JP6894188B2 - 感光性組成物、当該感光性組成物の製造方法、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法、光重合開始剤、及び光重合開始剤の製造方法 - Google Patents

感光性組成物、当該感光性組成物の製造方法、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法、光重合開始剤、及び光重合開始剤の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、感光性組成物と、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法と、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法と、光重合開始剤と、光重合開始剤の製造方法とに関する。
液晶表示装置のような表示装置では、絶縁膜のような材料が、バックライトのような光源から発せられる光を効率よく透過させる必要がある。このため、絶縁膜を形成するためには、透明性に優れる膜を形成できる材料が求められる。
このような透明絶縁膜は通常、基板上でパターン化されている。パターン化された透明絶縁膜を形成する方法としては、例えば、オキセタン環を有するアルカリ可溶性樹脂と、重合性多官能化合物と、α−アミノアルキルフェノン系の光重合開始剤とを含むネガ型感光性組成物を用いる方法(特許文献1を参照。)が知られている。
ところで、近年、液晶表示ディスプレイの生産台数が増大するのに合わせてカラーフィルタの生産量も増大しており、より一層の生産性向上の観点から、低露光量でパターンを形成することのできる高感度の感光性組成物が要望されている。
しかし、特許文献1に記載のネガ型感光性組成物は、感度についてさらなる改良が求められるものであった。
このような状況において、本出願人は、高感度の感光性組成物として、下式で表される光重合開始剤を含む感光性樹脂生物を提案している(特許文献2)。
Figure 0006894188
(式中、Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
特開2012−173678号公報 特開2013−148872号公報
しかし、本発明者らが検討したところ、特許文献2に記載の感光性組成物を用いる場合、透明性に優れる膜を形成しにくい場合があることが判明した。
また、感光性組成物全般に対して、保存時の継時的な増粘の抑制が要求される。
本発明は以上の状況に鑑みてなされたものであり、透明性に優れる膜を形成でき、保存時の継時的な増粘が抑制された感光性組成物と、当該感光性組成物の製造方法と、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法と、感光性組成物の増粘抑制方法と、透明性に優れる膜を形成でき、保存時の継時的な増粘が抑制された感光性組成物の調製に好適に用いられる、光重合開始剤と、当該光重合開始剤の製造方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマー、及び(C)光重合開始剤を含む感光性組成物において、特定の構造のオキシムエステル化合物を(C)光重合開始剤として用いるとともに、(C)光重合開始剤、又は感光性組成物の塩化物イオンの含有量が所定の範囲内であることにより、上記の課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
本発明の第一の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物であって、
(C)光重合開始剤が、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含み、
(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、
感光性組成物の固形分質量に対する(C)光重合開始剤の質量の比率が、1〜20質量%である、感光性組成物である。
本発明の第二の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含み、
(C)光重合開始剤が、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含み、
塩化物イオンの含有量が固形分質量に対して0.l〜30質量ppmである、感光性組成物である。
本発明の第三の態様は、第一の態様又は第二の態様に係る感光性組成物を基板上に塗布することによる塗布膜の形成と、塗布膜への露光とを含む、膜の形成方法である。
本発明の第四の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含み、
(C)光重合開始剤が、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含む感光性組成物を調製する際に、塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤を、感光性組成物の固形分質量に対して1〜20質量%配合する、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法である。
本発明の第五の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含み、
(C)光重合開始剤が、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含む感光性組成物を調製する際に、
感光性組成物中の塩化物イオンの含有量が固形分質量に対して0.l〜30質量ppmである、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法である。
本発明の第六の態様は、塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、且つ、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含む、光重合開始剤である。
本発明の第七の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物の製造方法であって、
下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含み、且つ塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤を、感光性組成物の固形分質量に対して1〜20質量%配合する、感光性組成物の製造方法である。
本発明の第八の態様は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物の製造方法であって、
下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含む(C)光重合開始剤を用い、
感光性組成物中の塩化物イオンの含有量を、感光性組成物の固形分質量に対して、0.1〜30質量ppmとする、感光性組成物の製造方法である。
本発明の第九の態様は、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物からなり、塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである光重合開始剤の製造方法であって、以下の1)〜6):
1)塩化アルミニウムを用いてフリーデルクラフツ反応を行う工程を含む方法により式(1)で表される化合物を合成し、且つ、式(1)で表される化合物の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmの範囲内となるように、塩化アルミニウムの使用量を調整する方法、
2)式(1)で表される化合物の合成において、塩素原子を含まない酸を用いる方法、
3)式(1)で表される化合物の合成において、フリーデルクラフツアシル化反応又はオキシム基のアシル化にて、アシル化剤として酸無水物を用いる方法、
4)式(1)で表される化合物の粗精製品を、蒸留、再結晶、水洗、及びカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される1以上の方法により精製する方法、
5)式(1)で表される化合物の粗精製品を疎水性有機溶剤に溶かした溶液を水洗した後に、洗浄された溶液から式(1)で表される化合物を回収する方法、及び
6)上記の1)〜5)の方法より選択される1以上の方法により、塩化物イオンの含有量が10質量ppm未満である式(1)で表される化合物の精製品を得た後、精製品に塩化物を加えて、式(1)で表される化合物の塩化物イオン含有量を10〜510質量ppmの範囲内に調整する方法、
より選択される1以上の方法を含む、方法である。
本発明によれば、透明性に優れる膜を形成でき、保存時の継時的な増粘が抑制された感光性組成物と、当該感光性組成物の製造方法と、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法と、感光性組成物の増粘抑制方法と、透明性に優れる膜を形成でき、保存時の継時的な増粘が抑制された感光性組成物の調製に好適に用いられる、光重合開始剤と、当該光重合開始剤の製造方法とを提供することができる。
≪感光性組成物≫
本発明に係る感光性組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む。
(C)光重合開始剤は、下記式(1):
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
で表される化合物を含む。」
感光性組成物は、以下(I)又は(II)の条件を満たす。
(I)(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、且つ感光性組成物の固形分質量に対する(C)光重合開始剤の質量の比率が、1〜20質量%である。
(II)感光性組成物の塩化物イオンの含有量が固形分質量に対して0.l〜30質量ppmである。
(C)光重合開始剤、及び感光性組成物中の塩化物イオンの含有量は、以下の方法に従ってイオンクロマトグラフィーにより測定できる。
(イオンクロマトグラフィー測定条件)
カラム:IonPac AS17−C(Thermo Scientific Dionex社製)
溶離液:水とアセトニトリルの混合溶液
注入量:1μL
本発明者らが透明性の低い膜が形成される原因について検討したところ、本発明者らは、感光性組成物中の塩化物イオン、特に(C)光重合開始剤中の塩化物イオンの含有量が過多である場合に、透明性の低い膜が形成されやすいことを見出した。
他方で、本発明者らは、感光性組成物中の塩化物イオン、特に(C)光重合開始剤中の塩化物イオン含有量が少なすぎる場合に、感光性組成物の保存中の継時的な増粘の不具合が生じやすいことを見出した。
つまり、感光性組成物中、又は(C)光重合開始剤中の塩化物イオン含有量は、少なければ少ない程よいという訳ではなく、適切な範囲が存在する。
以下、上記の条件(I)を満たす感光性組成物を組成物Iとも記し、上記の条件(II)を満たす感光性組成物を組成物IIとも記す。以下、組成物I及び組成物IIについて説明する。
<組成物I>
組成物Iは、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む。
また、組成物Iにおいて、(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、且つ組成物Iの固形分質量に対する(C)光重合開始剤の質量の比率が、1〜20質量%である。
組成物Iが含む、必須又は任意の成分について以下説明する。
〔(A)アルカリ可溶性樹脂〕
アルカリ可溶性樹脂とは、樹脂濃度20質量%の樹脂溶液(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)により、膜厚1μmの樹脂膜を基板上に形成し、濃度0.05質量%のKOH水溶液に1分間浸漬した際に、膜厚0.01μm以上溶解するものをいう。
