工業(株)製)
B−2:1,2−ビス(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−4酢酸(東京化成社製)
B−3:N−メチルイミノ2酢酸(東京化成社製)
B−4:N−ベンジルイミノ2酢酸(東京化成社製)
<以下は比較化合物である>
R−1:N−メチルグリシン(東京化成社製)
R−2:N−フェニルグリシン(東京化成社製)
R−3:N,N−ジメチルグリシン(東京化成社製)
R−4:N,N−ジ(2−ヒドロキシエチル)グリシン(東京化成社製)
R−5:N−(tert−ブトキシカルボニル)−L−プロリノール(東京化成社製)
R−6:N,N−ジメチルアニリン(東京化成社製
(C)光酸発生剤
C−1:下記に示す構造(PAG−103、BASF社製、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤)
DBA:9,10−ジブトキシアントラセン(川崎化成社製、増感剤)
(D)溶剤
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
(E)化合物(酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物)
E−1:下記化合物 分子量494(9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(JFEケミカル社製)のフェノール性水酸基を、エチルビニルエーテルで定法に従って保護)
F−1:JER157S65 (エポキシ架橋剤:ジャパンエポキシレジン社製)
F−2:JER157S70 (エポキシ架橋剤:ジャパンエポキシレジン社製)
F−3:JER1007K (エポキシ架橋剤:ジャパンエポキシレジン社製)
(G)密着促進剤
G−1:γ−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン(KBM−403:信越化学社製)
(H)界面活性剤
H−1:パーフルオロアルキル基含有ノニオン界面活性剤(F−554:DIC製)
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質量%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C−3の化合物(上述の構造)(2.3g)を得た。
なお、B−3の1H−NMRスペクトル(300MHz、CDCl3)は、δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H)7.3(d,2H),7.1(d.1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)であった。
1−アミノ−2−ナフトール塩酸塩(東京化成製)4.0gをN−メチルピロリドン(和光純薬工業(株)製)16gに懸濁させ、炭酸水素ナトリウム(和光純薬工業(株)製)3.4gを添加後、4,4−ジメチル−3−オキソ吉草酸メチル(和光純薬工業(株)製)4.9gを滴下し、窒素雰囲気下120℃で2時間加熱した。放冷後、反応混合液に水、酢酸エチルを添加して分液し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、濃縮して粗C−1−2Aを得た。粗B−1−2Aをシリカゲルカラムクロマトグラフィー精製して、中間体C−1−2Aを1.7g得た。
C−1−2A(1.7g)とp−キシレン(6mL)を混合し、p−トルエンスルホン酸一水和物(和光純薬工業(株)製)0.23gを添加して140℃で2時間加熱した。放冷後、反応混合液に水、酢酸エチルを添加して分液し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過、濃縮して粗C−1−2Bを得た。
テトラヒドロフラン(THF)(2mL)と粗C−1−2B全量を混合し、氷冷下2M塩酸/THF溶液6.0mL、次いで亜硝酸イソペンチル(和光純薬工業(株)製)(0.84g)を滴下し、室温まで昇温後2時間攪拌した。得られた反応混合物に水、酢酸エチルを添加して分液し、有機層を水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、濃縮して中間体粗C−1−2Cを得た。
中間体粗C−1−2C全量をアセトン(10mL)と混合し、氷冷下でトリエチルアミン(和光純薬工業(株)製)(1.2g)、p−トルエンスルホニルクロリド(東京化成製)(1.4g)を添加後、室温まで昇温して1時間攪拌した。得られた反応混合液に水、酢酸エチルを添加して分液し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過、濃縮して粗C−4を得た。粗C−4を冷メタノールでリスラリー後、ろ過、乾燥してC−4(1.2g)を得た。
C−4の1H−NMRスペクトル(300MHz、CDCl3)は、δ=8.5−8.4(m,1H),8.0−7.9(m,4H),7.7−7.6(m,2H),7.6−7.5(m,1H),7.4(d.2H),2.4(s,3H),1.4(s,9H)であった。
