TW201938382A - 積層體、試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物、感光性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種積層體,該積層體依次包含水溶性樹脂層、中間層及感光層,感光層由感光性樹脂組成物形成,上述感光性樹脂組成物包含溶劑,相對於上述感光性樹脂組成物所含之溶劑,中間層的溶解者為1%以下,中間層由中間層形成用組成物形成,中間層形成用組成物包含溶劑,相對於中間層所含之溶劑,水溶性樹脂層的溶解者為1%以下,在此,關於層的溶解者,對藉由下述數式1算出之值進行評價,數式1係對將溶劑滴加於成為測量對象之層之膜上並在1分鐘之後藉由氮氣吹送而在100℃的條件下乾燥60秒之後的膜厚進行測量並以百分比計而得者,(初始膜厚-測量膜厚)/初始膜厚×100% (數式1),在此,初始膜厚係指成為測量對象之膜的試驗前的厚度,測量膜厚係指上述試驗後的膜厚。進而,本發明係有關一種與該積層體相關聯之試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物、感光性樹脂組成物。

Description

積層體、試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物、感光性樹脂組成物
本發明係有關一種積層體、試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物及感光性樹脂組成物。
近年來,廣泛利用使用了有機半導體之電子器件。與習知之使用了矽等的無機半導體之器件相比,使用了有機半導體之器件具有能夠藉由簡單的製程來製造之優點。進而,有機半導體能夠藉由改變其分子結構來輕易地改變材料特性。又,材料的變化豐富,認為能夠實現如藉由無機半導體無法實現之功能或元件。有機半導體具有例如可應用於有機太陽電池、有機電致發光顯示器、有機光檢測器、有機場效電晶體、有機電致發光元件、氣體感測器、有機整流元件、有機反相器、資訊記錄元件等電子設備之可能性。
目前為止,已藉由印刷技術來進行了有機半導體的圖案形成。但是,基於印刷技術之圖案形成中微細加工受限制。又,有機半導體還具有容易受損之問題。
因此,正在檢討將水溶性樹脂用作保護膜之有機半導體的圖案形成方法。例如,在專利文獻1中揭示一種積層體,其在有機半導體層上依次包含特定的水溶性樹脂層和感光層,且水溶性樹脂層與感光層接觸。藉此,記載為實現基於感光層的曝光顯影之微細圖案,且能夠抑制積層體的凹陷。在專利文獻2中揭示有一種積層體,其具有有機半導體層、有機半導體層上的保護膜及保護膜上的阻劑膜,該積層體中,阻劑膜含有包含特定的光酸產生劑和特定的樹脂之感光性樹脂組成物。藉此,記載為能夠在有機半導體上形成良好的圖案。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2016/175220號
[專利文獻2]日本特開2015-087609號公報
依據上述技術,為了保護有機半導體層等,藉由將水溶性樹脂層介於有機半導體層與感光層之間,能夠有效地保護容易受損之有機半導體層等。
然而,隨著近年來的要求性能的提高,藉由各層之間的混合,對塗佈不均勻或圖案的擬合的要求性能增加。本發明的目的為解決該問題,且其目的為提供一種塗佈不均勻或圖案的擬合得到改善之積層體、試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物及感光性樹脂組成物。
為了解決上述問題,本發明人等發現了:藉由調查具有上述層構成之積層體的各層中所使用之各種材料的物理性質,並規定相對於形成特定的層之組成物的溶劑的其他特定的層的溶解者,能夠解決上述問題。本發明係基於該見解而完成者。亦即,本發明提供以下方案。
<1>一種積層體,其依次包含水溶性樹脂層、中間層及感光層,
上述感光層由感光性樹脂組成物形成,上述感光性樹脂組成物包含溶劑,相對於上述感光性樹脂組成物所含之溶劑,上述中間層的溶解者為1%以下,
上述中間層由中間層形成用組成物形成,上述中間層形成用組成物包含溶劑,相對於上述中間層所含之溶劑,上述水溶性樹脂層的溶解者為1%以下,
在此,關於層的溶解者,對藉由下述數式1算出之值進行評價,數式1係對將溶劑滴加於成為測量對象之層之膜上並在1分鐘之後藉由氮氣吹送而在100℃的條件下乾燥60秒之後的膜厚進行測量並以百分比計而得者,
(初始膜厚-測量膜厚)/初始膜厚×100% (數式1)
在此,初始膜厚係指成為測量對象之膜的試驗前的厚度,測量膜厚係指上述試驗後的膜厚。
<2>如<1>所述之積層體,其中上述水溶性樹脂層包含具有親水性基團之樹脂。
<3>如<1>或<2>所述之積層體,其中上述中間層具有交聯結構。
<4>如<1>至<3>中任一項所述之積層體,其中上述中間層包含彈性體。
<5>如<4>所述之積層體,其中上述聚合物為氫化物。
<6>如<1>至<5>中任一項所述之積層體,其中上述中間層難溶或不溶於水、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚及甲基戊基酮中的至少1種,可溶於苯、甲苯、二甲苯及環己烷中的至少1種。
<7>如<1>至<6>中任一項所述之積層體,其中上述感光層為對鹼水溶液之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。
<8>如<1>至<6>中任一項所述之積層體,其中上述感光層為對乙酸丁酯之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。
<9>如<1>至<6>中任一項所述之積層體,其中上述感光層包含對顯影液之溶解性藉由酸的作用而發生變化之樹脂、萘醌二疊氮系化合物、藉由光化射線或放射線的作用而產生環化反應之化合物或者對顯影液之溶解性藉由光化射線或放射線的作用而發生變化之聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚苯并咪唑及該等的前驅物中的至少1種。
<10>如<1>至<9>中任一項所述之積層體,其中上述中間層形成用組成物所含之溶劑具有包含芳香族基及脂環基的群組中之至少1個。
<11>如<1>至<10>中任一項所述之積層體,其中上述感光性樹脂組成物所含之溶劑具有包含羥基、酯鍵及羰基的群組中之至少1個。
<12>如<1>至<11>中任一項所述之積層體,其中上述中間層形成用組成物所含之溶劑具有包含芳香族基及脂環基的群組中之至少1個,上述感光性樹脂組成物所含之溶劑具有包含羥基、酯鍵及羰基的群組中之至少1個。
<13>如<1>至<12>中任一項所述之積層體,其中上述感光層相對於具有193~500 nm的範圍內的任一波長之光化射線具有感光能力。
<14>如<1>至<13>中任一項所述之積層體,其中上述水溶性樹脂層含有具有由下述式(1)表示之結構之聚乙烯醇、具有由式(2)表示之結構之聚乙烯吡咯烷酮、具有由式(3)表示之結構之纖維素、及具有由式(4)表示之結構之普魯蘭多醣中的至少1種樹脂,
