JP7282631B2 - 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜 - Google Patents

感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜 Download PDF

Info

Publication number
JP7282631B2
JP7282631B2 JP2019150046A JP2019150046A JP7282631B2 JP 7282631 B2 JP7282631 B2 JP 7282631B2 JP 2019150046 A JP2019150046 A JP 2019150046A JP 2019150046 A JP2019150046 A JP 2019150046A JP 7282631 B2 JP7282631 B2 JP 7282631B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
bis
anthracene
resin composition
photosensitive resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019150046A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021032943A (ja
Inventor
梓実 佐藤
恵典 田所
達郎 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP2019150046A priority Critical patent/JP7282631B2/ja
Priority to CN202010830884.9A priority patent/CN112394617A/zh
Priority to KR1020200103299A priority patent/KR20210021924A/ko
Publication of JP2021032943A publication Critical patent/JP2021032943A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7282631B2 publication Critical patent/JP7282631B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0041Optical brightening agents, organic pigments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3415Five-membered rings
    • C08K5/3417Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/0007Filters, e.g. additive colour filters; Components for display devices
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/105Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having substances, e.g. indicators, for forming visible images
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/122Pixel-defining structures or layers, e.g. banks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜に関する。また、本発明は、前述の感光性樹脂組成物の硬化膜からなるバンク、当該バンクを備える光学素子製造用のバンク付基板、当該バンク付基板を備える光学素子、当該光学素子を備える表示装置、及び前述の感光性樹脂組成物を用いるバンクの形成方法に関する。
従来より、有機EL表示素子や、カラーフィルタ、有機TFTアレイ等の光学素子は、基板上に、画素を取り囲む遮光性のバンク(隔壁)を形成した後に、バンクに囲まれた領域内に、種々の機能層を積層して製造されている。このようなバンクを容易に形成する方法として、黒色顔料のような遮光剤を含む感光性樹脂組成物を用いるフォトリソグラフィー法によりバンクを形成する方法が知られている(特許文献1)。
また、バンクの材質には電気絶縁性が求められる場合がある。このような場合、電気絶縁性にに優れるバンクを形成する目的で、バンクの材質に、電気絶縁性に優れる遮光剤としてラクタム系顔料を配合することが知られている(特許文献2)。
国際公開第2018/181311号公報 特開2019-45659号公報
しかしながら、従来知られる遮光剤としてラクタム系顔料を含む感光性樹脂組成物を用いる場合、基板に良好に密着する硬化膜を形成できる良好な硬化性と、硬化膜からのアウトガスの発生の抑制との両立が困難である問題がある。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、基板に良好に密着する硬化膜を形成できる良好な硬化性と、硬化膜からのアウトガスの発生の抑制とを両立できる、遮光剤としてラクタム系顔料を含む感光性樹脂組成物と、当該感光性樹脂組成物を用いるパターン化された硬化膜の製造方法と、前述の感光性樹脂組成物の硬化物からなるパターン化された硬化膜と、前述の感光性樹脂組成物の硬化膜からなるバンクと、当該バンクを備える光学素子製造用のバンク付基板と、当該バンク付基板を備える光学素子と、当該光学素子を備える表示装置と、前述の感光性樹脂組成物を用いるバンクの形成方法とを提供することを目的とする。
本発明者らは、アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)とを含む感光性樹脂組成物において、N-芳香族基置換カルバゾール骨格を含む所定の構造のオキシムエステル化合物を光重合開始剤(C)として用いるとともに、遮光剤(D)としてラクタム系顔料を用い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。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
本発明の第1の態様は、アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)とを含む、感光性樹脂組成物であって、
光重合開始剤(C)が、下記式(C1):
Figure 0007282631000001
(式(C1)中、X01は、下記式(C1-1):
Figure 0007282631000002
で表される構造において、芳香族環上に結合する水素原子のうち、t2+t3個の水素原子を除いた基であり、X02及びX03は、それぞれ独立に1価の有機基であり、X04及びX05は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基であり、t0~t3は、それぞれ独立に、0又は1であり、t2及びt3の少なくとも一方は1であり、
式(C1-1)中、X06は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する1価の置換基を有してもよい芳香族基であり、X07及びX08は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基であり、t4及びt5は、それぞれ独立に0又は1であり、t4及びt5の少なくとも一方が1である。)
で表される光重合開始剤(C-I)を含み、
遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)を含む、感光性樹脂組成物。
本発明の第2の態様は、第1の態様にかかる感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成することと、
塗布膜を露光することと、を含み、
塗布膜が、パターン化されるか、又は、
塗布膜に対して位置選択的な露光が行われ、次いで、露光された塗布膜に対する現像が行われる、パターン化された硬化膜の製造方法である。
本発明の第3の態様は、第1の態様にかかる感光性樹脂組成物の硬化物からなる、パターン化された硬化膜である。
本発明の第4の態様は、バンク形成に用いられる第1の態様にかかる感光性樹脂組成物の硬化物からなるバンクである。
本発明の第5の態様は、第4の態様にかかるバンクを備える、光学素子製造用のバンク付基板である。
本発明の第6の態様は、第5の態様にかかる光学素子製造用のバンク付基板を備える、光学素子である。
本発明の第7の態様は、第6の態様にかかる光学素子を備える、表示装置である。
本発明の第8の態様は、バンク形成に用いられる第1の態様にかかる感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成することと、
塗布膜を露光することと、を含み、
塗布膜が、パターン化されるか、又は、
塗布膜に対して位置選択的な露光が行われ、次いで、露光された塗布膜に対する現像が行われる、バンクの形成方法である。
本発明によれば、基板に良好に密着する硬化膜を形成できる良好な硬化性と、硬化膜からのアウトガスの発生の抑制とを両立できる、遮光剤としてラクタム系顔料を含む感光性樹脂組成物と、当該感光性樹脂組成物を用いるパターン化された硬化膜の製造方法と、前述の感光性樹脂組成物の硬化物からなるパターン化された硬化膜と、前述の感光性樹脂組成物の硬化膜からなるバンクと、当該バンクを備える光学素子製造用のバンク付基板と、当該バンク付基板を備える光学素子と、当該光学素子を備える表示装置と、前述の感光性樹脂組成物を用いるバンクの形成方法とを提供することができる。
≪感光性樹脂組成物≫
感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)とを含む。光重合開始剤(C)は、下記式(C1)で表されるオキシムエステル化合物を光重合開始剤(C-I)として含む。
Figure 0007282631000003
式(C1)中、X01は、下記式(C1-1)で表される構造において、芳香族環上に結合する水素原子のうち、t2+t3個の水素原子を除いた基である。X02及びX03は、それぞれ独立に1価の有機基である。X04及びX05は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基である。t0~t3は、それぞれ独立に、0又は1である。t2及びt3の少なくとも一方は1である。
Figure 0007282631000004
式(C1-1)中、X06は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する1価の置換基を有してもよい芳香族基である。X07及びX08は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基である。t4及びt5は、それぞれ独立に0又は1であり、t4及びt5の少なくとも一方が1である。
感光性樹脂組成物は、遮光剤(D)としてラクタム系顔料(D1)を含む。
感光性樹脂組成物が、アルカリ可溶性樹脂(A)及び光重合性モノマー(B)とともに、光重合開始剤(C-I)及びラクタム系顔料(D1)を組み合わせて含むことによって、感光性樹脂組成物を用いて、基板に良好に密着する硬化膜を形成できる、且つ硬化膜からのアウトガスの発生を抑制できるパターン化された硬化膜を形成できる。
かかるパターン化された硬化膜は、カラーフィルタ、有機EL表示素子、量子ドットディスプレイ、又は有機TFTアレイ等において画素を区画するバンクの形成に好適に用いられる。上記の感光性樹脂組成物を用いる場合、基板に良好に密着するバンクを形成でき、且つ、表示装置が備える種々の部材の劣化の原因となりうるアウトガスのバンクからの発生を抑制できることにより、カラーフィルタ、有機EL表示素子、量子ドットディスプレイ、又は有機TFTアレイ等を備える表示装置によって良好な画質の画像を長期間にわたり表示可能であるためである。
以下、感光性樹脂組成物が含む、必須又は任意の成分と、感光性樹脂組成物の製造方法とについて順に説明する。
<アルカリ可溶性樹脂(A)>
感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂(A)を含む。アルカリ可溶性樹脂(A)としては特に限定されず、従来から種々の感光性樹脂組成物に配合されているアルカリ可溶性樹脂から適宜選択できる。
ここで、本明細書において、アルカリ可溶性樹脂(A)とは、分子内にアルカリ可溶性を持たせる官能基(例えば、フェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基等)を備える樹脂を指す。
アルカリ可溶性樹脂(A)として好適な樹脂としては、カルド構造を有する樹脂(a-1)(以下、「カルド樹脂(a-1)」とも記す。)が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂としてカルド構造を有する樹脂(a-1)を用いる場合、解像性に優れる感光性樹脂組成物を得やすく、感光性樹脂組成物を用いて加熱により過度にフローしにくい硬化膜を形成しやすい。このため、形状の良好な硬化膜を形成しやすい。
〔カルド構造を有する樹脂(a-1)〕
カルド骨格を有する樹脂(a-1)としては、その構造中にカルド骨格を有し、所定のアルカリ可溶性を有する樹脂を用いることができる。カルド骨格とは、第1の環状構造を構成している1つの環炭素原子に、第2の環状構造と第3の環状構造とが結合した骨格をいう。なお、第2の環状構造と、第3の環状構造とは、同一の構造であっても異なった構造であってもよい。
カルド骨格の代表的な例としては、フルオレン環の9位の炭素原子に2つの芳香環(例えばベンゼン環)が結合した骨格が挙げられる。
カルド樹脂(a-1)としては、特に限定されず、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 0007282631000005
式(a-1)中、Xは、下記式(a-2)で表される基を示す。m1は0以上20以下の整数を示す。
Figure 0007282631000006
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以上6以下の炭化水素基、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、Ra3は、それぞれ独立に直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示し、m2は、0又は1を示し、Wは、下記式(a-3)で表される基を示す。
Figure 0007282631000007
式(a-2)中、Ra3としては、炭素原子数1以上20以下のアルキレン基が好ましく、炭素原子数1以上10以下のアルキレン基がより好ましく、炭素原子数1以上6以下のアルキレン基が特に好ましく、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、及びプロパン1,3-ジイル基が最も好ましい。
式(a-3)中の環Aは、芳香族環と縮合していてもよく置換基を有していてもよい脂肪族環を示す。脂肪族環は、脂肪族炭化水素環であっても、脂肪族複素環であってもよい。
脂肪族環としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等が挙げられる。
具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンが挙げられる。
脂肪族環に縮合してもよい芳香族環は、芳香族炭化水素環でも芳香族複素環でもよく、芳香族炭化水素環が好ましい。具体的にはベンゼン環、及びナフタレン環が好ましい。
式(a-3)で表される2価基の好適な例としては、下記の基が挙げられる。
Figure 0007282631000008
式(a-1)中の2価基Xは、残基Zを与えるテトラカルボン酸二無水物と、下式(a-2a)で表されるジオール化合物とを反応させることにより、カルド樹脂(a-1)中に導入される。
Figure 0007282631000009
式(a-2a)中、Ra1、Ra2、Ra3、及びm2は、式(a-2)について説明した通りである。式(a-2a)中の環Aについては、式(a-3)について説明した通りである。
式(a-2a)で表されるジオール化合物は、例えば、以下の方法により製造し得る。
まず、下記式(a-2b)で表されるジオール化合物が有するフェノール性水酸基中の水素原子を、必要に応じて、常法に従って、-Ra3-OHで表される基に置換した後、エピクロルヒドリン等を用いてグリシジル化して、下記式(a-2c)で表されるエポキシ化合物を得る。
次いで、式(a-2c)で表されるエポキシ化合物を、アクリル酸又はメタクリル酸と反応させることにより、式(a-2a)で表されるジオール化合物が得られる。
式(a-2b)及び式(a-2c)中、Ra1、Ra3、及びm2は、式(a-2)について説明した通りである。式(a-2b)及び式(a-2c)中の環Aについては、式(a-3)について説明した通りである。
なお、式(a-2a)で表されるジオール化合物の製造方法は、上記の方法に限定されない。
Figure 0007282631000010
式(a-2b)で表されるジオール化合物の好適な例としては、以下のジオール化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000011
上記式(a-1)中、Ra0は水素原子又は-CO-Y-COOHで表される基である。ここで、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、下記式(a-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物、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以上20以下の整数を示す。
Figure 0007282631000012
(式(a-4)中、Ra4、Ra5、及びRa6は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上10以下のアルキル基及びフッ素原子からなる群より選択される1種を示し、m3は、0以上12以下の整数を示す。)
式(a-4)中のRa4として選択され得るアルキル基は、炭素原子数が1以上10以下のアルキル基である。アルキル基の備える炭素原子数をこの範囲に設定することで、得られるカルボン酸エステルの耐熱性を一段と向上させることができる。Ra4がアルキル基である場合、その炭素原子数は、耐熱性に優れるカルド樹脂を得やすい点から、1以上6以下が好ましく、1以上5以下がより好ましく、1以上4以下がさらに好ましく、1以上3以下が特に好ましい。
a4がアルキル基である場合、当該アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。
式(a-4)中のRa4としては、耐熱性に優れるカルド樹脂を得やすい点から、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1以上10以下のアルキル基がより好ましい。式(a-4)中のRa4は、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基又はイソプロピル基がより好ましく、水素原子又はメチル基が特に好ましい。
式(a-4)中の複数のRa4は、高純度のテトラカルボン酸二無水物の調製が容易であることから、同一の基であるのが好ましい。
式(a-4)中のm3は0以上12以下の整数を示す。m3の値を12以下とすることによって、テトラカルボン酸二無水物の精製を容易にすることができる。
テトラカルボン酸二無水物の精製が容易である点から、m3の上限は5が好ましく、3がより好ましい。
テトラカルボン酸二無水物の化学的安定性の点から、m3の下限は1が好ましく、2がより好ましい。
式(a-4)中のm3は、2又は3が特に好ましい。
式(a-4)中のRa5、及びRa6として選択され得る炭素原子数1以上10以下のアルキル基は、Ra4として選択され得る炭素原子数1以上10以下のアルキル基と同様である。
a5、及びRa6は、テトラカルボン酸二無水物の精製が容易である点から、水素原子、又は炭素原子数1以上10以下(好ましくは1以上6以下、より好ましくは1以上5以下、さらに好ましくは1以上4以下、特に好ましくは1以上3以下)のアルキル基であるのが好ましく、水素原子又はメチル基であるのが特に好ましい。
