TW201821481A - 感光性樹脂組成物、感光性薄片、硬化膜、元件、有機el顯示裝置、半導體電子零件、半導體裝置及有機el顯示裝置之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種顯影後的殘膜率高、在硬化膜中的耐彎折性高、且高靈敏度的感光性樹脂組成物。本發明之感光性樹脂組成物含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)感光性化合物;其中前述(a)鹼可溶性樹脂具有95~100莫耳%之通式(1)所示之結構作為重複單位,且在前述(a)鹼可溶性樹脂中之聚合物分子鏈的至少其中一末端具有源自於單胺或酸酐的有機基:
(通式(1)中,R1表示2價的有機基。R2及R3分別獨立表示氫或者碳數1~20的有機基。X1及X2分別獨立表示碳數2~20的直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基、1,3-伸苯基或1,4-伸苯基。R1、X1及X2在多個重複單位中亦可彼此不同。m及n分別為0~100,000之範圍內的整數,m+n≧3。)
Description
本發明關於一種感光性樹脂組成物。詳細地說,是關於一種感光性樹脂組成物,其適於半導體元件的表面保護膜及層間絕緣膜、有機電致發光(Electroluminescence:下面稱為EL)元件的絕緣膜、使用有有機EL元件之顯示裝置之驅動用薄膜電晶體(Thin Film Transistor:下面稱為TFT)基板的平坦化膜、電路基板的配線保護絕緣膜、固體攝像元件的晶片上微透鏡(on-chip microlense)及各種顯示器/固體攝像元件用平坦化膜等用途。
聚醯亞胺及聚苯并唑等耐熱性樹脂因具有優良的耐熱性、電絕緣性,而含有該等耐熱性樹脂的感光性樹脂組成物,可使用於LSI等半導體元件的表面保護膜、層間絕緣膜、有機電場元件及有機EL顯示元件的絕緣層、顯示裝置用TFT基板的平坦化膜等。
近年,因基板的大型化及提升生產率等理由,為了縮短曝光時間,對感光性樹脂組成物要求高靈敏度。又,在最近,藉著以有機薄膜形成基板,而將顯 示器予以可撓化的探討活躍進行著,因而對絕緣膜及平坦化膜亦要求耐彎折性般的柔軟性。
例如,就能以鹼性水溶液顯影的正型感光性耐熱性組成物,提案了一種感光性樹脂組成物,其藉由使用了帶有脂環式結構的四羧酸酐之高透明性的聚醯亞胺,而達成高靈敏度(例如,參照專利文獻1及2)。
又,為了達成高靈敏度,亦提案有一種高透明性聚醯亞胺樹脂,其使用了具有如六氟丙基般之氟原子的四羧酸酐(例如,參照專利文獻3及4)。
又,為了達成耐彎折性,提案有一種感光性樹脂組成物,其使用了使用有帶有酯基的四羧酸酐的聚醯亞胺(例如,參照專利文獻5)。
專利文獻1 國際公開第2000/73853號
專利文獻2 日本特開2010-196041號公報
專利文獻3 日本特開2007-183388號公報
專利文獻4 日本特開2011-202059號公報
專利文獻5 國際公開第2011/59089號
惟,如於專利文獻1及2所記載般,使用有帶有脂環式結構之四羧酸酐的聚醯亞胺樹脂對鹼性顯影液的溶解性過高,因此有殘膜率降低的狀況。
又,如於專利文獻3及4所記載般,使用有具有六氟丙基等氟原子之四羧酸酐的聚醯亞胺樹脂,硬化膜脆,且有難以形成耐彎折性優良的硬化的狀況。
又,如於專利文獻5所記載般,使用有具有酯基結構之四羧酸酐的聚醯亞胺樹脂,耐彎折性雖優良,但靈敏度有不充分的狀況。
因此,本發明目的在於提供一種顯影後的殘膜率高、在硬化膜中的耐彎折性高之高靈敏度的感光性樹脂組成物。
本發明為一種感光性樹脂組成物,含有:(a)鹼可溶性樹脂、(b)感光性化合物;且前述(a)鹼可溶性樹脂具有95~100莫耳%之通式(1)所示之結構單位,且在前述(a)鹼可溶性樹脂中在聚合物分子鏈的至少其中一末端具有源自於單胺或酸酐的有機基:
(通式(1)中,R1為2價的有機基。R2及R3分別獨立表示氫或碳數1~20的有機基。X1及X2分別獨立表示碳數2~20之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基、1,3-伸苯基或1,4-伸苯基。R1、X1及X2在多個重複單位中亦可彼此不同。m及n分別為0~100,000的整數,m+n≧3)。
依據本發明的話,可獲得包含對於有機溶劑的溶解性高的鹼可溶性樹脂,且具有高靈敏度/殘膜率及柔軟性的感光性樹脂組成物。
1‧‧‧TFT(薄膜電晶體)
2‧‧‧配線
3‧‧‧TFT絕緣層
4‧‧‧平坦化層
5‧‧‧ITO(透明電極)
6‧‧‧基板
7‧‧‧接觸孔
8‧‧‧絕緣層
9‧‧‧玻璃基板
10‧‧‧第一電極(非透明電極)
11‧‧‧輔助電極
12‧‧‧絕緣層
13‧‧‧有機EL層
14‧‧‧第二電極(透明電極)
圖1為TFT基板之一例的剖面圖。
圖2為有機EL顯示裝置的示意圖。
本發明的樹脂為選自於具有上述通式(1)所示之結構單位的鹼可溶性聚醯亞胺或者聚醯亞胺前驅物或該等的共聚物的鹼可溶性樹脂。
具有(a)鹼可溶性樹脂的感光性樹脂組成物,可較佳地使用於有機EL顯示裝置的製造。
就聚醯亞胺前驅物,例如,可舉藉由使四羧酸、對應的四羧酸二酐或者四羧酸二酯二氯化物等,與二胺、對應的二異氰酸酯化合物或者三甲基矽基化二胺等反應所獲得者,具有四羧酸及/或其衍生物殘基,與二胺及/或其衍生物殘基。就聚醯亞胺前驅物,例如可舉:聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺或者聚異醯亞胺。
就聚醯亞胺,例如可舉:將上述聚醯胺酸、聚醯胺酸酯、聚醯胺酸醯胺或者聚異醯亞胺,藉由加熱或者使用了酸或者鹼等的反應,並藉由使之進行脫水閉環所獲得者,具有四羧酸及/或其衍生物殘基,與二胺及 /或其衍生物殘基。
為了獲得具有通式(1)所示之結構單位作為重複單位的樹脂,可使用含有酯基的四羧酸二酐。與僅具有醯亞胺結構的剛直的聚醯亞胺相比,因含有酯結構,聚合物主鏈的自由旋轉變得容易,藉此可獲得帶有高溶劑溶解性與柔軟性的硬化膜。
含有酯基的四羧酸二酐,無特別之限制,能夠使用市售品或藉由以往公知的製造方法所獲得者。
在通式(1)中之X1及X2為碳數2~20之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基、1,3-伸苯基或者1,4-伸苯基,較佳為碳數2~20之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基。伸烷基由於能夠採各式各樣的立體構形,因此樹脂藉由在分子鏈內具有伸烷基,能進一步提高硬化膜的柔軟性。從使樹脂的耐熱性提升的觀點來看,較佳為碳數2~6之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基,更佳為碳數2~4之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基,尤其是伸乙基。從使樹脂的耐熱性提升的觀點、使樹脂的溶劑溶解性提升的觀點來看,在前述通式(1)中之X1及X2較佳為伸乙基、伸丙基、或伸丁基,如前述,更佳為伸乙基。X1及X2若為伸乙基,則能夠提供耐熱性與柔軟性的均衡特別優良的硬化膜。
作為含有酯基的四羧酸二酐,具體來說可舉:1,2-伸乙基雙(脫水偏苯三甲酸酯)(1,2-ethylenebis(anhydrotrimellitate))、1,3-伸丙基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,4-四亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸 酯)、1,5-五亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,6-六亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,7-七亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,8-八亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,9-九亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,10-十亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,12-十二亞甲基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,3-伸苯基雙(脫水偏苯三甲酸酯)、1,4-伸苯基雙(脫水偏苯三甲酸酯)等。該等之中,從耐熱性與柔軟性的均衡特別優良之觀點來看,較佳為使用1,2-伸乙基雙(脫水偏苯三甲酸酯)。
可於本發明使用之(a)鹼可溶性樹脂因具有95~100莫耳%之通式(1)所示之結構單位,而對有機溶劑的溶解性提升,且同時能夠使樹脂組成物的柔軟性提升。所謂結構單位,為重複單位,表示分別以重複數m及n所示之結構,重複數m及n所示之結構可為無規亦可為嵌段。
具有95~100莫耳%之通式(1)所示之結構單位的鹼可溶性樹脂,可按照後述之公知之聚醯亞胺前驅物的製造方法,藉由相對於100莫耳%之二胺成分,使用95~100莫耳%之含有酯基的四羧酸二酐而獲得。(a)鹼可溶性樹脂藉著具有95莫耳%以上之通式(1)所示之結構單位,能夠提供柔軟性優良,且具有高耐彎折性的樹脂。又,在通式(1)中之X1及X2為碳數2~20之直鏈狀或者分枝鏈狀的伸烷基、1,3-伸苯基或者1,4-伸苯基,因任一者皆顯示疏水性,而能夠提供顯影後的殘膜率高的樹脂。尤其是當(a)鹼可溶性樹脂具有95莫耳%以上之 通式(1)所示之結構單位時,能夠提供顯影後的殘膜率高的樹脂。
又,可於本發明使用之(a)鹼可溶性樹脂,在不使前述特性降低的範圍,除了含有酯基的四羧酸二酐之外,亦可含有源自於其它酸二酐的結構。
就其它酸二酐而言,具體來說,可舉:苯均四酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)茀酸二酐、9,9-雙{4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基}茀酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、2,3,5,6-吡啶四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、及下述通式(3)及(4)所示之結構的酸二酐等芳香族四羧酸二酐,及丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐等脂肪族四羧酸二酐等。亦可使用該等2種以上。
(通式(3)及(4)中,R10表示氧原子、C(CF3)2、或C(CH3)2。R11及R12表示氫原子、或羥基。)
本發明之(a)鹼可溶性樹脂較佳具有氟原子。通式(1)中,R1為源自於二胺的結構。在通式(1)中,R1較佳為具有氟原子的有機基。因具有氟原子,在鹼性顯影之際,會對膜的表面賦予撥水性,能夠抑制來自表面的滲入,因此可獲得在未曝光部的黏膠(tack)及加工圖案沒有顯影殘渣之高殘膜率的感光性樹脂膜。
為了獲得界面的防滲入效果及適宜的溶解速度,在通式(1)中,當將R1的總量設為100莫耳%時,具有氟原子之有機基較佳為30莫耳%以上。這樣的結構是藉由在導入R1的單體成分之中,使用30莫耳%以上之含有氟原子的單體而被導入。又,為了獲得對基板的密接性,含有氟原子的單體較佳為90莫耳%以下。
就具有氟原子的二胺,具體來說可舉:雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺等芳香族二胺,及將該等芳香族環之氫原子的一部分以碳數1~10的烷基或者氟烷基、鹵素原子等取代而成的化合物 等。具有通式(1)所示之結構之樹脂,較佳為包含源自於該等化合物的結構的樹脂。
又,本發明之(a)鹼可溶性樹脂較佳具有酚性羥基。在通式(1)中,R1較佳為具有酚性羥基的有機基。酚性羥基可獲得對鹼性顯影液之適度的溶解性,又,會與感光劑相互作用而抑制未曝光部的溶解性,因此殘膜率的提升、高靈敏度化變得可能。又,酚性羥基亦有助於與交聯劑的反應,故就可獲得高機械特性、耐藥品性之觀點來說,亦為較佳。
在通式(1)中,為了獲得妥適的對鹼性顯影液的溶解性,當將R1的總量設為100莫耳%時,具有酚性羥基的有機基較佳為30莫耳%以上。這樣的結構是藉由在導入R1之的單體成分之中,使用30莫耳%以上之含有酚性羥基的單體而被導入。更佳為50莫耳%以上。又,為了使顯影後的殘膜率提升,含有酚性羥基的單體較佳為90莫耳%以下。
就具有酚性羥基的二胺,具體來說可舉:雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)亞甲基(bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)methylene)、雙(3-胺基-4-羥基苯基)醚、雙(3-胺基-4-羥基)聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)茀、2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺等含有羥基的二胺,及將該等芳香族環之氫原子的一部分以碳數1~10的烷基或氟烷基、鹵素原子等取代而成的化合物等。具有通式(1)所示之結構的樹脂,較佳為包含源自於該等化合物的結構的樹脂。
藉著在上述範圍內使用前述含有酯基的四羧酸二酐,與具有酚性羥基的二胺與具有氟原子的二胺,可獲得在顯影時,沒有黏膠及顯影殘渣的高殘膜率/高靈敏度的感光性樹脂組成物。
又,在本發明的通式(1)中之R1,在前述二胺外,亦可具有源自於其它二胺的結構。
就其它二胺,可舉“JEFFAMINE”(註冊商標)KH-511、“JEFFAMINE”ED-600、“JEFFAMINE”ED-900、“JEFFAMINE”ED-2003、“JEFFAMINE”EDR-148、“JEFFAMINE”EDR-176、聚氧丙烯二胺的D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上商品名,HUNTSMAN(股)製)等作為含有聚環氧乙烷基的脂肪族二胺。其中,當使用脂肪族烷二胺時,由於會賦予柔軟性而斷裂點伸長率提升,又,彈性模數會降低,因而晶圓的翹曲受到抑制,故較佳。該等特性在多層及厚膜中是有效的特性。導入之際,全部二胺殘基中源自於脂肪族烷二胺的殘基較佳為10莫耳%以上,從使耐熱性提升的觀點來看,較佳為50莫耳%以下。
又,在不使耐熱性降低的範圍,就其它二胺來說,亦可具有有著矽氧烷結構的脂肪族的基,能夠使與基板的接著性提升。具體來說可舉:將雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等共聚合1~15莫耳%而成者等。
