TW201701066A - 感光性樹脂組成物、硬化膜的製造方法、硬化膜及液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種可形成兼作配向膜的層間絕緣膜的感光性樹脂組成物、以及使用其的硬化膜的製造方法、硬化膜及液晶顯示裝置。一種感光性樹脂組成物,其包含含有聚合物A1-1的聚合物成分A1、及光酸產生劑B1,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,並且所述感光性樹脂組成物滿足下述1~3的至少一個, 1:聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為聚合物成分A1而更含有聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C1 且滿足下述4及5的至少一個。 4:聚合物A1-1或聚合物A1-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為聚合物成分A1而更含有包含特定的構成單元的聚合物A1-3
Description
本發明是有關於一種感光性樹脂組成物、硬化膜的製造方法、硬化膜及液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置具有可實現薄型、輕量及低功耗的優點,因此廣泛地用於各種電子設備。 另外,液晶顯示裝置通常設置有進行了圖案形成的層間絕緣膜。 關於該層間絕緣膜的形成,就用以獲得所需的圖案形狀的步驟數少、且獲得充分的平坦性的理由而言,廣泛地使用感光性樹脂組成物。
例如,專利文獻1中,作為所謂的化學增幅型的感光性樹脂組成物而記載有「一種感光性樹脂組成物,其含有:(A-1)包含滿足下述(1)及(2)的至少一者的聚合物的聚合物成分,(1)包含(a1-1)具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元及(a1-2)具有交聯性基的構成單元的聚合物、或(2)具有構成單元(a1-1)的聚合物及具有構成單元(a1-2)的聚合物,(B-1)光酸產生劑,以及(C-1)溶劑」([請求項1]),另外,作為萘醌二疊氮(naphthoquinonediazide,NQD)型的感光性樹脂組成物而記載有「一種感光性樹脂組成物,其含有:(A-2)包含(a2-1)具有酸基的構成單元及(a2-2)具有交聯性基的構成單元的聚合物成分、(B-2)醌二疊氮化合物、以及(C-2)溶劑」([請求項2])。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-197155號公報
[發明所欲解決之課題]另一方面,專利文獻1中記載有一種具有使感光性樹脂組成物硬化而成的硬化膜作為層間絕緣膜的液晶顯示裝置([0189][0190]),於包含專利文獻1在內的現有公知的液晶顯示裝置中,為了使用於液晶單元(cell)中的液晶分子配向,而必須於層間絕緣膜上設置配向膜。
因此,本發明的課題在於提供一種可形成兼作配向膜的層間絕緣膜的感光性樹脂組成物、以及使用其的硬化膜的製造方法、硬化膜及液晶顯示裝置。 [解決課題之手段]
本發明者等人為了達成所述課題而進行了努力研究,結果發現,藉由調配包含具有氟取代烴基等部分結構的構成單元及具有光配向性基的構成單元的聚合物,可形成兼作配向膜的層間絕緣膜,從而完成了本發明。 即,發現藉由以下構成可達成所述課題。
[1] 一種感光性樹脂組成物,其包含含有聚合物A1-1的聚合物成分A1、及光酸產生劑B1,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,並且 所述感光性樹脂組成物滿足下述1~3的至少一個, 1:所述聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A1而更含有聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C1 且滿足下述4及5的至少一個。 4:所述聚合物A1-1或所述聚合物A1-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A1而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A1-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元 [2] 如[1]所記載的感光性樹脂組成物,其中所述酸基經酸分解性基保護的基團是酸基以縮醛的形式受到保護的基團。 [3] 一種感光性樹脂組成物,其包含含有聚合物A2-1的聚合物成分A2、及醌二疊氮化合物B2,所述聚合物A2-1包含具有酸基的構成單元a3,並且 所述感光性樹脂組成物滿足下述1~3的至少一個, 1:所述聚合物A2-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A2而更含有聚合物A2-2,所述聚合物A2-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C2 且滿足下述4及5的至少一個。 4:所述聚合物A2-1或所述聚合物A2-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A2而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A2-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元 [4] 如[1]至[3]中任一項所記載的感光性樹脂組成物,其中所述光配向性基是藉由光二聚化反應而賦予配向性的基團。 [5] 如[1]至[4]中任一項所記載的感光性樹脂組成物,其中所述光配向性基為肉桂酸酯基或查耳酮基。 [6] 如[1]至[5]中任一項所記載的感光性樹脂組成物,其中所述交聯性基為環氧基或氧雜環丁基。 [7] 如[1]至[6]中任一項所記載的感光性樹脂組成物,其中相對於組成物的總固體成分,具有所述s1所示的構成單元的聚合物的含量為0.1質量%~20質量%。 [8] 如[1]至[7]中任一項所記載的感光性樹脂組成物,其含有有機溶劑D。 [9] 一種硬化膜的製造方法,其包括: 將如[8]所記載的感光性樹脂組成物塗佈於基板上的步驟; 自所塗佈的感光性樹脂組成物去除有機溶劑D的步驟; 藉由活性放射線對去除了有機溶劑D的感光性樹脂組成物進行曝光的步驟; 利用顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影的步驟;以及 對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化而獲得硬化膜的步驟。 [10] 一種硬化膜,其是使如[1]至[8]中任一項所記載的感光性樹脂組成物硬化而成。 [11] 一種液晶顯示裝置,其具有如[10]所記載的硬化膜。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種能夠形成兼作配向膜的層間絕緣膜的感光性樹脂組成物、以及使用其的硬化膜的製造方法、硬化膜及液晶顯示裝置。
以下,對本發明加以詳細說明。 以下記載的構成要件的說明有時是根據本發明的具代表性的實施方式來進行,但本發明不限定於此種實施方式。 再者,於本說明書中,使用「~」來表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍。 於本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基團(原子團),並且亦包含具有取代基的基團(原子團)。例如所謂「烷基」,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。 於本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」是表示「丙烯酸酯」或「甲基丙烯酸酯」的表述,「(甲基)丙烯酸」是表示「丙烯酸」或「甲基丙烯酸」的表述,「(甲基)丙烯醯基」是表示「丙烯醯基」或「甲基丙烯醯基」的表述。 於本說明書中,固體成分是25℃下的固體成分。 於本說明書中,聚合物的重量平均分子量及數量平均分子量定義為由凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatograph,GPC)測定所得的聚苯乙烯換算值。
本發明的第1態樣的感光性樹脂組成物(以下亦簡稱為「本發明的第1態樣」)是如下的感光性樹脂組成物,其包含含有聚合物A1-1的聚合物成分A1、及光酸產生劑B1,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,並且所述感光性樹脂組成物滿足至少一個後述1~3所示的條件,且滿足至少一個後述4及5所示的條件。 另外,本發明的第2態樣的感光性樹脂組成物(以下亦簡稱為「本發明的第2態樣」)是如下的感光性樹脂組成物,其包含含有聚合物A2-1的聚合物成分A2、及醌二疊氮化合物B2,所述聚合物A2-1包含具有酸基的構成單元a3,並且所述感光性樹脂組成物滿足至少一個後述1~3所示的條件,且滿足至少一個後述4及5所示的條件。
本發明的第1態樣及第2態樣的感光性樹脂組成物藉由調配後述具有s1所示的構成單元的聚合物作為聚合物成分A1或聚合物成分A2,可形成兼作配向膜的層間絕緣膜。 其詳細情況雖不明確,但本發明者等人如下般推測。 即,後述具有s1所示的構成單元的聚合物同時包含具有光配向性基的構成單元及具有氟取代烴基等部分結構的構成單元,藉此,於樹脂組成物被塗佈於基板(例如薄膜電晶體等)上後,包含具有光配向性基的構成單元的聚合物轉移(滲出(bleed))至塗膜的表面附近,從而於熱硬化後光配向性基偏向存在於硬化膜的表面附近,因此認為可作為配向膜(光配向膜)而發揮功能。 其次,對本發明的第1態樣及第2態樣中所用的聚合物成分等各成分加以詳細說明。
[本發明的第1態樣] 本發明的第1態樣含有以下的聚合物成分A1、及光酸產生劑B1。
[聚合物成分A1] 本發明的第1態樣所含有的聚合物成分A1是含有聚合物A1-1的聚合物成分,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1。 此處,關於聚合物成分A1,藉由由後述光酸產生劑B1產生的觸媒量的酸性物質的作用,所述聚合物A1-1中的酸分解性基的脫保護反應進行,而產生酸基,藉此可進行硬化反應。 另外,聚合物成分A1是指除了所述聚合物A1-1以外,亦包含視需要而添加的其他聚合物者。
於本發明中,聚合物成分A1所含有的聚合物較佳為加成聚合型的聚合物,更佳為包含源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元的聚合物。 另外,亦可具有源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元以外的構成單元,例如源自苯乙烯的構成單元、或源自乙烯基化合物的構成單元等。 另外,將「源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元」亦稱為「丙烯酸系構成單元」。
本發明的第1態樣必須滿足至少一個下述1~3所示的條件,且必須滿足至少一個下述4及5所示的條件。 此表示:包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1的聚合物A1-1中、或與聚合物A1-1分開,而必需具有有助於硬化的交聯性基的部位或成分;以及必需包含具有光配向性基的構成單元與用以使其偏向存在於表面的構成單元的聚合物成分。 因此,於以下的說明中,以作為聚合物成分而必需的聚合物中的構成單元為中心來加以說明,而並非對每種聚合物加以說明。 (條件) 1:所述聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A1而更含有聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C1 4:所述聚合物A1-1或所述聚合物A1-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A1而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A1-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元
<構成單元a1> 聚合物成分A1包含聚合物A1-1,所述聚合物A1-1至少包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1。藉由聚合物成分A1包含具有構成單元a1的聚合物A1-1,可製成感度極高的化學增幅型的樹脂組成物。 關於本發明中的「酸基經酸分解性基保護的基團」,可使用作為酸基及酸分解性基而公知者,並無特別限定。 作為酸基,例如可較佳地列舉羧基、酚性羥基等。 另外,作為酸分解性基,可列舉比較容易因酸而分解的基團(例如後述的酯結構、四氫吡喃基酯基、或四氫呋喃基酯基等縮醛系官能基)、或比較難以因酸而分解的基團(例如第三丁基酯基等三級烷基、第三丁基碳酸酯基等三級烷基碳酸酯基)等。
具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1較佳為具有羧基經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元(以下亦稱為「具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元」),或具有酚性羥基經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元(以下亦稱為「具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元」)。 以下,依序對具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1、與具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元a1-2分別加以說明。
<<具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1>> 所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1是包含具有羧基的構成單元的羧基由以下所詳細說明的酸分解性基保護的保護羧基的構成單元。 作為可用於所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1的所述具有羧基的構成單元,可並無特別限制地使用公知的構成單元。例如可列舉源自不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和三羧酸等分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元a1-1-1,或同時具有乙烯性不飽和基與源自酸酐的結構的構成單元a1-1-2。 以下,依序對用作所述具有羧基的構成單元的a1-1-1源自分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元、及a-1-1-2同時具有乙烯性不飽和基與源自酸酐的結構的構成單元分別加以說明。
<<<源自分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元a1-1-1>>> 作為關於所述源自分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元a1-1-1的本發明中所用的不飽和羧酸,例如可列舉日本專利特開2014-238438號公報的段落0043中記載的化合物。 其中,就顯影性的觀點而言,為了形成所述構成單元a1-1-1,較佳為使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-鄰苯二甲酸、或不飽和多元羧酸的酸酐等,更佳為使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸。 所述源自分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元a1-1-1可包含單獨一種,亦可包含兩種以上。
<<<同時具有乙烯性不飽和基與源自酸酐的結構的構成單元a1-1-2>>> 同時具有乙烯性不飽和基與源自酸酐的結構的構成單元a1-1-2較佳為源自使存在於具有乙烯性不飽和基的構成單元中的羥基與酸酐反應而得的單體的單元。 作為所述酸酐,可使用公知者,具體可列舉:馬來酸酐、琥珀酸酐、衣康酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、氯橋酸酐等二元酸酐;偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、聯苯四羧酸酐等酸酐。該些酸酐中,就顯影性的觀點而言,較佳為鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、或琥珀酸酐。 就顯影性的觀點而言,所述酸酐對羥基的反應率較佳為10莫耳%~100莫耳%,更佳為30莫耳%~100莫耳%。
(可用於構成單元a1-1的酸分解性基) 作為可用於所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1的所述酸分解性基,可使用所述酸分解性基。 該些酸分解性基中,就樹脂組成物的基本物性、特別是就感度或圖案形狀、接觸孔的形成性、樹脂組成物的保存穩定性的觀點而言,較佳為羧基以縮醛的形式受到保護的保護羧基。進而就感度的觀點而言,於酸分解性基中,更佳為羧基為下述式a1-10所表示的以縮醛的形式受到保護的保護羧基。再者,於羧基為下述式a1-10所表示的以縮醛的形式受到保護的保護羧基的情形時,保護羧基的整體成為-(C=O)-O-CR101