式(a-4)で表されるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物(別名「ノルボルナン-2-スピロ-2’-シクロペンタノン-5’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物」)、メチルノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2’’-(メチルノルボルナン)-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロヘキサノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物(別名「ノルボルナン-2-スピロ-2’-シクロヘキサノン-6’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物」)、メチルノルボルナン-2-スピロ-α-シクロヘキサノン-α’-スピロ-2’’-(メチルノルボルナン)-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロプロパノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロブタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロヘプタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロオクタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロノナノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロウンデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロドデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロトリデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロテトラデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタデカノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-(メチルシクロペンタノン)-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン-2-スピロ-α-(メチルシクロヘキサノン)-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン-5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
カルド樹脂(a-1)の重量平均分子量は、1000以上40000以下であることが好ましく、1500以上30000以下であることがより好ましく、2000以上10000以下であることがさらに好ましい。上記の範囲とすることにより、良好な現像性を得ながら、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜について十分な耐熱性と、機械的強度とを得ることができる。
〔ノボラック樹脂(a-2)〕
加熱により過度にフローしにくい硬化膜を形成しやすい点から、アルカリ可溶性樹脂(A)がノボラック樹脂(a-2)を含むのも好ましい。
ノボラック樹脂(a-2)としては、従来から感光性樹脂組成物に配合されている種々のノボラック樹脂を用いることができる。ノボラック樹脂(a-2)としては、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物(以下、単に「フェノール類」という。)とアルデヒド類とを酸触媒下で付加縮合させることにより得られるものが好ましい。
(フェノール類)
ノボラック樹脂(a-2)を作製する際に用いられるフェノール類としては、例えば、フェノール;o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール等のクレゾール類;2,3-キシレノール、2,4-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール等のキシレノール類;o-エチルフェノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール等のエチルフェノール類;2-イソプロピルフェノール、3-イソプロピルフェノール、4-イソプロピルフェノール、o-ブチルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、並びにp-tert-ブチルフェノール等のアルキルフェノール類;2,3,5-トリメチルフェノール、及び3,4,5-トリメチルフェノール等のトリアルキルフェノール類;レゾルシノール、カテコール、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、及びフロログリシノール等の多価フェノール類;アルキルレゾルシン、アルキルカテコール、及びアルキルハイドロキノン等のアルキル多価フェノール類(いずれのアルキル基も炭素原子数1以上4以下である。);α-ナフトール;β-ナフトール;ヒドロキシジフェニル;並びにビスフェノールA等が挙げられる。これらのフェノール類は、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。
これらのフェノール類の中でも、m-クレゾール及びp-クレゾールが好ましく、m-クレゾールとp-クレゾールとを併用することがより好ましい。この場合、両者の配合割合を調整することにより、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜の耐熱性等の諸特性を調節することができる。
m-クレゾールとp-クレゾールの配合割合は特に限定されるものではないが、m-クレゾール/p-クレゾールのモル比で、3/7以上8/2以下が好ましい。m-クレゾール及びp-クレゾールをかかる範囲の比率で用いることにより、耐熱性に優れる硬化膜を形成可能な感光性樹脂組成物を得やすい。
また、m-クレゾールと、2,3,5-トリメチルフェノールとを併用して製造されるノボラック樹脂も好ましい。かかるノボラック樹脂を用いる場合、耐熱性に優れる硬化膜を形成できる感光性樹脂組成物を、特に得やすい。
m-クレゾールと2,3,5-トリメチルフェノールの配合割合は特に限定されるものではないが、m-クレゾール/2,3,5-トリメチルフェノールのモル比で、70/30以上95/5以下が好ましい。
(アルデヒド類)
ノボラック樹脂(a-2)を作製する際に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、ニトロベンズアルデヒド、及びアセトアルデヒド等が挙げられる。これらのアルデヒド類は、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。
(酸触媒)
ノボラック樹脂(a-2)を作製する際に用いられる酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、及び亜リン酸等の無機酸類;蟻酸、シュウ酸、酢酸、ジエチル硫酸、及びパラトルエンスルホン酸等の有機酸類;並びに酢酸亜鉛等の金属塩類等が挙げられる。これらの酸触媒は、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。
(分子量)
ノボラック樹脂(a-2)のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw;以下、単に「重量平均分子量」ともいう。)は、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜の耐熱性の観点から、下限値として2000が好ましく、5000がより好ましく、10000が特に好ましく、15000がさらに好ましく、20000が最も好ましく、上限値として50000が好ましく、45000がより好ましく、40000がさらに好ましく、35000が最も好ましい。
ノボラック樹脂(a-2)としては、ポリスチレン換算の重量平均分子量が異なるものを少なくとも2種組み合わせて用いることができる。重量平均分子量が異なるものを大小組み合わせて用いることにより、感光性樹脂組成物の現像性と、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜の耐熱性とのバランスをとることができる。
〔変性エポキシ樹脂(a-3)〕
アルカリ可溶性樹脂(A)は、エポキシ化合物(a-3a)と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)との反応物の、多塩基酸無水物(a-3c)付加体(a-3)を含んでいてもよい。かかる付加体について、「変性エポキシ樹脂(a-3)」とも記す。
なお、本出願の明細書及び特許請求の範囲において、上記の定義に該当する化合物であって、前述のカルド構造を有する樹脂(a-1)に該当しない化合物を、変性エポキシ樹脂(a-3)とする。
以下、エポキシ化合物(a-3a)、不飽和基含有カルボン酸(a-3b)、及び多塩基酸無水物(a-3c)について説明する。
<エポキシ化合物(a-3a)>
エポキシ化合物(a-3a)は、エポキシ基を有する化合物であれば特に限定されず、芳香族基を有する芳香族エポキシ化合物であっても、芳香族基を含まない脂肪族エポキシ化合物であってもよく、芳香族基を有する芳香族エポキシ化合物が好ましい。
エポキシ化合物(a-3a)は、単官能エポキシ化合物であっても、2官能以上の多官能エポキシ化合物であってもよく、多官能エポキシ化合物が好ましい。
エポキシ化合物(a-3a)の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、及びビフェニル型エポキシ樹脂等の2官能エポキシ樹脂;ダイマー酸グリシジルエステル、及びトリグリシジルエステル等のグリシジルエステル型エポキシ樹脂;テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、及びテトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂;フロログリシノールトリグリシジルエーテル、トリヒドロキシビフェニルトリグリシジルエーテル、トリヒドロキシフェニルメタントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、2-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-2-[4-[1,1-ビス[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]エチル]フェニル]プロパン、及び1,3-ビス[4-[1-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-1-[4-[1-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチル]フェノキシ]-2-プロパノール等の3官能型エポキシ樹脂;テトラヒドロキシフェニルエタンテトラグリシジルエーテル、テトラグリシジルベンゾフェノン、ビスレゾルシノールテトラグリシジルエーテル、及びテトラグリシドキシビフェニル等の4官能型エポキシ樹脂が挙げられる。
また、エポキシ化合物(a-3a)としては、ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物が好ましい。
ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物は、主鎖に下記式(a-3a-1)で表されるビフェニル骨格を少なくとも1つ以上有するのが好ましい。
ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物は、2以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物であるのが好ましい。
ビフェニル骨格を有するエポキシ化合物を用いることにより、感度と現像性とのバランスに優れ、基板への密着性に優れる硬化膜を形成できる樹脂組成物を得やすい。
Figure 0007282631000013
(式(a-3a-1)中、Ra7は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上12以下のアルキル基、ハロゲン原子、又は置換基を有してもよいフェニル基であり、jは1以上4以下の整数である。)
a7が炭素原子数1以上12以下のアルキル基である場合、アルキル基の具体例としては、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、イソデシル基、n-ウンデシル基、及びn-ドデシル基が挙げられる。
a7がハロゲン原子である場合、ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。
a7が置換基を有してもよいフェニル基である場合、フェニル基上の置換基の数は特に限定されない。フェニル基上の置換基の数は、0以上5以下であり、0又は1が好ましい。
置換基の例としては、炭素原子数1以上4以下のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基、炭素原子数2以上4以下の脂肪族アシル基、ハロゲン原子、シアノ基、及びニトロ基が挙げられる。
上記式(a-3a-1)で表されるビフェニル骨格を有するエポキシ化合物(a-3a)としては特に限定されないが、例えば、下記式(a-3a-2)で表されるエポキシ化合物を挙げることができる。
Figure 0007282631000014
(式(a-3a-2)中、Ra7及びjは、式(a-3a-1)と同様であり、kは括弧内の構成単位の平均繰り返し数であって0以上10以下である。)
式(a-3a-2)で表されるエポキシ化合物の中では、感度と現像性とのバランスに優れる感光性樹脂組成物を特に得やすいことから、下記式(a-3a-3)で表される化合物が好ましい。
Figure 0007282631000015
(式(a-3a-3)中、kは、式(a-3a-2)と同様である。)
(不飽和基含有カルボン酸(a-3b))
変性エポキシ化合物(a-3)を調製するにあたって、エポキシ化合物(a-3a)と、不飽和基含有カルボン酸(a-3b)とを反応させる。
不飽和基含有カルボン酸(a-3b)としては、分子中にアクリル基やメタクリル基等の反応性の不飽和二重結合を含有するモノカルボン酸が好ましい。このような不飽和基含有カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、β-スチリルアクリル酸、β-フルフリルアクリル酸、α-シアノ桂皮酸、桂皮酸等を挙げることができる。また、不飽和基含有カルボン酸(a-3b)は、単独又は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(a-3a)と、不飽和基含有カルボン酸(a-3b)とは、公知の方法により反応させることができる。好ましい反応方法としては、例えば、エポキシ化合物(a-3a)と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)とを、トリエチルアミン、ベンジルエチルアミン等の3級アミン、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、ピリジン、又はトリフェニルホスフィン等を触媒として、有機溶剤中、反応温度50℃以上150℃以上で数時間以上数十時間以下の間反応させる方法が挙げられる。
エポキシ化合物(a-3a)と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)との反応における両者の使用量の比率は、エポキシ化合物(a-3a)のエポキシ当量と、不飽和基含有カルボン酸(a-3b)のカルボン酸当量との比として、通常1:0.5~1:2が好ましく、1:0.8~1:1.25がより好ましく、1:0.9~1:1.1が特に好ましい。
エポキシ化合物(a-3a)の使用量と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)の使用量との比率が、前記の当量比で1:0.5~1:2であると、架橋効率が向上する傾向があり好ましい。
(多塩基酸無水物(a-3c))
多塩基酸無水物(a-3c)は、2個以上のカルボキシ基を有するカルボン酸の無水物である。
多塩基酸無水物(a-3c)としては、特に限定されないが、例えば、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、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3-メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、3-エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、4-エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、3-メチルテトラヒドロ無水フタル酸、4-メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3-エチルテトラヒドロ無水フタル酸、4-エチルテトラヒドロ無水フタル酸、下記式(a-3c-1)で表される化合物、及び下記式(a-3c-2)で表される化合物を挙げることができる。また、多塩基酸無水物(a-3c)は、単独又は2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Figure 0007282631000016
(式(a-3c-2)中、Ra8は、炭素原子数1以上10以下の置換基を有してもよいアルキレン基を示す。)
多塩基酸無水物(a-3c)としては、感度と現像性とのバランスに優れる感光性樹脂組成物を得やすいことから、ベンゼン環を2個以上有する化合物であることが好ましい。また、多塩基酸無水物(a-3c)は、上記式(a-3c-1)で表される化合物、及び上記式(a-3c-2)で表される化合物の少なくとも一方を含むのがより好ましい。
エポキシ化合物(a-3a)と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)とを反応させた後、多塩基酸無水物(a-3c)を反応させる方法は、公知の方法から適宜選択できる。
また、使用量比は、エポキシ化合物(a-3a)と不飽和基含有カルボン酸(a-3b)との反応後の成分中のOH基のモル数と、多塩基酸無水物(a-3c)の酸無水物基の当量比で、通常1:1~1:0.1であり、好ましくは1:0.8~1:0.2である。上記範囲とすることにより、現像性が良好である感光性樹脂組成物を得やすい。
また、変性エポキシ樹脂(a-3)の酸価は、樹脂固形分で、10mgKOH/g以上150mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは、70mgKOH/g以上110mgKOH/g以下である。樹脂の酸価を10mgKOH/g以上にすることにより現像液に対する充分な溶解性が得られ、また、酸価を150mgKOH/g以下にすることにより充分な硬化性を得ることができ、表面性を良好にすることができる。
また、変性エポキシ樹脂(a-3)の重量平均分子量は、1000以上40000以下であることが好ましく、より好ましくは、2000以上30000以下である。重量平均分子量が1000以上であることにより耐熱性、及び強度に優れる硬化膜を形成しやすい。また、40000以下であることにより現像液に対する十分な溶解性を示す感光性樹脂組成物を得やすい。
〔アクリル系樹脂(a-4)〕
アクリル系樹脂(a-4)もまたアルカリ可溶性樹脂(A)を構成する成分として好ましい。
アクリル系樹脂(a-4)としては、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位、及び/又は(メタ)アクリル酸エステル等の他のモノマーに由来する構成単位を含むものを用いることができる。(メタ)アクリル酸は、アクリル酸、又はメタクリル酸である。(メタ)アクリル酸エステルは、下記式(a-4-1)で表されるものであって、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。
Figure 0007282631000017
上記式(a-4-1)中、Ra9は、水素原子又はメチル基であり、Ra10は、1価の有機基である。この有機基は、該有機基中にヘテロ原子等の炭化水素基以外の結合や置換基を含んでいてもよい。また、この有機基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよい。
