JPWO2019194286A1 - Photosensitive resin composition and pattern structure - Google Patents

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Abstract

本発明は、パターン構造体とした時に、良好な形状で、かつ、高アスペクト比のギャップを形成することができる感光性樹脂組成物およびパターン構造体を提供することを課題とする。本発明の感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性のバインダーポリマーと、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物であって、バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、光重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物であり、光重合開始剤の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下であり、光重合性化合物の平均I/O値が、1.1〜1.5の範囲である、感光性樹脂組成物である。An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition and a pattern structure capable of forming a gap having a good shape and a high aspect ratio when the pattern structure is formed. The photosensitive resin composition of the present invention is a photosensitive resin composition containing an alkali-soluble binder polymer, a photopolymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond, and a photopolymerization initiator, and is a binder polymer. The acid value is 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, the photopolymerization initiator is an acylphosphine oxide compound or a titanosen compound, and the content of the photopolymerization initiator is the total solid content of the photosensitive resin composition. This is a photosensitive resin composition having an average I / O value of 1.0% by mass or less and a photopolymerizable compound in the range of 1.1 to 1.5.

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、およびそれを用いて形成されるパターン構造体に関する。 The present invention relates to a photosensitive resin composition and a pattern structure formed by using the photosensitive resin composition.

アクティブ駆動可能な電気光学素子として、液晶素子が広く普及している。液晶素子では、一対の基板の間に封入された液晶分子に電界を印加することにより液晶層の複屈折性を変化させて光の透過状態を制御することができ、バックライトおよびカラーフィルターと組み合わせることで情報や画像を視覚的に表示することができる。
また、別の電気光学素子として、例えば、特許文献1には、調光素子が提案されている。調光素子では、基板間に高分子分散液晶を封入することで、電界印加により散乱状態と透過状態とを切り替えることによってアクティブに光の透過状態を切り替えることができる。
Liquid crystal elements are widely used as electro-optical elements that can be actively driven. In a liquid crystal element, the birefringence of a liquid crystal layer can be changed by applying an electric field to liquid crystal molecules enclosed between a pair of substrates to control the light transmission state, which is combined with a backlight and a color filter. This makes it possible to visually display information and images.
Further, as another electro-optical element, for example, Patent Document 1 proposes a dimming element. In the dimming element, by enclosing a polymer-dispersed liquid crystal between the substrates, it is possible to actively switch the light transmission state by switching between the scattering state and the transmission state by applying an electric field.

近年ではセンシング手法およびセンサー阻止の技術進歩に伴い、可視光以外の受光素子を用いて情報通信やセンシングを行う技術が検討されている。人間には知覚できない遠赤外光や、テラヘツル波およびミリ波などの電磁波を用いたセンサーが実用化され、それらと組み合わせるアクティブ変調素子として、上述した液晶素子、調光素子の原理と同様のアクティブ電磁波デバイスの応用が検討されている(例えば、特許文献2など参照)。 In recent years, along with technological advances in sensing methods and sensor blocking, technologies for performing information communication and sensing using light receiving elements other than visible light have been studied. Sensors that use far-infrared light that cannot be perceived by humans and electromagnetic waves such as terahetul waves and millimeter waves have been put into practical use, and as active modulation elements to be combined with them, active similar to the principles of liquid crystal elements and dimming elements described above. Applications of electromagnetic wave devices are being studied (see, for example, Patent Document 2).

特開平7−110463号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-110463 特開平4−245803号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-245803

従来公知の液晶素子および調光素子は、その利用目的から、基板間に挟まれる変調材料層(例えば、液晶素子における液晶層)の厚み(以下、「ギャップ」とも略す。)が薄く、また、変調材料層領域の素子全面積に占める割合(以下、「占有率」とも略す。)は90%以上である。
しかし、アクティブ変調素子の用途によって、変調材料層のギャップや占有率の設計は変化する。例えば、高周波帯の偏波解消用アクティブパターンリターダーを考えると、対象波長が数μmと長いために、従来の材料で有意な位相差を与えるには、ギャップは1mm程度の厚さが要求され、また、占有率は50%程度でよい。
Conventionally known liquid crystal elements and dimming elements have a thin modulation material layer (for example, a liquid crystal layer in a liquid crystal element) sandwiched between substrates (hereinafter, also abbreviated as "gap") for the purpose of use. The ratio of the modulation material layer region to the total area of the device (hereinafter, also abbreviated as “occupancy”) is 90% or more.
However, the design of the gap and occupancy of the modulation material layer changes depending on the application of the active modulation element. For example, considering an active pattern retarder for eliminating polarization in a high frequency band, since the target wavelength is as long as several μm, a gap of about 1 mm is required to give a significant phase difference with conventional materials. The occupancy rate may be about 50%.

また、従来公知の液晶素子および調光素子では、ギャップを維持するために柱状の樹脂材料または無機微粒子でスペーサーを設けることが検討されてきた。
しかし、厚さ数十μm以上のギャップを設ける場合、特に、変調材料層のアスペクト比(変調材料層に形成するパターンの幅に対するギャップの厚さの比)が高い場合には、従来知られた材料では良好な形状のギャップを形成することができないことが明らかとなった。
Further, in conventionally known liquid crystal elements and dimming elements, it has been studied to provide a spacer with a columnar resin material or inorganic fine particles in order to maintain a gap.
However, it has been conventionally known when a gap having a thickness of several tens of μm or more is provided, especially when the aspect ratio of the modulation material layer (the ratio of the gap thickness to the width of the pattern formed in the modulation material layer) is high. It became clear that the material could not form a well-shaped gap.

そこで、本発明は、パターン構造体とした時に、良好な形状で、かつ、高アスペクト比のギャップを形成することができる感光性樹脂組成物およびパターン構造体を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition and a pattern structure having a good shape and capable of forming a gap having a high aspect ratio when the pattern structure is formed.

本発明者らは、ギャップの形状が正しく形成されない原因を追求した結果、パターン露光の照射光が膜厚方向に十分に行き渡らず、厚さ方向の膜強度に傾斜が生じること、更に、従来の薄膜のパターンに比べより長時間の現像を要することで現像液がパターン部にも浸透し膜質に影響を与えることが原因であることを突きとめた。 As a result of pursuing the cause of the gap shape not being formed correctly, the present inventors have not sufficiently spread the irradiation light of the pattern exposure in the film thickness direction, and the film strength in the thickness direction is inclined. It was found that the cause was that the developer penetrated into the pattern part and affected the film quality because it took longer to develop than the thin film pattern.

そこで、本発明者らは、上記原因について鋭意検討した結果、ネガ型の感光性樹脂組成物において、アルカリ可溶性のバインダーポリマーとして、所定の酸価を有するバインダーポリマーを配合し、光重合開始剤として、フォトブリーチング性に優れる化合物を特定量配合し、所定のI/O値を満たす光重合性化合物を配合することにより、パターン構造体とした時に、良好な形状で、かつ、高アスペクト比のギャップ(スペース領域)を形成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
Therefore, as a result of diligent studies on the above causes, the present inventors have blended a binder polymer having a predetermined acid value as an alkali-soluble binder polymer in a negative-type photosensitive resin composition, and used it as a photopolymerization initiator. By blending a specific amount of a compound having excellent photobleaching properties and a photopolymerizable compound satisfying a predetermined I / O value, a pattern structure having a good shape and a high aspect ratio can be obtained. The present invention has been completed by finding that a gap (space region) can be formed.
That is, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.

[1] アルカリ可溶性のバインダーポリマーと、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物であって、
バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、
光重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物であり、
光重合開始剤の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下であり、
光重合性化合物の平均I/O値が、1.1〜1.5の範囲である、感光性樹脂組成物。
[1] A photosensitive resin composition containing an alkali-soluble binder polymer, a photopolymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond, and a photopolymerization initiator.
The acid value of the binder polymer is 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less.
The photopolymerization initiator is an acylphosphine oxide compound or a titanocene compound,
The content of the photopolymerization initiator is 1.0% by mass or less based on the total solid content of the photosensitive resin composition.
A photosensitive resin composition in which the average I / O value of the photopolymerizable compound is in the range of 1.1 to 1.5.

[2] 感光性樹脂組成物から光重合開始剤のみを除いた固形分の、厚さ0.1mmあたりの全光線透過率が93%以上である、[1]に記載の感光性樹脂組成物。 [2] The photosensitive resin composition according to [1], wherein the total light transmittance per 0.1 mm thickness of the solid content obtained by removing only the photopolymerization initiator from the photosensitive resin composition is 93% or more. ..

[3] バインダーポリマーが、下記式(I)で表される構造単位と、下記式(II)で表される構造単位および下記式(III)で表される構造単位の少なくとも一方の構成単位とを有する重合体である、[1]または[2]に記載の感光性樹脂組成物。
ここで、上記式(I)中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
また、上記式(II)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは、炭素数1〜30のアルキル基またはシクロアルキル基を表す。
また、上記式(III)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、炭素数5以上のシクロアルキル基、または、ハロゲン原子を表し、AOは、オキシアルキレン基を表し、mは、0〜5の整数を表し、sは、1〜5の整数を表す。mが2〜5である場合、複数のRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
[3] The binder polymer contains at least one of a structural unit represented by the following formula (I), a structural unit represented by the following formula (II), and a structural unit represented by the following formula (III). The photosensitive resin composition according to [1] or [2], which is a polymer having.
Here, in the above formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Further, in the above formula (II), R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an alkyl group or a cycloalkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
Further, in the above formula (III), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, an aryl group, or an aryl. It represents an oxy group, an aralkyl group, a cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms, or a halogen atom, AO represents an oxyalkylene group, m represents an integer of 0 to 5, and s represents an integer of 1 to 5. Represents. when m is 2 to 5, the plurality of R 5, may be the same or different from each other.

[4] 光重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を分子内に少なくとも3個有し、かつ、下記式(1)で表される構造を分子内に有する化合物である、[1]〜[3]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。

ここで、上記式(1)中、*は、化合物に含まれる構造以外の構造との結合位置を表す。Aは、炭素数1〜8のアルキレン基を表す。ただし、アルキレン基の炭化水素を構成する水素原子は、水酸基またはメチル基に置換されていてもよい。nは、1〜20の整数を表す。
[4] At least one of the photopolymerizable compounds is a compound having at least three ethylenically unsaturated bonds in the molecule and having a structure represented by the following formula (1) in the molecule. 1] The photosensitive resin composition according to any one of [3].