(A)アルカリ可溶性樹脂は、上述のアルカリ可溶性を示す樹脂であれば特に限定されず、従来公知の樹脂から適宜選択して使用できる。(A)アルカリ可溶性樹脂として好適な樹脂としては、(A1)カルド構造を有する樹脂が挙げられる。
(A1)カルド構造を有する樹脂としては、特に限定されるものではなく、従来公知の樹脂を用いることができる。その中でも、下記式(a−1)で表される樹脂が好ましい。
Figure 0006894188
上記式(a−1)中、Xは、下記式(a−2)で表される基を示す。
Figure 0006894188
上記式(a−2)中、Ra1は、それぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、又はハロゲン原子を示し、Ra2は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、Wは、単結合又は下記式(a−3)で表される基を示す。
Figure 0006894188
また、上記式(a−1)中、Yは、ジカルボン酸無水物から酸無水物基(−CO−O−CO−)を除いた残基を示す。ジカルボン酸無水物の例としては、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水クロレンド酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸等が挙げられる。
また、上記式(a−1)中、Zは、テトラカルボン酸二無水物から2個の酸無水物基を除いた残基を示す。テトラカルボン酸二無水物の例としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
また、上記式(a−1)中、mは、0〜20の整数を示す。
(A1)カルド構造を有する樹脂の質量平均分子量(Mw:ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)のポリスチレン換算による測定値。本明細書において同じ。)は、1000〜40000であることが好ましく、2000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、良好な現像性を得ながら、十分な耐熱性、膜強度を得ることができる。
また、機会的強度や基板への密着性に優れる膜を形成しやすいことから、(A2)(a1)不飽和カルボン酸を少なくとも重合させた共重合体も、(A)アルカリ可溶性樹脂として好適に使用することができる。
(a1)不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等のジカルボン酸;これらジカルボン酸の無水物;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、得られる樹脂のアルカリ溶解性、入手の容易性等の点から、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸が好ましい。これらの(a1)不飽和カルボン酸は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(A2)共重合体は、(a1)不飽和カルボン酸と(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物との共重合体であってもよい。(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物としては、脂環式エポキシ基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式エポキシ基を構成する脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a2−1)〜(a2−15)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a2−1)〜(a2−5)で表される化合物が好ましく、下記式(a2−1)〜(a2−3)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006894188
Figure 0006894188
Figure 0006894188
上記式中、Ra20は水素原子又はメチル基を示し、Ra21は炭素原子数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ra22は炭素原子数1〜10の2価の炭化水素基を示し、tは0〜10の整数を示す。Ra21としては、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。Ra22としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、フェニレン基、シクロヘキシレン基、−CH−Ph−CH−(Phはフェニレン基を示す)が好ましい。
(A2)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸及び(a2)上記脂環式エポキシ基含有不飽和化合物とともに、エポキシ基を有さない(a3)脂環式基含有不飽和化合物を共重合させたものであってもよい。
(a3)脂環式基含有不飽和化合物としては、脂環式基を有する不飽和化合物であれば特に限定されない。脂環式基は、単環であっても多環であってもよい。単環の脂環式基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。また、多環の脂環式基としては、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等が挙げられる。これらの(a3)脂環式基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
具体的に、(a3)脂環式基含有不飽和化合物としては、例えば下記式(a3−1)〜(a3−7)で表される化合物が挙げられる。これらの中でも、現像性を適度なものするためには、下記式(a3−3)〜(a3−8)で表される化合物が好ましく、下記式(a3−3),(a3−4)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0006894188
上記式中、Ra23は水素原子又はメチル基を示し、Ra24は単結合又は炭素原子数1〜6の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ra25は水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を示す。Ra24としては、単結合、直鎖状又は分枝鎖状のアルキレン基、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が好ましい。Ra25としては、例えばメチル基、エチル基が好ましい。
また、(A2)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸及び上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物、さらには上記(a3)脂環式基含有不飽和化合物とともに、脂環式基を有さない(a4)エポキシ基含有不飽和化合物を重合させたものであってもよい。
(a4)エポキシ基含有不飽和化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシブチル(メタ)アクリレート、6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エポキシアルキルエステル類;α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸6,7−エポキシヘプチル等のα−アルキルアクリル酸エポキシアルキルエステル類;等が挙げられる。これらの中でも、共重合反応性、硬化後の樹脂の強度等の点から、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、及び6,7−エポキシヘプチル(メタ)アクリレートが好ましい。これらの(a4)エポキシ基含有不飽和化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
また、(A2)共重合体は、上記以外の他の化合物をさらに重合させたものであってもよい。このような他の化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等が挙げられる。これらの化合物は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、t−オクチル(メタ)アクリレート等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル(メタ)アクリレート;クロロエチル(メタ)アクリレート、2,2−ジメチルヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート;等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミド類としては、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−アリール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−アリール(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
アリル化合物としては、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等のアリルエステル類;アリルオキシエタノール;等が挙げられる。
ビニルエーテル類としては、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロロエチルビニルエーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロロフェニルエーテル、ビニル−2,4−ジクロロフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテル等のビニルアリールエーテル;等が挙げられる。
ビニルエステル類としては、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニルカプロエート、ビニルクロロアセテート、ビニルジクロロアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフエニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−フェニルブチレート、安息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、クロロ安息香酸ビニル、テトラクロロ安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニル等が挙げられる。
スチレン類としては、スチレン;メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロロメチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン等のアルキルスチレン;メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルスチレン、ジメトキシスチレン等のアルコキシスチレン;クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレン、テトラクロロスチレン、ペンタクロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、トリフルオロスチレン、2−ブロモ−4−トリフルオロメチルスチレン、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルスチレン等のハロスチレン;等が挙げられる。