a10の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、本発明の効果が損なわれない限り特に限定されず、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシ基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、アルキルエーテル基、アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アミノ基(-NH、-NHR、-NRR’:R及びR’はそれぞれ独立に炭化水素基を示す)等が挙げられる。上記置換基に含まれる水素原子は、炭化水素基によって置換されていてもよい。また、上記置換基に含まれる炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、及び環状のいずれでもよい。
また、Ra10としての有機基は、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、エポキシ基、オキセタニル基等の反応性の官能基を有していてもよい。
アクリロイルオキシ基やメタクリロイルオキシ基等の、不飽和二重結合等を有するアシル基は、例えば、エポキシ基を有する構成単位を含むアクリル系樹脂(a-4)における、エポキシ基の少なくとも一部に、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和カルボン酸を反応させることにより製造することができる。
また、アクリル系樹脂(a-4)が有する、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和カルボン酸に由来する構成単位に対して、エポキシ基と不飽和二重結合とを有する化合物を反応させることによって、アクリル系樹脂(a-4)に不飽和二重結合を導入することができる。エポキシ基と不飽和二重結合とを有する化合物としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートや、後述する式(a-4-1a)~(a-4-1o)で表される化合物を用いることができる。
a10としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、又は複素環基が好ましく、これらの基は、ハロゲン原子、水酸基、アルキル基、又は複素環基で置換されていてもよい。また、これらの基がアルキレン部分を含む場合、アルキレン部分は、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。
アルキル基が、直鎖状又は分岐鎖状のものである場合、その炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、1以上15以下がより好ましく、1以上10以下が特に好ましい。好適なアルキル基の例としては、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、イソデシル基等が挙げられる。
アルキル基が、脂環式基、又は脂環式基を含む基である場合、アルキル基に含まれる好適な脂環式基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等単環の脂環式基や、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、及びテトラシクロドデシル基等の多環の脂環式基が挙げられる。
式(a-4-1)で表される化合物が、エポキシ基を有する鎖状の基をRa10として有する場合の、式(a-4-1)で表される化合物の具体例としては、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が挙げられる。
また、式(a-4-1)で表される化合物は、脂環式エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルであってもよい。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。
式(a-4-1)で表される化合物が脂環式エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルである場合の具体例としては、例えば下記式(a-4-1a)~(a-4-1o)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(a-4-1a)~(a-4-1e)で表される化合物が好ましく、下記式(a-4-1a)~(a-4-1c)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0007282631000018
Figure 0007282631000019
Figure 0007282631000020
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以上6以下の2価の脂肪族飽和炭化水素基を示し、Ra22は炭素原子数1以上10以下の2価の炭化水素基を示し、tは0以上10以下の整数を示す。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。
また、アクリル系樹脂(a-4)は、(メタ)アクリル酸エステル以外のモノマーを重合させたものであってもよい。このようなモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド類、不飽和カルボン酸類、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。
(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。
不飽和カルボン酸類としては、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。
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、ビニルフェニルアセテート、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。
アクリル系樹脂(a-4)における、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位の量と、他のモノマーに由来する構成単位の量とは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。アクリル系樹脂(a-4)における、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位の量は、アクリル系樹脂(a-4)の全構成単位のモル数に対して、5モル%以上50モル%以下が好ましく、10モル%以上30モル%以下がより好ましい。
アクリル系樹脂(a-4)が、不飽和二重結合を有する構成単位を有する場合、アクリル系樹脂(a-4)における不飽和二重結合を有する構成単位の量は、アクリル系樹脂(a-4)の全構成単位のモル数に対して、1モル%以上50モル%以下が好ましく、1モル%以上30モル%以上がより好ましく、1モル%以上20モル%以下が特に好ましい。
アクリル系樹脂(a-4)が、上記の範囲内の量の不飽和二重結合を有する構成単位を含むことにより、アクリル系樹脂をレジスト膜内の架橋反応に取り込んで均一化できるため硬化膜の耐熱性、機械特性の向上に有効である。
アクリル系樹脂(a-4)の重量平均分子量は、2000以上50000以下であることが好ましく、3000以上30000以下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、感光性樹脂組成物の膜形成能、露光後の現像性のバランスがとりやすい傾向がある。
アルカリ可溶性樹脂(A)の含有量は、後述する有機溶剤(S)の質量を除いた感光性樹脂組成物の質量(固形分全体)に対して20質量%以上85質量%以下であることが好ましく、25質量%以上75質量%以下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、現像性に優れる感光性樹脂組成物を得やすい。
<光重合性モノマー(B)>
光重合性モノマー(B)としては、エチレン性不飽和基を有するモノマーを好ましく用いることができる。このエチレン性不飽和基を有するモノマーには、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、ジメチルアミノエチル(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、又はヘキサメチレンジイソシアネート等と2-ビドロキシエチル(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。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの中でも、感光性樹脂組成物の基板への密着性、感光性樹脂組成物の硬化後の強度を高める傾向にある点から、3官能以上の多官能モノマーが好ましく、4官能以上の多官能モノマーがより好ましく、5官能以上の多官能モノマーがさらに好ましい。
光重合性モノマー(B)の感光性樹脂組成物中の含有量は、後述する有機溶剤(S)の質量を除いた感光性樹脂組成物の質量(固形分全体)に対して1質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましい。上記の範囲とすることにより、感度、現像性、解像性のバランスがとりやすい傾向がある。
<光重合開始剤(C)>
感光性樹脂組成物は、光重合開始剤(C)として、下記式(C1)で表される光重合開始剤(C-I)を含む。
Figure 0007282631000021
式(C1)中、X01は、下記式(C1-1)で表される構造において、芳香族環上に結合する水素原子のうち、t2+t3個の水素原子を除いた基である。X02及びX03は、それぞれ独立に1価の有機基である。X04及びX05は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基である。t0~t3は、それぞれ独立に、0又は1であり、t2及びt3の少なくとも一方は1である。
Figure 0007282631000022
式(C1-1)中、X06は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する1価の置換基を有してもよい芳香族基である。X07及びX08は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基である。t4及びt5は、それぞれ独立に0又は1であり、t4及びt5の少なくとも一方が1である。
式(C1-1)中、X06は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する1価の置換基を有してもよい芳香族基である。当該芳香族基は、アリール基であっても、ヘテロアリール基であってもよい。ヘテロアリール基が有するヘテロ原子としては、O、S、N、P、及びSi等が挙げられる。
06としての、置換基を有してもよい芳香族基の炭素原子数は特に限定されない。X06としての置換基を有してもよい芳香族基の炭素原子数は、例えば、1以上50以下が好ましく、1以上30以下がより好ましく、1以上20以下が特に好ましい。なお、置換基を有してもよい芳香族基の炭素原子数には、置換基の炭素原子数を含まない。
06としてのヘテロアリー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、テトラゾール、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。
06がアリール基である場合の好適な例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、2-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び4-フェニルフェニル基が挙げられる。
06としての芳香族基は置換基を有していてもよい。X06としての芳香族基が有していてもよい置換基の例としては、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、炭素原子数1以上20以下のアルコキシ基、炭素原子数3以上10以下のシクロアルキル基、炭素原子数3以上10以下のシクロアルコキシ基、炭素原子数2以上20以下の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2以上20以下のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2以上20以下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以上20以下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以上20以下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。
06としての芳香族基が有してもよい置換基の数は特に限定されず、1であっても2以上の複数であってもよい。X06としての芳香族基が複数の置換基を有する場合、当該複数の置換基は同一であっても異なっていてもよい。
06としての上記の基の中では、光重合開始剤(C-I)の合成及び入手の容易性等から、アリール基が好ましく、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、及びナフタレン-2-イル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
式(C1-1)中、X07及びX08は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基である。
アロイル基に含まれるアリール基の炭素原子数は、例えば、6以上50以下が好ましく、6以上30以下がより好ましく、6以上20以下が特に好ましい。なお、アロイル基に含まれるアリール基が置換基を有する場合、上記のアリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。
アロイル基に含まれるアリール基の好適な例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、2-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び4-フェニルフェニル基が挙げられる。
ヘテロアロイル基に含まれるヘテロアリール基の炭素原子数は、例えば、1以上50以下が好ましく、1以上30以下がより好ましく、1以上20以下が特に好ましい。なお、アロイル基に含まれるヘテロアリール基が置換基を有する場合、上記のヘテロアリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。
ヘテロアロイル基に含まれるヘテロアリール基を構成する複素環の好適な例としては、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、テトラゾール、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。
ヘテロアリール基が有する結合手は、上記の複素環を構成する炭素原子に結合してもよく、上記の複素環を構成するヘテロ原子に結合してもよい。
置換基を有してもよいアロイル基、及び置換基を有してもよいヘテロアロイル基が有してもよい置換基は、X06としての芳香族基が有してもよい置換基と同様である。
置換基を有してもよいアロイル基、及び置換基を有してもよいヘテロアロイル基が有してもよい置換基の数は特に限定されず、1であっても2以上の複数であってもよい。置換基を有してもよいアロイル基、及び置換基を有してもよいヘテロアロイル基が複数の置換基を有する場合、当該複数の置換基は同一であっても異なっていてもよい。
置換基を有してもよいアロイル基、及び置換基を有してもよいヘテロアロイル基の好適な具体例としては、ベンゾイル基、2-メチルベンゾイル基、3-メチルベンゾイル基、4-メチルベンゾイル基、2,3-ジメチルベンゾイル基、2,4-ジメチルベンゾイル基、2,5-ジメチルベンゾイル基、2,6-ジメチルベンゾイル基、3,4-ジメチルベンゾイル基、3,5-ジメチルベンゾイル基、2-メトキシベンゾイル基、3-メトキシベンゾイル基、4-メトキシベンゾイル基、2,3-ジメトキシベンゾイル基、2,4-ジメトキシベンゾイル基、2,5-ジメトキシベンゾイル基、2,6-ジメトキシベンゾイル基、3,4-ジメトキシベンゾイル基、3,5-ジメトキシベンゾイル基、2-クロロベンゾイル基、3-クロロベンゾイル基、4-クロロベンゾイル基、2,3-ジクロロベンゾイル基、2,4-ジクロロベンゾイル基、2,5-ジクロロベンゾイル基、2,6-ジクロロベンゾイル基、3,4-ジクロロベンゾイル基、3,5-ジクロロベンゾイル基、2-(9H-カルバゾール-9-イル)ベンゾイル基、3-(9H-カルバゾール-9-イル)ベンゾイル基、4-(9H-カルバゾール-9-イル)ベンゾイル基、チオフェン-2-イルカルボニル基、フラン-2-イルカルボニル基、ピロール-2-イルカルボニル基、ベンゾチオフェン-2-イルカルボニル基、ベンゾフラン-2-イルカルボニル基、及びインドール-2-イルカルボニル基が挙げられる。
01は、上記式(C1-1)で表される構造において、芳香族環上に結合する水素原子のうち、t2+t3個の水素原子を除いた基であれば特に限定されない。上記式(C1-1)で表される基としては、下記式(C1-1a)~式(C1-1c)で表される1価又は2価の基が好ましい。
Figure 0007282631000023
式(C1-1a)~式(C1-c)において、t4、t5、及びX06、X07、及びX08は、式(C1-1)と同様である。X09は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する2価の芳香族基である。X09が有する2つの結合手のうち、式(C1-1a)及び式(C1-1c)においてカルバゾール環に結合する結合手の他方の結合手は、X09中に含まれる芳香族環を構成する炭素原子に結合する。
なお、X07は、前述のX06としての芳香族環を含む1価の有機基から、芳香族環上に結合する1つの水素原子を除いた2価の基に相当する。
前述の通り、X06としての芳香族基としては、アリール基が好ましく、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、及びナフタレン-2-イル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
このため、X09としては、o-フェニレン基、m-フェニレン基、及びp-フェニレン基等のフェニレン基や、ナフタレン-2,6-ジイル基、ナフタレン-2,7-ジイル基、ナフタレン-1,2-ジイル基、ナフタレン-1,4-ジイル基、及びナフタレン-1,6-ジイル基等のナフタレンジイル基が好ましく、o-フェニレン基、m-フェニレン基、及びp-フェニレン基等のフェニレン基がより好ましく、p-フェニレン基が特に好ましい。
式(C1-1a)~式(C1-1c)において、カルバゾール環上でのX07及びX08の結合位置は特に限定されない。
式(C1)で表される化合物の合成及び入手が容易である点等から、式(C1-1a)で表される基、(C1-1b)で表される基、及び式(C1-1c)で表される基の好ましい例としては、それぞれ、式(C1-1aa)で表される基、式(C1-1ba)で表される基、及び式(C1-1ca)で表される基が挙げられる。
Figure 0007282631000024
式(C1)中、X02及びX03は、それぞれ独立に1価の有機基である。X02及びX03のとしての好適な有機基の例としては、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、置換基を有してもよいヘテロシクリルカルボニル基、1、又は2の有機基で置換されたアミノ基、アミノ基で置換されたアルキル基、1、又は2の有機基で置換されたアミノ基で置換されたアルキル基、モルホリン-1-イル基、及びピペラジン-1-イル基等が挙げられる。
02及びX03がアルキル基である場合、アルキル基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、1以上6以下がより好ましい。また、X02及びX03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。X02及びX03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、X02及びX03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。
02及びX03がアルコキシ基である場合、アルコキシ基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、1以上6以下がより好ましい。また、X02及びX03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。X02及びX03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、X02及びX03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。