Here, in the above formula (1), * represents a bonding position with a structure other than the structure contained in the compound. A represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. However, the hydrogen atom constituting the hydrocarbon of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group or a methyl group. n represents an integer of 1 to 20.

[5] 基板と、基板上に[1]〜[4]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を用いて形成された、厚さ50μm以上5mm以下の硬化物とを有する、パターン構造体。
[6] 硬化物が、複数の線状のパターン部を構成し、
複数の線状のパターン部のうち、隣接するパターン部同士の間に形成されるスペース領域の幅Wが、パターン部の高さHよりも小さい、[5]に記載のパターン構造体。
[7] スペース領域の幅Wに対する、パターン部の高さHが、3以上40以下である、[6]に記載のパターン構造体。
[5] A pattern structure having a substrate and a cured product having a thickness of 50 μm or more and 5 mm or less formed on the substrate using the photosensitive resin composition according to any one of [1] to [4]. ..
[6] The cured product constitutes a plurality of linear pattern portions, and forms a plurality of linear pattern portions.
The pattern structure according to [5], wherein the width W of the space area formed between the adjacent pattern portions among the plurality of linear pattern portions is smaller than the height H of the pattern portions.
[7] The pattern structure according to [6], wherein the height H of the pattern portion with respect to the width W of the space area is 3 or more and 40 or less.

以下に示すように、本発明によれば、パターン構造体とした時に、良好な形状で、かつ、高アスペクト比のギャップを形成することができる感光性樹脂組成物およびパターン構造体を提供することができる。 As shown below, according to the present invention, there is provided a photosensitive resin composition and a pattern structure capable of forming a gap having a good shape and a high aspect ratio when the pattern structure is formed. Can be done.

図1は、本発明のパターン構造体の一例を示す模式的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the pattern structure of the present invention. 図2は、実施例1で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真である。FIG. 2 is an electron micrograph of a pattern portion in the pattern structure produced in Example 1. 図3は、比較例1で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真である。FIG. 3 is an electron micrograph of a pattern portion in the pattern structure produced in Comparative Example 1. 図4は、比較例3で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真である。FIG. 4 is an electron micrograph of a pattern portion in the pattern structure produced in Comparative Example 3. 図5Aは、パターン部のテーパー角度を説明するための模式図である。FIG. 5A is a schematic view for explaining the taper angle of the pattern portion. 図5Bは、パターン部のテーパー角度を説明するための模式図である。FIG. 5B is a schematic view for explaining the taper angle of the pattern portion.

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
In the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.

また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また、本明細書において、“(メタ)アクリレート”はアクリレート及びメタクリレートを表し、“(メタ)アクリル”はアクリル及びメタクリルを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイル及びメタクリロイルを表す。
Further, in the present specification, as each component, a substance corresponding to each component may be used alone or in combination of two or more. Here, when two or more kinds of substances are used in combination for each component, the content of the component refers to the total content of the substances used in combination unless otherwise specified.
Further, in the notation of a group (atomic group) in the present specification, the notation that does not describe substitution and non-substitution includes those having no substituent as well as those having a substituent. For example, the "alkyl group" includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
Further, in the present specification, "(meth) acrylate" represents acrylate and methacrylate, "(meth) acrylic" represents acrylic and methacrylic, and "(meth) acryloyl" represents acryloyl and methacryloyl.

[感光性樹脂組成物]
本発明の感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性のバインダーポリマーと、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物である。
本発明においては、バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である。
また、本発明においては、光重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物であり、かつ、光重合開始剤の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下である。
また、本発明においては、光重合性化合物の平均I/O値が、1.1〜1.5の範囲である。
このような感光性樹脂組成物は、光照射によって露光部に重合反応が起こって現像液に対する溶解性が変化し、露光部と未露光部との溶解性の差によってパターン構造を形成することができる。
以下、本発明の感光性樹脂組成物に含まれる各成分を詳細に説明する。
[Photosensitive resin composition]
The photosensitive resin composition of the present invention is a photosensitive resin composition containing an alkali-soluble binder polymer, a photopolymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond, and a photopolymerization initiator.
In the present invention, the acid value of the binder polymer is 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less.
Further, in the present invention, the photopolymerization initiator is an acylphosphine oxide compound or a titanosen compound, and the content of the photopolymerization initiator is 1.0 mass by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition. % Or less.
Further, in the present invention, the average I / O value of the photopolymerizable compound is in the range of 1.1 to 1.5.
In such a photosensitive resin composition, a polymerization reaction occurs in the exposed portion due to light irradiation to change the solubility in a developing solution, and a pattern structure may be formed by the difference in solubility between the exposed portion and the unexposed portion. it can.
Hereinafter, each component contained in the photosensitive resin composition of the present invention will be described in detail.

〔バインダーポリマー〕
本発明の感光性樹脂組成物に含まれるバインダーポリマー(以下、「バインダー」とも略す。)は、その酸価が100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下となるアルカリ可溶性のバインダーである。
[Binder polymer]
The binder polymer (hereinafter, also abbreviated as “binder”) contained in the photosensitive resin composition of the present invention is an alkali-soluble binder having an acid value of 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less.

ここで、バインダーの酸価は、以下の方法で測定した値を採用する。
(1)固形分濃度(x(%))の樹脂溶液(y(g))をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによって希釈し、固形分濃度が1質量%〜10質量%の試料溶液を作製する。
(2)上記試料溶液に対して、電位差測定装置(平沼産業社製、装置名「平沼自動滴定装置COM−550」)を用いて、0.1mol/L水酸化カリウム・エタノール溶液(力価a)で滴定を行い、滴定終点までに必要な水酸化カリウム・エタノール溶液の量(b(mL))を測定する。
(3)また、水に対して(2)と同様の方法で滴定を行い、滴定終点までに必要な水酸化カリウム・エタノール溶液の量(c(mL))を測定する。
(4)下記式で計算することにより、樹脂エマルジョンの固形分酸価を決定する。
固形分酸価(mgKOH/g)={5.611×(b−c)×a}/{(x/100)×y}
Here, the acid value of the binder adopts the value measured by the following method.
(1) A resin solution (y (g)) having a solid content concentration (x (%)) is diluted with propylene glycol monomethyl ether acetate to prepare a sample solution having a solid content concentration of 1% by mass to 10% by mass.
(2) 0.1 mol / L potassium hydroxide / ethanol solution (potency a) for the above sample solution using a potential difference measuring device (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd., device name "Hiranuma automatic titrator COM-550"). ), And measure the amount of potassium hydroxide / ethanol solution (b (mL)) required by the end of the titration.
(3) Further, titration is performed on water in the same manner as in (2), and the amount of potassium hydroxide / ethanol solution (c (mL)) required by the end point of titration is measured.
(4) The solid acid value of the resin emulsion is determined by calculating with the following formula.
Solid acid value (mgKOH / g) = {5.611 x (bc) x a} / {(x / 100) x y}

バインダーの酸価は、100mgKOH/g以上であることによりアルカリ性溶媒との接触による溶解性に優れたものとなる、
また、バインダーの酸価が200mgKOH/g以下であると、アスペクト比が大きいギャップの形成に際して必要な、従来より強い条件での現像処理においても、形成されたパターン端部の直線性、いわゆるエッジラフネスが良好で、パターン構造体表面が滑らかな構造体を得ることができる。
When the acid value of the binder is 100 mgKOH / g or more, the solubility due to contact with an alkaline solvent becomes excellent.
Further, when the acid value of the binder is 200 mgKOH / g or less, the linearity of the formed pattern edge, that is, so-called edge roughness, is obtained even in the development process under stronger conditions than before, which is necessary for forming a gap having a large aspect ratio. Is good, and a structure having a smooth surface of the pattern structure can be obtained.

このようなアルカリ可溶性のバインダーとしては、例えば、特開2011−95716号公報の段落[0025]、特開2010−237589号公報の段落[0033]〜[0052]に記載された樹脂を用いることができる。 As such an alkali-soluble binder, for example, the resins described in paragraphs [0025] of JP2011-95716A and paragraphs [0033] to [0052] of JP2010-237589 can be used. it can.

感光性樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性のバインダーポリマーは、下記式(I)で表される構造単位を有し、下記式(II)で表される構造単位か下記式(III)で表される構造単位の少なくとも一方を有する重合体であることができる。 The alkali-soluble binder polymer contained in the photosensitive resin composition has a structural unit represented by the following formula (I), and is represented by the structural unit represented by the following formula (II) or the following formula (III). It can be a polymer having at least one of the structural units.

ここで、上記式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、上記式(I)で表される構造単位は、重合性単量体であるアクリル酸又はメタクリル酸に基づく構造単位である。Here, in the above formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and the structural unit represented by the above formula (I) is a structural unit based on the polymerizable monomer acrylic acid or methacrylic acid. Is.

また、上記式(II)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは炭素数1〜30のアルキル基またはシクロアルキル基を示す。Rは、炭素数が1〜20のアルキル基またはシクロアルキル基であることが好ましく、炭素数が1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素数が3〜8のアルキル基であることが更に好ましい。Further, in the above formula (II), R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an alkyl group or a cycloalkyl group having 1 to 30 carbon atoms. R 3 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a cycloalkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms. Is more preferable.

上記式(II)で表される構造単位は、重合性単量体である(メタ)アクリル酸アルキルに基づく構造単位である。(メタ)アクリル酸アルキルの具体例としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。 The structural unit represented by the above formula (II) is a structural unit based on the polymerizable monomer alkyl (meth) acrylate. Specific examples of the alkyl (meth) acrylate include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate and the like.

