JPH06230210A - カラーフィルター用色素 - Google Patents
カラーフィルター用色素Info
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- JPH06230210A JPH06230210A JP1636593A JP1636593A JPH06230210A JP H06230210 A JPH06230210 A JP H06230210A JP 1636593 A JP1636593 A JP 1636593A JP 1636593 A JP1636593 A JP 1636593A JP H06230210 A JPH06230210 A JP H06230210A
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Abstract
提供する。 【構成】 下式(I) 【化1】 〔式中、R1 〜R4 は各々独立して水素原子、置換され
ていてもよいアルキルもしくはアリール基又は−SO2
NH−R(Rはアルキル、シクロヘキシルアルキル、ア
ルコキシ、アルコキシアルキル、アリールもしくはアル
キルカルボニルオキシ基を表わす。)を表わし、R5 は
水素原子、置換されていてもよいアルキルもしくはアリ
ール基、又は−SO3 Hもしくは−SO2 NH−Rを表
わし、nは0又は1以上の整数を表わす。但し、nが0
であるときには、R1 〜R5 の中少なくとも1つは、置
換基として−SO2 NH−Rを有するアリール基を表わ
すものとする。〕で示されるカラーフィルター用色素。
Description
素、より詳しくはアルカリ水溶液及び有機溶剤に可溶な
カラーフィルター用色素に関する。
(CCD )もしくは液晶表示素子(LCD )等の固体撮像素
子用カラーフィルターは、一般的には、初めにフォトレ
ジストによりパターンを形成し、次いで染色する方法に
より作製されている。しかしながら、この方法において
は、染色工程の複雑さ及び工程管理の困難さ等の問題点
がある。そこで、例えば特開平4−163552号及び特開平
4−128703号公報には、各々、顔料及び染料等の色素を
添加したフォトレジストによりパターンを形成してカラ
ーフィルターを作製する方法が提案されている。しかし
ながら、前者の方法においては、顔料自体1μm前後の
粒子を含んでいるために高解像度が要求されるCCD 用カ
ラーフィルターの製作には不適である。又、後者の方法
においては、着色パターンの安定性等に問題がある。そ
して、これらの方法はさらに大きな問題点を含んでい
る。即ち、通常の色素はアルカリ現像可能なレジストに
とって異物として存在することである。つまり、半導体
作製用途の場合と異なり、カラーフィルター作製用途の
場合にはその膜厚が1μm以下であることが望ましいの
で、アルカリ可溶性樹脂及び有機溶剤を含むレジスト組
成物に多量の色素を添加しなければならない。しかしな
がら、実際には通常の色素はアルカリ水溶液又は有機溶
剤のいずれかに不溶なので、望ましいスペクトルを有
し、且つ微細で膜厚の薄い着色パターンを得ることは困
難であった。
解決して、解像度等の諸性能に優れ、且つスカム(現像
残さ)のないカラーフィルター用レジスト組成物を調製
するための、分光特性の優れたカラーフィルター用色素
を提供する。
子、置換されていてもよいアルキルもしくはアリール基
又は−SO2 NH−R(Rはアルキル、シクロヘキシル
アルキル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アリール
もしくはアルキルカルボニルオキシ基を表わす。)を表
わし、R5 は水素原子、置換されていてもよいアルキル
もしくはアリール基、又は−SO3 Hもしくは−SO2
NH−Rを表わし、nは0又は1以上の整数を表わす。
但し、nが0であるときには、R1 〜R5 の中少なくと
も1つは、置換基として−SO2 NH−Rを有するアリ
ール基を表わすものとする。〕で示されるカラーフィル
ター用色素である。
1 (式中、aは1以上の整数であり、好ましくは3以上
30以下の整数である。)、Ca H2a+1 OCb H2b+1
(式中、a及びbはその和が3以上30以下の整数である
という条件付きで各々1以上の整数である。)、及び下
式
である。)で示される基(これらの基は適当な置換基で
置換されていてもよい。)等が挙げられる。
色素の中、R1 及びR2 の中少なくとも1つ、或いは、
R3 及びR4 の中少なくとも1つが炭素数1〜4のアル
キル基又は1種もしくは2種の置換基で置換されていて
もよいアリール基であることが好ましい。或いは、R1
及びR2 の中少なくとも1つが炭素数1〜4のアルキル
基又は1種もしくは2種の置換基で置換されていてもよ
いアリール基であり、且つ、R3 及びR4 の中少なくと