02及びX03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、シクロアルキル基又はシクロアルコキシ基の炭素原子数は、3以上10以下が好ましく、3以上6以下がより好ましい。X02及びX03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。X02及びX03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。
02及びX03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、飽和脂肪族アシル基又は飽和脂肪族アシルオキシ基の炭素原子数は、2以上21以下が好ましく、2以上7以下がより好ましい。Rc7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。X02及びX03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。
02及びX03がアルコキシカルボニル基である場合、アルコキシカルボニル基の炭素原子数は、2以上20以下が好ましく、2以上7以下がより好ましい。X02及びX03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。
02及びX03がフェニルアルキル基である場合、フェニルアルキル基の炭素原子数は、7以上20以下が好ましく、7以上10以下がより好ましい。また、X02及びX03がナフチルアルキル基である場合、ナフチルアルキル基の炭素原子数は、11以上20以下が好ましく、11以上14以下がより好ましい。X02及びX03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。X02及びX03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。X02及びX03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、Rc7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。
02及びX03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、当該縮合環を構成する単環の数は3までとする。ヘテロシクリル基は、芳香族基(ヘテロアリール基)であっても、非芳香族基であってもよい。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、キノキサリン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、ピペリジン、テトラヒドロピラン、及びテトラヒドロフラン等が挙げられる。Rc7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。
02及びX03がヘテロシクリルカルボニル基である場合、ヘテロシクリルカルボニル基に含まれるヘテロシクリル基は、X02及びX03がヘテロシクリル基である場合と同様である。
02及びX03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以上20以下のアルキル基、炭素原子数3以上10以下のシクロアルキル基、炭素原子数2以上21以下の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2以上21以下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ベンゾイル基、置換基を有してもよい炭素原子数7以上20以下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以上20以下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、X02及びX03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、β-ナフトイルアミノ基、N-アセチル-N-アセトキシアミノ基、N-プロピオニル-N-プロピオニルオキシアミノ基、等が挙げられる。
02及びX03がアミノ基で置換されたアルキル基、並びに1、又は2の有機基で置換されたアミノ基で置換されたアルキル基である場合、X02及びX03がアルキル基である場合について具体例として説明したアルキル基が、アミノ基、又は1、又は2の有機基で置換されたアミノ基が好ましい。
アミノ基で置換されたアルキル基、並びに1、又は2の有機基で置換されたアミノ基で置換されたアルキル基の好適な具体例としては、2-アミノエチル基、3-アミノ-n-プロピル基、2-アミノ-n-プロピル基、4-アミノ-n-ブチル基、2-(N,N-ジメチルアミノ)エチル基、3-(N,N-ジメチルアミノ)-n-プロピル基、2-(N,N-ジメチルアミノ)-n-プロピル基、4-(N,N-ジメチルアミノ)-n-ブチル基、2-(N,N-ジエチルアミノ)エチル基、3-(N,N-ジエチルアミノ)-n-プロピル基、2-(N,N-ジエチルアミノ)-n-プロピル基、4-(N,N-ジエチルアミノ)-n-ブチル基、2-(N-アセチル-N-アセトキシアミノ)エチル基、3-(N-アセチル-N-アセトキシアミノ)-n-プロピル基、2-(N-アセチル-N-アセトキシアミノ)-n-プロピル基、及び4-(N-アセチル-N-アセトキシアミノ)-n-ブチル基が挙げられる。
02及びX03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以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、炭素原子数2以上7以下の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2以上7以下のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2以上7以下の飽和脂肪族アシルオキシ基、炭素原子数1以上6以下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以上6以下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。
これらの置換基が、炭素原子数1以上6以下のアルキル基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、炭素原子数2以上7以下の飽和脂肪族アシル基、炭素原子数2以上7以下のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2以上7以下の飽和脂肪族アシルオキシ基、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を有するモノアルキルアミノ基、及び炭素原子数1以上6以下のアルキル基を有するジアルキルアミノ基である場合、これらの置換基中の炭素鎖中にエーテル結合(-O-)が含まれていてもよい。
02及びX03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以上4以下が好ましい。X02及びX03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。
02及びX03としてはシクロアルキルアルキル基、芳香環上に置換基を有していてもよいフェノキシアルキル基、芳香環上に置換基を有していてもよいフェニルチオアルキル基、も好ましい。フェノキシアルキル基、及びフェニルチオアルキル基が有していてもよい置換基は、フェニル基が有していてもよい置換基として前述した通りである。
有機基の中でも、X02及びX03としては、アルキル基、シクロアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基、又はシクロアルキルアルキル基、芳香環上に置換基を有していてもよいフェニルチオアルキル基が好ましい。アルキル基としては、炭素原子数1以上20以下のアルキル基が好ましく、炭素原子数1以上8以下のアルキル基がより好ましく、炭素原子数1以上4以下のアルキル基が特に好ましく、メチル基が最も好ましい。置換基を有していてもよいフェニル基の中では、メチルフェニル基が好ましく、2-メチルフェニル基がより好ましい。シクロアルキルアルキル基に含まれるシクロアルキル基の炭素原子数は、5以上10以下が好ましく、5以上8以下がより好ましく、5又は6が特に好ましい。シクロアルキルアルキル基に含まれるアルキレン基の炭素原子数は、1以上8以下が好ましく、1以上4以下がより好ましく、2が特に好ましい。シクロアルキルアルキル基の中では、シクロペンチルエチル基が好ましい。芳香環上に置換基を有していてもよいフェニルチオアルキル基に含まれるアルキレン基の炭素原子数は、1以上8以下が好ましく、1以上4以下がより好ましく、2が特に好ましい。芳香環上に置換基を有していてもよいフェニルチオアルキル基の中では、2-(4-クロロフェニルチオ)エチル基が好ましい。
また、X02及びX03としては、-A-CO-O-Aで表される基も好ましい。Aは、2価の有機基であり、2価の炭化水素基であるのが好ましく、アルキレン基であるのが好ましい。Aは、1価の有機基であり、1価の炭化水素基であるのが好ましい。
がアルキレン基である場合、アルキレン基は直鎖状でも分岐鎖状でもよく、直鎖状が好ましい。Aがアルキレン基である場合、アルキレン基の炭素原子数は1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下が特に好ましい。
の好適な例としては、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、炭素原子数7以上20以下のアラルキル基、及び炭素原子数6以上20以下の芳香族炭化水素基が挙げられる。Aの好適な具体例としては、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、n-ヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、α-ナフチルメチル基、及びβ-ナフチルメチル基等が挙げられる。
-A-CO-O-Aで表される基の好適な具体例としては、2-メトキシカルボニルエチル基、2-エトキシカルボニルエチル基、2-n-プロピルオキシカルボニルエチル基、2-n-ブチルオキシカルボニルエチル基、2-n-ペンチルオキシカルボニルエチル基、2-n-ヘキシルオキシカルボニルエチル基、2-ベンジルオキシカルボニルエチル基、2-フェノキシカルボニルエチル基、3-メトキシカルボニル-n-プロピル基、3-エトキシカルボニル-n-プロピル基、3-n-プロピルオキシカルボニル-n-プロピル基、3-n-ブチルオキシカルボニル-n-プロピル基、3-n-ペンチルオキシカルボニル-n-プロピル基、3-n-ヘキシルオキシカルボニル-n-プロピル基、3-ベンジルオキシカルボニル-n-プロピル基、及び3-フェノキシカルボニル-n-プロピル基等が挙げられる。
以上、X02及びX03について説明したが、X02及びX03としては、下記式(C1a)又は(C1b)で表される基が好ましい。
Figure 0007282631000025
式(C1a)及び(C1b)中、X010及びX011はそれぞれ有機基である。t6は0以上4以下の整数である。X010及びX011がベンゼン環上の隣接する位置に存在する場合、X010及びX011が互いに結合して環を形成してもよい。t7は1以上8以下の整数である。t8は1以上5以下の整数である。t9は0以上(t8+3)以下の整数である。X012は有機基である。
式(C1a)中のX010及びX011についての有機基の例は、X02及びX03と同様である。X010としては、アルキル基又はフェニル基が好ましい。X010がアルキル基である場合、その炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上5以下がより好ましく、1以上3以下が特に好ましく、1が最も好ましい。つまり、X010はメチル基であるのが最も好ましい。X010及びX011が結合して環を形成する場合、当該環は、芳香族環でもよく、脂肪族環でもよい。式(C1a)で表される基であって、X010及びX011が環を形成している基の好適な例としては、ナフタレン-1-イル基や、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-5-イル基等が挙げられる。上記式(C1a)中、t6は0以上4以下の整数であり、0又は1であるのが好ましく、0であるのがより好ましい。
上記式(C1b)中、X012は有機基である。有機基としては、X02及びX03について説明した有機基と同様の基が挙げられる。有機基の中では、アルキル基が好ましい。アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。アルキル基の炭素原子数は1以上10以下が好ましく、1以上5以下がより好ましく、1以上3以下が特に好ましい。X012としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が好ましく例示され、これらの中でも、メチル基がより好ましい。
上記式(C1b)中、t8は1以上5以下の整数であり、1以上3以下の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。上記式(C1b)中、t9は0以上(t8+3)以下であり、0以上3以下の整数が好ましく、0以上2以下の整数がより好ましく、0が特に好ましい。上記式(C1b)中、t7は1以上8以下の整数であり、1以上5以下の整数が好ましく、1以上3以下の整数がより好ましく、1又は2が特に好ましい。
式(C1)中、X04及びX05は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基である。X04及びX05がアルキル基である場合に有してもよい置換基としては、フェニル基、ナフチル基等が好ましく例示される。また、X04及びX05がアリール基である場合に有してもよい置換基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基、及びハロゲン原子等が好ましく例示される。
式(C1)中、X04及びX05としては、水素原子、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、フェニル基、ベンジル基、メチルフェニル基、ナフチル基等が好ましく例示され、これらの中でも、メチル基又はフェニル基がより好ましい。
以上説明した式(C1)で表されるオキシムエステル化合物について、断面形状が良好なパターン化された硬化膜を形成しやすいことから、t2とt3との和が1であり、t4とt5との和が1又は2であるのが好ましい。
前述の通り、X01としては、式(C1-1aa)で表される基、式(C1-1ba)で表される基、及び式(C1-1ca)で表される基が好ましい。
01が、式(C1-1aa)で表される基である場合の、式(C1)で表されるオキシムエステル化合物の好適な具体例としては以下の化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000026
Figure 0007282631000027
Figure 0007282631000028
Figure 0007282631000029
Figure 0007282631000030
Figure 0007282631000031
Figure 0007282631000032
Figure 0007282631000033
Figure 0007282631000034
Figure 0007282631000035
Figure 0007282631000036
Figure 0007282631000037
Figure 0007282631000038
Figure 0007282631000039
01が、式(C1-1ba)で表される基である場合の、式(C1)で表されるオキシムエステル化合物の好適な具体例としては以下の化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000040
Figure 0007282631000041
Figure 0007282631000042
Figure 0007282631000043
Figure 0007282631000044
Figure 0007282631000045
Figure 0007282631000046
Figure 0007282631000047
01が、式(C1-1ca)で表される基である場合の、式(C1)で表されるオキシムエステル化合物の好適な具体例としては以下の化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000048
Figure 0007282631000049
Figure 0007282631000050
Figure 0007282631000051
Figure 0007282631000052
Figure 0007282631000053
Figure 0007282631000054
Figure 0007282631000055
<光重合開始剤(C-II)>
感光性樹脂組成物は、光重合開始剤(C)として、前述の光重合開始剤(C-II)とともに、光重合開始剤(C-I)以外の他の光重合開始剤(C-II)を含んでいてもよい。他の光重合開始剤(C-II)としては、光重合開始剤(C-I)に該当しない光重合開始剤であれば特に限定されない。
光重合開始剤(C-II)の好適な例としては、2-(ベンゾイルオキシイミノ)-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-1-オクタノン(例えば、OXE-01(BASF社製)として市販される。)、及びO-アセチル-1-[6-(2-メチルベンゾイル)-9-エチル-9H-カルバゾール-3-イル]エタノンオキシム(例えば、OXE-02(BASF社製)として市販される。)等の、前述の式(C1)に該当しない構造を有するオキシムエステル化合物;2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-ジメチルアミノフェニル)ブタン-1-オン、2-(4-メチルベンジル)-2-ジエチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン、2-メチル-1-フェニル-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-メチル-1-[4-(ヘキシル)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-エチル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-1-オン等のα-アミノケトン系化合物;1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-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、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のα-ヒドロキシケトン系光重合開始剤;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、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジルメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル、4’-メチルジフェニルサルファイド、4,4’-ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系光重合開始剤;チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤;2,4,6-トリクロロ-s-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(p-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-(p-トリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-ピペニル-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-スチリル-s-トリアジン、2-(ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2-(4-メトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-s-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(ピペロニル)-6-トリアジン、2,4-トリクロロメチル-(4’-メトキシスチリル)-6-トリアジン、2-[4-(4-メトキシスチリル)フェニル]-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤;カルバゾール系光重合開始剤;2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-ブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス(4-エトキシカルボニルフェニル)-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2-ブロモフェニル)-4,4,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4,6-トリブロモフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール等のビイミダゾール系光重合開始剤;下記式で表されるようなベンズイミダゾリン系光重合開始剤等が例示される。