進一步,作為作為其它二胺,可舉:雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙 (3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)亞甲基、雙(3-胺基-4-羥基苯基)醚、雙(3-胺基-4-羥基)聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)茀、2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺等含有羥基的二胺、3-磺酸-4,4’-二胺基二苯基醚等含有磺酸的二胺、二巰基苯二胺等含有硫醇基的二胺、3,4’-二胺基二苯基醚、4,4’-二胺基二苯基醚、3,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯基碸、3,4’-二胺基二苯基硫醚、4,4’-二胺基二苯基硫醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、聯苯胺、間苯二胺、對苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、雙(4-胺基苯氧基苯基)碸、雙(3-胺基苯氧基苯基)碸、雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙{4-(4-胺基苯氧基)苯基}醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二乙基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’,3,3’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’,4,4’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯等芳香族二胺,及將該等芳香族環之氫原子的一部分以碳數1~10的烷基或氟烷基、鹵素原子等取代而成的化合物、環己二胺、亞甲雙環己胺等脂環式二胺等。該等二胺能夠直接,或者作成對應的二異氰酸酯化合物、三甲基矽基化二胺而使用。又,亦可組合該等2種以上的二胺成分而使用。從使耐熱性提升的觀點來說,較佳為二胺整體的50莫耳%以上使用芳香族二胺。
該等之中,較佳者可舉:3,4’-二胺基二苯基醚、4,4’-二胺基二苯基醚、3,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯基碸、3,4’-二胺基二苯基硫醚、4,4’-二胺基二苯基硫醚、雙(4-胺基苯氧基苯基)碸、雙(3-胺基苯氧基苯基)碸、雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙{4-(4-胺基苯氧基)苯基}醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺或者將該等芳香族環以烷基或鹵素原子取代而成的化合物、及下述通式(5)~(10)所示之具有醯胺基的二胺等。該等可單獨或者組合2種以上而使用。
(通式(5)~(10)中,R13表示氧原子、C(CF3)2、或C(CH3)2。R14及R15分別獨立表示氫原子、或羥基。)
又,具有本發明之通式(1)所示之結構的樹脂,能夠包含磺酸基、硫醇基等。藉著使用適度地具有磺酸基、 硫醇基的樹脂,會成為具有適度鹼可溶性的感光性樹脂組成物。
在可使用於本發明之感光性樹脂組成物的(a)鹼可溶性樹脂中之聚合物分子鏈之至少其中一末端具有源自於單胺或酸酐的有機基。於此處,單胺及酸酐為末端密封劑。藉由使用末端密封劑,變得易將感光性樹脂組成物調整為適合的黏度。又,有下述效果:抑制由酸末端導致樹脂水解,並在作成正型感光性樹脂組成物時,抑制由胺末端導致感光劑(即醌二疊氮化合物)劣化的效果,及在將本發明之感光性樹脂組成物作成有機EL顯示裝置的平坦化層及/或絕緣層之際,使有機EL顯示裝置的長期可靠性提升的效果。末端密封劑較佳為具有羥基、羧基或磺酸基作為取代基,從使耐熱性提升的觀點來說,更佳為羥基。因末端密封劑具有羥基、羧基或磺酸基作為取代基,使所獲得之樹脂對鹼性水溶液的溶解性提升,能夠提供高靈敏度的樹脂。又,因樹脂在末端具有羥基、羧基或磺酸基,作成了正型感光性樹脂組成物時,透過醌二疊氮化合物與氫鍵而進行相互作用藉此使未曝光部難溶化,能夠提供顯影後的殘膜率高的樹脂。
可於末端密封劑使用之單胺未被特別限制,但因下面舉出的理由,較佳為下述通式(2)所示之化合物。藉著在末端基含有飽和烴基或芳香族烴基,樹脂的疏水性變高,且在作成後述之感光性樹脂組成物時,能夠減少鹼性顯影時的膜縮減量。又,進一步因含有至少 1種類之選自於羥基、羧基或磺酸基之基,可獲得相對於鹼性顯影液的適度溶解性,且在作成了正型感光性樹脂組成物時,透過醌二疊氮化合物與氫鍵進行相互作用,藉此使未曝光部難溶化,能夠提供顯影後的殘膜率高的樹脂。又,酚性羥基由於亦有助於與交聯劑的反應,故就可獲得高機械特性、耐藥品性之觀點來說,亦為較佳。
(通式(2)中,R4表示碳數1~6的飽和烴基,r表示0或1。A及B分别可相同亦可不同,並表示羥基、羧基或磺酸基。s及t分別表示0或1,基於使所獲得之樹脂對鹼性水溶液的溶解性提升的觀點,s+t≧1。)
作為上述通式(2)所示之單胺的較佳例,可舉:2-胺基苯酚、3-胺基苯酚(MAP)、2-胺基間甲酚、2-胺基對甲酚、3-胺基鄰甲酚、4-胺基鄰甲酚、4-胺基間甲酚、5-胺基鄰甲酚、6-胺基間甲酚、4胺基-2,3-二甲苯酚、4-胺基-3,5-二甲苯酚、6-胺基-2,4-二甲苯酚、2-胺基-4-乙基苯酚、3-胺基-4-乙基苯酚、2-胺基-4-三級丁基苯酚、2-胺基-4-苯基苯酚、4-胺基-2,6-二苯基苯酚、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基安息香酸、3-胺基安息香酸、4-胺基安息香酸、2-胺基間甲苯酸、3- 胺基鄰甲苯酸、3-胺基對甲苯酸、4-胺基間甲苯酸、6-胺基鄰甲苯酸、6-胺基間甲苯酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、4-胺基甲苯-3-磺酸等。亦可使用該等2種以上,亦可合併使用其以外的末端密封劑。
相對於100莫耳%之通式(1)所示之結構單位,作為末端密封劑所使用之單胺導入比例,較佳為10~100莫耳%,進一步較佳為40~80莫耳%。藉由設為10莫耳%以上,較佳設為40莫耳%以上,所獲得之樹脂對有機溶劑的溶解性提升,且同時能夠適當地調整使用所獲得之樹脂作成了感光性樹脂組成物時的黏度。又,基於所獲得之樹脂對於鹼性水溶液的溶解性及硬化膜的機械強度的觀點,較佳為100莫耳%以下,進一步較佳為80莫耳%以下,更佳為70莫耳%以下。
可於末端密封劑使用的酸酐未被特別限制,但從使用有所獲得之樹脂的感光性樹脂組成物之硬化膜的耐熱性的觀點來說,較佳為具有環狀結構的酸酐或具有交聯性基的酸酐。作為例子,可舉:苯二甲酸酐、馬來酸酐(MA)、納迪克酸(nadic acid)酐、環己二羧酸酐、3-羥基苯二甲酸酐等。
相對於100莫耳%之通式(1)所示之結構單位,作為末端密封劑所使用之酸酐的導入比例,較佳為10~100莫耳%,進一步較佳為50~100莫耳%。藉著設為10莫耳%以上,較佳設為50莫耳%以上,所獲得之樹脂對有機溶劑的溶解性提升,且同時能夠適當地調整使用所獲得之樹脂來作成了感光性樹脂組成物時的黏度。 又,基於所獲得之樹脂對鹼性水溶液的溶解性及硬化膜的機械強度的觀點,較佳為100莫耳%以下,更佳為90莫耳%以下。
被導入至樹脂中的末端密封劑,能夠容易地藉以下的方法檢測。例如,把導入有末端密封劑的樹脂溶解於酸性溶液,分解為樹脂的構成單位,即胺成分與酸成分,並將其藉由氣相層析(GC)或NMR測定,能夠容易地檢測末端密封劑。除此之外,能將導入有末端密封劑的樹脂直接利用熱解氣相層析(PGC)、紅外線光譜及13CNMR光譜測定來檢測。
通式(1)中,m、n表示樹脂之結構單位的重複數,且表示0~100,000的範圍,但m+n≧3。基於所獲得之樹脂的伸長率提升的觀點,m+n較佳為10以上。另一方面,基於包含所獲得之樹脂的感光性樹脂組成物對鹼性顯影液的溶解性的觀點,m+n為200,000以下,較佳為1,000以下,更佳為100以下。又,基於減小硬化時的收縮率的觀點,較佳為m/n>1。較佳為m/n>2,更佳為m/n>4。
具有通式(1)所示之結構單位之樹脂的重量平均分子量,以基於凝膠滲透層析的聚苯乙烯換算,較佳為3,000~80,000,更佳為8,000~50,000。
本發明之(a)鹼可溶性樹脂能夠按照公知的聚醯亞胺前驅物的製造方法而製造。例如,可舉下述方法:(I)使含有酯基的四羧酸二酐與具有R1基的二胺化合物、末端密封劑,即單胺,在低溫條件下反應的方法; (II)藉由含有酯基的四羧酸二酐與醇而獲得二酯,其後使具有R1基的二胺化合物、末端密封劑,即單胺,在縮合劑的存在下反應的方法;(III)藉由含有酯基的四羧酸二酐與醇而獲得二酯,其後將剩餘的2個羧基進行醯氯化,並使具有R1基的二胺化合物、末端密封劑,即單胺,反應的方法等。較佳的是藉由上述方法聚合而成的樹脂投入至大量的水或甲醇/水的混合液等,使沉澱並過濾乾燥,進行單離。藉由該沈澱操作除去未反應的單體、或2聚體及3聚體等寡聚物成分,提升熱硬化後的膜特性。又,進行聚醯亞胺前驅物的醯亞胺化,並進行閉環而得的聚醯亞胺,可在獲得上述聚醯亞胺前驅物之後,利用公知的醯亞胺化反應的方法而合成。
以下,作為(I)的較佳例,針對聚醯亞胺前驅物的製造方法的例子進行敘述。首先,將具有R1基的二胺化合物溶解於聚合溶媒中。將實質上與二胺化合物等莫耳量的,含有酯基的四羧酸二酐徐緩地添加至該溶液。使用機械攪拌器,在-20~100℃,較佳為10~50℃下攪拌0.5~100小時,更佳為2~24小時。末端密封劑是在添加四羧酸二酐後,在規定溫度、規定時間下進行了攪拌之後,徐緩地添加末端密封劑亦可,亦可一次性地加入並使反應。
聚合溶媒能夠溶解原料單體,即四羧酸二酐類與二胺類即可,其種類未被特別限定。例如,可舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮的醯胺類、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、γ-己內 酯、ε-己內酯、α-甲基-γ-丁內酯等環狀酯類、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯類、三乙二醇等二醇類、間甲酚、對甲酚等酚類、苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、環丁碸、二甲亞碸等。相對100質量份於所獲得之樹脂,聚合溶媒較佳使用100~1900質量份,更佳為150~950質量份。
本發明之感光性樹脂組成物,亦可含有(a)鹼可溶性樹脂以外的其它鹼可溶性樹脂。具體來說,可舉:鹼可溶性聚苯并唑、聚苯并唑前驅物、聚醯胺、將丙烯酸予以共聚合而成的丙烯酸聚合物、酚醛清漆樹脂、可溶酚醛樹脂(resol resin)、矽氧烷樹脂、聚羥基苯乙烯樹脂、或在該等導入有羥甲基、烷氧基甲基或環氧基等交聯基而成的樹脂、該等的共聚聚合物等。這樣的樹脂會溶解於氫氧化四甲銨、膽鹼、三乙胺、二甲基胺基吡啶、單乙醇胺、二乙胺乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉等鹼性的水溶液。藉由含有該等鹼可溶性樹脂,則能夠一邊保有耐熱性樹脂被膜的密接性及優良的靈敏度,一邊能夠賦予各鹼可溶性樹脂的特性。在本發明之感光性樹脂組成物所含之樹脂之中,較佳為本發明之(a)鹼可溶性樹脂為30質量%以上。
本發明之感光性樹脂組成物含有(b)感光性化合物。就感光性化合物,可舉:(b1)光酸產生劑及、(b2)光聚合起始劑。(b1)光酸產生劑是因光照射產生酸,且給予光照射部對於鹼性水溶液的溶解性會增大的特性的 化合物,所謂(b2)光聚合起始劑係指藉由曝光而進行鍵結斷裂及/或反應而產生自由基的化合物。
藉由含有(b1)光酸產生劑,酸產生在光照射部而光照射部對鹼性水溶液的溶解性會增大,可獲得光照射部會溶解的正型浮雕圖案。又,藉由含有(b1)光酸產生劑與環氧化合物或後述之熱交聯劑,產生在光照射部的酸會促進環氧化合物及熱交聯劑的交聯反應,能夠獲得光照射部不溶化的負型浮雕圖案。又,藉由含有(b2)光聚合起始劑及後述之自由基聚合性化合物,自由基聚合會進行,樹脂組成物之膜的曝光部對鹼性顯影液不溶化,能夠形成負型的圖案。
就(b1)光酸產生劑可舉:醌二疊氮化合物、鋶鹽、鏻鹽、重氮鹽、錪鹽等。
就醌二疊氮化合物可舉:是醌二疊氮的磺酸以酯來鍵結至多羥基化合物而成者、醌二疊氮的磺酸是磺醯胺鍵結至多胺基化合物而成者、醌二疊氮的磺酸是酯鍵結及/或磺醯胺鍵結至多羥基多胺基化合物而成者等。較佳為該等多羥基化合物及多胺基化合物之官能基整體的50莫耳%以上經以醌二疊氮所取代。又,較佳為含有2種以上(b1)光酸產生劑,可獲得高靈敏度的感光性樹脂組成物。
在本發明中,醌二疊氮較佳為使用5-萘醌二疊氮磺醯基、4-萘醌二疊氮磺醯基之任一者。4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物在水銀燈的i線區域具有吸收,適於i線曝光。5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物吸收延伸到水銀燈 的g線區域為止,適於g線曝光。在本發明中,較佳為依曝光的波長而選擇4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物、5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物。又,亦可含有於同一分子中具有4-萘醌二疊氮磺醯基、5-萘醌二疊氮磺醯基的萘醌二疊氮磺醯酯化合物,亦可含有4-萘醌二疊氮磺醯酯化合物與5-萘醌二疊氮磺醯酯化合物。
上述萘醌二疊氮化合物能夠藉由具有酚性羥基的化合物,與醌二疊氮磺酸化合物的酯化反應而合成,能夠藉由公知的方法而合成。藉由使用該等萘醌二疊氮化合物,解析度、靈敏度、殘膜率會更提升。
(b1)光酸產生劑之中,鋶鹽、鏻鹽、重氮鹽,由於會使因曝光而產生的酸成分適度地穩定化之故而較佳。其中較佳為鋶鹽。進一步亦能夠因應需要含有增感劑等。
在本發明中,從高靈敏度化的觀點來說,相對於100質量份(a)鹼可溶性樹脂,(b1)光酸產生劑的含量較佳為0.01~50質量份。其中,醌二疊氮化合物較佳為3~40質量份。又,鋶鹽、鏻鹽、重氮鹽的總量較佳為0.5~20質量份。
作為(b2)光聚合起始劑,例如,較佳為:苄基縮酮系光聚合起始劑、α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物(acyl phosphine oxide)系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑、二茂鈦系光聚合起始劑、二苯甲酮系光聚合起始劑、苯乙酮系光聚合起始劑、芳香族酮酯系光 聚合起始劑或者安息香酸酯系光聚合起始劑,從提升曝光時的靈敏度的觀點來看,更佳為α-羥基酮系光聚合起始劑、α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑、吖啶系光聚合起始劑或者二苯甲酮系光聚合起始劑,進一步較佳為α-胺基酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑、肟酯系光聚合起始劑。
就苄基縮酮系光聚合起始劑,例如可舉:2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮。
就α-羥基酮系光聚合起始劑,例如可舉:1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮或者2-羥基-1-[4-[4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苄基]苯基]-2-甲基丙烷-1-酮。
就α-胺基酮系光聚合起始劑,例如可舉:2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(N-啉基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-(N-啉基)苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基苄基)-1-(4-(N-啉基)苯基)-丁烷-1-酮或者3,6-雙(2-甲基-2-(N-啉基)丙醯基)-9-辛基-9H-咔唑。
就醯基膦氧化物系光聚合起始劑,例如可舉:2,4,6-三甲基苄醯基-二苯基膦氧化物、雙(2,4,6-三甲基苄醯基)-苯基膦氧化物或者雙(2,6-二甲氧基苄醯基)-(2,4,4-三甲基戊基)膦氧化物。
