JP6958351B2 - 硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物 - Google Patents

硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:以下ELと記す)素子の絶縁膜、有機EL素子を用いた表示装置の駆動用薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下TFTと記す)基板の平坦化膜に適した硬化膜、その硬化膜を形成するためのポジ型感光性樹脂組成物、および該硬化膜の用途・製造方法に関する。
次世代フラットパネルディスプレイとして有機EL表示装置が注目されている。有機EL表示装置は、有機化合物による電界発光を利用した自己発光型の表示装置であって、広視野角、高速応答、高コントラストの画像表示が可能である。有機EL表示装置は、さらに薄型化、軽量化が可能といった特徴も有することから、近年盛んに研究開発が進められている。
一方、有機EL表示装置の課題のひとつとして長期信頼性が挙げられる。有機発光材料は一般にガス成分や水分に弱く、これらに曝されることで発光輝度低下や画素シュリンクを引き起こす。ここで画素シュリンクとは、画素の端部から発光輝度が低下する、もしくは不点灯となる現象を指す。こうした表示素子の長期信頼性向上のためには、有機発光材料自身の耐久性を高めるのは勿論のこと、駆動回路を覆う平坦化層や第一電極上に形成された絶縁層といった周辺材料の特性向上が不可欠である。上述の平坦化層や絶縁層は、感光性樹脂組成物を用いることで所望のパターンを簡便に得ることができる。中でもポジ型の感光性樹脂組成物がアルカリ現像可能で解像性に優れる点で好ましい。
これまでに提案されてきたポジ型感光性樹脂組成物としては、アルカリ可溶性樹脂に感光成分のo−キノンジアジド化合物を混合したもので、樹脂としてポリイミド前駆体を用いたもの(例えば特許文献1参照)、ポリベンゾオキサゾール前駆体を用いたもの(例えば特許文献2参照)が挙げられる。
日本国特開2002−91343号公報 日本国特開2002−116715号公報
しかしながら、上記に挙げた特許文献で提案された材料は、絶縁層の断面形状を順テーパーにすることができる点で好ましいが、長期信頼性の観点で十分な性能を有するとは言い難い。本発明は、上記問題点を鑑み、発光輝度低下や画素シュリンクを引き起さず、長期信頼性に優れた硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の硬化膜は、アルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)を含む感光性樹脂組成物の硬化物からなる硬化膜であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、硬化膜中における化合物(c)の総含有量が0.005質量%以上5質量%以下であることを特徴とする。
また本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)と、有機溶媒(e)を含有するポジ型感光性樹脂組成物であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して化合物(c)を0.1質量部以上15質量部以下、有機溶媒(e)を100〜3000質量部含有することを特徴とする。
本発明の硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物によれば、発光輝度低下や画素シュリンクを引き起さず、長期信頼性に優れる。この硬化膜およびポジ型感光性樹脂組成物を用いることにより長期信頼性に優れた有機EL表示装置を提供することができる。
図1(a)〜(f)は有機EL表示装置の基板作製方法の一例を示す概略図である。
本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、絶縁層から発生する微量の酸性ガスが有機EL装置の長期信頼性を低下させる因子であることを突き止めるに至った。より具体的には、平坦化層または絶縁層から発生する酸性ガス、例えば二酸化硫黄、二酸化炭素、硫化水素などが電極と発光層の界面付近に蓄積され、画素の端部から発光輝度が低下する、もしくは不点灯となる、画素シュリンクと呼ばれる現象を引き起こすことを特定した。
この課題に対し、本発明者は以下の2つの態様にて解決できることを見出した。
第1の態様の発明は、硬化膜をアルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)を含む感光性樹脂組成物の硬化物からなる硬化膜であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、硬化膜中における化合物(c)の総含有量が0.005質量%以上5質量%以下とすることにより、平坦化層や絶縁層に使用したとき発光輝度の低下や画素シュリンクが起こらず、有機EL装置として十分な長期信頼性を与えることが可能となる。
第2の態様の発明は、ポジ型感光性樹脂組成物を、アルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)と、有機溶媒(e)を含有するポジ型感光性樹脂組成物であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して化合物(c)を0.1質量部以上15質量部以下、有機溶媒(e)を100〜3000質量部含有することにより、このポジ型感光性樹脂組成物を、平坦化層や絶縁層に使用したとき発光輝度の低下や画素シュリンクが起こらず、有機EL装置として十分な長期信頼性を与えることが可能となる。
なお、第2の態様のポジ型感光性樹脂組成物を硬化することにより、第1の態様の硬化膜を得ることができる。
最初に第1の態様の発明について詳細に説明する。
本発明の硬化膜は、硬化膜中における環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)の総含有量が0.005質量%以上5質量%以下である。環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を含有することで、該化合物(c)が酸性ガスのクエンチャーとして働き、発光輝度の低下や画素シュリンクを抑制し、有機EL装置として十分な長期信頼性を与えることが可能となるものと推定している。
硬化膜中の環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)の質量%は、採取した硬化膜をパージ・アンド・トラップ法やTPD−MS法等にて、該化合物の質量を測定し、その値をアルカリ可溶性樹脂(a)成分の比重から計算することで、硬化膜中における該化合物の質量%を算出することができる。
硬化膜中における環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)の総含有量は、硬化膜の総質量に対して、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。化合物(c)の総含有量を0.005質量%以上とすることでクエンチャー効果を引き起こすことができ、3質量%以下とすることで、該化合物自身がアウトガスとなり信頼性を損なわないようにすることができる。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(a)を含有する。本発明におけるアルカリ可溶性とは、樹脂をγ−ブチロラクトンに溶解した溶液をシリコンウェハー上に塗布し、120℃で4分間プリベークを行って膜厚10μm±0.5μmのプリベーク膜を形成し、該プリベーク膜を23±1℃の2.38質量部テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に1分間浸漬した後、純水でリンス処理したときの膜厚減少から求められる溶解速度が50nm/分以上であることをいう。
アルカリ可溶性樹脂(a)としては、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリアミノアミド、ポリアミド、アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーから得られる重合体、カルド樹脂、フェノール樹脂、環状オレフィン重合体、シロキサン樹脂などが挙げられるが、これに限定されない。これらの樹脂を2種以上含有してもよい。これらのアルカリ可溶性樹脂の中でも、耐熱性に優れ、高温下におけるアウトガス量が少ないものが好ましい。具体的には、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体またはそれらの共重合体の中から選ばれる1種以上のアルカリ可溶性樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができるポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体またはそれらの共重合体の中から選ばれるアルカリ可溶性樹脂は、上記アルカリ可溶性を付与するため、樹脂の構造単位中および/またはその主鎖末端に、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基など酸性基を有することが好ましい。また、フッ素原子を有することが好ましく、アルカリ水溶液で現像する際に、膜と基材との界面に撥水性を付与し、界面へのアルカリ水溶液のしみこみを抑制することができる。アルカリ可溶性樹脂100質量部に対するフッ素原子含有量は、界面へのアルカリ水溶液のしみこみ防止効果の観点から5質量部以上が好ましく、アルカリ水溶液に対する溶解性の点から20質量部以下が好ましい。
上述のポリイミドは下記一般式(2)で表される構造単位を有し、ポリイミド前駆体およびポリベンゾオキサゾール前駆体は下記一般式(3)で表される構造単位を有する。アルカリ可溶性樹脂はこれらを2種以上含有してもよいし、一般式(2)で表される構造単位および一般式(3)で表される構造単位を共重合した樹脂を用いてもよい。
Figure 0006958351
一般式(2)中、Rは4〜10価の有機基、Rは2〜8価の有機基を表す。RおよびRはカルボキシル基、またはフェノール性水酸基を表し、それぞれ単一のものであっても異なるものが混在していてもよい。pおよびqは0〜6の整数を表す。
Figure 0006958351
一般式(3)中、Rは2〜8価の有機基、Rは2〜8価の有機基を表す。RおよびR10はフェノール性水酸基、またはCOOR11を表し、それぞれ単一のものであっても異なるものが混在していてもよい。R11は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。rおよびsは0〜6の整数を表す。ただしr+s>0である。
ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体またはそれらの共重合体の中から選ばれるアルカリ可溶性樹脂は、一般式(2)または(3)で表される構造単位を5〜100000有することが好ましい。また、一般式(2)または(3)で表される構造単位に加えて、他の構造単位を有してもよい。この場合、一般式(2)または(3)で表される構造単位を、全構造単位数のうち50モル%以上有することが好ましい。
上記一般式(2)中、R−(Rは酸二無水物の残基を表す。Rは4価〜10価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。
酸二無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、および下記に示した構造の酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物や、ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族のテトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure 0006958351
12は酸素原子、C(CF、またはC(CHを表す。R13およびR14は水素原子、または水酸基を表す。
上記一般式(3)中、R−(Rは酸の残基を表す。Rは2価〜8価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。