[化1]

式中的Ra 為(CH2 CH2 O)ma H、CH2 COONa或氫原子,ma為1或2。
<15>如<1>至<14>中任一項所述之積層體,其中水溶性樹脂層包含遮光劑。
<16>如<1>至<15>中任一項所述之積層體,其中水溶性樹脂層與中間層、及中間層與感光層的至少1者為相互接觸之層。
<17>如<1>至<16>中任一項所述之積層體,其還在上述水溶性樹脂層的與中間層相反的一側,從遠離水溶性樹脂層的一側依次具有基板和有機半導體層。
<18>如<17>所述之積層體,其中上述水溶性樹脂層包含具有親水性基團之樹脂,
上述中間層包含具有交聯結構、或者具有源自選自包含苯乙烯、伸乙基,伸丙基,伸異丙基及丁二烯的群組中之至少1種單體之結構之聚合物,
上述感光層包含:對顯影液之溶解性藉由酸的作用而發生變化之樹脂;或者選自包含萘醌二疊氮系化合物、藉由光化射線或放射線的作用產生環化反應之化合物或者對顯影液之溶解性藉由光化射線或放射線的作用而發生變化之聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚苯并咪唑及該等的前驅物的群組中之至少1種。
<19>一種試劑盒,其用於形成<1>至<18>中任一項所述之積層體,該試劑盒具有感光性樹脂組成物、水溶性樹脂組成物及中間層形成用組成物,上述感光層為包含上述感光性樹脂組成物的塗佈膜之層,上述水溶性樹脂層為包含上述水溶性樹脂組成物的塗佈膜之層,上述中間層為包含上述中間層形成用組成物的塗佈膜之層。
<20>一種水溶性樹脂組成物,其用於形成<1>至<18>中任一項所述之積層體,該水溶性樹脂組成物用於形成上述水溶性樹脂層。
<21>一種中間層形成用組成物,其用於形成<1>至<18>中任一項所述之積層體,該中間層形成用組成物為用於形成上述中間層之中間層形成用組成物,相對於上述中間層形成用組成物中所含之溶劑,水溶性樹脂層的溶解者為1%以下。
<22>一種感光性樹脂組成物,其用於形成<1>至<18>中任一項所述之積層體,該感光性樹脂組成物為用於形成上述感光層之感光性樹脂組成物,相對於上述感光性樹脂組成物中所含之溶劑,中間層的溶解者為1%以下。
[發明效果]
依據本發明,能夠提供一種各層的塗佈不均勻或圖案的擬合得到改善之積層體、試劑盒、水溶性樹脂組成物、中間層形成用組成物及感光性樹脂組成物。
關於以下所記載之本發明中的構成要素的說明,有時基於本發明的代表性實施態樣來進行,但是本發明並不限定於該種實施態樣。
本說明書中的基團(原子團)的標記中,未標註取代及未取代之標記包含不具有取代基之基團及具有取代基之基團。例如,所謂“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未取代之烷基),而且還包含具有取代基之烷基(取代之烷基)。
又,本說明書中的“光化射線”係指例如以水銀燈的明線光譜、準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等。並且,本發明中,“光”係指光化射線或放射線。本說明書中,所謂“曝光”,只要無特別說明,則不僅包含基於以水銀燈、準分子雷射為代表之遠紫外線、X射線、EUV光等之曝光,還包含基於電子束、離子束等粒子束之繪製。
在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指將記載於“~”的前後之數值作為下限值及上限值而包含之範圍。
又,本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及丙烯酸甲酯這兩者或、任一者,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸這兩者或任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基這兩者或任一者。
本說明書中,關於重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn),只要無特別敘述,則依據凝膠滲透色譜法(GPC測量),定義為聚苯乙烯換算值。本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn)例如能夠藉由使用HLC-8220(TOSOH CORPORATION製造),且使用保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000及TSKgel Super HZ2000(TOSOH CORPORATION製造)作為管柱來求出。關於溶析液,只要無特別敘述,則使用THF(四氫呋喃)來進行測量。又,關於檢測,只要無特別敘述,則使用UV射線(紫外線)的波長為254 nm的檢測器。
本說明書中,“步驟”這一用語,不僅係指獨立之步驟,即使在無法與其他步驟明確地進行區分之情形下,亦發揮該步驟的所期待的作用,則該步驟亦包含於本用語中。
本說明書中,固體成分濃度係指除溶劑以外的其他成分的質量相對於組成物的總質量的百分比。
本說明書中,記載為“上”、“下”時,可以係其結構的上側或下側。亦即,可以插入其他結構,無需接觸。另外,只要無特別說明,則將感光層側成為上且將基板或有機半導體層側成為下。
本發明的積層體的特徵為,依次包含水溶性樹脂層、中間層及感光層,感光層由感光性樹脂組成物形成,感光性樹脂組成物包含溶劑,相對於感光性樹脂組成物所含之溶劑,中間層的溶解者為1%以下,中間層由中間層形成用組成物形成,中間層形成用組成物包含溶劑,相對於中間層所含之溶劑,水溶性樹脂層的溶解者為1%以下。藉由設為該種構成,能夠抑制水溶性樹脂層與中間層、或中間層與感光層之間的混合,且能夠有效地抑制塗佈不均勻或擬合。
<有機半導體層>
本發明的較佳的實施形態中,使用在基板上應用了有機半導體層者。但是,本發明並不限定於此而作解釋。不僅有機半導體層,例如,在無機半導體層上配置有水溶性樹脂層之形態中亦能夠適當地發揮本發明的效果。
有機半導體層為包含顯示半導體的特性之有機材料之層。與包含無機材料之半導體的情形同樣地,在有機半導體中具有傳導作為載子之正孔之p型有機半導體、及傳導作為載子之電子之n型有機半導體。有機半導體層中的載子的流動容易度由載子遷移率μ表示。雖然亦取決於用途,但是通常遷移率高為較佳,10-7 cm2 /Vs以上為較佳,10-6 cm2 /Vs以上為更佳,10-5 cm2 /Vs以上為進一步較佳。遷移率能夠藉由製作場效電晶體(FET)元件時的特性或飛行時間測量(TOF)法來求出。
如上所述,有機半導體層在基板上製膜來使用為較佳。亦即,在有機半導體層的遠離水溶性樹脂層的側的面具有基板為較佳。作為基板,例如能夠舉出矽、石英、陶瓷、玻璃、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對鈦酸乙二酯(PET)等的聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等各種材料,可以依據用途選擇任何基板。例如,在用於可撓性元件之情形下,能夠使用可撓性基板。又,基板的厚度並無特別限定。