R102
(OR103
)的結構。
[化1]
式a1-10中,R101
及R102
分別獨立地表示氫原子或烴基,其中,R101
與R102
同時為氫原子的情形除外。R103
表示烷基。R101
或R102
、與R103
亦可連結而形成環狀醚。
所述式a1-10中,R101
~R103
分別獨立地表示氫原子或烷基,所述烷基可為直鏈狀、分支鏈狀、環狀的任一種。此處,不存在R101
及R102
的兩者表示氫原子的情況,R101
及R102
的至少一者表示烷基。
所述式a1-10中,於R101
、R102
及R103
表示烷基的情形時,所述烷基可為直鏈狀、分支鏈狀或環狀的任一種。 作為所述直鏈狀或分支鏈狀的烷基,較佳為碳數1~12,更佳為碳數1~6,進而佳為碳數1~4。具體可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、新戊基、正己基、第三己基(thexyl)(2,3-二甲基-2-丁基)、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。
作為所述環狀烷基,較佳為碳數3~12,更佳為碳數4~8,進而佳為碳數4~6。作為所述環狀烷基,例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、降冰片基、異冰片基等。
所述烷基亦可具有取代基,作為取代基,可例示鹵素原子、芳基、烷氧基。於具有鹵素原子作為取代基的情形時,R101
、R102
、R103
為鹵代烷基,於具有芳基作為取代基的情形時,R101
、R102
、R103
為芳烷基。 作為所述鹵素原子,可例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。該些鹵素原子中,較佳為氟原子或氯原子。 另外,作為所述芳基,較佳為碳數6~20的芳基,更佳為碳數6~12的芳基。具體可例示苯基、α-甲基苯基、萘基等,作為經芳基取代的烷基整體、即芳烷基,可例示苄基、α-甲基苄基、苯乙基、萘基甲基等。 作為所述烷氧基,較佳為碳數1~6的烷氧基,更佳為碳數1~4的烷氧基,進而佳為甲氧基或乙氧基。 另外,於所述烷基為環烷基的情形時,所述環烷基亦可具有碳數1~10的直鏈狀或分支鏈狀的烷基作為取代基,於烷基為直鏈狀或分支鏈狀的烷基的情形時,亦可具有碳數3~12的環烷基作為取代基。 該些取代基亦可經所述取代基進一步取代。
所述式a1-10中,於R101
、R102
及R103
表示芳基的情形時,所述芳基較佳為碳數6~12,更佳為碳數6~10。所述芳基亦可具有取代基,作為所述取代基,可較佳地例示碳數1~6的烷基。作為芳基,例如可例示苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、1-萘基等。
另外,R101
、R102
及R103
可相互鍵結而與該些所鍵結的碳原子或氧原子一起形成環。作為R101
與R102
、R101
與R103
或者R102
與R103
鍵結的情形時的環結構,例如可列舉:環丁基、環戊基、環己基、環庚基、四氫呋喃基、金剛烷基及四氫吡喃基等。
再者,所述式a1-10中,較佳為R101
及R102
的任一者為氫原子或甲基。
用以形成具有所述式a1-10所表示的保護羧基的構成單元的自由基聚合性單量體可使用市售品,亦可使用藉由公知的方法而合成者。例如可藉由日本專利特開2011-221494號公報的段落0037~段落0040中記載的合成方法等來合成。
所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1的第一較佳態樣為下述式所表示的構成單元。
[化2]
式中,R1
及R2
分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基,且至少R1
及R2
的任一者為烷基或芳基,R3
表示烷基或芳基,R1
或R2
、與R3
亦可連結而形成環狀醚,R4
表示氫原子或甲基,X表示單鍵或伸芳基。
於R1
及R2
為烷基的情形時,較佳為碳數為1~10的烷基。於R1
及R2
為芳基的情形時,較佳為苯基。R1
及R2
較佳為分別獨立地為氫原子或碳數1~4的烷基。 R3
表示烷基或芳基,較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~6的烷基。 X表示單鍵或伸芳基,較佳為單鍵。
所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1的第二較佳態樣為下述式所表示的構成單元。
[化3]
式中,R121
表示氫原子或碳數1~4的烷基,L1
表示羰基或伸苯基,R122
~R128
分別獨立地表示氫原子或碳數1~4的烷基。
R121
較佳為氫原子或甲基。 L1
較佳為羰基。 R122
~R128
較佳為氫原子。
作為所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1的較佳的具體例,可例示下述構成單元。再者,R表示氫原子或甲基。
[化4]
<<具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元a1-2>> 作為所述具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元a1-2,可列舉羥基苯乙烯系構成單元或酚醛清漆系的樹脂中的構成單元。 該些構成單元中,就感度的觀點而言,較佳為源自羥基苯乙烯、或α-甲基羥基苯乙烯的構成單元。 另外,作為具有酚性羥基的構成單元,就感度的觀點而言,亦較佳為日本專利特開2014-238438號公報的段落0065~段落0073中記載的構成單元。
(構成單元a1的較佳態樣) 於所述具有構成單元a1的聚合物實質上不具有下述構成單元a2的情形時,構成單元a1於所述具有構成單元a1的聚合物中,較佳為20莫耳%~100莫耳%,更佳為30莫耳%~90莫耳%。 於所述具有構成單元a1的聚合物具有下述構成單元a2的情形時,就感度的觀點而言,單構成單元a1於所述具有構成單元a1與構成單元a2的聚合物中,較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~60莫耳%。另外,特別是於所述構成單元a1為具有羧基以縮醛的形式受到保護的保護羧基的構成單元的情形時,較佳為20莫耳%~50莫耳%。 再者,於本發明中,於以莫耳比來規定「構成單元」的含量的情形時,「構成單元」與「單體單元」為相同含義。另外,於本發明中,「單體單元」亦可藉由高分子反應等而於聚合後加以修飾。以下亦相同。
所述具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1與所述具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元a1-2相比較而言,具有顯影迅速的特徵。由此,於欲迅速進行顯影的情形時,較佳為具有經酸分解性基保護的保護羧基的構成單元a1-1。反之,於欲遲緩地進行顯影的情形時,較佳為使用具有經酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元a1-2。
<構成單元a2> 聚合物成分A1較佳為含有如下聚合物,所述聚合物包含具有交聯性基的構成單元a2。再者,於如所述條件1~條件3所示般、且不含有後述交聯劑C1的情形時,必須使至少包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1的聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2;或必須含有另一聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2。
所述交聯性基只要是藉由加熱處理而引起硬化反應的基團,則並無特別限定。 作為較佳的具有交聯性基的構成單元的態樣,可列舉包含選自由環氧基、氧雜環丁基(oxetanyl)、-NH-CH2
-O-R(R表示氫原子或碳數1~20的烷基)所表示的基團、乙烯性不飽和基、及封閉異氰酸酯基所組成的組群中的至少一種的構成單元,較佳為包含選自由環氧基、氧雜環丁基、-NH-CH2
-O-R(R表示氫原子或碳數1~20的烷基)所表示的基團、(甲基)丙烯醯基、及封閉異氰酸酯基所組成的組群中的至少一種的構成單元,更佳為包含選自由環氧基、氧雜環丁基、及-NH-CH2
-O-R(R表示氫原子或碳數1~20的烷基)所表示的基所組成的組群中的至少一種的構成單元。
<<具有環氧基及/或氧雜環丁基的構成單元a2-1>> 聚合物成分A1較佳為含有如下聚合物,所述聚合物包含具有環氧基及/或氧雜環丁基的構成單元a2-1。再者,三員環的環狀醚基亦被稱為環氧基、四員環的環狀醚基亦被稱為氧雜環丁基。 所述具有環氧基及/或氧雜環丁基的構成單元a2-1只要於1個構成單元中具有至少一個環氧基或氧雜環丁基即可,亦可具有1個以上的環氧基及1個以上的氧雜環丁基、2個以上的環氧基、或2個以上的氧雜環丁基,並無特別限定,較佳為具有合計1個~3個環氧基及/或氧雜環丁基,更佳為具有合計1個或2個環氧基及/或氧雜環丁基,進而佳為具有1個環氧基或氧雜環丁基。
作為用以形成具有環氧基的構成單元的自由基聚合性單量體的具體例,例如可列舉:丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-3,4-環氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧丁酯、丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、α-乙基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚、日本專利第4168443號公報的段落0031~段落0035中記載的含有脂環式環氧骨架的化合物等,將該些內容併入至本申請案說明書中。 作為用以形成具有氧雜環丁基的構成單元的自由基聚合性單量體的具體例,例如可列舉日本專利特開2001-330953號公報的段落0011~段落0016中記載的具有氧雜環丁基的(甲基)丙烯酸酯等,將該些內容併入至本申請案說明書中。 作為用以形成所述具有環氧基及/或氧雜環丁基的構成單元a2-1的自由基聚合性單量體的具體例,較佳為含有甲基丙烯酸酯結構的單體、含有丙烯酸酯結構的單體。
該些中,較佳者為甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、及甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯。該些構成單元可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為具有環氧基及/或氧雜環丁基的構成單元a2-1的較佳的具體例,可例示下述構成單元。再者,R表示氫原子或甲基。
[化5]
<<具有乙烯性不飽和基的構成單元a2-2>> 作為所述具有交聯性基的構成單元a2的其他例,可列舉具有乙烯性不飽和基的構成單元a2-2。作為所述具有乙烯性不飽和基的構成單元a2-2,較佳為於側鏈上具有乙烯性不飽和基的構成單元,更佳為於末端具有乙烯性不飽和基、且具有碳數3~16的側鏈的構成單元。
此外,關於具有乙烯性不飽和基的構成單元a2-2,可參照日本專利特開2011-215580號公報的段落0072~段落0090的記載、及日本專利特開2008-256974號公報的段落0013~段落0031的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
<<具有-NH-CH2
-O-R(R表示氫原子或碳數1~20的烷基)所表示的基團的構成單元a2-3>> 作為所述具有交聯性基的構成單元a2的其他例,亦較佳為具有-NH-CH2
-O-R(R表示氫原子或碳數1~20的烷基)所表示的基團的構成單元a2-3。藉由具有構成單元a2-3,可利用緩慢的加熱處理來引起硬化反應,可獲得諸特性優異的硬化膜。此處,R較佳為碳數1~20的烷基,更佳為碳數1~9的烷基,進而佳為碳數1~4的烷基。另外,烷基可為直鏈、分支或環狀的烷基的任一種,較佳為直鏈或分支的烷基。構成單元a2-3更佳為具有下述式a2-30所表示的基團的構成單元。
[化6]
式a2-30中,R31
表示氫原子或甲基,R32
表示碳數1~20的烷基。
R32
較佳為碳數1~9的烷基,進而佳為碳數1~4的烷基。另外,烷基可為直鏈、分支或環狀的烷基的任一種,較佳為直鏈或分支的烷基。 作為R32
的具體例,可列舉:甲基、乙基、正丁基、異丁基、環己基、及正己基。其中,較佳為異丁基、正丁基、甲基。
(構成單元a2的較佳態樣) 於所述具有構成單元a2的聚合物不具有構成單元a1的情形時,構成單元a2於所述具有構成單元a2的聚合物中,較佳為5莫耳%~90莫耳%,更佳為20莫耳%~80莫耳%。 於所述具有構成單元a2的聚合物具有所述構成單元a1的情形時,構成單元a2的含量於具有構成單元a1與構成單元a2的聚合物中,較佳為1莫耳%~70莫耳%,更佳為3莫耳%~60莫耳%。 本發明中,進而不論任一形態,均較佳為於聚合物成分A1的所有構成單元中含有0莫耳%~70莫耳%的構成單元a2,更佳為含有0莫耳%~50莫耳%。再者,如上所述般,於構成單元a2的含量為0莫耳%的情形時,必須含有後述交聯劑C1。 若為所述數值的範圍內,則於將由樹脂組成物所得的硬化膜的後步驟中積層的無機膜上的蝕刻抗蝕劑剝離後的硬化膜表面的蝕刻抗蝕劑殘渣少,從而變得良好。
<s1所示的構成單元> 聚合物成分A1含有包含下述s1所示的構成單元(以下亦稱為「構成單元s1」)的聚合物。再者,如所述條件4及條件5所示般,構成單元s1可為(A)至少包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1的聚合物A1-1更具有構成單元s1的態樣;(B)包含具有交聯性基的構成單元a2的另一聚合物A1-2更具有構成單元s1的態樣;及(C)另一聚合物A1-3具有構成單元s1的態樣的任一者。 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構(以下亦稱為「偏向存在性基」)的構成單元、以及具有光配向性基的構成單元
<<具有氟取代烴基部分結構的構成單元>> 氟取代烴基只要是經至少一個氟原子取代的烴基即可,可列舉烷基或伸烷基(以下,於本段落中簡稱為「烷基等」)中的至少一個氫原子取代為氟原子的烷基等,更佳為烷基等的全部氫原子取代為氟原子的烷基等。
就偏向存在性的觀點而言,此種氟取代烴基較佳為下述通式I所表示的基團。
[化7]
通式I中,R2
表示氫原子或碳數1個~4個的烷基,*表示對聚合物鏈的連結部位。X表示單鍵或二價的連結基,m表示1~3的整數,n表示1以上的整數,r表示0或1~2的整數。再者,於m為1的情形時,多個R2
分別可相同亦可不同。
通式I中的m表示1~3的整數,較佳為1或2。 通式I中的n表示1以上的整數,較佳為1~10的整數,更佳為1~4的整數,特佳為1或2。 通式I中的r表示0或1~2的整數,較佳為1或2,更佳為2。 另外,*所表示的對聚合物鏈的連結部位可直接鍵結於所述聚合物A1-1等聚合物的主鏈,亦可經由聚氧伸烷基、伸烷基、酯基、胺基甲酸酯基、亦可包含雜原子的環狀伸烷基、聚(己內酯)、胺基等二價的連結基而鍵結。較佳為經由聚氧伸烷基而鍵結。
於通式I中,作為R2
所表示的碳數1個~4個的烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等,較佳為氫原子、或甲基,更佳為氫原子。 於通式I中,X為單鍵的情形是指聚合物主鏈與鍵結有R2
的碳原子直接連結。 另外,於X為二價的連結基的情形時,作為該連結基,可列舉-O-、-S-、-N(R4
)-、-CO-等。該些中更佳為-O-。此處,R4
表示氫原子或碳數1個~4個的烷基。作為烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等,較佳為氫原子、甲基。
作為將氟取代烴基導入至聚合物的方法,可列舉:藉由高分子反應將氟取代烴基導入至聚合物的方法;將具有氟取代烴基的單體(以下稱為「含有氟取代烴基的單體」)共聚合,而於聚合物中導入具有氟取代烴基的構成單元的方法等。
作為將含有氟取代烴基的單體共聚合,而於聚合物中導入具有氟取代烴基的構成單元的方法中的含有氟取代烴基的單體,可列舉下述通式II所表示的單體作為較佳者。
[化8]
通式II中,R1
表示氫原子、鹵素原子、亦可具有取代基的甲基、或亦可具有取代基的乙基。另外,R2
、X、m、n及r均與通式I中的R2
、X、m、n及r為相同含義,較佳例亦相同。 再者,於通式II中,作為R1
所表示的鹵素原子,例如可列舉氟原子、氯原子、溴原子。
再者,關於此種含有氟取代烴基的單體的製造法,例如於「氟化合物的合成與功能」(主編:石川延男,發行:CMC股份有限公司,1987)的117頁~118頁、或「有機氟化合物化學II(Chemistry of Organic Fluorine Compounds II)」(專論(Monograph)187,米洛斯豪迪克(Milos Hudlicky)與阿提拉E.帕弗拉特(Attila E. Pavlath)著,美國化學學會(American Chemical Society)1995)的747頁~752頁中有所記載。
另外,作為通式II所表示的單體的具體例,可列舉下述式IIa所表示的甲基丙烯酸四氟異丙酯、下述式IIb所表示的甲基丙烯酸六氟異丙酯等。 另外,作為其他具體例,可列舉日本專利特開2010-18728號公報段落編號[0058]~段落編號[0061]中記載的化合物。該些中較佳為氟取代烴基鍵結於聚氧伸烷基的結構。 [化9]