酸成分としては、ジカルボン酸の例としてテレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、トリフェニルジカルボン酸など、トリカルボン酸の例としてトリメリット酸、トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸、ビフェニルトリカルボン酸など、テトラカルボン酸の例としてピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸および下記に示した構造の芳香族テトラカルボン酸や、ブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸などの脂肪族のテトラカルボン酸などを挙げることができる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure 0006958351
12は酸素原子、C(CF、またはC(CHを表す。R13およびR14は水素原子、または水酸基を表す。
これらのうち、トリカルボン酸、テトラカルボン酸では1つまたは2つのカルボキシル基が一般式(3)におけるR基に相当する。また、上に例示したジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸の水素原子を、一般式(3)におけるR基、好ましくは水酸基で1〜4個置換したものがより好ましい。これらの酸は、そのまま、あるいは酸無水物、活性エステルとして使用できる。
上記一般式(2)のR−(Rおよび上記一般式(3)のR−(R10はジアミンの残基を表す。RおよびR10は2〜8価の有機基であり、なかでも芳香族環または環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。
ジアミンの具体的な例としては、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジ(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンあるいはこれらの芳香族環の水素原子の少なくとも一部をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物や、脂肪族のシクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミンおよび下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
Figure 0006958351
12は酸素原子、C(CF、またはC(CHを表す。R13〜R16はそれぞれ独立に水素原子、または水酸基を表す。
これらのジアミンは、ジアミンとして、または対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして使用できる。
また、これらのアルカリ可溶性樹脂の末端を、酸性基を有するモノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸により封止することで、主鎖末端に酸性基を有するアルカリ可溶性樹脂を得ることができる。
このようなモノアミンの好ましい例としては、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
また、このような酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸の好ましい例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸無水物、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、などのモノカルボン酸類およびこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の1つのカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
上記したモノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸などの末端封止剤の含有量は、アルカリ可溶性樹脂を構成する酸およびアミン成分の総和100モル%に対して、2〜25モル%が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂中に導入された末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入された樹脂を、酸性溶液に溶解し、樹脂の構成単位であるアミン成分と酸成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入された樹脂を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトル及び13C−NMRスペクトル測定することで検出することが可能である。
アルカリ可溶性樹脂(a)は公知の方法により合成される。アルカリ可溶性樹脂がポリアミド酸またはポリアミド酸エステルである場合、製造方法として例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後アミンと縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、アミンと反応させる方法などで合成することができる。
アルカリ可溶性樹脂がポリベンゾオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミドの場合、製造方法としては、ビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を縮合反応させることで得ることが出来る。具体的には、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)のような脱水縮合剤と酸を反応させ、ここにビスアミノフェノール化合物を加える方法やピリジンなどの3級アミンを加えたビスアミノフェノール化合物の溶液にジカルボン酸ジクロリドの溶液を滴下するなどがある。
アルカリ可溶性樹脂がポリイミドである場合、前述の方法で得られたポリアミド酸またはポリアミド酸エステルを加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することにより得ることができる。
アルカリ可溶性樹脂がポリベンゾオキサゾールである場合、前述の方法で得られたポリベンゾオキサゾール前駆体(ポリヒドロキシアミド)を加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することにより得ることができる。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができるアルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体は、アルカリ可溶性を付与するために、フェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーを用いる。フェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーとしては、例えば、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレンおよびp−ヒドロキシスチレン、ならびにこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステル、カルボキシ置換体;ビニルヒドロキノン、5−ビニルピロガロール、6−ビニルピロガロール、1−ビニルフロログリシノ−ル等のポリヒドロキシビニルフェノール類; o−ビニル安息香酸、m−ビニル安息香酸、およびp−ビニル安息香酸、ならびにこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ニトロ、シアノ、アミド、エステル置換体、メタクリル酸およびアクリル酸、ならびにこれらのα−位のハロアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体; マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、無水フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸および1,4−シクロヘキセンジカルボン酸等の二価の不飽和カルボン酸、ならびにこれらのメチル、エチル、プロピル、i−プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、ter−ブチル、フェニル、o−、m−、p−トルイルハーフエステルおよびハーフアミドが好ましい。
これらのうち、o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレンおよびp−ヒドロキシスチレン、ならびにこれらのアルキル、アルコキシ置換体がパターニング時の感度や解像度、現像後の残膜率、耐熱変形性、耐溶剤性、下地との密着性、溶液の保存安定性等の点から好ましく用いられる。これらは1種または2種以上のモノマーを一緒に用いることができる。
また、アルカリ可溶性樹脂(a)として用いるフェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体は、その他のラジカル重合性モノマーを用いることができる。その他のラジカル重合性モノマーは、例えばスチレン、およびスチレンのα−位、o−位、m−位、またはp−位のアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステル置換体;ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のジオレフィン類;メタクリル酸またはアクリル酸のメチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、ter−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、イソアミルヘキシル、シクロヘキシル、アダマンチル、アリル、プロパギル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、アントラキノニル、ピペロニル、サリチル、シクロヘキシル、ベンジル、フェネシル、クレシル、グリシジル、1,1,1−トリフルオロエチル、パーフルオロエチル、パーフルオロ−n−プロピル、パーフルオロ−i−プロピル、トリフェニルメチル、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イル(慣用名:「ジシクロペンタニル」)、クミル、3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピル、3−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、フリル、フルフリルの各エステル化物、メタクリル酸またはアクリル酸のアニリド、アミド、またはN,N−ジメチル、N,N−ジエチル、N,N−ジプロピル、N,N−ジイソプロピル、アントラニルアミド、アクリロニトリル、アクロレイン、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、弗化ビニル、弗化ビニリデン、N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、酢酸ビニル、N−フェニルマレインイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレインイミド、N−メタクリロイルフタルイミド、N−アクリロイルフタルイミド等を用いることができる。これらは1種または2種以上併用することができる。
これらのうち、スチレン、およびスチレンのα−位、o−位、m−位、p−位のアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ハロアルキル置換体;ブタジエン、イソプレン;メタクリル酸、またはアクリル酸のメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、グリシジルおよびトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルの各エステル物が、パタ−ニング時の感度や解像度、現像後の残膜率、耐熱変形性、耐溶剤性、下地との密着性、溶液の保存安定性等の観点から特に好適に用いられる。アルカリ可溶性樹脂としてフェノール性水酸基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーの共重合体を用いる場合、その他のラジカル重合性モノマーの好ましい割合は、フェノール性水酸基を持つラジカル重合性モノマーおよび他のラジカル重合性モノマーの合計100質量部に対して、好ましくは40質量部以下、特に好ましくは5〜30質量部である。また、アルカリ可溶性樹脂としてカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーとその他のラジカル重合性モノマーの共重合体を用いる場合、他のラジカル重合性モノマーの好ましい割合は、カルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーおよび他のラジカル重合性モノマーの合計100質量部に対して、好ましくは90質量部以下、特に好ましくは10〜80質量部である。これらその他のラジカル重合性モノマーの割合がフェノール性水酸基またはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマーに対して前述した割合を越えると、アルカリ現像が困難となる場合がある。
アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体の製造に用いられる溶剤は、例えばメタノール、エタノールなどのアルコール類;テトラヒドロフランなどのエーテル類;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などのグリコールエーテル類;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類;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ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなどのジエチレングリコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールエチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールプロピルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールブチルエーテルプロピオネートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルプロピオネート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;および酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、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メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ヒドロキシ酢酸メチル、ヒドロキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、3−ヒドロキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、3−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、3−ヒドロキシプロピオン酸ブチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸プロピル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、エトキシ酢酸プロピル、エトキシ酢酸ブチル、プロポキシ酢酸メチル、プロポキシ酢酸エチル、プロポキシ酢酸プロピル、プロポキシ酢酸ブチル、ブトキシ酢酸メチル、ブトキシ酢酸エチル、ブトキシ酢酸プロピル、ブトキシ酢酸ブチル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸ブチル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸ブチル、2−ブトキシプロピオン酸メチル、2−ブトキシプロピオン酸エチル、2−ブトキシプロピオン酸プロピル、2−ブトキシプロピオン酸ブチル、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−メトキシプロピオン酸プロピル、3−メトキシプロピオン酸ブチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸プロピル、3−エトキシプロピオン酸ブチル、3−プロポキシプロピオン酸メチル、3−プロポキシプロピオン酸エチル、3−プロポキシプロピオン酸プロピル、3−プロポキシプロピオン酸ブチル、3−ブトキシプロピオン酸メチル、3−ブトキシプロピオン酸エチル、3−ブトキシプロピオン酸プロピル、3−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステル類が挙げられる。これらの溶剤の使用量は、ラジカル重合性モノマー100質量部当たり、好ましくは20〜1000質量部である。
アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体の製造に用いられる重合開始剤は、例えば2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)のようなアゾ化合物;ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1’−ビス−(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンのような有機過酸化物;および過酸化水素が挙げられる。ラジカル重合開始剤として過酸化物を用いる場合には、過酸化物を還元剤とともに用いてレドックス型開始剤としてもよい。
アルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体の好ましい重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いポリスチレン換算で、好ましくは2000〜100000、より好ましくは3000〜50000、特に好ましくは5000〜30000である。重量平均分子量が100000を超えると現像性、感度が悪化する傾向があり、2000未満ではパターン形状、解像度、現像性、耐熱性が劣化しやすい。
これらのアルカリ可溶性基を有するラジカル重合性モノマーを含む重合体は、単独でまたは2種以上を混合して用いてもよい。また重合前にカルボキシル基やフェノール性水酸基に保護基を導入しておき、重合後に脱保護することによってアルカリ可溶性を付与する方法でアルカリ可溶性樹脂を合成してもよい。さらに水添処理等によって可視光における透明性や軟化点を変化させてもよい。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができるカルド樹脂としては、カルド構造、即ち、環状構造を構成している4級炭素原子に二つの環状構造が結合した骨格構造、を有する樹脂が挙げられる。カルド構造の一般的なものはフルオレン環にベンゼン環が結合したものである。
環状構造を構成している4級炭素原子に二つの環状構造が結合した骨格構造の具体例としては、フルオレン骨格、ビスフェノールフルオレン骨格、ビスアミノフェニルフルオレン骨格、エポキシ基を有するフルオレン骨格、アクリル基を有するフルオレン骨格等が挙げられる。
カルド樹脂は、このカルド構造を有する骨格がそれに結合している官能基間の反応等により重合して形成される。カルド樹脂は、主鎖と嵩高い側鎖が一つの元素で繋がれた構造(カルド構造)をもち、主鎖に対してほぼ垂直方向に環状構造を有している。
カルド構造を有する単量体の具体例としては、ビス(グリシジルオキシフェニル)フルオレン型エポキシ樹脂、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等のカルド構造含有ビスフェノ−ル類や9,9−ビス(シアノメチル)フルオレン等の9,9−ビス(シアノアルキル)フルオレン類、9,9−ビス(3−アミノプロピル)フルオレン等の9,9−ビス(アミノアルキル)フルオレン類等が挙げられる。
カルド樹脂は、カルド構造を有する単量体を重合して得られる重合体であるが、その他の共重合可能な単量体との共重合体であってもよい。
上記単量体の重合方法としては、一般的な方法を用いることができ、例えば、開環重合法や付加重合法などが挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができるフェノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂やレゾールフェノール樹脂があり、種々のフェノール類の単独あるいはそれらの複数種の混合物をホルマリンなどのアルデヒド類で重縮合することにより得られる。
ノボラックフェノール樹脂およびレゾールフェノール樹脂を構成するフェノール類としては、例えばフェノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−クレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、2,3,4−トリメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、2,4,5−トリメチルフェノール、メチレンビスフェノール、メチレンビスp−クレゾール、レゾルシン、カテコール、2−メチルレゾルシン、4−メチルレゾルシン、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、2,3−ジクロロフェノール、m−メトキシフェノール、p−メトキシフェノール、p−ブトキシフェノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、2,3−ジエチルフェノール、2,5−ジエチルフェノール、p−イソプロピルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトールなどが挙げられ、これらは単独で、または複数の混合物として用いることができる。
また、アルデヒド類としては、ホルマリンの他、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロアセトアルデヒドなどが挙げられ、これらは単独でまたは複数の混合物として用いることができる。
アルカリ可溶性樹脂(a)に用いられるフェノール樹脂の好ましい重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い、ポリスチレン換算で2000〜50000、好ましくは3000〜30000の範囲にあることが好ましい。重量平均分子量が50000を超えると現像性、感度が悪化する傾向があり、2000未満ではパターン形状、解像度、現像性、耐熱性が劣化しやすい。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができる環状オレフィン重合体としては、環状構造(脂環又は芳香環)と炭素−炭素二重結合とを有する環状オレフィン単量体の、単独重合体又は共重合体が挙げられる。環状オレフィン重合体は、環状オレフィン単量体以外の単量体を有していてもよい。
環状オレフィン重合体を構成するための単量体としては、プロトン性極性基を有する環状オレフィン単量体、プロトン性以外の極性基を有する環状オレフィン単量体、極性基を有さない環状オレフィン単量体、および環状オレフィン以外の単量体などが挙げられる。なお、環状オレフィン以外の単量体はプロトン性極性基またはこれ以外の極性基を有してもよく、極性基を有していなくてもよい。
プロトン性極性基を有する環状オレフィン単量体の具体例としては、5−ヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−ヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシメチル−5−ヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エキソ−6−エンド−ジヒドロキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−ヒドロキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−ヒドロキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エキソ−9−エンド−ジヒドロキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等のカルボキシル基含有環状オレフィンや5−(4−ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−(4−ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−(4−ヒドロキシフェニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−(4−ヒドロキシフェニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等の水酸基含有環状オレフィン等が挙げられる。これらの単量体はそれぞれ単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