(A2)共重合体に占める上記(a1)不飽和カルボン酸由来の構成単位の割合は、1〜50質量%であることが好ましく、5〜45質量%であることがより好ましい。
また、(A2)共重合体が、上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位と上記(a4)エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位とを含有する場合、(A2)共重合体に占める(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合と上記(a4)エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合との合計は、71質量%以上であることが好ましく、71〜95質量%であることがより好ましく、75〜90質量%であることがさらに好ましい。特に、(A2)共重合体に占める上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合が単独で71質量%以上であることが好ましく、71〜80質量%であることがより好ましい。上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合を上記の範囲にすることにより、組成物Iの経時安定性をより向上させることができる。
また、(A2)共重合体が、(a3)脂環式基含有不飽和化合物由来の構成単位を含有する場合、(A2)共重合体に占める上記(a3)脂環式基含有不飽和化合物由来の構成単位の割合は、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。
(A2)共重合体の質量平均分子量は、2000〜200000であることが好ましく、3000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、組成物Iの膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
また、(A)アルカリ可溶性樹脂としては、(A3)上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、後述する(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位とを少なくとも有する共重合体、又は(A4)上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物及び/又は(a4)エポキシ基含有不飽和化合物に由来する構成単位と、後述する光重合性モノマー(B)との重合可能部位を有する構成単位とを少なくとも有する共重合体を含む樹脂も好適に使用できる。(A)アルカリ可溶性樹脂が(A3)共重合体、又は(A4)共重合体を含む場合、組成物Iを用いて形成される膜の基板への密着性、組成物Iの硬化後の機械的強度を高めることができる。
(A3)共重合体、及び(A4)共重合体は、共重合体(A2)について他の化合物として記載される、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等をさらに共重合させたものであってもよい。
(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位は、(B)光重合性モノマーとの重合可能部位としてエチレン性不飽和基を有するものが好ましい。このような構成単位を有する共重合体化は、(A3)共重合体については、上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位を含む重合体に含まれるカルボキシル基の少なくとも一部と、上記(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物及び/又は(a4)エポキシ基含有不飽和化合物とを反応させることにより、調製することができる。また、(A4)共重合体は、上記(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物及び/又は(a4)エポキシ基含有不飽和化合物に由来する構成単位とを有する共重合体におけるエポキシ基の少なくとも一部と、(a1)不飽和カルボン酸とを反応させることにより、調製することができる。
共重合体(A3)における、(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位の占める割合は、1〜50質量%が好ましく、5〜45質量%がより好ましい。共重合体(A3)における、(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位の占める割合は、1〜45質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましい。共重合体(A3)がこのような比率で各構成単位を含む場合、基板との密着性に優れる膜を形成可能な組成物Iを得やすい。
共重合体(A4)における、(a1)不飽和カルボン酸に由来する構成単位の占める割合は、1〜50質量%が好ましく、5〜45質量%がより好ましい。共重合体(A4)における、(a2)脂環式エポキシ基含有不飽和化合物及び/又は(a4)エポキシ基含有不飽和化合物に由来する構成単位の占める割合は、55質量%以上が好ましく、71質量%以上がより好ましく、71〜80質量%が特に好ましい。
共重合体(A4)における、(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位の占める割合は、1〜45質量%が好ましく、5〜40質量%がより好ましい。共重合体(A4)がこのような比率で各構成単位を含む場合、基板との密着性に優れる膜を形成可能な組成物Iを得やすい。
(A3)共重合体、及び(A4)共重合体の質量平均分子量は、2000〜50000であることが好ましく、5000〜30000であることがより好ましい。上記の範囲とすることにより、組成物Iの膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
(A)アルカリ可溶性樹脂の含有量は、組成物Iの固形分に対して40〜85質量%であることが好ましく、45〜75質量%であることがより好ましい。また、アルカリ可溶性樹脂(A)は、(A)アルカリ可溶性樹の含有量と、(B)光重合性モノマーの含有量と、(C)光重合開始剤の含有量との合計量を100質量部とする場合に、組成物I中の(B)光重合性モノマーの含有量が5〜50質量部となるように、組成物Iに配合されるのが好ましい。
〔(B)光重合性モノマー〕
光重合性モノマーには、単官能モノマーと多官能モノマーとがある。
単官能モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、メチロール(メタ)アクリルアミド、メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、ブトキシメトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、クロトン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、tert−ブチルアクリルアミドスルホン酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、フタル酸誘導体のハーフ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
一方、多官能モノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、グリセリントリアクリレート、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート(すなわち、トリレンジイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応物、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドメチレンエーテル、多価アルコールとN−メチロール(メタ)アクリルアミドとの縮合物等の多官能モノマーや、トリアクリルホルマール等が挙げられる。これらの多官能モノマーは、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(B)光重合性モノマーは、(A)アルカリ可溶性樹の含有量と、(B)光重合性モノマーの含有量と、(C)光重合開始剤の含有量との合計量を100質量部とする場合に、組成物I中の(B)光重合性モノマーの含有量が5〜50質量部、より好ましくは6〜40質量部となるように、組成物Iに配合されるのが好ましい。(B)光重合性モノマーの含有量を、このような範囲内の量とすることで、基板に対する密着性に優れる膜を形成しやすい。
また、形成される膜の基板への密着性の観点からは、(B)光重合性モノマーの含有量は少ないほど好ましい。なお、(B)光重合性モノマーの含有量を低減させる場合には()アルカリ可溶性樹脂として(A1)のような不飽和二重結合を有する樹脂や(A3)、(A4)のような(B)光重合性モノマーとの重合可能部位を有する構成単位を有する樹脂を用いると、膜の機械的強度を良好なものとすることができる。
〔(C)光重合開始剤〕
組成物Iは、(C)光重合開始剤として、下記構造のオキシムエステル化合物を含有する。光重合開始剤として、下記式(1)で表される構造のオキシムエステル化合物を用いることにより、組成物Iを感度に優れたものとすることができる。
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
mは0〜4の整数であり、
pは0、又は1であり、
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
は、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。)
式(1)中、Rは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、種々の有機基から適宜選択される。Rが有機基である場合の好適な例としては、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシ基、飽和脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基、飽和脂肪族アシルオキシ基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいフェノキシ基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよいフェノキシカルボニル基、置換基を有してもよいベンゾイルオキシ基、置換基を有してもよいフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトキシ基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよいナフトキシカルボニル基、置換基を有してもよいナフトイルオキシ基、置換基を有してもよいナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、アミノ基、1、又は2の有機基で置換されたアミノ基、モルホリン−1−イル基、及びピペラジン−1−イル基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。mが2〜4の整数である場合、Rは同一であっても異なっていてもよい。また、置換基の炭素原子数には、置換基がさらに有する置換基の炭素原子数を含まない。