Figure 0007282631000056
前述の式(C1)に該当しない構造を有するオキシムエステル化合物の上記以外の好適な具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000057
Figure 0007282631000058
Figure 0007282631000059
Figure 0007282631000060
Figure 0007282631000061
Figure 0007282631000062
Figure 0007282631000063
Figure 0007282631000064
Figure 0007282631000065
Figure 0007282631000066
Figure 0007282631000067
Figure 0007282631000068
Figure 0007282631000069
Figure 0007282631000070
Figure 0007282631000071
光重合開始剤(C)の質量に対する、光重合開始剤(C-I)の質量の比率は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。光重合開始剤(C)の質量に対する、光重合開始剤(C-I)の質量の比率は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、90質量%以上がさらにより好ましく、100質量%が特に好ましい。
光重合開始剤(C)の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全体の質量に対して0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.5質量%以上20質量%以下がより好ましい。光重合開始剤(C)の含有量を上記の範囲とすることにより、硬化性が良好であり、パターン形状の不良が生じにくい感光性樹脂組成物を得ることができる。
<遮光剤(D)>
感光性樹脂組成物は、遮光剤(D)を含む。遮光剤(D)はラクタム系顔料(D1)を含む。感光性樹脂組成物が遮光剤(D)としてラクタム系顔料(D1)を含むことにより、遮光性及び絶縁性に優れる硬化膜を容易に形成できる。
〔ラクタム系顔料(D1)〕
ラクタム系顔料(D1)としては、当業者にラクタム系の化合物として認識されている顔料であれば特に限定されない。ラクタム系顔料(D1)としては、例えば、下記式(d-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007282631000072
式(d-1)中、Xは二重結合を示し、幾何異性体としてそれぞれ独立にE体又はZ体であり、Rd1は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、ニトロ基、メトキシ基、臭素原子、塩素原子、フッ素原子、カルボキシ基、又はスルホ基を示す。Rd2は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、又はフェニル基を示す。Rd3は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は塩素原子を示す。
式(d-1)で表される化合物は、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。
d1は、式(d-1)で表される化合物の製造が容易である点から、ジヒドロインドロン環の6位に結合するのが好ましく、Rd3はジヒドロインドロン環の4位に結合するのが好ましい。同様の観点から、Rd1、Rd2、及びRd3は、好ましくは水素原子である。
式(d-1)で表される化合物は、幾何異性体としてEE体、ZZ体、EZ体を有するが、これらのいずれかの単一の化合物であってもよいし、これらの幾何異性体の混合物であってもよい。
式(d-1)で表される化合物は、例えば、国際公開第2000/24736号、及び国際公開第2010/081624号に記載された方法により製造することができる。
感光性樹脂組成物中においてラクタム系顔料を良好に分散させるためには、ラクタム系顔料の平均粒子径は10nm以上1000nm以下であるのが好ましい。
遮光剤(D)の総質量に対するラクタム系顔料(D1)の質量の比率は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。遮光剤(D)の総質量に対するラクタム系顔料(D1)の質量の比率は、例えば50質量%以上が好ましく、70質量%以上であってもyく、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、100質量%であってもよい。
遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)以外の他の遮光剤を含む場合、当該他の遮光剤としては、カーボンブラック(D2)が好ましい。
〔カーボンブラック(D2)〕
カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック等の公知のカーボンブラックを用いることができるが、遮光性に優れるチャンネルブラックを用いることが好ましい。
カーボンブラック(D2)は、有機物による被覆処理、及び酸性基を導入する処理から選択される表面処理を施されているのも好ましい。表面処理の対象物である、表面処理されていないカーボンブラックとしては特に限定されず、従来より遮光剤として使用されている種々のカーボンブラックを用いることができる。
表面処理において、未処理のカーボンブラックは、1種を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。
未処理のカーボンブラックの平均一次粒子径は、5nm以上60nm以下が好ましく、10nm以上50nm以下がより好ましく、20nm以上45nm以下が特に好ましい。ここで、平均一次粒子径とは、カーボンブラック一次粒子1500個を電子顕微鏡で観察して求めた一次粒子径の相加平均値をいう。原料カーボンブラックの平均一次粒子径が過小であると、凝集を起こしやすくミルベースの安定性が悪くなり高濃度での分散が難しい。他方、原料カーボンブラックの平均一次粒子径が過大であると、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化膜において形状不良が生じやすく、表面の粗い硬化膜が形成されやすい。
未処理のカーボンブラックのDBP吸油量は、100ml/100g以下が好ましい。ここで、DBP吸油量とは、カーボンブラック100gが吸収するフタル酸ジブチル(DBP)の容量をいう(JIS6217)。未処理のカーボンブラックのDBP吸油量が過大であると、感光性樹脂組成物の高粘度化とそれにともなう塗布性悪化や、硬化膜のODや抵抗値の低下が生じしやすい。
未処理のカーボンブラックのpH値は、2以上10以下が好ましく、5以上9以下がより好ましく、4以上8以下が特に好ましい。ここで、pH値とは、カーボンブラックと蒸留水の混合液をガラス電極pH計で測定した値をいう(JIS6221)。未処理のカーボンブラックのpH値が低すぎると、表面処理されたカーボンブラックの安定性が悪くなりやすく、pH値が過大であると膜剥がれが生じやすい。
原料カーボンブラックの灰分は1.0%以下が好ましい。また原料カーボンブラック比表面積は、20m/g以上300m/g以下が好ましい。
灰分が過多であると、硬化膜の抵抗値が低下しやすい。比表面積が、小さすぎると硬化膜の形状不良が生じやすく、大きすぎると分散剤、樹脂、染料等が多量に必要であり、表面処理されたカーボンブラックの製造コストの点で不利である。
有機物による被覆処理は、未処理のカーボンブラックの表面の少なくとも一部を有機物により被覆する処理であればよい。所望する効果が得られる限りにおいて、カーボンブラックは、その表面全体を有機物により被覆されていなくてもよい。
有機物としては、カーボンブラックの表面に、物理的又は化学的に結合し得る物質であれば特に限定されない。有機物の好ましい例としては、樹脂、ワックス、油脂、長鎖脂肪酸、染料、及びシランカップリング剤等のカップリング剤等が挙げられる。
上記の有機物の中では、入手や、被覆処理が容易であること等から樹脂及び染料が好ましい。
未処理カーボンブラックを樹脂により被覆する方法は、特に限定されない。
被覆方法としては、樹脂の溶液、樹脂の微粒子を含む分散液やエマルジョンでカーボンブラックの粒子を被覆した後に、被覆層から溶媒を除去する方法が挙げられる。
また、硬化性の樹脂で被覆を行う場合、単量体、又は未硬化の樹脂前駆体とをカーボンブラックの粒子表面に付着させた後に、単量体を重合させたり、未硬化の樹脂前駆体を硬化させたりしてもよい。この場合、単量体、又は未硬化の樹脂前駆体の溶液を用いてカーボンブラックの粒子を被覆することにより、単量体、又は未硬化の樹脂前駆体とをカーボンブラックの粒子表面に付着させるのがこのましい。さらに、必要に応じて、単量体、又は未硬化の樹脂前駆体ともに、重合開始剤や硬化剤を用いてもよい。
樹脂からなるマトリクス中に、カーボンブラック粒子を分散させた後に、カーボンブラック粒子を含む樹脂を微粉砕して、樹脂で被覆されたカーボンブラック(D2)を製造することもできる。
樹脂で被覆されたカーボンブラック(D2)における樹脂被覆層の厚さは、0.5nm以上50nm以下が好ましい。
樹脂で被覆されたカーボンブラック(D2)の乾燥粉体としての電気抵抗率、いわゆる粉体抵抗は、0.5Ω・cm以上50Ω・cm以下が好ましい。
このような樹脂で被覆されたカーボンブラック(D1)を含む感光性樹脂組成物を用いる場合、体積抵抗率が高く、基板への密着性と、遮光性とに優れた硬化膜を形成しやすい。
未処理のカーボンブラックの被覆に使用できる樹脂の例としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、グリプタル樹脂、エポキシ樹脂、アルキルベンゼン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルスルフォポリフェニレンスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。このうち、エポキシ樹脂が、特に好適に使用される。
なお、後述する酸性基を導入する処理を施されたカーボンブラック(D2)に対して、有機物による被覆処理が行われてもよい。
未処理のカーボンブラックにおいて、染料で被覆される前に酸化処理が施されて、その表面に酸化処理により生成した少なくとも1種類の官能基が存在するのが好ましく、複数種類の酸化処理が施され、その表面に酸化処理により生成した2種類以上の官能基が存在するのがより好ましい。
酸化処理が施されていない未処理のカーボンブラックは、表面に酸化処理により生成した官能基を有しないか当該官能基の数が不十分であるため、得られる染料で被覆されたカーボンブラック(D2)の分散性が十分に確保できず、高抵抗の硬化膜を形成しにくい。
かかる酸化処理としては、オゾンガス、硝酸、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、無水硫酸、フッ素ガス、濃硫酸、硝酸、各種過酸化物等を用いる方法が挙げられる。
酸化処理により生成する官能基としては、水酸基、オキソ基、ヒドロペルオキシ基、カルボニル基、カルボキシ基、ペルオキシカルボン酸基、アルデヒド基、ケトン基、ニトロ基、ニトロソ基、アミド基、イミド基、スルホン酸基、スルフィン酸基、スルフェン酸基、チオカルボン酸基、クロロシル基、クロリル基、ペルクロリル基、ヨードシル基、及びヨージル基等が挙げられる。
染料で被覆されたカーボンブラック(D2)の製造に用いられる染料としては、カーボンブラックの表面に吸着可能な染料であれば特に限定されるものではなく、既知の塩基性染料、酸性染料、直接染料、反応性染料等を利用することができる。
スルホン基やカルボキシ基がカーボンブラック上の官能基と相互作用すること、アミノ基とアルカリ可溶性樹脂が反応してしまうこと、硫酸バンド等で不溶化できること等から、陰イオン性又は非イオン性の染料がより好適に利用できる。
遮光性の高い硬化膜を形成しやすい点からは、黒色に近い濃色系の染料を用いることが好ましい。
このような染料の具体例としては、Food Black No.1、Food Black No.2、Food Red No.40、Food Blue No.1、Food Yellow No.7等の食用色素染料;Bernacid Red 2BMN、Basacid Black X34(BASF X-34)(BASF社製)、Kayanol Red 3BL(Nippon Kayaku Company社製)、Dermacarbon 2GT(Sandoz社製)、Telon Fast Yellow 4GL-175、BASF Basacid Black SE 0228、Basacid Black X34(BASF X-34)(BASF社製)、Basacid Blue 750(BASF社製)、Bernacid Red(Bemcolors,Poughkeepsie,N.Y.社製)、BASF Basacid Black SE 0228(BASF社製)等の各色の酸性染料;Pontamine Brilliant Bond Blue A及びその他のPontamine Brilliant Bond Blue A及びその他のPontamine(登録商標)染料(Bayer Chemicals Corporation、Pittsburgh,PA社製)、Cartasol Yellow GTF Presscake(Sandoz,Inc社製);Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110(Sandoz,Inc.社製);Yellow Shade 16948(Tricon社製)、Direct Brilliant Pink B(Crompton & Knowles社製)、Direct Black 154、Direct Deep Black、Carta Black 2GT(Sandoz,Inc.社製)、Sirius Supra Yellow GD 167、Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Sandoz社製);Pergasol Yellow CGP(BASF社製)、Pyrazol Black BG(JCI社製)、Diazol Black RN Quad(JCJ社製)、Pontamine Brilliant Bond Blue、Berncolor A.Y. 34等の各色の直接染料;Cibacron Brilliant Red 3B-A(Reactive Red 4)(Aldrich Chemical、Milwaukee,WI社製)、Drimarene Brilliant Red X-2B(Reactive Red 56)(Pylam Products,Inc.Tempe,AZ社製)、Levafix Brilliant Red E-4B,Levafix Brilliant Red F-6BA,及び類似のLevafix(登録商標)dyes Dystar L.P.(Charlotte,NC社製)製の染料、Procion Red H8B(Reactive Red 31)(JCI America社製)等の各色の反応性染料;Neozapon Red 492(BASF社製)、Orasol Red G(BASF社製)、Aizen Spilon RedC-BH(Hodogaya Chemical Company社製)、Spirit Fast Yellow 3G、Aizen Spilon Yellow C-GNH(Hodogaya Chemical Company社製)、Orasol Black RL(BASF社製)、Orasol Black RLP(BASF社製)、Savinyl Black RLS(Sandoz社製)、Orasol Blue GN(BASF社製)、Luxol BlueMBSN(Morton-Thiokol社製)、Morfast Black Concentrate A(Morton-Thiokol社製)等の油溶性染料等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
染料で被覆されたカーボンブラック(D2)における染料の含有量は、被覆後のカーボンブラックの全質量に対して、0.5質量%以上10質量%以下が好ましく、1質量%以上7質量%以下がより好ましく、1質量%以上5質量%以下が特に好ましい。染料の含有量が過少であると、カーボンブラックの被覆が不十分であることから、高抵抗の硬化膜を形成しにくい。染料の含有量が過多であると、余剰の染料が染料で被覆されたカーボンブラックの分散を阻害し、感光性樹脂組成物の増粘や・染料で被覆されたカーボンブラック(D1)の凝集が生じやすい。
染料で被覆されたカーボンブラック(D2)において、染料で被覆されたカーボンブラック(D2)の表面に存在する染料は金属又は金属塩によりレーキ化されているのが好ましい。
かかるレーキ化により、染料が金属又は金属塩を介してカーボンブラックの表面や、酸化処理により生成した前述の官能基に固定され、染料がカーボンブラックの表面から離脱し難くなる。
このため、染料がレーキ化されると、染料が溶出し難く、ODの高い硬化膜を形成しやすい。
かかるレーキ化に用いられる金属又は金属塩としては、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム若しくはマンガン又はこれらの塩酸塩、硫酸塩等が挙げられる。これらの金属又は金属塩は、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。
レーキ化に用いられる金属又は金属塩の添加量は、染料に対して0.3倍モル以上が好ましく、0.5倍モル以上がより好ましく、0.8倍モル以上が特に好ましい。
金属又は金属塩の添加量が過少であると、染料の固定が不十分となりカーボンブラック表面から離脱しやすくなり、ミルベースの安定性が悪く抵抗値も低下するので好ましくない。
次に、染料で被覆されたカーボンブラック(D2)の製造方法について説明する。まず、原料のカーボンブラックを水(電気伝導度が一定となるよう水道水にイオン交換水を適宜混合して調製されたカーボンブラック。以下同じ。)と混合してスラリーとし、所定時間加熱撹拌してカーボンブラックを洗浄処理し、冷却後再度水洗する。次に、得られたカーボンブラックに水を加えて再びスラリーとし、上述した酸化剤を添加して所定温度で所定時間撹拌してカーボンブラックの表面を酸化処理し、水洗する。酸化処理は、必要により複数回、酸化剤の種類を変えて行う。次いで、得られた酸化処理済のカーボンブラックを水と混合して再びスラリーとし、目的の染料で被覆されたカーボンブラック(D1)に対して前述の所定の含有量となるよう染料を添加し、40~90℃で1~5時間撹拌して、カーボンブラックの表面に染料を吸着して被覆させる。さらに、添加した染料と等モルの上述した金属又は金属塩を添加し、30~70℃で1~5時間撹拌して、染料を金属又は金属塩でレーキ化してカーボンブラックの表面に染料を固定させる。そして、これを冷却後水洗し、ろ過乾燥することにより、目的の染料で被覆されたカーボンブラック(D1)を得ることができる。
酸性基を導入する処理によりカーボンブラック(D2)に導入される酸性基は、ブレンステッドの定義による酸性を示す官能基である。酸性基の具体例としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。カーボンブラックに導入された酸性基は、塩を形成していてもよい。酸性基と塩を形成するカチオンは、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。カチオンの例としては、種々の金属イオン、含窒素化合物のカチオン、アンモニウムイオン等が挙げられ、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンや、アンモニウムイオンが好ましい。