就肟酯系光聚合起始劑,例如可舉:1-苯基丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基丁烷-1,2-二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1,3-二苯基丙烷-1,2,3-三酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-[4-(苯硫基)苯基]辛烷-1,2-二酮-2-(O-苄醯基)肟、1-[4-[4-(羧基苯基)硫基]苯基]丙烷-1,2-二酮-2-(O-乙醯基)肟、1-[9-乙基-6-(2-甲基苄醯基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙醯基)肟、1-[9-乙基-6-[2-甲基-4-[1-(2,2-二甲基-1,3-二氧戊環-4-基)甲基氧基]苄醯基]-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙醯基)肟或者1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙醯基)肟。
就吖啶系光聚合起始劑,例如可舉:1,7-雙(吖啶-9-基)-正庚烷。
就二茂鈦系光聚合起始劑,例如可舉:雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟)-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]鈦(IV)或者雙(η5-3-甲基-2,4-環戊二烯-1-基)-雙(2,6-二氟苯基)鈦(IV)。
就二苯甲酮系光聚合起始劑,例如可舉:二苯甲酮、4,4’-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮、4-羥基二苯甲酮、烷基化二苯甲酮、3,3’,4,4’-肆(三級丁基過氧羰基)二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、二苄基酮或者茀酮。
就苯乙酮系光聚合起始劑,例如可舉:2,2-二乙氧基苯乙酮、2,3-二乙氧基苯乙酮、4-三級丁基二氯苯乙酮、亞苄基苯乙酮或者4-疊氮亞苄基苯乙酮。
就芳香族酮酯系光聚合起始劑,例如可舉:2-苯基-2-氧乙酸甲酯。
就安息香酸酯系光聚合起始劑,例如可舉:4-二甲基胺基安息香酸乙酯、4-二甲基胺基安息香酸(2-乙基)己酯、4-二乙基胺基安息香酸乙酯或者2-苄醯基安息香酸甲酯。
在本發明中,當將(a)鹼可溶性樹脂及後述之(d)自由基聚合性化合物的合計設為100質量份時,(b2)光聚合起始劑的含量較佳為0.1質量份以上,更佳為0.5質量份以上,進一步較佳為0.7質量份以上,特佳為1質量份以上。含量若為上述範圍內,則能夠使曝光時的靈敏度提升。另一方面,含量較佳為25質量份以下,更佳為20質量份以下,進一步較佳為17質量份以下,特佳為15質量份以下。含量若為上述範圍內,則能夠使顯影後的解析度提升,且同時能夠獲得低推拔(low taper)的圖案形狀。
本發明之感光性樹脂組成物含有(c)溶劑。作為溶劑,可舉:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇乙基甲基醚等醚類、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯類、乙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇等醇類、甲乙酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、二異丁基酮、環戊酮、二丙酮醇 等酮類、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲亞碸、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等極性的非質子性溶媒、甲苯、二甲苯等芳香族烴類等。亦可含有該等2種以上。相對於100質量份(a)鹼可溶性樹脂,(c)溶劑的含量較佳為50質量份以上,更佳為100質量份以上,又,較佳為2000質量份以下,更佳為1500質量份以下。
本發明之感光性樹脂組成物亦可進一步含有(d)自由基聚合性化合物。
所謂(d)自由基聚合性化合物,係指於分子中具有多個乙烯性不飽和雙鍵基的化合物。曝光時,因產生自前述(b2)光聚合起始劑的自由基,會進行(d)自由基聚合性化合物的自由基聚合,樹脂組成物之膜的曝光部對鹼性顯影液不溶化,因而能夠形成負型的圖案。
藉由含有(d)自由基聚合性化合物,曝光時的UV硬化受到促進,能夠使曝光時的靈敏度提升。此外,熱硬化後的交聯密度提升,能夠使硬化膜的硬度提升。
就(d)自由基聚合性化合物,較佳為容易進行自由基聚合之具有(甲基)丙烯醯基的化合物。從曝光時的靈敏度提升及硬化膜的硬度提升的觀點來說,更佳為於分子內具有二個以上(甲基)丙烯醯基的化合物。從曝光時的靈敏度提升及硬化膜的硬度提升的觀點來說,(d)自由基聚合性化合物的雙鍵當量較佳為80~400g/mol。
就(d)自由基聚合性化合物,例如可舉:二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四新戊四醇九(甲基)丙烯酸酯、四新戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、五新戊四醇十一(甲基)丙烯酸酯、五新戊四醇十二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-參((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、1,3-雙((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、9,9-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基]茀或者9,9-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)茀或者該等的酸改性 物、環氧乙烷改性物或者環氧丙烷改性物。從曝光時的靈敏度提升及硬化膜的硬度提升的觀點來說,較佳為:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、貳三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇七(甲基)丙烯酸酯、三新戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]丙烷、1,3,5-參((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、1,3-雙((甲基)丙烯醯氧基乙基)異三聚氰酸、9,9-雙[4-(2-(甲基)丙烯醯氧基乙氧基)苯基]茀、9,9-雙[4-(3-(甲基)丙烯醯氧基丙氧基)苯基]茀或者9,9-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基苯基)茀或者該等的酸改性物、環氧乙烷改性物或者環氧丙烷改性物,從顯影後的解析度提升的觀點來說,更佳為該等的酸改性物或者環氧乙烷改性物。又,從顯影後之解析度提升的觀點來說,使多元羧酸(polybasic carboxylic acid)或者多元羧酸酐對使得分子內具有二個以上縮水甘油氧基(glycidoxy)的化合物與具有乙烯性不飽和雙鍵基的不飽和羧酸進行開環加成反應所獲得之化合物進行反應所獲得的化合物亦為較佳。
在本發明中,當將(a)鹼可溶性樹脂及(d)自由基聚合性化合物的合計設為100質量份時,(d)自由基聚合性化合物的含量較佳為15質量份以上,更佳為20質量份以上,進一步較佳為25質量份以上,特佳為30質量份以上。含量若為上述範圍內,則能夠使曝光時的靈 敏度提升,同時可獲得低推拔的圖案形狀。另一方面,含量較佳為65質量份以下,更佳為60質量份以下,進一步較佳為55質量份以下,特佳為50質量份以下。含量若為上述範圍內,則在能夠使硬化膜的耐熱性提升的同時,能夠獲得低推拔的圖案形狀。藉由將圖案形狀作成低推拔,能夠提高完成的有機EL面板的驅動穩定性。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有(e)熱交聯劑。所謂熱交聯劑是指於分子內具有至少2個以烷氧基甲基、羥甲基、環氧基、氧環丁烷基為首的熱反應性之官能基的化合物。熱交聯劑將(a)鹼可溶性樹脂或其它的添加成分進行交聯,能夠提高熱硬化後之膜的耐熱性、耐藥品性及硬度。
就具有至少2個烷氧基甲基或羥甲基的化合物的較佳例,例如可舉:DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DML-BisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上,商品名,本州化 學工業(股)製)、NIKALAC(註冊商標)MX-290、NIKALAC MX-280、NIKALAC MX-270、NIKALAC MX-279、NIKALAC MW-100LM、NIKALAC MX-750LM(以上,商品名,三和化學(股)製),分別能自前述各公司取得。
就具有環氧基或氧環丁烷基的化合物,作為於一分子內具有2個環氧基者可舉:“Epikote”(註冊商標)807、“Epikote”828、“Epikote”1002、“Epikote”1750、“Epikote”1007、YX8100-BH30、E1256、E4250、E4275(以上商品名,日本環氧(股)製)、“Epiclon”(註冊商標)EXA-4880、“Epiclon”EXA-4822、“Epiclon”EXA-9583、HP4032(以上商品名,大日本油墨化學工業(股)製)、“Epolite”(註冊商標)40E、“Epolite”100E、“Epolite”200E、“Epolite”400E、“Epolite”70P、“Epolite”200P、“Epolite”400P、“Epolite”1500NP、“Epolite”80MF、“Epolite”4000、“Epolite”3002(以上商品名,共榮社化學(股)製)、“Denacol”(註冊商標)EX-212L、“Denacol”EX-214L、“Denacol”EX-216L、“Denacol”EX-252、“Denacol”EX-850L(以上商品名,長瀨化學技術(股)製)、GAN、GOT(以上商品名,日本化藥(股)製)、“Celloxide”(註冊商標)2021P(商品名,DAICEL(股)製)、“Rika Resin”(註冊商標)DME-100、“Rika Resin”BEO-60E(以上商品名,新日本理化(股)製)等,可分別從各公司取得。
又,就具有3個以上環氧基者,可舉:VG3101L(商品名,Printec(股)製)、“Tepic”(註冊商標)S、 “Tepic”G、“Tepic”P(以上商品名,日產化學工業(股)製)、“Epiclon”N660、“Epiclon”N695、HP7200(以上商品名,大日本油墨化學工業(股)製)、“Denacol”EX-321L(商品名,長瀨化學技術(股)製)、NC6000、EPPN502H、NC3000(以上商品名,日本化藥(股)製)、“Epotot”(註冊商標)YH-434L(商品名,東都化成(股)製)、EHPE-3150(商品名,DAICEL(股)製);就具有2個以上氧環丁烷基的化合物,可舉:OXT-121、OXT-221、OX-SQ-H、OXT-191、PNOX-1009、RSOX(以上商品名,東亞合成(股)製)、“Eternacoll”(註冊商標)OXBP、“Eternacoll”OXTP(以上商品名,宇部興產(股)製)等,可分別從各公司取得。
相對於100質量份(a)鹼可溶性樹脂,(e)熱交聯劑的含量若為5質量份以上,則因交聯密度變高、耐藥品性提升之故,而為較佳。進一步,若為10質量份以上,則可獲得更高的機械特性。另一方面,從組成物的保存穩定性、機械強度的觀點來看,較佳為50質量份以下,更佳為40質量份以下,進一步較佳為30質量份以下。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有(f)著色劑。
所謂(f)著色劑是會吸收特定波長的光的化合物,特別係指藉由吸收可見光線之波長(380~780nm)的光而著色的化合物。
藉由含有(f)著色劑,能夠使獲得自樹脂組成物的膜著色,並能夠賦予著色性,該著色性使得穿透樹脂組成物之膜的光,或者反射自樹脂組成物之膜的光著色為所期望的顏色。又,能夠賦予遮光性,該遮光性從穿透樹脂組成物之膜的光,或者反射自樹脂組成物之膜的光,把(f)著色劑會吸收的波長的光予以遮光。
就(f)著色劑,可舉會吸收可見光線之波長的光,且著色為白,紅、橙、黃、綠、藍或紫色的化合物。藉由組合二色以上,能夠使樹脂組成物所期望的調色性提升,該調色性是把穿透樹脂組成物之膜的光,或者反射自樹脂組成物之膜的光,調色至所期望的色座標。
前述(f)著色劑較佳為後述之(f1)顏料及/或(f2)染料。
又,前述(f)著色劑較佳為(f3)黑色劑及/或(f4)黑色以外的著色劑。
所謂(f3)黑色劑係指藉由吸收可見光線之波長的光,而著色為黑色的化合物,可為顏料亦可為染料。
藉由含有(f3)黑色劑,樹脂組成物的膜黑色化,因而能夠使遮光性提升,該遮光性是把穿透樹脂組成物之膜的光,或者反射自樹脂組成物之膜的光予以遮光。因此合適於濾色器的黑色矩陣(black matrix)或者液晶顯示器的黑色柱狀間隔件(black column spacer)等的遮光膜,或藉由抑制外光反射而要求高對比化的用途。
就(f3)黑色劑,從遮光性的觀點來看,較佳為會吸收可見光線全波長的光,並著色為黑色的化合 物。又,選自白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色的二色以上化合物的混合物亦佳。藉由組合該等二色以上,能夠模擬地著色為黑色,且能夠使遮光性提升。
就本發明之感光性樹脂組成物,前述(f3)黑色劑較佳為含有一種類以上選自於黑色顏料、黑色染料及二色以上的染料混合物,從遮光性的觀點來說,更佳為含有黑色顏料。
所謂(f4)黑色以外的著色劑,係指藉由吸收可見光線之波長的光,而著色的化合物。即,著色為前述之除黑色以外之白、紅、橙、黃、綠、藍或紫色的著色劑。
藉由含有(f3)黑色劑及(f4)黑色以外的著色劑,能夠對樹脂組成物的膜賦予遮光性,還有著色性及調色性。
就本發明之感光性樹脂組成物,前述(f4)黑色以外的著色劑較佳為含有黑色以外的顏料及/或黑色以外的染料,從遮光性、及耐熱性或者耐候性的觀點來看,更佳為含有黑色以外的顏料。
除溶劑外,(f)著色劑佔本發明之感光性樹脂組成物的固體含量的含有比率較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進一步較佳為15質量%以上。含有比率若為上述範圍內,則能夠使遮光性、著色性及調色性提升。另一方面,含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,進一步較佳為60質量%以下。含有比率若為上述範圍內,則能夠使曝光時的靈敏度提升。
本發明之感光性樹脂組成物,前述(f)著色劑較佳為含有(f1)顏料。就前述(f)著色劑為含有(f1)顏料的態樣,較佳為含有(f1)顏料作為前述(f3)黑色劑及/或(f4)黑色以外的著色劑。
所謂(f1)顏料係指藉由(f1)顏料物理性吸附至對象物的表面,或者對象物的表面與(f1)顏料進行相互作用等而使對象物著色的化合物,一般來說對溶劑等為不溶。又,藉由(f1)顏料進行的著色係隱蔽性高,不易因紫外線等而導致褪色。
藉由含有(f1)顏料,能夠著色為隱蔽性優良的顏色,並能夠使樹脂組成物之膜的遮光性及耐候性提升。
(f1)顏料的數量平均粒徑較佳為1~1,000nm,更佳為5~500nm,進一步較佳為10~200nm。(f1)顏料的數量平均粒徑若為上述範圍內,則能夠使樹脂組成物之膜的遮光性及(f1)顏料的分散穩定性提升。