がアルキル基である場合、炭素原子数1〜20が好ましく、炭素原子数1〜6がより好ましい。また、Rがアルキル基である場合、直鎖であっても、分岐鎖であってもよい。Rがアルキル基である場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、sec−オクチル基、tert−オクチル基、n−ノニル基、イソノニル基、n−デシル基、及びイソデシル基等が挙げられる。また、Rがアルキル基である場合、アルキル基は炭素鎖中にエーテル結合(−O−)を含んでいてもよい。炭素鎖中にエーテル結合を有するアルキル基の例としては、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシエトキシエチル基、エトキシエトキシエチル基、プロピルオキシエトキシエチル基、及びメトキシプロピル基等が挙げられる。
がアルコキシ基である場合、炭素原子数1〜20が好ましく、炭素原子数1〜6がより好ましい。また、Rがアルコキシ基である場合、直鎖であっても、分岐鎖であってもよい。Rがアルコキシ基である場合の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、sec−ペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、イソオクチルオキシ基、sec−オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、イソノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、及びイソデシルオキシ基等が挙げられる。また、Rがアルコキシ基である場合、アルコキシ基は炭素鎖中にエーテル結合(−O−)を含んでいてもよい。炭素鎖中にエーテル結合を有するアルコキシ基の例としては、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシエトキシエトキシ基、エトキシエトキシエトキシ基、プロピルオキシエトキシエトキシ基、及びメトキシプロピルオキシ基等が挙げられる。
がシクロアルキル基、又はシクロアルコキシ基である場合、炭素原子数3〜10が好ましく、炭素原子数3〜6がより好ましい。Rがシクロアルキル基である場合の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、及びシクロオクチル基等が挙げられる。Rがシクロアルコキシ基である場合の具体例としては、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、及びシクロオクチルオキシ基等が挙げられる。
が飽和脂肪族アシル基、又は飽和脂肪族アシルオキシ基である場合、炭素原子数2〜20が好ましく、炭素原子数2〜7がより好ましい。Rが飽和脂肪族アシル基である場合の具体例としては、アセチル基、プロパノイル基、n−ブタノイル基、2−メチルプロパノイル基、n−ペンタノイル基、2,2−ジメチルプロパノイル基、n−ヘキサノイル基、n−ヘプタノイル基、n−オクタノイル基、n−ノナノイル基、n−デカノイル基、n−ウンデカノイル基、n−ドデカノイル基、n−トリデカノイル基、n−テトラデカノイル基、n−ペンタデカノイル基、及びn−ヘキサデカノイル基等が挙げられる。Rが飽和脂肪族アシルオキシ基である場合の具体例としては、アセチルオキシ基、プロパノイルオキシ基、n−ブタノイルオキシ基、2−メチルプロパノイルオキシ基、n−ペンタノイルオキシ基、2,2−ジメチルプロパノイルオキシ基、n−ヘキサノイルオキシ基、n−ヘプタノイルオキシ基、n−オクタノイルオキシ基、n−ノナノイルオキシ基、n−デカノイルオキシ基、n−ウンデカノイルオキシ基、n−ドデカノイルオキシ基、n−トリデカノイルオキシ基、n−テトラデカノイルオキシ基、n−ペンタデカノイルオキシ基、及びn−ヘキサデカノイルオキシ基等が挙げられる。
がアルコキシカルボニル基である場合、炭素原子数2〜20が好ましく、炭素原子数2〜7がより好ましい。Rがアルコキシカルボニル基である場合の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロピルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、n−ブチルオキシカルボニル基、イソブチルオキシカルボニル基、sec−ブチルオキシカルボニル基、tert−ブチルオキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、イソペンチルオキシカルボニル基、sec−ペンチルオキシカルボニル基、tert−ペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、イソオクチルオキシカルボニル基、sec−オクチルオキシカルボニル基、tert−オクチルオキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基、イソノニルオキシカルボニル基、n−デシルオキシカルボニル基、及びイソデシルオキシカルボニル基等が挙げられる。
がフェニルアルキル基である場合、炭素原子数7〜20が好ましく、炭素原子数7〜10がより好ましい。またRがナフチルアルキル基である場合、炭素原子数11〜20が好ましく、炭素原子数11〜14がより好ましい。Rがフェニルアルキル基である場合の具体例としては、ベンジル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基、及び4−フェニルブチル基が挙げられる。Rがナフチルアルキル基である場合の具体例としては、α−ナフチルメチル基、β−ナフチルメチル基、2−(α−ナフチル)エチル基、及び2−(β−ナフチル)エチル基が挙げられる。Rが、フェニルアルキル基、又はナフチルアルキル基である場合、Rは、フェニル基、又はナフチル基上にさらに置換基を有していてもよい。
がヘテロシクリル基である場合、ヘテロシクリル基は、1以上のN、S、Oを含む5員又は6員の単環であるか、かかる単環同士、又はかかる単環とベンゼン環とが縮合したヘテロシクリル基である。ヘテロシクリル基が縮合環である場合は、環数3までのものとする。かかるヘテロシクリル基を構成する複素環としては、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、チアジアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、及びキノキサリン等が挙げられる。Rがヘテロシクリル基である場合、ヘテロシクリル基はさらに置換基を有していてもよい。
が1、又は2の有機基で置換されたアミノ基である場合、有機基の好適な例は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜20の飽和脂肪族アシル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよい炭素原子数7〜20のフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよい炭素原子数11〜20のナフチルアルキル基、及びヘテロシクリル基等が挙げられる。これらの好適な有機基の具体例は、Rと同様である。1、又は2の有機基で置換されたアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、ジ−n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、ジ−n−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、n−ヘプチルアミノ基、n−オクチルアミノ基、n−ノニルアミノ基、n−デシルアミノ基、フェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、アセチルアミノ基、プロパノイルアミノ基、n−ブタノイルアミノ基、n−ペンタノイルアミノ基、n−ヘキサノイルアミノ基、n−ヘプタノイルアミノ基、n−オクタノイルアミノ基、n−デカノイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基、α−ナフトイルアミノ基、及びβ−ナフトイルアミノ基等が挙げられる。
に含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合の置換基としては、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシルオキシ基、炭素原子数1〜6のアルキル基を有するモノアルキルアミノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基を有するジアルキルアミノ基、モルホリン−1−イル基、ピペラジン−1−イル基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。Rに含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合、その置換基の数は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、1〜4が好ましい。Rに含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基が、複数の置換基を有する場合、複数の置換基は、同一であっても異なっていてもよい。
の中では、化学的に安定であることや、立体的な障害が少なく、オキシムエステル化合物の合成が容易であること等から、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、及び炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシル基からなる群より選択される基が好ましく、炭素原子数1〜6のアルキルがより好ましく、メチル基が特に好ましい。
がフェニル基に結合する位置は、Rが結合するフェニル基について、フェニル基とオキシムエステル化合物の主骨格との結合手の位置を1位とし、メチル基の位置を2位とする場合に、4位、又は5位が好ましく、5位がよりに好ましい。また、mは、0〜3の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、0、又は1が特に好ましい。
は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基である。また、Rが置換基を有してもよいカルバゾリル基である場合、カルバゾリル基上の窒素原子は、炭素原子数1〜6のアルキル基で置換されていてもよい。
において、フェニル基、又はカルバゾリル基が有する置換基は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。フェニル基、又はカルバゾリル基が、炭素原子上に有してもよい好適な置換基の例としては、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜20のアルコキシ基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルコキシ基、炭素原子数2〜20の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜20の飽和脂肪族アシルオキシ基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいフェノキシ基、置換基を有してもよいフェニルチオ基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよいフェノキシカルボニル基、置換基を有してもよいベンゾイルオキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数7〜20のフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトキシ基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよいナフトキシカルボニル基、置換基を有してもよいナフトイルオキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数11〜20のナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、置換基を有してもよいヘテロシクリルカルボニル基、アミノ基、1、又は2の有機基で置換されたアミノ基、モルホリン−1−イル基、及びピペラジン−1−イル基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。