作為有機半導體層中能夠使用之p型半導體材料,只要係顯示孔(正孔)輸送性之材料,則可以使用有機半導體材料中的任何材料,但是較佳為p型π共軛高分子(例如,取代或未取代的聚噻吩(例如,聚(3-己基噻吩)(P3HT,Sigma-Aldrich Co. LLC製造)等)、聚硒吩、聚吡咯、聚對伸苯基、聚對伸苯基伸乙烯、聚噻吩伸乙烯、聚苯胺等)、稠合多環化合物(例如,取代或未取代的蒽、並四苯、並五苯、蒽二噻吩(anthradithiophene)、六苯并蔻等(hexabenzocoronene))、三芳胺化合物(例如,m-MTDATA(4,4’,4’’-三[(3-甲基苯基)苯胺基]三苯胺(4,4’,4’’-Tris[(3- methylphenyl)phenylamino] triphenylamine))、2-TNATA(4,4’,4’’-三[2-萘基(苯基)胺基]三苯胺(4,4’,4’’-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine))、NPD(N,N’-二[(1-萘基)-N,N’-二苯基]-1,1’-聯苯基)-4,4’-二胺(N,N’-Di[(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl]-1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine))、TPD(N,N’-二苯基-N,N’-二(間甲苯基)聯苯胺(N,N’-Diphenyl-N,N’-di(m-tolyl)benzidine))、mCP(1,3-雙(9-咔唑基)苯(1,3-bis(9-carbazolyl)benzene))、CBP(4,4’-雙(9-咔唑基)-2,2’-聯苯基(4,4’-bis(9-carbazolyl)-2,2’-biphenyl))等)、雜5員環化合物(例如,取代或未取代的寡聚噻吩、TTF(四硫富瓦烯)等)、酞青化合物(取代或未取代的各種中心金屬的酞青、萘酞青、蒽酞青、四吡並四氮雜卟啉)、卟啉化合物(取代或未取代的各種中心金屬的卟啉)、奈米碳管、將半導體聚合物進行了改質之奈米碳管、石墨烯中的任一個,更佳為p型π共軛高分子、稠合多環化合物、三芳胺化合物、雜5員環化合物、酞青化合物、卟啉化合物中的任一個,進一步較佳為p型π共軛高分子。
作為有機半導體層中能夠使用之n型半導體材料,只要係具有電子輸送性者,則可以係任何有機半導體材料中,但是較佳為富勒烯化合物、電子缺乏性酞青化合物、萘四羰基化合物、苝四羰基化合物、TCNQ化合物(四氰基對苯二醌二甲烷化合物)、n型π共軛高分子,更佳為富勒烯化合物、電子缺乏性酞青化合物、萘四羰基化合物、苝四羰基化合物、n型π共軛高分子,特佳為富勒烯化合物、n型π共軛高分子。本發明中,富勒烯化合物係指取代或未取代的富勒烯,作為富勒烯,可以係C60 、C70 、C76 、C78 、C80 、C82 、C84 、C86 、C88 、C90 、C96 、C116 、C180 、C240 、C540 富勒烯等中的任一個,但是較佳為取代或未取代的C60 、C70 、C86 富勒烯,特佳為PCBM([6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯,Sigma-Aldrich Co. LLC製造等)及其類似物(將C60 部分取代為C70 、C86 等而得者、將取代基的苯環取代為其他芳香環或雜環而得者、將甲酯取代為正丁酯、異丁酯等而得者)。電子缺乏性酞青類係指鍵結有4個以上拉電子基之各種中心金屬的酞青(F16 MPc、FPc-S8等,其中,M表示中心金屬,Pc表示酞青,S8表示(正辛基磺醯基))、萘酞青、蒽酞青、取代或未取代的四吡並四氮雜卟啉(tetrapyrazinoporphyrazine)等。作為萘四羰基化合物,可以係任何者,但是較佳為萘四羧酸二酐(NTCDA)、萘雙醯亞胺化合物(NTCDI)、紫環酮顏料(顏料橙(Pigment Orange) 43、顏料紅(Pigment Red) 194等)。作為苝四羰基化合物,可以係任何者,但是較佳為苝四羧酸酐(PTCDA)、苝雙醯亞胺化合物(PTCDI)、苯并咪唑稠環物(PV)。TCNQ化合物係指取代或未取代的TCNQ、及將TCNQ的苯環部分取代為另一個芳香環或雜環而得者,例如為TCNQ(四氰基對苯二醌二甲烷)、TCNAQ(四氰蒽醌)、TCN3T (2,2’-((2E,2’’E)-3’,4’-烷基經取代-5H,5’’H-[2,2’:5’,2’’-三噻吩]-5,5’’-二亞基)二丙二腈衍生物(2,2’-((2E,2’’E)-3’,4’-Alkyl substituted-5H,5’’H-[2,2’:5’,2’’-terthiophene] -5,5’’-diylidene) dimalononitrile derivatives))等。還可舉出石墨烯。以下示出n型有機半導體材料的特佳例。
另外,作為式中的R,可以係任何者,但是氫原子、取代或未取代且支鏈或直鏈的烷基(較佳為碳數1~18者,更佳為碳數1~12者,進一步較佳為碳數1~8者)、取代或未取代的芳基(較佳為碳數6~30者,更佳為碳數6~20者,進一步較佳為碳數6~14者)中的任一個為較佳。Me為甲基。
[化2]

有機半導體層中所含之顯示半導體的特性之有機材料可以係1種,亦可以係2種以上。
通常,將上述材料摻合於溶劑中,以層狀應用於基板上,並進行乾燥而製膜。作為應用方法,能夠參閱後述之水溶性樹脂層的記載。又,作為溶劑,能夠將有機溶劑應用於形成有機半導體層之組成物(有機半導體層形成用組成物)中。作為有機溶劑,例如可舉出己烷、辛烷、癸烷、甲苯、二甲苯、乙基苯、1-甲基萘、1,2-二氯苯等烴系溶劑;例如,丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑;例如,二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯、氯甲苯等鹵化烴系溶劑;例如,乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等酯系溶劑;例如,甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環己醇、甲基纖溶劑、乙基纖溶劑、乙二醇等醇系溶劑;例如,二丁醚、四氫呋喃、二㗁烷、苯甲醚等醚系溶劑;例如,N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1-甲基-2-咪唑啶酮、二甲基亞碸等極性溶劑等。
該等溶劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。有機半導體層形成用組成物中的有機半導體的比例較佳為1~95質量%,更佳為5~90質量%,藉此能夠形成任意厚度的膜。
