JP6807226B2 - Energy-sensitive compositions used to form flattening films or microlenses on a substrate, cured product manufacturing methods, cured products, microlens manufacturing methods, and CMOS image sensors. - Google Patents
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Description
本発明は、低温硬化に好適な、基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物、硬化体の製造方法、硬化体、マイクロレンズの製造方法、及びCMOSイメージセンサに関する。 The present invention relates to an energy-sensitive composition used for forming a flattening film or a microlens on a substrate suitable for low-temperature curing, a method for producing a cured product, a cured product, a method for producing a microlens, and a CMOS image. Regarding the sensor.
従来、カメラ、ビデオカメラ等には、固体撮像素子が用いられている。この固体撮像素子には、CCD(charge−coupled device)イメージセンサや、CMOS(complementary metal−oxide semiconductor)イメージセンサが用いられている。イメージセンサには集光率の向上を目的とした微細な集光レンズ(以下、マイクロレンズという。)が設けられている。 Conventionally, a solid-state image sensor has been used in cameras, video cameras, and the like. A CCD (charge-coupled device) image sensor and a CMOS (complementary metal-axis semiconductor) image sensor are used in this solid-state image sensor. The image sensor is provided with a fine condensing lens (hereinafter referred to as a microlens) for the purpose of improving the condensing rate.
かかるマイクロレンズを形成するに際し、大別して、サーマルフロー法と呼ばれる方法と、エッチング法と呼ばれる方法とが工業的に広く採用されている。
前者のサーマルフロー法においては、CCD素子等の上部にフォトレジスト膜(ポジ型感光性樹脂組成物等により構成される層)を形成し、その後、露光、現像を逐次行うことで、素子上に凹凸パターンを形成する。この凹凸パターンをガラス転移点以上の温度で加熱することで流動させ、表面張力により、半球状のマイクロレンズのパターンを形成する(例えば、特許文献1段落0003参照)。
一方、後者のエッチング法においては、レンズ材料層上に、ポジ型感光性樹脂組成物を用いてポジ型感光性樹脂組成物層を形成した後、これを選択的に露光する。次いで、現像により露光部分を除去した後、熱処理によりポジ型感光性樹脂組成物層を流動化させ、マイクロレンズパターンを有するマスク層を形成する。その後、レンズ材料層及びマスク層をドライエッチングして、レンズ材料層にマイクロレンズパターンの形状を転写することによってマイクロレンズが得られる。従来、上記マスク層を形成するために用いられるマイクロレンズパターン製造用ポジ型感光性樹脂組成物としては、例えば、アクリル系又はノボラック系のポジ型レジスト材料が用いられている(特許文献2参照)。
In forming such a microlens, a method called a thermal flow method and a method called an etching method are widely industrially adopted.
In the former thermal flow method, a photoresist film (a layer composed of a positive photosensitive resin composition or the like) is formed on the upper part of the CCD element or the like, and then exposure and development are sequentially performed on the element. Form an uneven pattern. This uneven pattern is made to flow by heating at a temperature equal to or higher than the glass transition point, and a hemispherical microlens pattern is formed by surface tension (see, for example, paragraph 0003 of Patent Document 1).
On the other hand, in the latter etching method, a positive photosensitive resin composition layer is formed on the lens material layer by using the positive photosensitive resin composition, and then the positive photosensitive resin composition layer is selectively exposed. Next, after removing the exposed portion by development, the positive photosensitive resin composition layer is fluidized by heat treatment to form a mask layer having a microlens pattern. Then, the lens material layer and the mask layer are dry-etched, and the shape of the microlens pattern is transferred to the lens material layer to obtain a microlens. Conventionally, as a positive photosensitive resin composition for producing a microlens pattern used for forming the mask layer, for example, an acrylic or novolac positive resist material has been used (see Patent Document 2). ..
ここで、従来、固体撮像素子を作製するにあたっては無機フォトダイオードを用いられてきたが、昨今、素子の小型化、高解像度化及び高感度化の観点から、有機フォトダイオードを使用した固体撮像素子が開発されつつある。しかしながら、有機フォトダイオードは、例えば、200℃を超える温度で分解しやすいという懸念があり、技術的な課題を残しているのが現状である。
このような観点から、有機フォトダイオードを使用した固体撮像素子を構成する材料(例えば、レンズ形成材料、平坦化膜等)は低温硬化性(例えば、200℃以下)が要求されている。
また、従来の無機フォトダイオードを用いた固体撮像素子の製造においては、色情報を得る観点からカラーフィルタ層が要求されるが、カラーフィルタ層はアミンの含有量が比較的多く、カラーフィルタ層上に、レンズ材料層又は平坦化膜を形成する場合、上記アミンの影響により、レンズ材料層又は平坦化膜の硬化性が阻害される傾向もあり、周囲の環境に左右されずに安定的に硬化する材料が求められている。
レンズ材料層又は平坦化膜を形成する従来の組成物は、これらの要求に十分に応えるものでなかった。
Here, conventionally, an inorganic photodiode has been used in manufacturing a solid-state image sensor, but recently, from the viewpoint of miniaturization, high resolution, and high sensitivity of the device, a solid-state photodiode using an organic photodiode has been used. Is being developed. However, there is a concern that organic photodiodes are easily decomposed at temperatures exceeding 200 ° C., for example, and the current situation remains that technical problems remain.
From such a viewpoint, a material (for example, a lens forming material, a flattening film, etc.) constituting a solid-state image sensor using an organic photodiode is required to have low-temperature curability (for example, 200 ° C. or lower).
Further, in the production of a solid-state image sensor using a conventional inorganic photodiode, a color filter layer is required from the viewpoint of obtaining color information, but the color filter layer has a relatively large amine content and is on the color filter layer. In addition, when the lens material layer or the flattening film is formed, the curability of the lens material layer or the flattening film tends to be impaired due to the influence of the amine, and the lens material layer or the flattening film is stably cured regardless of the surrounding environment. There is a need for materials to be used.
Conventional compositions that form lens material layers or flattening films have not fully met these requirements.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、低温硬化性に優れる、有機フォトダイオードを備える基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物、硬化体の製造方法、硬化体、マイクロレンズの製造方法、及びCMOSイメージセンサの提供を目的とする。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention produces an energy-sensitive composition and a cured product used for forming a flattening film or a microlens on a substrate provided with an organic photodiode, which is excellent in low-temperature curability. It is an object of the present invention to provide a method, a cured product, a method for manufacturing a microlens, and a CMOS image sensor.
本発明者らは、エネルギー感受性組成物が水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位を有する樹脂を用いつつ、組成物中に酸架橋性構造を備えさせ、更に特定範囲の酸発生温度を有する熱酸発生剤を組み合わせることにより、直下層にカラーフィルタ層が存在するようなアミン環境下であっても低温硬化性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
The present inventors have provided an acid crosslinkable structure in the composition while using a resin having a structural unit derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative in the energy-sensitive composition, and further have an acid generation temperature in a specific range. By combining the thermal acid generators having the above, the present invention has been completed by finding that it is excellent in low temperature curability even in an amine environment in which a color filter layer is present in the layer directly below.
That is, the present invention is as follows.
本発明の第1の態様は、基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物であって、
上記エネルギー感受性組成物は、(A)樹脂及び(B)熱酸発生剤を含有し、
上記(A)樹脂は、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位(a1)を有し、
示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry(DSC))において観測される上記(B)熱酸発生剤の酸発生温度が100℃以上200℃以下であり、
上記エネルギー感受性組成物は、更に(C)酸架橋性構造を含み、
上記(C)酸架橋性構造は、(C1)ポリマー又は(C2)モノマーの部分構造であり、
上記(C1)ポリマーは、上記(A)樹脂であってもよい、エネルギー感受性組成物である。
A first aspect of the present invention is an energy sensitive composition used to form a flattening film or microlens on a substrate.
The energy-sensitive composition contains (A) a resin and (B) a thermoacid generator.
The resin (A) has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative and has a structural unit (a1).
The acid generation temperature of the above (B) thermoacid generator observed in differential scanning calorimetry (DSC) is 100 ° C or higher and 200 ° C or lower.
The energy sensitive composition further comprises (C) an acid crosslinkable structure.
The (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer or the (C2) monomer.
The (C1) polymer is an energy-sensitive composition which may be the (A) resin.
本発明の第2の態様は、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物を基材上に適用することにより樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記樹脂層を加熱する加熱工程とを含む、硬化体の製造方法である。
本発明の第3の態様は、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物が架橋された硬化体である。
A second aspect of the present invention includes a resin layer forming step of forming a resin layer by applying the energy-sensitive composition according to the first aspect on a substrate, and a heating step of heating the resin layer. , A method for producing a cured product.
A third aspect of the present invention is a cured product in which the energy-sensitive composition according to the first aspect is crosslinked.
本発明の第4の態様は、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物を基材上に塗布して得られる樹脂層を加熱により架橋させてレンズ材料層を形成するレンズ材料層形成工程と、
上記レンズ材料層上にレジストパターンを形成したのち、加熱により上記レジストパターンをリフローさせてレンズパターンを形成するレンズパターン形成工程と、
上記レンズパターンをマスクとして上記レンズ材料層及び上記レンズパターンをドライエッチングして、上記レンズパターンの形状を上記レンズ材料層に転写する形状転写工程とを含む、マイクロレンズの製造方法である。
A fourth aspect of the present invention includes a lens material layer forming step of applying the energy-sensitive composition according to the first aspect on a substrate and cross-linking the resin layer obtained by heating to form a lens material layer.
A lens pattern forming step of forming a resist pattern on the lens material layer and then reflowing the resist pattern by heating to form a lens pattern.
This is a method for manufacturing a microlens, which includes a shape transfer step of dry-etching the lens material layer and the lens pattern using the lens pattern as a mask to transfer the shape of the lens pattern to the lens material layer.