攪拌器および温度計を装着したセパラブルフラスコにN―ヒドロキシナフタルイミドナトリウム塩 33.6g、4―ジメチルアミノピリジン 0.72g、テトラヒドロフラン 300ミリリットルを仕込み、室温25℃下で攪拌し溶解させた。次いで、(+)10―カンファースルホニルクリライド 42gを加えて3時間攪拌した後、トリエチルアミン 15gを加えた後、室温下で10時間攪拌した。次いで、蒸留水 300ミリリットル中に反応溶液を入れ、析出した沈殿をろ別した。この沈殿をアセトンとヘキサンを用いて再沈殿処理を数回繰り返し、N―カンファースルホニルオキシ−1,8−ナフタルイミドを12g得た。
(実施例100)
薄膜トランジスター(TFT)を用いた有機EL表示装置を以下の方法で作製した(図3参照)。
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。
特開2007−328210号公報の図1に記載の液晶表示装置において、有機絶縁膜PASを以下の方法で形成し、液晶表示装置を得た。
先ず、特開2007−328210号公報に従って、特開2007−328210号公報の図1に記載の液晶表示装置の有機絶縁膜PAS直前まで形成したアレイ基板を作製した。
次に、この基板をHMDS蒸気下に30秒曝し、その後、実施例1の感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃で2分ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、所定膜厚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 MPA 7800CFを用いて、直径5μmのホールパターンのマスクを介して最適露光量mJ/cm2(エネルギー強度:20mW/cm2、i線)露光し、80℃/90秒ホットプレート上で加熱した。そして、露光後の樹脂組成物層を、アルカリ現像液(0.6%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で現像した後、超純水でリンスした。続いて超高圧水銀灯を用いて積算照射量が300mJ/cm2(エネルギー強度:20mW/cm2、i線で計測)となるように全面露光し、その後、この基板をオーブンにて300℃で60分加熱して有機絶縁膜PASを得た。
以降は特開2007−328210号公報に従って液晶表示装置を得た。なお、本実施例ではPASに耐熱性の高い材料を用いているため、層間絶縁膜IN3を層間絶縁膜IN2と同等の温度で製膜した。これによりIN3を緻密な膜とすることができた。
得られた液晶表示装置に対して、駆動電圧を印加したところ、非常に良好な表示特性を示し、信頼性の高い液晶表示装置であることが分かった。
(実施例102)
以下に述べる方法によりタッチパネル表示装置を作製した。
<第一の透明電極パターンの形成>
<<透明電極層の形成>>
あらかじめ額縁層が形成された強化処理ガラス(300mm×400mm×0.7mm)の前面板を、真空チャンバー内に導入し、SnO2含有率が10質量%のITOターゲット(インジウム:錫=95:5(モル比))を用いて、DCマグネトロンスパッタリング(条件:基材の温度250℃、アルゴン圧0.13Pa、酸素圧0.01Pa)により、厚さ40nmのITO薄膜を形成し、透明電極層を形成した前面板を得た。ITO薄膜の表面抵抗は80Ω/□であった。
次に、エッチングレジスト層パターンのついた透明電極層パターン付の前面板を、専用のレジスト剥離液に浸漬し、エッチング用光感光性樹脂層を除去し、額縁層と第一の透明電極パターンとを形成した前面板を得た。
額縁層と第一の透明電極パターンとを形成した前面板の上に、実施例1の感光性樹脂組成物を塗布・乾燥(膜厚1μm、90℃120秒)し、感光性樹脂組成物層を得た。露光マスク(絶縁層用パターンを有す石英露光マスク)面と感光性樹脂組成物層との間の距離を30μmに設定し、感度評価で求めた最適露光量でパターン露光した。
次に、90℃、2分ホットプレート上で加熱処理した後、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により23℃で15秒間液盛り法にて現像し、更に超純水で10秒間リンスした。続いて300℃60分のポストベーク処理を行って、額縁層、第一の透明電極パターン、絶縁層パターンを形成した前面板を得た。
<<透明電極層の形成>>
上記第一の透明電極パターンの形成と同様にして、絶縁層パターンまで形成した前面板をDCマグネトロンスパッタリング処理し(条件:基材の温度50℃、アルゴン圧0.13Pa、酸素圧0.01Pa)、厚さ80nmのITO薄膜を形成し、透明電極層を形成した前面板を得た。ITO薄膜の表面抵抗は110Ω/□であった。
更に、第一の透明電極パターンの形成と同様にして、エッチングし、エッチングレジスト層を除去することにより、額縁層、第一の透明電極パターン、実施例1の感光性樹脂組成物用いて形成した絶縁層パターン、第二の透明電極パターンを形成した前面板を得た。
上記第一、及び、第二の透明電極パターンの形成と同様にして、第一の透明電極パターン、実施例1の感光性樹脂組成物を用いて形成した絶縁層パターン、第二の透明電極パターンを形成した前面板をDCマグネトロンスパッタリング処理し、厚さ200nmのアルミニウム(Al)薄膜を形成した前面板を得た。
更に、第一の透明電極パターンの形成と同様にして、エッチングし、エッチングレジスト層を除去することにより、額縁層、第一の透明電極パターン、実施例1の感光性樹脂組成物を用いて形成した絶縁層パターン、第二の透明電極パターン、第一及び第二の透明電極パターンとは別の導電性要素を形成した前面板を得た。