また、上記式(III)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ヒドロキシル基、アリール基(例えば、フェニル基、トルイル基など)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基など)、アラルキル基(例えば、ベンジル基など)、炭素数5以上のシクロアルキル基又はハロゲン原子を示し、AOはオキシアルキレン基を示し、mは0〜5の整数を示し、sは1〜5の整数を示す。mが2〜5である場合、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
ここで、オキシアルキレン基は、[OCnH2n]で表される基であり、nが1〜5を示す。具体的には、オキシメチレン基、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基等が挙げられる。
また、アラルキル基に含まれるアルキレン基は、炭素数1〜10のアルキレン基であることが好ましい。
また、炭素数5以上のシクロアルキル基は、炭素数が20以下であることが好ましく、炭素数が10以下であることがより好ましい。
Further, in the above formula (III), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyl group, or an aryl group (for example, phenyl). Group, aryloxy group (eg, phenoxy group, etc.), aralkyl group (eg, benzyl group, etc.), cycloalkyl group with 5 or more carbon atoms or halogen atom, AO indicates oxyalkylene group, m represents an integer of 0 to 5, and s represents an integer of 1 to 5. When m is 2 to 5, the plurality of R 5s may be the same or different from each other.
Here, the oxyalkylene group is a group represented by [OCnH2n], and n represents 1 to 5. Specific examples thereof include an oxymethylene group, an oxyethylene group, an oxypropylene group and an oxybutylene group.
Further, the alkylene group contained in the aralkyl group is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
Further, the cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms preferably has 20 or less carbon atoms, and more preferably 10 or less carbon atoms.

上記式(III)で表される構造単位は、重合性単量体であるフェニル基及びオキシアルキレン基を有する(メタ)アクリル酸エステルに基づく構造単位である。フェニル基及びオキシアルキレン基を有する(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、例えば、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、プロポキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、アルコキシ化ノニルフェニル(メタ)アクリレート、アルコキシ化2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、EO変性クミルフェノール(メタ)アクリレート、PO変性クミルフェノール(メタ)アクリレート、EO・PO変性クミルフェノール(メタ)アクリレート等が挙げられる。 The structural unit represented by the above formula (III) is a structural unit based on a (meth) acrylic acid ester having a phenyl group and an oxyalkylene group, which are polymerizable monomers. Specific examples of the (meth) acrylic acid ester having a phenyl group and an oxyalkylene group include 2-phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-phenoxypropyl (meth) acrylate, nonylphenyl (meth) acrylate ethoxylated, and propoxy. Nonylphenyl (meth) acrylate, nonylphenyl (meth) acrylate acrylate, 2-phenoxyethyl (meth) acrylate alkoxylated, EO-modified cumylphenol (meth) acrylate, PO-modified cumylphenol (meth) acrylate, EO. Examples thereof include PO-modified cumylphenol (meth) acrylate.

より具体的には、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸のランダム共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/アクリル酸のランダム共重合体、シクロヘキシル(メタ)アクリレート(a)/メチル(メタ)アクリレート(b)/(メタ)アクリル酸共重合体(c)のグリシジル(メタ)アクリレート付加物、アリル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸の共重合体、ベンジル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸/ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体などが例示される。パターン形成性がより良好であるという観点から、カルボキシル基を有するバインダーを含有することが好ましい。カルボキシル基を有するバインダーを含有することで、エッジラフネスが良化する傾向がある。 More specifically, a random copolymer of benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid, a random copolymer of benzyl (meth) acrylate / acrylic acid, cyclohexyl (meth) acrylate (a) / methyl (meth). Glycidyl (meth) acrylate adduct of acrylate (b) / (meth) acrylic acid copolymer (c), allyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymer, benzyl (meth) acrylate / (meth) Examples thereof include a copolymer of acrylic acid / hydroxyethyl (meth) acrylate. From the viewpoint of better pattern formation, it is preferable to contain a binder having a carboxyl group. By containing a binder having a carboxyl group, the edge roughness tends to be improved.

本発明の感光性樹脂組成物に含まれるアルカリ可溶性のバインダーポリマーの含有量は、感光性樹脂組成物における全固形分に対し、30質量%〜90質量%の範囲であることが好ましく、40質量%〜80質量%の範囲であることがより好ましく、50質量%〜70質量%の範囲であることがさらに好ましい。この範囲であると、厚い塗膜を形成した場合の膜厚の安定性が向上するとともに、現像液への溶解性に優れた塗膜を形成することができる。 The content of the alkali-soluble binder polymer contained in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably in the range of 30% by mass to 90% by mass, preferably 40% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. It is more preferably in the range of% to 80% by mass, and further preferably in the range of 50% by mass to 70% by mass. Within this range, the stability of the film thickness when a thick coating film is formed is improved, and a coating film having excellent solubility in a developing solution can be formed.

〔光重合性化合物〕
本発明の感光性樹脂組成物に含まれる光重合性化合物は、エチレン性不飽和結合を有し、平均I/O値が1.1〜1.5の範囲の化合物である。
ここで、「平均I/O値」とは、光重合性化合物ごとに、全光重合性化合物の総質量部に対する当該光重合性化合物の質量部の割合に、当該光重合性化合物のI/O値を乗じて平均したものである。光重合性化合物として単一の化合物を用いる場合は、その光重合性化合物のI/O値を平均I/O値として用いることができる。
[Photopolymerizable compound]
The photopolymerizable compound contained in the photosensitive resin composition of the present invention is a compound having an ethylenically unsaturated bond and having an average I / O value in the range of 1.1 to 1.5.
Here, the "average I / O value" is the ratio of the mass portion of the photopolymerizable compound to the total mass portion of the total photopolymerizable compound for each photopolymerizable compound, and the I / of the photopolymerizable compound. It is the result of multiplying by the O value and averaging. When a single compound is used as the photopolymerizable compound, the I / O value of the photopolymerizable compound can be used as the average I / O value.

また、上記I/O値は、(無機性値)/(有機性値)とも呼ばれる各種有機化合物の極性を有機概念的に取り扱った値であり、各官能基にパラメータを設定する官能基寄与法の一つである。上記I/O値としては、詳しくは、有機概念図(甲田善生 著、三共出版(1984)KUMAMOTO PHARMACEUTICAL BULLETIN,第1号、第1〜16項(1954年);化学の領域、第11巻、第10号、719〜725項(1957年);フレグランスジャーナル、第34号、第97〜111項(1979年);フレグランスジャーナル、第50号、第79〜82項(1981年);などの文献に詳細に説明されている。上記I/O値は、0に近いほど非極性(疎水性、有機性の大きな)の有機化合物であることを示し、大きいほど極性(親水性、無機性の大きな)の有機化合物であることを示す。
本発明においては、上記I/O値は、“甲田善生ら著、「新版:有機概念図―基礎と応用」、2008年11月、三共出版”に記載された方法によって求めた「無機性(I)/有機性(O)」値である。
Further, the above I / O value is a value that deals with the polarities of various organic compounds, which are also called (inorganic value) / (organic value), in an organic concept, and is a functional group contribution method in which parameters are set for each functional group. one of. For the above I / O values, see Organic Conceptual Diagram (Yoshio Koda, Sankyo Publishing (1984) KUMAMOTO PHARMACEUTICAL BULLETIN, No. 1, Paragraphs 1 to 16 (1954); Area of Chemistry, Vol. 11, Documents such as No. 10, 719 to 725 (1957); Fragrance Journal, No. 34, No. 97 to 111 (1979); Fragrance Journal, No. 50, No. 79 to 82 (1981); The closer the I / O value is to 0, the more non-polar (more hydrophobic and organic) the organic compound is, and the larger the I / O value is, the more polar (hydrophilic and inorganic) it is. ) Is an organic compound.
In the present invention, the above I / O value is determined by the method described in "New Edition: Organic Conceptual Diagram-Basics and Applications" by Yoshio Koda et al., November 2008, Sankyo Publishing. I) / organic (O) ”value.

詳細は不明であるが、本発明者らは、光重合性化合物が特定のI/O値の範囲、すなわち特定の親疎水性のバランスを有することによって、未露光部の現像液に対する溶解性と、露光部における現像液の浸透抑止とが両立でき、高アスペクト比のギャップを形成する場合であっても所望の形状通りパターンが形成できると考えている。 Although the details are unknown, the present inventors have determined that the photopolymerizable compound has a specific range of I / O values, that is, a specific balance of hydrophobicity, so that the unexposed portion is soluble in a developer. It is considered that it is possible to suppress the penetration of the developing solution in the exposed portion and to form a pattern according to a desired shape even when a gap having a high aspect ratio is formed.

本発明においては、形成されるギャップの膨潤を抑制できる理由から、上記光重合性化合物の平均I/O値は、1.10〜1.25であることが好ましい。 In the present invention, the average I / O value of the photopolymerizable compound is preferably 1.10 to 1.25 for the reason that the swelling of the formed gap can be suppressed.

上記光重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有していればよく、低分子の化合物であっても、オリゴマーであってもよい。
上記光重合性化合物の具体的としては、例えば、特許第4098550号の段落[0023]〜[0024]に記載されたエチレン性不飽和二重結合含有モノマーの他、トリシクロデカンジオールジメタノールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、および、これらのエチレンオキシ変性体、プロピレンオキシ変性体などの2官能の重合性化合物等が挙げられる。
The photopolymerizable compound may be a low molecular weight compound or an oligomer as long as it has an ethylenically unsaturated bond.
Specific examples of the photopolymerizable compound include tricyclodecanediol dimethanol diacrylate, in addition to the ethylenically unsaturated double bond-containing monomer described in paragraphs [0023] to [0024] of Patent No. 4098550. , Ethoxylated bisphenol A diacrylate, and bifunctional polymerizable compounds such as these ethylene oxy modified products and propylene oxy modified products.

上記光重合性化合物の他の具体例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(以下、「DPHA」とも略す。)、ジペンタエリスリトール(ペンタ/ヘキサ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレートなどの、少なくとも3個のエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物が挙げられ、これらのエチレンオキシ変性体、プロピレンオキシ変性体も、目的に応じて好ましく用いることができる。
また、ウレタン(メタ)アクリレート化合物などのウレタン系モノマーも好ましく用いることができる。
Other specific examples of the above photopolymerizable compound include trimethylpropan triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate (hereinafter, also abbreviated as “DPHA”), dipentaerythritol (penta / hexa) acrylate, and tripentaerythritol octaacrylate. Examples thereof include polymerizable compounds having at least three ethylenically unsaturated bonds, and these ethyleneoxy-modified compounds and propyleneoxy-modified compounds can also be preferably used depending on the intended purpose.
Further, a urethane-based monomer such as a urethane (meth) acrylate compound can also be preferably used.