又,可以在有機半導體層形成用組成物中摻合樹脂黏合劑。在該情形下,能夠將形成膜之材料和黏合劑樹脂溶解或分散於前述適當的溶劑中以製成塗佈液並藉由各種塗佈法來形成薄膜。作為樹脂黏合劑,能夠舉出聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚胺酯、聚矽氧烷、聚碸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、纖維素、聚乙烯,聚丙烯等絕緣性聚合物、及該等共聚物、聚乙烯咔唑、聚矽烷等光電導性聚合物、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚對伸苯基伸乙烯等導電性聚合物等。樹脂黏合劑可以單獨使用,或可以併用複數種。若考慮薄膜的機械性強度,則玻璃轉移溫度高的樹脂黏合劑為較佳,若考慮電荷遷移率,則包含不含極性基團之結構的光電導性聚合物或導電性聚合物之樹脂黏合劑為較佳。
在摻合樹脂黏合劑之情形下,其摻合量在有機半導體層中以0.1~30質量%使用為較佳。樹脂黏合劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
依據用途,可以單獨及添加有各種半導體材料、添加劑之混合溶液塗佈於基板等上,以製成包含複數種材料種類之混合膜。例如,在製作光電轉換層之情形下,能夠使用與另一種半導體材料的混合溶液等。
又,製膜時,可以對基板進行加熱或冷卻,且藉由改變基板的溫度而能夠控制膜質或膜中的分子的堆積。作為基板的溫度,並無特別限制,但是較佳為-200℃~400℃,更佳為-100℃~300℃,進一步較佳為0℃~200℃。
所形成之有機半導體層能夠藉由後處理來調節特性。例如,藉由暴露經加熱處理或蒸汽化之溶劑,改變膜的形態或膜中的分子的堆積,藉此能夠提高特性。又,藉由暴露於氧化性或還原性氣體或溶劑、物質等、或將它們進行混合,引起氧化或還原反應,能夠調節膜中的載子密度。
關於有機半導體層的膜厚,並無特別限制,依據所使用之電子器件的種類等而不同,但是較佳為5 nm~50 μm,更佳為10 nm~5 μm,進一步較佳為20 nm~500 nm。
<水溶性樹脂層(水溶性樹脂組成物)>
水溶性樹脂層包含水溶性樹脂。水溶性樹脂係指溶解於20℃的條件下的水100 g之樹脂的量為1 g以上之樹脂,5 g以上之樹脂為較佳,10 g以上為更佳,30 g以上為進一步較佳。雖然沒有上限,但是20 g為符合實際。
相對於後述之中間層形成用組成物的溶劑,水溶性樹脂層的溶解者係1%以下,0.5%以下為較佳,0.1%以下為更佳,0.01%以下為進一步較佳。雖然並無特別下限值,但是0.05%以上為符合實際。
在此,溶解者係藉由下述數式1算出之值,數式1係對將溶劑滴加於成為測量對象之層之膜上並在1分鐘之後藉由氮氣吹送而在100℃的條件下乾燥60秒之後的膜厚進行測量並以百分比計而得者。對於其,下述中間層的溶解者亦相同。
(初始膜厚-測量膜厚)/初始膜厚×100% (數式1)
在此,初始膜厚係指成為測量對象之膜的試驗前的厚度,測量膜厚係指上述試驗後的膜厚。另外,在如混合使用2種以上的溶劑之情形下,採用藉由該混合溶劑進行試驗而得之值。將測量值設為塗佈於晶圓、石英板、玻璃板上之後的面內5個點的算數平均值。
又,本發明中,作為水溶性樹脂,還能夠使用醇溶解性樹脂。作為醇溶解性樹脂,能夠舉出聚乙烯縮醛。作為能夠用作溶劑之醇,可以選擇通常使用者,但是例如可舉出異丙醇。醇溶解性樹脂係指相對於20℃的條件下的醇100 g之溶解度為1 g以上之樹脂,5 g以上之樹脂為較佳,10 g以上為更佳。雖然沒有上限,但是20 g以下為符合實際。另外,只要無特別說明,則本發明中,將醇溶解性樹脂定義為包含在水溶性樹脂中。
水溶性樹脂具有親水性基團之樹脂為較佳,作為親水性基團,可例示羥基、羧基、醯胺基、醯亞胺基。
作為水溶性樹脂,具體而言,能夠舉出聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、水溶性多糖類(水溶性纖維素(甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素等)、普魯蘭多醣或普魯蘭多醣衍生物、澱粉、羥丙基澱粉、羧甲基澱粉、幾丁聚糖、環糊精)、聚環氧乙烷、聚乙基㗁唑啉等,PVP及PVA為較佳,PVA為更佳。又,可以從其中選擇主鏈結構不同的2種以上來使用,亦可以用作共聚物。
作為本發明中可較佳地使用之水溶性樹脂,具體而言,可例示具有由下述式(1)表示之結構之聚乙烯醇、具有由式(2)表示之結構之聚乙烯吡咯烷酮、具有由式(3)表示之結構之纖維素、及具有由式(4)表示之結構之普魯蘭多醣。
[化3]

Ra 為(CH2 CH2 O)ma H、CH2 COONa或氫原子,ma為1或2。
關於水溶性樹脂,引用國際公開第2016/175220號中所記載之樹脂,並編入本說明書中。
水溶性樹脂的重量平均分子量並無特別限定,但是10,000以上為較佳,20,000以上為更佳,30,000以上為進一步較佳。作為上限,1,000,000以下為較佳,600,000以下為更佳,500,000以下為進一步較佳。分散度(重量平均分子量/數平均分子量)係1.0~5.0為較佳,2.0~4.0為更佳。
水溶性樹脂層由水溶性樹脂組成物形成為較佳。
水溶性樹脂組成物包含樹脂和溶劑為較佳。在不脫離本發明的宗旨之範圍內還可以包含其他添加劑。具體而言,可例示後述之界面活性劑、遮光劑。
水溶性樹脂組成物中的水溶性樹脂的含量,可以依需要適當地調節,但是係31質量%以下為較佳,26質量%以下為更佳,20質量%以下為進一步較佳。作為下限,0.5質量%以上為較佳,1.0質量%以上為更佳,2.0質量%以上為進一步較佳。
水溶性樹脂組成物可以僅包含1種水溶性樹脂,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,總量在上述範圍為較佳。
雖然溶解水溶性樹脂之溶劑為水,但是可以係與醇等水溶性溶劑的混合溶劑。以下,有時將該種水及與水相容之有機溶劑的混合溶劑稱為水系溶劑。進而,具體而言,將對20℃的條件下的水的溶解度為1 g以上的有機溶劑與水的混合溶劑定義為水系溶劑,5 g以上為較佳,20g以上為更佳。
水溶性樹脂組成物中的溶劑的含量,可以依需要適當地調節,但是99質量%以下為較佳,95質量%以下為更佳,90質量%以下為進一步較佳。作為下限,1質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳,10質量%以上為進一步較佳。
水溶性樹脂組成物可以僅包含1種溶劑,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
水溶性樹脂層的厚度係0.1 μm以上為較佳,0.5 μm以上為更佳,1.0 μm以上為更進一步較佳,2.0 μm以上為進一步較佳。作為水溶性樹脂層的厚度的上限值,10 μm以下為較佳,5.0 μm以下為更佳,3.0 μm以下為進一步較佳。