本発明の第5の態様は、基材と、該基材上に形成された固体撮像素子と、該固体撮像素子に対応して形成されたカラーフィルタと、を少なくとも備えた基体上に、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物を塗布して樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
上記樹脂層をパターン露光して現像することにより、上記固体撮像素子及び上記カラーフィルタに対応したマイクロレンズパターンを形成するマイクロレンズパターン形成工程と、
上記マイクロレンズパターンを全面露光してブリーチングするブリーチング工程と、
該ブリーチングされた上記マイクロレンズパターンを加熱してサーマルフローさせるサーマルフロー工程と、
該サーマルフローさせた上記マイクロレンズパターンを加熱により架橋させることによりマイクロレンズを形成する硬化工程とを含む、マイクロレンズの製造方法である。
A fifth aspect of the present invention is on a substrate provided with at least a base material, a solid-state image sensor formed on the base material, and a color filter formed corresponding to the solid-state image pickup element. A resin layer forming step of applying the energy-sensitive composition according to the first aspect to form a resin layer,
A microlens pattern forming step of forming a microlens pattern corresponding to the solid-state image sensor and the color filter by pattern-exposing and developing the resin layer.
A bleaching process in which the above microlens pattern is fully exposed and bleached,
A thermal flow step of heating the bleached microlens pattern to cause a thermal flow,
This is a method for manufacturing a microlens, which includes a curing step of forming a microlens by cross-linking the thermally flowed microlens pattern by heating.
本発明の第6の態様は、第3の態様に係る硬化体を備えるCMOSイメージセンサである。 A sixth aspect of the present invention is a CMOS image sensor including the cured product according to the third aspect.
本発明の基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物は、直下層にカラーフィルタ層が存在するようなアミン環境下であっても低温硬化性に優れる。
本発明によれば、上記エネルギー感受性組成物を用いた硬化体の製造方法、硬化体、マイクロレンズの製造方法、及びCMOSイメージセンサを提供することができる。
The energy-sensitive composition used for forming a flattening film or a microlens on the substrate of the present invention is excellent in low-temperature curability even in an amine environment in which a color filter layer is present in a layer directly below.
According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a cured product, a method for producing a cured product, a microlens, and a CMOS image sensor using the above energy-sensitive composition.
以下、本発明の実施態様について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施態様に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be carried out with appropriate modifications within the scope of the object of the present invention. ..
<基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物>
第1の態様に係る、基材上に平坦化膜又はマイクロレンズを形成するために用いられるエネルギー感受性組成物は、(A)樹脂及び(B)熱酸発生剤を含有し、
上記(A)樹脂は、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位(a1)を有し、
示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry(DSC))において観測される上記(B)熱酸発生剤の酸発生温度が100℃以上200℃以下であり、
前記エネルギー感受性組成物は、更に(C)酸架橋性構造を含み、
上記(C)酸架橋性構造は、(C1)ポリマー又は(C2)モノマーの部分構造であり、
上記(C1)ポリマーは、上記(A)樹脂であってもよい。
第1の態様に係るエネルギー感受性組成物は、熱、光(光線)、放射線等任意のエネルギーに感受性の組成物であってもよいが、熱感受性組成物であることが好ましい。
また、上記(C)酸架橋性構造は、酸の作用により架橋する化学構造を意味し、形成される平坦化膜又はマイクロレンズの硬化性を向上し得る。
<Energy sensitive composition used to form a flattening film or microlens on a substrate>
The energy-sensitive composition used for forming a flattening film or a microlens on a substrate according to the first aspect contains (A) a resin and (B) a thermoacid generator.
The resin (A) has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative and has a structural unit (a1).
The acid generation temperature of the above (B) thermoacid generator observed in differential scanning calorimetry (DSC) is 100 ° C or higher and 200 ° C or lower.
The energy sensitive composition further comprises (C) an acid crosslinkable structure.
The (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer or the (C2) monomer.
The (C1) polymer may be the (A) resin.
The energy-sensitive composition according to the first aspect may be a composition sensitive to any energy such as heat, light (light), and radiation, but a heat-sensitive composition is preferable.
Further, the acid crosslinkable structure (C) means a chemical structure that is crosslinked by the action of an acid, and can improve the curability of the flattening film or the microlens to be formed.
((A)樹脂)
(A)樹脂は、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位(a1)を有し、低温硬化性の向上に寄与し得る。
なお、本明細書において、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体としては、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル、水酸基含有(メタ)アクリル酸アミド等が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体は、(メタ)アクリル酸そのものではないものの、水酸基は「カルボン酸」または「スルホン酸」等の酸性官能基の末端として備えられる「−OH基」であってもよい。
ここで、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体が「カルボン酸」または「スルホン酸」等の酸性官能基を有する場合、当該水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体は、(メタ)アクリル酸を出発原料として、酸性官能基と水酸基とを有する化合物と(メタ)アクリル酸とを脱水縮合反応させたりすることで得ることができる。
ただし、エネルギー感受性組成物の貯蔵安定性を向上させる観点からは、上記構造単位(a1)は、水酸基が芳香環又は脂肪族炭化水素基に対して結合している構造を有することが好ましい。
なお、ここでの「芳香環」及び「脂肪族炭化水素基」は、各々、少なくとも2価であることが好ましく、少なくとも1つの結合手が水酸基と結合するものであるが、他の結合手が以下の原子と結合するものとして定義することができる。すなわち、(メタ)アクリル酸誘導体が(メタ)アクリル酸エステルまたは(メタ)アクリル酸アミドであるときに、「芳香環」及び「脂肪族炭化水素基」は、このエステル基を構成する酸素原子、アミド基を構成する窒素原子と結合するものとして定義することができる。
((A) resin)
The resin (A) has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative, and can contribute to the improvement of low-temperature curability.
In the present specification, examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative include hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester and hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid amide.
The hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative is not the (meth) acrylic acid itself, but the hydroxyl group may be a "-OH group" provided as a terminal of an acidic functional group such as "carboxylic acid" or "sulfonic acid". Good.
Here, when the hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative has an acidic functional group such as "carboxylic acid" or "sulfonic acid", the hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative uses (meth) acrylic acid as a starting material. It can be obtained by subjecting a compound having an acidic functional group and a hydroxyl group to a (meth) acrylic acid by a dehydration condensation reaction.
However, from the viewpoint of improving the storage stability of the energy-sensitive composition, the structural unit (a1) preferably has a structure in which a hydroxyl group is bonded to an aromatic ring or an aliphatic hydrocarbon group.
The "aromatic ring" and the "aliphatic hydrocarbon group" here are preferably at least divalent, and at least one bond is bonded to the hydroxyl group, but the other bond is used. It can be defined as binding to the following atoms. That is, when the (meth) acrylic acid derivative is a (meth) acrylic acid ester or a (meth) acrylic acid amide, the "aromatic ring" and the "aliphatic hydrocarbon group" are oxygen atoms constituting this ester group. It can be defined as binding to the nitrogen atoms that make up the amide group.
水酸基が結合する芳香環としては炭素原子数6〜12の芳香環が挙げられ、具体的にはベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられ、ベンゼン環であることが好ましい。
水酸基が結合する脂肪族炭化水素基としては、直鎖状、分岐状又は環状の炭素原子数1〜10(好ましくは炭素原子数1〜5、より好ましくは炭素原子数1〜3、更に好ましくは炭素原子数1又は2)の2価の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。直鎖状の2価の脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。
上記構造単位(a1)としては、下記式(1)で表される構造単位であることが好ましい。
上記式(1)中、Xは酸素原子であることが好ましい。
Yのアルキレン基としては、炭素原子数1〜5(好ましくは炭素原子数1〜4、より好ましくは炭素原子数1〜3、更に好ましくは炭素原子数1又は2)のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。
R1のアルキル基としては、炭素原子数1〜5(好ましくは炭素原子数1〜4、より好ましくは炭素原子数1〜3、更に好ましくは炭素原子数1又は2)のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。
aは1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
なお、本明細書中において用いられる「構造単位」の用語は、(A)樹脂を構成する各ユニットを指すものであり、(A)樹脂を重合する際のモノマー(単量体)のモル数に応じ、その構造単位のモル%を定義することができる。
Examples of the aromatic ring to which the hydroxyl group is bonded include an aromatic ring having 6 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include a benzene ring and a naphthalene ring, and a benzene ring is preferable.
The aliphatic hydrocarbon group to which the hydroxyl group is bonded includes linear, branched or cyclic carbon atoms 1 to 10 (preferably carbon atoms 1 to 5, more preferably carbon atoms 1 to 3, and even more preferably. It is preferably a divalent aliphatic hydrocarbon group having 1 or 2) carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a cyclopentylene group, and a cyclohexylene group. More preferably, it is a linear divalent aliphatic hydrocarbon group.
The structural unit (a1) is preferably a structural unit represented by the following formula (1).
In the above formula (1), X is preferably an oxygen atom.
Examples of the alkylene group of Y include alkylene groups having 1 to 5 carbon atoms (preferably 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and further preferably 1 or 2 carbon atoms). Specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
Examples of the alkyl group of R 1 include alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms (preferably 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and further preferably 1 or 2 carbon atoms). Specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group and the like.
a is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
The term "structural unit" used in the present specification refers to (A) each unit constituting the resin, and (A) the number of moles of the monomer (monomer) when polymerizing the resin. Therefore, the molar% of the structural unit can be defined.
上記構造単位(a1)は、形成される平坦化膜又はマイクロレンズの長期信頼性、透過率等の向上等の観点から、上記(A)樹脂における全構造単位に対して、1〜75モル%であることが好ましく、1〜60モル%であることがより好ましく、5〜50モル%であることが更に好ましい。 The structural unit (a1) is 1 to 75 mol% with respect to all the structural units in the resin (A) from the viewpoint of improving the long-term reliability, transmittance, etc. of the flattening film or microlens to be formed. It is preferably 1 to 60 mol%, more preferably 5 to 50 mol%.