プロトン性以外の極性基を有する環状オレフィン単量体の具体例としては、5−アセトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−アセトキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.112,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等エステル基を有する環状オレフィンやN−フェニル−(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド)等のN−置換イミド基を有する環状オレフィン、8−シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のシアノ基を有する環状オレフィン、8−クロロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−クロロテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等のハロゲン原子を有する環状オレフィンが挙げられる。これらの単量体はそれぞれ単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
極性基を有さない環状オレフィン単量体の具体例としては、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ブチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン、テトラシクロ[8.4.0.111,14.03,7]ペンタデカ−3,5,7,12,11−ペンタエン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]デカ−3−エン、8−メチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチリデン−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデン−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−ビニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−プロペニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカ−3,10−ジエン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、1,4−メタノ−1,4,4a,5,10,10a−ヘキサヒドロアントラセン、8−フェニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、テトラシクロ[9.2.1.02,10.03,8]テトラデカ−3,5,7,12−テトラエン、ペンタシクロ[7.4.0.13,6.110,13.02,7]ペンタデカ−4,11−ジエン、ペンタシクロ[9.2.1.14,7.02,10.03,8]ペンタデカ−5,12−ジエン等が挙げられる。これらの単量体はそれぞれ単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
環状オレフィン以外の単量体の具体例としては、エチレン;プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等の炭素数2〜20のα−オレフィン;1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン等の非共役ジエン等の鎖状オレフィンが挙げられる。これらの単量体はそれぞれ単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記単量体を用いて環状オレフィン重合体を重合するための方法としては、一般的な方法を用いることができる。例えば、開環重合法や付加重合法などが挙げられる。
その際用いる重合触媒としては、例えば、モリブデン、ルテニウム、オスミウム等の金属錯体が好適に用いられる。これらの重合触媒は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
各単量体を重合して得られた環状オレフィン重合体の水素添加は、通常、水素添加触媒を用いて行われる。水素添加触媒としては、例えば、オレフィン化合物の水素添加に際して一般的に使用されているものを用いることができる。具体的には、チーグラータイプの均一系触媒、貴金属錯体触媒、及び担持型貴金属系触媒等が利用できる。
これらの水素添加触媒のうち、官能基が変性する等の副反応が起きず、重合体中の炭素−炭素不飽和結合を選択的に水素添加できる点から、ロジウム、ルテニウム等の貴金属錯体触媒が好ましく、電子供与性の高い含窒素複素環式カルベン化合物又はホスフィン類が配位したルテニウム触媒が特に好ましい。
アルカリ可溶性樹脂(a)として用いることができるシロキサン樹脂としては、下記一般式(4)で表されるオルガノシランおよび下記一般式(5)で表されるオルガノシランから選ばれた少なくとも1種の化合物を加水分解縮合されることによって得られるポリシロキサンが挙げられる。一般式(4)および(5)に示すオルガノシランを用いることにより、感度と解像度に優れた感光性着色樹脂組成物が得られる。
アルカリ可溶性樹脂(a)に用いる一般式(4)で表されるオルガノシランは以下の通りである。
Figure 0006958351
上記一般式(4)中、R17は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基または炭素数6〜16のアリール基を表す。R18は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基または炭素数6〜16のアリール基を表す。mは0〜3の整数を表す。mが2以上の場合、複数のR17はそれぞれ同じでも異なってもよい。また、mが2以下の場合、複数のR18はそれぞれ同じでも異なってもよい。
前記一般式(4)で表されるオルガノシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラフェノキシシラン等の4官能性シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリn−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリn−ブトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、p−ヒドロキシフェニルトリメトキシシラン、1−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、2−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、4−ヒドロキシ−5−(p−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)ペンチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、〔(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ〕プロピルトリメトキシシラン、〔(3−エチル−3−オキセタニル)メトキシ〕プロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸、1−ナフチルトリメトキシシラン、1−ナフチルトリエトキシシラン、1−ナフチルトリ−n−プロポキシシラン、2−ナフチルトリメトキシシラン、1−アントラセニルトリメトキシシラン、9−アントラセニルトリメトキシシラン、9−フェナントレニルトリメトキシシラン、9−フルオレニルトリメトキシシラン、2−フルオレニルトリメトキシシラン、1−ピレニルトリメトキシシラン、2−インデニルトリメトキシシラン、5−アセナフテニルトリメトキシシラン等の3官能性シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジn−ブチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、ジ(1−ナフチル)ジメトキシシラン、ジ(1−ナフチル)ジエトキシシラン等の2官能性シラン、トリメチルメトキシシラン、トリn−ブチルエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン等の1官能性シランが挙げられる。これらのオルガノシランを2種以上用いてもよい。
アルカリ可溶性樹脂(a)に用いる一般式(5)で表されるオルガノシランは以下の通りである。
Figure 0006958351
上記一般式(5)中、R19〜R22はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基または炭素数6〜16のアリール基を表す。nは2〜8の範囲の実数を表す。nが2以上の場合、複数のR20およびR21はそれぞれ同じでも異なってもよい。
前記一般式(5)で表されるオルガノシランの具体例としては、扶桑化学工業株式会社製メチルシリケート51(R19〜R22:メチル基、n:平均4)、多摩化学工業株式会社製Mシリケート51(R19〜R22:メチル基、n:平均3〜5)、シリケート40(R19〜R22:エチル基、n:平均4〜6)、シリケート45(R19〜R22:エチル基、n:平均6〜8)、コルコート株式会社製メチルシリケート51(R19〜R22:メチル基、n:平均4)、メチルシリケート53A(R19〜R22:メチル基、n:平均7)、エチルシリケート40(R19〜R22:エチル基、n:平均5)等が挙げられ、各社から入手できる。これらを2種以上用いてもよい。
ポリシロキサンにおける一般式(4)および一般式(5)で表されるオルガノシランに由来するSi原子の含有量は、H−NMR、13C−NMR、29Si−NMR、IR、TOF−MS等により原料となるオルガノシランの構造を決定し、IRスペクトルのSi−C結合由来のピークとSi−O結合由来のピークの積分比から求めることができる。
ポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は特に制限されないが、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィ)で測定されるポリスチレン換算で1,000以上であれば、塗膜性が向上するため好ましい。一方、現像液に対する溶解性の観点からは100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましい。
本発明におけるポリシロキサンは、前記一般式(3)および(4)で表されるオルガノシランなどのモノマーを加水分解および部分縮合させることにより合成される。ここで、部分縮合とは、加水分解物のSi−OHを全て縮合させるのではなく、得られるポリシロキサンに一部Si−OHを残存させることを指す。加水分解および部分縮合には一般的な方法を用いることができる。例えば、オルガノシラン混合物に溶剤、水、必要に応じて触媒を添加し、50〜150℃で0.5〜100時間程度加熱撹拌する方法等が挙げられる。撹拌中、必要に応じて、加水分解副生物(メタノール等のアルコール)や縮合副生物(水)を蒸留により留去してもよい。
触媒に特に制限はないが、酸触媒、塩基触媒が好ましく用いられる。酸触媒の具体例としては、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、多価カルボン酸あるいはその無水物、イオン交換樹脂等が挙げられる。塩基触媒の具体例としては、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジエチルアミン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アミノ基を有するアルコキシシラン、イオン交換樹脂等が挙げられる。