以上説明した酸性基を導入する処理を施されたカーボンブラック(D2)の中では、感光性樹脂組成物を用いて形成される遮光性の硬化膜の高抵抗を達成する観点で、カルボン酸基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基からなる群より選択される1種以上の官能基を有するカーボンブラック(D2)が好ましい。
未処理のカーボンブラックに酸性基を導入する方法は特に限定されない。酸性基を導入する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
1)濃硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸等を用いる直接置換法や、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩等を用いる間接置換法により、未処理のカーボンブラックにスルホン酸基を導入する方法。
2)アミノ基と酸性基とを有する有機化合物と、未処理のカーボンブラックとをジアゾカップリングさせる方法。
3)ハロゲン原子と酸性基とを有する有機化合物と、水酸基を有する未処理のカーボンブラックとをウィリアムソンのエーテル化法により反応させる方法。
4)ハロカルボニル基と保護基により保護された酸性基とを有する有機化合物と、水酸基を有する未処理のカーボンブラックとを反応させる方法。
5)ハロカルボニル基と保護基により保護された酸性基とを有する有機化合物を用いて、未処理のカーボンブラックに対してフリーデルクラフツ反応を行った後、脱保護する方法。
6)前述の酸化処理を行う方法。
これらの方法の中では、酸性基の導入処理が、容易且つ安全であることから、方法2)が好ましい。方法2)で使用されるアミノ基と酸性基とを有する有機化合物としては、芳香族基にアミノ基と酸性基とが結合した化合物が好ましい。このような化合物の例としては、スルファニル酸のようなアミノベンゼンスルホン酸や、4-アミノ安息香酸のようなアミノ安息香酸が挙げられる。
未処理のカーボンブラックに導入される酸性基のモル数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。未処理のカーボンブラックに導入される酸性基のモル数は、カーボンブラック100gに対して、1mmol以上200mmol以下が好ましく、5mmol以上100mmol以下がより好ましい。
遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)及びカーボンブラック(D2)とを含む場合、両者の含有量の比率は本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)及びカーボンブラック(D2)とを含む場合、ラクタム系含顔料(D1)の質量と、カーボンブラック(D2)の質量との合計に対するラクタム系顔料(D1)の含有量の比率は、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。
ラクタム系含顔料(D1)の質量と、カーボンブラック(D2)の質量との合計に対するラクタム系顔料(D1)の含有量の比率は、70質量%以上であってよく、80質量%以上であってよく、90質量%以上であってよい。
〔その他の遮光剤〕
遮光剤(D)は、ラクタム系顔料(D1)を含む限りにおいて、ラクタム系顔料(D1)及びカーボンブラック(D2)以外のその他の遮光剤を含んでいてもよい。当該その他の遮光剤としては、例えば、ペリレン系顔料、銀錫(AgSn)合金を主成分とする微粒子、チタンブラック、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム、ニッケル、亜鉛、カルシウム、銀等の金属酸化物、複合酸化物、金属硫化物、金属硫酸塩又は金属炭酸塩等、有機物、無機物を問わず各種の顔料を挙げることができる。
感光性樹脂組成物において、遮光剤(D)は、本発明の目的を阻害しない範囲で染料を含んでいてもよい。この染料は公知の材料のなかから適宜選択すればよい。
感光性樹脂組成物に適用可能な染料としては、例えば、アゾ染料、金属錯塩アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、シアニン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、フタロシアニン染料等を挙げることができる。
また、これら染料については、レーキ化(造塩化)することで有機溶媒等に分散させ、これを遮光剤(D)として用いることができる。
これらの染料以外にも、例えば、特開2013-225132号公報、特開2014-178477号公報、特開2013-137543号公報、特開2011-38085号公報、特開2014-197206号公報等に記載の染料等も好ましく用いることができる。
感光性樹脂組成物の調製に用いられるラクタム系顔料(D1)やカーボンブラック(D2)等の遮光剤(D)の形態は特に限定されない。遮光剤(D)は、粉体として使用されてもよく、分散液として使用されてもよい。遮光剤(D)は、好ましくは、分散液として、感光性樹脂組成物の調製に用いられる。
分散液として、2種以上の遮光剤(D)を含む分散液を用いてもよい。また、それぞれ異なる種類の遮光剤を含む、2種以上の分散液を用いてもよい。
分散媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブアセテート、3-メトキシブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、2-メトキシエチルアセテート3-エトキシエチルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート等の有機溶媒や、水等を用いることができる。
遮光剤(D)の分散液中での分散の安定化や、感光性樹脂組成物における遮光剤(D)の分散性を良好とするために、遮光剤(D)に、分散剤を加えてもよい。
分散剤としては、ポリエチレンイミン系、ウレタン樹脂系、アクリル樹脂系の高分子分散剤を用いることが好ましい。
これらの中では、現像液への溶解性が良好であり、現像後の基板、現像設備、配管等への残渣の付着が生じにくい点で、ウレタン樹脂系の分散剤が好ましい。
なお、分散剤に起因する腐食性のガスが硬化膜から生じる場合もある。このため、遮光剤(D)が、分散剤を用いることなく分散処理されるのも好ましい態様の一例である。
遮光剤(D)の分散液の粘度は、特に制限されない。分散液の粘度は、コーンプレート型粘度計による25℃での測定値として、3mPa・s以上200mPa・s以下であるのが好ましい。
分散液中の遮光剤(D)の粒子径は、分散平均粒子径として80nm以上300nm以下が好ましい。分散平均粒子径は、レーザー回折式の粒度分布系を用いて測定することができる。
感光性樹脂組成物における遮光剤(D)の含有量の総量は、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜選択できる。感光性樹脂組成物における遮光剤(D)の含有量の総量は、典型的には、感光性樹脂組成物全体の質量に対して、45質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、1質量%以上20質量%以下がより好ましい。なお、感光性樹脂組成物を用いて十分に遮光性の高い硬化膜を形成できる限りにおいて、感光性樹脂組成物の固形分全体の質量に対する遮光剤(D)の含有量の総量の上限値は、90質量%以下であってよく、85質量%以下であってよく、75質量%以下であってよい。下限は、例えば、15質量%以上であり、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましい。
なお、本明細書においては、上述の遮光剤(D)量について、遮光剤(D)とともに存在する分散剤の量も含む値として定義することができる。
<フッ素系樹脂(E)>
感光性樹脂組成物は、フッ素系樹脂(E)を含有していてもよい。感光性樹脂組成物にフッ素系樹脂(E)を含有させる場合、カラーフィルタ、有機EL表示素子、量子ドットディスプレイ、又は有機TFTアレイ等においてインクを用いて画素を形成する際に、感光性樹脂組成物により形成されたバンクが、インクを弾きやすい。その結果、バンクへのインクの付着や、バンクに囲まれた領域にインクを注入する際の、隣接する画素とのインクの混合を防ぐことができる。
フッ素系樹脂(E)は、フッ素原子を含有する樹脂であって、感光性樹脂組成物を用いて形成されたバンクに、種々のインクに対する撥インク性を付与できる樹脂であれば特に限定されない。フッ素系樹脂(E)は、フッ素原子を含むモノマーの単独重合体、又はフッ素原子を含むモノマーと、フッ素原子を含まないモノマーとの共重合体であってよい。
フッ素系樹脂(E)の好適な例としては、(e1)エチレン性不飽和基及びフッ素原子を有するモノマーと、(e2)(メタ)アクリル酸とを少なくとも共重合させた共重合体が挙げられる。このようなフッ素系樹脂(E)を用いる場合、感光性樹脂組成物を用いて、画素形成用のインクに対する撥液性に優れるバンクを形成しやすい。
フッ素系樹脂(E)の重量平均分子量は、2,000以上50,000以下が好ましく、5,000以上20,000以下がより好ましい。フッ素系樹脂(E)の重量平均分子量が2,000以上であることにより、感光性樹脂組成物を用いて形成されるバンクの耐熱性及び強度を向上させることができる。フッ素系樹脂(E)の重量平均分子量が50,000以下であることにより感光性樹脂組成物の現像性を高めることができる。
感光性樹脂組成物におけるフッ素系樹脂(E)の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分に対して、0.1質量%以上10質量%が好ましく、0.2質量%以上5質量%以下がより好ましい。感光性樹脂組成物がこのような量でフッ素系樹脂(E)を含有する場合、感光性樹脂組成物に、優れた感度、現像性、及び解像性を付与できるとともに、感光性樹脂組成物を用いて形成されたバンクに、画素を形成するためのインクに対する良好な撥インク性を付与しやすい。
<増感剤(F)>
感光性樹脂組成物は、上記の光重合開始剤とともに増感剤(F)を含有していてもよい。感光性樹脂組成物が増感剤(F)を含有することで、LED露光等の照射エネルギーの低い光源を用いても良好に硬化される。
増感剤(F)としては、従来より、感光性樹脂組成物において光重合開始剤の増感目的で使用されている化合物を特に制限なく使用することができる。
増感剤(F)としては、置換基としてアルコキシ基、置換カルボニルオキシ基、及びオキソ基(=O)からなる群より選択される1種以上を有する化合物が好ましい。当該置換基を有する化合物としては、縮合多環式芳香族炭化水素化合物、又は縮合多環式芳香族複素環化合物が好ましい。
縮合多環式芳香族炭化水素化合物、又は縮合多環式芳香族複素環化合物は、アルコキシ基、置換カルボニルオキシ基、及びオキソ基(=O)以外の置換基を有していてもよい、かかる置換基の例としては、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、炭素原子数1以上20以下のハロゲン化アルキル基、炭素原子数2以上20以下のアルコキシアルキル基、炭素原子数2以上20以下の脂肪族アシル基、炭素原子数7以上11以下の芳香族アシル基(アロイル基)、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ハロゲン原子、水酸基、及びメルカプト基等が挙げられる。
アルコキシ基は、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。アルコキシ基の炭素原子数は、特に限定されないが、1以上20以下が好ましく、1以上12以下がより好ましく、1以上6以下が特に好ましい。
アルコキシ基の好適な例としては、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、n-ブチルオキシ、イソブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-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、2-エチルヘキシル基、n-ノニルオキシ基、及びn-デシルオキシ基等が挙げられる。
置換カルボニルオキシ基は、-O-CO-Aで表される基である。Aは、増感剤(F)が所望する増感作用を有する限り特に限定されず、種々の有機基であってよい。Aとしては、炭素原子数1以上20以下のアルキル基、炭素原子数6以上10以下のアリール基、炭素原子数1以上20以下のアルコキシ基、炭素原子数6以上10以下のアリールオキシ基が好ましい。
アリール基又はアリールオキシ基は、1又は複数の置換基を有していてもよい。置換基の種類は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。アリール基又はアリールオキシ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。
置換基の好適な例としては、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基、炭素原子数6以上10以下のアリールオキシ基、炭素原子数6以上10以下のアリールオキシ基、炭素原子数2以上7以下の脂肪族アシル基、炭素原子数7以上11以下の芳香族アシル基(アロイル基)、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ハロゲン原子、水酸基、及びメルカプト基等が挙げられる。
がアルキル基又はアルコキシ基である場合、これらの基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
アルキル基の好適な例としては、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、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、及び2-エチルヘキシル基等が挙げられる。
アリール基の好適な例としては、フェニル基、o-トリル基、m-トリル基、p-トリル基、α-ナフチル基、β-ナフチル基等が挙げられる。
アルコキシ基の好適な例としては、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、tert-ブチルオキシ基、n-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、及び2-エチルヘキシルオキシ基等が挙げられる。
アルコキシ基、置換カルボニルオキシ基、及びオキソ基(=O)からなる群より選択される1種以上により置換される縮合多環式芳香族炭化水素化合物、又は縮合多環式芳香族複素環化合物において、縮合環を構成する環数は、所望する増感作用が得られる限り特に限定されない。環数は2以上が好ましく、3以上がより好ましく、3以上6以下が特に好ましく、3又は4が最も好ましい。
なお、縮合多環式芳香族炭化水素化合物、又は縮合多環式芳香族複素環化合物が芳香族性を有する限り、縮合多環を形成する単環は、必ずしも芳香環でなくてもよい。
縮合多環式芳香族炭化水素化合物、又は縮合多環式芳香族複素環化合物に含まれる縮合多環の好適な例としては、アセナフチレン環、フェナントレン環、アントラセン環、ナフタセン環、キサンテン環、及びチオキサンテン環が挙げられる。これらの環の中では、アントラセン環、ナフタセン環、及びチオキサンテン環が好ましい。
アントラセン環を含む化合物であって増感剤(F)として好適に使用される化合物の具体例としては、9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘプチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-エチルヘキサノイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-オクチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ノニルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-デシルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、1-メチル-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(4-エチル-ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(4-エチル-ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-エチル-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-(t-ブチル)-9,10-ビス(4-(tert-ブチル)-ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-(tert-ブチル)-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(4-(t-ブチル)-ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-(tert-ブチル)-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-ペンチル-9,10-ビス(4-(tert-ブチル)-ベンゾイルオキシ)アントラセン、及び2-ペンチル-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン等が挙げられる。
ハロゲン原子で置換されたアントラセン化合物も、増感剤(F)として好ましい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。
ハロゲン原子で置換されたアントラセン化合物であって、増感剤(F)として好ましい化合物の具体例としては、2-クロロ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、1-クロロ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、2-フルオロ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、1-フルオロ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(ベンゾイルオキシ)アントラセン、1-ブロモ-9,10-ビス(4-メチルベンゾイルオキシ)アントラセン、及び1-ブロモ-9,10-ビス(2-ナフトイルオキシ)アントラセン等が挙げられる。
アルコキシ基で置換されたアントラセン化合物も、増感剤(F)として好ましい。