上記(C)酸架橋性構造は、(C1)ポリマーの部分構造であってもよい。この場合、上記(C)酸架橋性構造が、上記(A)樹脂の部分構造であることがより好ましい。
上記(C)酸架橋性構造が(C1)ポリマーの部分構造である場合、上記(C)酸架橋性構造はオキシラニル基、オキセタニル基、脂環式エポキシ基及びアルコキシメチル基からなる群より選択される少なくとも1つの基であることが好ましい。
上記(C)酸架橋性構造が、上記(A)樹脂の部分構造である場合、上記(A)樹脂は、上記(C)酸架橋性構造を有する構造単位として下記式(2)で表される構造単位を含むことが好ましい。
When the (C) acid-crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer, the (C) acid-crosslinkable structure is selected from the group consisting of an oxylanyl group, an oxetanyl group, an alicyclic epoxy group and an alkoxymethyl group. It is preferably at least one group.
When the (C) acid-crosslinkable structure is a partial structure of the (A) resin, the (A) resin is represented by the following formula (2) as a structural unit having the (C) acid-crosslinkable structure. It is preferable to include structural units.
Xは酸素原子であることが好ましい。
Yのアルキレン基としては、炭素原子数1〜5(好ましくは炭素原子数1〜4、より好ましくは炭素原子数1〜3、更に好ましくは炭素原子数1又は2)のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。
R2についての酸架橋性を有する1価の有機基としては、オキシラニル基、オキセタニル基、脂環式エポキシ基及びアルコキシメチル基からなる群より選択される少なくとも1つの基等が挙げられる。
上記式(2)で表される構造単位は、上記(A)樹脂における全構造単位に対して、20〜80モル%であることが好ましく、30〜75モル%であることがより好ましく、40〜70モル%であることが更に好ましい。
It is preferable that X is an oxygen atom.
Examples of the alkylene group of Y include alkylene groups having 1 to 5 carbon atoms (preferably 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and further preferably 1 or 2 carbon atoms). Specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
Examples of the monovalent organic group having an acid crosslinkability for R 2 include at least one group selected from the group consisting of an oxylanyl group, an oxetanyl group, an alicyclic epoxy group and an alkoxymethyl group.
The structural unit represented by the above formula (2) is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 75 mol%, and 40, based on all the structural units in the resin (A). It is more preferably ~ 70 mol%.
上記(A)樹脂は、上記構造単位(a1)として上記式(1)で表される構造単位と、上記(C)酸架橋性構造を有する構造単位として上記式(2)で表される構造単位とを含むことがより好ましい。 The resin (A) has a structural unit represented by the above formula (1) as the structural unit (a1) and a structure represented by the above formula (2) as the structural unit having the acid crosslinkable structure (C). It is more preferable to include a unit.
上記(A)樹脂は、樹脂の熱分解点の向上、形成される平坦化膜又はマイクロレンズの長期信頼性、透過率等のさらなる向上、形成される平坦化膜又はマイクロレンズの屈折率の向上等の観点から、下記式(3)で示される構造単位(a2)を更に含有することが好ましい。
R3についてのアルキル基としては、置換基を有していてもよく、炭素原子数1〜12(好ましくは炭素原子数1〜8、より好ましくは炭素原子数1〜4、更に好ましくは炭素原子数1〜3)のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
R3についてのアリール基としては、置換基を有していてもよく、炭素原子数6〜12(好ましくは炭素原子数6〜10)のアリール基が挙げられ、具体的には、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、フェニル基であることが好ましい。
上記構造単位(a2)を(A)樹脂に含有させる場合、その含有量は、上記(A)樹脂における全構造単位に対して、30〜60モル%であることが好ましく、35〜55モル%であることがより好ましく、40〜50モル%であることが更に好ましい。
The resin (A) improves the thermal decomposition point of the resin, further improves the long-term reliability of the flattening film or microlens formed, the transmittance, etc., and improves the refractive index of the flattening film or microlens formed. From the viewpoint of the above, it is preferable to further contain the structural unit (a2) represented by the following formula (3).
The alkyl group for R 3 may have a substituent and has 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably carbon atoms. Alkyl groups of Nos. 1-3) can be mentioned, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, Examples thereof include a heptyl group, an octyl group, a nonyl group and a decyl group.
The aryl group for R 3 may have a substituent and includes an aryl group having 6 to 12 carbon atoms (preferably 6 to 10 carbon atoms), and specifically, a phenyl group. Examples thereof include a naphthyl group, and a phenyl group is preferable.
When the structural unit (a2) is contained in the resin (A), the content thereof is preferably 30 to 60 mol% with respect to all the structural units in the resin (A), and is 35 to 55 mol%. Is more preferable, and 40 to 50 mol% is further preferable.
上記樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは2000〜100000であり、より好ましくは3000〜50000であり、更に好ましくは5000〜50000である。
上記樹脂(A)の重量平均分子量は、GPC測定によるポリスチレン換算値として定義される。
The weight average molecular weight of the resin (A) is preferably 2000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000, and even more preferably 5,000 to 50,000.
The weight average molecular weight of the resin (A) is defined as a polystyrene-equivalent value measured by GPC.
上記樹脂(A)は、ランダム重合又はブロック重合のいずれでも製造できる。
また、上記樹脂(A)は1種でもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
上記樹脂(A)の含有量は組成物の全固形分を基準として、30〜99.8質量%とすることが好ましく、50〜99.6質量%とすることがより好ましく、70〜99.5質量%とすることが特に好ましい。
また、後述するようにエネルギー感受性組成物としては、感光剤を含ませることができるが、その場合、樹脂(A)の含有量は、組成物の全固形分を基準として、30〜95質量%とすることが好ましく、50〜90質量%とすることがより好ましく、55〜80質量%とすることが特に好ましい。
The resin (A) can be produced by either random polymerization or block polymerization.
Further, the resin (A) may be used alone or in combination of two or more.
The content of the resin (A) is preferably 30 to 99.8% by mass, more preferably 50 to 99.6% by mass, and 70 to 99.%, Based on the total solid content of the composition. It is particularly preferable to set it to 5% by mass.
Further, as described later, the energy-sensitive composition may contain a photosensitizer, but in that case, the content of the resin (A) is 30 to 95% by mass based on the total solid content of the composition. It is preferably 50 to 90% by mass, more preferably 55 to 80% by mass, and particularly preferably 55 to 80% by mass.
((B)熱酸発生剤)
上記(B)熱酸発生剤は、後述のプリベークでは酸が過度に発生せず、かつ有機フォトダイオードを用いる場合などに好適な低温硬化でも良好に酸を発生し良好な永久膜を形成する観点から、DSCを用いた測定により観測される酸発生温度が100℃以上200℃以下であり、100℃以上180℃以下であることが好ましく、110℃以上150℃以下であることがより好ましく、120℃以上150℃以下であることが更に好ましく、125℃以上145℃以下であることが特に好ましい。
なお、本明細書において、上記(B)熱酸発生剤の酸発生温度は、酸発生反応が吸熱反応であることから、昇温速度10℃/分の条件下で30℃から300℃まで昇温した際に得られるDSC曲線の、最大吸熱ピークにおけるピーク温度と定義する。
酸発生温度を測定する際に用いられる機器としては、Q2000(TAインスツルメント社製)等が挙げられる。
((B) Thermoacid generator)
The above-mentioned thermal acid generator (B) does not generate an excessive amount of acid in the prebaking described later, and also generates acid well even at low temperature curing suitable for using an organic photodiode, etc., to form a good permanent film. Therefore, the acid generation temperature observed by the measurement using DSC is 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, 120. It is more preferably ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and particularly preferably 125 ° C. or higher and 145 ° C. or lower.
In the present specification, the acid generation temperature of the thermal acid generator (B) is increased from 30 ° C. to 300 ° C. under the condition of a temperature rise rate of 10 ° C./min because the acid generation reaction is an endothermic reaction. It is defined as the peak temperature at the maximum endothermic peak of the DSC curve obtained when warmed.
Examples of the device used for measuring the acid generation temperature include Q2000 (manufactured by TA Instruments).
上記(B)熱酸発生剤は、アンモニウム塩;トリフェニルスルホニウム塩、トリ−p−トリルスルホニウム塩、4−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム塩等のスルホニウム塩;ジフェニルヨードニウム塩、ジ−p−トリルヨードニウム塩、ビス(4−ドデシルフェニル)ヨードニウム塩、ビス(4−メトキシフェニル)ヨードニウム塩、(4−オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム塩、ビス(4−デシルオキシ)フェニルヨードニウム塩、4−(2−ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム塩、4−イソプロピルフェニル(p−トリル)ヨードニウム塩、4−イソブチルフェニル(p−トリル)ヨードニウム塩等のヨードニウム塩等が挙げられる。
上記(B)熱酸発生剤としては、上記酸発生温度を達成する観点及び形成される平坦化膜等の表面濡れ性の観点から、第4級アンモニウム塩であることが好ましく、下記式(4)で表される化合物であることがより好ましい。
The thermal acid generator (B) is preferably a quaternary ammonium salt from the viewpoint of achieving the acid generation temperature and the surface wettability of the flattening film or the like to be formed, and is preferably the following formula (4). ) Is more preferable.
R4についての有機基としては、炭素原子数1〜30(好ましくは炭素原子数1〜20、より好ましくは炭素原子数1〜10)の有機基が挙げられ、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
R4についてのアルキル基としては、置換基を有していてもよく、炭素原子数1〜10(好ましくは炭素原子数1〜5、より好ましくは炭素原子数1〜3)のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
R4についてのアラルキル基としては、置換基を有していてもよく、炭素原子数7〜13(好ましくは炭素原子数7〜11)のアラルキル基が挙げられ、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等を挙げられ、ベンジル基、p−メトキシベンジル基であることが好ましく、パラメトキシベンジル基であることがより好ましい。
上記式(4)におけるカチオン部としては、パラメトキシベンジルジメチルフェニルアンモニウム、ベンジルジメチルフェニルアンモニウム、N,N−ジメチルアニリニウム等が挙げられ、p−メトキシベンジルジメチルフェニルアンモニウムであることが好ましい。
Examples of the organic group for R 4 include an organic group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms), and an alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group. And so on.