また、感光性樹脂組成物の貯蔵安定性の観点から、加水分解、部分縮合後のポリシロキサン溶液には上記触媒が含まれないことが好ましく、必要に応じて触媒の除去を行うことができる。除去方法に特に制限はないが、操作の簡便さと除去性の点で、水洗浄および/またはイオン交換樹脂による処理が好ましい。水洗浄とは、ポリシロキサン溶液を適当な疎水性溶剤で希釈した後、水で数回洗浄して得られた有機層をエバポレーター等で濃縮する方法である。イオン交換樹脂による処理とは、ポリシロキサン溶液を適当なイオン交換樹脂に接触させる方法である。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、光酸発生剤(b)を含有する。光酸発生剤(b)とは光により酸を発生する化合物である。光酸発生剤(b)としては、キノンジアジド化合物、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩などが挙げられる。
キノンジアジド化合物としては、ポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。なかでもナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物が好ましく、とりわけ4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物が好ましい。これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。50モル%以上置換されているキノンジアジド化合物を使用することで、キノンジアジド化合物のアルカリ水溶液に対する親和性が低下し、未露光部の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性を大きく低下させるとともに、露光によりキノンジアジドスルホニル基がインデンカルボン酸に変化し、露光部の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する大きな溶解速度を得ることができ、結果として組成物の露光部と未露光部の溶解速度比を大きくして、高い解像度でパターンを得ることができる。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に感光するポジ型の感光性樹脂組成物を得ることができる。
4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適しており、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光に適している。本発明は、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物のどちらも好ましく使用することが出来るが、露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、または5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4−ナフトキノンジアジドスルホニル基、5−ナフトキノンジアジドスルホニル基を併用した、ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできるし、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を混合して使用することもできる。
これらのうち、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は、加熱処理工程において、o−キノンジアジド化合物が分解し、一部が二酸化硫黄や二酸化炭素となり膜外に除去されるため、硬化膜から発生する酸性ガスを低減することができる。結果、酸性ガスに由来する画素シュリンクをさらに抑制できることから、特に好ましく用いられる。
光酸発生剤(b)の添加量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。1質量部以上とすることで優れた感度でパターン形成することができ、40質量部以下とすることで、o−キノンジアジド化合物の酸性ガスに由来する画素シュリンクを抑制でき、有機EL装置の長期信頼性を高めることができる。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を含有する。環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を含有することで、該化合物(c)が酸性ガスのクエンチャーとして働き、発光輝度の低下や画素シュリンクを抑制し、有機EL装置として十分な長期信頼性を与えることが可能となるものと推定している。
環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)は好ましくは下記一般式(1)で表される構造を有しており、これらを2種以上含有してもよい。
Figure 0006958351
(一般式(1)中、nは1〜4の整数を示し、XはCHまたは窒素原子を示す。RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の有機基を示す。ただし、RはXがCHのとき炭素数2〜20の有機基であり、Xが窒素原子のとき水素原子または炭素数1〜20の有機基である。RはXがCHのとき水素原子であり、Xが窒素原子のとき水素原子または炭素数1〜20の有機基である。)
環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)は、加熱処理後に膜中に残存させやすくする観点から、沸点が210℃以上であることが好ましい。また塗布時のムラを抑制するという観点から、沸点は400℃以下であることが好ましい。常圧で沸点が測定できない場合は、沸点換算表を用いて常圧での沸点に換算することができる。
環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体の具体例としては、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドン、N−イソプロピル−2−ピロリドン、N−ブチル−2−ピロリドン、N−(t−ブチル)−2−ピロリドン、N−ペンチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、N−メトキシプロピル−2−ピロリドン、N−エトキシエチル−2−ピロリドン、N−メトキシブチル−2−ピロリドン、N−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドン、N−フェニル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、N,N´−ジメチルプロピレン尿素、2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピペリドン、ε−カプロラクタム等が挙げられる。これらの中でも、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン(沸点:154℃/7mmHg、常圧沸点換算時:305℃)、N−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドン(沸点:175℃/10mmHg、常圧沸点換算時:313℃)は沸点が高く、加熱処理後も膜中に残りやすいため好ましい。
環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)の総含有量は、硬化膜100質量%中、0.005質量%以上5質量%以下である。また硬化膜を形成する感光性樹脂組成物において、化合物(c)の添加量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。化合物(c)の添加量を0.1質量部以上とすることで優れた有機EL装置の長期信頼性を高めることができ、15質量部以下とすることで、優れた感度でパターン形成することができる。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、熱架橋剤(d)を含有する。熱架橋剤とは、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、オキセタニル基をはじめとする熱反応性の官能基を分子内に少なくとも2つ有する化合物を指す。
エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、熱架橋剤(d)は、耐熱性に優れるため、硬化膜からのアウトガス量を低減し、有機EL表示装置の長期信頼性を高めることができるため、好ましい。
またこれらの熱架橋剤なかでも、酸性基を有するアルコキシメチル化合物、酸性基を有するメチロール化合物であることが特に好ましい。酸性基を含有することで、加熱処理後に環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を膜中に残存させやすくなり、更に優れた有機EL装置の長期信頼性を得ることができる。酸性基としては、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基などが挙げられ、これらの中でもフェノール性水酸基が好ましい。
エポキシ化合物の好ましい例としては、例えば、エポライト40E、エポライト100E、エポライト200E、エポライト400E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト400P、エポライト1500NP、エポライト80MF、エポライト4000、エポライト3002(以上、共栄社化学(株)製)、デナコールEX−212L、デナコールEX−214L、デナコールEX−216L、デナコールEX−850L(以上、ナガセケムテックス(株)製)、エピコート828(ジャパンエポキシレジン(株)製)、NC3000(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
オキセタニル化合物の好ましい例としては、例えば、エタナコールEHO、エタナコールOXBP、エタナコールOXTP、エタナコールOXMA(以上、宇部興産(株)製)、オキセタン化フェノールノボラックなどが挙げられる。
イソシアネート化合物の好ましい例としては、例えば、デスモジュールBB1101/1、デスモジュールBL3375(以上、バイエルマテリアルサイエンス(株)製)、TPA−B80E(旭化成ケミカルズ(株)製)などが挙げられる。
酸性基を有するアルコキシメチル化合物、または酸性基を有するメチロール化合物の好ましい例としては、例えば、DML−PC、DML−34X、DML−PTBP、DML−PCHP、DML−OCHP、DML−PFP、DML−PSBP、DML−POP、DML−MBOC、DML−MBPC、DML−MTrisPC、DML−BPC、DML−BisOC−P、TriML−P、TriML−35XL、TML−HQ、TML−BP、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)などが挙げられる。
エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、熱架橋剤(d)は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、熱架橋剤(d)の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して1質量部以上30質量部以下が好ましい。熱架橋剤(d)の含有量が1質量部以上30質量部以下であれば、焼成後または硬化後の膜の耐薬品性および硬度を高めることができ、さらには硬化膜からのアウトガス量を低減し、有機EL表示装置の長期信頼性を高めることができ、感光性樹脂組成物の保存安定性にも優れる。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、フェノール性水酸基を有する化合物(f)を含有してもよい。フェノール性水酸基を有する化合物(f)は、感光性樹脂組成物のアルカリ現像性を補うと同時に、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を、膜中に残存しやすくすることができる。