水溶性樹脂層例如能夠藉由將上述水溶性樹脂組成物應用於有機半導體層上並使其乾燥來形成。
水溶性樹脂組成物的固體成分濃度係0.5~30質量%為較佳,1.0~20質量%為更佳,2.0~14質量%為進一步較佳。藉由將固體成分濃度設在上述範圍內,能夠均勻地進行塗佈。
作為應用方法,塗佈為較佳。作為應用方法的例子,能夠舉出狹縫塗佈法、流延法、刮刀塗佈法、線棒塗佈法、噴塗法、浸漬(Dipping)塗佈法、液珠塗佈法、氣刀塗佈法、簾塗佈法、噴墨法、旋塗法、朗繆爾-布洛傑特(Langmuir-Blodgett)(LB)法等。利用流延法、旋塗法及噴墨法為進一步較佳。藉由該種製程,能夠以低成本生產表面平滑且大面積的水溶性樹脂層。
在水溶性樹脂組成物中還含有用於提高塗佈性之界面活性劑為較佳。
作為界面活性劑,只要係降低表面張力者,則可以係非離子系、陰離子系、兩性氟系等任一種。作為界面活性劑,例如能夠使用聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚等聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基芳基醚類、聚氧乙烯硬質酸酯等聚氧乙烯烷基酯類、去水山梨糖醇單月桂酸酯、去水山梨醇單硬脂酸酯、去水山梨糖醇二硬脂酸酯、去水山梨糖醇單油酸酯、去水山梨糖醇油酸酯、去水山梨糖醇三油酸酯等去水山梨糖醇烷基酯類、甘油單硬脂酸酯、甘油單油酸酯等單甘油烷基酯等含有氟或矽之寡聚物等乙炔二醇、乙炔二醇的環氧乙烷加成物等、非離子系界面活性劑;十二烷基苯磺酸鈉等烷基苯磺酸鹽類、丁基萘磺酸鈉、戊基萘磺酸鈉、己基萘磺酸鈉、辛基萘磺酸鈉等烷基萘磺酸鹽類、月桂基硫酸鈉等烷基硫酸鹽類、十二烷基磺酸鈉等烷基磺酸鹽類、二月桂基磺基琥珀酸鈉等磺基琥珀酸酯鹽類等陰離子系界面活性劑;月桂基甜菜鹼、硬脂甜菜鹼等烷基甜菜鹼類、胺基酸類等兩性界面活性劑,但是特佳為具有由下述式(9)表示之乙炔骨架之非離子系界面活性劑,該非離子系界面活性劑中,影響有機半導體的電特性之金屬離子的含量少,且消泡性優異。
[化4]

式中,R91 、R92 分別獨立地表示可以具有取代基之碳數3~15的烷基、可以具有取代基之碳數6~15的芳香族烴基、或可以具有取代基之碳數4~15的雜芳環基(作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~15的芳香族烴基、碳數7~17的芳烷基、碳數1~20的烷氧基、碳數2~20的烷氧基羰基、碳數2~15的醯基。)。
在水溶性樹脂組成物包含界面活性劑之情形下,在固體成分中,界面活性劑的添加量係以較佳為0.05~20質量%、更佳為0.07~15質量%、進一步較佳為0.1~10質量%的比例包含之量。該等界面活性劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。
<中間層(中間層形成用組成物)>
中間層由中間層形成用組成物形成。
中間層形成用組成物包含溶劑,且相對於配置於其上之感光性樹脂組成物的溶劑,其溶解者為1%以下。但是,具體而言,在中間層為交聯系的情形下,交聯後的中間層可以不溶,亦可以組成物的固體成分(反應前)其本身可溶於感光層溶劑
上述溶解者係0.8%以下為較佳,0.6%以下為更佳,0.3%以下為進一步較佳,0.1%以下為進一步較佳,0.05%以下為更進一步較佳。雖然並無特別下限值,但是0.01%以上為符合實際。在此,溶解者的算出基於上述數式1。
在此,中間層難溶或不溶於水、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚(PGME)及甲基戊基酮(MAK)的至少1種為較佳。另一方面,可溶於苯、甲苯、二甲苯及環己烷的至少1種為較佳。進而,難溶或不溶於水、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚(PGME)及甲基戊基酮(MAK)全部為較佳。另一方面,可以溶於苯、甲苯、二甲苯及環己烷全部。
中間層難溶係指飽和溶解度為1%以下,不溶係指飽和溶解度為0.1質量%,可溶係指溶解10質量%以上。
中間層形成用組成物較佳為包含形成中間層之成分(以下,有時稱為“中間層形成用成分”)和溶劑為較佳。此外,可以包含界面活性劑等各種添加劑等。
作為中間層形成用成分,可以係樹脂,亦可以係如聚合性單體的低分子化合物。
<<彈性體>>
作為中間層形成用成分的第一實施形態,可舉出包含彈性體之層。藉由使用彈性體,能夠進行再加工。又,容易剝離,能夠提高作業效率。
彈性體表示顯示彈性變形之高分子化合物。亦即,定義為具有施加外力時隨著該外力而瞬時變形,且去除外力時在短時間內恢復原始形狀之性質之高分子化合物。彈性體的重量平均分子量係2,000~200,000為較佳,10,000~200,000為更佳,50,000~100,000為進一步較佳。
作為用作中間層形成用成分之彈性體,並無特別限定,能夠使用包含源自苯乙烯之構成單元之彈性體(聚苯乙烯系彈性體)、聚酯系彈性體、聚烯烴系彈性體、聚胺酯系彈性體、聚醯胺系彈性體、聚丙烯酸系彈性體、矽系彈性體、聚醯亞胺系彈性體等。尤其,聚苯乙烯系彈性體、聚酯系彈性體、聚醯胺系彈性體為較佳,就耐熱性和剝離性的觀點而言,聚苯乙烯系彈性體為進一步較佳。
彈性體係氫化物為較佳。尤其,聚苯乙烯系彈性體的氫化物為較佳。若彈性體為氫化物,則熱穩定性、保存穩定性得到高。進而,剝離性及剝離後的膜的去除性得到提高。在使用聚苯乙烯系彈性體的氫化物之情形下,上述效果顯著。另外,氫化物係指彈性體被氫化之結構的聚合物。
作為用作中間層形成用成分之聚苯乙烯系彈性體,並無特別限制,能夠依據目的適當地選擇。例如,可舉出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物(SEP)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEPS)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)、聚苯乙烯-聚(乙烯/乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEEPS)等,選自聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物及聚苯乙烯-聚(乙烯/乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物中之至少1種為較佳。
作為中間層形成用成分的一實施形態,可例示具有源自選自包含苯乙烯、伸乙基,伸丙基,伸異丙基及丁二烯的群組中之至少1種單體之結構之聚合物。又,該等聚合物的氫化物為更佳。
聚苯乙烯系彈性體中的、源自苯乙烯之構成單元的含量係90質量%以下為較佳,55質量%以下為更佳,48質量%以下為進一步較佳,35質量%以下為進一步較佳,33質量%以下為更佳進一步較佳。源自上述苯乙烯之構成單元的比例的下限可以係0質量%,但是還能夠設為10質量%以上。