がカルバゾリル基である場合、カルバゾリル基が窒素原子上に有してもよい好適な置換基の例としては、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜20の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよいフェノキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素原子数7〜20のフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよいナフトキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素原子数11〜20のナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、及び置換基を有してもよいヘテロシクリルカルボニル基等が挙げられる。これらの置換基の中では、炭素原子数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましく、エチル基が特に好ましい。
フェニル基、又はカルバゾリル基が有してもよい置換基の具体例について、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアルコキシ基、飽和脂肪族アシル基、アルコキシカルボニル基、飽和脂肪族アシルオキシ基、置換基を有してもよいフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、及び1、又は2の有機基で置換されたアミノ基に関しては、Rと同様である。
において、フェニル基、又はカルバゾリル基が有する置換基に含まれるフェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合の置換基の例としては、炭素v数1〜6のアルキル基;炭素原子数1〜6のアルコキシ基;炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシル基;炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基;炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシルオキシ基;フェニル基;ナフチル基;ベンゾイル基;ナフトイル基;炭素原子数1〜6のアルキル基、モルホリン−1−イル基、ピペラジン−1−イル基、及びフェニル基からなる群より選択される基により置換されたベンゾイル基;炭素原子数1〜6のアルキル基を有するモノアルキルアミノ基;炭素原子数1〜6のアルキル基を有するジアルキルアミノ基;モルホリン−1−イル基;ピペラジン−1−イル基;ハロゲン;ニトロ基;シアノ基が挙げられる。フェニル基、又はカルバゾリル基が有する置換基に含まれるフェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合、その置換基の数は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、1〜4が好ましい。フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基が、複数の置換基を有する場合、複数の置換基は、同一であっても異なっていてもよい。
の中では、組成物Iが感度に優れる点から、下記式(2)、又は(3)で表される基が好ましく、下記式(2)で表される基がより好ましく、下記式(2)で表される基であって、AがSである基が特に好ましい。
Figure 0006894188
(Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、AはS又はOであり、nは、0〜4の整数である。)
Figure 0006894188
(R及びRは、それぞれ、1価の有機基である。)
組成物Iを用いてパターンを形成する場合、パターン形成時のポストベークの工程での加熱によって、パターンに着色が生じる場合がある。しかし、組成物Iにおいて、(C)光重合開始剤として、Rが上記式(2)で表される基であって、AがSである基である、式(1)で表されるオキシムエステル化合物を用いる場合、加熱によるパターンの着色を抑制できる。
式(2)におけるRが有機基である場合、本発明の目的を阻害しない範囲で、種々の有機基から選択できる。式(2)においてRが有機基である場合の好適な例としては、炭素原子数1〜6のアルキル基;炭素原子数1〜6のアルコキシ基;炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシル基;炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基;炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシルオキシ基;フェニル基;ナフチル基;ベンゾイル基;ナフトイル基;炭素原子数1〜6のアルキル基、モルホリン−1−イル基、ピペラジン−1−イル基、及びフェニル基からなる群より選択される基により置換されたベンゾイル基;炭素原子数1〜6のアルキル基を有するモノアルキルアミノ基;炭素原子数1〜6のアルキル基を有するジアルキルアミノ基;モルホリン−1−イル基;ピペラジン−1−イル基;ハロゲン;ニトロ基;シアノ基が挙げられる。
の中では、ベンゾイル基;ナフトイル基;炭素原子数1〜6のアルキル基、モルホリン−1−イル基、ピペラジン−1−イル基、及びフェニル基からなる群より選択される基により置換されたベンゾイル基;ニトロ基が好ましく、ベンゾイル基;ナフトイル基;2−メチルフェニルカルボニル基;4−(ピペラジン−1−イル)フェニルカルボニル基;4−(フェニル)フェニルカルボニル基がより好ましい。
また、式(2)において、nは、0〜3の整数が好ましく、0〜2の整数がより好ましく、0、又は1であるのが特に好ましい。nが1である場合、Rの結合する位置は、Rが結合するフェニル基が−A−と結合する結合手に対して、パラ位であるのが好ましい。
式(3)におけるRは、本発明の目的を阻害しない範囲で、種々の有機基から選択できる。Rの好適な例としては、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜20の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいベンゾイル基、置換基を有してもよいフェノキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素原子数7〜20のフェニルアルキル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいナフトイル基、置換基を有してもよいナフトキシカルボニル基、置換基を有してもよい炭素原子数11〜20のナフチルアルキル基、置換基を有してもよいヘテロシクリル基、及び置換基を有してもよいヘテロシクリルカルボニル基等が挙げられる。
の中では、炭素原子数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましく、エチル基が特に好ましい。
式(3)におけるRは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、種々の有機基から選択できる。Rとして好適な基の具体例としては、炭素原子数1〜20のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいナフチル基、及び置換基を有してもよいヘテロシクリル基が挙げられる。Rとして、これらの基の中では置換基を有してもよいフェニル基がより好ましく、2−メチルフェニル基が特に好ましい。
、R、又はRに含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合の置換基としては、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜7の飽和脂肪族アシルオキシ基、炭素原子数1〜6のアルキル基を有するモノアルキルアミノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基を有するジアルキルアミノ基、モルホリン−1−イル基、ピペラジン−1−イル基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。R、R、又はRに含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基がさらに置換基を有する場合、その置換基の数は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されないが、1〜4が好ましい。R、R、又はRに含まれる、フェニル基、ナフチル基、及びヘテロシクリル基が、複数の置換基を有する場合、複数の置換基は、同一であっても異なっていてもよい。
式(1)におけるRは、水素原子、又は炭素原子数1〜6のアルキル基である。Rとしては、メチル基、又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
式(1)で表されるオキシムエステル化合物は、pが0である場合、例えば、下記スキーム1に従って合成することができる。具体的には、下記式(1−1)で表される芳香族化合物を、下記式(1−2)で表されるハロカルボニル化合物を用いて、フリーデルクラフツ反応によりアシル化して、下記式(1−3)で表されるケトン化合物を得、得られたケトン化合物(1−3)を、ヒドロキシルアミンによりオキシム化して下記式(1−4)で表されるオキシム化合物を得、次いで式(1−4)のオキシム化合物と、下記式(1−5)で表される酸無水物((RCO)O)、又は下記式(1−6)で表される酸ハライド(RCOHal、Halはハロゲン。)とを反応させて、下記式(1−7)で表されるオキシムエステル化合物を得ることができる。なお、下記式(1−2)において、Halはハロゲンであり、下記式(1−1)、(1−2)、(1−3)、(1−4)、及び(1−7)において、R、R、R、及びmは、式(1)と同様である。
<スキーム1>
Figure 0006894188
式(1)で表されるオキシムエステル化合物は、pが1である場合、例えば、下記スキーム2に従って合成することができる。具体的には、下記式(2−1)で表されるケトン化合物に、塩酸の存在下に下記式(2−2)で表される亜硝酸エステル(RONO、Rは炭素原子数1〜6のアルキル基。)を反応させて、下記式(2−3)で表されるケトオキシム化合物を得、次いで、下記式(2−3)で表されるケトオキシム化合物と、下記式(2−4)で表される酸無水物((RCO)O)、又は下記式(2−5)で表される酸ハライド(RCOHal、Halはハロゲン。)とを反応させて、下記式(2−6)で表されるオキシムエステル化合物を得ることができる。なお、下記式(2−1)、(2−3)、(2−4)、(2−5)、及び(2−6)において、R、R、R、及びmは、式(1)と同様である。
<スキーム2>