フェノール性水酸基を有する化合物(f)としては、例えば、Bis−Z、BisOC−Z、BisOPP−Z、BisP−CP、Bis26X−Z、BisOTBP−Z、BisOCHP−Z、BisOCR−CP、BisP−MZ、BisP−EZ、Bis26X−CP、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisCRIPZ、BisOCP−IPZ、BisOIPP−CP、Bis26X−IPZ、BisOTBP−CP、TekP−4HBPA(テトラキスP−DO−BPA)、TrisPHAP、TrisP−PA、TrisP−PHBA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOFP−Z、BisRS−2P、BisPG−26X、BisRS−3P、BisOC−OCHP、BisPC−OCHP、Bis25X−OCHP、Bis26X−OCHP、BisOCHP−OC、Bis236T−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BisRS−OCHP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,4−ジヒドロキシキノリン、2,6−ジヒドロキシキノリン、2,3−ジヒドロキシキノキサリン、アントラセン−1,2,10−トリオール、アントラセン−1,8,9−トリオール、8−キノリノールなどが挙げられる。
このようなフェノール性水酸基を有する化合物(f)の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上30質量部以下である。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、有機溶媒(e)を含有してもよい。これにより感光性樹脂組成物をワニスの状態にすることができ、塗布性を向上させることができる。
有機溶媒(e)は、γ−ブチロラクトンなどの極性の非プロトン性溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−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、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、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、乳酸エチルなどのエステル類、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−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、ぎ酸n−ペンチル、酢酸i−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i−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、キシレンなどの芳香族炭化水素類などの溶剤を単独、または混合して使用することができる。
有機溶媒(e)の使用量は、特に限定されないが、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、100〜3000質量部が好ましく、300〜2000質量部がさらに好ましい。また有機溶媒(e)の沸点は、特に制限されるものではないが、一部の有機溶媒(e)の沸点が、好ましくは180℃以上であるとよい。有機溶媒(e)全量に対する沸点180℃以上の溶剤が占める割合は30質量部以下、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。沸点180℃以上の溶剤の割合を30質量部以下にすることで、熱硬化後の平坦化層または絶縁層からのアウトガス量を低く抑えることができ、結果として有機EL装置の長期信頼性を高めることができる。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、密着改良剤を含有してもよい。密着改良剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの密着改良剤を含有することにより、感光性樹脂膜を現像する場合などに、シリコンウェハー、ITO、SiO2、窒化ケイ素などの下地基材との密着性を高めることができる。また、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めることができる。密着改良剤の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、0.01〜15質量部が好ましい。
本発明の硬化膜に用いられる感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよく、基板との塗れ性を向上させることができる。
界面活性剤としては、フロラード(商品名、住友3M(株)製)、メガファック(商品名、DIC(株)製)、スルフロン(商品名、旭硝子(株)製)などのフッ素系界面活性剤、KP341(商品名、信越化学工業(株)製)、DBE(商品名、チッソ(株)製)、グラノール(商品名、共栄社化学(株)製)、BYK(ビック・ケミー(株)製)などの有機シロキサン界面活性剤、ポリフロー(商品名、共栄社化学(株)製)などのアクリル重合物界面活性剤などが挙げられる。
次に、感光性樹脂組成物を用いた、本発明の硬化膜の製造方法について詳しく説明する。感光性樹脂組成物をスピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、スプレーコート法、印刷法などで塗布し、感光性樹脂組成物の塗布膜を得る。塗布に先立ち、感光性樹脂組成物を塗布する基材を予め前述した密着改良剤で前処理してもよい。例えば、密着改良剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、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メチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶剤に0.5〜20質量部溶解させた溶液を用いて、基材表面を処理する方法が挙げられる。基材表面の処理方法としては、スピンコート、スリットダイコート、バーコート、ディップコート、スプレーコート、蒸気処理などの方法が挙げられる。感光性樹脂組成物の塗布後、必要に応じて減圧乾燥処理を施し、その後、ホットプレート、オーブン、赤外線などを用いて、50℃〜180℃の範囲で1分間〜数時間の熱処理を施すことで感光性樹脂膜を得る。
次に、得られた感光性樹脂膜からパターンを形成する方法について説明する。感光性樹脂膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。
露光後、現像液を用いて露光部を除去する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−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、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを添加してもよい。現像方式としては、スプレー、パドル、浸漬、超音波等の方式が可能である。
次に、現像によって形成したパターンを蒸留水にてリンス処理をすることが好ましい。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを蒸留水に加えてリンス処理をしてもよい。
次に加熱処理を行い、硬化膜を得る。加熱処理により残留溶剤や耐熱性の低い成分を除去できるため、硬化膜の耐熱性、耐薬品性および信頼性を向上させることができる。特に、本発明の硬化膜を形成する感光性樹脂組成物が、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体の中から選ばれるアルカリ可溶性樹脂、それらの共重合体またはそれらとポリイミドとの共重合体を含む場合は、加熱処理によりイミド環、オキサゾール環を形成できるため、耐熱性、耐薬品性および信頼性を向上させることができる。また熱架橋剤として、アルコキシメチル基、メチロール基、エポキシ基、またはオキセタニル基を少なくとも2つ有する化合物を含む場合は、加熱処理により熱架橋反応を進行させることができ、耐熱性、耐薬品性および信頼性を向上させることができる。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間〜5時間実施する。一例としては、150℃、250℃で各30分ずつ熱処理する。あるいは室温より300℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。本発明における加熱処理条件としては150℃から400℃が好ましく、200℃以上350℃以下がより好ましく、220℃以上300℃以下が更に好ましい。
本発明の硬化膜は、有機EL表示装置に用いることができる。具体的には、有機EL表示素子の平坦化膜や絶縁層に好適に用いられる。その際、単位面積に対する絶縁層開口部の面積率を絶縁層開口率と呼ぶ。本発明は高精細な表示特性を目指した絶縁層開口率の低い有機EL表示装置で、より大きな効果を発揮する。これは、画素シュリンクという課題が画素の端部から拡がる現象に基づいているためである。具体的には有機EL装置において、表示エリアにおける絶縁層開口率が20%以下の有機EL表示素子であることが、発明の効果が大きい点で好ましい。
本発明の硬化膜は、半導体装置や多層配線板等の電子部品に使用することができる。具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、再配線間の層間絶縁膜として、本発明の硬化膜が配置された、半導体電子部品または半導体装置などの用途に好適に用いられる。本発明の硬化膜を配置した表面保護膜や層間絶縁膜等を有する電子デバイスとしては、例えば、耐熱性の低いMRAMなどが挙げられる。すなわち、本発明の硬化膜は、MRAMの表面保護膜用として好適である。また、MRAM以外にも次世代メモリとして有望なポリマーメモリ(Polymer Ferroelectric RAM:PFRAM)や相変化メモリ(Phase Change RAM:PCRAM、あるいはOvonics Unified Memory:OUM)も、従来のメモリに比べて耐熱性の低い新材料を用いる可能性が高い。したがって、本発明の硬化膜は、これらの表面保護膜用としても好適である。
次に第2の態様の発明について詳細に説明する。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)と、有機溶媒(e)を含有するポジ型感光性樹脂組成物であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して化合物(c)を0.1質量部以上15質量部以下、有機溶媒(e)を100〜3000質量部含有する。以下に、各成分について説明する。
アルカリ可溶性樹脂(a)、光酸発生剤(b)、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)、熱架橋剤(d)および有機溶媒(e)としては、それぞれ第1の態様の硬化膜について記載した、アルカリ可溶性樹脂(a)、光酸発生剤(b)、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)、熱架橋剤(d)および有機溶媒(e)として例示したものを挙げることができる。
光酸発生剤(b)の添加量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上であり、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。1質量部以上とすることで優れた感度でパターン形成することができ、40質量部以下とすることで、o−キノンジアジド化合物の酸性ガスに由来する画素シュリンクを抑制でき、有機EL装置の長期信頼性を高めることができる。
環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)の添加量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。0.1質量部以上とすることで優れた有機EL装置の長期信頼性を高めることができ、15質量部以下とすることで、優れた感度でパターン形成することができる。
エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、熱架橋剤(d)の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して1質量部以上30質量部以下が好ましい。熱架橋剤の含有量が1質量部以上30質量部以下であれば、焼成後または硬化後の膜の耐薬品性および硬度を高めることができ、さらには硬化膜からのアウトガス量を低減し、有機EL表示装置の長期信頼性を高めることができ、感光性樹脂組成物の保存安定性にも優れる。
本発明の感光性樹脂組成物は、フェノール性水酸基を有する化合物(f)を含有してもよい。フェノール性水酸基を有する化合物(f)は、ポジ型感光性樹脂組成物のアルカリ現像性を補うと同時に、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)を、膜中に残存しやすくすることができる。フェノール性水酸基を有する化合物(f)としては、第1の態様におけるフェノール性水酸基を有する化合物(f)として例示したものが挙げられる。
このようなフェノール性水酸基を有する化合物(f)の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上30質量部以下である。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、有機溶媒(e)を含有する。これによりポジ型感光性樹脂組成物をワニスの状態にすることができ、塗布性を向上させることができる。有機溶媒(e)としては、第1の態様における有機溶媒(e)として例示したものが挙げられる。
前記有機溶媒(e)の使用量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、100〜3000質量部であり、300〜2000質量部が好ましい。また有機溶媒(e)全量に対する沸点180℃以上の溶剤が占める割合は30質量部以下、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。沸点180℃以上の溶剤の割合を30質量部以下にすることで、熱硬化後の平坦化層または絶縁層からのアウトガス量を低く抑えることができ、結果として有機EL装置の長期信頼性を高めることができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、密着改良剤を含有してもよい。密着改良剤としては、第1の態様における密着改良剤として例示したものが挙げられる。密着改良剤の含有量は、アルカリ可溶性樹脂(a)100質量部に対して、0.01〜15質量部が好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよく、基板との塗れ性を向上させることができる。界面活性剤としては、第1の態様における界面活性剤として例示したものが挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物を用いた硬化膜の製造方法としては、第1の態様における硬化膜の製造方法として例示した方法が挙げられる。
以下実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中のポジ型感光性樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。
(1)感度評価現像膜の作製
塗布現像装置Mark−7(東京エレクトロン(株)製)を用いて、8インチシリコンウェハー上にスピンコート法でワニスの塗布を行い、120℃で3分間ホットプレートにてベークをして膜厚3.0μmのプリベーク膜を作製した。その後、露光機i線ステッパーNSR−2005i9C(ニコン社製)を用い、10μmのコンタクトホールのパターンを有するマスクを介して、100〜1200mJ/cmの露光量にて50mJ/cmステップで露光した。露光後、前記Mark−7の現像装置を用いて、2.38質量部のテトラメチルアンモニウム水溶液(以下2.38%TMAH、多摩化学工業(株)製)を用いて現像時の膜減りが0.5μmになる時間で現像した後、蒸留水でリンス後、振り切り乾燥し、現像膜のパターンを得た。
膜厚の測定方法
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、屈折率1.63として測定した。
感度の算出
前記の方法で得た現像膜のパターンをFDP顕微鏡MX61(オリンパス(株)社製)を用いて倍率20倍で観察し、コンタクトホールの開口径が10μmに達した最低必要露光量を求め、これを感度とした。
塗布性評価
前記方法で得たプリベーク膜を、ナトリウムランプ照射下にて、塗布性を目視で確認した。全くムラがないものを○、少しムラがあるものを△、全面にムラがあるものを×とした。
(2)硬化膜中の化合物(c)の総含有量の算出
塗布現像装置Mark−7(東京エレクトロン(株)製)を用いて、8インチシリコンウェハー上にスピンコート法でワニスの塗布を行い、120℃で3分間ホットプレートにてベークをして膜厚3.2μmのプリベーク膜を作製した。その後、前記Mark−7の現像装置を用いて、2.38質量部のテトラメチルアンモニウム水溶液(以下2.38%TMAH、多摩化学工業(株)製)を用いて現像時の膜減りが0.5μmになる時間で現像した後、蒸留水でリンス後、振り切り乾燥し、現像後ベタ膜を窒素雰囲気下所定の温度のオーブン中で60分間キュアし、硬化膜を得た。
得られた硬化膜の膜厚を測定し、そのうち1x5cmを切り出し、パージ・アンド・トラップ法にて吸着捕捉した。具体的には、採取した硬化膜をパージガスとしてヘリウムを用いて400℃で60分間加熱し、脱離した成分を吸着管に捕集した。
捕集した成分を熱脱離装置を用い、一次脱離条件260℃で15分、二次吸着脱離条件−27℃および320℃5分で熱脱離させ、次いで、GC−MS装置7890/5975C(Agilent社製)を用い、カラム温度:40〜300℃、キャリアガス:ヘリウム(1.5mL/min)、スキャン範囲:m/Z29〜600の条件で、GC−MS分析を実施した。化合物(c)の各成分で上記と同一条件でGC−MS分析して検量線を作成することで、ガス発生量を算出した。
得られた値(μg)を面積5cmで割り、μg/cmにした。その値をアルカリ可溶性樹脂(a)の比重に膜厚を掛けた値で割り100倍し、硬化膜中における化合物(c)の総含有量を算出した。
(3)有機EL表示装置の長期信頼性試験
有機EL表示装置の作製方法
図1に使用した基板の概略図を示す。まず、38×46mmの無アルカリガラス基板1に、表1の各実施例に即したポジ型感光性樹脂組成物からなるワニスをスピンコート法により塗布し、120℃のホットプレート上で2分間プリベークした。この膜にフォトマスクを介してUV露光した後、2.38%TMAH水溶液で現像し、露光部分のみを溶解させた後、純水でリンスした。得られたポリイミド前駆体パターンを、窒素雰囲気下所定の温度のオーブン中で60分間キュアした。このようにして、基板有効エリアに限定して平坦化層2を形成した(図1(a))。平坦化層2の厚さは約2.0μmであった。次に、スパッタ法によりAPC合金(Ag合金)膜100nmを基板全面に形成し、反射電極3としてエッチングした(図1(b))。その後、スパッタ法により酸化インジウムスズ(ITO)透明導電膜10nmを基板全面に形成し、第一電極4としてエッチングした。また、同時に第二電極8を取り出すため補助電極5も同時に形成した(図1(c))。得られた基板を“セミコクリーン56”(商品名、フルウチ化学(株)製)で10分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。次にこの基板全面に、表1の各実施例に即したポジ型感光性樹脂組成物からなるワニスをスピンコート法により塗布し、120℃のホットプレート上で2分間プリベークした。この膜にフォトマスクを介してUV露光した後、2.38%TMAH水溶液で現像し、露光部分のみを溶解させた後、純水でリンスした。得られたポリイミド前駆体パターンを、窒素雰囲気下250℃のオーブン中で60分間キュアした。このようにして、幅70μm、長さ260μmの開口部が幅方向にピッチ155μm、長さ方向にピッチ465μmで配置され、それぞれの開口部が第一電極4を露出せしめる形状の感光性ポリイミドからなる絶縁層6を、基板有効エリアに限定して形成した(図1(d))。なお、この開口部が最終的に発光画素となる。また、基板有効エリアは16mm四方、絶縁層6の厚さは約2.0μmであった。
次に、平坦化層2、反射電極3、第一電極4、絶縁層6を形成した基板を用いて有機EL表示装置の作製を行った。前処理として窒素プラズマ処理をおこなった後、真空蒸着法により発光層を含む有機EL層7を形成した(図1(e))。なお、蒸着時の真空度は1×10−3Pa以下であり、蒸着中は蒸着源に対して基板を回転させた。まず、正孔注入層として化合物(HT−1)を10nm、正孔輸送層として化合物(HT−2)を50nm蒸着した。次に発光層に、ホスト材料としての化合物(GH−1)とドーパント材料としての化合物(GD−1)を、ドープ濃度が10%になるようにして40nmの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料として化合物(ET−1)と化合物(LiQ)を体積比1:1で40nmの厚さに積層した。有機EL層7で用いた各化合物の構造を以下に示す。
Figure 0006958351
次に、化合物(LiQ)を2nm蒸着した後、MgAgを体積比10:1で10nm蒸着して第二電極8とした(図1(f))。最後に、低湿窒素雰囲気下でキャップ状ガラス板をエポキシ樹脂系接着剤を用いて接着することで封止をし、1枚の基板上に5mm四方の発光装置を4つ作製した。なお、ここで言う膜厚は水晶発振式膜厚モニター表示値である。
有機EL表示装置の長期信頼性試験
作製した有機EL表示装置を、発光面を上にして80℃に加熱したホットプレートに乗せ、波長365nm、照度0.6mW/cmのUV光を照射した。250時間、500時間、1000時間、1500時間経過後に10mA/cmで直流駆動にて発光させ、発光画素における発光面積を測定した。
合成例1 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物の合成
2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以降BAHFと呼ぶ)18.3g(0.05モル)をアセトン100mL、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに3−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
固体30gを300mLのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセロソルブ250mLに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行なった。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、濾過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、下記式で表されるヒドロキシル基含有ジアミン化合物を得た。
Figure 0006958351
合成例2 アルカリ可溶性樹脂(A−1)の合成
乾燥窒素気流下、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(以降ODPAと呼ぶ)31.0g(0.10モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)500gに溶解させた。ここに合成例1で得られたヒドロキシル基含有ジアミン化合物45.35g(0.075モル)と1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)をNMP50gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。次に末端封止剤として4−アミノフェノール4.36g(0.04モル)をNMP5gとともに加え、50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール28.6g(0.24モル)をNMP50gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を室温まで冷却した後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、目的のアルカリ可溶性樹脂(A−1)であるポリイミド前駆体を得た。