作為本發明中的較佳的態樣之一,可舉出組合使用在所有構成單元中以10質量%以上且55質量%以下的比例含有源自苯乙烯之構成單元之彈性體A、及在所有構成單元中以超過55質量%且95質量%以下的比例含有源自苯乙烯之構成單元之彈性體B。
關於摻合上述彈性體A和上述彈性體B時的質量比,彈性體A:彈性體B=1:99~99:1為較佳,3:97~97:3為更佳,5:95~95:5為進一步較佳,10:90~90:10為更進一步較佳。
聚苯乙烯系彈性體係苯乙烯與其他單體的嵌段共聚物為較佳,一末端或兩個末端係苯乙烯嵌段之嵌段共聚物為更佳,兩個末端係苯乙烯嵌段為特佳。
作為聚苯乙烯系彈性體的不飽和雙鍵量,就剝離性的觀點而言,每1 g聚苯乙烯系彈性體,小於15 mmol為較佳,小於5 mmol為更佳,小於0.5 mmol為進一步較佳。另外,在此所說之不飽和雙鍵量不含源自苯乙烯之苯環內的不飽和雙鍵的量。不飽和雙鍵量能夠藉由NMR(核磁共振)測量來算出。
另外,本說明書中,“源自苯乙烯之構成單元”係指將苯乙烯或苯乙烯衍生物聚合時源自聚合物中所含之苯乙烯之構成單元,且可以具有取代基。作為苯乙烯衍生物,例如可舉出α-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-丙基苯乙烯、4-環己基苯乙烯等。作為取代基,例如可舉出碳數1~5的烷基、碳數1~5的烷氧基、碳數2~5的烷氧基烷基、乙醯氧基、羧基等。
作為聚苯乙烯系彈性體的市售品,例如可舉出Tufprene A、Tufprene 125、Tufprene 126S、Asaprene T、Asaprene T-411、Asaprene T-432、Asaprene T-437、Asaprene T-438、Asaprene T-439、Tuftec H1272、Tuftec P1500、Tuftec H1052、Tuftec H1062、Tuftec M1943、Tuftec M1911、Tuftec H1041、Tuftec MP10、Tuftec M1913、Tuftec H1051、Tuftec H1053、Tuftec P2000、Tuftec H1043(以上,Asahi Kasei Corporation.製造)、彈性體AR-850C、彈性體AR-815C、彈性體AR-840C、彈性體AR-830C、彈性體AR-860C、彈性體AR-875C、彈性體AR-885C、彈性體AR-SC-15、彈性體AR-SC-0、彈性體AR-SC-5、彈性體AR-710、彈性體AR-SC-65、彈性體AR-SC-30、彈性體AR-SC-75、彈性體AR-SC-45、彈性體AR-720、彈性體AR-741、彈性體AR-731、彈性體AR-750、彈性體AR-760、彈性體AR-770、彈性體AR-781、彈性體AR-791、彈性體AR-FL-75N、彈性體AR-FL-85N、彈性體AR-FL-60N、彈性體AR-1050、彈性體AR-1060、彈性體AR-1040(以上,ARONKASEI CO., LTD.製造)、Kraton D1111、Kraton D1113、Kraton D1114、Kraton D1117、Kraton D1119、Kraton D1124、Kraton D1126、Kraton D1161、Kraton D1162、Kraton D1163、Kraton D1164、Kraton D1165、Kraton D1183、Kraton D1193、Kraton DX406、Kraton D4141、Kraton D4150、Kraton D4153、Kraton D4158、Kraton D4270、Kraton D 4271、Kraton D 4433、Kraton D 1170、Kraton D 1171、Kraton D 1173、Cariflex IR0307、Cariflex IR 0310、Cariflex IR 0401、Kraton D0242、Kraton D1101、Kraton D1102、Kraton D1116、Kraton D1118、Kraton D1133、Kraton D1152、Kraton D1153、Kraton D1155、Kraton D1184、Kraton D1186、Kraton D1189、Kraton D1191、Kraton D1192、Kraton DX405、Kraton DX408、Kraton DX410、Kraton DX414、Kraton DX415、Kraton A1535、Kraton A1536、Kraton FG1901、Kraton FG1924、Kraton G1640、Kraton G1641、Kraton G1642、Kraton G1643、Kraton G1645、Kraton G1633、Kraton G1650、Kraton G1651、Kraton G1652(G1652MU-1000)、Kraton G1654、Kraton G1657、Kraton G1660、Kraton G1726、Kraton G1701、Kraton G1702、Kraton G1730、Kraton G1750、Kraton G1765、Kraton G4609、Kraton G4610(以上,Kraton Polymers Japan Ltd.製造)、TR2000、TR2001、TR2003、TR2250、TR2500、TR2601、TR2630、TR2787、TR2827、TR1086、TR1600、SIS5002、SIS5200、SIS5250、SIS5405、SIS5505、Dynaron 6100P、Dynaron 4600P、Dynaron 6200P、Dynaron 4630P、Dynaron 8601P、Dynaron 8630P、Dynaron 8600P、Dynaron 8903P、Dynaron 6201B、Dynaron 1321P、Dynaron 1320P、Dynaron 2324P、Dynaron 9901P(以上,JSR CORPORATION製造)、Denka STR系列(Denka Company Limited.製造)、Quintac 3520、Quintac 3433N、Quintac 3421、Quintac 3620、Quintac 3450、Quintac 3460(以上,Zeon Corporation製造)、TPE-SB系列(Sumitomo Chemical Co., Ltd.製造)、Rabalon系列(Mitsubishi Chemical Corporation.製造)、Septon 1001、Septon 1020、Septon 2002、Septon 2004、Septon 2005、Septon 2006、Septon 2007、Septon 2063、Septon 2104、Septon 4033、Septon 4044、Septon 4055、Septon 4077、Septon 4099、Septon HG252、Septon 8004、Septon 8006、Septon 8007、Septon 8076、Septon 8104、Septon V9461、Septon V9475、Septon V9827、Hybrar 7311、Hybrar 7125、Hybrar 5127、Hybrar 5125(以上,KURARAY CO., LTD.製造)、Sumiflex(Sumitomo Bakelite Co., Ltd.製造)、Leostomer、Actymer(以上,RIKEN TECHNOS CORP製造)等。