於此處,(f1)顏料的數量平均粒徑能夠使用亞微米粒度分布測定裝(N4-PLUS;Beckman‧Coulter(股)製)或者Zeta電位-粒徑-分子量測定裝置(Zetasizer Nano ZSP;Sysmex(股)製),藉由測定由溶液中之(f1)顏料的布朗氏運動所致的雷射散射(動態光散射法)而求得。又,獲得自樹脂組成物的硬化膜中之(f1)顏料的數量平均粒徑能夠藉由使用SEM及TEM來測定而求得。將放大倍率設為50,000~200,000倍,直接測定(f1)顏料的數量平 均粒徑。當(f1)顏料為正球體時,測定正球體的直徑,設為數量平均粒徑。當(f1)顏料非正球體時,測定最長之徑(以下,「長軸徑」)及在與長軸徑呈垂直的方向中最長之徑(以下,「短軸徑」),將長軸徑與短軸徑予以平均出的二軸平均徑設為數量平均粒徑。
就(f1)顏料,例如,可舉:有機顏料或者無機顏料。
藉由含有有機顏料,能夠對樹脂組成物的膜賦予著色性或者調色性。此外,由於為有機物的緣故,藉由化學結構變化或者官能變換,能夠進行將所期望之特定波長的光予以穿透或者遮光等,調整樹脂組成物之膜的穿透光譜或者吸收光譜,而使調色性提升。
就有機顏料,例如,可舉:酞菁系顏料、蒽醌系顏料、喹吖啶酮系顏料、皮蒽酮系顏料、二系顏料、硫靛系顏料、二酮吡咯并吡咯系顏料、喹啉黃(quinophthalone)系顏料、士林(threne)系顏料、吲哚啉系顏料、異吲哚啉系顏料、異吲哚啉酮系顏料、苯并呋喃酮系顏料、苝系顏料、苯胺系顏料、偶氮系顏料、次甲基偶氮系顏料、縮合偶氮系顏料、碳黑、金屬錯合物系顏料、色澱(lake)顏料、調色劑(toner)顏料或者螢光顏料。從耐熱性的觀點,較佳為蒽醌系顏料、喹吖啶酮系顏料、皮蒽酮系顏料、二酮吡咯并吡咯系顏料、苯并呋喃酮系顏料、苝系顏料、縮合偶氮系顏料及碳黑。
就酞菁系顏料,例如可舉:銅酞菁系化合物、鹵化銅酞菁系化合物或者無金屬酞菁系化合物。
就蒽醌系顏料,例如可舉:胺基蒽醌系化合物、二胺基蒽醌系化合物、蒽嘧啶系化合物、黃士酮(flavanthrone)系化合物、蒽嵌蒽醌(anthanthrone)系化合物、陰丹酮(indanthrone)系化合物、皮蒽酮系化合物或者紫蒽酮(violanthrone)系化合物。
就偶氮系顏料,例如可舉:雙偶氮系化合物或者多偶氮系化合物。
藉由含有無機顏料,能夠對樹脂組成物的膜賦予著色性或者調色性。此外,為無機物,因而耐熱性及耐候性更優良,能夠使樹脂組成物之膜的耐熱性及耐候性提升。
就無機顏料,例如可舉:氧化鈦、碳酸鋇、氧化鋯、鋅華、硫化鋅、鉛白、碳酸鈣、硫酸鋇、白碳、礬土白、二氧化矽、高嶺粘土、滑石、膨潤土、氧化鐵紅、鉬紅、鉬橙、鉻朱紅(chrome vermilion)、鉻黃、鎘黃、黄色氧化鐵、鈦黃、氧化鉻、鉻綠(viridian)、鈦鈷綠、鈷綠、鈷鉻綠、維多利亞綠、群青、紺青、鈷藍、天藍(cerulean blue)、鈷氧化矽藍、鈷鋅氧化矽藍、錳紫、鈷紫、石墨或者銀錫合金、或者鈦、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣或者銀等金屬的微粒子、氧化物、複合氧化物、硫化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氮化物、碳化物或者氧氮化物。
就本發明的感光性樹脂組成物,前述(f1)顏料較佳為苯并呋喃酮系黑色顏料及/或苝系黑色顏料。
除溶劑外,(f1)顏料在本發明之感光性樹脂組成物之固體含量佔的含有比率較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進一步較佳為15質量%以上。含有比率若為上述範圍內,則能夠使遮光性、著色性或者調色性提升。另一方面,含有比率較佳為70質量%以下,更佳為65質量%以下,進一步較佳為60質量%以下。含有比率若為上述範圍內,能夠使曝光時的靈敏度提升。
就本發明之感光性樹脂組成物,前述(f)著色劑較佳為含有(f2)染料。就前述(f)著色劑含有(f2)染料的態樣,較佳為含有(f2)染料作為前述(f3)黑色劑及/或(f4)黑色以外的著色劑。
所謂(f2)染料係指(f2)染料中的離子性基或者羥基等取代基藉由對對象物的表面結構進行化學吸附或者強力相互作用等,而使對象物著色的化合物,一般來說,可溶於溶劑等。又,由(f2)染料所致的著色由於是分子一個一個與對象物進行吸附的緣故,著色力高且顯色效率高。
藉由含有(f2)染料,能夠著色為著色力優良的顏色,能夠使樹脂組成物之膜的著色性及調色性提升。
就(f2)染料,例如可舉:直接染料、反應性染料、硫化染料、甕染料、硫化染料、酸性染料、含金屬染料、含金屬酸性染料、鹼性染料、媒染染料、酸性媒染染料、分散染料、陽離子染料或者螢光增白染料。
就(f2)染料,可舉:蒽醌系染料、偶氮系染料、吖系染料、酞菁系染料、次甲基系染料、系染料、喹啉系染料、靛系染料、靛類系染料、碳陽離子(carbonium)系染料、士林系染料、紫環酮(perinone)系染料、苝系染料、三芳基甲烷系染料或者二苯并哌喃系染料。從對後述之溶劑的溶解性及耐熱性的觀點來看,較佳為蒽醌系染料、偶氮系染料、吖系染料、次甲基系染料、三芳基甲烷系染料、二苯并哌喃系染料。
藉由含有(f2)染料,能夠對樹脂組成物的膜賦予著色性或者調色性。
除溶劑外,(f2)染料佔本發明之感光性樹脂組成物之固體含量的含有比率較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,進一步較佳為0.1質量%以上。含有比率若為上述範圍內,則能夠使著色性或者調色性提升。另一方面,含有比率較佳為50質量%以下,更佳為45質量%以下,進一步較佳為40質量%以下。含有比率若為上述範圍內,則能夠使硬化膜的耐熱性提升。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有(g)分散劑。
所謂(g)分散劑係指具有會與前述(f1)顏料或者分散染料等的表面進行相互作用的表面親和性基,及具有使(f1)顏料或者分散染料的分散穩定性提升的分散穩定化結構的化合物。就(g)分散劑的分散穩定化結構,可舉:具有聚合物鏈及/或靜電荷的取代基等。
藉由含有(g)分散劑,當樹脂組成物含有(f1)顏料或者分散染料時,能夠使該等的分散穩定性提升,並能夠使顯影後的解析度提升。尤其,例如當(f1)顏料是被破碎為1μm以下之數量平均粒徑的粒子時,由於(f1)顏料之粒子的表面積增大的緣故,變得易產生(f1)顏料之粒子的凝聚。另一方面,當含有(f1)顏料時,被破碎的(f1)顏料的表面與(g)分散劑的表面親和性基會進行相互作用,同時因(g)分散劑的分散穩定化結構所致之立體阻礙及/或靜電排斥,會阻礙(f1)顏料之粒子的凝聚,能使分散穩定性提升。
就具有表面親和性基的(g)分散劑,例如可舉:僅具有胺價的(g)分散劑、具有胺價及酸價的(g)分散劑、僅具有酸價的(g)分散劑,或者不具有胺價及酸價任一者的(g)分散劑。從提升(f1)顏料之粒子的分散穩定性的觀點來看,較佳為僅具有胺價的(g)分散劑,還有具有胺價及酸價的(g)分散劑。
就具有表面親和性基的(g)分散劑,較佳具有為表面親和性基之胺基及/或酸性基,與酸及/或鹼形成鹽的結構。
就僅具有胺價的(g)分散劑,例如,可舉:“DISPERBYK”(註冊商標)-108、同-109、同-160、同-161、同-162、同-163、同-164、同-166、同-167、同-168、同-182、同-184、同-185、同-2000、同-2008、同-2009、同-2022、同-2050、同-2055、同-2150、同-2155、同-2163、同-2164、或者同-2061、“BYK”(註冊商標)-9075、同-9077、 同-LP-N6919、同-LP-N21116或者同-LP-N21324(以上任一者均為BYK Chemical Japan(股)製)、“EFKA”(註冊商標)4015、同4020、同4046、同4047、同4050、同4055、同4060、同4080、同4300、同4330、同4340、同4400、同4401、同4402、同4403或者同4800(以上任一者均為BASF製)、“Ajisper”(註冊商標)PB711(味之素精密技術(股)製)或者“SOLSPERSE”(註冊商標)13240、同13940、同20000、同71000或者同76500(以上任一者均為Lubrizol製)。
就具有胺價及酸價的(g)分散劑,例如可舉:“ANTI-TERRA”(註冊商標)-U100或者同-204、“DISPERBYK”(註冊商標)-106、同-140、同-142、同-145、同-180、同-2001、同-2013、同-2020、同-2025、同-187或者同-191、“BYK”(註冊商標)-9076(BYK Chemical Japan(股)製、“Ajisper”(註冊商標)PB821、同PB880或者同PB881(以上任一者均為味之素精密技術(股)製)或者“SOLSPERSE”(註冊商標)9000、同11200、同13650、同24000、同32000、同32500、同32500、同32600、同33000、同34750、同35100、同35200、同37500、同39000、同56000、或者同76500(以上任一者均為Lubrizol製)。
就僅具有酸價的(g)分散劑,例如可舉:“DISPERBYK”(註冊商標)-102、同-110、同-111、同-118、同-170、同-171、同-174、同-2060或者同-2096、“BYK”(註冊商標)-P104、同-P105或者同-220S(以上任一者均為 BYK Chemical Japan(股)製)或者“SOLSPERSE”(註冊商標)3000、同16000、同17000、同18000、同21000、同26000、同28000、同36000、同36600、同38500、同41000、同41090、同53095或者同55000(以上任一者均為Lubrizol製)。
就不具有胺價及酸價任一者的(g)分散劑,例如可舉:“DISPERBYK”(註冊商標)-103、同-2152、同-2200或者同-192(以上任一者均為BYK Chemical Japan(股)製)或者“SOLSPERSE”(註冊商標)27000、同54000或者同X300(以上任一者均為Lubrizol製)。
就(g)分散劑的胺價,較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,進一步較佳為10mgKOH以上。胺價若為上述範圍內,則能夠使(f1)顏料的分散穩定性提升。另一方面,就胺價來說,較佳為150mgKOH/g以下,更佳為120mgKOH/g以下,進一步較佳為100mgKOH/g以下。胺價若為上述範圍內,則能夠使樹脂組成物的保管穩定性提升。
所謂於此處稱之胺價係指與每1g(g)分散劑反應之酸相當量的氫氧化鉀的質量,單位為mgKOH/g。能夠藉由以酸使1g(g)分散劑中和之後,以氫氧化鉀水溶液來滴定而求得。從胺價之值,能夠算出每1mol胺基的樹脂質量,即胺當量(單位為g/mol),能夠求得(g)分散劑中之胺基的數量。
就(g)分散劑的酸價較佳為5mgKOH/g以上,更佳為8mgKOH/g以上,進一步較佳為10mgKOH以上。 酸價若為上述範圍內,則能夠使(f1)顏料的分散穩定性提升。另一方面,就酸價來說較佳為200mgKOH/g以下,更佳為170mgKOH/g以下,進一步較佳為150mgKOH/g以下。酸價若為上述範圍內,則能夠使樹脂組成物的保管穩定性提升。
所謂於此處稱之酸價,係指與每1g(g)分散劑反應之氫氧化鉀的質量,單位為mgKOH/g。能夠藉由以氫氧化鉀水溶液來滴定1g(g)分散劑而求得。從酸價之值,能夠算出每1mol酸性基的樹脂質量,即酸當量(單位為g/mol),能夠求得(g)分散劑中之酸性基的數量。
就具有聚合物鏈的(g)分散劑,可舉:丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧伸烷基醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑、多元醇系分散劑、聚伸乙基亞胺系分散劑或者聚烯丙基胺系分散劑。從在鹼性顯影液中的圖案加工性的觀點來說,較佳為丙烯酸樹脂系分散劑、聚氧伸烷基醚系分散劑、聚酯系分散劑、聚胺基甲酸酯系分散劑或者多元醇系分散劑。
當本發明之感光性樹脂組成物含有分散染料作為(f1)顏料及/或(f2)染料時,(g)分散劑於本發明之感光性樹脂組成物所佔的含有比率,在將(f1)顏料及/或(f2)染料、及(g)分散劑的合計設為100質量%時,較佳為1質量%以上,更佳為5質量%以上,進一步較佳為10質量%以上。含有比率若為上述範圍內,則能夠使(f1)顏料及/或分散染料的分散穩定性提升,並能夠使顯影後的解析度提升。另一方面,含有比率較佳為60質量%以下, 更佳為55質量%以下,進一步較佳為50質量%以下。含有比率若為上述範圍內,則能夠使硬化膜的耐熱性提升。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有增感劑。
所謂增感劑係指會吸收因曝光所致之能量,並藉由內部轉換及系間交差(intersystem crossing)而產生激發三重態的電子,能夠媒介往前述(b2)光聚合起始劑等的能量移動的化合物。
藉由含有增感劑,能夠使曝光時的靈敏度提升。這被推測是因為:增感劑會吸收(b2)光聚合起始劑等不帶有吸收的長波長的光,並將該能量從增感劑往(b2)光聚合起始劑等進行能量移動,藉此能夠使光反應效率率提升的緣故。
就增感劑,可舉:較佳為噻噸酮系增感劑。就噻噸酮系增感劑,例如可舉:噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮或者2,4-二氯噻噸酮。
增感劑佔本發明之感光性樹脂組成物的含量,在將(a)鹼可溶性樹脂及(d)自由基聚合性化合物的合計設為100質量份時,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.1質量份以上,進一步較佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上。含量若為上述範圍內,則能夠使曝光時的靈敏度提升。另一方面,含量較佳為15質量份以下,更佳為13質量份以下,進一步較佳為10質量份以下, 特佳為8質量份以下。含量若為上述範圍內,則在能夠使顯影後的解析度提升的同時,能夠獲得低推拔的圖案形狀。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有鏈轉移劑。
所謂鏈轉移劑係指可接受來自曝光時藉由自由基聚合所獲得之聚合物鏈的聚合物生長末端的自由基,而媒介至其它聚合物鏈的自由基移動的化合物。
藉由含有鏈轉移劑,能夠使曝光時的靈敏度提升。這被推測是因為:因曝光而產生的自由基透過鏈轉移劑而自由基移動至其它聚合物鏈,藉此會進行自由基交聯至膜的深部的緣故。尤其,例如當樹脂組成物含有(f3)黑色劑作為前述(f)著色劑時,因曝光所致的光被(f3)黑色劑所吸收之故,有光未到達膜的深部的狀況。另一方面,當含有鏈轉移劑時,藉由由鏈轉移劑所致的自由基移動,能夠進行自由基交聯至膜的深部,因而能夠使曝光時的靈敏度提升。
又,藉由含有鏈轉移劑,能夠獲得低推拔的圖案形狀。這被推測為是因為:藉由由鏈轉移劑所致的自由基移動,能夠控制曝光時藉著自由基聚合所獲得之聚合物鏈的分子量的緣故。即,藉著含有鏈轉移劑,阻礙曝光時由於過度的自由基聚合所致之,顯著的高分子量聚合物鏈生成,而所獲得之膜的軟化點的上升受到抑制。因此,認為熱硬化時之圖案的再流動性提升,可獲得低推拔的圖案形狀。