<<具有矽氧烷骨架部分結構的構成單元>> 矽氧烷骨架只要具有「-Si-O-Si-」,則並無特別限制,較佳為包含聚氧伸烷基。
於本發明中,關於矽氧烷骨架,就偏向存在性的觀點而言,較佳為將具有(甲基)丙烯醯氧基與烷氧基矽烷基的化合物共聚合,而於聚合物中導入具有矽氧烷骨架部分結構的構成單元。 此處,作為烷氧基矽烷基,例如較佳為下述式(X)所表示的基團。 [化10]
所述式(X)中,R3
~R5
分別獨立地表示氫原子、羥基、鹵素原子、烷基、或烷氧基,且至少一個為烷氧基。*表示鍵結位置。
所述式(X)中,R3
~R5
中的至少一個為烷氧基,作為烷氧基,較佳為碳數1~15的烷氧基,更佳為碳數1~8的烷氧基,進而佳為碳數1~4的烷氧基,特佳為乙氧基或甲氧基。 於本發明中,較佳為R3
~R5
中的兩個為烷氧基及一個為烷基的情形、或者三個為烷氧基的情形。其中,更佳為三個為烷氧基的態樣、即三烷氧基矽烷基。
作為此種具有烷氧基矽烷基與(甲基)丙烯醯氧基的化合物,具體而言,例如可列舉:3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等。
另外,於本發明中,關於矽氧烷骨架,就偏向存在性的觀點而言,較佳為將下述結構式(A)所表示的化合物(以下亦稱為「特定矽氧烷化合物」)聚合,而將矽氧烷骨架導入至聚合物。
[化11]
所述結構式(A)中,R7
表示可具有羥基、胺基、鹵素原子等取代基的碳數為2~6的直鏈或分支的伸烷基,或下述結構式(B)所表示的二價的連結基。
[化12]
所述結構式(B)中,R4
表示氫原子、甲基、乙基。n1、n2、及n3分別獨立地為0~100的整數。此處,R4
於結構式(B)中存在兩個以上,可分別不同,另外亦可相同。
所述結構式(A)中,x1、x2、及x3為該些的合計滿足1~100的整數。 另外,y1為1~30的整數。 所述結構式(A)中,X2
為單鍵、或下述結構式(C)所表示的二價的基團。
[化13]
所述結構式(C)中,R8
表示可具有羥基、胺基、鹵素原子等取代基的碳數為1~6的直鏈或分支的伸烷基,Q1
、及Q2
表示氧原子、硫原子、或-NRB-,Q1
、Q2
可分別不同,另外亦可相同。RB表示氫原子、或碳數1~4的烷基。 所述結構式(C)中,Q2
鍵結於所述結構式(A)中的R7
。
所述結構式(A)中,Y2
表示下述結構式(D)~下述結構式(F)所表示的一價的基團。
[化14]
所述結構式(D)~結構式(F)中,R5
表示氫原子、或碳數1~6的直鏈狀或分支鏈狀的烷基。
所述結構式(A)中,Z1
、Z2
、Z3
分別獨立地表示下述結構式(G)所表示的一價的基團。
[化15]
所述結構式(G)中,R6
表示碳數1~4的未經取代的烷基,y2
表示1~100的整數,較佳為1~50的整數,更佳為1~20的整數。
另外,作為矽氧烷骨架,可列舉日本專利特開2010-18728號公報的段落編號[0092]~段落編號[0094]中記載的結構作為所述式(A)的具體例,但並不限定於該些。 該些中較佳為矽氧烷結構經由聚氧伸烷基而鍵結於聚合物的結構。
<<具有碳數10~30的烷基部分結構的構成單元>> 碳數10~30的烷基亦可包含分支結構或環狀結構,較佳為直鏈結構部分的碳數處於10~30的範圍,更佳為全部為直鏈結構。 另外,烷基的碳數較佳為10~20。
具體而言,較佳為於聚合物的側鏈具有下述通式(a3-1)所表示的基團。
[化16]
於通式(a3-1)中,na3
表示10~30的整數,*表示與聚合物的主鏈或側鏈連結的位置。na3
較佳為10~20的整數。
將所述通式(a3-1)的結構導入至聚合物的主鏈或側鏈的方法並無特別限定,例如只要於合成時適當地選擇應用具有(a3-1)的結構的單體,則可於所得聚合物的重複單元中導入(a3-1)的結構。 另外,具有所述通式(a3-1)的結構的單體可使用市售的化合物,亦可對不具有(a3-1)的結構的市售的單體適當地導入(a3-1)中所含的所需結構而使用。於市售的單體中導入(a3-1)的結構的方法並無限定,只要適當地應用公知的方法即可。
具有所述通式(a3-1)的結構的單體可根據聚合物的主鏈結構適當選擇,例如若為於主鏈上具有(甲基)丙烯酸結構的聚合物,則較佳為使用下述通式(a3-2)所表示的單體。
[化17]
所述通式(a3-2)中,R32
表示氫原子、甲基、乙基、或鹵素原子,X31
表示二價的連結基、R33
表示單鍵、或伸烷氧基。另外,na3
與所述通式(a3-1)亦包含較佳範圍在內均為相同含義。
於通式(a3-2)中,R32
為氫原子、甲基、乙基、或鹵素原子,更佳為氫原子、或甲基,進而佳為甲基。
於通式(a3-2)中,作為X31
的二價的連結基可列舉-O-、-S-、-N(R4
)-等。該些中更佳為-O-。 此處,R4
表示氫原子、或碳數1個~4個的烷基。作為烷基,可為直鏈結構,亦可為分支結構,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等,較佳為氫原子、甲基。
另外,作為R33
的伸烷氧基,較佳為碳數1~4。伸烷氧基亦可具有分支結構。另外,可具有取代基,亦可未經取代。作為亦可具有的取代基,可列舉鹵素原子等。作為伸烷氧基的具體例,可例示:亞甲氧基、伸乙氧基、伸丙氧基、伸丁氧基等。
該些中,R33
較佳為碳數1~4的未經取代的直鏈伸烷氧基、或單鍵,更佳為單鍵。
藉由使用所述通式(a3-2)所表示的單體,可獲得具有下述通式(U-a3-1)所表示的重複單元的聚合物。 關於此種聚合物,較佳形態之一為具有通式(U-a3-1)所表示的重複單元。
[化18]
於所述通式(U-a3-1)中,na3
與所述通式(a3-1)亦包含較佳範圍在內均為相同含義,R32
、X31
、及R33
與所述通式(a3-2)亦包含較佳範圍在內均為相同含義。
以下示出通式(a3-2)所表示的單體的具體例。其中,本發明並不限定於該些具體例。
[化19]
<<具有光配向性基的構成單元>> 聚合物成分A1含有如下聚合物,所述聚合物包含所述具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,並且包含具有光配向性基的構成單元。
此處,所謂光配向性基,是指藉由光二聚化反應或光異構化反應而賦予配向性的光反應性基。 另外,作為藉由光二聚化反應而賦予配向性的基團,例如可列舉自選自由馬來醯亞胺衍生物、肉桂酸衍生物及香豆素衍生物所組成的組群中的至少一種衍生物導入的基團等,具體而言,可適宜地列舉肉桂酸酯基(cinnamate)、查耳酮基(chalcone)。再者,作為肉桂酸酯基、及查耳酮基,例如可導入以下的結構(下述式中,*表示對聚合物鏈的連結部位,R表示氫原子或一價的有機基),另外,*所表示的對聚合物鏈的連結部位可直接鍵結於所述聚合物A1-1等聚合物的主鏈,亦可經由二價的連結基而鍵結。作為R所表示的一價的有機基,較佳為烷基或芳基。另外,R所表示的一價的有機基的碳數較佳為1~10,更佳為1~7。 [化20]
另一方面,作為藉由光的作用而異構化的反應性基,具體而言,例如可適宜地列舉包含選自由偶氮苯化合物、二苯乙烯化合物及螺吡喃化合物所組成的組群中的至少一種化合物的骨架的基團等。 該些中,就圖案化曝光與配向曝光的差異表現的觀點而言,較佳為藉由以更短波光反應的光二聚化反應來賦予配向性的基團,更佳為肉桂酸酯基或查耳酮基。再者,此處所謂圖案化曝光與後述本發明的硬化物的製造方法中的曝光步驟為相同含義,所謂配向曝光,是指於樹脂組成物被塗佈於基板上後用以賦予配向性而進行的曝光,與後述本發明的硬化物的製造方法中的光配向處理為相同含義。
關於包含具有光配向性基的構成單元的聚合物,其主鏈骨架並無特別限定,就側鏈的分子設計多樣,利用乙烯性不飽和化合物的自由基聚合反應的主鏈形成簡便的理由而言,較佳為具有下述通式III所表示的重複單元的聚合物。 [化21](通式III中,R1
表示氫原子或烷基。X表示伸芳基、-(C=O)-O-、或-(C=O)-NR-(R表示氫原子或碳數1個~4個的烷基)。L表示單鍵或二價的連結基,P表示光配向性基。)
此處,通式III中,R1
表示氫原子或烷基,作為烷基,較佳為碳數1~4的烷基(例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基等)。R1
較佳為氫原子或甲基。 另外,通式III中,L表示單鍵或二價的連結基,作為二價的連結基,較佳為-O-、-S-、伸烷基、伸芳基、或將該些組合多個而成的基團。作為L所表示的伸烷基,可為直鏈、分支、或環狀結構,較佳為直鏈結構。L所表示的伸烷基的碳數較佳為1~10,更佳為1~6,進而佳為2~4。另外,作為L所表示的伸芳基,可列舉伸苯基、伸甲苯基、伸二甲苯基等,較佳為伸苯基。 通式III中,P表示光配向性基,作為其具體例,可適宜地列舉查耳酮基、肉桂酸酯基、二苯乙烯基、馬來醯亞胺基、偶氮苄基。其中,更佳為查耳酮基、肉桂酸酯基。另外,P所表示的光配向性基只要不失去光配向性,則亦可具有取代基。作為具體的取代基,例如可列舉鹵基、烷基、芳基等,較佳為烷基或芳基。所述烷基或芳基的碳數較佳為1~10,更佳為1~7。
以下示出具有通式III所表示的重複單元的聚合物的較佳的具體例,但本發明並不限定於該些具體例。
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
具有通式(I)所表示的重複單元的聚合物可藉由(a)使對應的單體聚合而直接導入光反應性基的方法來合成,亦可藉由(b)利用高分子反應將光反應性基導入至將具有任意官能基的單體聚合而得的聚合物的方法來合成。另外,亦可將(a)及(b)的方法加以組合來進行合成。 此處,作為所述(a)及(b)的方法中可利用的聚合反應,可列舉自由基聚合、陽離子聚合及陰離子聚合等。
另外,具有通式(I)所表示的重複單元的聚合物亦可為包含多種通式(I)所表示的重複單元的共聚物,另外,亦可為包含通式(I)以外的重複單元(例如不含乙烯性不飽和基的重複單元)的共聚物。
(構成單元s1的較佳態樣) 相對於所有聚合物成分的構成單元,所述構成單元s1較佳為0.01莫耳%~10莫耳%,更佳為0.1莫耳%~5莫耳%,進而佳為0.1莫耳%~3莫耳%,特佳為0.1莫耳%~2莫耳%,最佳為0.5莫耳%~2莫耳%。 於所述具有構成單元s1的聚合物具有構成單元a1及構成單元a2的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元s1的含量較佳為20莫耳%~90莫耳%,更佳為20莫耳%~80莫耳%,進而佳為20莫耳%~70莫耳%。 於所述具有構成單元s1的聚合物僅具有構成單元a1及構成單元a2的任一者的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元s1的含量較佳為30莫耳%~90莫耳%,更佳為30莫耳%~80莫耳%,進而佳為30莫耳%~70莫耳%。 於所述具有構成單元s1的聚合物不具有構成單元a1及構成單元a2的任一者的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元s1的含量較佳為40莫耳%~95莫耳%,更佳為40莫耳%~90莫耳%,進而佳為40莫耳%~80莫耳%。
<其他構成單元> 於第1態樣中,聚合物成分A1除了所述構成單元a1、構成單元a2及構成單元s1以外,亦可含有包含具有酸基的構成單元a3、或該些以外的構成單元a4的聚合物。
<<構成單元a3>> 就不僅容易溶解於鹼性的顯影液中而顯影性良好,且感度優異、進而顯影後的硬化物的細線密接性亦優異的理由而言,聚合物成分A1較佳為含有如下聚合物,所述聚合物包含具有酸基的構成單元a3。 本發明中的所謂酸基是指pKa小於11的質子解離性基。關於酸基,通常使用可形成酸基的單體,以包含酸基的構成單元的形式併入聚合物中。藉由使包含此種酸基的構成單元包含於聚合物中,存在變得容易溶解於鹼性的顯影液中的傾向。 作為本發明中所用的酸基,可例示:羧酸基、磺醯胺基、膦酸基、磺酸基、酚性羥基、磺醯胺基、磺醯基醯亞胺基、以及該些酸基的酸酐基、及將該些酸基中和而製成鹽結構的基團等,較佳為羧酸基及/或酚性羥基。所述鹽並無特別限制,可較佳地例示鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽、及有機銨鹽。 本發明中所用的包含酸基的構成單元更佳為源自苯乙烯的構成單元、或源自乙烯基化合物的構成單元、源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元。例如可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落0021~段落0023及段落0029~段落0044記載的化合物,將該內容併入至本申請案說明書中。其中,較佳為源自對羥基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐的構成單元。
作為具有酸基的構成單元a3,就感度的觀點而言,較佳為具有羧基的構成單元、或具有酚性羥基的構成單元,更佳為具有羧基的構成單元。 作為具有酸基的構成單元a3,具體可列舉所述源自分子中具有至少一個羧基的不飽和羧酸等的構成單元a1-1-1、同時具有乙烯性不飽和基與源自酸酐的結構的構成單元a1-1-2、具有酚性羥基的構成單元a1-2-1,較佳態樣亦相同。 其中,作為具有酸基的構成單元a3,較佳為源自選自由甲基丙烯酸、丙烯酸及對羥基苯乙烯所組成的組群中的化合物的構成單元(下述式a3-1~式a3-3的任一者所表示的構成單元),更佳為源自甲基丙烯酸的構成單元(下述式a3-1所表示的構成單元)或源自丙烯酸的構成單元(下述式a3-2所表示的構成單元),進而佳為源自甲基丙烯酸的構成單元(下述式a3-1所表示的構成單元)。
[化30]
(構成單元a3的較佳態樣) 相對於所有聚合物成分的構成單元,包含酸基的構成單元a3較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而佳為5莫耳%~40莫耳%,特佳為5莫耳%~30莫耳%,最佳為5莫耳%~20莫耳%。 於所述具有構成單元a3的聚合物具有構成單元a1及構成單元a2的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元a3的含量較佳為1莫耳%~30莫耳%,更佳為3莫耳%~20莫耳%,進而佳為5莫耳%~15莫耳%。 於所述具有構成單元a3的聚合物僅具有構成單元a1及構成單元a2的任一者的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元a3的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%,更佳為5莫耳%~45莫耳%,進而佳為10莫耳%~40莫耳%。 於所述具有構成單元a3的聚合物不具有構成單元a1及構成單元a2的任一者的情形時,相對於所述聚合物的所有構成單元,構成單元a3的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%,更佳為2莫耳%~40莫耳%,進而佳為3莫耳%~30莫耳%。
<<構成單元a4>> 作為成為所述構成單元a1、構成單元a2、構成單元s1及構成單元a3以外的構成單元a4的單體,並無特別限制,例如可列舉:苯乙烯類、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸環狀烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不飽和二羧酸二酯、雙環不飽和化合物類、馬來醯亞胺化合物類、不飽和芳香族化合物。 形成其他構成單元a4的單體可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
其他構成單元a4具體可列舉由苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苯甲酸乙酯、4-羥基苯甲酸(3-甲基丙烯醯氧基丙基)酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、丙烯腈、單乙醯乙酸單(甲基)丙烯酸乙二醇酯等而來的構成單元。除此以外,可列舉日本專利特開2004-264623號公報的段落0021~段落0024中記載的化合物。
另外,作為其他構成單元a4,就電氣特性的觀點而言,較佳為源自苯乙烯類、或具有脂肪族環式骨架的單體的構成單元。具體可列舉:苯乙烯、甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
進而另外,作為其他構成單元a4,就密接性的觀點而言,較佳為源自(甲基)丙烯酸烷基酯的構成單元。具體可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等,更佳為(甲基)丙烯酸甲酯。構成聚合物的所有構成單元中,所述構成單元a4的含有率較佳為60莫耳%以下,更佳為50莫耳%以下,進而佳為40莫耳%以下。作為下限值,亦可為0莫耳%,但例如較佳為設為1莫耳%以上,更佳為設為5莫耳%以上。若為所述數值的範圍內,則由樹脂組成物所得的硬化膜的諸特性良好。