又,作為苯乙烯系彈性體,還能夠使用日本特開2010-050321號公報的0050~0072段中所記載之彈性體(例如,苯乙烯/丁二烯・隨機彈性體的氫化樹脂,Mw=180000)、日本特開2017-120435號公報的0020~0062段中所記載之彈性體(例如,聚(對丁氧基苯乙烯)、聚(對乙醯氧基苯乙烯)等)。該等內容被編入本說明書中。
作為聚酯系彈性體,能夠參閱國際公開第2016/152599號的0048~0051段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為聚烯烴系彈性體,能夠參閱國際公開第2016/152599號的0052段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為聚胺酯系彈性體,能夠參閱國際公開第2016/152599號的0053段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為聚醯胺系彈性體,可例示國際公開第2016/152599號的0054段的記載、日本特開2017-142502號公報的0072~0076段的記載,且該內容被編入本說明書中。
作為聚丙烯酸系彈性體,可例示日本特開2015-087610號公報的0146~0162段中所記載之彈性體等,且該內容被編入本說明書中。
除上述以外,還能夠較佳地使用國際公開第2016/076261號的0065~0083段中所記載之彈性體,且該等內容被編入本說明書中。
中間層形成用成分可以係氟系樹脂。
關於氟系樹脂,可例示日本特開2016-164674號公報的0064~0068段中所記載之樹脂(例如,CYTOP等),且該內容被編入本說明書中。
<<硬化性成分>>
作為中間層形成用成分的第二實施形態,可舉出包含硬化性成分之層。本實施形態中,中間層形成用成分係具有交聯性基團之樹脂,或者係具有交聯性基團之單體,或者係樹脂(可以具有交聯性基團,亦可以不具有交聯性基團)與交聯劑的組合為較佳。
本發明中所使用之中間層形成用成分中,具有交聯性基團之硬化性成分係自由基聚合性化合物或藉由酸的作用產生交聯反應之化合物為較佳。硬化性成分能夠從以下說明之化合物中任意選擇。
自由基聚合性化合物的官能基數係指1分子中的自由基聚合性基團的數量。所謂自由基聚合性基團,典型地,係指能夠藉由光化射線或放射線的照射或自由基的作用而聚合之基團。
自由基聚合性基團例如係能夠進行加成聚合反應之官能基為較佳。作為能夠進行加成聚合反應之官能基,可舉出乙烯性不飽和鍵基團。作為乙烯性不飽和鍵基團,乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基及烯丙基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳。亦即,本發明中所使用之自由基聚合性化合物係(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,丙烯酸酯化合物為進一步較佳。
又,作為陽離子聚合性化合物,環氧基為較佳。
自由基聚合性化合物例如可以係單體、預聚物、亦即二聚體、三聚體及寡聚物、聚合物或該等的混合物以及該等的多聚體等化學形態的任一種,但是單體或寡聚物為較佳,單體為更佳。
關於單體,典型地為低分子化合物,分子量係2000以下為較佳,1500以下為更佳,分子量係900以下為進一步較佳。另外,分子量的下限通常係100以上。
關於寡聚物,典型地為相對低分子量的聚合物,10個至100個的單體鍵結而得之聚合物為較佳。重量平均分子量係2,000~ 20,000為較佳,2,000~15,000為更佳,2,000~10,000為進一步較佳。
聚合物為高分子量的聚合物,重量平均分子量係20,000以上為較佳。
中間層形成用成分中的自由基聚合性化合物的聚合性基團當量(mmol/g)係0.1~7.0為較佳,1.0~6.0為更佳,2.0~5.0為進一步較佳。若自由基聚合性化合物的聚合性基團當量變得過高,則具有因硬化時的硬化收縮而在感光層中產生龜裂之可能性。另一方面,若自由基聚合性化合物的聚合性基團當量過低,則具有硬化性不充分之可能性。另外,聚合性基團當量(mmol/g)表示中間層形成用成分的每一質量所含之聚合性基團的(mmol)數量。
作為自由基聚合性化合物為單體或寡聚物之情形的例子,可舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、巴豆酸、異巴豆酸、順丁烯二酸等)或其酯類、醯胺類以及該等的多聚體,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯、及不飽和羧酸與多元醇化合物的醯胺類、以及該等的多聚體。
又,還可較佳地使用具有羥基、胺基、巰基等親核性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或多官能的羧酸的脫水縮合反應物等。
又,具有異氰酸酯基、環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇類的加成反應物、以及具有鹵素基團、對甲苯磺醯氧基等脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能的醇類、胺類、硫醇類的取代反應物亦為較佳。
又,作為另一例,還能夠使用取代為不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯苯衍生物、乙烯基醚、烯丙基醚等而得之化合物群組,來代替上述不飽和羧酸。
作為多元醇化合物與不飽和羧酸的酯的單體的具體例,作為丙烯酸酯,具有乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、伸丁二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、1,4-環己二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、山梨醇三丙烯酸酯、山梨醇四丙烯酸酯、山梨醇五丙烯酸酯、山梨醇六丙烯酸酯、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、異氰脲酸環氧乙烷(EO)改質三丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯寡聚物等。