本発明においては、形成されるギャップの形状がより良好となる理由から、上記光重合性化合物は、エチレン性不飽和結合を2個または3個有していることが好ましく、3個有していることがより好ましい。 In the present invention, the photopolymerizable compound preferably has two or three ethylenically unsaturated bonds for the reason that the shape of the gap formed is better. It is more preferable to have.

本発明においては、上記光重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を分子内に少なくとも3個有し、かつ、下記式(1)で表される構造を分子内に有している化合物(以下、「特定モノマー」とも略す。)であることが好ましい。
In the present invention, at least one of the above photopolymerizable compounds has at least three ethylenically unsaturated bonds in the molecule and has a structure represented by the following formula (1) in the molecule. It is preferably a compound (hereinafter, also abbreviated as "specific monomer").

上記式(1)中、*は、上記特定モノマーに含まれる上記構造以外の構造との結合位置を表す。Aは、炭素数1〜8のアルキレン基を表す。ただし、アルキレン基の炭化水素を構成する水素原子は、水酸基またはメチル基に置換されていてもよい。nは、1〜20の整数を表す。
ここで、Aは、エチレン(−CH−CH−)であるときはポリ(エチレンオキシ)と称され、プロピレン(−CH−CH(CH)−)であるときはポリ(プロピレンオキシ)と称されることもある。
In the above formula (1), * represents a bonding position with a structure other than the above structure contained in the specific monomer. A represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. However, the hydrogen atom constituting the hydrocarbon of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group or a methyl group. n represents an integer of 1 to 20.
Here, A is ethylene (-CH 2 -CH 2 -) when it is are referred to as poly (ethyleneoxy), propylene (-CH 2 -CH (CH 3) -) is when a poly (propyleneoxy ) Is sometimes called.

詳細は不明であるが、本発明者らはこうした構造を有していることによりアルキレン基に由来する疎水性とエーテル基に由来する親水性とのバランスから未露光部の溶解性に優れ、かつ、架橋性に優れ露光部の膨潤を強く抑制することでパターン形成性を向上することができると考えている。 Although the details are unknown, the present inventors have excellent solubility in the unexposed portion due to the balance between the hydrophobicity derived from the alkylene group and the hydrophilicity derived from the ether group due to having such a structure. It is considered that the pattern forming property can be improved by excellent cross-linking property and strongly suppressing the swelling of the exposed portion.

エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分中に占める割合が10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、25質量%以上であることがさらに好ましく、30質量%以上であることが特に好ましい。上限は特に定めるものではないが、例えば、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましい。また、後述する無機粒子を配合する場合、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましい。 The content of the photopolymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, in the total solid content of the photosensitive resin composition. , 25% by mass or more, and particularly preferably 30% by mass or more. The upper limit is not particularly determined, but for example, it is preferably 99% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less. Further, when the inorganic particles described later are blended, it is preferably 80% by mass or less, and more preferably 75% by mass or less.

〔光重合開始剤〕
本発明の感光性樹脂組成物に含まれる光重合開始剤は、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物である。
また、光重合開始剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下である。
アシルホスフィンオキサイド化合物ならびにチタノセン化合物は、重合開始にかかる励起光照射によって励起光帯域の吸光係数が減少する、いわゆるフォトブリーチング性を有している。
[Photopolymerization initiator]
The photopolymerization initiator contained in the photosensitive resin composition of the present invention is an acylphosphine oxide compound or a titanocene compound.
The content of the photopolymerization initiator is 1.0% by mass or less with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition.
The acylphosphine oxide compound and the titanosen compound have a so-called photobleaching property in which the extinction coefficient of the excitation light band is reduced by irradiation with excitation light for initiation of polymerization.

一般に光重合開始剤は励起波長の光を照射することによって分子が励起され、開裂反応等によって重合活性種を生成する。重合活性種の生成量は分子に到達する光のエネルギー量に概ね比例するため、十分に重合反応を進行させるためには一定量の光エネルギーを与える必要がある。しかし、ランベルト・ベール則により、照射した光は層内で吸収されて膜厚方向に向かい指数関数的に減衰するため、本発明が目的とする分厚い層では、光入射側の表面から離れて層の内部に入るに従い重合反応が進みにくくなる。その結果、パターンが下細りになる等意図と反するパターンが形成される、パターンの強度が不足してパターン倒れやエッジラフネスの悪化といった不具合を生じると考えられる。 Generally, in a photopolymerization initiator, molecules are excited by irradiating light with an excitation wavelength, and a polymerization active species is produced by a cleavage reaction or the like. Since the amount of polymerized active species produced is roughly proportional to the amount of light energy that reaches the molecule, it is necessary to apply a certain amount of light energy in order to sufficiently proceed with the polymerization reaction. However, according to Lambert-Beer's law, the irradiated light is absorbed in the layer and decays exponentially toward the film thickness. Therefore, in the thick layer intended by the present invention, the layer is separated from the surface on the light incident side. The polymerization reaction becomes more difficult to proceed as it enters the inside of. As a result, it is considered that a pattern contrary to the intention such as the pattern becomes thin is formed, the strength of the pattern is insufficient, and problems such as pattern collapse and deterioration of edge roughness occur.

本発明者らは検討の結果、フォトブリーチング性を有する光重合開始剤を規定の濃度で添加した場合に、フォトブリーチングが適切に生じ、フォトブリーチング性によって層の内部まで重合反応が十分に進行すると考えている。その結果、パターンの下細り、および、パターン倒れやエッジラフネスの悪化を伴うことなく、意図どおりの形状を有するパターンを形成できると推測している。 As a result of studies by the present inventors, when a photopolymerization initiator having a photobleaching property is added at a specified concentration, photobleaching occurs appropriately, and the photobleaching property allows a sufficient polymerization reaction to the inside of the layer. I think it will progress to. As a result, it is presumed that a pattern having an intended shape can be formed without thinning of the pattern and deterioration of pattern collapse and edge roughness.

アシルホスフィンオキサイド化合物の具体例として、市販品としてはLucirin TPO、イルガキュア819(いずれもBASF社製)等が例示され、また、特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報等に記載の化合物を挙げることできる。
アシルホスフィンオキサイド化合物は、未露光状態での吸収帯が430nm以下であり、露光によって概ね無色を呈するので、パターン構造体が可視域で無色であることが望ましい用途に好ましく用いることができる。
As specific examples of the acylphosphine oxide compound, Lucirin TPO, Irgacure 819 (all manufactured by BASF) and the like are exemplified as commercially available products, and JP-A-63-40799, JP-A-5-29234, JP-A-JP Examples of the compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-95788, JP-A-10-29997, and the like can be mentioned.
Since the acylphosphine oxide compound has an absorption band of 430 nm or less in the unexposed state and becomes substantially colorless by exposure, it can be preferably used in applications where it is desirable that the pattern structure is colorless in the visible region.

チタノセン化合物の具体例として、市販品としては、イルガキュア784(BASF社製)などが例示され、また、欧州特許出願公開第122223号明細書、特開昭63−41483号公報、特開昭63−41484号公報、特開平2−249号公報、特開平2−291号公報、特開平3−12403号公報、特開平3−27393号公報などに記載の化合物を挙げることができる。
チタノセン化合物は未露光状態での吸収帯が一般に550nm付近まであるため、可視光を露光光源として利用することができる。例えば耐光性のために紫外線吸収剤を含んだ基板等にパターン構造体を設ける必要がある場合、紫外線吸収剤の影響を受けずにパターン露光が行えるため、好ましい。
As a specific example of the titanocene compound, Irgacure 784 (manufactured by BASF) is exemplified as a commercially available product, and European Patent Application Publication No. 122223, JP-A-63-41483, JP-A-63- Examples of the compounds described in JP-A-41484, JP-A-2-249, JP-A-2-291, JP-A-3-12403, JP-A-3-27393 and the like can be mentioned.
Since the titanocene compound generally has an absorption band up to around 550 nm in the unexposed state, visible light can be used as an exposure light source. For example, when it is necessary to provide a pattern structure on a substrate or the like containing an ultraviolet absorber for light resistance, pattern exposure can be performed without being affected by the ultraviolet absorber, which is preferable.

本発明においては、光重合開始剤の含有量は、0.01〜1.0質量%であることが好ましく、0.01質量%以上1.0質量%未満であることがより好ましく、0.1〜0.7質量%であることが更に好ましい。この範囲であると重合率が高く強靭なパターンが形成でき、かつ、これら光重合開始剤の未反応成分または反応生成物による着色が起こりにくく、感光性樹脂組成物層の深部まで重合反応を完結させることができる。 In the present invention, the content of the photopolymerization initiator is preferably 0.01 to 1.0% by mass, more preferably 0.01% by mass or more and less than 1.0% by mass, and 0. It is more preferably 1 to 0.7% by mass. Within this range, a tough pattern can be formed with a high polymerization rate, and coloring by unreacted components or reaction products of these photopolymerization initiators is unlikely to occur, and the polymerization reaction is completed deep into the photosensitive resin composition layer. Can be made to.

本発明においては、パターン形成が容易となる理由から、本発明の感光性樹脂組成物から上記光重合開始剤のみを除いた固形分の、厚さ0.1mmあたりの全光線透過率が93%以上であることが好ましい。これは、光重合開始剤以外の成分が光吸収性を持たないことにより、光源より入射した光が、吸収または光源側に散乱されることなく膜内部にまで到達するため、本発明の目的である良好なパターン形成に大きく寄与するからである。
ここで、全光線透過率は、本発明の感光性樹脂組成物から上記光重合開始剤のみを除いた組成物を塗布し、乾燥させて固形分化した0.1mm厚の膜(以下、「サンプル膜」と略す。)に対してJIS K 7375:2008に準じた方法で測定した値を採用する。
具体的には、バックグラウンドとして透明な支持体(例えばガラス)を用い、支持体上のサンプル膜の全光線透過率を測定してバックグラウンドを除することによって測定した値を採用する。
In the present invention, for the reason that pattern formation becomes easy, the total light transmittance per 0.1 mm thickness of the solid content obtained by removing only the photopolymerization initiator from the photosensitive resin composition of the present invention is 93%. The above is preferable. This is because the components other than the photopolymerization initiator do not have light absorption, so that the light incident from the light source reaches the inside of the film without being absorbed or scattered on the light source side. Therefore, it is the object of the present invention. This is because it greatly contributes to a certain good pattern formation.
Here, the total light transmittance is a 0.1 mm thick film obtained by applying a composition obtained by removing only the photopolymerization initiator from the photosensitive resin composition of the present invention, drying the film, and solid-differentiating the film (hereinafter, “sample”). The value measured by the method according to JIS K 7375: 2008 is adopted for (abbreviated as "membrane").
Specifically, a transparent support (for example, glass) is used as the background, and the value measured by measuring the total light transmittance of the sample film on the support and removing the background is adopted.