合成例3 アルカリ可溶性樹脂(A−2)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF29.3g(0.08モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.24g(0.005モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール3.27g(0.03モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)150gに溶解した。ここにODPA31.0g(0.1モル)をNMP50gとともに加えて、20℃で1時間撹拌し、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、150℃で5時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、アルカリ可溶性樹脂(A−2)であるポリイミドを得た。
合成例4 アルカリ可溶性樹脂(A−3)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF18.3g(0.05モル)をNMP50g、グリシジルメチルエーテル26.4g(0.3モル)に溶解させ、溶液の温度を−15℃まで冷却した。ここにジフェニルエーテルジカルボン酸ジクロリド(日本農薬(株)製)7.4g(0.025モル)、イソフタル酸クロリド(東京化成(株)製)5.1g(0.025モル)をγ−ブチロラクトン(GBL)25gに溶解させた溶液を内部の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、−15℃で6時間撹拌を続けた。反応終了後、メタノールを10質量部含んだ水3Lに溶液を投入して白色の沈殿を集めた。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で24時間乾燥し、目的のアルカリ可溶性樹脂(A−3)であるポリベンゾオキサゾール前駆体を得た。
合成例5 アルカリ可溶性樹脂溶液(A−4)の合成
500mlのフラスコに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)を5g、t−ドデカンチオールを5g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、PGMEAと略する)を150g入れた。その後、メタクリル酸を30g、ベンジルメタクリレートを35g、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−8−イルメタクリレートを35g加え、室温でしばらく撹拌し、フラスコ内を窒素置換した後、70℃で5時間加熱撹拌した。次に、得られた溶液にメタクリル酸グリシジルを15g、ジメチルベンジルアミンを1g、p−メトキシフェノールを0.2g添加し、90℃で4時間加熱撹拌し、アクリル樹脂溶液(A−4)を得た。得られたアクリル樹脂溶液(A−4)の固形分濃度は43質量部であった。
合成例6 キノンジアジド化合物(B−1)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド36.27g(0.135モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入した。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(B−1)を得た。
Figure 0006958351
合成例7 キノンジアジド化合物(B−2)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド36.27g(0.135モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入した。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(B−2)を得た。
Figure 0006958351
参考例1
前記合成例2で得られたアルカリ可溶性樹脂(A−1)10.0g、前記合成例6で得られたキノンジアジド化合物(B−1)1.2g、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)としてN,N−ジメチルホルムアミド(表中「C−1」)を0.1g、熱架橋剤(d)としてNC3000(表中「D−1」)を2g、有機溶媒(e)としてのプロピレングリコールモノメチルエーテル30.0gとγ−ブチロラクトン8.0gに溶解した後、0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルター(住友電気工業(株)製)で濾過してポジ型感光性樹脂組成物(ワニス)aを得た。このワニスaを用いて、前記方法で感度評価現像膜と硬化膜と有機EL表示装置を作製し、感度と有機EL表示装置の長期信頼性を評価した。その際キュアは250℃で行った。
参考例2〜16
参考例1と同様の方法で、化合物の種類と量は表1記載の通りでワニスb〜pを得た。このワニスb〜pを用いて、前記方法で感度評価現像膜と硬化膜と有機EL表示装置を作製し、感度と硬化膜中の化合物(c)の総含有量と有機EL表示装置の長期信頼性を評価した。その際のキュア温度も表1に記載する。隣接する番号の参考例において、平坦化層及び絶縁層を形成するワニスの種類(ポジ型感光性樹脂組成物)またはキュア温度が同じ場合、理解を容易にするため、それらの欄を合せて記載することがある。なお表1で示した化合物の名称と構造を示す。
A−1:合成例2で得られたアルカリ可溶性樹脂(A−1)
A−2:合成例3で得られたアルカリ可溶性樹脂(A−2)
A−3:合成例4で得られたアルカリ可溶性樹脂(A−3)
A−4:合成例5で得られたアルカリ可溶性樹脂(A−4)
B−1:合成例6で得られたキノンジアジド化合物(B−2)
B−2:合成例7で得られたキノンジアジド化合物(B−2)
C−1:N,N−ジメチルホルムアミド(沸点:153℃)
C−2:N,N−ジメチルイソブチルアミド(沸点:198℃)
C−3:3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(沸点:216℃)
C−4:3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド(沸点:252℃)
C−5:ステアリン酸アマイド(沸点:250℃/12mmHg、常圧沸点換算時:412℃)
D−1:NC3000(商品名、日本化薬(株)製)、エポキシ化合物である熱架橋剤(d)
D−2:HMOM−TPHAP(商品名、本州化学工業(株)製)、酸性基を有するアルコキシメチル化合物である熱架橋剤(d)
F:BIR−PC(商品名、旭有機材工業(株)製)、フェノール性水酸基を有する化合物(f)
参考例1〜16の評価結果を表1に示す。
Figure 0006958351
実施例1〜41
参考例1と同様の方法で、化合物の種類と量は表2〜4記載の通りでワニスA〜Qを得た。このワニスA〜Qを用いて、前記方法で感度評価現像膜と硬化膜と有機EL表示装置を作製し、感度と硬化膜中の化合物(c)の総含有量と有機EL表示装置の長期信頼性を評価した。その際のキュア温度も表2〜4に記載する。隣接する番号の実施例において、平坦化層及び絶縁層を形成するワニスの種類(ポジ型感光性樹脂組成物)またはキュア温度が同じ場合、理解を容易にするため、それらの欄を合せて記載することがある。なお表2〜4で示した化合物の名称と構造を示す。(表1と重複する化合物の説明は省略する。)
C−6:N−メチル−2−ピロリドン(沸点:203℃)
C−7:1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(沸点:220℃)
C−8:N−シクロヘキシル−2−ピロリドン(沸点:154℃/7mmHg、常圧沸点換算時:305℃)
C−9:N−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドン(沸点:175℃/10mmHg、常圧沸点換算時:313℃)
実施例1〜41の評価結果を表2〜4に示す。
Figure 0006958351
Figure 0006958351
Figure 0006958351
比較例1〜9
参考例1と同様の方法で、化合物の種類と量は表5記載の通りでワニスG、R〜Xを得た。このワニスG、R〜Xを用いて、前記方法で感度評価現像膜と硬化膜と有機EL表示装置を作製し、感度と硬化膜中の化合物(c)の総含有量と有機EL表示装置の長期信頼性を評価した。その際のキュア温度も表5に記載する。隣接する番号の比較例において、平坦化層及び絶縁層を形成するワニスの種類(ポジ型感光性樹脂組成物)またはキュア温度が同じ場合、理解を容易にするため、それらの欄を合せて記載することがある。なお表5で示した化合物の名称と構造を示す。(表1〜4と重複する化合物の説明は省略する。)
C−10:アニリン(沸点:184℃)、化合物(c)に該当しない。
C−11:1−メチルイミダゾール(沸点:198℃)、化合物(c)に該当しない。
D’−3:NIKALAC MW−100LM(商品名、(株)三和ケミカル製)、メラミン化合物である熱架橋剤、熱架橋剤(d)に該当しない。
比較例1〜9の評価結果を表5に示す。
Figure 0006958351
1:ガラス基板
2:平坦化層
3:反射電極
4:第一電極
5:補助電極
6:絶縁層
7:有機EL層
8:第二電極

Claims (9)

  1. アルカリ可溶性樹脂(a)と、光酸発生剤(b)と、環状アミド、環状ウレアおよびそれらの誘導体からなる群より選択される1種以上の化合物(c)と、熱架橋剤(d)を含む感光性樹脂組成物の硬化物からなる硬化膜であって、前記熱架橋剤(d)が、エポキシ化合物、オキセタニル化合物、イソシアネート化合物、酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含み、前記化合物(c)の沸点が、210℃以上であり、硬化膜中における化合物(c)の総含有量が0.005質量%以上5質量%以下である硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  2. 前記化合物(c)の沸点が、210℃以上400℃以下である、請求項に記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  3. 前記化合物(c)が、一般式(1)で表される構造を有する、請求項1または2に記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
    Figure 0006958351
    (一般式(1)中、nは1〜4の整数を示し、XはCHまたは窒素原子を示す。R1およびR2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の有機基を示す。ただし、R1はXがCHのとき炭素数2〜20の有機基であり、Xが窒素原子のとき水素原子または炭素数1〜20の有機基である。R2はXがCHのとき水素原子であり、Xが窒素原子のとき水素原子または炭素数1〜20の有機基である。)
  4. 前記化合物(c)が、N−シクロヘキシルピロリドンおよび/またはN−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドンを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  5. 前記アルカリ可溶性樹脂(a)が、ポリイミド前駆体、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリベンゾオキサゾールおよび/またはそれらの共重合体を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  6. 前記熱架橋剤(d)が酸性基を有するアルコキシメチル化合物および/または酸性基を有するメチロール化合物を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  7. 前記光酸発生剤(b)が、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  8. さらにフェノール性水酸基を有する化合物(f)を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の硬化膜を具備する、有機EL表示素子
  9. 表示エリアにおける硬化膜の開口率が20%以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の有機EL表示素子。
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