も1つが炭素数1〜4のアルキル基又は1種もしくは2
種の置換基で置換されていてもよいアリール基であるこ
とが好ましい。好ましいアリール基の置換基としては、
例えばメチル、トリフルオロメチル、−SO3 Hもしく
は−SO2 NH−C6 H5 等が挙げられる。
としては下式
1つが−SO2 NH−R(Rは上記と同じ意味を有す
る。)を表わすという条件付きで、各々−SO2 NH−
Rもしくは−SO3 Hを表わす。〕等で示される色素が
挙げられる。カラーフィルター用色素は例えば、−SO
3 Hを有する色素又は色素中間体を常法によりクロル化
して、得られた−SO2 Clを有する色素又は色素中間
体を下式 RNH2 (式中、Rは上記と同じ意味である。)で示されるアミ
ンと反応させることにより製造することができる(クロ
ル化の際に色素中間体を用いた場合には、適宜選択され
た反応により所望の色素が得られる)。−SO3 Hを有
する色素は、カラーインデックスに記載のC.I.Acid又は
Direct Colour 等から適宜選択することができる。又、
カラーフィルター用色素は、特開平3−78702 号公報3
頁の右上欄〜左下欄に記載の方法により製造された色素
を、上記同様、クロル化後、アミンと反応させることに
より製造することができる。該公報記載の色素は、例え
ば、下式
意味を有する。)で示される中間体をグリコール等の溶
剤中、下式 R3 −NH−R4 (式中、R3 及びR4 は上記と同じ意味を有する。)で
示されるアミンと100 ℃以上に加熱して縮合させ、次い
で、縮合により得られた固体生成物を必要に応じて乾燥
後、純硫酸中でスルホン化することにより得られる。本
発明のカラーフィルター用色素は単独で、或いは2種以
上組み合わせてカラーフィルター用レジスト組成物に用
いられる。
られる有機溶剤としては、例えばメチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ、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、ジエチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N,N
−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、γ−
ブチロラクトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチ
ルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸
エチル、酢酸n−ブチル、酢酸プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチ
ルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、ピルビン酸エチ
ル、ジメチルスルホキシド、ジオキサンもしくはジメチ
ルホルムアミド等が挙げられる。これらの有機溶剤は単
独で、或いは2種以上組合わせて用いられる。カラーフ
ィルター用レジスト組成物に用いられるアルカリ可溶性
樹脂としては、例えばノボラック樹脂又はビニル重合体
等が挙げられる。ノボラック樹脂としては、例えばフェ
ノール類とアルデヒド類とを酸触媒の存在下に縮合させ
て得られるものが挙げられる。フェノール類としては、
例えばフェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブ
チルフェノール、キシレノール、フェニルフェノール、
カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、ナフトー
ルもしくはビスフェノールA等が挙げられる。これらの
フェノール類は単独で、或いは2種以上組み合わせて用
いられる。アルデヒド類ととしては、例えばホルムアル
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピオンアルデヒドもしくはベンズアルデヒド等が挙げ
られる。ノボラック樹脂として具体的には、例えばメタ
クレゾール、パラクレゾールもしくはこれらの混合物と
ホルマリンとの縮合生成物が挙げられる。これらのノボ
ラック樹脂は分別等の手段を用いて分子量分布を調節し
てもよい。又、ビスフェノールCもしくはビスフェノー
ルA等のフェノール性水酸基を有する低分子量成分を上
記ノボラック樹脂に混合してもよい。ビニル重合体とし
ては、例えばスチレンとp−ヒドロキシスチレンとの共
重合体(丸善石油製のMARUKALYNCUR-CST等)、スチレン
−無水マレイン酸共重合体(アトケミ社製のSMA-2625も
しくはSMA-17352 等)、特公平3−39528 号公報に記載