The alkyl group for R 4 may have a substituent and includes an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms). Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl. Group etc. can be mentioned.
The aralkyl group for R 4 may have a substituent and includes an aralkyl group having 7 to 13 carbon atoms (preferably 7 to 11 carbon atoms), such as a benzyl group, a phenethyl group and a naphthylmethyl group. Examples thereof include a benzyl group and a p-methoxybenzyl group, and a paramethoxybenzyl group is more preferable.
Examples of the cation portion in the above formula (4) include paramethoxybenzyldimethylphenylammonium, benzyldimethylphenylammonium, N, N-dimethylanilinium and the like, and p-methoxybenzyldimethylphenylammonium is preferable.
X−についてのハロゲン化物イオンとしてはフッ素化物イオン、塩素化物イオン、臭素化物イオン等が挙げられ、フッ素化物イオン又は塩素化物イオンであることが好ましく、フッ素化物イオンであることがより好ましい。
X−についてのボレートとしてはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]−)、テトラキス[(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート([B(C6H4CF3)4]−)、ジフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)2BF2]−)、トリフルオロ(ペンタフルオロフェニル)ボレート([(C6F5)BF3]−)、テトラキス(ジフルオロフェニル)ボレート([B(C6H3F2)4]−)等が挙げられる。これらの中でも、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]−)が特に好ましい。
X−についての有機カルボン酸イオンとしては、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、マレイン酸イオン、乳酸イオン、リンゴ酸イオン、コハク酸イオン、グリコール酸イオン、酒石酸イオン、安息香酸イオン等が挙げられる。
X−についての有機スルホン酸イオンとしては、メタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(単に「TfO−」と示すこともある。)、p−トルエンスルホン酸イオン(単に「TsO−」と示すこともある。)等が挙げられる。
X−としては有機スルホン酸イオン又はボレートであることが好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸イオンまたはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート([B(C6F5)4]−)が更に好ましい。
Examples of the halide ion for X − include a fluorinated ion, a chlorinated ion, a brominated ion and the like, and a fluorinated ion or a chlorinated ion is preferable, and a fluorinated ion is more preferable.
X - borate as the tetrakis (pentafluorophenyl) borate of ([B (C 6 F 5 ) 4] -), tetrakis [(trifluoromethyl) phenyl] borate ([B (C 6 H 4 CF 3) 4 ] - ), Difluorobis (pentafluorophenyl) borate ([(C 6 F 5 ) 2 BF 2 ] - ), trifluoro (pentafluorophenyl) borate ([(C 6 F 5 ) BF 3 ] - ), tetrakis (Difluorophenyl) borate ([B (C 6 H 3 F 2 ) 4 ] − ) and the like can be mentioned. Of these, tetrakis (pentafluorophenyl) borate ([B (C 6 F 5 ) 4 ] − ) is particularly preferable.
Examples of the organic carboxylic acid ion for X − include acetate ion, propionic acid ion, maleate ion, lactate ion, malate ion, succinate ion, glycolate ion, tartrate ion, benzoate ion and the like.
X - is an organic sulfonate ion for, methanesulfonate ion, benzenesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion (simply "TfO -"., Sometimes referred to as), p-toluenesulfonate ion (simply "TsO - ”May be indicated.) Etc. can be mentioned.
The X − is preferably an organic sulfonic acid ion or a borate, and more preferably a trifluoromethanesulfonic acid ion or a tetrakis (pentafluorophenyl) borate ([B (C 6 F 5 ) 4 ] − ).
上記(B)熱酸発生剤の含有量は、上記(A)樹脂100質量部に対して0.01〜2.0質量部であることが好ましく、0.05〜1.5質量部であることがより好ましく、0.1〜1.0質量部であることが更に好ましい。
上記(B)熱酸発生剤は、1種単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。
The content of the (B) thermal acid generator is preferably 0.01 to 2.0 parts by mass, and 0.05 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A). More preferably, it is more preferably 0.1 to 1.0 part by mass.
The above (B) thermoacid generator can be used alone or in combination of two or more.
((C)酸架橋性構造)
上記(C)酸架橋性構造は、(C1)ポリマー又は(C2)モノマーの部分構造である。
上記(C)酸架橋性構造が(C1)ポリマーの部分構造である場合、上記(C1)ポリマーは、上記(A)樹脂ではなくてもよいが、上述のように、上記(C1)ポリマーは、上記(A)樹脂であることが好ましい。
上記(C)酸架橋性構造が(C1)ポリマーの部分構造である場合であって、上記(C1)ポリマーが、上記(A)樹脂ではない場合、(C1)ポリマーとしては、例えばメラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、グリコールウリル−ホルムアルデヒド樹脂、スクシニルアミド−ホルムアルデヒド樹脂、エチレン尿素−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。より具体的には、メトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、メトキシメチル化尿素樹脂、エトキシメチル化尿素樹脂、プロポキシメチル化尿素樹脂、ブトキシメチル化尿素樹脂等が挙げられる。
(C1)ポリマーとしては、N−メチロール基若しくはN−メトキシメチル基を2個以上有する部分構造を有する構造単位又は上記式(2)で表される構造単位を含む樹脂であることも好ましい。
本明細書において、N−メチロール基若しくはN−メトキシメチル基は窒素原子に共有結合したメチロール基若しくはメトキシメチル基を意味する。
上記(C1)ポリマーが、上記(A)樹脂ではない場合、(C1)ポリマーにおける上記式(2)で表される構造単位の含有量は上記(C1)ポリマーにおける全構造単位に対して、30〜100モル%であることが好ましく、50〜90モル%であることがより好ましく、60〜80モル%であることが更に好ましい。
上記(C1)ポリマーが、上記(A)樹脂ではない場合、(C1)ポリマーにおけるその他の構造単位としては特に制限はないが、上記式(3)で表される構造単位等を含んでいてもよい。
上記(C)酸架橋性構造が上記(A)樹脂の部分構造ではない場合、(C1)ポリマーの含有量は、上記(A)樹脂100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.05〜45質量部であることがより好ましく、0.1〜40質量部であることが更に好ましい。
((C) Acid crosslinkable structure)
The (C) acid-crosslinkable structure is a partial structure of (C1) polymer or (C2) monomer.
When the (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer, the (C1) polymer does not have to be the (A) resin, but as described above, the (C1) polymer is , The resin (A) described above is preferable.
When the (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer and the (C1) polymer is not the (A) resin, the (C1) polymer may be, for example, a melamine resin. Examples thereof include urea resin, guanamine resin, glycoluril-formaldehyde resin, succinylamide-formaldehyde resin, and ethyleneurea-formaldehyde resin. More specifically, methoxymethylated melamine resin, propoxymethylated melamine resin, butoxymethylated melamine resin, methoxymethylated urea resin, ethoxymethylated urea resin, propoxymethylated urea resin, butoxymethylated urea resin and the like can be mentioned. Be done.
The polymer (C1) is also preferably a resin containing a structural unit having a partial structure having two or more N-methylol groups or N-methoxymethyl groups or a structural unit represented by the above formula (2).
In the present specification, the N-methylol group or N-methoxymethyl group means a methylol group or a methoxymethyl group covalently bonded to a nitrogen atom.
When the polymer (C1) is not the resin (A), the content of the structural unit represented by the formula (2) in the polymer (C1) is 30 with respect to all the structural units in the polymer (C1). It is preferably ~ 100 mol%, more preferably 50 ~ 90 mol%, still more preferably 60-80 mol%.
When the polymer (C1) is not the resin (A), the other structural units in the polymer (C1) are not particularly limited, but may include structural units represented by the formula (3). Good.
When the (C) acid crosslinkable structure is not a partial structure of the (A) resin, the content of the (C1) polymer is 0.01 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) resin. It is preferably 0.05 to 45 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 40 parts by mass.
上記(C)酸架橋性構造が(C2)モノマーの部分構造である場合、(C2)モノマーは、N−メチロール基若しくはN−メトキシメチル基を2個以上有する部分構造を有するモノマー、又はオキシラニル基、オキセタニル基、脂環式エポキシ基及びアルコキシメチル基からなる群より選択される少なくとも1つの基を有するモノマーが挙げられる。
N−メチロール基若しくはN−メトキシメチル基を2個以上有する部分構造を有するモノマーとしては、メラミンが有する窒素原子に結合する2個以上の水素原子が各々メチロール基若しくはメトキシメチル基に置換された化合物が挙げられる。
上記(C)酸架橋性構造が(C2)モノマーの部分構造である場合、(C2)モノマーの含有量は、上記(A)樹脂100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.05〜45質量部であることがより好ましく、0.1〜40質量部であることが更に好ましい。
When the (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C2) monomer, the (C2) monomer is a monomer having a partial structure having two or more N-methylol groups or N-methoxymethyl groups, or an oxylanyl group. , Monomers having at least one group selected from the group consisting of an oxetanyl group, an alicyclic epoxy group and an alkoxymethyl group.
As a monomer having a partial structure having two or more N-methylol groups or N-methoxymethyl groups, a compound in which two or more hydrogen atoms bonded to the nitrogen atom of melamine are substituted with methylol groups or methoxymethyl groups, respectively. Can be mentioned.
When the (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C2) monomer, the content of the (C2) monomer shall be 0.01 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) resin. , More preferably 0.05 to 45 parts by mass, and even more preferably 0.1 to 40 parts by mass.