〔界面活性剤〕
本発明の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、又は、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン系界面活性剤である。界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤が好ましく、フッ素系界面活性剤がより好ましい。
本発明に用いることができる界面活性剤としては、例えば、市販品である、メガファックF142D、同F172、同F173、同F176、同F177、同F183、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781、同F781−F、同R30、同R08、同F−472SF、同BL20、同R−61、同R−90(DIC(株)製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431、Novec FC−4430(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG7105,7000,950,7600、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145、同S−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子(株)製)、エフトップEF351、同352、同801、同802(三菱マテリアル電子化成(株)製)、フタージェント250(ネオス(株)製)が挙げられる。また、上記以外にも、KP(信越化学工業(株)製)、ポリフロー(共栄社化学(株)製)、エフトップ(三菱マテリアル電子化成(株)製)、メガファック(DIC(株)製)、フロラード(住友スリーエム(株)製)、アサヒガード、サーフロン(旭硝子(株)製)、PolyFox(OMNOVA社製)等の各シリーズを挙げることができる。
[Surfactant]
The photosensitive resin composition of the present invention may contain a surfactant.
As the surfactant, any of anionic, cationic, nonionic, or amphoteric surfactants can be used, but the preferred surfactant is a nonionic surfactant. As the surfactant, a nonionic surfactant is preferable, and a fluorine-based surfactant is more preferable.
Examples of the surfactant that can be used in the present invention include commercially available products, Megafuck F142D, F172, F173, F176, F177, F183, F479, F482, F554, and F780. , F781, F781-F, R30, R08, F-472SF, BL20, R-61, R-90 (manufactured by DIC Co., Ltd.), Florard FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431, Novec FC-4430 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), Asahi Guard AG7105, 7000, 950, 7600, Surfron S-112, S-113, S-131, S -141, S-145, S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Examples thereof include Ftop EF351, 352, 801 and 802 (manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) and Surfactant 250 (manufactured by Neos Co., Ltd.). In addition to the above, KP (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), Ftop (manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.), Megafuck (manufactured by DIC Corporation) , Florard (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), Asahi Guard, Surflon (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), PolyFox (manufactured by OMNOVA), and the like.

〔溶媒〕
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じ溶媒を加えてもよい。溶媒で希釈することにより、塗布に適した粘度に調整でき、また、構成成分同士を均一に混合することが可能である。
使用される有機溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチ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ジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピ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アルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ブチレングリコールジアセテート類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、アルコール類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。
〔solvent〕
A solvent may be added to the photosensitive resin composition of the present invention, if necessary. By diluting with a solvent, the viscosity can be adjusted to be suitable for coating, and the constituent components can be uniformly mixed.
As the organic solvent used, known solvents can be used, such as ethylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, ethylene glycol monoalkyl ether acetates, propylene glycol monoalkyl ethers, and propylene glycol dialkyl ethers. , Propropylene glycol monoalkyl ether acetates, Diethylene glycol dialkyl ethers, Diethylene glycol monoalkyl ether acetates, Dipropylene glycol monoalkyl ethers, Butylene glycol diacetates, Dipropylene glycol dialkyl ethers, Dipropylene glycol monoalkyl ether acetates , Alcohols, esters, ketones, amides, lactones and the like can be exemplified.

溶剤の沸点は、塗布性の観点から、100℃〜300℃が好ましく、120℃〜250℃がより好ましい。
本発明に用いることができる有機溶剤は、1種単独、又は、2種以上を併用することができる。沸点の異なる溶剤を併用することも好ましい。
The boiling point of the solvent is preferably 100 ° C. to 300 ° C., more preferably 120 ° C. to 250 ° C. from the viewpoint of coatability.
The organic solvent that can be used in the present invention may be used alone or in combination of two or more. It is also preferable to use solvents having different boiling points together.

本発明の感光性樹脂組成物における有機溶剤の含有量は、塗布に適した粘度に調整するという観点から、固形分濃度として好ましくは3〜50質量%、より好ましくは20〜40質量%となるように添加することができる。 The content of the organic solvent in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 3 to 50% by mass, more preferably 20 to 40% by mass as the solid content concentration from the viewpoint of adjusting the viscosity to be suitable for coating. Can be added as such.

〔その他の成分〕
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、可塑剤、重合禁止剤、酸化防止剤、密着改良剤等のその他の成分を添加することができる。また、“高分子添加剤の新展開((株)日刊工業新聞社)”に記載の各種紫外線吸収剤や、金属不活性化剤等を本発明の感光性樹脂組成物に添加してもよい。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、顔料および染料を実質的に含有していないことが好ましい。なお、「実質的に含有していない」とは、感光性樹脂組成物の全固形分に対して0.1質量%未満の量であることをいう。
[Other ingredients]
Other components such as a plasticizer, a polymerization inhibitor, an antioxidant, and an adhesion improver can be added to the photosensitive resin composition of the present invention, if necessary. Further, various ultraviolet absorbers, metal inactivating agents and the like described in "New Development of Polymer Additives (Nikkan Kogyo Shimbun Co., Ltd.)" may be added to the photosensitive resin composition of the present invention. ..
Further, it is preferable that the photosensitive resin composition of the present invention does not substantially contain pigments and dyes. In addition, "substantially not contained" means that the amount is less than 0.1% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition.

本発明の感光性樹脂組成物は、形成されるギャップの膨潤を抑制できる理由から、I/O値が、0.5〜1.5であることが好ましく、0.7〜1.0であることがより好ましい。
ここで、感光性樹脂組成物のI/O値は、感光性樹脂組成物に含まれる成分ごとに、I/O値にモル比を乗じた値を算出し、これらを合計した値をいう。
The photosensitive resin composition of the present invention preferably has an I / O value of 0.5 to 1.5, preferably 0.7 to 1.0, for the reason that swelling of the formed gap can be suppressed. Is more preferable.
Here, the I / O value of the photosensitive resin composition refers to a value obtained by multiplying the I / O value by the molar ratio for each component contained in the photosensitive resin composition and summing them up.

[パターン構造体]
本発明のパターン構造体は、基板と、基板上に本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成された、厚さ50μm以上5mm以下の硬化物とを有する、パターン構造体である。
硬化物の厚みは、70μm〜3mmであることが好ましい。
[Pattern structure]
The pattern structure of the present invention is a pattern structure having a substrate and a cured product having a thickness of 50 μm or more and 5 mm or less formed on the substrate using the photosensitive resin composition of the present invention.
The thickness of the cured product is preferably 70 μm to 3 mm.

本発明のパターン構造体は、硬化物がパターン部を構成していることが好ましい。
パターン部の形状としては、例えば、線状、ストライプ状、格子状などが挙げられる。
In the pattern structure of the present invention, it is preferable that the cured product constitutes the pattern portion.
Examples of the shape of the pattern portion include a linear shape, a striped shape, and a grid shape.

本発明のパターン構造体は、硬化物が、複数の線状のパターン部を構成し、複数の線状のパターン部のうち、隣接するパターン部同士の間に形成されるスペース領域の幅Wが、パターン部の高さHよりも小さい(すなわち、H>W)であることが好ましく、スペース領域の幅Wに対するパターン部の高さH、すなわち、アスペクト比(H/W)が3以上40以下であることが好ましい。
このような高アスペクト比の溝は、従来よく知られたレジスト様のパターン形成材料を用いて形成することが困難であるが、本発明の感光性樹脂組成物を利用することにより、好適な形状で設けることが可能である。
In the pattern structure of the present invention, the cured product constitutes a plurality of linear pattern portions, and the width W of the space region formed between the adjacent pattern portions among the plurality of linear pattern portions is large. , It is preferable that the height H of the pattern portion is smaller than the height H of the pattern portion (that is, H> W), and the height H of the pattern portion with respect to the width W of the space region, that is, the aspect ratio (H / W) is 3 or more and 40 or less. Is preferable.
Although it is difficult to form such a groove having a high aspect ratio using a conventionally well-known resist-like pattern-forming material, a suitable shape can be obtained by using the photosensitive resin composition of the present invention. It is possible to provide with.

図1は、本発明のパターン構造体の一例を示す模式的な斜視図である。
図1に示すパターン構造体10は、基板1と、基板1上に設けられた金属膜2と、透明電極2上にストライプ状に設けられたパターン部3とを有し、パターン部3同士の間にスペース領域4が形成された構造体である。
また、図1中、符号Hは、パターン部の高さを表し、符号Wは、スペース領域の幅を表す。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the pattern structure of the present invention.
The pattern structure 10 shown in FIG. 1 has a substrate 1, a metal film 2 provided on the substrate 1, and a pattern portion 3 provided in a stripe shape on the transparent electrode 2, and the pattern portions 3 are connected to each other. It is a structure in which a space region 4 is formed between them.
Further, in FIG. 1, the reference numeral H represents the height of the pattern portion, and the reference numeral W represents the width of the space area.