就鏈轉移劑,較佳為硫醇系鏈轉移劑。就硫醇系鏈轉移劑,例如可舉:β-巰基丙酸、β-巰基丙酸甲酯、β-巰基丙酸乙酯、β-巰基丙酸2-乙基己酯、β-巰基丙酸正辛酯、β-巰基丙酸甲氧基丁酯、β-巰基丙酸硬脂酯、β-巰基丙酸異壬酯、β-巰基丁酸、β-巰基丁酸甲酯、β-巰基丁酸乙酯、β-巰基丁酸2-乙基己酯、β-巰基丁酸正辛酯、β-巰基丁酸甲氧基丁酯、β-巰基丁酸硬脂酯、β-巰基丁酸異壬酯、硫基乙醇酸甲酯、硫基乙醇酸正辛酯、硫基乙醇酸甲氧基丁酯、1,4-雙(3-巰基丁醯基氧基)丁烷、1,4-雙(3-巰基丙醯基氧基)丁烷、1,4-雙(硫基乙醇醯基氧基)丁烷、乙二醇雙(硫基乙醇酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(硫基乙醇酸酯)、1,3,5-參[(3-巰基丙醯基氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[(3-巰基丁醯基氧基)乙基]異三聚氰酸、新戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)、新戊四醇肆(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇肆(硫基乙醇酸酯)、二新戊四醇陸(3-巰基丙酸酯)或者二新戊四醇陸(3-巰基丁酸酯)。從曝光時的靈敏度提升及低推拔的圖案形狀的觀點來看,較佳為1,4-雙(3-巰基丁醯基氧基)丁烷、1,4-雙(3-巰基丙醯基氧基)丁烷、1,4-雙(硫基乙醇醯基氧基)丁烷、乙二醇雙(硫基乙醇酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基乙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丙酸酯)、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、三羥甲基丙烷參(硫基乙醇酸酯)、1,3,5-參[(3- 巰基丙醯基氧基)乙基]異三聚氰酸、1,3,5-參[(3-巰基丁醯基氧基)乙基]異三聚氰酸、新戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)、新戊四醇肆(3-巰基丁酸酯)、新戊四醇肆(硫基乙醇酸酯)、二新戊四醇陸(3-巰基丙酸酯)或者二新戊四醇陸(3-巰基丁酸酯)。
在將(a)鹼可溶性樹脂及(d)自由基聚合性化合物的合計設為100質量份時,鏈轉移劑佔本發明之感光性樹脂組成物的含量,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.1質量份以上,進一步較佳為0.5質量份以上,特佳為1質量份以上。含量若為上述範圍內,則在能夠使曝光時的靈敏度提升的同時,能夠獲得低推拔的圖案形狀。另一方面,含量較佳為15質量份以下,更佳為13質量份以下,進一步較佳為10質量份以下,特佳為8質量份以下。含量若為上述範圍內,則能夠使顯影後的解析度及硬化膜的耐熱性提升。
本發明之感光性樹脂組成物可進一步含有聚合抑制劑。
所謂聚合抑制劑係指藉由捕捉曝光時產生的自由基、或者因曝光時的自由基聚合所獲得之聚合物鏈之聚合物生長末端的自由基,以穩定自由基的形式保持,而能夠停止自由基聚合的化合物。
藉由適量含有聚合抑制劑,會抑制顯影後的殘渣產生,並能夠使顯影後的解析度提升。這被推測是因為:聚合抑制劑捕捉曝光時產生的過量的自由基、或 者高分子量聚合物鏈之生長末端的自由基,藉此抑制過度的自由基聚合的進行。
就聚合抑制劑,較佳為酚系聚合抑制劑。就酚系聚合抑制劑,例如可舉:4-甲氧基酚、1,4-氫醌、1,4-苯醌、2-三級丁基-4-甲氧基酚、3-三級丁基-4-甲氧基酚、4-三級丁基兒茶酚、2,6-二-三級丁基-4-甲基酚、2,5-二-三級丁基-1,4-氫醌或者2,5-二-三級戊基-1,4-氫醌或者“IRGANOX”(註冊商標)1010、同1035、同1076、同1098、同1135、同1330、同1726、同1425、同1520、同245、同259、同3114、同565或者同295(以上任一者均為BASF製)。
當將(a)鹼可溶性樹脂及(d)自由基聚合性化合物的合計設為100質量份時,聚合抑制劑佔本發明之感光性樹脂組成物的含量,較佳為0.01質量份以上,更佳為0.03質量份以上,進一步較佳為0.05質量份以上,特佳為0.1質量份以上。含量若為上述範圍內,則能夠使顯影後的解析度及硬化膜的耐熱性提升。另一方面,含量較佳為10質量份以下,更佳為8質量份以下,進一步較佳為5質量份以下,特佳為3質量份以下。含量若為上述範圍內,則能夠使曝光時的靈敏度提升。
本發明使用之感光性樹脂組成物可含有密接改良劑。就密接改良劑,可舉:乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、環氧環己基乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙 基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等矽烷耦合劑、鈦螯合劑、鋁螯合劑、使芳香族胺化合物與含有烷氧基的矽化合物反應所獲得之化合物等。亦可含有該等2種以上。藉著含有該等密接改良劑,在當將感光性樹脂膜進行顯影時等,能夠提高與矽晶圓、ITO、SiO2、氮化矽等基底基材的密接性。又,能夠提高對於在洗淨等所使用的氧電漿、UV臭氧處理的耐性。相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,密接改良劑的含量較佳為0.1質量份以上10質量份以下。
於本發明所使用之感光性樹脂組成物,因應需要以提升與基板的濕潤性,或提升塗布膜的膜厚均勻性為目的,可含有界面活性劑。界面活性劑可使用市售的化合物,具體來說,就聚矽氧系界面活性劑,可舉:東麗道康寧聚矽氧公司的SH系列、SD系列、ST系列、BYK Chemical Japan公司的“BYK”系列、信越聚矽氧公司的KP系列、日本油脂公司的Disfoam系列、東芝聚矽氧公司的TSF系列等;就氟系界面活性劑,可舉:大日本油墨工業公司的“Megafac(註冊商標)”系列、住友3M公司的Fluorad系列、旭硝子公司的“Surflon(註冊商標)”系列、“Asahi Guard(註冊商標)”系列、新秋田化成公司的EF系列、Omnova Solutions公司的Polyfox系列等;就包含丙烯酸系及/或甲基丙烯酸系之聚合物的界面活 性劑,可舉:共榮社化學公司的Polyflow系列、楠本化成公司的“Disparlon(註冊商標)”系列等,可分別從各公司取得但並未被限定於該等。
相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,界面活性劑的含量較佳為0.001質量份以上1質量份以下。藉由設為上述的範圍,沒有產生氣泡或針孔等不良,能夠提高與基板的濕潤性及塗布膜的膜厚均勻性。
可於本發明使用之感光性樹脂組成物,因應需要以補充感光性樹脂組成物的鹼性顯影性為目的,能夠含有具有酚性羥基的化合物。就,具有酚性羥基的化合物,例如可舉:Bis-Z、BisOC-Z、BisOPP-Z、BisP-CP、Bis26X-Z、BisOTBP-Z、BisOCHP-Z、BisOCR-CP、BisP-MZ、BisP-EZ、Bis26X-CP、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisCRIPZ、BisOCP-IPZ、BisOIPP-CP、Bis26X-IPZ、BisOTBP-CP、TekP-4HBPA(肆P-DO-BPA)、TrisPHAP、TrisP-PA、TrisP-PHBA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOFP-Z、BisRS-2P、BisPG-26X、BisRS-3P、BisOC-OCHP、BisPC-OCHP、Bis25X-OCHP、Bis26X-OCHP、BisOCHP-OC、Bis236T-OCHP、亞甲基參-FR-CR、BisRS-26X、BisRS-OCHP、(以上為商品名,能夠取得自本州化學工業(股))、BIR-OC、BIP-PCBIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A(以上為商品名,能夠取得自旭有機材工業(股))、1,4-二羥基萘、1,5-二羥基萘、 1,6-二羥基萘、1,7-二羥基萘、2,3-二羥基萘、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘、2,4-二羥基喹啉、2,6-二羥基喹啉、2,3-二羥基喹啉、蒽-1,2,10-三醇、蒽-1,8,9-三醇、8-喹啉酚等。藉由含有該等具有酚性羥基的化合物,所獲得之感光性樹脂組成物,由於曝光前幾乎不溶解於鹼性顯影液,若進行曝光則會容易地溶解於鹼性顯影液的緣故,因顯影所致的膜縮減少,且以短時間進行顯影變得容易。因此,靈敏度變得易提升。
相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,這般具有酚性羥基的化合物的含量較佳為1質量份以上20質量份以下。藉由設成上述範圍,在維持了高耐熱性外,能夠提高感光性樹脂組成物的鹼性顯影性。
又,可於本發明使用之感光性樹脂組成物,亦能夠以提升硬化膜的相對介電常數、提升硬度、降低熱線膨脹係數等目的而含有無機粒子。就較佳的具體例,可舉:氧化矽、氧化鈦、鈦酸鋇、硫酸鋇、氧化鋇、氧化鋯、氧化鉿、氧化鉭、氧化鎢、氧化釔、氧化鋁、滑石等。尤其是在使硬化膜的相對介電常數提升的目的來說,作為特佳的例,可舉:相對介電常數(εr)為20以上的氧化鈦(εr=115)、氧化鋯(εr=30)、鈦酸鋇(εr=400)或者氧化鉿(εr=25),但並非被限定於該等。該等無機粒子的一次粒徑較佳為100nm以下,更佳為60nm以下。無機粒子各自的粒徑是利用掃描式電子顯微鏡(日本電子(股)公司製掃描式電子顯微鏡,JSM-6301NF)測定長度 而得。可於本發明使用之無機粒子的一次粒徑,能藉由下述而算出:針對從掃描式電子顯微鏡照片隨機選出的100個粒子的直徑進行測定長度,並求得其算術平均。
相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,無機粒子的含量較佳為5質量份以上500質量份以下。藉由設為上述範圍,在維持了鹼性顯影性能之外,還能夠使得相對介電常數提升等之因上述無機粒子的添加所致之效果顯現出來。
可於本發明使用之感光性樹脂組成物可含有熱酸產生劑。熱酸產生劑在因加熱而產生酸,會促進熱交聯劑的交聯反應之外,在(a)鹼可溶性樹脂具有未閉環的醯亞胺環結構、唑環結構時,會促進該等的環化,能夠使硬化膜的機械特性更提升。
可於本發明使用之熱酸產生劑的熱分解起始溫度較佳為50℃~270℃,更佳為250℃以下。又,若選擇下述:在將本發明之感光性樹脂組成物塗布至基板後的乾燥(預烘:約70~140℃)時不產生酸,且在其後的曝光、顯影進行了圖案化後的最終加熱(硬化:約100~400℃)時產生酸者,則由於能夠抑制顯影時的靈敏度降低,故較佳。
產生自可於本發明使用之熱酸產生劑的酸較佳為強酸,例如,較佳為:對甲苯磺酸、苯磺酸等芳基磺酸、甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸、丁烷磺酸等烷基磺酸及三氟甲基磺酸等鹵烷基磺酸等。該等是作成鎓 鹽般的鹽,或醯亞胺磺酸鹽般的共價鍵化合物而使用。亦可含有該等2種以上。
相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,可於本發明使用之熱酸產生劑的含量較佳為0.01質量份以上10質量份以下。藉由設為上述範圍,在維持了高耐熱性外,能夠使因添加上述熱酸產生劑所致的效果顯現出來。
可於本發明之硬化膜使用的感光性樹脂組成物較佳含有1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物。即,本發明之硬化膜較佳含有1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物。藉由於硬化膜含有1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物,該化合物(i)作為酸性氣體的驟滅器而發揮作用,抑制發光輝度的降低以及像素收縮(pixel shrink),推測作為有機EL裝置變得能夠給予充分的長期可靠性。
1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物,較佳為具有下述通式(11)所示之結構,亦可含有該等2種以上。
(通式(11)中,u表示1~4的整數,Y表示CH或氮原子。R18及R19分別獨立表示氫原子或碳數1~20的有機基。)
1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物,從使在加熱處理後易殘存於膜中的觀點來看,沸點較佳為210℃以上。又,從抑制塗布時的不均的觀點來看,沸點較佳為400℃以下。在常壓下無法測定沸點時,能夠使用沸點換算表換算為在常壓下的沸點。
就環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的具體例,可舉:2-吡咯啶酮、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N-乙基-2-吡咯啶酮、N-丙基-2-吡咯啶酮、N-異丙基-2-吡咯啶酮、N-丁基-2-吡咯啶酮、N-(三級丁基)-2-吡咯啶酮、N-戊基-2-吡咯啶酮、N-環己基-2-吡咯啶酮、N-甲氧基丙基-2-吡咯啶酮、N-乙氧基乙基-2-吡咯啶酮、N-甲氧基丁基-2-吡咯啶酮、N-(2-羥乙基)-2-吡咯啶酮、N-苯基-2-吡咯啶酮、N-乙烯基-2-吡咯啶酮、N,N'-二甲基丙烯尿素、2-咪唑啶酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、2-哌啶酮、ε-己內醯胺等。在該等之中,N-環己基-2-吡咯啶酮(沸點:154℃/7mmHg,常壓沸點換算時:305℃)、N-(2-羥乙基)-2-吡咯啶酮(沸點:175℃/10mmHg,常壓沸點換算時:313℃)因沸點高,且在加熱處理後亦易剩餘在膜中之故而為較佳。
100質量%硬化膜中,1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物的總 含量較佳為0.005質量%以上5質量%以下。又,在形成硬化膜的感光性樹脂組成物中,相對於100質量份之(a)鹼可溶性樹脂,化合物(i)的添加量較佳為0.1質量份以上,更佳為1質量份以上,較佳為15質量份以下,更佳為10質量份以下。藉由將化合物(i)的添加量設為0.1質量份以上,能夠提高優良的有機EL裝置的長期可靠性,藉由設為15質量份以下,能夠以優良的靈敏度進行圖案形成。
接著,針對本發明之感光性樹脂組成物的製造方法進行說明。例如,藉由使前述(a)~(c)成分,與因應需要使熱交聯劑、密接改良劑、界面活性劑、具有酚性羥基的化合物、無機粒子、熱酸產生劑等溶解,可獲得感光性樹脂組成物。就溶解方法,可舉攪拌及加熱。當進行加熱時,加熱溫度較佳設定在不會損及感光性樹脂組成物的性能的範圍,通常是室溫~80℃。又,各成分的溶解順序未被特別限定,例如,有使從溶解性低的化合物依次溶解的方法。又,就界面活性劑及一部分密接改良劑等,在攪拌溶解時易產生氣泡的成分,能夠藉由溶解其它成分再在最後進行添加,而防範因氣泡的產生所致之其它成分的溶解不良。
所獲得之感光性樹脂組成物,較佳是使用濾過式過濾器來過濾而除去塵土及粒子。過濾器孔徑有例如:0.5μm、0.2μm、0.1μm、0.07μm、0.05μm、0.02μm等,未被限定於該等。在濾過式過濾器的材質有:聚丙 烯(PP)、聚乙烯(PE)、耐綸(NY)、聚四氟乙烯(PTFE)等,較佳為聚乙烯及耐綸。
其次,針對使用有本發明之感光性樹脂組成物之硬化膜的製造方法詳細地進行說明。所獲得之硬化膜可合適地使用來作為薄膜電晶體的閘極絕緣層或層間絕緣層。
使用有本發明之感光性樹脂組成物之硬化膜的製造方法是包含下述步驟:將前述感光性樹脂組成物塗布至基板上而形成感光性樹脂膜的步驟;乾燥該感光性樹脂膜的步驟;將該感光性樹脂膜進行曝光的步驟;將曝光後的感光性樹脂膜進行顯影的步驟;及進行加熱硬化的步驟。於以下針對各步驟的詳細內容進行敘述。