(感光剤)
第1の態様に係るエネルギー感受性組成物は、さらに感光剤を含んでいてもよい。
この感光剤としては、キノンジアジド基含有化合物を用いることができる。
キノンジアジド基含有化合物としては、例えば、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,4’−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,6−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4−トリヒドロキシ−2’−メチルベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3’,4,4’,6−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4,4’−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4,5−ペンタヒドロキシベンゾフェノン、2,3’,4,4’,5’,6−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、2,3,3’,及び4,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン類;ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2−(2’,4’−ジヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−{1−[4−〔2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル〕フェニル]エチリデン}ビスフェノール、及び3,3’−ジメチル−{1−[4−〔2−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル〕フェニル]エチリデン}ビスフェノール等のビス[(ポリ)ヒドロキシフェニル]アルカン類;トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3、5−ジメチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、及びビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン等のトリス(ヒドロキシフェニル)メタン類又はそのメチル置換体;ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−2−ヒドロキシフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−2−ヒドロキシフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−2−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(5−シクロヘキシル−2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、及びビス(5−シクロヘキシル−2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン等のビス(シクロヘキシルヒドロキシフェニル)(ヒドロキシフェニル)メタン類又はそのメチル置換体;フェノール、p−メトキシフェノール、ジメチルフェノール、ヒドロキノン、ナフトール、ピロカテコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピロガロール−1,3−ジメチルエーテル、没食子酸、アニリン、p−アミノジフェニルアミン、及び4,4’−ジアミノベンゾフェノン等の水酸基又はアミノ基を有する化合物;並びにノボラック、ピロガロール−アセトン樹脂、及びp−ヒドロキシスチレンのホモポリマー又はこれと共重合し得るモノマーとの共重合体等と、キノンジアジド基含有スルホン酸との完全エステル化合物、部分エステル化合物、アミド化物、又は部分アミド化物等が挙げられる。これらの感光剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Photosensitive agent)
The energy-sensitive composition according to the first aspect may further contain a photosensitizer.
As this photosensitizer, a quinonediazide group-containing compound can be used.
Examples of the quinone diazide group-containing compound include 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4,4'-trihydroxybenzophenone, 2,4,6-trihydroxybenzophenone, 2,3,6-trihydroxybenzophenone, and the like. 2,3,4-trihydroxy-2'-methylbenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,2', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3', 4,4 ', 6-Pentahydroxybenzophenone, 2,2', 3,4,4'-Pentahydroxybenzophenone, 2,2', 3,4,5-Pentahydroxybenzophenone, 2,3', 4,4', 5 Polyhydroxybenzophenones such as', 6-hexahydroxybenzophenone, 2,3,3', and 4,4', 5'-hexahydroxybenzophenone; bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane, bis (2,3) , 4-Trihydroxyphenyl) methane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4'-hydroxyphenyl) propane, 2- (2,4-dihydroxyphenyl) -2- (2', 4'-dihydroxy Phenyl) propane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (2', 3', 4'-trihydroxyphenyl) propane, 4,4'-{1- [4- [2- [2-] (4-Hydroxyphenyl) -2-propyl] phenyl] ethylidene} bisphenol, and 3,3'-dimethyl-{1- [4- [2- (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -2-propyl] phenyl ] Echiliden} Bisphenols and other bis [(poly) hydroxyphenyl] alkanes; tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (4-) Hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl)- 2-Hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, and bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane Tris (hydroxyphenyl) methanes such as or methyl substituents thereof; bis (3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl) -3- Hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxyphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy- 2-Methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)- 4-Hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (5-) Cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) -3-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-4-hydroxy-3-methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl) ) -4-Hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-2-hydroxyphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (5-cyclohexyl-2-hydroxy-4-methylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, and bis Bis (cyclohexylhydroxyphenyl) (hydroxyphenyl) methanes such as (5-cyclohexyl-2-hydroxy-4-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane or methyl substituents thereof; phenol, p-methoxyphenol, dimethylphenol, Compounds with hydroxyl or amino groups such as hydroquinone, naphthol, pyrocatechol, pyrogallol, pyrogallol monomethyl ether, pyrogallol-1,3-dimethyl ether, gallic acid, aniline, p-aminodiphenylamine, and 4,4'-diaminobenzophenone; A complete ester compound, a partial ester compound, an amidate, or a quinonediazide group-containing sulfonic acid with a homopolymer of novolak, pyrogallol-acetone resin, and p-hydroxystyrene or a copolymer with a monomer capable of copolymerizing with the homopolymer. Examples thereof include partially amidates. These photosensitizers may be used alone or in combination of two or more.
上記キノンジアジド基含有スルホン酸としては、特に限定されないが、例えば、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸、ナフトキノン−1,2−ジアジド−4−スルホン酸等のナフトキノンジアジドスルホン酸;オルトアントラキノンジアジドスルホン酸等が挙げられ、ナフトキノンジアジドスルホン酸が好ましい。 The quinone diazide group-containing sulfonic acid is not particularly limited, and for example, naphthoquinone diazido sulfonic acid such as naphthoquinone-1,2-diazide-5-sulfonic acid and naphthoquinone-1,2-diazide-4-sulfonic acid; orthoanthra. Examples thereof include quinonediazide sulfonic acid, and naphthoquinonediazide sulfonic acid is preferable.
感光剤としての上記エステル化合物の製造方法としては、特に限定されず、例えば、キノンジアジド基含有スルホン酸を、例えば、ナフトキノン−1,2−ジアジド−スルホニルクロリド等のスルホニルクロリドとして添加し、ジオキサンのような溶媒中において、トリエタノールアミン、炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ等のアルカリの存在下で縮合させ、完全エステル化又は部分エステル化する方法等が挙げられる。 The method for producing the above ester compound as a photosensitizer is not particularly limited, and for example, a quinone diazide group-containing sulfonic acid is added as a sulfonyl chloride such as naphthoquinone-1,2-diazide-sulfonyl chloride to form a dioxane. Examples thereof include a method of completely esterifying or partially esterifying by condensing in the presence of an alkali such as triethanolamine, alkali carbonate, or alkali hydrogen carbonate in a solvent.
感光剤の含有量は、組成物の感度の観点から、(A)樹脂100質量部に対して、1〜50質量部であることが好ましく、5〜40質量部であることがより好ましく、10〜30質量部であることが更に好ましい。 From the viewpoint of the sensitivity of the composition, the content of the photosensitizer is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass, based on 100 parts by mass of the resin (A). It is more preferably about 30 parts by mass.
(界面活性剤)
第1の態様に係るエネルギー感受性組成物は、さらに界面活性剤を含んでいても含んでいなくてもよい。
界面活性剤としては、フッ素原子含有界面活性剤、ケイ素原子含有界面活性剤等が挙げられ、フッ素原子含有界面活性剤としては、アルキレンオキサイド鎖を有するフッ素系界面活性剤が好ましく、ケイ素原子含有界面活性剤としては、アルキレンオキサイド鎖を有するポリシロキサン系界面活性剤が好ましい。
フッ素原子含有界面活性剤の好適な具体例としては、例えば、ポリフォックスシリーズのPF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520(何れも商品名、オムノバ社製)等が挙げられる。
ケイ素原子含有界面活性剤の好適な具体例としては、BYK−307、BYK−333、BYK−378(何れも商品名、ビックケミー社製)等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、上記(A)樹脂100質量部に対して0.01質量部〜0.2質量部であることが好ましい。さらに好ましくは、0.03質量部〜0.1質量部である。
(Surfactant)
The energy-sensitive composition according to the first aspect may or may not further contain a surfactant.
Examples of the surfactant include a fluorine atom-containing surfactant and a silicon atom-containing surfactant. As the fluorine atom-containing surfactant, a fluorine-based surfactant having an alkylene oxide chain is preferable, and a silicon atom-containing interface is preferable. As the activator, a polysiloxane-based surfactant having an alkylene oxide chain is preferable.
Preferable specific examples of the fluorine atom-containing surfactant include, for example, PF-636, PF-6320, PF-6656, PF-6520 (trade names, manufactured by Omniova) of the Polyfox series.
Preferable specific examples of the silicon atom-containing surfactant include BYK-307, BYK-333, BYK-378 (trade names, all manufactured by Big Chemie) and the like.
The content of the surfactant is preferably 0.01 part by mass to 0.2 part by mass with respect to 100 parts by mass of the resin (A). More preferably, it is 0.03 part by mass to 0.1 part by mass.
(有機溶剤)
第1の態様に係るエネルギー感受性組成物は、有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、各成分を分散ないし溶解することのできる有機溶剤の中から適宜選択して使用することができる。
(Organic solvent)
The energy-sensitive composition according to the first aspect may contain an organic solvent. The type of the organic solvent is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and can be appropriately selected and used from the organic solvents capable of dispersing or dissolving each component.
有機溶剤の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル、モノフェニルエーテル等の多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサン等の環式エーテル類;蟻酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、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−メチルブタン酸メチル、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Specific examples of organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone, and 2-heptanone; ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, and dipropylene. Polyhydric alcohols such as glycol, dipropylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether, monophenyl ether and derivatives thereof; cyclic ethers such as dioxane; ethyl acetate, methyl lactate, lactic acid Ethyl, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl ethoxyacetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl 2-hydroxypropionate, 2- Ethers such as ethyl hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate; toluene, xylene, etc. Aromatic hydrocarbons; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
有機溶剤の使用量は特に限定されないが、基板などに塗布可能な濃度において、塗布膜厚に応じて適宜設定される。具体的には、エネルギー感受性組成物の固形分濃度が5〜60質量%、好ましくは10〜55質量%の範囲内となるように用いられる。 The amount of the organic solvent used is not particularly limited, but is appropriately set according to the coating film thickness at a concentration that can be applied to a substrate or the like. Specifically, the energy-sensitive composition is used so that the solid content concentration is in the range of 5 to 60% by mass, preferably 10 to 55% by mass.
(その他成分)
第1の態様に係るエネルギー感受性組成物には、増感剤、消泡剤などの各種添加剤が添加されていてもよい。増感剤としては、たとえば分子量1000以下のフェノール性水酸基を有する化合物などが挙げられる。消泡剤としては、従来公知のものであってよく、シリコーン系、または、フッ素系化合物が挙げられる。
(Other ingredients)
Various additives such as a sensitizer and an antifoaming agent may be added to the energy-sensitive composition according to the first aspect. Examples of the sensitizer include compounds having a phenolic hydroxyl group having a molecular weight of 1000 or less. The defoaming agent may be a conventionally known one, and examples thereof include silicone-based compounds and fluorine-based compounds.