<聚合物的組合> 所述具有構成單元a1、構成單元a2及構成單元s1以及構成單元a3及構成單元a4的聚合物只要是滿足所述條件1~條件5者,則構成單元的組合、或聚合物的數量並無特別限定。再者,於如所述條件1~條件3所示般、且不含有後述交聯劑C1的情形時,必須使至少包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1的聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2;或必須含有另一聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2。 因此,作為聚合物成分A1,例如亦可為如下態樣:僅含有聚合物A1-1,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,並且該聚合物A1-1為包含具有交聯性基的構成單元a2、構成單元s1、及具有酸基的構成單元a3的全部的聚合物。 另外,作為聚合物成分A1,亦可為如下態樣:含有聚合物A1-1,且含有另一聚合物A1-2,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2,並且該聚合物A1-2為包含構成單元s1、及具有酸基的構成單元a3的聚合物。 另外,作為聚合物成分A1,亦可為如下態樣:含有聚合物A1-1、另一聚合物A1-2、及包含構成單元s1的另一聚合物A1-3,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2。 另外,於樹脂組成物含有後述交聯劑C1的情形時,作為聚合物成分A1,亦可為如下態樣:含有聚合物A1-1、及包含構成單元s1的另一聚合物A1-3,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1。
於本發明的第一態樣中,作為聚合物成分A1,亦可包含所述僅具有構成單元a3與構成單元a4的聚合物。 作為此種聚合物,較佳為於側鏈具有羧基的樹脂。例如,可列舉如日本專利特開昭59-44615號、日本專利特公昭54-34327號、日本專利特公昭58-12577號、日本專利特公昭54-25957號、日本專利特開昭59-53836號、日本專利特開昭59-71048號各公報中所記載般的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物等、以及於側鏈具有羧基的酸性纖維素衍生物、使酸酐加成至具有羥基的聚合物中而成者等,進而亦可列舉於側鏈具有(甲基)丙烯醯基的高分子聚合物作為較佳者。所謂實質上不包含是指聚合物中的重量比例為1質量%以下。
例如,可列舉:(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、 (甲基)丙烯酸2-羥基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、日本專利特開平7-140654號公報中記載的(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。 此外,亦可使用日本專利特開平7-207211號公報、日本專利特開平8-259876號公報、日本專利特開平10-300922號公報、日本專利特開平11-140144號公報、日本專利特開平11-174224號公報、日本專利特開2000-56118號公報、日本專利特開2003-233179號公報、日本專利特開2009-52020號公報等中記載的公知的高分子化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。 該些聚合物可僅包含一種,亦可包含兩種以上。
作為該些聚合物,亦可使用市售的SMA 1000P、SMA 2000P、SMA 3000P、SMA 1440F、SMA 17352P、SMA 2625P、SMA 3840F(以上為沙多瑪(Sartomer)製造),阿路佛(ARUFON)UC-3000、阿路佛(ARUFON)UC-3510、阿路佛(ARUFON)UC-3900、阿路佛(ARUFON)UC-3910、阿路佛(ARUFON)UC-3920、阿路佛(ARUFON)UC-3080(以上為東亞合成(股)製造),冢克力(JONCRYL)690、冢克力(JONCRYL)678、冢克力(JONCRYL)67、冢克力(JONCRYL)586(以上為巴斯夫(BASF)製造)等。
<分子量> 聚合物成分A1中的聚合物的分子量以聚苯乙烯換算重量平均分子量計,較佳為1,000~200,000、更佳為2,000~50,000、進而佳為10,000~20,000的範圍。若為所述數值的範圍內,則諸特性良好。數量平均分子量Mn與重量平均分子量Mw之比(分散度,Mw/Mn)較佳為1.0~5.0,更佳為1.5~3.5。 再者,本發明中的重量平均分子量或數量平均分子量的測定較佳為藉由凝膠滲透層析(Gel Permeation Chromatography,GPC)法來進行測定。關於本發明中的利用凝膠滲透層析法的測定,較佳為使用HLC-8020GPC(東曹(Tosoh)(股)製造),並使用TSKgel Super HZ M-H、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ200(東曹(Tosoh)(股)製造,4.6 mmID×15 cm)作為管柱,使用THF(四氫呋喃(tetrahydrofuran))作為溶離液。
<製備方法> 關於聚合物成分A1中的聚合物的合成法,已知有各種方法,若列舉一例,可藉由使用自由基聚合起始劑使包含用以形成所述各構成單元的自由基聚合性單量體的自由基聚合性單量體混合物於有機溶劑中發生聚合來合成。另外,亦可藉由所謂的高分子反應來合成。
<含量> 於本發明的第1態樣中,相對於樹脂組成物的總固體成分,聚合物成分A1的含量較佳為20質量%~95質量%,更佳為50質量%~95質量%,進而佳為55質量%~95質量%。若含量為該範圍,則可獲得硬化性良好的有機膜。
另外,於本發明的第1態樣中,相對於樹脂組成物的總固體成分,具有構成單元s1的聚合物的含量較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~10質量%。
[光酸產生劑B1] 本發明的第1態樣含有光酸產生劑B1。 作為光酸產生劑B1,較佳為感應波長300 nm以上、較佳為波長300 nm~450 nm的光化射線而產生酸的化合物,其化學結構並無限制。另外,關於不直接感應波長300 nm以上的光化射線的光酸產生劑,只要為藉由與增感劑併用而感應波長300 nm以上的光化射線並產生酸的化合物,則可與增感劑組合而較佳地使用。作為本發明中所使用的光酸產生劑,較佳為產生pKa為4以下的酸的光酸產生劑,更佳為產生pKa為3以下的酸的光酸產生劑,最佳為產生pKa為2以下的酸的光酸產生劑。再者,於本發明中,pKa基本上是指於25℃的水中的pKa。無法於水中測定的pKa是指變更為適於進行測定的溶劑並進行測定而得者。具體而言,可將化學便覽等中記載的pKa作為參考。作為pKa為3以下的酸,較佳為磺酸或膦酸,更佳為磺酸。
作為光酸產生劑B1的例子,可列舉:鎓鹽化合物、三氯甲基均三嗪類、鋶鹽、錪鹽、四級銨鹽類、重氮甲烷化合物、醯亞胺磺酸酯化合物、及肟磺酸酯化合物等。該些中,較佳為鎓鹽化合物、醯亞胺磺酸酯化合物、肟磺酸酯化合物,特佳為鎓鹽化合物、肟磺酸酯化合物。光酸產生劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為三氯甲基均三嗪類、二芳基錪鹽類、三芳基鋶鹽類、四級銨鹽類、及重氮甲烷化合物的具體例,可例示日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0083~段落編號0088中記載的化合物、或日本專利特開2011-105645號公報的段落編號0013~段落編號0049中記載的化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。 作為醯亞胺磺酸酯化合物的具體例,可例示WO2011/087011號公報的段落編號0065~段落編號0075中記載的化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。
作為鎓鹽,可較佳地例示二芳基錪鹽類或三芳基鋶鹽類。 作為二芳基碘鹽類,可較佳地列舉:二苯基錪三氟乙酸鹽、二苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟乙酸鹽、苯基,4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪六氟銻酸鹽、苯基,4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪-對甲苯磺酸鹽。 作為三芳基鋶鹽類,可較佳地列舉:三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽、4-苯基苯硫基二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、或4-苯基苯硫基二苯基鋶三氟乙酸鹽。
作為肟磺酸酯化合物、即具有肟磺酸酯結構的化合物,可較佳地例示含有下述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物。
通式(B1-1) [化31]通式(B1-1)中,R21
表示烷基或芳基。波線表示與其他基團的鍵。
通式(B1-1)中,任一基團可經取代,R21
的烷基可為直鏈狀亦可為分支狀亦可為環狀。以下對容許的取代基加以說明。 作為R21
的烷基,較佳為碳數1~10的直鏈或分支的烷基。R21
的烷基可經鹵素原子、碳數6~11的芳基、碳數1~10的烷氧基、或環狀的烷基(包括7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等橋聯式脂環基,較佳為雙環烷基等)取代。 作為R21
的芳基,較佳為碳數6~11的芳基,更佳為苯基或萘基。R21
的芳基可經低級烷基、烷氧基或鹵素原子取代。
含有所述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的所述化合物亦較佳為日本專利特開2014-238438號公報的段落0108~段落0133中記載的肟磺酸酯化合物。
作為醯亞胺磺酸酯系化合物,較佳為萘醯亞胺系化合物,可參照國際公開WO11/087011號手冊的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。本發明中,特別是可較佳地列舉:三氟甲基磺醯氧基雙環[2.2.1]庚-5-烯二羧基醯亞胺、琥珀醯亞胺三氟甲基磺酸酯、鄰苯二甲醯亞胺三氟甲基磺酸酯、N-羥基萘二甲醯亞胺甲磺酸酯、N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二羧基醯亞胺丙磺酸酯。
於本發明的第1態樣中,相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,光酸產生劑B1的含量較佳為0.1質量份~20質量份。下限例如更佳為0.2質量份以上,進而佳為0.5質量份以上。上限例如更佳為10質量份以下,進而佳為5質量份以下。
[交聯劑C1] 本發明的第1態樣於不滿足所述條件1及條件2的情形、即聚合物成分A1不含有具有交聯性基的聚合物的情形時,含有分子量1,000以下的交聯劑C1。再者,即便於滿足所述條件1或條件2的情形時,亦可含有交聯劑C1。 作為交聯劑C1,只要是藉由熱而引起交聯反應者,則可無限制地使用。 例如,較佳為選自由以下敘述的分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物、封閉異氰酸酯化合物(具有經保護的異氰酸酯基的化合物)、含烷氧基甲基的化合物、或至少一個乙烯性不飽和雙鍵(乙烯性不飽和基)所組成的組群中的至少一種,更佳為選自由分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物、封閉異氰酸酯化合物所組成的組群中的至少一種。
相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,交聯劑C1的添加量較佳為0質量份~30質量份,更佳為1質量份~20質量份。再者,交聯劑亦可倂用多種,於該情形時根據將全部的交聯劑合計而得的總含量來計算添加量。 以下,對本發明中可較佳地使用的所述交聯劑C1加以說明。
<分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物> 作為交聯劑C1,例如可列舉多官能的小環環狀醚化合物。 即,是指一分子內具有兩個以上的環氧基及/或氧雜環丁基的化合物。
作為分子內具有兩個以上的環氧基的化合物的具體例,可列舉脂肪族環氧化合物等。 該些可作為市售品而獲取。例如可列舉:代那考爾(Denacol)EX-611、代那考爾(Denacol)EX-612、代那考爾(Denacol)EX-614、代那考爾(Denacol)EX-614B、代那考爾(Denacol)EX-622、代那考爾(Denacol)EX-512、代那考爾(Denacol)EX-521、代那考爾(Denacol)EX-411、代那考爾(Denacol)EX-421、代那考爾(Denacol)EX-313、代那考爾(Denacol)EX-314、代那考爾(Denacol)EX-321、代那考爾(Denacol)EX-211、代那考爾(Denacol)EX-212、代那考爾(Denacol)EX-810、代那考爾(Denacol)EX-811、代那考爾(Denacol)EX-850、代那考爾(Denacol)EX-851、代那考爾(Denacol)EX-821、代那考爾(Denacol)EX-830、代那考爾(Denacol)EX-832、代那考爾(Denacol)EX-841、代那考爾(Denacol)EX-911、代那考爾(Denacol)EX-941、代那考爾(Denacol)EX-920、代那考爾(Denacol)EX-931、代那考爾(Denacol)EX-212L、代那考爾(Denacol)EX-214L、代那考爾(Denacol)EX-216L、代那考爾(Denacol)EX-321L、代那考爾(Denacol)EX-850L、代那考爾(Denacol)DLC-201、代那考爾(Denacol)DLC-203、代那考爾(Denacol)DLC-204、代那考爾(Denacol)DLC-205、代那考爾(Denacol)DLC-206、代那考爾(Denacol)DLC-301、代那考爾(Denacol)DLC-402(以上為長瀨化成(Nagase ChemteX)(股)製造),賽羅西德(Celloxide)2021P、賽羅西德(Celloxide)2081、賽羅西德(Celloxide)3000、賽羅西德(Celloxide)EHPE3150、艾波利得(EPOLEAD)GT400、賽比納斯(Serubinasu)B0134、賽比納斯(Serubinasu)B0177(大賽璐(Daicel)(股)製造)等。 該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
作為分子內具有兩個以上的氧雜環丁基的化合物的具體例,可使用亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-121、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OXT-221、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)OX-SQ、亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)PNOX(以上為東亞合成(股)製造)。
另外,包含氧雜環丁基的化合物較佳為單獨使用或與包含環氧基的化合物混合使用。
<封閉異氰酸酯化合物> 作為交聯劑C1,亦可較佳地採用封閉異氰酸酯系化合物。 封閉異氰酸酯化合物只要是具有異氰酸酯基經化學性保護的封閉異氰酸酯基的化合物,則並無特別限制,就硬化性的觀點而言,較佳為一分子內具有兩個以上的封閉異氰酸酯基的化合物。 再者,本發明中的所謂封閉異氰酸酯基是指可藉由熱而生成異氰酸酯基的基團,例如可較佳地例示使封閉劑與異氰酸酯基反應而對異氰酸酯基進行了保護的基團。另外,所述封閉異氰酸酯基較佳為可藉由90℃~250℃的熱而生成異氰酸酯基的基團。 另外,作為封閉異氰酸酯化合物,其骨架並無特別限定,只要於一分子中具有兩個異氰酸酯基,則可為任意化合物,可為脂肪族、脂環族或芳香族的聚異氰酸酯,例如可適宜地使用2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,3-三亞甲基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,9-九亞甲基二異氰酸酯、1,10-十亞甲基二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、2,2'-二乙基醚二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯、鄰二甲苯二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、環己烷-1,3-二亞甲基二異氰酸酯、環己烷-1,4-二亞甲基二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、3,3'-亞甲基二甲苯-4,4'-二異氰酸酯、4,4'-二苯基醚二異氰酸酯、四氯苯二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯、氫化1,3-二甲苯二異氰酸酯、氫化1,4-二甲苯二異氰酸酯等異氰酸酯化合物及由該些化合物衍生的預聚物型的骨架的化合物。該些中,特佳為甲苯二異氰酸酯(tolylene diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(diphenylmethane diisocyanate,MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)。
作為用於本發明的硬化性組成物中的封閉異氰酸酯化合物的母結構,可列舉:縮二脲型、異三聚氰酸酯型、加合物型、二官能預聚物型等。 作為形成所述封閉異氰酸酯化合物的封閉結構的封閉劑,可列舉:肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、醯亞胺系化合物等。該些中,特佳為選自肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物中的封閉劑。