將本發明之感光性樹脂組成物利用旋塗法、狹縫塗布(slit coat)法、浸塗法、噴塗(spray coat)法、印刷法等進行塗布,獲得感光性樹脂組成物的塗布膜。在該等之中較佳使用狹縫塗布法。狹縫塗布法由於能夠以少量的塗布液進行塗布的緣故,在降低成本是有利的。狹縫塗布法所需之塗布液的量,例如若與旋塗法比較,則為1/5~1/10左右。針對於塗布使用之狹縫噴嘴(slit nozzle)無特別之限制,能夠使用多個廠商所上市者。具體來說,可舉:大日本斯克琳製造(股)製「線性塗布機(linear coater)」、東京應化工業(股)製「Spinless」、東麗工程(Toray engineering)(股)製「TS塗布機(TS coater)」、中外爐工業(股)製「Table coater」、東京電 子(股)製「CS系列」「CL系列」、Cermatronics貿易(股)製「聯機型狹縫塗布機」、平田機工(股)製「Head coater HC系列」等。塗布速度一般來說為10mm/秒~400mm/秒的範圍。塗布膜的膜厚雖依感光性樹脂組成物的固體含量濃度、黏度等而不同,但通常,塗布使得乾燥後的膜厚成為0.1~10μm,較佳成為0.3~5μm。
在塗布之前,亦可預先把要塗布感光性樹脂組成物的基材以前述的密接改良劑進行前處理。例如,可舉使用在異丙醇、乙醇、甲醇、水、四氫呋喃、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、己二酸二乙酯等溶媒中溶解有0.5~20質量%的密接改良劑的溶液,來處理基材表面的方法。就基材表面的處理方法可舉:旋塗、狹縫模塗、棒塗、浸塗、噴塗、蒸氣處理等方法。
塗布後,因應需要施行減壓乾燥處理。一般來說每個形成有塗布膜的基板進行減壓乾燥。例如,在被配置在真空腔室內的接近銷(proximity pin)上放置形成有塗布膜的基板,藉由將真空腔室內進行減壓,進行減壓乾燥。此時若基板與真空腔室頂板的間隔離得遠,則位於基板與真空腔室頂板之間的空氣,伴隨減壓乾燥會大量地流動而變得易產生霧狀不均(haze and unevenness)。因此,較佳為調整接近銷高度而窄化間隔。基板與真空腔室頂板的距離較佳為2~20mm左右,更佳為2~10mm。
減壓乾燥速度亦取決於真空腔室容積、真空泵能力及腔室與泵間的配管管徑等,但例如在無塗布基板的狀態下,設定為真空腔室內經過60秒後減壓至40Pa為止的條件等而使用。一般的減壓乾燥時間多為從30秒到100秒左右,減壓乾燥結束時的真空腔室內極限壓力(ultimate pressure)在有塗布基板的狀態下通常為100Pa以下。藉由將極限壓設為100Pa以下,則能夠將塗布膜表面作成無黏著的乾燥狀態,藉此在接下來的基板搬送中,能夠抑制表面污染及粒子的產生。
塗布後或減壓乾燥後,一般會將塗布膜進行加熱乾燥。該步驟亦稱為預烘。乾燥是使用熱板、烘箱、紅外線等。當使用熱板時,將塗布膜直接保持在板上,或者將塗布膜保持在已設置於板上的接近銷等夾具上而進行加熱。就接近銷的材質有:鋁及不鏽鋼等金屬材料,或者聚醯亞胺樹脂及“Teflon(註冊商標)”等合成樹脂,只要有耐熱性的話,使用任一材質的接近銷也沒關係。接近銷的高度雖依基板的尺寸、塗布膜的種類、加熱的目的等而有各式各樣,但較佳為0.1~10mm左右。加熱溫度依塗布膜的種類及目的而有各式各樣,但較佳為在自50℃至180℃的範圍下進行1分鐘~數小時。
其次,針對從所獲得之感光性樹脂膜形成圖案的方法進行說明。通過具有所期望的圖案的遮罩對感光性樹脂膜上照射化學射線,進行曝光。就於可於曝光使用的化學射線,有紫外線、可見光線、電子射線、X射線等,在本發明較佳為使用水銀燈的i線(365nm)、h 線(405nm)、g線(436nm)。當具有正型的感光性時,曝光部會溶解於顯影液。當具有負型的感光性時,曝光部會硬化,且不溶化於顯影液。
曝光後,使用顯影液,當為正型時,是除去曝光部,又,當為負型時,是除去非曝光部,藉此而形成所期望的圖案。就顯影液,當為正型與負型之任一者時,較佳為皆為:氫氧化四甲銨、二乙醇胺、二乙胺乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、三乙胺、二乙胺、甲胺、二甲胺、乙酸二甲基胺基乙酯、二甲基胺基乙醇、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、環己胺、乙二胺、己二胺等顯示鹼性的化合物的水溶液。又,依情況亦可將下述單獨或者將下述組合多種而成者添加於該等鹼性水溶液:N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲亞碸、γ-丁內酯、二甲基丙烯醯胺等極性溶媒、甲醇、乙醇、異丙醇等醇類、乳酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等酯類、環戊酮、環己酮、異丁基酮、甲基異丁基酮等酮類等。就顯影方式,可為噴霧、水坑(puddle)、浸漬、超音波等方式。
其次,藉由顯影形成的圖案較佳為利用蒸餾水進行淋洗處理。於此處亦可將:乙醇、異丙醇等醇類、乳酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等酯類等加入至蒸餾水而進行淋洗處理。
其次,進行加熱硬化。由於藉由加熱硬化可除去耐熱性低的成分的緣故,能夠使耐熱性及耐藥品性提升。尤其是當本發明之感光性樹脂組成物包含選自於 聚醯亞胺前驅物、聚苯并唑前驅物之中的鹼可溶性樹脂、該等的共聚物或該等與聚醯亞胺的共聚物時,由於藉由加熱硬化能夠形成醯亞胺環、唑環的緣故,能夠使耐熱性及耐藥品性提升,又,當包含至少具有2個烷氧基甲基、羥甲基、環氧基、或氧環丁基的化合物時,藉由加熱硬化能夠使熱交聯反應進行,且能夠使耐熱性及耐藥品性提升。該加熱硬化是選擇溫度且階段性升溫、或者選擇某溫度範圍邊連續地升溫邊實施5分鐘~5小時。作為一例,在150℃、250℃下各進行30分鐘熱處理。或者可舉耗時2小時由室溫直線地升溫至300℃等方法。就本發明中的加熱硬化條件,就使得從硬化膜產生的釋氣量降低之觀點,較佳為300℃以上,更佳為350℃以上。又,就賦予硬化膜充分的膜韌性之觀點,較佳為500℃以下,更佳為450℃以下。
其次,針對硬化膜的製造方法進行說明,該硬化膜使用了形成自本發明之感光性樹脂組成物的感光性薄片。再者,於此處,感光性薄片是定義為:將感光性樹脂組成物塗布至剝離性基材上,並進行乾燥所獲得之薄片。
當使用形成自本發明之感光性樹脂組成物的感光性薄片時,當於前述感光性薄片具有保護薄膜時,將其剝離,並使感光性薄片與基板相對向,並藉由熱壓接而貼合,獲得感光性樹脂膜。感光性薄片可將本發明之感光性樹脂組成物塗布至剝離性基材,即由聚對苯二甲酸乙二酯等所構成的支持薄膜上,並使之乾燥而獲得。
熱壓接可藉由熱壓處理、熱層合處理、熱真空層合處理等而進行。貼合溫度,從對基板的密接性、埋入性之觀點來看,較佳為40℃以上。又,當感光性薄片具有感光性時,在貼合時感光性薄片會硬化,為了防範在曝光/顯影步驟中之圖案形成的解析度降低,貼合溫度較佳為140℃以下。
將感光性薄片貼合至基板所獲得之感光性樹脂膜能夠仿照將上述感光性樹脂膜進行曝光的步驟、將曝光過的感光性樹脂膜進行顯影的步驟,及進行加熱硬化的步驟而形成硬化膜。
將本發明之感光性樹脂組成物或感光性薄片予以硬化而得的硬化膜,可使用於有機EL顯示裝置及半導體裝置、多層配線板等電子零件。具體來說,可合適地使用於:有機EL元件的絕緣層、使用有有機EL元件之顯示裝置之附有驅動電路之基板的平坦化層、半導體裝置或半導體零件之再配線間的層間絕緣膜、半導體的鈍化膜(passivation film)、半導體元件的保護膜、高密度實裝用多層配線的層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣層、固體攝像元件的晶片上微透鏡及各種顯示器/固體攝像元件用平坦化層等用途。就具有配置有本發明之硬化膜的表面保護膜或層間絕緣膜等的電子設備,例如可舉:耐熱性低的MRAM等。即,本發明之硬化膜合適作為MRAM的表面保護膜用。又,MRAM以外,還有可望作為次世代記憶體的聚合物記憶體(Polymer Ferroelectric RAM:PFRAM)及相變化記憶體(Phase Change RAM:PCRAM,或者Ovonics Unified Memory:OUM),與以往的記憶體相比,使用耐熱性低的新材料的可能性亦高。因此,本發明的硬化膜作為該等表面保護膜用亦合適。又,可使用於:包含被形成在基板上的第一電極、與相對向於前述第一電極而設的第二電極的顯示裝置,具體來說,例如:LCD、ECD、ELD、有使用有機電場發光元件的顯示裝置(有機電場發光裝置)等的絕緣層。以下,以有機EL顯示裝置為例進行說明。
本發明之有機EL顯示裝置,於基板上具有:驅動電路、平坦化層、第1電極、絕緣層、發光層及第2電極,平坦化層及/或絕緣層包含本發明的硬化膜。若舉主動矩陣型的顯示裝置為例,則在玻璃或樹脂薄膜等基板上具有TFT、與位於TFT的側面部且與TFT連接的配線,於其上以覆蓋凹凸的方式具有平坦化層,進一步於平坦化層上設有顯示元件。所謂顯示元件與配線,是透過被形成在平坦化層的接觸孔(contact hole)而連接。尤其,近年有機EL顯示裝置的可撓化成為主流,較佳為前述具有驅動電路的基板包含樹脂薄膜的有機EL顯示裝置。若把硬化本發明之感光性樹脂組成物或感光性薄片而成的硬化膜,作為該類可撓顯示器的絕緣層、平坦化層使用,則由於柔軟性優良之故,可特佳地使用。從使得與硬化本發明之感光性樹脂組成物或感光性薄片而成之硬化膜的密接性提升的觀點來看,就樹脂薄膜而言,特佳為聚醯亞胺。
於圖1顯示TFT基板之一例的剖面圖。在基板6上矩陣狀地設有底閘型或頂閘型的TFT(薄膜電晶體)1,以覆蓋該TFT1的狀態形成絕緣層3。又,在該絕緣層3上設有被連接在TFT1的配線2。進一步在絕緣層3上,以埋入配線2的狀態設有平坦化層4。在平坦化層4,設有到達配線2的接觸孔7。然後,透過該接觸孔7,ITO(透明電極)5以被連接至配線2的狀態被形成在平坦化層4上。於此處,ITO5為顯示元件(例如有機EL元件)的電極。然後以覆蓋ITO5的周圍的方式形成絕緣層8。有機EL元件可為從與基板6相反側放出發出之光的頂部發光型,亦可為從基板6側取出光的底部發光型。如此進行,可獲得在各有機EL元件連接有用以驅動其的TFT1的主動矩陣型有機EL顯示裝置。
這樣的絕緣層3、平坦化層4及/或絕緣層8,如前述般,可藉由下述步驟而形成:形成包含本發明之樹脂組成物或樹脂薄片的感光性樹脂膜的步驟;將前述感光性樹脂膜進行曝光的步驟;將曝光後的感光性樹脂膜進行顯影的步驟;及將顯影後的感光性樹脂膜進行加熱處理的步驟。藉由具有該等步驟的製造方法可獲得有機EL顯示裝置。
又,本發明之感光性樹脂組成物亦可合適地使用於扇出型晶圓級封裝(fan-out wafer level package)(扇出型WLP(fan-out WLP))。扇出型WLP是一種半導體封裝,其使用環氧樹脂等密封樹脂在半導體晶 片的周邊設擴張部分,從半導體晶片上的電極到該擴張部分為止施予再配線,並亦在擴張部分搭載焊料球,藉此而確保需要的端子數。在扇出型WLP中,以跨半導體晶片的主面與密封樹脂的主面形成的邊界線的方式設置配線。即,在由施用有金屬配線的半導體晶片及密封樹脂這2種以上的材料所構成的基材之上形成層間絕緣膜,而在該層間絕緣膜之上形成配線。在此之外,在把半導體晶片埋入至形成在玻璃環氧樹脂基板的凹部的類型的半導體封裝,是以跨半導體晶片的主面與印刷基板的主面的邊界線的方式設置配線。在該態樣來說,亦是在由2種以上材料所構成的基材之上形成層間絕緣膜,並在該層間絕緣膜之上形成配線。將本發明之感光性樹脂組成物進行硬化而成的硬化膜,對施用有金屬配線的半導體晶片具有高密接力,同時對環氧樹脂等密封樹脂亦具有高密接力,因此可合適地使用來作為設在由2種以上的材料所構成的基材之上的層間絕緣膜。
於以下舉實施例等說明本發明,但本發明並非受該等例所限定。再者,實施例中感光性樹脂組成物的評價是藉由以下的方法進行。
使用大日本斯克琳製造(股)製Lambda Ace STM-602,將預烘後、顯影後、硬化後的膜厚,以聚醯亞胺為對象並以折射率1.629來測定。
使用Zeta電位-粒徑-分子量測定裝置(Zetasizer Nano ZSP;Sysmex(股)製),並使用PGMEA作為稀釋溶媒,將顏料分散液稀釋為1.0×10-5~40體積%的濃度,將稀釋溶媒的折射率設定為PGMEA,並將測定對象的折射率設定為1.8,照射波長633nm的雷射光而測定了顏料分散液中顏料的數量平均粒徑。
將於實施例及比較例製作出的感光性樹脂組成物(清漆(varnish))旋轉塗布至8吋矽晶圓上,接著,以120℃的熱板(使用東京電子(股)製之塗布顯影裝置Act-8)烤焙3分鐘,製作了厚度2.5μm的預烘膜。使用i線步進器(stepper)(NIKON NSR i9)以0~1000mJ/cm2的曝光量將該膜以10mJ/cm2步進來曝光。曝光後,以2.38質量%的四甲基銨(TMAH)水溶液(三菱氣體化學(股)製,ELM-D)進行90秒顯影,然後以純水進行淋洗,獲得具有10μm之孤立圖案的顯影膜A。
使用FPD檢查顯微鏡(MX-61L;奧林巴斯(Olympus)(股)製),觀察製作出之顯影後膜的解析圖案,把會將10μm的線及間隔圖案形成為1比1的寬度的曝光量(稱為最佳曝光量Eop)設為靈敏度。
使用旋塗機(MS-A100;三笠(Mikasa)(股)製)以任意的轉速藉由旋轉塗布將在實施例及比較例製作出的感光性樹脂組成物(清漆)塗布在ITO基板上之後,使 用熱板(SCW-636;大日本斯克琳製造(股)製)在100℃下預烘120秒,製作了膜厚約2.0μm的預烘膜。使用兩面對準單面曝光裝置(遮罩對準曝光機(mask aligner)PEM-6M;UNION光學(股)製)把製作出的預烘膜,透過靈敏度測定用的灰階遮罩(MDRM MODEL 4000-5-FS;Opto-Line International製),以超高壓水銀燈的i線(波長365nm)、h線(波長405nm)及g線(波長436nm)進行圖案化曝光。曝光後,使用光刻用小型顯影裝置(AD-2000;瀧澤產業(股)製),以2.38質量%TMAH水溶液顯影60秒,並以水淋洗30秒,製作了具有10μm之孤立圖案的顯影膜。
使用FPD檢查顯微鏡(MX-61L;奧林巴斯(股)製),觀察製作之顯影後膜的解析圖案,把會將10μm的線及間隔圖案形成為1比1的寬度的曝光量(稱為最佳曝光量Eop)設為靈敏度。
將顯影膜相對於預烘膜之膜厚的比例設為殘膜率(殘膜率=(顯影膜的膜厚)/(預烘膜的膜厚)×100),將80%以上設為合格。
使用旋塗機(MS-A100;三笠(股)製)以任意的轉速藉由旋轉塗布將清漆塗布至PI薄膜基板上之後,使用熱板(SCW-636;大日本斯克琳製造(股)製)在120℃下預烘120秒,製作了膜厚約3.0μm的預烘膜。使用高溫惰性氣體烘箱(INH-9CD-S;Koyo Thermo Systems(股)製) 將該預烘膜在氧濃度20ppm以下以5℃/分升溫至250℃,在250℃下進行1小時加熱處理,製作了組成物的硬化膜。
熱硬化後,將具有製作出的硬化膜的PI薄膜基板切出為縱50mm×橫10mm。將硬化膜之面設為外側,將PI薄膜基板保持在縱25mm的線上彎折為180°的狀態下30秒。30秒後,打開彎折的PI薄膜基板,使用FPD檢查顯微鏡(MX-61L;奧林巴斯(股)製)來觀察硬化膜表面之縱25mm之線上的彎折部,評價了硬化膜表面的外觀變化。把硬化膜沒有從PI薄膜基板剝離,且在硬化膜表面沒有裂痕或者變形等外觀變化的情況設為合格(A),其以外設為不合格(B)。
於圖1顯示有機機EL顯示裝置之製作程序的示意圖。首先,在38mmmm×46mm的無鹼玻璃基板9藉由濺鍍法將10nm的ITO透明導電膜形成在基板整面,蝕刻作為第一電極10。又,同時地,亦形成了用以取出第二電極的輔助電極11。將所獲得之基板利用Semicoclean 56(商品名,FURUCHI化學(股)製)進行10分鐘超音波洗淨,再以超純水進行洗淨。其次,藉由旋塗法在該基板整面,塗布表5所示之感光性樹脂組成物,在120℃的熱板上進行了2分鐘預烘。透過光罩對該膜進行了UV曝光之後,以2.38質量%TMAH水溶液進行顯影,使不需要的部分溶解,並以純水進行淋洗。使用高溫惰性氣體烘箱(INH-9CD-S;Koyo Thermo Systems(股)製)在氮氣環境下把所獲得之樹脂圖案,在250℃下進行1小時加熱處理。如此進行,寬度70μm、長度260μm的開口部是以在寬度方向間距155μm,在長度方向上間距465μm被配置,各個開口部將絕緣層12限定在基板有效區域而形成,其中該絕緣層12是使第一電極露出的形狀。如此進行,在1邊為16mm的四角形之基板有效區域,形成絕緣層開口率25%的絕緣層。絕緣層的厚度約為1.0μm。