<硬化体の製造方法>
第2の態様に係る硬化体の製造方法は、エネルギー感受性組成物を基材上に適用することにより樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、上記樹脂層を加熱する加熱工程とを含む。
<Manufacturing method of cured product>
The method for producing a cured product according to the second aspect includes a resin layer forming step of forming a resin layer by applying an energy-sensitive composition on a substrate, and a heating step of heating the resin layer.
基材としては、フォトダイオード(有機フォトダイオード、無機フォトダイオード等)等を含む画像素子、カラーフィルタ層等が設けられたシリコンウェーハ、場合により反射防止膜が更に形成されたシリコンウェーハ等の基板等が挙げられる。
上記エネルギー感受性組成物を適用する方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。上記エネルギー感受性組成物が固体や高粘度のゲルである場合、例えば、所定量の上記エネルギー感受性組成物を基材上に供給した後、上記エネルギー感受性組成物を、適宜加熱しながら、プレスする方法で、樹脂層を形成することができる。上記エネルギー感受性組成物が液体である場合(例えば、上記エネルギー感受性組成物が有機溶剤を含有する場合)、例えば、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター、スリットコーター等の接触転写型塗布装置や、スピンナー(回転式塗布装置)、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いて、上記エネルギー感受性組成物を基材上に、所望の膜厚となるよう塗布して塗膜を形成し、適宜、加熱処理(プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理)して塗膜中の有機溶剤を除去することによって、樹脂層を形成することができる。
プレベークの方法としては、特に限定されず、たとえば(i)ホットプレートを用いて80℃〜120℃(好ましくは85〜100℃、より好ましくは85〜95℃)の温度において60秒〜120秒間乾燥する方法、(ii)室温において数時間〜数日間放置する方法、(iii)温風ヒーターや赤外線ヒーター中に数十分〜数時間入れて溶剤を除去する方法、のいずれでもよい。
Examples of the base material include an image element including a photodiode (organic photodiode, inorganic photodiode, etc.), a silicon wafer provided with a color filter layer, and a substrate such as a silicon wafer on which an antireflection film is further formed. Can be mentioned.
The method of applying the energy-sensitive composition is not particularly limited, and conventionally known methods can be used. When the energy-sensitive composition is a solid or a high-viscosity gel, for example, a method of supplying a predetermined amount of the energy-sensitive composition onto a substrate and then pressing the energy-sensitive composition while appropriately heating it. Therefore, a resin layer can be formed. When the energy-sensitive composition is a liquid (for example, when the energy-sensitive composition contains an organic solvent), for example, a contact transfer type coating device such as a roll coater, a reverse coater, a bar coater, a slit coater, or a spinner. Using a non-contact coating device such as (rotary coating device) or a curtain flow coater, the energy-sensitive composition is applied onto a substrate to a desired thickness to form a coating film, and as appropriate. The resin layer can be formed by removing the organic solvent in the coating film by heat treatment (pre-baking (post-apply baking (PAB)) treatment).
The method of prebaking is not particularly limited, and for example, (i) drying using a hot plate at a temperature of 80 ° C. to 120 ° C. (preferably 85 to 100 ° C., more preferably 85 to 95 ° C.) for 60 seconds to 120 seconds. (Ii) A method of leaving the solvent at room temperature for several hours to several days, or (iii) a method of putting it in a warm air heater or an infrared heater for several tens of minutes to several hours to remove the solvent.
有機フォトダイオードを用いる場合などに好適な低温硬化の観点から、上記加熱工程における加熱温度が200℃以下であることが好ましく、100℃以上180℃以下であることがより好ましく、110℃以上150℃以下であることが更に好ましく、120℃以上150℃以下であることが特に好ましい。
第2の態様に係る製造方法により製造される硬化体としては、イメージセンサないしディスプレイ用の平坦化膜等が挙げられる。
From the viewpoint of low-temperature curing suitable for using an organic photodiode or the like, the heating temperature in the heating step is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and 110 ° C. or higher and 150 ° C. It is more preferably 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
Examples of the cured product produced by the production method according to the second aspect include a flattening film for an image sensor and a display.
<硬化体>
第3の態様に係る硬化体は、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物が架橋された硬化体である。
第2の態様における上記加熱工程により上記架橋が達成され得る。
第3の態様に係る硬化体は、少なくとも架橋率70%とすることができ、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
第3の態様に係る硬化体は、JIS K 5600−5−4に準拠した鉛筆硬度が3H以上とすることができ、4H以上であることが好ましい。
硬化体が膜状である場合の膜厚は、好ましくは50nm〜5.0μm、より好ましくは200nm〜4.0μmの範囲である。
硬化体としては、イメージセンサないしディスプレイ用の平坦化膜等が挙げられる。
<Hardened body>
The cured product according to the third aspect is a cured product in which the energy-sensitive composition according to the first aspect is crosslinked.
The cross-linking can be achieved by the heating step in the second aspect.
The cured product according to the third aspect can have a cross-linking rate of at least 70%, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.
The cured product according to the third aspect can have a pencil hardness of 3H or more according to JIS K 5600-5-4, and is preferably 4H or more.
When the cured product is in the form of a film, the film thickness is preferably in the range of 50 nm to 5.0 μm, more preferably 200 nm to 4.0 μm.
Examples of the cured product include an image sensor, a flattening film for a display, and the like.
<マイクロレンズの製造方法>
第4の態様に係るマイクロレンズの製造方法は、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物を基材上に塗布して得られる樹脂層を加熱により架橋させてレンズ材料層を形成するレンズ材料層形成工程と、
上記レンズ材料層上にレジストパターンを形成したのち、加熱により上記レジストパターンをリフローさせてレンズパターンを形成するレンズパターン形成工程と、
上記レンズパターンをマスクとして上記レンズ材料層及び上記レンズパターンをドライエッチングして、上記レンズパターンの形状を上記レンズ材料層に転写する形状転写工程とを含む。
<Manufacturing method of microlens>
The method for producing a microlens according to a fourth aspect is a lens material layer for forming a lens material layer by applying the energy-sensitive composition according to the first aspect on a substrate and cross-linking the resin layer obtained by heating. The formation process and
A lens pattern forming step of forming a resist pattern on the lens material layer and then reflowing the resist pattern by heating to form a lens pattern.
This includes a shape transfer step of dry-etching the lens material layer and the lens pattern using the lens pattern as a mask to transfer the shape of the lens pattern to the lens material layer.
基材としては、フォトダイオード(有機フォトダイオード、無機フォトダイオード等)等を含む画像素子、カラーフィルタ層等が設けられたシリコンウェーハ、場合により反射防止膜が更に形成されたシリコンウェーハ等の基板等が挙げられる。
上記エネルギー感受性組成物を塗布して樹脂層を得る方法は、特に限定されず、例えば、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター、スリットコーター等の接触転写型塗布装置や、スピンナー(回転式塗布装置)、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いて、上記エネルギー感受性組成物を基材上に、所望の膜厚となるよう塗布して塗膜を形成し、適宜、加熱処理(プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理)して塗膜中の有機溶剤を除去することによって、樹脂層を形成することができる。
プレベークの方法としては、特に限定されず、たとえば(i)ホットプレートを用いて80℃〜120℃(好ましくは85〜100℃、より好ましくは85〜95℃)の温度において60秒〜120秒間乾燥する方法、(ii)室温において数時間〜数日間放置する方法、(iii)温風ヒーターや赤外線ヒーター中に数十分〜数時間入れて溶剤を除去する方法、のいずれでもよい。
Examples of the base material include an image element including a photodiode (organic photodiode, inorganic photodiode, etc.), a silicon wafer provided with a color filter layer, and a substrate such as a silicon wafer on which an antireflection film is further formed. Can be mentioned.
The method of applying the energy-sensitive composition to obtain a resin layer is not particularly limited, and for example, a contact transfer type coating device such as a roll coater, a reverse coater, a bar coater, or a slit coater, or a spinner (rotary coating device). , A non-contact coating device such as a curtain flow coater is used to apply the above energy-sensitive composition onto a substrate so as to have a desired film thickness to form a coating film, and heat-treat (pre-bake (post)) as appropriate. A resin layer can be formed by removing the organic solvent in the coating film by (apply bake (PAB)) treatment).
The method of prebaking is not particularly limited, and for example, (i) drying using a hot plate at a temperature of 80 ° C. to 120 ° C. (preferably 85 to 100 ° C., more preferably 85 to 95 ° C.) for 60 seconds to 120 seconds. (Ii) A method of leaving the solvent at room temperature for several hours to several days, or (iii) a method of putting it in a warm air heater or an infrared heater for several tens of minutes to several hours to remove the solvent.
有機フォトダイオードを用いる場合などに好適な低温硬化の観点から、上記レンズ材料層形成工程における加熱による架橋は、200℃以下の温度で行うことが好ましく、100℃以上180℃以下であることがより好ましく、110℃以上150℃以下であることが更に好ましく、120℃以上150℃以下であることが特に好ましい。
形成されるレンズ材料層の膜厚は、好ましくは100nm〜4.0μm、より好ましくは400nm〜2.0μmの範囲である。
From the viewpoint of low-temperature curing suitable for using an organic photodiode or the like, cross-linking by heating in the lens material layer forming step is preferably performed at a temperature of 200 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. It is more preferably 110 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
The film thickness of the lens material layer to be formed is preferably in the range of 100 nm to 4.0 μm, more preferably 400 nm to 2.0 μm.