アルコキシ基で置換されたアントラセン化合物であって、増感剤(F)として好ましい化合物の具体例としては、9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ビス(n-プロピルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ペンチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-オクチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、9-メトキシアントラセン、9-エトキシアントラセン、9-(n-プロピルオキシ)アントラセン、9-(n-ブチルオキシ)アントラセン、9-(n-ペンチルオキシ)アントラセン、9-(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、9-(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、9-(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、9-(n-オクチルオキシ)アントラセン、9-(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ジメトキシアントラセン、2-メチル-9,10-ジエトキシアントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-メトキシアントラセン、2-メチル-9-エトキシアントラセン、2-メチル-9-(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-メチル-9-(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-メトキシアントラセン、2-エチル-9-エトキシアントラセン、2-エチル-9-(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ジメトキシアントラセン、2-クロロ-9,10-ジエトキシアントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ジメトキシアントラセン、2-ブロモ-9,10-ジエトキシアントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9,10-ビス(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-メトキシアントラセン、2-クロロ-9-エトキシアントラセン、2-クロロ-9-(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(n-オクチルオキシ)アントラセン、2-クロロ-9-(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-メトキシアントラセン、2-ブロモ-9-エトキシアントラセン、2-ブロモ-9-(n-プロピルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-(n-ブチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-(n-ペンチルオキシ)アントラセン、2-エチル-9-(イソペンチルオキシオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-(n-ヘキシルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-(n-ヘプチルオキシ)アントラセン、2-ブロモ-9-(n-オクチルオキシ)アントラセン、及び2-ブロモ-9-(2-エチルヘキシルオキシ)アントラセン等が挙げられる。
以上説明したアントラセン化合物の中では、製造の容易さと、増感剤(F)としての性能の点から、9,10-ビス(アセチルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(プロピオニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘキサノイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ヘプタノイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-オクタノイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(2-エチルヘキサノイルオキシ)アントラセン、9,10-ビス(n-ノナノイルオキシ)アントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジプロポキシアントラセン、及び9,10-ジブトキシアントラセンが好ましい。
ナフタセン環を含む化合物であって増感剤(F)として好適に使用される化合物の具体例としては、
2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(アセチルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(プロピオニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘプチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(アセチルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(プロピオニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-プロピルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソプロピルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソブチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘキシルカルボニルオキシ)ナフタセン、及び2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘプチルカルボニルオキシ)ナフタセン等のアルキルカルボニルオキシ基置換ナフタセン化合物;
2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(ベンゾイルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(o-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(m-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(p-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(α-ナフトイルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(β-ナフトイルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(ベンゾイルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(o-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(m-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(p-トルオイルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(α-ナフトイルオキシ)ナフタセン、及び2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(β-ナフトイルオキシ)ナフタセン等のアロイルオキシ基置換ナフタセン化合物;
2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(メトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(エトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-プロピルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソプロピルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ブチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソブチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘキシルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘプチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-オクチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(メトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(エトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-プロピルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソプロピルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ブチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソブチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ペンチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘキシルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘプチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、及び2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-オクチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン等のアルコキシカルボニルオキシ基置換ナフタセン化合物;並びに、
2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(フェノキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(o-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(m-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(p-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(α-ナフチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-メチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(β-ナフチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(フェノキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(o-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(m-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(p-トリルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(α-ナフチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、及び2-エチル-5,11-ジオキソ-6,12-ビス(β-ナフチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン等のアロイルオキシカルボニルオキシ基置換ナフタセン化合物が挙げられる。
上記のナフタセン環を含む化合物の中でも、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(メトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(エトキシカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソプロピルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(イソブチルオキシカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ブチルカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ペンチルカルボニルオキシ)ナフタセン、5,11-ジオキソ-6,12-ビス(n-ヘプタノイルオキシ)ナフタセンが好ましい。
増感剤(F)として好適に使用されるチオキサンテン環を含む化合物の具体例としては、チオキサンテン-9-オン、2-メチル-9H-チオキサンテン-9-オン、2-イソプロピル-9H-チオキサンテン-9-オン、1,4-ジメチルチオキサンテン-9-オン、及び3-メチル-9-オキソ-9H-チオキサンテン-2-イルアセテート等が挙げられる。
増感剤(F)の含有量は、感光性樹脂組成物中の光重合開始剤(C)100質量部に対して5質量部以上60質量部以下が好ましく、15質量部以上50質量部以下がより好ましい。感光性樹脂組成物が上記範囲内で増感剤を含有すると、特に、露光による硬化反応が均一に進行し、エッジの角度が特に良好なパターン化された硬化膜を形成しやすい。
<有機溶剤(S)>
感光性樹脂組成物は、典型的には、塗布性の調整の目的等で有機溶剤(S)を含んでいてもよい。有機溶剤(S)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。
有機溶剤(S)の使用量は、感光性樹脂組成物の用途に応じて適宜決定し得る。有機溶剤(S)の使用量としては、一例として、感光性樹脂組成物の固形分濃度が1質量%以上50質量%以下の範囲である量が挙げられる。
<その他の成分>
感光性樹脂組成物には、必要に応じて、これ以外のその他の各種の添加剤を含んでいてもよい。具体的には、分散助剤、充填剤、フィラー、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。
感光性樹脂組成物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。
<感光性樹脂組成物の調製方法>
感光性樹脂組成物は、それぞれ所望する量の上記の各成分を均一に混合することにより調製される。なお、調製された感光性樹脂組成物が顔料等の不溶性の成分を含まない場合、感光性樹脂組成物が均一となるようフィルタを用いて濾過してもよい。
≪パターン化された硬化膜の製造方法≫
以上説明した感光性樹脂組成物を用いることによって、パターン化された硬化膜を製造することができる。
パターン化された硬化膜は典型的には、
前述の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成することと、
塗布膜を露光することと、を含み、
塗布膜が、パターン化されるか、又は、
塗布膜に対して位置選択的な露光が行われ、次いで、露光された前記塗布膜に対する現像が行われる、方法により製造される。
基材(基板又は支持体)は、種々の用途によって選択可能であり、例えば、石英、ガラス、光学フィルム、セラミック材料、蒸着膜、磁性膜、反射膜、Ni,Cu,Cr,Fe等の金属基板、紙、SOG(Spin On Glass)、ポリエステルフイルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム等のポリマー基板、TFTアレイ基板、PDPの電極板、ガラスや透明プラスチック基板、ITOや金属等の導電性基材、絶縁性基材、シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、酸化シリコン、アモルファスシリコン等の半導体作製基板等特に制約されない。さらに、例えば基板上に積層構造を形成する場合にあって、基板上に既に形成された下部構造となる何らかの層も、感光性樹脂組成物が適用される基材としての概念に包含される。また、基材の形状も特に限定されず、板状でもよいし、ロール状でもよい。基材は、例えば、各種パターンによって表面に凹凸を有してもよい。また、上記基材としては、光透過性、又は、非光透過性の基材を選択することができる。
基板上に、パターン化された塗布膜を形成する方法は特に限定されない。パターン化された塗布膜を形成する場合、典型的には、インクジェット法や、スクリーン印刷法等の印刷法によって、パターン化された塗布膜が形成される。
印刷法によってパターン化された塗布膜を形成する場合、感光性樹脂組成物の粘度が、選択された印刷方法に応じた最適粘度に調整されるのが好ましい。粘度の調整方法としては、有機溶剤(S)による希釈や、粘度調整剤の添加等が挙げられる。
塗布膜の厚さとしては、特に制限はない。塗布膜の厚さとしては、0.05μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。塗布膜の厚さは、例えば、7μm以上であってよく、10μm以上であってよい。塗布膜の厚さの上限は特にないが、例えば50μm以下であってよく、20μm以下であってよい。塗布膜の厚さは、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、2μ以下がさらに好ましい。
塗布膜の厚さの範囲は、0.05μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましく、1μm以上2μm以下がさらに好ましい。
次いで、塗布膜を必要に応じて乾燥させる。乾燥方法は、特に限定されない。乾燥方法としては、例えば、(1)ホットプレートにて80℃以上120℃以下、好ましくは90℃以上100℃以下の温度にて60秒以上120秒以下の間乾燥させる方法、(2)室温にて数時間から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から数時間入れて溶剤を除去する方法等が挙げられる。
かかるパターン化された塗布膜を露光することによって、パターン化された硬化膜が形成される。
露光では光源は特に限定されず、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯、LED等が挙げられる。このような光源を用い、塗膜にArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、極紫外線(EUV)、真空紫外線(VUV)、電子線、X線、軟X線、g線、i線、h線、j線、k線等の放射線、又は電磁波を照射して塗布膜を露光し得る。
露光量は感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、例えば10mJ/cm以上2000mJ/cm以下が好ましく、100mJ/cm以上1500mJ/cm以下がより好ましく、200mJ/cm以上1200mJ/cm以下がさらに好ましい。露光照度は感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、1mW/cm以上50mW/cm以下の範囲内が好ましい。
露光により硬化した硬化膜に対して加熱を行ってもよい。加熱を行う際の温度は特に限定されず、180℃以上280℃以下が好ましく、200℃以上260℃以下がより好ましく、220℃以上250℃以下が特に好ましい。加熱時間は、典型的には、1分以上60分以下が好ましく、10分以上50分以下がより好ましく、20分以上40分以下が特に好ましい。
上記の感光性樹脂組成物を用いる場合、感光性樹脂組成物の硬化物からのアウトガスの発生が抑制される。このため、露光により硬化した硬化膜に対して、上記の温度で加熱を行ったとしても、硬化膜からのアウトガスの発生が抑制される。
他方、塗布膜に対して位置選択に露光を行う場合は、基板表面にパターン化されていない塗布膜を形成する。典型的には、基板表面の全面、又は略前面に感光性樹脂組成物が塗布される。
塗布方法は特に限定されない。好ましい塗布方法としては、ロールコーター、リバースコーター、バー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)、ディスペンサー、インクジェット、スプレー、スクリーン印刷、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いる方法が挙げられる。
このようにして形成された塗布膜は、パターン化された塗布膜と同様、必要に応じて乾燥されてもよい。乾燥方法は、パターン化された塗布膜について説明した方法と同様である。
以上のようにして形成されたパターン化されていない塗布膜に対して、硬化膜のパターン形状に対応する形状の透光部を有するネガ型のマスクを介して、位置選択的に露光が行われる。
ネガ型のマスクを用いることの他は、露光方法は、前述のパターン化された塗布膜に対する露光方法と同様である。
次いで、露光された塗布膜を、現像液により現像することによって、パターン化された硬化膜を形成する。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。
現像後に得られたパターン化された硬化膜に対して、前述のパターン化された塗布膜に対して露光方法を行う方法と同様に加熱を行ってもよい。
≪バンクの形成方法≫
以上説明した感光性樹脂組成物を用いてバンクを形成する方法は特に限定されない。バンクは、通常、カラーフィルタ、有機EL表示素子、量子ドットディスプレイ、及び有機TFTアレイ等の光学素子において画素を区画するしきりとして形成される。