Figure 0006894188
また、式(1)で表されるオキシムエステル化合物は、pが1であり、Rがメチル基であって、Rが結合するベンゼン環に結合するメチル基に対して、Rがパラ位に結合する場合、例えば、下記式(2−7)で表される化合物を、スキーム1と同様の方法で、オキシム化、及びアシル化することによって合成することもできる。なお、下記式(2−7)において、Rは、式(1)と同様である。
Figure 0006894188
なお、式(1)で表されるオキシムエステル化合物の合成方法は、上記の方法に限定されない。
しかしながら、式(1)で表されるオキシムエステル化合物の製造に適用し得る、公知のオキシエステル化合物の合成方法では、フリーデルクラフツ反応用のルイス酸としての塩化アルミニウム、酸としての塩酸、アシル化剤としてのカルボン酸塩化物等の塩化物イオンを発生させる試剤が使われることが多い。
従って、式(1)で表されるオキシムエステル化合物を、塩化物イオンの含有量を気にすることなく製造する場合、多量の塩化物イオンを含有するオキシムエステル化合物が得られる。
他方、前述の通り、組成物Iについて、(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量は10〜510質量ppmであり、10〜500質量ppmが好ましく、10〜400質量ppmがより好ましい。このため、通常、(C)光重合開始剤について、塩化物イオン含有量を、所定の範囲内に調整する必要がある。
以上の理由から、(C)光重合開始剤中の塩化物イオン含有量を調整することにより、組成物Iの固形分の質量に対する塩化物イオン含有量を調整する場合、式(1)で表されるオキシムエステル化合物を合成する際に、以下1)〜3)から選択される少なくとも1つの方法を実施して、(C)光重合開始剤中の塩化物イオン含有量を低減させるのが好ましい。
1)塩化アルミニウムの使用量を、フリーデルクラフツ反応が所望する程度に進行する範囲で、低減する。
2)可能であれば、酸として塩素原子を含まない酸(例えば、酢酸等の脂肪族カルボン酸、硫酸、硝酸、及びリン酸等)を用いる。
3)フリーデルクラフツアシル化反応又はオキシム基のアシル化において、アシル化剤としてカルボン酸塩化物ではなくカルボン酸無水物を用いる。
また、(C)光重合開始剤は、塩化物イオンの含有量を低下させるように精製されていてもよい。
塩化物イオン含有量を低減させるための(C)光重合開始剤の精製方法としては、蒸留、再結晶、水洗、又はカラムクロマトグラフィーによる精製、(C)光重合開始剤を疎水性有機溶剤に溶かした溶液の水洗等、周知の方法を採用することが出来る。
(C)光重合開始剤が塩化物イオンの含有量が10質量ppm未満であるまで精製された場合は、(C)光重合開始剤に塩化物を添加して、(C)光重合開始剤の塩化物イオン含有量を10〜510質量ppmの範囲内に調整してもよい。なお、本出願の、明細書及び特許請求の範囲において、「塩化物」とは、塩化物イオンと、カチオンとがイオン結合したイオン性の化合物をいう。
かかる方法によれば、所望する量の塩化物イオンを含有する(C)光重合開始剤を調製しやすい。
この場合、塩化物としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化カルシウム、及び塩化マグネシウム等の金属塩化物や、塩化アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、及び塩化ピリジニウム等の有機カチオンと塩化物イオンとの塩や、塩酸水溶液等を用いることが出来る。塩化物は、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
このため、式(1)で表される化合物からなり、且つ塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤は、以下の1)〜6)の方法より選択される1以上の方法を含む製造方法により、好適に製造される。
1)塩化アルミニウムを用いてフリーデルクラフツ反応を行う工程を含む方法により式(1)で表される化合物を合成し、且つ、式(1)で表される化合物の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmの範囲内となるように、塩化アルミニウムの使用量を調整する方法、
2)式(1)で表される化合物の合成において、塩素原子を含まない酸を用いる方法、
3)式(1)で表される化合物の合成において、フリーデルクラフツアシル化反応又はオキシム基のアシル化にて、アシル化剤として酸無水物を用いる方法、
4)式(1)で表される化合物の粗精製品を、蒸留、再結晶、水洗、及びカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される1以上の方法により精製する方法、
5)式(1)で表される化合物の粗精製品を疎水性有機溶剤に溶かした溶液を水洗した後に、洗浄された溶液から式(1)で表される化合物を回収する方法、及び
6)上記の1)〜5)の方法より選択される1以上の方法により、塩化物イオンの含有量が10質量ppm未満である式(1)で表される化合物の精製品を得た後、精製品に塩化物を加えて、式(1)で表される化合物の塩化物イオン含有量を10〜510質量ppmの範囲内に調整する方法、
より選択される1以上の方法。
式(1)で表されるオキシムエステル化合物の中でも特に好適な化合物としては、下記のPI−1〜PI−42が挙げられる。
Figure 0006894188
Figure 0006894188
Figure 0006894188
Figure 0006894188
Figure 0006894188
Figure 0006894188
(C)光重合開始剤は、必要に応じ、式(1)で表されるオキシムエステル化合物以外の他の光重合開始剤を含んでいてもよい。他の光重合開始剤の具体例としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾル−3−イル],1−(o−アセチルオキシム)、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、4−ベンゾイル−4’−メチルジメチルスルフィド、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ−2−エチルヘキシル安息香酸、4−ジメチルアミノ−2−イソアミル安息香酸、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、ベンジルジメチルケタール、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、チオキサンテン、2−クロロチオキサンテン、2,4−ジエチルチオキサンテン、2−メチルチオキサンテン、2−イソプロピルチオキサンテン、2−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド、クメンパーオキシド、2−メルカプトベンゾイミダール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン(すなわち、ミヒラーズケトン)、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン(すなわち、エチルミヒラーズケトン)、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,3−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、α,α−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス−(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−ビス−(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス−(9−アクリジニル)プロパン、p−メトキシトリアジン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(5−メチルフラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(フラン−2−イル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(4−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−[2−(3,4−ジメトキシフェニル)エテニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−エトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−n−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)フェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(3−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン、2,4−ビス−トリクロロメチル−6−(2−ブロモ−4−メトキシ)スチリルフェニル−s−トリアジン等が挙げられる。これらの中でも、オキシム系の光重合開始剤を用いることが、感度の面で特に好ましい。これらの光重合開始剤は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(C)光重合開始剤が、式(1)で表されるオキシムエステル化合物以外の他の光重合開始剤を含む場合、他の光重合性化合物の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。この場合、他の光重合開始剤の含有量は、典型的には、(C)光重合開始剤の総量に対して、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。
組成物Iにおいて、(C)光重合開始剤の含有量は、組成物Iの固形分の質量に対して、1〜20質量%であり、2〜15質量%がより好ましく、3〜6質量%がさらに好ましい。上記範囲内とすることにより、十分な耐熱性、耐薬品性を有する膜を形成できるとともに、塗膜形成能を向上させ、光硬化不良を抑制することができる。
〔その他の成分〕
組成物Iには、必要に応じて、各種の添加剤を加えてもよい。具体的には、溶剤、増感剤、硬化促進剤、光架橋剤、光増感剤、分散助剤、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、熱重合禁止剤、消泡剤、界面活性剤等が例示される。
組成物Iに使用される溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキ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モノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキ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メチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等のケトン類;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等の乳酸アルキルエステル類;2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸n−ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n−ブチル、酪酸エチル、酪酸n−プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n−ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n−プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記溶剤の中でも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、シクロヘキサノン、3−メトキシブチルアセテートが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテートを用いることが特に好ましい。溶剤の含有量は、組成物Iの用途に応じて適宜決定すればよいが、一例として、組成物Iの固形分の合計100質量部に対して、50〜900質量部程度が挙げられる。