上記レンズパターン形成工程におけるリフローの加熱条件は、組成物中の各成分の種類、配合割合、塗布膜厚等によって異なるが、加熱温度は、例えば、60〜150℃(好ましくは70〜140℃)で、加熱時間は、例えば、0.5〜60分間(好ましくは1〜50分間)程度である。
レジストパターンの膜厚は、好ましくは100nm〜4.0μm、より好ましくは400nm〜2.0μmの範囲である。
The heating conditions for reflow in the lens pattern forming step differ depending on the type of each component in the composition, the mixing ratio, the coating film thickness, and the like, but the heating temperature is, for example, 60 to 150 ° C. (preferably 70 to 140 ° C.). The heating time is, for example, about 0.5 to 60 minutes (preferably 1 to 50 minutes).
The film thickness of the resist pattern is preferably in the range of 100 nm to 4.0 μm, more preferably 400 nm to 2.0 μm.
形状転写工程におけるドライエッチングとしては、特に限定されず、例えば、プラズマ(酸素、アルゴン、CF4等)、コロナ放電等によるドライエッチングが挙げられる。 The dry etching in the shape transfer step is not particularly limited, and examples thereof include dry etching by plasma (oxygen, argon, CF 4, etc.), corona discharge, and the like.
第5の態様に係るマイクロレンズの製造方法は、基材と、該基材上に形成された固体撮像素子と、該固体撮像素子に対応して形成されたカラーフィルタと、を少なくとも備えた基体上に、第1の態様に係るエネルギー感受性組成物を塗布して樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
上記樹脂層をパターン露光して現像することにより、上記固体撮像素子及び上記カラーフィルタに対応したマイクロレンズパターンを形成するマイクロレンズパターン形成工程と、
上記マイクロレンズパターンを全面露光してブリーチングするブリーチング工程と、
該ブリーチングされた上記マイクロレンズパターンを加熱してサーマルフローさせるサーマルフロー工程と、
該サーマルフローさせた上記マイクロレンズパターンを加熱により架橋させることによりマイクロレンズを形成する硬化工程とを含む。
なお、ここでのマイクロレンズの製造方法においては、通常、エネルギー感受性組成物として感光剤を含むものが用いられる。
The method for manufacturing a microlens according to a fifth aspect is a substrate including at least a base material, a solid-state image sensor formed on the base material, and a color filter formed corresponding to the solid-state image sensor. A resin layer forming step of applying the energy-sensitive composition according to the first aspect to form a resin layer,
A microlens pattern forming step of forming a microlens pattern corresponding to the solid-state image sensor and the color filter by pattern-exposing and developing the resin layer.
A bleaching process in which the above microlens pattern is fully exposed and bleached,
A thermal flow step of heating the bleached microlens pattern to cause a thermal flow,
It includes a curing step of forming a microlens by cross-linking the thermally flowed microlens pattern by heating.
In the method for producing a microlens here, a composition containing a photosensitizer is usually used as an energy-sensitive composition.
樹脂層形成工程において、スピンコーター等公知の塗布手段により塗布して乾燥させることで膜厚が100nm〜4.0μm、より好ましくは400nm〜2.0μmの範囲の樹脂層を形成させる。
マイクロレンズパターンを形成するには、マスクを介して、紫外線、エキシマレーザー光等の活性性エネルギー線を照射して部分的に露光する。照射するエネルギー線量は、エネルギー感受性組成物の組成によっても異なるが、例えば30〜2000mJ/cm2程度が好ましい。
現像処理にて使用する現像液として、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液のような有機アルカリ水溶液又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、メタケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等の無機アルカリ水溶液を用いて現像処理することにより、露光部分を溶解除去してマイクロレンズパターンを形成する。
ブリーチング工程によりマイクロレンズパターンの透明性を向上させることができる。
ブリーチングは、波長が300〜450nmの紫外線を照射することが好ましい。
In the resin layer forming step, a resin layer having a film thickness in the range of 100 nm to 4.0 μm, more preferably 400 nm to 2.0 μm is formed by applying and drying by a known coating means such as a spin coater.
In order to form a microlens pattern, an active energy ray such as ultraviolet rays or excimer laser light is irradiated through a mask to partially expose the lens. The energy dose to be irradiated varies depending on the composition of the energy-sensitive composition, but is preferably about 30 to 2000 mJ / cm 2 , for example.
As the developer used in the development treatment, for example, an organic alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution or an inorganic alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium metasilicate, and sodium phosphate is used. By the development process, the exposed portion is dissolved and removed to form a microlens pattern.
The transparency of the microlens pattern can be improved by the bleaching process.
For bleaching, it is preferable to irradiate ultraviolet rays having a wavelength of 300 to 450 nm.
サーマルフロー工程におけるサーマルフロー温度は、マイクロレンズパターンのガラス転移温度以上の温度で、例えば130〜160℃で2〜15分間程度加熱処理することにより、マイクロレンズパターンを流動化して凸状のマイクロレンズを形成することができる。 The thermal flow temperature in the thermal flow step is a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the microlens pattern, for example, by heat-treating at 130 to 160 ° C. for about 2 to 15 minutes to fluidize the microlens pattern and make a convex microlens. Can be formed.
有機フォトダイオードを用いる場合などに好適な低温硬化の観点から、上記硬化工程における加熱による架橋は、200℃以下の温度で行うことが好ましく、100℃以上180℃以下であることがより好ましく、110℃以上150℃以下であることが更に好ましく、120℃以上150℃以下であることが特に好ましい。 From the viewpoint of low-temperature curing suitable for the case of using an organic photodiode or the like, the crosslinking by heating in the curing step is preferably performed at a temperature of 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, 110. It is more preferably ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
<CMOSイメージセンサ>
第6の態様に係るCMOSイメージセンサは、第3の態様に係る硬化体を備える。
第6の態様に係るCMOSイメージセンサを備える固体撮像素子を形成することができる。
<CMOS image sensor>
The CMOS image sensor according to the sixth aspect includes a cured product according to the third aspect.
A solid-state image sensor including the CMOS image sensor according to the sixth aspect can be formed.
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
<エネルギー感受性組成物の調製>
下記各成分を表1及び2に示した使用量で均一に混合し各実施例及び比較例のエネルギー感受性組成物を調製した。
なお、表1および表2中の数値の単位は質量部である。
<Preparation of energy-sensitive composition>
The following components were uniformly mixed in the amounts shown in Tables 1 and 2 to prepare energy-sensitive compositions of Examples and Comparative Examples.
The unit of numerical values in Tables 1 and 2 is the mass part.
(樹脂)
樹脂1として、スチレンとp−ヒドロキシフェニルメタクリレートとグリシジルメタクリレートとの共重合体(スチレン/p−ヒドロキシフェニルメタクリレート/グリシジルメタクリレート=45:10:45(モル比);重量平均分子量50000)を用いた。
樹脂2として、スチレンとグリシジルメタクリレートとの共重合体(スチレン/グリシジルメタクリレート=50:50(モル比);重量平均分子量50000)を用いた。
樹脂3として、p−ヒドロキシフェニルメタクリレートとグリシジルメタクリレートとの共重合体(p−ヒドロキシフェニルメタクリレート/グリシジルメタクリレート=40:60(モル比);重量平均分子量9000)を用いた。
樹脂4として、p−ヒドロキシフェニルメタクリレートとグリシジルメタクリレートとの共重合体(p−ヒドロキシフェニルメタクリレート/グリシジルメタクリレート=40:60(モル比);重量平均分子量5000)を用いた。
(resin)
As the resin 1, a copolymer of styrene, p-hydroxyphenyl methacrylate and glycidyl methacrylate (styrene / p-hydroxyphenyl methacrylate / glycidyl methacrylate = 45:10:45 (molar ratio); weight average molecular weight 50,000) was used.
As the resin 2, a copolymer of styrene and glycidyl methacrylate (styrene / glycidyl methacrylate = 50: 50 (molar ratio); weight average molecular weight 50,000) was used.
As the resin 3, a copolymer of p-hydroxyphenyl methacrylate and glycidyl methacrylate (p-hydroxyphenyl methacrylate / glycidyl methacrylate = 40: 60 (molar ratio); weight average molecular weight 9000) was used.
As the resin 4, a copolymer of p-hydroxyphenyl methacrylate and glycidyl methacrylate (p-hydroxyphenyl methacrylate / glycidyl methacrylate = 40: 60 (molar ratio); weight average molecular weight of 5000) was used.
(熱酸発生剤)
熱酸発生剤としては下記熱酸発生剤1及び2を使用した。下記式中、Tfはトリフルオロメタンスルホニル基を示す。
各熱酸発生剤5mgに対し、開始温度30℃、測定温度範囲30〜300℃、昇温速度10℃/分の条件下で、示差走査熱量計(Q2000;TAインスツルメント社製)を用いて示差走査熱量測定を行った。得られたDSC曲線から、最大吸熱ピークのピーク温度(℃)を算出し、各熱酸発生剤の酸発生温度とした。結果を以下に示す。
熱酸発生剤1の酸発生温度:130.7℃
熱酸発生剤2の酸発生温度:140.3℃
(Thermal acid generator)
The following thermal acid generators 1 and 2 were used as the thermal acid generators. In the formula below, Tf represents a trifluoromethanesulfonyl group.
For each 5 mg of thermoacid generator, a differential scanning calorimeter (Q2000; manufactured by TA Instruments) was used under the conditions of a starting temperature of 30 ° C., a measurement temperature range of 30 to 300 ° C., and a heating rate of 10 ° C./min. The differential scanning calorimetry was performed. From the obtained DSC curve, the peak temperature (° C.) of the maximum endothermic peak was calculated and used as the acid generation temperature of each thermoacid generator. The results are shown below.
Acid generation temperature of thermal acid generator 1: 130.7 ° C
Acid generation temperature of thermal acid generator 2: 140.3 ° C
(その他の成分)
界面活性剤としては、PF−656(オムノバ社製)を使用した。
感光剤としては、下記フェノール化合物の1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライドとのエステル化物を使用した。
(Other ingredients)
As the surfactant, PF-656 (manufactured by Omniova) was used.
As the photosensitizer, an esterified product of the following phenol compound with 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride was used.