絶縁層の形成と同様にして、上記第一及び第二の透明電極パターンとは別の導電性要素まで形成した前面板に、実施例1の感光性樹脂組成物を塗布・乾燥(膜厚1μm、90℃120秒)し、感光性樹脂組成物膜を得た。更に、露光、加熱処理、現像、ポスト露光(1,000mJ/cm2)、ポストベーク処理を行って、額縁層、第一の透明電極パターン、実施例1の感光性樹脂組成物を用いて形成した絶縁層パターン、第二の透明電極パターン、第一及び第二の透明電極パターンとは別の導電性要素の全てを覆うように実施例1の感光性樹脂組成物を用いて形成した絶縁層(透明保護層)を積層した前面板を得た。
特開2009−47936号公報に記載の方法で製造した液晶表示素子に、先に製造した前面板を貼り合わせ、公知の方法で静電容量方式のタッチパネルを構成要素として備えたタッチパネル表示装置を作製した。
第一の透明電極パターン、第二の透明電極パターン、及び、これらとは別の導電性要素の、各々の導電性には問題がなく、一方で、第一の透明電極パターンと第二の透明電極パターンの間では絶縁性を有しており、タッチパネルとして良好な表示特性が得られた。
Claims (14)
- 酸基および酸基が酸分解性基で保護された基から選ばれる少なくとも1種の基を含有し、塩基によって環化して硬化する樹脂と、
下記一般式(1)で表される熱塩基発生剤と、
光酸発生剤と、
溶剤と、
を含む、ポジ型感光性樹脂組成物;
R2〜R5は、それぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表し、
nは、1以上の整数を表す。 - 前記樹脂が、一般式(2)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体、および、一般式(3)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
Y1およびY2は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、
R6およびR8は、それぞれ独立に、酸分解性基を表し、
R7およびR9は、それぞれ独立に、水素原子、架橋性基、アルキル基、酸分解性基、または、−CORcで表される基を表し、
Rcは、アルキル基またはアリール基を表す。 - 前記樹脂が、一般式(4)で表される繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体、および、一般式(5)で表される繰り返し単位を含むポリイミド前駆体から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
Y3およびY4は、それぞれ独立に、2価の有機基を表し、
R10およびR12は、水素原子を表し、
R11およびR13は、それぞれ独立に、水素原子、架橋性基、アルキル基、または、−CORcで表される基を表し、
Rcは、アルキル基またはアリール基を表す。 - 更に、酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物を含む、請求項3に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 前記酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された基を有する化合物が、下記一般式(E1)で表される化合物である、請求項4に記載のポジ型感光性樹脂組成物;
R22およびR23は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、
R22およびR23のいずれか一方はアルキル基またはアリール基であり、
R24は、アルキル基またはアリール基を表し、R24は、R22またはR23と結合して環状エーテル構造を形成していてもよく、
n1は1〜6の整数を表す。 - 前記一般式(1)において、nが1であり、R1がアリール基である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 前記樹脂が、ポリベンゾオキサゾール前駆体である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を基板に塗布する工程と、
塗布されたポジ型感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程と、
溶剤が除去されたポジ型感光性樹脂組成物を活性放射線で露光する工程と、
露光されたポジ型感光性樹脂組成物を現像液により現像する工程と、
現像されたポジ型感光性樹脂組成物を熱硬化する工程とを含む硬化膜の製造方法。 - 前記現像する工程の後、かつ前記熱硬化する工程の前に、前記現像されたポジ型感光性樹脂組成物を露光する工程を含む、請求項8に記載の硬化膜の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のポジ型感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
- 層間絶縁膜である、請求項10に記載の硬化膜。
- 請求項10または11に記載の硬化膜を有する、液晶表示装置。
- 請求項10または11に記載の硬化膜を有する、有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
- 請求項10または11に記載の硬化膜を有する、タッチパネル。
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