組成物Iに使用される熱重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノエチルエーテル等を挙げることができる。また、消泡剤としては、シリコーン系、フッ素系等の化合物を、界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン等の化合物を、それぞれ例示できる。
〔組成物Iの製造方法〕
組成物Iは、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む。組成物Iは、必要に応じて上記の任意成分を含んでいてもよい。
組成物Iを製造する際、上記の各成分は、同時に混合されてもよく、任意の順序で、逐次混合されてもよい。
また、組成物Iを製造する際、前述の式(1)で表される化合物を含み、且つ塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤が、組成物Iの固形分質量に対して1〜20質量%配合される。
組成物Iは、上記の各成分を全て撹拌機で混合することにより調製される。なお、調製された組成物Iが均一なものとなるようフィルタを用いて濾過してもよい。
組成物Iの塩化物イオン含有量は、固形分質量に対して0.l〜30質量ppmが好ましく、0.1〜29.5質量ppmがより好ましく、0.1〜29質量ppmがさらに好ましい。
調製された組成物Iを陰イオン交換樹脂と接触させて、組成物Iの塩化物イオン含有量を低減させることもできる。
また、組成物Iに対して、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化鉄、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩酸水溶液等の塩化物を少量添加して、組成物Iの塩化物イオン含有量を調整してもよい。この場合、塩化物は、適当な溶媒により希釈された状態で使用されてもよい。
<組成物II>
組成物IIは、組成物Iと同様に、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む。
また、組成物IIの塩化物イオン含有量は、固形分質量に対して0.l〜30質量ppmであり、0.1〜29.5質量ppmが好ましく、0.1〜29質量ppmがより好ましい。
組成物IIが含む、必須又は任意の成分について以下説明する。
〔(A)アルカリ可溶性樹脂〕
組成物IIにおいて、(A)アルカリ可溶性樹脂としては、組成物Iについて説明したアルカリ可溶性樹脂と同様の樹脂を使用することができる。
また、組成物IIにおける(A)アルカリ可溶性樹脂の含有量も、組成物Iと同様である。
上述の通り、組成物IIについて、組成物IIの固形分の質量に対する塩化物イオン含有量を、所定の範囲内に調整する必要がある。
(A)アルカリ可溶性樹脂中の塩化物イオン含有量を調整することにより、組成物IIの固形分の質量に対する塩化物イオン含有量を調整する場合、(A)アルカリ可溶性樹脂中の塩化物イオン含有量が低減されているのが好ましい。
塩化物イオン含有量を低減させるための(A)アルカリ可溶性樹脂の精製方法としては、再結晶、水洗、又はカラムクロマトグラフィーによる精製、(A)アルカリ可溶性樹脂を疎水性有機溶剤に溶かした溶液の水洗等、周知の方法を採用することが出来る。
〔(B)光重合性モノマー〕
組成物IIにおいて、(B)光重合性モノマーとしては、組成物Iについて説明した光重合性モノマーと同様のモノマーを使用することができる。
また、組成物IIにおける(B)光重合性モノマーの含有量も、組成物Iと同様である。
上述の通り、組成物IIについて、組成物Iの固形分の質量に対する塩化物イオン含有量を、所定の範囲内に調整する必要がある。
(B)光重合性モノマー中の塩化物イオン含有量を調整することにより、組成物Iの固形分の質量に対する塩化物イオン含有量を調整する場合、(B)光重合性モノマー中の塩化物イオン含有量が低減されているのが好ましい。
塩化物イオン含有量を低減させるための(B)光重合性モノマーの精製方法としては、蒸留、再結晶、水洗、カラムクロマトグラフィーによる精製、(B)光重合性モノマーを疎水性有機溶剤に溶かした溶液の水洗等、周知の方法を採用することが出来る。
〔(C)光重合開始剤〕
組成物IIにおいて、(C)光重合開始剤としては、組成物Iについて説明した光重合開始剤と同様の化合物を使用することができる。
ただし、組成物IIの塩化物イオン含有量が所定の範囲内であれば、(C)光重合開始剤の塩化物イオン含有量は、必ずしも10〜510質量ppmの範囲内でなくてもよい。
しかし、(C)光重合開始剤の塩化物イオン含有量は、10〜510質量ppmが好ましく、10〜500質量ppmがより好ましく、10〜400質量ppmがさらに好ましい。
(C)光重合開始剤の精製は、組成物Iについて説明した方法と同様の方法により行われる。
組成物IIにおける(C)光重合開始剤の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。組成物IIにおける(C)光重合開始剤の含有量は、組成物IIの固形分の質量に対して1〜20質量%が好ましく2〜15質量%がより好ましく、3〜6質量%がさらに好ましい。
〔その他の成分〕
組成物IIは、組成物Iと同様にその他の成分を含んでいてもよい。組成物IIにおけるその他の成分の種類及び含有量は、組成物Iと同様である。
〔組成物IIの製造方法〕
前述の通り、組成物IIは、組成物Iと同様に、(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む。組成物IIは、必要に応じて上記の任意成分を含んでいてもよい。
組成物IIを製造する際、上記の各成分は、同時に混合されてもよく、任意の順序で、逐次混合されてもよい。
また、組成物IIを製造する際、前述の式(1)で表される化合物を含む(C)光重合開始剤が用いられる。
さらに、組成物IIを製造する際、組成物II中の塩化物イオンの含有量は、組成物IIの固形分質量に対して、0.1〜30質量ppmとされる。
組成物IIは、上記の各成分を全て撹拌機で混合することにより調製される。なお、調製された組成物IIが均一なものとなるようフィルタを用いて濾過してもよい。
組成物IIの塩化物イオン含有量は、固形分質量に対して0.l〜30質量ppmであり、0.1〜29.5質量ppmが好ましく、0.1〜29質量ppmがより好ましい。
組成物IIの塩化物イオン含有量の調整方法は特に限定されない。
調製された組成物IIを陰イオン交換樹脂と接触させて、組成物IIの塩化物イオン含有量を低減させることもできる。
組成物IIに対して、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩酸水溶液、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物を少量添加して、組成物Iの塩化物イオン含有量を調整してもよい。この場合、塩化物は、適当な溶媒により希釈された状態で使用されてもよい。
<膜の形成方法>
感光性組成物を用いる膜の形成方法は、前述の組成物I又は組成物IIを用いることの他は特に限定されない。感光性組成物を用いる従来の膜の形成方法に従って、膜を形成することができる。
膜の形成方法は、典型的には、第一の態様又は第二の態様に係る感光性組成物を基板上に塗布することによる塗布膜の形成と、塗布膜への露光とを含む。
感光性組成物を用いて基板上に塗布膜を形成する方法としては、ロールコータ、リバースコータ、バーコータ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等の非接触型塗布装置を用いる方法が挙げられる。
必要に応じて、塗布された感光性組成物を乾燥させて塗布膜を形成させる。乾燥方法は、特に限定されず、例えば、(1)ホットプレートにて80〜120℃、好ましくは90〜100℃の温度にて60〜120秒間乾燥させる方法、(2)室温にて数時間〜数日間放置する方法、(3)温風ヒータや赤外線ヒータ中に数十分間〜数時間入れて溶剤を除去する方法等が挙げられる。
次いで、この塗布膜へ、紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射して露光が行われる。塗布膜は通常パターン化されていることが多い。パターン化された膜を形成するためには、ネガ型のマスクを介して塗布膜への露光を行う。
照射するエネルギー線量は、感光性組成物の組成によっても異なるが、例えば30〜2000mJ/cm程度が好ましい。既に説明したように、本発明に係る感光性組成物を用いれば、感度に優れるため、透明な絶縁膜の生産性を向上させることができる。
ネガ型のマスクを介して露光を行う場合、露光に次いで、露光後の塗布膜を、現像液により現像することによって、所望の形状にパターン化された膜が形成される。
現像方法は、特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を用いることができる。現像液としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機系のものや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、4級アンモニウム塩等の水溶液が挙げられる。
次いで、露光後、又は露光及び現像後の膜に対して200〜250℃程度でポストベークを行うことが好ましい。
以上説明した方法により、前述の感光性組成物を用いて膜を形成すると、膜厚の標準偏差が25未満である、膜厚のバラツキの小さい膜を形成できる。
このようにして形成された膜は、透明性に優れるため、透明絶縁膜等の種々の用途に好適使用される。
<感光性組成物の保管時の増粘抑制方法>
前述の(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、式(1)で表されるオキシムエステル化合物を含有する(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物を調製する際に、塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤を、感光性組成物の固形分質量に対して1〜20質量%配合することにより、感光性組成物の保管時の増粘が抑制される。
また、前述の(A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、式(1)で表されるオキシムエステル化合物を含有する(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物を調製する際に、感光性組成物中の塩化物イオンの含有量を固形分質量に対して0.l〜30質量ppmとすることにより、感光性組成物の保管時の増粘が抑制される。
<光重合開始剤>
前述の式(1)で表されるオキシムエステル化合物を含み、且つ塩化物イオン含有量が、10〜510質量ppm、好ましくは10〜500質量ppm、より好ましくは10〜400質量ppmである光重合開始剤は、透明性に優れた膜を形成でき、保管時の増粘が抑制された感光性組成物の調製に好適使用される。
以下、実施例を示して本発明をさら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。