作為所述肟化合物,可列舉肟、及酮肟,具體可例示:丙酮肟(acetoxime)、甲醛肟(formaldoxime)、環己烷肟、甲基乙基酮肟、環己酮肟、二苯甲酮肟、丙酮肟等。 作為所述內醯胺化合物,可例示:ε-己內醯胺、γ-丁內醯胺等。 作為所述酚化合物,可例示:苯酚、萘酚、甲酚、二甲苯酚、鹵素取代苯酚等。 作為所述醇化合物,可例示:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、環己醇、乙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚、乳酸烷基酯等。 作為所述胺化合物,可列舉一級胺及二級胺,可為芳香族胺、脂肪族胺、脂環族胺的任一種,可例示:苯胺、二苯基胺、伸乙基亞胺、聚伸乙基亞胺等。 作為所述活性亞甲基化合物,可例示:丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙醯乙酸甲酯等。作為所述吡唑化合物,可例示:吡唑、甲基吡唑、二甲基吡唑等。 作為所述硫醇化合物,可例示:烷基硫醇、芳基硫醇等。
用於本發明的硬化性組成物中可使用的封閉異氰酸酯化合物可作為市售品而獲取,例如可較佳地使用克羅奈特(Coronate)AP穩定(stable)M、克羅奈特(Coronate)2503、克羅奈特(Coronate)2515、克羅奈特(Coronate)2507、克羅奈特(Coronate)2513、克羅奈特(Coronate)2555、米利奧(Millionate)MS-50(以上為日本聚胺酯工業(股)製造),塔克奈特(Takenate)B-830、塔克奈特(Takenate)B-815N、塔克奈特(Takenate)B-820NSU、塔克奈特(Takenate)B-842N、塔克奈特(Takenate)B-846N、塔克奈特(Takenate)B-870N、塔克奈特(Takenate)B-874N、塔克奈特(Takenate)B-882N(以上為三井化學(股)製造),杜拉奈特(Duranate)17B-60PX、杜拉奈特(Duranate)17B-60P、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80X、杜拉奈特(Duranate)TPA-B80E、杜拉奈特(Duranate)MF-B60X、杜拉奈特(Duranate)MF-B60B、杜拉奈特(Duranate)MF-K60X、杜拉奈特(Duranate)MF-K60B、杜拉奈特(Duranate)E402-B80B、杜拉奈特(Duranate)SBN-70D、杜拉奈特(Duranate)SBB-70P、杜拉奈特(Duranate)K6000(以上為旭化成化學(股)製造),德斯莫(Desmodule)BL1100、德斯莫(Desmodule)BL1265 MPA/X、德斯莫(Desmodule)BL3575/1、德斯莫(Desmodule)BL3272MPA、德斯莫(Desmodule)BL3370MPA、德斯莫(Desmodule)BL3475BA/SN、德斯莫(Desmodule)BL5375MPA、德斯莫(Desmodule)VPLS2078/2、德斯莫(Desmodule)BL4265SN、德斯莫(Desmodule)PL340、德斯莫(Desmodule)PL350、蘇米度(Sumidule)BL3175(以上為住化拜耳胺酯(股)製造)等。
<含烷氧基甲基的交聯劑> 作為含烷氧基甲基的化合物,較佳為烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯并胍胺、烷氧基甲基化甘脲及烷氧基甲基化脲等。該些分別藉由將羥甲基化三聚氰胺、羥甲基化苯并胍胺、羥甲基化甘脲、或羥甲基化脲的羥甲基轉換為烷氧基甲基而獲得。關於該烷氧基甲基的種類並無特別限定,例如可列舉:甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基等,就排氣(out gas)的產生量的觀點而言,特佳為甲氧基甲基。 該些化合物中,可列舉烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯并胍胺、烷氧基甲基化甘脲作為較佳的化合物,就透明性的觀點而言,特佳為烷氧基甲基化甘脲。 關於含烷氧基甲基的交聯劑,亦將其分子量為1,000以下的化合物用於硬化性組成物。 該些含烷氧基甲基的化合物可作為市售品而獲取,例如可較佳地使用塞梅爾(CYMEL)300、塞梅爾(CYMEL)301、塞梅爾(CYMEL)303、塞梅爾(CYMEL)370、塞梅爾(CYMEL)325、塞梅爾(CYMEL)327、塞梅爾(CYMEL)701、塞梅爾(CYMEL)266、塞梅爾(CYMEL)267、塞梅爾(CYMEL)238、塞梅爾(CYMEL)1141、塞梅爾(CYMEL)272、塞梅爾(CYMEL)202、塞梅爾(CYMEL)1156、塞梅爾(CYMEL)1158、塞梅爾(CYMEL)1123、塞梅爾(CYMEL)1170、塞梅爾(CYMEL)1174、塞梅爾(CYMEL)UFR65、塞梅爾(CYMEL)300(以上為三井氰胺(Mitsui Cyanamid)製造),尼卡拉克(Nikalac)MX-750、尼卡拉克(Nikalac)MX-032、尼卡拉克(Nikalac)MX-706、尼卡拉克(Nikalac)MX-708、尼卡拉克(Nikalac)MX-40、尼卡拉克(Nikalac)MX-31、尼卡拉克(Nikalac)MX-270、尼卡拉克(Nikalac)MX-280、尼卡拉克(Nikalac)MX-290、尼卡拉克(Nikalac)MS-11、尼卡拉克(Nikalac)MW-30HM、尼卡拉克(Nikalac)MW-100LM、尼卡拉克(Nikalac)MW-390(以上為三和化學(股)製造)等。
[本發明的第2態樣] 本發明的第2態樣含有以下的聚合物成分A2、及醌二疊氮化合物B2。
[聚合物成分A2] 本發明的第2態樣所含有的聚合物成分A2為含有聚合物A2-1的聚合物成分,所述聚合物A2-1包含具有酸基的構成單元a3。 另外,聚合物成分A2是指除了所述聚合物A2-1以外,亦包含視需要而添加的其他聚合物者。 再者,聚合物成分A2所含有的聚合物與第1態樣的聚合物成分A1所含有的聚合物同樣地,較佳為加成聚合型的聚合物,更佳為包含源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元的聚合物。
本發明的第2態樣必須滿足至少一個下述1~3所示的條件,且必須滿足至少一個下述4及5所示的條件。 此表示:包含具有酸基的構成單元a3的聚合物A2-1中、或與聚合物A2-1分開,而必需具有有助於硬化的交聯性基的部位或成分;以及必需包含具有光配向性基的構成單元與使其偏向存在於表面的構成單元的聚合物成分。 因此,於以下的說明中,以作為聚合物成分而必需的聚合物中的構成單元為中心來加以說明,而並非對每種聚合物加以說明。 (條件) 1:所述聚合物A2-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A2而更含有聚合物A2-2,所述聚合物A2-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C2 4:所述聚合物A2-1或所述聚合物A2-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A2而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A2-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元
<構成單元a3> 聚合物成分A2包含聚合物A2-1,所述聚合物A2-1至少包含具有酸基的構成單元a3。 此處,具有酸基的構成單元a3與第1態樣的聚合物成分A1中的具有酸基的構成單元a3為相同含義,較佳範圍亦相同。
於第2態樣中,較佳為於聚合物的所有構成單元中含有3莫耳%~70莫耳%的構成單元a3,更佳為含有5莫耳%~60莫耳%,進而佳為含有10莫耳%~50莫耳%。藉由將構成單元a3的使用比例設為所述範圍,而將溶解性最佳化,並且可獲得感度優異的樹脂組成物。
<構成單元a2> 聚合物成分A2較佳為含有如下聚合物,所述聚合物包含具有交聯性基的構成單元a2。再者,於如所述條件1~條件3所示般、且不含有後述交聯劑C2的情形時,必須使至少包含具有酸基的構成單元a3的聚合物A2-1更包含具有交聯性基的構成單元a2;或者必須含有另一聚合物A2-2,所述聚合物A2-2包含具有交聯性基的構成單元a2。 此處,具有交聯性基的構成單元a2與第1態樣的聚合物成分A1中的具有交聯性基的構成單元a2為相同含義,較佳範圍亦相同。
於第2態樣中,較佳為於聚合物的所有構成單元中含有0莫耳%~70莫耳%的構成單元a2,更佳為含有0莫耳%~50莫耳%。藉由將構成單元a2的使用比例設為所述範圍,可形成諸特性優異的硬化膜。再者,如上所述般,於構成單元a2的含量為0莫耳%的情形時,必須含有後述的交聯劑C2。
<s1所示的構成單元> 聚合物成分A2含有包含下述s1所示的構成單元s1的聚合物。再者,如所述條件4及條件5所示般,構成單元s1可為(A)至少包含具有酸基的構成單元a3的聚合物A2-1更具有構成單元s1的態樣;(B)包含具有交聯性基的構成單元a2的另一聚合物A2-2更具有構成單元s1的態樣;及(C)另一聚合物A2-3具有構成單元s1的態樣的任一者。 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元、以及具有光配向性基的構成單元 此處,構成單元s1與第1態樣的聚合物成分A1中的構成單元s1為相同含義,較佳範圍亦相同。
於本發明的第2態樣中,與第1態樣同樣地,相對於樹脂組成物的總固體成分,具有構成單元s1的聚合物的含量較佳為0.1質量%~20質量%,更佳為0.1質量%~10質量%。
<其他構成單元> 第2態樣中,聚合物成分A2除了所述構成單元a3、構成單元a2及構成單元s1以外,亦可含有具有該些以外的構成單元a5的聚合物。 作為成為構成單元a5的單體,只要是所述構成單元a3及構成單元a2以外的不飽和化合物,則並無特別限制。 作為用以形成構成單元a5的自由基聚合性單量體的具體例,例如可列舉:甲基丙烯酸鏈狀烷基酯,甲基丙烯酸環狀烷基酯,丙烯酸鏈狀烷基酯,丙烯酸環狀烷基酯,甲基丙烯酸芳基酯,丙烯酸芳基酯,不飽和二羧酸二酯,雙環不飽和化合物,馬來醯亞胺化合物,不飽和芳香族化合物,共軛二烯,包含四氫呋喃骨架、呋喃骨架、四氫吡喃骨架、吡喃骨架、下述式(4)所表示的骨架的不飽和化合物及其他不飽和化合物等。作為用以形成構成單元a5的自由基聚合性單量體的具體例,可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落編號0046~段落編號0065記載的化合物等,將該內容併入至本申請案說明書中。
[化32]
所述式(4)中,R23
為氫原子或甲基。s為1以上的整數。
該些構成單元a5中,較佳為甲基丙烯酸鏈狀烷基酯,甲基丙烯酸環狀烷基酯,馬來醯亞胺化合物,具有四氫呋喃骨架、呋喃骨架、四氫吡喃骨架、吡喃骨架、所述式(4)所表示的骨架的不飽和化合物,不飽和芳香族化合物,丙烯酸環狀烷基酯,丙烯醯基嗎啉。該些中,就共聚合反應性及於鹼性水溶液中的溶解性的方面而言,更佳為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸三環[5.2.1.02,6
]癸烷-8-基、對甲氧基苯乙烯、丙烯酸2-甲基環己酯、N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、聚乙二醇(n=2~10)單(甲基)丙烯酸酯、3-(甲基)丙烯醯氧基四氫呋喃-2-酮、丙烯醯基嗎啉。該些化合物可單獨使用,亦可將兩種以上混合使用。
於第2態樣中,較佳為於聚合物的所有構成單元中含有1莫耳%~90莫耳%的構成單元a5,更佳為含有5莫耳%~80莫耳%,進而佳為含有7莫耳%~60莫耳%。藉由將構成單元a5的使用比例設為所述範圍,可形成諸特性優異的硬化膜。
[醌二疊氮化合物B2] 本發明的第2態樣含有醌二疊氮化合物B2。 作為醌二疊氮化合物B2,可使用藉由光化射線的照射而產生羧酸的1,2-醌二疊氮化合物。 作為1,2-醌二疊氮化合物,可使用酚性化合物或醇性化合物(以下稱為「母核」)與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合物。作為該些化合物的具體例,例如可參照日本專利特開2012-088459號公報的段落編號0075~段落編號0078的記載,將該內容併入至本申請案說明書中。
於酚性化合物或醇性化合物(母核)與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合反應中,可使用相對於酚性化合物或醇性化合物中的OH基數而相當於較佳為30莫耳%~85莫耳%、更佳為50莫耳%~70莫耳%的1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵。縮合反應可藉由公知的方法來實施。
另外,作為1,2-醌二疊氮化合物,亦可適宜地使用將所述例示的母核的酯鍵變更為醯胺鍵的1,2-萘醌二疊氮磺醯胺類,例如2,3,4-三胺基二苯甲酮-1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯胺等。另外,亦可使用4,4'-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚(1.0莫耳)與1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯(3.0莫耳)的縮合物、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷(1.0莫耳)與1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯(2.0莫耳)的縮合物、2,3,4,4'-四羥基二苯甲酮(1.0莫耳)與1,2-萘醌二疊氮-5-磺酸酯(2.44莫耳)的縮合物等。
該些醌二疊氮化合物B2可單獨使用或將兩種以上組合使用。 相對於樹脂組成物中的總固體成分100質量份,第2態樣中的醌二疊氮化合物B2的含量較佳為1質量份~50質量份,更佳為2質量份~40質量份,進而佳為10質量份~25質量份。 藉由將醌二疊氮化合物B2的調配量設為所述範圍,光化射線的照射部分與未照射部分於成為顯影液的鹼性水溶液中的溶解度的差大,圖案化性能良好,而且所得的硬化膜的耐溶劑性良好。
[交聯劑C2] 本發明的第2態樣於不滿足所述條件1及條件2的情形、即聚合物成分A2不含有具有交聯性基的聚合物的情形時,含有分子量1,000以下的交聯劑C2。再者,即便於滿足所述條件1或條件2的情形時,亦可含有交聯劑C1。 此處,交聯劑C2與第1態樣中所用的交聯劑C1為相同含義,較佳範圍亦相同。
[有機溶劑D] 本發明的第1態樣及第2態樣的感光性樹脂組成物(以下亦將該些匯總簡稱為「本發明的樹脂組成物」)較佳為含有有機溶劑D。 作為有機溶劑D,可使用公知的有機溶劑,可例示:乙二醇單烷基醚類、乙二醇二烷基醚類、乙二醇單烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇二烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、二乙二醇二烷基醚類、二乙二醇單烷基醚乙酸酯類、二丙二醇單烷基醚類、丁二醇二乙酸酯類、二丙二醇二烷基醚類、二丙二醇單烷基醚乙酸酯類、醇類、酯類、酮類、醯胺類、內酯類等。作為該些有機溶劑的具體例,可參照日本專利特開2009-098616號公報的段落0062。
較佳的具體例可列舉:丙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、丙二醇單甲基醚、1,3-丁二醇二乙酸酯、甲氧基丙基乙酸酯、環己醇乙酸酯、丙二醇二乙酸酯、四氫糠基醇。
就塗佈性的觀點而言,有機溶劑D的沸點較佳為100℃~300℃,更佳為120℃~250℃。 可用於本發明的有機溶劑D可單獨使用一種或倂用兩種以上。亦較佳為倂用沸點不同的溶劑。 就調整為適於塗佈的粘度的觀點而言,相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,含有有機溶劑D的情形時的含量較佳為100質量份~3,000質量份,更佳為200質量份~2,000質量份,進而佳為250質量份~1,000質量份。 作為樹脂組成物的固體成分濃度,較佳為3質量%~50質量%,更佳為20質量%~40質量%。
[增感劑] 本發明的樹脂組成物、特別是本發明的第1態樣的感光性樹脂組成物於與光酸產生劑B1的組合中,為了促進其分解,較佳為含有增感劑。 增感劑吸收光化射線或放射線而成為電子激發狀態。成為電子激發狀態的增感劑與光酸產生劑接觸,產生電子移動、能量移動、發熱等作用。藉此,光酸產生劑發生化學變化而分解並產生酸。作為較佳的增感劑的例子,可列舉屬於以下的化合物類且於350 nm至450 nm的波長範圍的任一處具有吸收波長的化合物。