其次,進行氮電漿處理作為前處理之後,藉由真空蒸鍍法形成包含發光層的有機EL層13。再者,蒸鍍時的真空度為1×10-3Pa以下,蒸鍍中使基板相對蒸鍍源而旋轉。首先,蒸鍍10nm化合物(HT-1)作為電洞注入層,蒸鍍50nm化合物(HT-2)作為電洞輸送層。其次在發光層上,以使得摻雜濃度成為10%的方式將作為主體材料的化合物(GH-1)與作為摻雜材料的化合物(GD-1)蒸鍍為40nm的厚度。其次,將作為電子輸送材料之化合物(ET-1)與化合物(LiQ)以體積比1:1積層為40nm的厚度。於以下顯示在有機EL層使用之化合物的結構。
其次,蒸鍍2nm化合物(LiQ)之後,將Mg及Ag以體積比10:1蒸鍍10nm,作成第二電極(透明電極)14。在最後,在低濕氮氣環境下使用環氧樹脂系接著劑而接著帽蓋狀玻璃板,藉此進行密封,在1片基板上製作4個1邊為5mm之四角形的頂部發光方式的有機EL顯示裝置。再者,於此處稱之膜厚是在水晶振盪式膜厚監視器中的顯示值。
將製作出的有機EL顯示裝置以使發光面在上載置於已加熱至80℃的熱板,照射波長365nm、照度0.6mW/cm2的UV光。在剛照射後(0小時)、經過250小時、經過500小時、經過1000小時後,藉由有機EL顯示裝置0.625mA的直流驅動使之發光,測定相對於發光 像素面積之發光部的面積率(像素發光面積率)。就基於該評價方法之經過1000小時後的像素發光面積率,為80%以上的話,可說長期可靠性優良,若為90%以上的話為更佳。
於以下之實施例、比較例所示之酸二酐、二胺、其它的試劑的省略記號的名稱如下所述。
6FDA:4,4’-六氟異亞丙基二苯二甲酸二酐
ABP:2胺基-4-三級丁基苯酚
BAHF:2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷
Bk-S0100CF:“IRGAPHOR”(註冊商標)BLACK S0100CF(BASF製;一次粒徑40~80nm的苯并呋喃酮系黑色顏料)
BIS-AT-AF:2,2-雙(3-胺基-4-甲基苯基)六氟丙烷
CBDA:環丁烷四羧酸二酐
DAE:4,4’-二胺基二苯基醚
DFA:N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛
DPHA:“KAYARAD”(註冊商標)DPHA(日本化藥(股)製;二新戊四醇六丙烯酸酯)
MA:馬來酸酐
MAP:3-胺基苯酚;間胺基苯酚(m-aminophenol)
MBA:3-甲氧基-正丁基乙酸酯
NCI-831:“Adeka arc Luz”(註冊商標)NCI-831(ADEKA(股)製;1-(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)-1-[2-甲基-4-(1-甲氧基丙烷-2-基氧基)苯基]甲酮-1-(O-乙醯基)肟)
NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮
S-20000:“SOLSPERSE”(註冊商標)20000(Lubrizol製;聚醚系分散劑)
SiDA:1,1,3,3-四甲基-1,3-雙(3-胺基丙基)二矽氧烷
TFM-DHB:2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺
TMEG:1,2-伸乙基雙(脫水偏苯三甲酸酯)。
於下述顯示:於各實施例、比較例使用之含有烷氧基甲基的熱交聯性化合物(e-1)、NIKALAC MX-270(e-2)、VG-3101L(e-3)及酚化合物BisP-AF(h-1)。
使18.3g(0.05莫耳)BAHF溶解於100mL丙酮、17.4g(0.3莫耳)環氧丙烷中,並冷卻至-15℃。於此滴下已使20.4g(0.11莫耳)3-硝基苄醯氯溶解於100mL丙酮而成的溶液。滴下結束後,使在-15℃下反應4小時,其後返回到室溫。過濾分離所析出的白色固體,在50℃下進行真空乾燥。
將30g所獲得之白色固體置入300mL的不鏽鋼高壓釜,並使分散於250mL甲基賽路蘇,添加2g的5%鈀-碳。以氣球將氫導入於此,並在室溫下進行了還原反應。約2小時後,確認氣球不再洩氣,再使反應結束。反應結束後,進行過濾除去觸媒,即鈀化合物,利用旋轉式蒸發器進行濃縮,獲得以下述式所表示之含有羥基的二胺化合物(α)。將所獲得之固體直接使用於反應。
乾燥氮氣流下,將21.22g(0.05莫耳)TrisP-PA(商品名,本州化學工業(股)製)與26.86g(0.10莫耳)5-萘醌二疊氮磺醯氯、13.43g(0.05莫耳)4-萘醌二疊氮磺醯氯溶解於50g 1,4-二烷中,並使為室溫。把與50g之1,4-二烷混合的15.18g三乙胺, 以使得系統內不會成為35℃以上的方式滴下於此。滴下後,在30℃下攪拌2小時。濾過三乙胺鹽,將濾液投入至水中。其後,利用過濾收集析出的沈澱。利用真空乾燥機使該沈澱乾燥,獲得以下述式表示的醌二疊氮化合物(b1-1)。
乾燥氮氣流下,使15.31g(0.05莫耳)TrisP-HAP(商品名,本州化學工業(股)製)與40.28g(0.15莫耳)5-萘醌二疊氮磺醯氯溶解於450g之1,4-二烷中,並使為室溫。使用已與50g之1,4-二烷混合的15.18g三乙胺,與合成例2同樣地進行而獲得了以下述式所表示的醌二疊氮化合物(b1-2)。
乾燥氮氣流下,使28.83g(0.05莫耳)TekP-4HBPA(商品名,本州化學工業(股)製)與13.43g(0.125莫耳)5-萘醌二疊氮磺醯氯溶解於450g之1,4-二烷中,並使為室溫。使用已與50g之1,4-二烷混合之20.24g三乙胺,與合成例2同樣地進行而獲得以下述式所表示之醌二疊氮化合物(b1-3)。
乾燥氮氣流下,使15.11g(0.025莫耳)於合成例1所獲得之含有羥基的二胺化合物(α)、3.66g(0.01莫耳)的BAHF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於200g的NMP中。將20.51g(0.05莫耳)的TMEG與50g的NMP一起添加此,在40℃下攪拌1小時。其後,添加2.73g(0.025莫耳)的MAP作為末端密封劑,在40℃下攪拌1小時。其後,將11.9g(0.1莫耳)DFA以5g的NMP稀釋後的溶液耗時10分來滴下,滴下後,在40℃下繼續攪拌1小時。攪拌結束後,將溶液投入2L的水,利用過濾來收集固體的沈澱。進一步以2L的水來進行3次洗淨,把收集好的聚合物固體利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得聚醯胺酸酯樹脂(A)。
把10g所獲得之樹脂(A)、3.0g於合成例2所獲得之醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加至50g的GBL並獲得正型感光性樹脂組成物的清漆A1。使用所獲得之清漆A1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
除了將3.66g(0.01莫耳)的BAHF變更為3.62g(0.01莫耳)的BIS-AT-AF,並將作為末端密封劑的2.73g(0.025莫耳)之MAP變更為4.13g(0.025莫耳)的ABP以外,係與實施例1同樣地進行並獲得聚醯胺酸酯樹脂(B)。
將10g所獲得之樹脂(B)、3.0g於合成例3所獲得之醌二疊氮化合物(b1-2)、0.5g的交聯劑NIKALAC MX-270(e-2)添加至50g之GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆B1。使用所獲得之清漆B1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價的評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使15.56g(0.0425莫耳)BAHF、0.62g(0.0025莫耳)SiDA溶解於100g的NMP中。將20.51g(0.05莫耳)的TMEG與10g的NMP一起添加於此,使在60℃下反應1小時。其後,添加1.09g(0.01莫耳)的MAP作為末端密封劑,進一步在60℃下繼續攪拌1小時。接著在180℃下攪拌4小時,攪拌結束後, 將溶液投入至2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾來收集該沈澱,利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行乾燥72小時,獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(C)的粉末。
將10g所獲得之樹脂(C)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、1.0g酚化合物BisP-AF(h-1)添加至50g的GBL中,而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆C1。使用所獲得之清漆C1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價的評價。將評價結果顯示於表2。
除了將15.56g(0.0425莫耳)BAHF變更為10.98g(0.03莫耳)、將1.09g(0.01莫耳)的MAP變更為1.65g(0.01莫耳)的ABP,並添加6.05g(0.01莫耳)含有羥基的二胺化合物(α)以外,係與實施例3同樣地進行並獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(D)。
將10g所獲得之樹脂(D)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g交聯劑VG-3101L(e-3)添加至於50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆D1。使用所獲得之清漆D1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使11.9g(0.0325莫耳)BAHF、5.43g(0.015莫耳)BIS-AT-AF、0.62g(0.003莫 耳)SiDA溶解100g於NMP中。將15.39g(0.0375莫耳)TMEG與10g的NMP一起添加於此,使在60℃下反應1小時。其後,添加2.45g(0.025莫耳)的MA作為末端密封劑,進一步在60℃下繼續攪拌1小時。接著在180℃下攪拌4小時,攪拌結束後,將溶液投入至2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾收集該沈澱,利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行乾燥72小時,獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(E)。
將10g所獲得之樹脂(E)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-2)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加於50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆E1。使用所獲得之清漆E1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
除了將11.9g(0.0325莫耳)的BAHF變更為8.24g(0.0225莫耳),將2.45g(0.025莫耳)的MA變更為4.9g(0.05莫耳),將15.39g(0.0375莫耳)的TMEG變更為10.26g(0.025莫耳),並添加15.11g(0.025莫耳)含有羥基的二胺化合物(α)代替5.43g(0.015莫耳)的BIS-AT-AF以外,係與實施例5同樣地進行獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(F)。
將10g所獲得之樹脂(F)、3.0g於合成例4所獲得之醌二疊氮化合物(b1-3)、0.5g的交聯劑NIKALAC MX-270(e-2)添加於50g之GBL而獲得正型感光性樹脂 組成物的清漆F1。使用所獲得之清漆F1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
除了以7.25g(0.02莫耳)的BIS-AT-AF與4.0g(0.02莫耳)的DAE代替15.56g(0.0425莫耳)的BAHF,且將1.09g(0.01莫耳)的MAP變更為1.64g(0.015莫耳)以外,係與實施例3同樣地進行,而獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(G)。
將10g所獲得之樹脂(G)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆G1。使用所獲得之清漆G1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使13.21g(0.0375莫耳)的2,2’-雙(三氟甲基)-5,5’-二羥基聯苯胺(TFM-DHB)、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於200g的NMP中。將20.51g(0.05莫耳)的TMEG與50g的NMP一起添加於此,在60℃下攪拌1小時。其後,添加2.73g(0.025莫耳)的MAP作為末端密封劑,進一步在60℃下繼續攪拌1小時。接著在180℃下攪拌4小時,攪拌結束後,將溶液投入至2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾來收集該沈澱,並利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行乾燥72小時而獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(H)的粉末。
將10g所獲得之樹脂(H)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-3)、1.0g交聯劑VG-3101L(e-3)添加至於50g的GBL,而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆H1。使用所獲得之清漆H1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
除了將15.56g(0.0425莫耳)的BAHF變更為10.07g(0.0275莫耳),並添加3.0g(0.015莫耳)的DAE以外,係與實施例3同樣地進行而獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(I)。
將10g所獲得之樹脂(I)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-3)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、1.0g酚化合物BisP-AF(h-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆I1。使用所獲得之清漆I1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