このため、バンクの形成方法においては、各光学素子に応じた基板が選択される。また、バンクは、通常、遮光性であるのが好ましい。このため、バンクを形成するための感光性樹脂組成物としては、着色剤(D)として遮光剤(D1)を含む感光性樹脂組成物が好ましい。
バンクの形成方法は、各光学素子に応じた基板が選択されることを除いて、前述のパターン化された硬化膜の製造方法と同様である。このようにして、光学素子製造用の基板上にバンクを形成することにより、光学素子製造用のバンク付基板が製造される。
≪光学素子の製造方法≫
以上説明した方法により製造された光学素子製造用のバンク付基板を用いて、種々の光学素子が製造される。光学素子を製造する方法は特に限定されない。好ましくは、上記方法により基板上にバンクのパターンを形成した後に、基板上のバンクにより囲まれた領域内に、種々の機能層を形成するための材料を充填して画素を形成することによって、光学素子が製造される。機能層を形成するための材料をバンクにより囲まれた領域内に充填する方法としては、蒸着法、フォトリソグラフィー法、及びインクジェット法等の周知の方法が挙げられ、蒸着法、及びフォトリソグラフィー法が好ましい。
光学素子の種類は、バンクを備える光学素子であれば特に限定されない。好適な光学素子としては、カラーフィルタ、有機EL表示素子、量子ドットディスプレイ又は有機TFTアレイが挙げられる。
以上説明した方法により製造される光学素子を用いて、公知の方法に従って種々の表示装置が製造される。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
〔実施例1~4及び比較例1~3〕
実施例、及び比較例においてアルカリ可溶性樹脂(A)((A)成分)として、下記の方法に従って合成されたカルド樹脂であるRE1を用いた。
以下、RE1としてのカルド樹脂の製造方法について記す。
まず、500mL四つ口フラスコ中に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量235)235g、テトラメチルアンモニウムクロライド110mg、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール100mg、及びアクリル酸72.0gを仕込み、これに25mL/分の速度で空気を吹き込みながら90~100℃で加熱溶解した。次に、溶液が白濁した状態のまま徐々に昇温し、120℃に加熱して完全溶解させた。この際、溶液は次第に透明粘稠になったが、そのまま撹拌を継続した。この間、酸価を測定し、1.0mgKOH/g未満になるまで加熱撹拌を続けた。酸価が目標値に達するまで12時間を要した。そして室温まで冷却し、無色透明で固体状の下記式で表されるビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレートを得た。
Figure 0007282631000073
次いで、このようにして得られた上記のビスフェノールフルオレン型エポキシアクリレート307.0gに3-メトキシブチルアセテート600gを加えて溶解した後、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物80.5g及び臭化テトラエチルアンモニウム1gを混合し、徐々に昇温して110~115℃で4時間反応させた。酸無水物基の消失を確認した後、1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸38.0gを混合し、90℃で6時間反応させ、カルド樹脂を得た。酸無水物基の消失はIRスペクトルにより確認した。
実施例、及び比較例において光重合性モノマー(B)((B)成分)として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いた。
実施例、及び比較例において、光重合開始剤(C)((C)成分)として、下記PI1~PI5を用いた。
Figure 0007282631000074
実施例、及び比較例において、遮光剤(D)として、下記構造のラクタム系顔料D1と、カーボンブラックD2を用いた。
Figure 0007282631000075
アルカリ可溶性樹脂(A)100質量部と、光重合性モノマー(B)35質量部と、表1に記載の種類及び量の光重合開始剤(C)と、表1に記載の量の遮光剤(D)とを、固形分濃度が15質量%となるように有機溶剤(S)中に均一に溶解、分散させて、各実施例及び比較例の感光性樹脂組成物を得た。有機溶剤(S)としては、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル15質量%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85質量%とからなる混合溶剤を用いた。
得られた各実施例、及び比較例の感光性樹脂組成物を用いて、以下の方法に従って、ガラス基板上に硬化膜パターンを形成した。形成された硬化膜パターンについて、OD値を測定した。また、形成された硬化膜パターンを用いて、アウトガス、及び現像マージンを評価した。
(硬化膜パターンの形成)
板厚0.7mmの10cm×10cmの無アルカリガラス基板(コーニング社製「イーグルXG」)に実施例1の感光性樹脂組成物をポストベイク後の膜厚が2.0μmになるようスピンコーターで塗布して塗布膜を形成した。形成された塗布膜を、ホットプレートで90℃2分間プリベイクした。2~100μmの幅の線状開口部を有するフォトマスクを介し、プロキシミティ露光機(トプコン社製「TME‐150RTO」)にてギャップ100μm、露光量100mJ/cmで、塗布膜を露光した。露光された塗布膜に対して、2.38%TMAH水溶液で60秒間ディップ現像処理を行った。現像処理後のガラス基板を純水で洗浄して現像液を除去し、クリーンオーブンで230℃30分間ポストベイクすることによりガラス基板上に実施例1の感光性樹脂組成物の硬化膜パターンを形成した。同様の作業を実施例2~4並びに比較例1~3の感光性樹脂組成物を用いて行い、それぞれ実施例2~4並びに比較例1~3の感光性樹脂組成物の硬化膜パターンを形成した。
(現像マージン評価)
得られた硬化膜パターン形成ガラス基板を光学顕微鏡にて観察し、パターンの欠損又は剥がれが発生していない最小のマスク開口幅を調べた。
(アウトガス評価)
得られた硬化膜パターン形成ガラス基板の硬化膜が形成された部分を重量が3gになるように切り出してバイアル管に充填した。ヘッドスペースガスクロマトグラフィー測定装置にて230℃60分間保持し、トルエン換算のアウトガス量を算出した。
Figure 0007282631000076
表1によれば、アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、前述の式(C1)で表される特の構造の光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)としてのラクタム系顔料とを含む実施例の感光性樹脂組成物は、現像マージンが良好であり基板に良好に密着する硬化膜を容易に形成でき、硬化膜からのアウトガスの発生も抑制できることが分かる。

Claims (11)

  1. アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)とを含む、感光性樹脂組成物であって
    前記光重合開始剤(C)が、下記式(C1):
    Figure 0007282631000077
    (式(C1)中、X01は、下記式(C1-1):
    Figure 0007282631000078
    で表される構造において、芳香族環上に結合する水素原子のうち、t2+t3個の水素原子を除いた基であり、X02及びX03は、それぞれ独立に1価の有機基であり、X04及びX05は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基であり、t0~t3は、それぞれ独立に、0又は1であり、t2及びt3の少なくとも一方は1であり、
    式(C1-1)中、X06は、カルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する1価の置換基を有してもよい芳香族基であり、X07及びX08は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基であり、t4及びt5は、それぞれ独立に0又は1であり、t4及びt5の少なくとも一方が1である。)
    で表される光重合開始剤(C-I)を含み、
    前記遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)及びカーボンブラック(D2)を含む、感光性樹脂組成物。
  2. 前記t2と前記t3との和が1であり、前記t4と前記t5との和が1又は2である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. アルカリ可溶性樹脂(A)と、光重合性モノマー(B)と、光重合開始剤(C)と、遮光剤(D)とを含む、感光性樹脂組成物であって、
    前記光重合開始剤(C)が、下記式(C1):
    Figure 0007282631000079
    (式(C1)中、t0~t2はそれぞれ独立に0又は1であり、t3は0又は1であり、X 01 は、下記式(C1-1a):
    Figure 0007282631000080
    で表される1価の基であって、t2とt3との和が1であり、X 02 及びX 03 は、それぞれ独立に1価の有機基であり、X 04 及びX 05 は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素原子数1以上11以下のアルキル基、又は置換基を有してもよいアリール基であり、
    式(C1-1a)中、X 07 及びX 08 は、それぞれ独立に、ニトロ基、置換基を有してもよいアロイル基、又は置換基を有してもよいヘテロアロイル基であり、t4及びt5は、それぞれ独立に0又は1であり、t4及びt5の少なくとも一方が1であり、X 09 は、式(C1-1a)におけるカルバゾール環中の窒素原子にC-N結合で結合する2価の芳香族基であり、前記カルバゾール環に結合する結合手の他方の結合手は、X 09 中に含まれる芳香族環を構成する炭素原子に結合する。)
    で表される光重合開始剤(C-I)を含み、
    前記遮光剤(D)が、ラクタム系顔料(D1)を含む、感光性樹脂組成物。
  4. バンク形成用である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  5. 請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成することと、
    前記塗布膜を露光することと、を含み、
    前記塗布膜が、パターン化されるか、又は、
    前記塗布膜に対して位置選択的な露光が行われ、次いで、露光された前記塗布膜に対する現像が行われる、パターン化された硬化膜の製造方法。
  6. 請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなる、パターン化された硬化膜。
  7. 請求項4に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなるバンク。
  8. 基板上に、請求項7に記載のバンクを備える、光学素子製造用のバンク付基板。
  9. 請求項8に記載の光学素子製造用のバンク付基板を備える、光学素子。
  10. 請求項9に記載の光学素子を備える、表示装置。
  11. 請求項4に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成することと、
    前記塗布膜を露光することと、を含み、
    前記塗布膜が、パターン化されるか、又は、
    前記塗布膜に対して位置選択的な露光が行われ、次いで、露光された前記塗布膜に対する現像が行われる、バンクの形成方法。
JP2019150046A 2019-08-19 2019-08-19 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜 Active JP7282631B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019150046A JP7282631B2 (ja) 2019-08-19 2019-08-19 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜
CN202010830884.9A CN112394617A (zh) 2019-08-19 2020-08-18 感光性树脂组合物、经图案化的固化膜的制造方法、及经图案化的固化膜
KR1020200103299A KR20210021924A (ko) 2019-08-19 2020-08-18 감광성 수지 조성물, 패턴화된 경화막의 제조 방법, 및 패턴화된 경화막

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019150046A JP7282631B2 (ja) 2019-08-19 2019-08-19 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021032943A JP2021032943A (ja) 2021-03-01
JP7282631B2 true JP7282631B2 (ja) 2023-05-29

Family

ID=74596244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019150046A Active JP7282631B2 (ja) 2019-08-19 2019-08-19 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7282631B2 (ja)
KR (1) KR20210021924A (ja)
CN (1) CN112394617A (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140175342A1 (en) 2012-12-26 2014-06-26 Cheil Industries Inc. Photosensitive Resin Composition, and Light Blocking Layer and Liquid Crystal Display Using the Same
JP2018009132A (ja) 2016-07-15 2018-01-18 Jsr株式会社 着色組成物、着色硬化膜及びその形成方法、並びに表示素子
WO2018159265A1 (ja) 2017-03-01 2018-09-07 株式会社Adeka 重合性組成物及びブラックカラムスペーサー用感光性組成物

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11561470B2 (en) 2017-03-29 2023-01-24 Toray Industries, Inc. Negative photosensitive resin composition, cured film, element provided with cured film, organic EL display provided with cured film, and method for producing same
KR102312785B1 (ko) * 2017-08-10 2021-10-14 동우 화인켐 주식회사 광중합성 불포화 수지, 이를 포함하는 감광성 수지 조성물 및 이로부터 형성되는 차광성 스페이서와 액정 디스플레이 장치
JP7079581B2 (ja) 2017-08-31 2022-06-02 東京応化工業株式会社 感光性組成物、硬化物形成方法、硬化物、画像表示装置用パネル、及び画像表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140175342A1 (en) 2012-12-26 2014-06-26 Cheil Industries Inc. Photosensitive Resin Composition, and Light Blocking Layer and Liquid Crystal Display Using the Same
JP2018009132A (ja) 2016-07-15 2018-01-18 Jsr株式会社 着色組成物、着色硬化膜及びその形成方法、並びに表示素子
WO2018159265A1 (ja) 2017-03-01 2018-09-07 株式会社Adeka 重合性組成物及びブラックカラムスペーサー用感光性組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210021924A (ko) 2021-03-02
JP2021032943A (ja) 2021-03-01
CN112394617A (zh) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7175346B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜、有機el素子における発光層の区画用のバンク、有機el素子用の基板、有機el素子、硬化膜の製造方法、バンクの製造方法、及び有機el素子の製造方法
JP7297499B2 (ja) 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜
JP2018070695A (ja) 着色剤分散液、感光性樹脂組成物、硬化物、有機el素子、パターンの形成方法、及び感光性樹脂組成物の製造方法
JP6896383B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜、カラーフィルタ、及び硬化膜の製造方法
JP7313136B2 (ja) 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜
JP6183044B2 (ja) 硬化性組成物、硬化膜及び表示素子
JP6832168B2 (ja) 樹脂組成物、ブラックマトリクス、表示装置、及びブラックマトリクスの製造方法
JP6785122B2 (ja) 感光性組成物、及び硬化膜の形成方法
KR102537532B1 (ko) 수지 조성물, 경화막, 컬러 필터, 및 경화막의 제조 방법
JP7282631B2 (ja) 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜
JP2018185512A (ja) ブラックカラムスペーサ形成用の感光性樹脂組成物、ブラックカラムスペーサ、表示装置、及びブラックカラムスペーサの形成方法
TW201015221A (en) Colored radiation sensitive composition, colorant dispersion, color filter and color liquid crystal display element
JP7249119B2 (ja) 感光性樹脂組成物、パターニングされた硬化膜の製造方法及び硬化膜
JP7175168B2 (ja) 感光性樹脂組成物、パターン化された硬化膜の製造方法、及びパターン化された硬化膜
JP7263153B2 (ja) 感光性組成物、硬化物、ブラックマトリクス、ブラックバンク、カラーフィルター、画像表示装置、及びパターン化された硬化膜の製造方法
JP6825870B2 (ja) 感光性樹脂組成物、硬化膜、カラーフィルタ、及び硬化膜の製造方法
KR102241498B1 (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
JP7402034B2 (ja) 着色感光性組成物、着色膜、着色膜の製造方法及びパターン化された着色膜の製造方法
KR20210042821A (ko) 유기 el 패널용 기판의 제조 방법, 유기 el 패널용 기판, 및 네거티브형 감광성 수지 조성물
KR102607184B1 (ko) 착색 감광성 수지 조성물
JP2023097940A (ja) 感光性組成物
JP2023034976A (ja) 着色感光性樹脂組成物、及びパターン化された硬化物の製造方法
KR20160112642A (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물
KR20160114998A (ko) 적색, 녹색 화소용 착색 감광성 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230517

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7282631

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150