多核芳香族類(例如芘、苝、聯伸三苯、蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽、3,7-二甲氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽)、氧雜蒽類(例如螢光素、曙紅、赤藻紅、若丹明B、孟加拉玫瑰紅)、氧雜蒽酮類(例如氧雜蒽酮、硫雜蒽酮、二甲基硫雜蒽酮、二乙基硫雜蒽酮)、花青類(例如硫雜羰花青、氧雜羰花青)、部花青類(例如部花青、羰部花青)、若丹菁(rhodacyanine)類、氧喏類、噻嗪類(例如硫堇、亞甲基藍、甲苯胺藍)、吖啶類(例如吖啶橙、氯黃素、吖啶黃素)、吖啶酮類(例如吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮)、蒽醌類(例如蒽醌)、方酸化合物類(例如方酸化合物)、苯乙烯基類、鹼性苯乙烯基類(例如2-{2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基}苯并噁唑)、香豆素類(例如7-二乙基胺基-4-甲基香豆素、7-羥基-4-甲基香豆素、2,3,6,7-四氫-9-甲基-1H,5H,11H[1]苯并吡喃并[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮)。 該些增感劑中,較佳為多核芳香族類、吖啶酮類、苯乙烯基類、鹼性苯乙烯基類、香豆素類,更佳為多核芳香族類。多核芳香族類中,最佳為蒽衍生物。
相對於光酸產生劑B1或醌二疊氮化合物B2的100質量份,增感劑的含量較佳為0質量份~1,000質量份,更佳為10質量份~500質量份,進而佳為50質量份~200質量份。 另外,增感劑可單獨使用一種,亦可倂用兩種以上。
[鹼性化合物] 本發明的樹脂組成物亦可含有鹼性化合物。 作為鹼性化合物,可自化學增幅硬化性組成物中所用者中任意選擇來使用。例如可列舉:脂肪族胺、芳香族胺、雜環式胺、氫氧化四級銨、羧酸的四級銨鹽等。作為該些的具體例,可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落0204~段落0207中記載的化合物。
具體而言,作為脂肪族胺,例如可列舉:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、二正戊胺、三正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二環己胺、二環己基甲胺等。 作為芳香族胺,例如可列舉:苯胺、苄胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺等。 作為雜環式胺,例如可列舉:吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲基胺基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、煙鹼、煙鹼酸、煙鹼醯胺、喹啉、8-羥基喹啉、吡嗪、吡唑、噠嗪、嘌呤、吡咯啶、哌啶、哌嗪、嗎啉、4-甲基嗎啉、N-環己基-N'-[2-(4-嗎啉基)乙基]硫脲、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜雙環[5.3.0]-7-十一烯、丁烷-1,2,3,4-四羧酸四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯等。 作為氫氧化四級銨,例如可列舉:氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四正丁基銨、氫氧化四正己基銨等。 作為羧酸的四級銨鹽,例如可列舉:乙酸四甲基銨、苯甲酸四甲基銨、乙酸四正丁基銨、苯甲酸四正丁基銨等。 該些中,較佳為雜環式胺,特佳為N-環己基-N'-[2-(4-嗎啉基)乙基]硫脲。
鹼性化合物可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。 另外,相對於樹脂組成物中的總固體成分100質量份,含有鹼性化合物的情形時的含量較佳為0.001質量份~3質量份,更佳為0.05質量份~0.5質量份。
[界面活性劑] 本發明的樹脂組成物亦可含有界面活性劑。 作為界面活性劑,可使用陰離子系、陽離子系、非離子系、或兩性的任一種,較佳的界面活性劑為非離子系界面活性劑。作為界面活性劑,較佳為非離子系界面活性劑,更佳為氟系界面活性劑。 作為可用於第1態樣的界面活性劑,例如可列舉:作為市售品的美佳法(Megafac)F142D、美佳法(Megafac)F172、美佳法(Megafac)F173、美佳法(Megafac)F176、美佳法(Megafac)F177、美佳法(Megafac)F183、美佳法(Megafac)F479、美佳法(Megafac)F482、美佳法(Megafac)F554、美佳法(Megafac)F780、美佳法(Megafac)F781、美佳法(Megafac)F781-F、美佳法(Megafac)R30、美佳法(Megafac)R08、美佳法(Megafac)F-472SF、美佳法(Megafac)BL20、美佳法(Megafac)R-61、美佳法(Megafac)R-90(迪愛生(DIC)(股)製造),弗洛德(Fluorad)FC-135、弗洛德(Fluorad)FC-170C、弗洛德(Fluorad)FC-430、弗洛德(Fluorad)FC-431、諾瓦克(Novec)FC-4430(住友3M(股)製造),旭嘉德(Asahi Guard)AG7105、旭嘉德(Asahi Guard)AG7000、旭嘉德(Asahi Guard)AG950、旭嘉德(Asahi Guard)AG7600、沙福隆(Surflon)S-112、沙福隆(Surflon)S-113、沙福隆(Surflon)S-131、沙福隆(Surflon)S-141、沙福隆(Surflon)S-145、沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-102、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC-106(旭硝子(股)製造),艾福拓(Eftop)EF351、艾福拓(Eftop)EF352、艾福拓(Eftop)EF801、艾福拓(Eftop)EF802(三菱材料電子化成(股)製造),福吉特(Ftergent)250(尼奧斯(NEOS)(股)製造)。另外,除了所述以外,亦可列舉KP(信越化學工業(股)製造),波利弗洛(Polyflow)(共榮社化學(股)製造),艾福拓(Eftop)(三菱材料電子化成(股)製造),美佳法(Megafac)(迪愛生(DIC)(股)製造),弗洛德(Fluorad)(住友3M(股)製造),旭嘉德(Asahi Guard)、沙福隆(Surflon)(旭硝子(股)製造),寶理福斯(PolyFox)(歐諾瓦(OMNOVA)製造)等各系列。
另外,作為界面活性劑,亦可列舉日本專利特開2014-238438號公報的段落0151~段落0155中記載的化合物作為較佳例。
相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,含有界面活性劑的情形時的含量較佳為0.001質量份~5.0質量份,更佳為0.01質量份~2.0質量份。 界面活性劑可僅包含一種,亦可包含兩種以上。於包含兩種以上的情形時,較佳為其合計量成為所述範圍。
[密接改良劑] 本發明的樹脂組成物亦可含有密接改良劑。 作為密接改良劑,可列舉烷氧基矽烷化合物等。 烷氧基矽烷化合物較佳為使成為基材的無機物例如矽、氧化矽、氮化矽等矽化合物、金、銅、鉬、鈦、鋁等金屬與絕緣膜的密接性提高的化合物。 作為密接改良劑的具體例,例如可列舉:γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、γ-氯丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等。該些中,較佳為γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷,更佳為γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷。該些可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。 相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,密接改良劑的含量較佳為0.001質量份~15質量份,更佳為0.005質量份~10質量份。密接改良劑可僅使用一種,亦可使用兩種以上。於使用兩種以上的情形時,較佳為合計量成為所述範圍。
[抗氧化劑] 本發明的樹脂組成物亦可含有抗氧化劑。 作為抗氧化劑,可含有公知的抗氧化劑。藉由添加抗氧化劑,可防止硬化膜的著色、或可減少由分解所致的膜厚減少,而且有耐熱透明性優異的優點。 作為此種抗氧化劑,例如可列舉:磷系抗氧化劑、醯胺類、醯肼類、受阻胺系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、抗壞血酸類、硫酸鋅、糖類、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺衍生物等。該些中,就硬化膜的著色、膜厚減少的觀點而言,特佳為酚系抗氧化劑、醯胺系抗氧化劑、醯肼系抗氧化劑、硫系抗氧化劑,最佳為酚系抗氧化劑。該些抗氧化劑可單獨使用一種,亦可混合兩種以上。 作為具體例,可列舉日本專利特開2005-29515號公報的段落0026~段落0031中記載的化合物,將該些內容併入至本申請案說明書中。
作為酚系抗氧化劑的市售品,例如可列舉:艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-15、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-18、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-20、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-23、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-30、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-37、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-40、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-50、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-51、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-70、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-330、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-412S、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-503、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-611、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-612、艾迪科斯塔波(Adekastab)A-613、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-4C、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-8W、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-24G、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36、艾迪科斯塔波(Adekastab)PEP-36Z、艾迪科斯塔波(Adekastab)HP-10、艾迪科斯塔波(Adekastab)2112、艾迪科斯塔波(Adekastab)260、艾迪科斯塔波(Adekastab)522A、艾迪科斯塔波(Adekastab)1178、艾迪科斯塔波(Adekastab)1500、艾迪科斯塔波(Adekastab)C、艾迪科斯塔波(Adekastab)135A、艾迪科斯塔波(Adekastab)3010、艾迪科斯塔波(Adekastab)TPP、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-1、艾迪科斯塔波(Adekastab)CDA-6、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-27、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-90、艾迪科斯塔波(Adekastab)ZS-91(以上為艾迪科(ADEKA)(股)製造),易璐諾斯(Irganox)245FF、易璐諾斯(Irganox)1010FF、易璐諾斯(Irganox)1010、易璐諾斯(Irganox)MD1024、易璐諾斯(Irganox)1035FF、易璐諾斯(Irganox)1035、易璐諾斯(Irganox)1098、易璐諾斯(Irganox)1330、易璐諾斯(Irganox)1520L、易璐諾斯(Irganox)3114、易璐諾斯(Irganox)1726、易璐佛斯(Irgafos)168、易璐摩德(Irgamod)295(巴斯夫(BASF)製造),地奴彬(Tinuvin)405(巴斯夫(BASF)製造)等。其中,可適宜地使用艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-60、艾迪科斯塔波(Adekastab)AO-80、易璐諾斯(Irganox)1726、易璐諾斯(Irganox)1035、易璐諾斯(Irganox)1098、地奴彬(Tinuvin)405。
相對於樹脂組成物的總固體成分100質量份,含有抗氧化劑的情形時的含量較佳為0.1質量%~10質量%,更佳為0.2質量%~5質量%,特佳為0.5質量%~4質量%。藉由設定為該範圍,可獲得所形成的膜的充分的透明性,且圖案形成時的感度亦變得良好。
[其他成分] 本發明的樹脂組成物除了所述成分以外,視需要可添加紫外線吸收劑、金屬減活劑、或酸增殖劑、顯影促進劑、塑化劑、熱自由基產生劑、熱酸產生劑、增稠劑、以及有機或無機的防沈澱劑等公知的添加劑。另外,作為該些化合物,例如亦可參照日本專利特開2012-88459號公報的段落0201~段落0224、日本專利特開2014-238438號公報的記載,將該些內容併入至本申請案說明書中。
另外,作為其他添加劑,亦可使用日本專利特開2012-8223號公報的段落0120~段落0121中記載的熱自由基產生劑、國際公開第2011/136074號中記載的含氮化合物及熱酸產生劑,將該些內容併入至本申請案說明書中。
[感光性樹脂組成物的製備方法] 本發明的樹脂組成物可利用任意的方法將各成分以既定的比例混合並進行攪拌溶解而製備。例如,亦可於製成將各成分分別預先溶解於溶劑中的溶液後,將該些溶液以既定的比例混合而製備本發明的感光性樹脂組成物。如以上般製備的組成物溶液亦可於使用例如孔徑0.2 μm的過濾器等進行過濾後加以使用。
[硬化膜的製造方法] 本發明的硬化膜的製造方法較佳為包括以下的(1)~(5)的步驟。 (1)將含有有機溶劑D的本發明的樹脂組成物塗佈於基板上的步驟(塗佈步驟); (2)自所塗佈的樹脂組成物中去除有機溶劑D的步驟(溶劑去除步驟); (3)利用活性放射線對去除了有機溶劑D的樹脂組成物進行曝光的步驟(曝光步驟); (4)藉由顯影液對經曝光的樹脂組成物進行顯影的步驟(顯影步驟); (5)對經顯影的樹脂組成物進行熱硬化而獲得硬化膜的步驟(後烘烤步驟)。 以下依序對各步驟加以說明。
於(1)的步驟中,較佳為將本發明的樹脂組成物塗佈於基板上而製成包含溶劑的濕潤膜。
亦可於進行(1)的步驟前,對基板進行鹼清洗或電漿清洗等清洗。另外,對於清洗後的基板,亦可利用六甲基二矽氮烷等對基板表面進行處理。利用六甲基二矽氮烷對基板表面進行處理的方法並無特別限定,例如可列舉將基板暴露於六甲基二矽氮烷蒸氣中的方法等。 作為基板,可列舉:無機基板、樹脂基板、使用樹脂材料及無機材料的複合材料的基板等。 作為無機基板,例如可列舉:玻璃基板、石英基板、矽基板、氮化矽基板,及於該些基板上蒸鍍有鉬、鈦、鋁、銅等的複合基板。 作為樹脂基板,可列舉包含以下樹脂的基板:聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚苯并唑、聚苯硫醚、聚環烯烴、降冰片烯樹脂、聚氯三氟乙烯等氟樹脂、液晶聚合物、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、離聚物樹脂、氰酸酯樹脂、交聯富馬酸二酯、環狀聚烯烴、芳香族醚、馬來醯亞胺-烯烴、纖維素、環硫化合物等合成樹脂。 該些基板根據最終產品的形態而亦可形成例如薄膜電晶體(thin film transistor:TFT)元件般的多層積層結構。 對基板塗佈樹脂組成物的方法並無特別限定,例如可使用狹縫塗佈法、噴霧法、輥塗佈法、旋轉塗佈法、流延塗佈法、狹縫及旋轉法等方法。 於狹縫塗佈法的情形時,較佳為將基板與狹縫模具的相對移動速度設為50 mm/sec~120 mm/sec。 塗佈樹脂組成物時的濕潤膜厚並無特別限定,能以與用途相對應的膜厚來塗佈。例如較佳為0.5 μm~10 μm。 亦可於在基板上塗佈本發明的樹脂組成物之前,應用如日本專利特開2009-145395號公報中記載般的所謂預濕(pre-wet)法。
於(2)的步驟中,藉由減壓(真空)及/或加熱等自塗佈樹脂組成物而形成的所述濕潤膜中去除溶劑,從而於基板上形成乾燥膜。溶劑去除步驟的加熱條件較佳為70℃~130℃下30秒~300秒左右。於溫度及時間為所述範圍的情形時,有於進行後述(4)的步驟時圖案的密接性更良好、且亦可進一步減少殘渣的傾向。