〔基板〕
上記基板としては、無機基板、樹脂基板、樹脂複合材料などが挙げられる。
無機基板としては、例えば、ガラス、石英、シリコン、シリコンナイトライド、及び、それらのような基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂基板としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド樹脂等の合成樹脂からなる基板が挙げられる。
〔substrate〕
Examples of the substrate include an inorganic substrate, a resin substrate, and a resin composite material.
Examples of the inorganic substrate include glass, quartz, silicon, silicon nitride, and a composite substrate in which molybdenum, titanium, aluminum, copper, etc. are vapor-deposited on such a substrate.
As the resin substrate, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polysulfone, polyether sulfone, polyarylate, allyl diglycol carbonate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, Fluororesin such as polybenzazole, polyphenylene sulfide, polycycloolefin, norbornene resin, polychlorotrifluoroethylene, liquid crystal polymer, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, ionomer resin, cyanate resin, crosslinked fumaric acid diester, cyclic polyolefin, Examples thereof include substrates made of synthetic resins such as aromatic ethers, maleimide-olefins, celluloses, and episulfide resins.

〔金属膜〕
本発明の感光性樹脂組成物は、蒸着またはスパッタリングにより製膜された金属膜や金属酸化物に対する密着がよいため、本発明のパターン構造体は、上記基板上に、スパッタリングにより製膜された金属膜を有していることが好ましい。
金属としては、チタン、銅、アルミニウム、インジウム、スズ、マンガン、ニッケル、コバルト、モリブデン、タングステン、クロム、銀、ネオジウム及びこれらの酸化物又は合金であることが好ましく、モリブデン、チタン、アルミニウム、銅及びこれらの合金であることが更に好ましい。なお、金属や金属酸化物は1種単独で用いても、複数種を併用してもよい。
また、金属膜は、上記金属の酸化物、窒化物、炭化物であってもよい。
[Metal film]
Since the photosensitive resin composition of the present invention has good adhesion to a metal film or metal oxide film formed by vapor deposition or sputtering, the pattern structure of the present invention is a metal formed by sputtering on the substrate. It is preferable to have a film.
The metal is preferably titanium, copper, aluminum, indium, tin, manganese, nickel, cobalt, molybdenum, tungsten, chromium, silver, neodium and oxides or alloys thereof, and molybdenum, titanium, aluminum, copper and These alloys are more preferred. The metal or metal oxide may be used alone or in combination of two or more.
Further, the metal film may be an oxide, a nitride, or a carbide of the above metal.

〔パターン構造体の製造方法〕
本発明のパターン構造体を製造する方法としては、公知の方法を特に制限はなく用いることができるが、以下の(1)〜(3)および(5)の工程を含むことが好ましい。
(1)本発明の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する塗布工程
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する溶剤除去工程
(3)有機溶剤が除去された感光性樹脂組成物を光によって硬化する硬化工程
(5)現像によって未露光部を除去する現像工程
また、さらに工程(3)と工程(5)の間に、以下の(4)の工程を含むことが好ましい。また、工程(5)の後に、以下の(6)の工程を含むことが好ましい。
(4)光により硬化した硬化物を熱処理する熱処理工程
(6)形成されたパターン構造体に対し、さらに露光または加熱を行うポストキュア工程
[Manufacturing method of pattern structure]
As a method for producing the pattern structure of the present invention, a known method can be used without particular limitation, but it is preferable to include the following steps (1) to (3) and (5).
(1) Coating step of applying the photosensitive resin composition of the present invention on a substrate (2) Solving solvent removing step of removing a solvent from the applied photosensitive resin composition (3) Photosensitive resin from which an organic solvent has been removed Curing step of curing the composition with light (5) Development step of removing an unexposed portion by development Further, it is preferable to further include the following step (4) between the steps (3) and (5). .. Further, it is preferable to include the following step (6) after the step (5).
(4) Heat treatment step of heat-treating the cured product cured by light (6) Post-cure step of further exposing or heating the formed pattern structure.

(1)の塗布工程では、本発明の感光性樹脂組成物を基板上に塗布して溶剤を含む湿潤膜とすることができる。感光性樹脂組成物を基板へ塗布する前にアルカリ洗浄やプラズマ洗浄といった基板の洗浄を行うことができる。更に基板洗浄後にヘキサメチルジシラザン等で基板表面を処理することができる。この処理を行うことにより、感光性樹脂組成物の基板への密着性を向上させることができる。 In the coating step (1), the photosensitive resin composition of the present invention can be applied onto a substrate to form a wet film containing a solvent. Before applying the photosensitive resin composition to the substrate, the substrate can be cleaned such as alkaline cleaning or plasma cleaning. Further, after cleaning the substrate, the surface of the substrate can be treated with hexamethyldisilazane or the like. By performing this treatment, the adhesion of the photosensitive resin composition to the substrate can be improved.

本発明の感光性樹脂組成物を基板へ塗布する方法は特に限定されず、例えば、インクジェット法、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法、流延塗布法、スリットアンドスピン法、印刷法等の方法を用いることができる。 The method of applying the photosensitive resin composition of the present invention to a substrate is not particularly limited, and for example, an inkjet method, a slit coating method, a spray method, a roll coating method, a rotary coating method, a cast coating method, a slit and spin method, and the like. A method such as a printing method can be used.

(2)の溶剤除去工程では、塗布された上記の膜から、減圧(バキューム)及び/又は加熱等により、溶剤を除去して基板上に乾燥塗膜を形成させることが好ましい。溶剤除去工程の加熱条件は、好ましくは70〜130℃で30〜300秒間程度である。
また、上記溶剤除去工程においては、感光性樹脂組成物中の有機溶剤を完全に除去する必要はなく、少なくとも一部が除去されればよい。
In the solvent removing step (2), it is preferable to remove the solvent from the coated film by vacuuming and / or heating to form a dry coating film on the substrate. The heating conditions of the solvent removing step are preferably about 30 to 300 seconds at 70 to 130 ° C.
Further, in the solvent removing step, it is not necessary to completely remove the organic solvent in the photosensitive resin composition, but at least a part thereof may be removed.

(3)の硬化工程では、パターン露光により、光重合開始剤よりラジカルを発生させ、重合を行い、有機溶剤が除去された塗布膜をパターン硬化する工程である。工程(3)に用いることができる光照射手段としては、硬化可能であれば特に制限はないが、活性光線による露光光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、LED光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。また、コリメータやルーバーを通すことにより、照射光の平行度を高めることができる。全光線エネルギーの80%以上が主光線方向から±20°の範囲にあり、±15°の範囲、更には±10°の範囲にあることが好ましい。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プ
ロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。
The curing step (3) is a step of pattern-curing the coating film from which the organic solvent has been removed by generating radicals from the photopolymerization initiator by pattern exposure and performing polymerization. The light irradiation means that can be used in the step (3) is not particularly limited as long as it can be cured, but the exposure light source by the active light includes a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a chemical lamp, and an LED light source. An excimer laser generator or the like can be used, and active light having a wavelength of 300 nm or more and 450 nm or less such as g-line (436 nm), i-line (365 nm), and h-line (405 nm) can be preferably used. Further, if necessary, the irradiation light can be adjusted through a spectral filter such as a long wavelength cut filter, a short wavelength cut filter, and a bandpass filter. Further, the parallelism of the irradiation light can be increased by passing it through a collimator or a louver. It is preferable that 80% or more of the total ray energy is in the range of ± 20 ° from the direction of the main ray, in the range of ± 15 °, and further in the range of ± 10 °.
As the exposure device, various types of exposure machines such as a mirror projection aligner, a stepper, a scanner, a proximity, a contact, a microlens array, and a laser exposure can be used.

マスクを用いたパターン露光法を採る場合は、パターンがより正確に形成されるため、マスクと塗膜との距離は近い方が好ましいが、本発明のパターン構造体は通常のレジストパターンと異なり、硬化膜部の表面形状が平滑でなければならない場合があり、マスクと塗膜との間は接触させずに露光することが好ましい。塗膜とマスクとの間隔は好ましくは20μm以上200μm以下、より好ましくは50μm以上150μm以下とすることができる。この間隔であると、大気の流動に起因する不測の接触が起こらず、かつ、パターンを精密に制御し、好ましいテーパー角度を形成することができる。露光に際し、塗膜およびマスクの間を減圧することにより空気の揺動による接触を予防することもできる。 When the pattern exposure method using a mask is adopted, it is preferable that the distance between the mask and the coating film is short because the pattern is formed more accurately. However, the pattern structure of the present invention is different from a normal resist pattern. The surface shape of the cured film portion may have to be smooth, and it is preferable to expose the mask and the coating film without contacting each other. The distance between the coating film and the mask can be preferably 20 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 150 μm or less. With this interval, unexpected contact due to the flow of the atmosphere does not occur, the pattern can be precisely controlled, and a preferable taper angle can be formed. It is also possible to prevent contact due to air fluctuation by reducing the pressure between the coating film and the mask during exposure.

(4)の熱処理工程では、重合反応を完結させ、露光された領域の膜強度を高めるために必要に応じて行われる。(1)の工程にて溶剤を完全に除去していない場合は、この工程において完全に除去することが好ましい。また、真空処理、減圧処理、あるいは150℃以上の加熱処理を行うことにより溶剤以外の揮発成分を完全に除くことで、本発明のパターン構造体を含む各種の製品の耐久性を向上させることができる。 The heat treatment step (4) is performed as necessary to complete the polymerization reaction and increase the film strength of the exposed region. When the solvent is not completely removed in the step (1), it is preferable to completely remove the solvent in this step. Further, the durability of various products including the pattern structure of the present invention can be improved by completely removing volatile components other than the solvent by performing vacuum treatment, decompression treatment, or heat treatment at 150 ° C. or higher. it can.

(5)の現像工程では、未露光部を現像液に溶解あるいは分散させることによって除去しギャップを形成する、いわゆる現像処理を行う。かかる現像処理の方法としては、例えば浸漬法、揺動法、シャワー法、スプレー法、パドル法等の方法を利用することができる。また、現像処理条件は適宜調節することができ、例えば現像液の種類又は組成、現像液の濃度、現像時間、現像温度等を適宜決定することができる。 In the developing step (5), a so-called developing process is performed in which the unexposed portion is removed by dissolving or dispersing it in a developing solution to form a gap. As a method of such development processing, for example, a dipping method, a rocking method, a shower method, a spray method, a paddle method or the like can be used. Further, the development processing conditions can be appropriately adjusted, and for example, the type or composition of the developer, the concentration of the developer, the development time, the development temperature, and the like can be appropriately determined.