溶剤1としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を使用し、溶剤2としてPGMEAと乳酸エチルとの混合溶剤(PGMEA:乳酸エチル=1:1(体積比))を使用した。
Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was used as the solvent 1, and a mixed solvent of PGMEA and ethyl lactate (PGMEA: ethyl lactate = 1: 1 (volume ratio)) was used as the solvent 2.
<試験>
(硬化性試験)
基板上に形成された緑色カラーフィルタ上に各実施例及び比較例のエネルギー感受性組成物をスピンコートによって塗布し、90℃、90秒のプレベーク条件でホットプレートを用いて乾燥し、膜厚1μmの樹脂層を形成した。その後150℃5分間の条件でホットプレートを用いて加熱し硬化した。
得られた硬化膜について、アセトンに室温(23℃)条件下5分間浸漬する試験を行った。
<Test>
(Curing test)
The energy-sensitive compositions of each Example and Comparative Example were applied by spin coating on a green color filter formed on a substrate, dried using a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds under prebaking conditions, and had a film thickness of 1 μm. A resin layer was formed. Then, it was heated and cured using a hot plate under the condition of 150 ° C. for 5 minutes.
The obtained cured film was subjected to a test of immersing it in acetone under room temperature (23 ° C.) conditions for 5 minutes.
アセトン浸漬前後における膜厚変化を測定し、アセトン浸漬前の膜厚に対して、膜厚が95%以上となったものを「○」、95%未満となったもの「×」として評価した。結果を表1に示す。
表1に示した結果から明らかなように、アミン環境下になり得る緑色カラーフィルタ上150℃の低温硬化条件において、熱酸発生剤を含有しない比較例1及び樹脂が水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位(a1)を有さない比較例2では硬化性に劣る結果となった。
一方、アミン環境下になり得る緑色カラーフィルタ上150℃の低温硬化条件であっても、樹脂が水酸基含有(メタ)アクリレート(水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体)に由来する構造単位(a1)を有し、かつ特定の酸発生温度の熱酸発生剤を使用した実施例1及び2では硬化性に優れる結果となった。
As is clear from the results shown in Table 1, Comparative Example 1 containing no thermoacid generator and the resin containing hydroxyl groups (meth) acrylic acid under low temperature curing conditions of 150 ° C. on a green color filter that can be in an amine environment. In Comparative Example 2 which does not have the structural unit (a1) derived from the derivative, the result was inferior in curability.
On the other hand, even under low temperature curing conditions of 150 ° C. on a green color filter that can be in an amine environment, the resin has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylate (hydroxyl-containing (meth) acrylic acid derivative). In Examples 1 and 2 in which a thermal acid generator having a specific acid generation temperature was used, the results were excellent in curability.
(表面硬度試験)
ガラス基板に各実施例及び比較例のエネルギー感受性組成物をスピンコートによって塗布し、90℃、90秒のプレベーク条件でホットプレートを用いて乾燥し、膜厚1μmの樹脂層を形成した。得られた樹脂層に対してUV照射(露光量200mJ/cm2)を行い、その後、130℃1時間の条件でホットプレートを用いて加熱し硬化した。得られた硬化膜について、JIS K 5600−5−4に準拠して鉛筆硬度を測定した。結果を表2に示す。ここでの鉛筆硬度は3H以上を合格とし、4H以上であることが好ましい。
(Surface hardness test)
The energy-sensitive compositions of each Example and Comparative Example were applied to a glass substrate by spin coating and dried using a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds to form a resin layer having a film thickness of 1 μm. The obtained resin layer was irradiated with UV (exposure amount 200 mJ / cm 2 ), and then heated and cured using a hot plate under the condition of 130 ° C. for 1 hour. The hardness of the obtained cured film was measured according to JIS K 5600-5-4. The results are shown in Table 2. The pencil hardness here is preferably 3H or higher and 4H or higher.
(架橋率)
シリコン基板に各実施例及び比較例のエネルギー感受性組成物をスピンコートによって塗布し、90℃、90秒のプレベーク条件でホットプレートを用いて乾燥し、膜厚1μmの樹脂層を形成した。得られた樹脂層に対してUV照射(露光量200mJ/cm2)を行い、その後、150℃1時間の条件でホットプレートを用いて加熱し硬化した。
硬化前後の樹脂膜についてフーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)(Nicolet6700、サーモ社製)を用いてエポキシ基に由来する900cm−1付近のピーク面積の減少度合いから架橋率を測定した。結果を表2に示す。ここでの架橋率は70%以上を合格とし、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
(Crosslink rate)
The energy-sensitive compositions of each Example and Comparative Example were applied to a silicon substrate by spin coating and dried using a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds to form a resin layer having a film thickness of 1 μm. The obtained resin layer was irradiated with UV (exposure amount 200 mJ / cm 2 ), and then heated and cured using a hot plate under the condition of 150 ° C. for 1 hour.
The cross-linking rate of the resin film before and after curing was measured from the degree of decrease in the peak area around 900 cm- 1 derived from the epoxy group using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) (Nicolet 6700, manufactured by Thermo). The results are shown in Table 2. The cross-linking rate here is 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more.
表2に示した結果から明らかなように、150℃以下の低温硬化において、熱酸発生剤を含有しない比較例3では硬化膜の架橋率も低く、表面硬度が低く硬化性に劣る結果となった。
一方、150℃以下の低温硬化であっても、樹脂が水酸基含有(メタ)アクリレート(水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体)に由来する構造単位(a1)を有し、(C)酸架橋性構造を含有しかつ特定の酸発生温度の熱酸発生剤を使用した実施例3及び4では架橋率も高く、表面硬度も高く硬化性に優れる結果となった。
As is clear from the results shown in Table 2, at low temperature curing at 150 ° C. or lower, in Comparative Example 3 containing no thermoacid generator, the cross-linking rate of the cured film was low, the surface hardness was low, and the curability was inferior. It was.
On the other hand, the resin has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylate (hydroxyl-containing (meth) acrylic acid derivative) even when cured at a low temperature of 150 ° C. or lower, and has a (C) acid crosslinkable structure. In Examples 3 and 4 in which a thermal acid generator containing a specific acid generation temperature was used, the crosslink rate was high, the surface hardness was high, and the curability was excellent.
Claims (14)
前記エネルギー感受性組成物は、(A)樹脂及び(B)熱酸発生剤を含有し、
前記(A)樹脂は、水酸基含有(メタ)アクリル酸誘導体に由来する構造単位(a1)を有し、
示差走査熱量測定において観測される前記(B)熱酸発生剤の酸発生温度が100℃以上200℃以下であり、
前記エネルギー感受性組成物は、更に(C)酸架橋性構造を含み、
前記(C)酸架橋性構造は、(C1)ポリマー又は(C2)モノマーの部分構造であり、
前記(C1)ポリマーは、前記(A)樹脂であってもよい、エネルギー感受性組成物。 An energy-sensitive composition used to form a flattening film or microlens on a substrate comprising an organic photodiode .
The energy-sensitive composition contains (A) a resin and (B) a thermoacid generator.
The resin (A) has a structural unit (a1) derived from a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid derivative and has a structural unit (a1).
The acid generation temperature of the thermal acid generator (B) observed in the differential scanning calorimetry is 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
The energy sensitive composition further comprises (C) an acid crosslinkable structure.
The (C) acid crosslinkable structure is a partial structure of the (C1) polymer or the (C2) monomer.
The energy-sensitive composition, wherein the (C1) polymer may be the (A) resin.
前記(A)樹脂が、下記式(1)で表される構造単位と、下記式(2)で表される構造単位とを含む、請求項1又は2に記載のエネルギー感受性組成物。
The energy-sensitive composition according to claim 1 or 2, wherein the resin (A) contains a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2).
前記樹脂層を加熱する加熱工程と
を含む、硬化体の製造方法。 A resin layer forming step of forming a resin layer by applying the energy-sensitive composition according to any one of claims 1 to 8 onto a base material provided with an organic photodiode .
A method for producing a cured product, which comprises a heating step of heating the resin layer.
前記レンズ材料層上にレジストパターンを形成したのち、加熱により前記レジストパターンをリフローさせてレンズパターンを形成するレンズパターン形成工程と、
前記レンズパターンをマスクとして前記レンズ材料層及び前記レンズパターンをドライエッチングして、前記レンズパターンの形状を前記レンズ材料層に転写する形状転写工程と
を含む、マイクロレンズの製造方法。 A lens material layer formed by applying the energy-sensitive composition according to any one of claims 1 to 7 onto a substrate provided with an organic photodiode and cross-linking the resin layer obtained by heating to form a lens material layer. The formation process and
A lens pattern forming step of forming a resist pattern on the lens material layer and then reflowing the resist pattern by heating to form a lens pattern.
A method for manufacturing a microlens, which comprises a shape transfer step of dry-etching the lens material layer and the lens pattern using the lens pattern as a mask to transfer the shape of the lens pattern to the lens material layer.
前記樹脂層をパターン露光して現像することにより、前記固体撮像素子及び前記カラーフィルタに対応したマイクロレンズパターンを形成するマイクロレンズパターン形成工程と、
前記マイクロレンズパターンを全面露光してブリーチングするブリーチング工程と、
該ブリーチングされた前記マイクロレンズパターンを加熱してサーマルフローさせるサーマルフロー工程と、
該サーマルフローさせた前記マイクロレンズパターンを加熱により架橋させることによりマイクロレンズを形成する硬化工程と
を含む、マイクロレンズの製造方法。 The energy-sensitive composition according to claim 8 is applied on a substrate including at least a solid-state image sensor including an organic photodiode and a color filter formed corresponding to the solid-state image sensor to form a resin layer. The resin layer forming process to be formed and
A microlens pattern forming step of forming a microlens pattern corresponding to the solid-state image sensor and the color filter by pattern-exposing and developing the resin layer.
A bleaching process in which the entire surface of the microlens pattern is exposed and bleached,
A thermal flow step of heating the bleached microlens pattern to cause a thermal flow,
A method for manufacturing a microlens, which comprises a curing step of forming a microlens by cross-linking the thermally flowed microlens pattern by heating.
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