於(3)的步驟中,對設有乾燥膜的基板照射既定圖案的光化射線。於該步驟中,於曝光部中生成羧基或酚性羥基等酸基而提高曝光部對顯影液的溶解性。 即,於包含聚合物成分與光酸產生劑的態樣中,藉由光化射線的照射,光酸產生劑分解而產生酸,所述聚合物成分包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元。而且,藉由所產生的酸的觸媒作用,將乾燥膜中所含的酸分解性基水解而生成羧基或酚性羥基。 另外,於包含醌二疊氮化合物的態樣中,藉由光化射線的照射,由醌二疊氮化合物生成羧基。 作為光化射線的光源,可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、化學燈、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)光源、準分子雷射產生裝置等,可較佳地使用i射線(365 nm)、h射線(405 nm)、g射線(436 nm)等具有波長300 nm以上且450 nm以下的波長的光化射線。另外,視需要亦可通過如長波長截止濾波器、短波長截止濾波器、帶通濾波器般的分光濾波器來調整照射光。曝光量較佳為1 mJ/cm2
~500 mJ/cm2
。 作為曝光裝置,可使用鏡面投影對準機(mirror projection aligner)、步進機(stepper)、掃描器(scanner)、近接式(proximity)、接觸式(contact)、微透鏡陣列(microlens array)、透鏡掃描器(lens scanner)、雷射曝光等各種方式的曝光機。另外,亦可進行使用所謂超解析技術的曝光。作為超解析技術,可列舉進行多次曝光的多重曝光、或使用相位轉移遮罩的方法、環帶照明法等。藉由使用該些超解析技術可形成更高精細的圖案,從而較佳。
於(4)的步驟中,使用顯影液對樹脂組成物進行顯影。藉由將容易溶解於顯影液的具有酸基的曝光部區域去除,而形成正型圖像。 顯影步驟中使用的顯影液中,較佳為含有鹼性化合物的水溶液。作為鹼性化合物,例如可使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物類;碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫等鹼金屬碳酸鹽類;重碳酸鈉、重碳酸鉀等鹼金屬重碳酸鹽類;氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化二乙基二甲基銨等氫氧化四烷基銨類;膽鹼等氫氧化(羥基烷基)三烷基銨類;矽酸鈉、偏矽酸鈉等矽酸鹽類;乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺等烷基胺類;二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺類;1,8-二氮雜雙環-[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環-[4.3.0]-5-壬烯等脂環式胺類。 該些中,較佳為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、膽鹼(氫氧化-2-羥基乙基三甲基銨)。 另外,亦可將於所述鹼類的水溶液中添加適當量的甲醇或乙醇等水溶性有機溶劑或者界面活性劑而成的水溶液用作顯影液。 顯影液的pH值較佳為10.0~14.0。 顯影時間較佳為30秒~500秒,另外,顯影的方法可為覆液法(puddle method)、噴淋法、浸漬法等的任一種。 於顯影後,亦可進行淋洗步驟。於淋洗步驟中,藉由利用純水等清洗顯影後的基板,而進行所附著的顯影液去除、顯影殘渣去除。淋洗方法可使用公知的方法。例如可列舉噴淋淋洗或浸漬淋洗等。
於(5)的步驟中,藉由對所得的正型圖像進行加熱,使酸分解性基進行熱分解而生成羧基或酚性羥基等酸基,與交聯性基、交聯劑等交聯,藉此可形成硬化膜。該加熱較佳為使用加熱板或烘箱等加熱裝置來進行。加熱溫度較佳為200℃~350℃,更佳為250℃~350℃。關於加熱時間,若為加熱板上則較佳為5分鐘~90分鐘,若為烘箱則較佳為30分鐘~120分鐘。藉由利用加熱來進行環化反應或交聯反應,可形成耐熱性、硬度等更優異的硬化膜。另外,進行加熱處理時是於氮氣環境下進行,藉此亦可進一步提高透明性。 於後烘烤之前,亦可在以相對較低的溫度進行烘烤之後進行後烘烤(追加中烘烤步驟)。於進行中烘烤的情形時,較佳為於90℃~150℃下加熱1分鐘~60分鐘後,於200℃以上的高溫下進行後烘烤。另外,亦可將中烘烤、後烘烤分為三階段以上的多階段來進行加熱。藉由設置此種中烘烤、後烘烤,可調整圖案的錐角。該些烘烤的加熱可使用加熱板、烘箱、紅外線加熱器等公知的加熱方法。 再者,可於後烘烤之前,且於藉由光化射線對形成有圖案的基板進行整面再曝光(後曝光)後,進行後烘烤,藉此可由存在於未曝光部分中的光酸產生劑產生酸,作為促進交聯步驟的觸媒而發揮功能,從而可促進膜的硬化反應。作為包括後曝光步驟的情形時的較佳曝光量,較佳為100 mJ/cm2
~3,000 mJ/cm2
,特佳為100 mJ/cm2
~500 mJ/cm2
。
亦可將由本發明的樹脂組成物所得的硬化膜用作乾式蝕刻抗蝕劑。於將藉由後烘烤步驟進行熱硬化所得的硬化膜用作乾式蝕刻抗蝕劑的情形時,作為蝕刻處理,可進行灰化、電漿蝕刻、臭氧蝕刻等乾式蝕刻處理。
另外,就使所得的硬化膜作為配向膜而發揮功能的觀點而言,本發明的硬化膜的製造方法較佳為於所述後烘烤步驟之後實施光配向處理。
光配向處理除了使用波長313 nm以下的光以外並無特別限定,就獲得均勻的配向的方面而言,較佳為使用偏光的紫外線。於該情形時,照射偏光的紫外線的方法並無特別限定。再者,作為偏光並無特別限制,例如可列舉直線偏光、圓偏光、橢圓偏光等,其中較佳為直線偏光。
另外,只要實質上獲得偏光即可,亦可自薄膜的法線傾斜一定角度地照射無偏光的光。換言之,亦可自硬化膜表面的傾斜方向照射非偏光。所謂「傾斜地照射」,只要是相對於硬化膜表面的法線方向而傾斜極角θ(0°<θ<90°)的方向,則並無特別限制,可根據目的來適當地選擇,θ較佳為20°~80°。
作為所使用的光的光源,例如可列舉:氙燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵化物燈等。 藉由對由此種光源所得的紫外線使用干涉濾波器或濾色器等,可限制照射的波長範圍。另外,藉由對來自該些光源的光使用偏光濾波器或偏光稜鏡,可獲得直線偏光。
[硬化膜] 本發明的硬化膜是使所述本發明的樹脂組成物硬化而得的硬化膜。另外,本發明的硬化膜較佳為藉由所述本發明的硬化膜的形成方法而得的硬化膜。 本發明的硬化膜可適宜地用作層間絕緣膜及保護膜。特別是於用作層間絕緣膜的情形時,藉由預先實施光配向處理而使硬化膜亦具有作為配向膜的功能,因此可用於後述的液晶顯示裝置的用途。
[液晶顯示裝置] 本發明的液晶顯示裝置具有本發明的硬化膜。 作為本發明的液晶顯示裝置,只要利用使用本發明的樹脂組成物所形成的層間絕緣膜,則並無特別限定,可應用於採用各種結構的公知的液晶顯示裝置。另外,使用本發明的樹脂組成物所形成的層間絕緣膜可兼作配向膜,因此可製成使配向膜自公知的液晶顯示裝置消失的結構。 例如,作為本發明的液晶顯示裝置所具備的薄膜電晶體(TFT)的具體例,可列舉非晶矽-TFT、低溫多晶矽-TFT、氧化物半導體TFT等。本發明的硬化膜由於電氣特性優異,因此可與該些TFT組合而較佳地使用。 另外,作為本發明的液晶顯示裝置可取的液晶驅動方式,可列舉:扭轉向列(Twisted Nematic,TN)方式、垂直配向(Vertical Alignment,VA)方式、共面切換(In-Plane-Switching,IPS)方式、邊緣場切換(Fringe Field Switching,FFS)方式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)方式等。 關於面板構成,於彩色濾光片陣列(Color Filter on Allay,COA)方式的液晶顯示裝置中亦可使用本發明的硬化膜,例如,可用作日本專利特開2005-284291號公報的有機絕緣膜(115)、或日本專利特開2005-346054號公報的有機絕緣膜(212)。 另外,本發明的樹脂組成物及本發明的硬化膜不限定於所述用途,可用於各種用途中。例如,除了層間絕緣膜以外,亦可適宜地用於彩色濾光片的保護膜、或用以將液晶顯示裝置中的液晶層保持於一定厚度的間隔件(spacer)或於固體攝像元件中設置於彩色濾光片上的微透鏡等。 關於液晶顯示裝置的詳細情況,可參照日本專利特開2007-328210號公報及日本專利特開2014-238438號公報的記載,將該內容併入至本說明書中。 [實施例]
以下,基於實施例對本發明進一步加以詳細說明。以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不偏離本發明的主旨,則可適當變更。因而,本發明的範圍不應受以下所示的實施例限定性的解釋。再者,只要未作特別說明,則「份」、「%」為質量基準。
[具有光配向性基的構成單元(單體a-1)的合成] 使反式-4-羥基肉桂酸甲酯(東京化成工業(股)製造、12.5 g、0.07 mol)與三乙胺(和光純藥工業(股)製造、7.79 g、0.07 mol)預先溶解於四氫呋喃(以下簡稱為「THF」)100 mL中,於冷卻至0℃後緩慢地滴加甲基丙烯醯氯(東京化成工業(股)製造、7.33 g、0.07 mol)。 繼而,對變得渾濁的反應系統加入水500 g,攪拌1小時後,進行過濾,獲得14g的具有肉桂酸酯基作為光配向性基的單體a-1。藉由核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)對結構進行確認。
[具有光配向性基的構成單元(單體a-2)的合成] 使4-羥基-3-甲氧基肉桂酸乙酯(東京化成工業(股)製造、22.2 g、0.1 mol)預先溶解於二甲基乙醯胺150 mL中,添加碳酸鉀(和光純藥工業(股)製造、30 g、0.22 mol),並將溫度提昇至90℃。 繼而,滴加4-氯丁醇(和光純藥工業(股)製造、21.6 g、0.2 mol),並攪拌3小時。 其後,將反應溶液注入至水1 L中,利用2 N的HCL加以中和後,利用乙酸乙酯700 mL進行萃取,利用飽和食鹽水進行清洗,並進行濃縮。 繼而,藉由矽膠管柱層析法來進行分取,獲得23 g的中間體化合物。 使該中間體化合物15 g(0.05 mol)與三乙胺(和光純藥工業(股)製造、5.6 g、0.056 mol)溶解於THF 100 mL中,並冷卻至0℃。 繼而,滴加甲基丙烯醯氯(東京化成工業(股)製造、5.8 g、0.056 mol),攪拌3小時後,將反應溶液注入至水500 g中,利用乙酸乙酯進行萃取後,進行濃縮。 繼而,藉由矽膠管柱層析法進行分取,獲得20 g的具有間隔肉桂酸酯作為光配向性基的單體a-2。
[具有光配向性基的構成單元(單體a-3)的合成] 使對苯二酚(和光純藥工業(股)製造、63.8 g、0.58 mol)預先溶解於二甲基乙醯胺500 mL中,添加碳酸鉀(和光純藥工業(股)製造、40 g、0.29 mol),並將溫度提昇至90℃。 繼而,滴加甲基丙烯酸4-氯丁酯(和光純藥工業(股)製造、25.6 g、0.145 mol),並攪拌3小時。 其後,將反應溶液注入至水1 L中,利用2 N的HCL加以中和後,利用乙酸乙酯700 mL進行萃取,利用飽和食鹽水進行清洗,並進行濃縮。將粗結晶取出,藉由矽膠管柱層析法進行分取,獲得中間體化合物18 g。 使該中間體化合物18 g與三乙胺(和光純藥工業(股)製造、7.79 g、0.07 mol)溶解於THF 100 mL中,並冷卻至0℃。 繼而,滴加肉桂醯氯(東京化成工業(股)製造、13.1 g、0.07 mol),攪拌3小時後,將反應溶液倒入500 g的水中,利用乙酸乙酯進行萃取後,進行濃縮。 繼而,藉由矽膠管柱層析法進行分取,獲得22 g的具有查耳酮基作為光配向性基的單體a-3。
[具有光配向性基的構成單元(單體a-4)的合成] 以與「大分子(Macromolecules)」(2004, Vol. 37, #7, p.2572)相同的方式來合成具有偶氮基作為光配向性基的單體a-4。
[具有光配向性基的構成單元(單體a-5)的合成] 以與「聚合物科學雜誌(Journal of Polymer Science),A輯(Part A):聚合物化學(Polymer Chemistry)」(2010, Vol.48, #19, 4323)相同的方式來合成具有香豆素基作為光配向性基的單體a-5。
[酸基經酸分解性基保護的構成單元(單體e-1)的合成] 將甲基丙烯酸(和光純藥工業(股)製造、86 g、1 mol)預先冷卻至15℃,添加樟腦磺酸(東京化成工業(股)製造、4.6 g、0.02 mol)。 繼而,於反應溶液中滴加2-二氫呋喃(川研精細化學(Kawaken Fine Chemicals)(股)製造)、71 g、1 mol、1.0當量)。 攪拌1小時後,添加飽和碳酸氫鈉(500 mL),利用乙酸乙酯(500 mL)進行萃取。 繼而,利用硫酸鎂加以乾燥後,將不溶物過濾,然後於40℃以下進行減壓濃縮,進而對作為殘渣的黃色油狀物進行減壓蒸餾,藉此以無色油狀物的形態獲得125 g的沸點(bp.)54℃~56℃/3.5 mmHg餾分的甲基丙烯酸四氫-2H-呋喃-2-基酯作為單體e-1(收率80%)。
[酸基經酸分解性基保護的構成單元(單體e-2)的合成] 將甲基丙烯酸(和光純藥工業(股)製造、86 g、1 mol)預先冷卻至15℃,添加樟腦磺酸(東京化成工業(股)製造、4.6 g、0.02 mol)。 繼而,於反應溶液中滴加乙基乙烯基醚(東京化成工業(股)製造、74 g、1 mol、1.0當量)。 攪拌1小時後,添加飽和碳酸氫鈉(500 mL),利用乙酸乙酯(500 mL)進行萃取。 繼而,利用硫酸鎂加以乾燥後,將不溶物過濾,然後於40℃以下進行減壓濃縮,進而對作為殘渣的黃色油狀物進行減壓蒸餾,藉此以無色油狀物的形態獲得125 g的沸點(bp.)50℃~52℃/3.5 mmHg餾分的甲基丙烯酸乙氧基乙酯作為單體e-2(收率78%)。
[具有構成單元s1的聚合物(P1)的合成] 於氮氣流下將二乙二醇甲基乙基醚(以下簡稱為「HS-EDM」)22 g加熱攪拌至70℃。歷經2小時滴加所合成的單體a-1(11.1 g、45 mol%)、甲基丙烯酸六氟異丙酯(以下簡稱為「HFIP」)(東京化成工業(股)製造、3.5 g、15 mol%)、甲基丙烯酸(以下簡稱為「MAA」)(和光純藥工業(股)製造、1.7 g、20 mol%)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下簡稱為「GMA」)(和光純藥工業(股)製造、2.8 g、20 mol%)、自由基聚合起始劑(V-65,和光純藥工業(股)製造)497 mg(2 mol%)、及PGMEA(30 g)的混合溶液。滴加結束後,進而於70℃下反應4小時,藉此獲得具有構成單元s1的聚合物P1的PGMEA溶液(固體成分濃度:27%)。
[具有構成單元s1的聚合物(P2~P15)的合成] 除了依據下述第1表來變更單體、起始劑及溶媒的種類以外,以與聚合物P1相同的方法來合成聚合物P2~聚合物P15。再者,下述第1表的各單量體成分一欄中記載的數值是各單量體相對於單量體成分的總量的使用量(mol%)。另外,聚合起始劑一欄中記載的數值是將單量體成分的總量設為100 mol%的情形時的mol%。另外,實施例中所用的簡稱為如下敘述。 <簡稱> ·HFIP:甲基丙烯酸六氟異丙酯(東京化成工業(股)製造) ·6FM:甲基丙烯酸三氟乙酯(大阪有機化學工業(股)製造) ·KBM-503:3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業(股)製造) ·C18MA:甲基丙烯酸十八烷酯(東京化成工業(股)製造) ·MAA:甲基丙烯酸(和光純藥工業(股)製造) ·MMA:甲基丙烯酸甲酯(和光純藥工業(股)製造) ·St:苯乙烯(和光純藥工業(股)製造) ·AA:丙烯酸(和光純藥工業(股)製造) ·GMA:甲基丙烯酸縮水甘油酯(東京化成工業(股)製造) ·OXE-30:(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基丙烯酸甲酯(大阪有機化學工業(股)製造) ·DCPM:甲基丙烯酸二環戊酯(範克力(Fancryl)FA-513M,日立化成(股)製造) ·NBMA:N-丁氧基甲基丙烯醯胺(三菱麗陽(Mitsubishi Rayon)(股)製造) ·V-601:自由基聚合起始劑(和光純藥工業(股)製造) ·V-65:自由基聚合起始劑(和光純藥工業(股)製造) ·PGMEA:甲氧基丙二醇乙酸酯(大賽璐(Daicel)(股)製造) ·HS-EDM:二乙二醇甲基乙基醚(東邦化學工業(股)製造)
[表1]
[其他光配向性聚合物的合成] <聚合物P16的合成> 以與WO2010/150748的[0084]段落(合成例1)中所記載的特定共聚物P1相同的方法來獲得聚合物P16。
<聚合物P17的合成> 以與日本專利特開2013-177561號公報的[0161]段落(製備例1)中所記載的光配向性聚合物(A-1)相同的方法來合成聚合物P17。
[具有其他構成單元的聚合物的製備] <包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1及具有交聯性基的構成單元a2的聚合物A-1的合成> 於氮氣流下將HS-EDM(82份)加熱攪拌至90℃。 繼而,歷經2小時滴加作為單體e-1而合成的甲基丙烯酸四氫-2H-呋喃-2-基酯(43份(相當於所有單量體成分中的40.5 mol%))、OXE-30(48份(相當於所有單量體成分中的37.5 mol%))、MAA(6份(相當於所有單量體成分中的9.5 mol%))、甲基丙烯酸羥基乙酯(和光純藥工業(股)製造,11份(相當於所有單量體成分中的12.5 mol%))、自由基聚合起始劑V-601(4.3份)、及PGMEA(82份)的混合溶液,進而於90℃下反應2小時,藉此獲得聚合物A-1的溶液(固體成分濃度:40%)。 再者,所得的聚合物A-1的利用凝膠滲透層析(GPC)而測定的重量平均分子量為15,000。