本発明のパターン構造体の形成に際してはアルカリ現像液を用いることで良好なパターン形状を実現することができる。
このようなアルカリ現像液の有効成分としては、具体的に、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ホウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、アンモニア等の無機アルカリ性化合物;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エタノールアミン等の有機アルカリ性化合物等を挙げることができる。
A good pattern shape can be realized by using an alkaline developer when forming the pattern structure of the present invention.
Specific examples of the active component of such an alkaline developing solution include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, and hydrogen phosphate. Disodium, ammonium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, lithium silicate, sodium silicate, potassium silicate, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium borate, sodium borate, Inorganic alkaline compounds such as potassium borate and ammonia; tetramethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monoisopropylamine, diisopropylamine, ethanolamine and the like. Examples include organic alkaline compounds.

アルカリ現像液は、上述したアルカリ性化合物を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。通常は水に溶解してアルカリ現像液とすることができる。
また、上述したアルカリ性化合物の濃度は、0.001〜10質量%であることが好ましく、0.01〜5質量%であることがより好ましい。
この濃度範囲であると、アスペクト比の高いパターンであっても良好に現像が進行し、かつ、硬化部表面が冒されることによる表面荒れを防止することができる。前述のアルカリ現像液による現像処理がなされた後は、水洗処理を施すことが好ましい。
As the alkaline developer, the above-mentioned alkaline compounds can be used alone or in combination of two or more. Usually, it can be dissolved in water to prepare an alkaline developer.
The concentration of the above-mentioned alkaline compound is preferably 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass.
Within this density range, development proceeds satisfactorily even with a pattern having a high aspect ratio, and surface roughness due to the surface of the cured portion being affected can be prevented. After the development treatment with the above-mentioned alkaline developer, it is preferable to carry out a water washing treatment.

得られた本発明のパターン構造体は、ギャップ部分に任意の成分を充填すること、基材と接する面とは反対側の面でパターン構造体と接するように任意の他の基板を設けて封止すること等ができる。
例えば、パターン構造体のギャップに電磁波により透過性や屈折率異方性、光吸収スペクトル、誘電率が変化する媒体を封入し、外部から電界または磁界を印加することでアクティブに各種の特性が変化できる素子を構成することができる。
また、ギャップに流動性の媒体(空気を含む)を封入し、圧力によってその流動を検知することで動的センサーとして利用することもできる。
特に、従来知られた感光性樹脂組成物では困難であった、厚みが50μm以上でアスペクト比の高く、精密なギャップ形状を必要とするこれらの用途において、本発明の組成物ならびに本発明のパターン構造体は、極めて有用なものである。
The obtained pattern structure of the present invention is sealed by filling the gap portion with an arbitrary component and providing an arbitrary other substrate so as to be in contact with the pattern structure on the surface opposite to the surface in contact with the base material. It can be stopped, etc.
For example, a medium whose transparency, refractive index anisotropy, light absorption spectrum, and permittivity change due to electromagnetic waves is enclosed in the gap of the pattern structure, and various characteristics are actively changed by applying an electric or magnetic field from the outside. It is possible to construct an element that can be formed.
It can also be used as a dynamic sensor by enclosing a fluid medium (including air) in the gap and detecting the flow by pressure.
In particular, the composition of the present invention and the pattern of the present invention are used in these applications in which a thickness of 50 μm or more, a high aspect ratio, and a precise gap shape are required, which is difficult with conventionally known photosensitive resin compositions. The structure is extremely useful.

以下、実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中に記載の%及び部は特に断らない限り重量単位である。また、ポリスチレン換算重量平均分子量(以下、Mwという。)は、東ソー株式会社製ゲルパーミィエーションクロマトグラフィー(GPC)(商品名HLC−802A)により、ポリスチレン換算で測定した。 Hereinafter, a detailed description will be given with reference to examples. In addition,% and part described in an Example are weight units unless otherwise specified. The polystyrene-equivalent weight average molecular weight (hereinafter referred to as Mw) was measured in polystyrene-equivalent by gel permeation chromatography (GPC) (trade name: HLC-802A) manufactured by Tosoh Corporation.

<アルカリ可溶性のバインダーポリマーの合成>
アルカリ可溶性のバインダーポリマーとして、下記表1中のモノマー比率で合成した以下の共重合体を準備した。なお、下記表1中、BzMAは、メタクリル酸ベンジルを表し、MAAは、メタクリル酸メチルを表し、AAは、アクリル酸を表す。
<Synthesis of alkali-soluble binder polymer>
As the alkali-soluble binder polymer, the following copolymers synthesized at the monomer ratios in Table 1 below were prepared. In Table 1 below, BzMA represents benzyl methacrylate, MAA represents methyl methacrylate, and AA represents acrylic acid.

[実施例1]
<感光性樹脂組成物の調製>
感光性樹脂組成物P1として、以下の組成物を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
感光性樹脂組成物P1
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アルカリ可溶性バインダーB1(I/O値:0.55) 60質量部
・光重合性化合物A
(A−GLY−9E、新中村化学(株)製、I/O値:1.24)
40質量部
・光重合開始剤
(イルガキュアTPO、BASF製、I/O値:1.56)
0.5質量部
・界面活性剤
(メガファックF−554、Dic製、I/O値:2.33)
0.1質量部
・溶媒 0.9質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
[Example 1]
<Preparation of photosensitive resin composition>
The following composition was prepared as the photosensitive resin composition P1.
―――――――――――――――――――――――――――――――――
Photosensitive resin composition P1
―――――――――――――――――――――――――――――――――
-Alkali-soluble binder B1 (I / O value: 0.55) 60 parts by mass-Photopolymerizable compound A
(A-GLY-9E, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., I / O value: 1.24)
40 parts by mass, photopolymerization initiator (Irgacure TPO, manufactured by BASF, I / O value: 1.56)
0.5 parts by mass, surfactant (Megafuck F-554, manufactured by Dic, I / O value: 2.33)
0.1 parts by mass, solvent 0.9 parts by mass ――――――――――――――――――――――――――――――――――

<パターン構造体の作製>
40×40mmガラス基板上に、上述の感光性樹脂組成物P1をスピンコートにより塗布し、90℃で15分乾燥し、塗膜(乾燥後膜厚:100μm)を形成した。
次いで、この塗膜に対し、プロキシミティ露光機(ウシオ(株)製、UIS−5011)を用いて、マスク露光〔マスクパターン:L(透明部)/S(遮光部)=300μm/30μm〕を行った。露光量は、露光領域平均で100mJ/cmとし、マスクと塗膜との間に100μmの間隙を設けた。
パターン露光した塗膜を、小型現像機 AD−1200(MIKASA(株)製)にて、0.05質量%KOH水溶液を用い、シャワー5分間にて現像を行い、未露光部を除去することによって、基板上にパターン部(幅:300μm、高さ:100μm)およびスペース領域(幅:30μm、高さ:100μm、アスペクト比:3.3)が形成されたパターン構造体を作製した。
図2に、実施例1で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真を示す。
<Making a pattern structure>
The above-mentioned photosensitive resin composition P1 was applied by spin coating on a 40 × 40 mm glass substrate and dried at 90 ° C. for 15 minutes to form a coating film (film thickness after drying: 100 μm).
Next, a mask exposure [mask pattern: L (transparent part) / S (light-shielding part) = 300 μm / 30 μm] was applied to this coating film using a proximity exposure machine (UIS-5011 manufactured by Ushio, Inc.). went. The exposure amount was 100 mJ / cm 2 on average in the exposure area, and a gap of 100 μm was provided between the mask and the coating film.
The pattern-exposed coating film is developed with a small developing machine AD-1200 (manufactured by MIKASA Co., Ltd.) using a 0.05 mass% KOH aqueous solution in a shower for 5 minutes to remove unexposed areas. , A pattern structure in which a pattern portion (width: 300 μm, height: 100 μm) and a space region (width: 30 μm, height: 100 μm, aspect ratio: 3.3) was formed on the substrate was produced.
FIG. 2 shows an electron micrograph of a pattern portion in the pattern structure produced in Example 1.

[実施例2〜7および比較例1〜6]
感光性樹脂組成物P1に代えて、下記表2に示す感光性樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にしてパターン構造体を作製した。
図3に、比較例1で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真を示し、図4に、比較例3で作製したパターン構造体におけるパターン部の電子顕微鏡写真を示す。
[Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 6]
A pattern structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the photosensitive resin composition shown in Table 2 below was used instead of the photosensitive resin composition P1.
FIG. 3 shows an electron micrograph of the pattern portion in the pattern structure produced in Comparative Example 1, and FIG. 4 shows an electron micrograph of the pattern portion in the pattern structure produced in Comparative Example 3.

[全光線透過率]
感光性樹脂組成物から光重合開始剤を除いた組成物を調製し、スピンコーターにて溶媒除去後の膜厚が100μmとなるように、アルカリ洗浄したガラス基板上に塗膜を設けた。これを、JIS K 7375:2008に準拠して、ガラス基板をバックグラウンドとして全光線透過率を測定した。結果を下記表2に示す。
[Total light transmittance]
A composition obtained by removing the photopolymerization initiator from the photosensitive resin composition was prepared, and a coating film was provided on a glass substrate washed with alkali so that the film thickness after removing the solvent with a spin coater was 100 μm. Based on JIS K 7375: 2008, the total light transmittance was measured with the glass substrate as the background. The results are shown in Table 2 below.

[I/O値]
感光性樹脂組成物のI/O値を上述した方法で算出した。結果を下記表2に示す。
[I / O value]
The I / O value of the photosensitive resin composition was calculated by the method described above. The results are shown in Table 2 below.

[形態評価]
形成した、パターン構造体の残膜、パターン部の膨潤、パターン部のテーパー角度を測定した。評価基準は以下のとりである。評価結果を下記表3に示す。
[Morphological evaluation]
The remaining film of the formed pattern structure, the swelling of the pattern portion, and the taper angle of the pattern portion were measured. The evaluation criteria are as follows. The evaluation results are shown in Table 3 below.