のアクリル系モノマーとp−ビニルフェノールとの共重
合体(丸善石油製のMARUKALYNCUR-CMM等)、ビニルアル
コールとp−ビニルフェノールとの共重合体(丸善石油
製のMARUKALYNCUR-CHM等)、メチルメタクリレート(も
しくはメチルアクリレート)−無水マレイン酸共重合
体、これらの共重合体と炭素数1〜10のアルキル又はシ
クロアルキル基を有するアルコールとの部分エステル体
又は下式
原子又はアルキル基を表わし、Q3 はアルキル、アリー
ル、アルコキシ、ヒドロキシアルキルもしくはアルキル
カルボニルオキシ基を表わす。X1 〜X5 は少なくとも
1つは水酸基であるという条件付きで各々水素原子、ハ
ロゲン原子、アルキル基又は水酸基を表わす。)で示さ
れる構造を含む共重合体等のビニルフェノール共重合
体、ポリビニルフェノールを水素添加した樹脂(丸善石
油製のMARUKALYNCUR-PHS-C等)或いはポリビニルフェノ
ール(丸善石油製のMARUKALYNCUR-M等)等が挙げられ
る。これらのビニル重合体は単独で、又は2種以上組合
わせて用いられる。又、ビニル重合体は必要に応じて分
子量500 〜10000 程度のものを選択することができる。
ビニル重合体は上記ノボラック樹脂と混合して用いるこ
ともできる。
発明のカラーフィルター用色素、有機溶剤及びアルカリ
可溶性樹脂以外に、好ましくは架橋剤を含有する。架橋
剤としては、例えば下式 −(CH2 )p OR0 (式中、R0 は水素原子又は低級アルキル基を表わし、
p は1〜4の整数を表わす。)で示される基を有する化
合物及びメラミンが挙げられる。上式で示される基を有
する化合物としては、例えば下式
を表わす。R10〜R15はこれらの中、少なくとも1つが
−(CH2 )p OH又は−(CH2 )p OR16を表わす
という条件付きで各々、水素原子、−(CH2 )p OH
又は−(CH2 )p OR16を表わす。R16は低級アルキ
ル基を表わす。p は1〜4の整数を表わす。〕で示され
る化合物、或いは下式
びR16で表わされる低級アルキル基としてはメチル、エ
チル、n−プロピル又はn−ブチル基が挙げられ、好ま
しい低級アルキル基としてはメチル又はエチル基が挙げ
られる。式(i) 〜(ii)で示される化合物は各々、p−ク
レゾール又はt−ブチルフェノールを塩基性条件下でホ
ルムアルデヒドと縮合させることにより製造することが
できる。又、式(iii) 〜(vi)で示される化合物は特開平
1−293339号公報に記載された公知化合物である。式−
(CH2 )p OR0 で示される基を有する、好ましい化
合物としては、例えばヘキサメトキシメチロール化メラ
ミン、ヘキサメトキシエチロール化メラミン又はヘキサ
メトキシプロピロール化メラミン等が挙げられる。
らに光酸発生剤を含んでいてもよく、該光酸発生剤とし
ては光により直接もしくは間接的に酸を発生するもので
あれば特に限定されないが、例えば特開平4−163552号
公報に記載されているトリハロメチルトリアジン系化合
物、特開平1−57777 号公報に記載されているジスルホ
ン化合物、下式、 R17−SO2 −SO2 −R18−SO2 −SO2 −R19 (式中、R17及びR19は各々独立して置換されていても
よいアリール、アラルキル、アルキル、シクロアルキル
又は複素環基を表わし、R18は置換されていてもよいア
リールを表わす。)で示される化合物、特開平1−2933
39号公報に記載されているスルホン酸エステル基を含む
光酸発生剤、下式 CF3 −SO2 O−(CH2 )n'−Y0 (式中、Y0 は置換されていてもよいアリール基をn'
は0又は1を表わす。)で示される化合物、下式 CF3 −SO2 O−〔C(Y1 )(Y2 )〕m'−C(O)−Y3 (式中、Y1 及びY2 は各々独立して置換されていても
よいアルキル、アルコキシもしくはアリール基を、Y3
は置換されていてもよいアリール基を、m' は1又は2
を、各々表わす。)で示される化合物、下式 CF3 −SO2 O−N(Y4 )−C(O)−Y5 (式中、Y4 は置換されていてもよいアルキル基を、Y
5 は置換されていてもよいアリール基を、各々表わ
す。)で示される化合物、下式 CF3 −SO2 O−N=C(Y6 )(Y7 ) (式中、Y6 は水素原子又は置換されていてもよいアル
キルもしくはアリール基を、Y7 は置換されていてもよ
いアリール基を、各々表わす。)で示される化合物、下
式
には、キノンジアジド化合物が含まれ、該キノンジアジ
ド化合物としては、例えばo−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸エステル又はスルホン酸アミド、或いは
o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル又