<包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1的聚合物A-2的合成> 於氮氣流下將PGMEA(238 g)加熱攪拌至90℃。 繼而,歷經2小時滴加作為單體e-1而合成的甲基丙烯酸四氫-2H-呋喃-2-基酯(240 g(相當於所有單量體成分中的61.1 mol%))、MAA(50.4 g(相當於所有單量體成分中的17.6 mol%))、MMA(27.9 g(相當於所有單量體成分中的21.3 mol%))、自由基聚合起始劑V-601(14.7 g)、及PGMEA(238 g)的混合溶液,進而於90℃下反應2小時,冷卻後追加PGMEA(42 g),藉此獲得聚合物A-2的溶液(固體成分濃度:38%)。 所得的聚合物A-2的利用凝膠滲透層析(GPC)而測定的重量平均分子量為15,000。
<包含具有交聯基的構成單元a3的聚合物A-3的合成> 於氮氣流下將HS-EDM(145 g)加熱攪拌至70℃。 繼而,歷經2小時滴加GMA(144.7 g(67.9 mol%))、MAA(16.7 g(12.9 mol%))、St(28.1 g(18.0 mol%))、DCPM(3.87 g(1.17 mol%))、自由基聚合起始劑V-65(20.8 g(5.6 mol%單體量換算))、及HS-EDM(145 g)的混合溶液。 滴加結束後,於70℃下反應4小時,藉此獲得聚合物A-3的PGMEA溶液(固體成分濃度:35%)。
<包含具有酸基的構成單元a3及具有交聯性基的構成單元a2的聚合物A-4> 對燒瓶內進行氮氣置換後,投入459.0 g的溶解有2,2'-偶氮雙異丁腈9.0 g的二乙二醇二甲基醚溶液。 繼而,投入St(22.5 g)、MAA(45.0 g)、DCPM(67.5 g)、及GMA(90.0 g)後,開始緩緩地攪拌。 繼而,使溶液的溫度上昇至80℃,將該溫度保持5小時後,以90℃加熱1小時而使聚合結束。 其後,將反應生成溶液滴加至大量的水中而使反應物凝固。對該凝固物進行水洗後,再溶解於THF(200 g),利用大量的水再次使其凝固。 累計進行3次所述再溶解及凝固的操作後,於60℃下對所得的凝固物進行48小時減壓乾燥,獲得聚合物A-4。其後,以固體成分濃度成為25重量%的方式使用二乙二醇製成聚合物A-4的溶液。
<包含具有酸基的構成單元a3的聚合物A-5> 於氮氣流下將HS-EDM(11 g)加熱攪拌至70℃。 繼而,歷經2小時滴加MAA(4.3 g(50.0 mol%))、MMA(5.0 g(50.0 mol%))、自由基聚合起始劑V-601(0.497 g(2 mol%單體量換算))、及HS-EDM(11 g)的混合溶液。 滴加結束後,於90℃下反應2小時,藉此獲得聚合物A-5的溶液(固體成分濃度:30%)。
<包含具有酸基的構成單元及具有交聯基的構成單元的聚合物A-6> 於氮氣流下將HS-EDM(91 g)加熱攪拌至70℃。 繼而,歷經2小時滴加OXE-30(75 g(67.9 mol%))、MAA(6.7 g(12.9 mol%))、St(11.3 g(18.0 mol%))、DCPM(1.5 g(1.17 mol%))、自由基聚合起始劑V-65(4.5 g(3.0 mol%單體量換算))、及HS-EDM(91 g)的混合溶液。 滴加結束後,於70℃下反應4小時,藉此獲得聚合物A-6的溶液(固體成分濃度:30%)。
<非光配向性聚合物A-7的合成> 以與日本專利特開2013-177561號公報的[0165]段落(製備例5)中所記載的非光配向性聚合物(E-1)相同的方法,來合成非光配向性聚合物A-7。
[交聯劑] 使用以下所示者作為交聯劑。 <C-1> 使用多官能環氧化合物(EX-321L,長瀨化成(Nagase ChemteX)(股)製造)作為分子量1,000以下的交聯劑C-1。 <HMM> 六甲氧基甲基三聚氰胺(HMM,東京化成工業(股)製造)
[酸產生劑] 合成或使用以下所示者作為酸產生劑(光酸產生劑及熱酸產生劑)。
<B-1的合成> 於2-萘酚(10 g)、氯苯(30 mL)的懸浮溶液中添加氯化鋁(10.6 g)、2-氯丙醯氯(10.1 g),將混合液加熱至40℃並反應2小時。於冰浴冷卻下,於反應液中滴加4 N的HCL水溶液(60 mL),添加乙酸乙酯(50 mL)進行分液。於有機層中添加碳酸鉀(19.2 g),於40℃下反應1小時後,添加2 N的HCL水溶液(60 mL)進行分液,將有機層濃縮後,利用二異丙基醚(10 mL)將結晶再製漿,進行過濾、乾燥而獲得酮化合物(6.5 g)。 於所得的酮化合物(3.0 g)、甲醇(30 mL)的懸浮溶液中添加乙酸(7.3 g)、50質量%羥基胺水溶液(8.0 g),進行加熱回流。放置冷卻後,添加水(50 mL),將析出的結晶過濾,進行冷甲醇清洗後加以乾燥,獲得肟化合物(2.4 g)。 使所得的肟化合物(1.8 g)溶解於丙酮(20 mL)中,於冰浴冷卻下添加三乙胺(1.5 g)、對甲苯磺醯氯(2.4 g),昇溫至室溫並反應1小時。於反應液中添加水(50 mL),將析出的結晶過濾後,利用甲醇(20 mL)進行再製漿,進行過濾、乾燥而獲得B-1(2.3 g)。 再者,B-1的1
H-NMR光譜(300 MHz, CDCl3
)為δ=8.3 (d, 1H), 8.0 (d, 2H), 7.9 (d, 1H), 7.8 (d, 1H), 7.6 (dd, 1H), 7.4 (dd, 1H), 7.3 (d, 2H), 7.1 (d, 1H), 5.6 (q, 1H), 2.4 (s, 3H), 1.7 (d, 3H)。
<B-2的合成> 使1-胺基-2-萘酚鹽酸鹽4.0 g懸浮於N-甲基吡咯啶酮16 g中,添加碳酸氫鈉3.4 g後,滴加4,4-二甲基-3-氧代戊酸甲酯4.9 g,並於氮氣環境下以120℃加熱2小時。放置冷卻後,將水、乙酸乙酯添加至反應混合液中並進行分液,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥,並進行過濾、濃縮而獲得粗製B-2A。對粗製B-2A進行矽膠管柱層析精製,從而獲得1.7 g中間體B-2A。 將B-2A(1.7 g)與對二甲苯(6 mL)混合,添加對甲苯磺酸一水合物0.23 g並以140℃加熱2小時。放置冷卻後,將水、乙酸乙酯添加至反應混合液中並進行分液,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥後,進行過濾、濃縮而獲得粗製B-2B。 將THF(2 mL)與粗製B-2B的總量混合,於冰浴冷卻下滴加2 M鹽酸/THF溶液6.0 mL,繼而滴加亞硝酸異戊酯(0.84 g),昇溫至室溫(25℃)後攪拌2小時。將水、乙酸乙酯添加至所得的反應混合物中並進行分液,利用水對有機層進行清洗後,利用硫酸鎂進行乾燥,並進行過濾、濃縮而獲得中間體粗製B-2C。 將中間體粗製B-2C的總量與丙酮(10 mL)混合,於冰浴冷卻下添加三乙胺(1.2 g)、對甲苯磺醯氯(1.4 g)後,昇溫至室溫並攪拌1小時。將水、乙酸乙酯添加至所得的反應混合液中並進行分液,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥後,進行過濾、濃縮而獲得粗製B-2。利用冷甲醇對粗製B-2進行再製漿後,進行過濾、乾燥而獲得B-2(1.2 g)。 再者,B-2的1
H-NMR光譜(300 MHz, CDCl3
)為δ=8.5-8.4 (m, 1H), 8.0-7.9 (m, 4H), 7.7-7.6 (m, 2H), 7.6-7.5 (m, 1H), 7.4 (d, 2H), 2.4 (s, 3H), 1.4 (s, 9H)。
<B-3> 使用市售的酸產生劑(PAG-103,巴斯夫(BASF)製造)。
<下述所示結構的化合物B-4> 依據WO2011/087011號公報的段落編號0128中記載的方法來合成。 [化33]
<下述所示結構的化合物B-5> 市售的三芳基鋶鹽(GSID-26-1,巴斯夫(BASF)製造) [化34]
<TAS-200> 醌二疊氮化合物(TAS-200,東洋合成工業(股)製造)
<PTSA> 使用對甲苯磺酸一水合物(PTSA,東京化成工業(股)製造)作為熱酸產生劑。
[其他成分] <鹼性化合物F-1> 使用下述結構的化合物作為鹼性化合物。 [化35]<F-554> 使用含全氟烷基的非離子界面活性劑(F-554,迪愛生(DIC)(股)製造)作為界面活性劑。 <KBM-403> 使用γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403,信越化學工業(股)製造)作為密接改良劑。
[實施例1~實施例74及比較例1~比較例4] 將下述第2表所示的各成分溶解混合於溶劑(PGMEA)中直至固體成分濃度成為18質量%為止,利用口徑0.2 μm的聚四氟乙烯製過濾器進行過濾,獲得各實施例及比較例的感光性樹脂組成物。再者,表中的添加量表示以各成分的固體成分計的添加量,單位為質量份。
[表2]
[表3]
[圖案化評價] <感度> 將玻璃基板(益高(EAGLE)XG,0.7 mm厚(康寧(Corning)製造))於六甲基二矽氮烷(HMDS)蒸氣下暴露30秒,旋塗塗佈各感光性樹脂組成物後,於90℃的加熱板上進行120秒預烘烤而使溶劑揮發,形成膜厚3.0 μm的感光性樹脂組成物層。 其次,使用佳能(Canon)(股)製造的MPA 5500CF(高壓水銀燈),介隔既定的遮罩對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光。 接著,利用鹼性顯影液(0.4%的氫氧化四甲基銨水溶液)於23℃下對曝光後的感光性樹脂組成物層進行60秒顯影後,利用超純水淋洗20秒。將藉由該些操作對10 μm的孔進行解析時的最佳i射線曝光量(Eopt)設為感度。值越低,越可以說是以低曝光量開口,而感度高。評價基準如下。再者,判斷A~C是於實際應用上不存在問題的範圍,D存在問題。將結果示於下述第3表。 A:小於150 mJ/cm2
B:150 mJ/cm2
以上且小於300 mJ/cm2
C:300 mJ/cm2
以上且小於600 mJ/cm2
D:不開口
<透明性> 於在六甲基二矽氮烷(HMDS)蒸氣下暴露了30秒的玻璃基板上,旋塗塗佈各感光性樹脂組成物後,於90℃的加熱板上進行120秒預烘烤而使溶劑揮發,形成膜厚3.0 μm的感光性樹脂組成物層。 繼而,使用超高壓水銀燈以累計照射量成為300 mJ/cm2
(能量強度:20 mW/cm2
,i射線)的方式進行曝光,藉由烘箱以230℃對該基板進行30分鐘加熱後,進而藉由烘箱以230℃加熱2小時,從而獲得硬化膜。 使用分光光度計(U-3000:日立製作所(股)製造)以波長400 nm測定該硬化膜的透過率。單位以%表示。判斷A~C是於實際應用上不存在問題的範圍,D存在問題。將結果示於下述第3表。 A:95%以上 B:小於95%且為90%以上 C:小於90%且為80%以上 D:小於80%
[配向評價] <配向性> 藉由旋塗法對基板塗佈各感光性樹脂組成物,於80℃的加熱板上進行1分鐘預乾燥後,於240℃的潔淨烘箱中進行60分鐘煅燒,形成膜厚為3 μm的硬化膜。 繼而,藉由濺鍍及乾式蝕刻於中央部形成可與外部連接的1 cm×1 cm的梳齒狀的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)透明電極(共面切換(In Plane Switching,IPS)型)。 其後,使用紫外線偏光曝光裝置(HC-2150PUFM,蘭技術服務(LAN TECHNICAL SERVICE)(股)製造)利用偏向光對所述基板進行光配向處理。 繼而,使用環氧樹脂系的密封材製作單元間隙3 μm的單元。 於單元中注入默克(Merck)製造的水平配向用液晶組成物MLC-2055,利用UV硬化性的封口劑將注入口密封後,對應於配向方向將偏光板貼於單元的兩面,製作液晶顯示元件。 作為評價,於燈箱(白色光源)上對液晶顯示元件以偏光顯微鏡的20倍倍率來確認液晶元件的配向,並對其狀況進行評價。評價基準如下。將結果示於下述第3表。 A:不存在問題 B:黑色顯示中存在濃淡 C:存在配向缺陷,能夠看到亮點 D:未配向,完全未遮光
<配向感度> 另外,記錄配向完成後的感度。評價基準如下。值越低,越可以說是以低曝光量完成配向,而配向感度高。將結果示於下述第3表。 A:小於300 mJ/cm2
B:300 mJ/cm2
以上且小於500 mJ/cm2
C:500 mJ/cm2
以上且小於1500 mJ/cm2
D:1500 mJ/cm2
以上
[耐濕熱性] 其次,對該液晶顯示元件施加±5V、30 Hz的矩形波,確認具有透明電極1 cm×1 cm的部分被遮光的情況(ON/OFF)。製作10個元件,將該些元件放入壓力鍋試驗機(Pressure Cooker Tester)(溫度60℃/相對濕度90%,LH-113 恆溫恆濕器 愛斯佩科(Espec)(股)製造),確認24小時後的驅動的情況。評價基準如下。將結果示於下述第3表。 A:無變化 B:元件的20%有變化 C:元件的50%有變化 D:不驅動
[表4]
[表5]
根據第1表~第3表所示的結果,可知於未調配具有構成單元s1的聚合物的情形時,即便於實施光配向處理後注入液晶組成物,配向性及配向感度亦均差(比較例1及比較例2)。 另外,可知於調配不具有構成單元s1的其他光配向性聚合物的情形時,圖案化性能差(比較例3及比較例4)。 相對於此,可知滿足至少一個所述條件1~條件3、且調配有具有構成單元s1的聚合物的感光性樹脂組成物於第1態樣及第2態樣的任一者中,配向性及配向感度良好,成為兼作配向膜的層間絕緣膜(實施例1~實施例53(第1態樣)及實施例54~實施例74(第2態樣))。
無
無
無
Claims (11)
- 一種感光性樹脂組成物,其包含:含有聚合物A1-1的聚合物成分A1、及光酸產生劑B1,所述聚合物A1-1包含具有酸基經酸分解性基保護的基團的構成單元a1,並且 所述感光性樹脂組成物滿足下述1~3的至少一個, 1:所述聚合物A1-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A1而更含有聚合物A1-2,所述聚合物A1-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C1 且滿足下述4及5的至少一個, 4:所述聚合物A1-1或所述聚合物A1-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A1而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A1-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元。
- 如申請專利範圍第1項所述的感光性樹脂組成物,其中所述酸基經酸分解性基保護的基團是酸基以縮醛的形式受到保護的基團。
- 一種感光性樹脂組成物,其包含:含有聚合物A2-1的聚合物成分A2、及醌二疊氮化合物B2,所述聚合物A2-1包含具有酸基的構成單元a3,並且 所述感光性樹脂組成物滿足下述1~3的至少一個, 1:所述聚合物A2-1更包含具有交聯性基的構成單元a2 2:作為所述聚合物成分A2而更含有聚合物A2-2,所述聚合物A2-2包含具有交聯性基的構成單元a2 3:更含有具有交聯性基的分子量1,000以下的交聯劑C2 且滿足下述4及5的至少一個, 4:所述聚合物A2-1或所述聚合物A2-2包含下述s1所示的構成單元 5:作為所述聚合物成分A2而更含有包含下述s1所示的構成單元的聚合物A2-3 s1:具有選自由氟取代烴基、矽氧烷骨架及碳數10~30的烷基所組成的組群中的至少一種部分結構的構成單元,以及具有光配向性基的構成單元。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中所述光配向性基是藉由光二聚化反應而賦予配向性的基。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中所述光配向性基為肉桂酸酯基或查耳酮基。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中所述交聯性基為環氧基或氧雜環丁基。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中相對於組成物的總固體成分,具有所述s1所示的構成單元的聚合物的含量為0.1質量%~20質量%。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的感光性樹脂組成物,其含有有機溶劑D。
- 一種硬化膜的製造方法,其包括: 將如申請專利範圍第8項所述的感光性樹脂組成物塗佈於基板上的步驟; 自所塗佈的感光性樹脂組成物去除有機溶劑D的步驟; 藉由活性放射線對去除了有機溶劑D的感光性樹脂組成物進行曝光的步驟; 利用顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影的步驟;以及 對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化而獲得硬化膜的步驟。
- 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的感光性樹脂組成物硬化而成。
- 一種液晶顯示裝置,其具有如申請專利範圍第10項所述的硬化膜。
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