將10g樹脂(C)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-3)、1.0g交聯劑VG-3101L(e-3)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆C2。使用所獲得之清漆C2,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
將10g樹脂(D)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-3)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、1.0g酚化合物BisP-AF(h-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆D2。使用所獲得之清漆D2,如前述般進行靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價的評價。將評價結果顯示於表2。
將10g樹脂(G)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g交聯劑VG-3101L(e-3)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆G2。使用所獲得之清漆G2,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
將10g樹脂(A)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、0.5g環狀醯胺化合物之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆A2。使用所獲得之清漆A2,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
使用塗布顯影裝置Mark-7(東京電子(股)製),在8吋矽晶圓上利用旋塗法進行清漆的塗布,在120 ℃下以熱板進行烤焙3分鐘而製作了膜厚3.2μm的預烘膜。其後,使用前述Mark-7的顯影裝置,並以顯影時的膜縮減成為0.5μm的時間使用2.38%TMAH進行顯影之後,利用蒸餾水淋洗後,甩動乾燥,顯影後將固態膜(solid film)在氮氣環境下規定溫度的烘箱中進行250℃ 60分鐘燒成,獲得硬化膜。
測定所獲得之硬化膜的膜厚,從其中切出1x5cm,以吹氣捕捉法來吸附捕捉。具體來說,使用氦作為沖洗氣體將採取出的硬化膜在400℃下加熱60分鐘,把脫離的成分捕集至吸附管。使用熱脫離裝置將捕集的成分,以一次脫離條件260℃下15分,二次吸附脫離條件-27℃及320℃ 5分,使進行熱脫離,接著使用GC-MS裝置7890/5975C(Agilent公司製),以管柱溫度:40~300℃、載體氣體:氦(1.5mL/min)、掃描範圍:m/Z29~600的條件實施了GC-MS分析。以與上述相同條件將NMP進行GC-MS分析並作成校準曲線,藉此算出了氣體產生量。把所獲得之值(μg)除以面積5cm2,而為μg/cm2。將該值除以將(a)鹼可溶性樹脂的比重乘上膜厚而得之值,再乘以100倍,算出在硬化膜中之NMP的總含量,為0.5質量%。
乾燥氮氣流下,使15.11g(0.025莫耳)於合成例1所獲得之含有羥基的二胺化合物(α)、3.66g(0.01莫耳)的BAHF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於200g的NMP中。將10.26g(0.025莫耳)的TMEG與11.11g(0.025 莫耳)的6FDA與50g的NMP一起添加於此,並在40℃下攪拌1小時。其後,添加2.73g(0.025莫耳)的MAP作為末端密封劑,並在40℃下攪拌1小時。其後,把已將11.9g(0.1莫耳)的DFA以5g的NMP稀釋而成的溶液耗時10分鐘來滴下,滴下後,在40℃下繼續攪拌1小時。攪拌結束後,將溶液投入2L的水並利用過濾收集固體的沈澱。進一步利用2L的水進行3次洗淨,將收集的聚合物固體利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得聚醯胺酸酯樹脂(J)。
將10g所獲得之樹脂(J)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆J1。使用所獲得之清漆J1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使10.07g(0.0275莫耳)的BAHF、7.25g(0.02莫耳)的BIS-AT-AF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於200g的NMP中。將14.36g(0.035莫耳)的TMEG、2.94g(0.015莫耳)的CBDA與50g的NMP一起添加於此,在40℃下攪拌1小時。其後,把已將11.9g(0.1莫耳)的DFA以5g的NMP稀釋而成的溶液耗時10分來滴下,滴下後,在40℃下繼續攪拌1小時。未使用末端密封劑。攪拌結束後,將溶液投入2L的水,並利用過濾收集固體的沈澱。進一步利用2L的水進行3 次洗淨,將收集的聚合物固體利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得聚醯胺酸酯樹脂(K)。
將10g所獲得之樹脂(K)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-2)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆K1。使用所獲得之清漆K1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使13.73g(0.0375莫耳)的BAHF、3.62g(0.01莫耳)的BIS-AT-AF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於100g的NMP中。將22.21g(0.05莫耳)的6FDA與10g的NMP一起添加於此,並使在60℃下反應1小時。接著在180℃下攪拌4小時。未使用末端密封劑。攪拌結束後,將溶液投入2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾收集該沈澱,利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(L)的粉末。
將10g所獲得之樹脂(L)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、0.5g交聯劑NIKALAC MX-270(e-2)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆L1。使用所獲得之清漆L1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使14.64g(0.04莫耳)的BAHF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於100g的NMP中。將8.21g(0.02莫耳)的TMEG、13.33g(0.03莫耳)的6FDA與10g的NMP一起添加於此,使在60℃下反應1小時。其後,添加1.64g(0.015莫耳)的MAP作為末端密封劑,進一步在60℃下繼續攪拌1小時。接著在180℃下攪拌4小時,攪拌結束後,將溶液投入2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾收集該沈澱並利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(M)的粉末。
將10g所獲得之樹脂(M)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-3)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、1.0g酚化合物BisP-AF(h-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆M1。使用所獲得之清漆M1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使6.05g(0.01莫耳)於合成例1所獲得之含有羥基的二胺化合物(α)、10.07g(0.0275莫耳)的BAHF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於100g的NMP中。將9.81g(0.05莫耳)的CBDA與10g的NMP一起添加於此,使在60℃下反應1小時。其後,添加2.18g(0.02莫耳)的MAP作為末端密封劑,進一步在60 ℃下繼續攪拌1小時。接著在180℃下攪拌4小時,攪拌結束後,將溶液投入2L的水而獲得白色沈澱。利用過濾收集該沈澱並利用水洗淨3次之後,利用50℃的真空乾燥機進行72小時乾燥並獲得已閉環聚醯亞胺樹脂(N)的粉末。
將10g所獲得之樹脂(N)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)添加至50g的GBL而獲得正型感光性樹脂組成物的清漆N1。使用所獲得之清漆N1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
乾燥氮氣流下,使17.39g(0.0475莫耳)的BAHF、0.62g(0.0025莫耳)的SiDA溶解於200g的NMP中。將20.51g(0.05莫耳)的TMEG與50g的NMP一起添加於此,在40℃下攪拌1小時。其後,把已將11.9g(0.1莫耳)的DFA以5g的NMP稀釋而成的溶液耗時10分來滴下,滴下後,在40℃下繼續攪拌1小時。未使用末端密封劑。攪拌結束後,將溶液投入2L的水,並利用過濾收集固體的沈澱。進一步利用2L的水進行3次洗淨,並利用50℃的真空乾燥機將收集的聚合物固體進行72小時乾燥而獲得聚醯胺酸酯樹脂(O)。
將10g所獲得之樹脂(O)、3.0g醌二疊氮化合物(b1-1)、1.0g含有烷氧基甲基的熱交聯劑(e-1)、1.0g酚化合物BisP-AF(h-1)添加於50g的GBL而獲得正型感 光性樹脂組成物的清漆O1。使用所獲得之清漆O1,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表2。
針對於實施例1~13及比較例1~6,分別將各組成顯示於表1,將各評價結果顯示於表2。
秤量138.0g在實施例3所獲得之樹脂(C)之30質量%的MBA溶液作為樹脂,秤量13.8g的S-20000作為分散劑,秤量685.4g的MBA作為溶劑,秤量82.8g的Bk-S0100CF作為著色劑並進行混合,使用高速分散機(均勻分散機2.5型;PRIMIX(股)製)來攪拌20分,獲得預備分散液。將所獲得之預備分散液供給至具備離心分離器的Ultra Apex磨機(UAM-015;壽工業(股)製),該離心分離器已填充75%作為顏料分散用之瓷珠之0.30mmΦ氧化鋯粉碎球(YTZ;Tosoh(股)製),以轉子周速7.0m/s進行3小時處理,而獲得固體含量濃度15質量%、著色劑/樹脂/分散劑=60/30/10(質量比)的顏料分散液(Bk-1)。所獲得之顏料分散液中顏料的數量平均粒徑為100nm。
除使用樹脂(M)代替樹脂(C)以外,係與調製例1同樣地進行而獲得顏料分散液(Bk-2)。
黃色燈下,秤量0.25g的NCI-831、添加10.0g的MBA,進行攪拌使溶解。其次,添加3.5g於實施例1所獲得之樹脂(A)之30質量%的MBA溶液,添加1.5g之DPHA之80質量%的MBA溶液並進行攪拌,作成均勻溶液而獲得調配液。其次,秤量16.67g於調製例1所獲得之顏料分散液(Bk-1),將上述所獲得之調配液添加於此並進行攪拌,作成均勻溶液。其後,利用0.45μmΦ的過 濾器將所獲得之溶液進行過濾,獲得負型感光性樹脂組成物的清漆BA。使用所獲得之清漆BA,如前述般進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將組成顯示於表3,將評價結果顯示於表4。
與實施例14同樣地,以表3記載的組成調製了感光性樹脂組成物的清漆BB~BN。使用所獲得之各組成物,與實施例14同樣地,進行了靈敏度評價、殘膜率評價、彎折性的評價、有機EL顯示裝置的長期可靠性評價。將評價結果顯示於表4。
針對實施例14~17及比較例7~11,分別將各組成與各評價結果顯示於表3、表4。
Claims (21)
- 一種感光性樹脂組成物,其含有(a)鹼可溶性樹脂、(b)感光性化合物;前述(a)鹼可溶性樹脂具有95~100莫耳%之通式(1)所示之結構作為重複單位,且於前述(a)鹼可溶性樹脂中聚合物分子鏈的至少其中一末端具有源自於單胺或酸酐的有機基:
- 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中在前述通式(1)中之X 1及X 2為伸乙基、伸丙基、或伸丁基。
- 如請求項1或2之感光性樹脂組成物,其中相對於100莫耳%之通式(1)所示之結構單位,前述(a)鹼可溶性樹脂具有10~100莫耳%之源自於單胺或酸酐的有機基。
- 如請求項1至3中任一項之感光性樹脂組成物,其中前述單胺為具有通式(2)所示之結構的化合物:
- 如請求項1至4中任一項之感光性樹脂組成物,其中前述(b)感光性化合物為(b1)光酸產生劑。
- 如請求項1至4中任一項之感光性樹脂組成物,其中前述(b)感光性化合物為(b2)光聚合起始劑,且進一步含有(d)自由基聚合性化合物。
- 如請求項1至6中任一項之感光性樹脂組成物,其進一步含有(e)熱交聯劑。
- 如請求項1至7中任一項之感光性樹脂組成物,其中進一步含有(f)著色劑。
- 如請求項8之感光性樹脂組成物,其中前述(f)著色劑為(f3)黑色劑及/或(f4)黑色以外的著色劑。
- 如請求項8或9之感光性樹脂組成物,其中前述(f)著色劑為(f1)顏料或(f2)染料。
- 一種感光性薄片,其包含如請求項1至10中任一項之感光性樹脂組成物。
- 一種硬化膜,其包含如請求項1至10中任一項之感光性樹脂組成物的硬化物。
- 一種硬化膜,其包含如請求項11之感光性薄片的硬化物。
- 如請求項12或13之硬化膜,其含有1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物。
- 如請求項10之硬化膜,其中在硬化膜中之前述1種以上選自於包含(i)環狀醯胺、環狀脲及該等的衍生物的群組的化合物的總含量為0.005質量%以上5質量%以下。
- 一種元件,具備如請求項12至15中任一項之硬化膜。
- 一種有機EL顯示裝置,其在具有驅動電路的基板上,具備包含如請求項12至15中任一項之硬化膜的平坦化層及/或第1電極上的絕緣層。
- 如請求項17之有機EL顯示裝置,其中前述具有驅動電路的基板包含樹脂薄膜。
- 一種半導體電子零件,其具備再配線(redistribution line)間的層間絕緣膜,其中該再配線間的層間絕緣膜包含如請求項12至15中任一項之硬化膜。
- 一種半導體裝置,其具備再配線間的層間絕緣膜,其中該再配線間的層間絕緣膜包含如請求項12至15中任一項之硬化膜。
- 一種有機EL顯示裝置之製造方法,包含下述步驟:將如請求項1至11中任一項之感光性樹脂組成物塗布至基板,或將如請求項11之感光性薄片層合至基板, 並形成感光性樹脂膜的步驟;乾燥前述感光性樹脂膜的步驟;將乾燥後的感光性樹脂膜進行曝光的步驟;將曝光後的感光性樹脂膜進行顯影的步驟;及將顯影後的感光性樹脂膜進行加熱處理的步驟。
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