はスルホン酸アミド等が挙げられる。これらのエステル
又はアミドは、例えば特開平2−84650 及び特開平3−
49437 号公報に一般式(I)で記載されているフェノー
ル化合物等を用いて公知の方法により製造することがで
きる。
有機溶剤中に2〜50及び2〜30重量%程度の割合で溶解
させる。キノンジアジド化合物、光酸発生剤及び本発明
のカラーフィルター用色素の使用量は通常、上記アルカ
リ可溶性樹脂並びに架橋剤の溶液に対して各々、2〜3
0、2〜30及び2〜50重量%程度の割合で添加する。
又、カラーフィルター用レジスト組成物には、例えば均
一な塗布性を付与するための平滑剤等の当該技術分野で
慣用されている各種の添加剤を加えることもできる。
液に対する溶解度に差が生じることを利用して、露光部
が除去され、未露光部がポジ型着色パターンとして残存
するものである。即ち、上記キノンジアジド化合物は露
光により分解してアルカリ現像液に可溶となるが、一
方、未露光部では上記アルカリ可溶性樹脂のアルカリ現
像液に対する溶解度を抑制するように作用する。そし
て、未露光部を全面露光した際に、残存したキノンジア
ジド化合物は分解され、一方、光酸発生剤が含まれてい
る場合に、これは酸を発生してポジ型着色パターンを硬
化させる作用を有する。一方、ネガ型レジストにはキノ
ンジアジド化合物が含まれていないので、ポジ型レジス
トの場合とは逆に露光部がネガ型着色パターンとして残
存するものである。露光には、例えば水銀ランプ等の紫
外線、遠紫外線、電子線もしくはX線等が用いられる。
具体的に説明する。尚、以下の参考例における共通の条
件は次のとおりである。カラーフィルターを製造する
際、シリコンウエハーにレジスト組成物をスピンコート
し、加熱により溶剤を蒸発させた後、マスクを通して露
光を行った。次いで、現像後、着色パターンを得た。露
光は日立製作所(株)製i線露光ステッパーHITACHI LD
-5010-i(NA=0.40) により行った。又、現像液は住友化
学工業(株)製SOPDを用いた。
(株)製酸性染料〕20g、塩化チオニル100ml 及びジメ
チルホルムアミド15gの混合物を還流条件下に30分反応
させた後、反応混合物を室温まで冷却し、氷水中に注い
だ。常法により後処理して得られた生成物をテトラヒド
ロフラン中で3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピ
ルアミンとモル比1:1で反応させてスルホンアミド化
された色素を得た。
えて下式 CH3 CH2 O(CH2 )3 NH2 で示されるアミンを用いる以外は実施例1と同様に操作
してスルホンアミド化された色素を得た。
えて下式
と同様に操作してスルホンアミド化された色素を得た。
と同様に操作してスルホンアミド化された色素を得た。
混合物(モル比=5/5/7.5 )から得られたクレゾー
ルノボラック樹脂(分子量2500)2g、実施例1で得た
色素2g、ヘキサメトキシメチロール化メラミン1g、
下式
キノンジアジド−5−スルホン酸エステル(平均2個の
水酸基がエステル化されている)2g、ジメチルホルム
アミド5g並びに乳酸エチル12gを混合後、メンブラン
フィルターを用いて加圧濾過してカラーフィルター用ポ
ジ型レジスト組成物を得た。上で得たポジ型レジスト組
成物を、シリコンウエハーにスピンコートした後、100
℃・1分加熱した。このシリコンウエハーを露光後、ア
ルカリ現像により露光部を除去して0.8 μmの解像度を
有するポジ型マゼンタ色パターンを得た。上で得たポジ
型パターンを全面露光後、150 ℃・15分加熱してカラー
フィルターを得た。このカラーフィルターは1μm以下
の膜厚で優れた性能を示した。
れたアゾ色素を用いる以外は、参考例1と同様に操作し
て各々、優れた性能を有するカラーフィルターを得た。
特性に優れており、該色素を用いてなるカラーフィルタ
ー用レジスト組成物は解像度及び着色パターンの安定性
等の諸性能に優れ、且つスカムがない。
Claims (1)
- 【請求項1】下式(I) 【化1】 〔式中、R1 〜R4 は各々独立して水素原子、置換され
ていてもよいアルキルもしくはアリール基又は−SO2
NH−R(Rはアルキル、シクロヘキシルアルキル、ア
ルコキシ、アルコキシアルキル、アリールもしくはアル
キルカルボニルオキシ基を表わす。)を表わし、R5 は
水素原子、置換されていてもよいアルキルもしくはアリ
ール基、又は−SO3 Hもしくは−SO2 NH−Rを表
わし、nは0又は1以上の整数を表わす。但し、nが0
であるときには、R1 〜R5 の中少なくとも1つは、置
換基として−SO2 NH−Rを有するアリール基を表わ
すものとする。〕で示されるカラーフィルター用色素。
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