実施例及び比較例では、(C)光重合開始剤として、下記構造のオキシムエステル化合物((E)−2−(アセトキシイミノ)−1−(4−(フェニルチオ)フェニル)−2−o−トルイルエタノン)を用いた。実施例及び比較例で用いた(C)光重合開始剤は下記の方法により調製した。
まず、特開2013−148872号公報記載の合成例8の方法に従って、下記化合物(特開2013−148872号公報に記載のPI−H、(E)−2−(アセトキシイミノ)−1−(4−(フェニルチオ)フェニル)−2−o−トルイルエタノン)を得た。次いで、得られた化合物を再結晶したうえで、水洗処理を繰り返して、比較例1で用いた精製された、実質的に塩化物イオンを含まない化合物を得た。
比較例1で用いた精製された化合物に対して、表1に記載の種類の添加剤として塩化物を適宜加えて、表1に記載の量の塩化物イオンを含む化合物を調製して、各実施例で用いた。
Figure 0006894188
Figure 0006894188
実施例1〜10、及び比較例1〜5では、下記構造(質量比I−1:I−2:II−1:III−1は、25:20:14:41)のアルカリ可溶性樹脂65質量部と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(光重合性モノマー)35質量部と、表1に従って調製された光重合開始剤5質量部とを、固形分濃度が24質量%となるように、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの混合溶媒(質量比55:45)に溶解させて、感光性組成物を調製した。
アルカリ可溶性樹脂、光重合性モノマー、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルとプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとの混合溶媒(質量比55:45)については、いずれも塩化物イオンの含有量が1質量ppm未満であるものを用いた。
Figure 0006894188
得られた感光性組成物を用い、以下の方法に従って、形成された膜の透過率、及び膜厚の均一性と、保存安定性とを評価した。これらの評価結果を表2に記す。
<膜の透過率>
ガラス基板に、上記各実施例及び比較例で調製した感光性組成物を、スピンナー(ミカサスピンナーIH−360S、ミカサ株式会社製)でスピン塗布した後、塗膜を100℃で100秒間乾燥させて、感光性樹脂層を形成した。次いで、露光装置(MPA600FA、株式会社キヤノン製)により、露光量50mJ/cmを変動させて、感光性樹脂層を露光した。その後、230℃で20分間ポストベークした。ポストベーク後の膜厚は3μmであった。パターンの膜厚は、触針式表面形状測定器(Dektak 3st、株式会社アルバック製)を用いて測定した。
形成された硬化膜の、波長400nmにおける透過率を、MCPD−3000(大塚電子(株)製)を用いて測定した。
<膜厚の均一性>
25℃で一か月保管された各例の感光性組成物を用いて、透過率の評価と同様にして形成された膜について、シリコン基板の直径の両端の間25箇所(等間隔)における膜厚(Å)を、触針式表面形状測定器(Dektak 3st、株式会社アルバック製)を用いて測定し、25箇所の膜厚の標準偏差(σ)を求め、下記の基準に従って膜厚の均一性を評価した。
ここで、「標準偏差(σ)」は、その値が小さいほど膜厚の面内バラツキが小さく、膜厚の均一性の高いレジスト膜が得られたことを意味する。
(評価基準)
○:標準偏差(σ)が25未満。
×:標準偏差(σ)が25以上。
<保存安定性>
調製直後の感光性組成物の粘度Vを測定した。次いで、25℃で一か月保管された感光性組成物の粘度Vを測定した。Vの値と、Vの値とから以下の基準に従ってk感光性組成物の保存安定性を評価した。
(評価基準)
○:V/Vが1.1未満
×:V/Vが1.1以上
Figure 0006894188
表2から、塩化物イオン含有量が10〜510質量ppmである(C)光重合開始剤を所定量含有するか、組成物中の塩化物イオン含有量が、固形分質量に対して0.1〜30質量ppmである実施例の感光性組成物であれば、98%以上の高い透過率を有する膜を形成でき、保管安定性にも優れることが分かる。
比較例1からは、(C)光重合開始剤、又は感光性組成物中の塩化物イオン含有量が過少であると、感光性組成物が保管時に増粘しやすいことが分かる。
比較例2〜5からは、(C)光重合開始剤、又は感光性組成物中の塩化物イオン含有量が過多であると、透過率95%程度の、透過率に劣る膜しか形成できないことが分かる。

Claims (9)

  1. (A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物であって
    前記(C)光重合開始剤が、下記式(1):
    Figure 0006894188
    (Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
    mは0〜4の整数であり、
    pは0、又は1であり、
    は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
    は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
    で表される化合物を含み、
    塩化物イオンの含有量が前記感光性組成物の固形分質量に対して0.l〜30質量ppmであり、
    前記(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、
    前記感光性組成物の固形分質量に対する前記(C)光重合開始剤の質量の比率が、1〜20質量%である、感光性組成物。
  2. 前記式(1)における前記Rが、下記式(2)又は下記式(3):
    Figure 0006894188
    (式(2)中、Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、AはS又はOであり、nは、0〜4の整数である。
    式(3)中、R及びRは、それぞれ、1価の有機基である。)
    で表される基である、請求項1に記載の感光性組成物。
  3. 請求項1又は2に記載の感光性組成物を基板上に塗布することによる塗布膜の形成と、
    前記塗布膜への露光と、を含む、膜の形成方法。
  4. 形成される膜の膜厚の標準偏差が25未満である、請求項3に記載の膜の形成方法。
  5. (A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含み、
    前記(C)光重合開始剤が、下記式(1):
    Figure 0006894188
    (Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
    mは0〜4の整数であり、
    pは0、又は1であり、
    は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
    は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
    で表される化合物を含む感光性組成物を調製する際に、
    前記感光性組成物中の塩化物イオンの含有量が前記感光性組成物の固形分質量に対して、0.1〜30質量ppmであり、
    前記(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、前記(C)光重合開始剤を、前記感光性組成物の前記固形分質量に対して1〜20質量%配合する、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法。
  6. (A)アルカリ可溶性樹脂と、(B)光重合性モノマーと、(C)光重合開始剤とを含む感光性組成物の製造方法であって、
    下記式(1):
    Figure 0006894188
    (Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
    mは0〜4の整数であり、
    pは0、又は1であり、
    は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
    は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
    で表される化合物を含む前記(C)光重合開始剤を用い、
    前記感光性組成物中の塩化物イオンの含有量を、前記感光性組成物の固形分質量に対して、0.1〜30質量ppmとし、
    前記(C)光重合開始剤の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmであり、前記(C)光重合開始剤を、前記感光性組成物の固形分質量に対して1〜20質量%配合する、感光性組成物の製造方法。
  7. 前記感光組成物を陰イオン交換樹脂と接触させる方法、及び/又は、前記感光性組成物に塩化物を添加する方法により、前記感光性組成物中の塩化物イオンの含有量を調整する、請求項6に記載の感光性組成物の製造方法。
  8. 前記感光組成物を陰イオン交換樹脂と接触させる方法により、前記感光性組成物中の塩化物イオンの含有量が調整される、請求項7に記載の感光性組成物の製造方法。
  9. 下記式(1):
    Figure 0006894188
    (Rは、1価の有機基、アミノ基、ハロゲン、ニトロ基、及びシアノ基からなる群より選択される基であり、
    mは0〜4の整数であり、
    pは0、又は1であり、
    は、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよいカルバゾリル基であり、
    は、水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基である。)
    で表される化合物からなり、塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmである光重合開始剤の製造方法であって、以下の1)〜6):
    1)塩化アルミニウムを用いてフリーデルクラフツ反応を行う工程を含む方法により前記式(1)で表される化合物を合成し、且つ、前記式(1)で表される化合物の塩化物イオンの含有量が10〜510質量ppmの範囲内となるように、塩化アルミニウムの使用量を調整する方法、
    2)前記式(1)で表される化合物の合成において、塩素原子を含まない酸を用いる方法、
    3)前記式(1)で表される化合物の合成において、フリーデルクラフツアシル化反応又はオキシム基のアシル化にて、アシル化剤として酸無水物を用いる方法、
    4)前記式(1)で表される化合物の粗精製品を、蒸留、再結晶、水洗、及びカラムクロマトグラフィーからなる群より選択される1以上の方法により精製する方法、
    5)前記式(1)で表される化合物の粗精製品を疎水性有機溶剤に溶かした溶液を水洗した後に、洗浄された溶液から前記式(1)で表される化合物を回収する方法、及び
    6)前記1)〜前記5)の方法より選択される1以上の方法により、塩化物イオンの含有量が10質量ppm未満である前記式(1)で表される化合物の精製品を得た後、前記精製品に塩化物を加えて、前記式(1)で表される化合物の塩化物イオン含有量を10〜510質量ppmの範囲内に調整する方法、
    より選択される1以上の方法を含む、方法。
JP2016008924A 2015-09-02 2016-01-20 感光性組成物、当該感光性組成物の製造方法、当該感光性組成物を用いる膜の形成方法、感光性組成物の保管時の増粘抑制方法、光重合開始剤、及び光重合開始剤の製造方法 Active JP6894188B2 (ja)

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