<残膜>
作製したパターン構造体を切断し、その断面を電子顕微鏡で観察することにより、未露光部における残膜Rを以下の基準で判定した。
A:R<0.05μm
B:0.05μm≦R<0.2μm
C:0.2μm≦R<1μm
D:1μm≦R
<Residual membrane>
By cutting the produced pattern structure and observing the cross section with an electron microscope, the residual film R in the unexposed portion was determined according to the following criteria.
A: R <0.05 μm
B: 0.05 μm ≤ R <0.2 μm
C: 0.2 μm ≤ R <1 μm
D: 1 μm ≤ R

<膨潤>
作製したパターン構造体の平面部3×3mmの範囲を電子顕微鏡で観察し、パターン部が崩れている面積Sから以下の基準で硬化膜の膨潤を評価した。
A:S<1%
B:1%<S<5%
C:5%<S<20%
D:20%≦S
<Swelling>
The area of the flat surface portion of the produced pattern structure of 3 × 3 mm was observed with an electron microscope, and the swelling of the cured film was evaluated from the area S where the pattern portion was collapsed according to the following criteria.
A: S <1%
B: 1% <S <5%
C: 5% <S <20%
D: 20% ≤ S

<テーパー角度>
作製したパターン構造体を切断し、その断面を電子顕微鏡で観察し、パターン部のなす角度を画像解析によって計測した、図5Aおよび図5Bに示すテーパー角度θを測定し、以下の基準で評価した。なお、θ=0°を基板と垂直な角度と定義する。
A:θ<±3°
B:±3°≦θ<±10°
C:±10°≦θ<±20°
D:±20°≦θ
E:評価不可
<Taper angle>
The prepared pattern structure was cut, the cross section thereof was observed with an electron microscope, and the angle formed by the pattern portion was measured by image analysis. The taper angle θ shown in FIGS. 5A and 5B was measured and evaluated according to the following criteria. .. Note that θ = 0 ° is defined as the angle perpendicular to the substrate.
A: θ <± 3 °
B: ± 3 ° ≤ θ <± 10 °
C: ± 10 ° ≤ θ <± 20 °
D: ± 20 ° ≤ θ
E: Cannot be evaluated

表2および表3に示す結果から、光重合開始剤の含有量が感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%より多いと、テーパー角度が大きくなり、ギャップの形状が劣ることが分かった(比較例1)。
また、光重合性化合物の平均I/O値が1.1〜1.5の範囲外であると、テーパー角度が大きくなり、ギャップの形状が劣ることが分かった(比較例2〜3)。
また、バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下の範囲外であると、テーパー角度が大きくなり、ギャップの形状が劣ることが分かった(比較例4〜5)。
また、アシルホスフィンオキサイド化合物およびチタノセン化合物のいずれにも該当しない光重合開始剤を用いた場合は、テーパー角度が大きくなり、ギャップの形状が劣ることが分かった(比較例4〜5)。
From the results shown in Tables 2 and 3, when the content of the photopolymerization initiator is more than 1.0% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, the taper angle becomes large and the gap shape is inferior. It was found (Comparative Example 1).
Further, it was found that when the average I / O value of the photopolymerizable compound was out of the range of 1.1 to 1.5, the taper angle became large and the shape of the gap was inferior (Comparative Examples 2 to 3).
It was also found that when the acid value of the binder polymer was outside the range of 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, the taper angle became large and the shape of the gap was inferior (Comparative Examples 4 to 5).
Further, it was found that when a photopolymerization initiator that does not correspond to any of the acylphosphine oxide compound and the titanocene compound was used, the taper angle became large and the shape of the gap was inferior (Comparative Examples 4 to 5).

これに対し、バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、また、光重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物であり、光重合開始剤の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下であり、更に、光重合性化合物の平均I/O値が、1.1〜1.5の範囲であると、形成されるギャップが、高アスペクト比であるにも関わらず、形状が良好となることが分かった(実施例1〜7)。
特に、実施例1と実施例2との対比から、光重合性化合物の平均I/O値が1.10〜1.25であると、形成されるギャップの膨潤をより抑制できることが分かった。
また、実施例1、4および5の対比から、光重合性化合物の含有量が、感光性樹脂組成物の全固形分に対して0.2〜0.7質量%であると、ギャップの形状がより良好となることが分かった。
また、実施例1と実施例6との対比から、光重合性化合物が、エチレン性不飽和結合を2個または3個有している化合物であると、ギャップの形状がより良好となることが分かった。
また、実施例1と実施例7との対比から、感光性樹脂組成物のI/O値が0.7〜1.0であると、形成されるギャップの膨潤をより抑制できることが分かった。
On the other hand, the acid value of the binder polymer is 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less, the photopolymerization initiator is an acylphosphine oxide compound or a titanosen compound, and the content of the photopolymerization initiator is photosensitive. It is formed when the content is 1.0% by mass or less based on the total solid content of the sex resin composition, and the average I / O value of the photopolymerizable compound is in the range of 1.1 to 1.5. It was found that the shape of the gap was good despite the high aspect ratio (Examples 1 to 7).
In particular, from the comparison between Example 1 and Example 2, it was found that when the average I / O value of the photopolymerizable compound was 1.10 to 1.25, the swelling of the formed gap could be further suppressed.
Further, from the comparison of Examples 1, 4 and 5, when the content of the photopolymerizable compound is 0.2 to 0.7% by mass with respect to the total solid content of the photosensitive resin composition, the shape of the gap Was found to be better.
Further, from the comparison between Example 1 and Example 6, when the photopolymerizable compound is a compound having two or three ethylenically unsaturated bonds, the shape of the gap may be better. Do you get it.
Further, from the comparison between Example 1 and Example 7, it was found that when the I / O value of the photosensitive resin composition is 0.7 to 1.0, the swelling of the formed gap can be further suppressed.

1 基板
2 金属膜
3 パターン部
4 スペース領域
10 パターン構造体
1 Substrate 2 Metal film 3 Pattern part 4 Space area 10 Pattern structure

Claims (7)

アルカリ可溶性のバインダーポリマーと、エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物であって、
前記バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であり、
前記光重合開始剤が、アシルホスフィンオキサイド化合物またはチタノセン化合物であり、
前記光重合開始剤の含有量が、前記感光性樹脂組成物の全固形分に対して1.0質量%以下であり、
前記光重合性化合物の平均I/O値が、1.1〜1.5の範囲である、感光性樹脂組成物。
A photosensitive resin composition containing an alkali-soluble binder polymer, a photopolymerizable compound having an ethylenically unsaturated bond, and a photopolymerization initiator.
The acid value of the binder polymer is 100 mgKOH / g or more and 200 mgKOH / g or less.
The photopolymerization initiator is an acylphosphine oxide compound or a titanocene compound.
The content of the photopolymerization initiator is 1.0% by mass or less based on the total solid content of the photosensitive resin composition.
A photosensitive resin composition in which the average I / O value of the photopolymerizable compound is in the range of 1.1 to 1.5.
前記感光性樹脂組成物から前記光重合開始剤のみを除いた固形分の、厚さ0.1mmあたりの全光線透過率が93%以上である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the total light transmittance per 0.1 mm thickness of the solid content obtained by removing only the photopolymerization initiator from the photosensitive resin composition is 93% or more. 前記バインダーポリマーが、下記式(I)で表される構造単位と、下記式(II)で表される構造単位および下記式(III)で表される構造単位の少なくとも一方の構成単位とを有する重合体である、請求項1または2に記載の感光性樹脂組成物。
ここで、前記式(I)中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
また、前記式(II)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは、炭素数1〜30のアルキル基またはシクロアルキル基を表す。
また、前記式(III)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、炭素数5以上のシクロアルキル基、または、ハロゲン原子を表し、AOは、オキシアルキレン基を表し、mは、0〜5の整数を表し、sは、1〜5の整数を表す。mが2〜5である場合、複数のRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
The binder polymer has a structural unit represented by the following formula (I), a structural unit represented by the following formula (II), and at least one of the structural units represented by the following formula (III). The photosensitive resin composition according to claim 1 or 2, which is a polymer.
Here, in the above formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
Further, in the above formula (II), R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents an alkyl group or a cycloalkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
Further, in the above formula (III), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, an aryl group, or an aryl. It represents an oxy group, an aralkyl group, a cycloalkyl group having 5 or more carbon atoms, or a halogen atom, AO represents an oxyalkylene group, m represents an integer of 0 to 5, and s represents an integer of 1 to 5. Represents. when m is 2 to 5, the plurality of R 5, may be the same or different from each other.
前記光重合性化合物の少なくとも1種が、エチレン性不飽和結合を分子内に少なくとも3個有し、かつ、下記式(1)で表される構造を分子内に有する化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
ここで、前記式(1)中、*は、前記化合物に含まれる前記構造以外の構造との結合位置を表す。Aは、炭素数1〜8のアルキレン基を表す。ただし、前記アルキレン基の炭化水素を構成する水素原子は、水酸基またはメチル基に置換されていてもよい。nは、1〜20の整数を表す。
Claim 1 is a compound in which at least one of the photopolymerizable compounds has at least three ethylenically unsaturated bonds in the molecule and has a structure represented by the following formula (1) in the molecule. The photosensitive resin composition according to any one of 3 to 3.
Here, in the formula (1), * represents a bonding position with a structure other than the structure contained in the compound. A represents an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms. However, the hydrogen atom constituting the hydrocarbon of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group or a methyl group. n represents an integer of 1 to 20.
基板と、前記基板上に請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を用いて形成された、厚さ50μm以上5mm以下の硬化物とを有する、パターン構造体。 A pattern structure having a substrate and a cured product having a thickness of 50 μm or more and 5 mm or less formed on the substrate using the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 4. 前記硬化物が、複数の線状のパターン部を構成し、
前記複数の線状のパターン部のうち、隣接するパターン部同士の間に形成されるスペース領域の幅Wが、前記パターン部の高さHよりも小さい、請求項5に記載のパターン構造体。
The cured product constitutes a plurality of linear pattern portions, and forms a plurality of linear pattern portions.
The pattern structure according to claim 5, wherein the width W of the space region formed between the adjacent pattern portions among the plurality of linear pattern portions is smaller than the height H of the pattern portions.
前記スペース領域の幅Wに対する、前記パターン部の高さHが、3以上40以下である、請求項6に記載のパターン構造体。 The pattern structure according to claim 6, wherein the height H of the pattern portion with respect to the width W of the space region is 3 or more and 40 or less.
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