作為甲基丙烯酸酯,具有伸丁二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸甲酯、三羥甲基乙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、山梨醇三甲基丙烯酸酯、山梨醇四甲基丙烯酸酯、雙[對(3-甲基丙烯醯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]二甲基甲烷、雙-[對(甲基丙烯醯氧基乙氧基)苯基]二甲基甲烷等。
作為伊康酸酯,具有乙二醇二伊康酸酯、丙二醇二伊康酸酯、1,3-丁二醇二伊康酸酯、1,4-丁二醇二伊康酸酯、伸丁二醇二伊康酸酯、季戊四醇二伊康酸酯、山梨醇四伊康酸酯等。
作為巴豆酸酯,具有乙二醇二巴豆酸酯、伸丁二醇二巴豆酸酯、季戊四醇二巴豆酸酯等。
作為異巴豆酸酯,具有乙二醇二異巴豆酸酯、季戊四醇二異巴豆酸酯、山梨醇四異巴豆酸酯等。
作為順丁烯二酸酯,具有乙二醇二馬來酸酯、三乙二醇二馬來酸酯、季戊四醇二馬來酸酯、山梨醇四馬來酸酯等。
作為其他酯的例子,例如,還可較佳地使用日本特公昭46-027926號公報、日本特公昭51-047334號公報、日本特開昭57-196231號公報中所記載之脂肪族醇系酯類、日本特開昭59-005240號公報、日本特開昭59-005241號公報、日本特開平02-226149號公報中所記載之具有芳香族系骨架者、日本特開平01-165613號公報中所記載之含有胺基者等,且該等內容被編入本說明書中。
又,作為多元醇化合物與不飽和羧酸的醯胺的單體的具體例,具有亞甲基雙-丙烯醯胺、亞甲基雙-甲基丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙-丙烯醯胺、1,6-六亞甲基雙-甲基丙烯醯胺、二乙烯三胺三丙烯醯胺、苯二亞甲基雙丙烯醯胺、苯二亞甲基雙甲基丙烯醯胺等。
作為其他較佳的醯胺系單體的例子,能夠舉出日本特公昭54-021726號公報中所記載之具有伸環己基結構者,且該等內容被編入本說明書中。
又,使用異氰酸酯與羥基的加成反應而製造出之胺酯系加成聚合性單體亦為較佳,作為該種具體例,例如可舉出將由下述式(A)表示之含有羥基之乙烯基單體加成到日本特公昭48-041708號公報中所記載之在1分子中具有2個以上的異氰酸酯基之聚異氰酸酯化合物而得之在1分子中含有2個以上的聚合性乙烯基之乙烯基胺酯化合物等。
CH2 =C(R4 )COOCH2 CH(R5 )OH (A)
(其中,R4 及R5 表示H或CH3 。)
又,如日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之丙烯酸胺酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺酯化合物類亦為較佳,且該等內容被編入本說明書中。
又,作為自由基聚合性單體,還能夠將日本特開2009-288705號公報的段落號0095~段落號0108中所記載之化合物較佳地用於本發明中,且該等內容被編入本說明書中。
又,作為自由基聚合性單體,具備具有至少1個能夠加成聚合之伸乙基且在常壓下具有100℃以上的沸點之乙烯性不飽和基團之化合物亦為較佳。
作為其例子,能夠舉出聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等單官能的丙烯酸酯、丙烯酸甲酯;聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧基丙基)醚、三(丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、將環氧乙烷、環氧丙烷加成到甘油、三羥甲基乙烷等多官能醇之後進行(甲基)丙烯酸酯化而得者、如日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號公報中所記載之胺酯(甲基)丙烯酸酯類、日本特開昭48-064183號公報、日本特公昭49-043191號公報、日本特公昭52-030490號公報中分別記載之聚酯丙烯酸酯類、作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物之環氧丙烯酸酯類等多官能的丙烯酸酯、丙烯酸甲酯及該等的混合物。
還能夠舉出使縮水甘油(甲基)丙烯酸酯等具有環狀醚基和乙烯性不飽和基團之化合物與多官能羧酸進行反應而獲得之多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為其他較佳的自由基聚合性單體,還能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號等中所記載之具有茀環且具有2官能以上的乙烯性聚合性基團之化合物、卡多樹脂,且該等內容被編入本說明書中。
進而,作為自由基聚合性單體的其他例,還能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中所記載之特定的不飽和化合物、日本特開平02-025493號公報中所記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,在某種情形下,可較佳地使用日本特開昭61-022048號公報中所記載之含有全氟烷基之結構。進而,還能夠使用在日本接著協會誌(Journal of the Adhesion Society of Japan) vol.20、No.7、300~308頁(1984年)中作為光硬化性單體及寡聚物而介紹者,且該等內容被編入本說明書中。
又,作為在常壓下具有100℃以上的沸點,且具有至少1個能夠加成聚合之乙烯性不飽和基團之化合物,日本特開2008-292970號公報的段落號0254~0257中所記載之化合物亦為較佳,且該等內容被編入本說明書中。
除了上述以外,還能夠較佳地使用由下述式(MO-1)~(MO-5)表示之自由基聚合性單體。另外,式中,在T為氧伸烷基(oxyalkylene)的情形下,碳原子側的末端與R鍵結。
[化5]
[化6]
上述式中,n為0~14的整數,m為1~8的整數。在一分子內存在複數個之R、T可以各自相同,亦可以各自不同。
由上述式(MO-1)~(MO-5)表示之自由基聚合性單體的每一個中,複數個R內的至少1個表示由-OC(=O)CH=CH2 、或-OC(=O)C(CH3 )=CH2 表示之基團。
作為由上述式(MO-1)~(MO-5)表示之、自由基聚合性單體的具體例,還能夠將日本特開2007-269779號公報的段落號0248~0251中所記載之化合物較佳地用於本發明中,且該等內容被編入本說明書中。
又,還能夠使用在日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及(2)而與其具體例一同記載之、將環氧乙烷、環氧丙烷加成到上述多官能醇之後進行(甲基)丙烯酸酯化而得之化合物,來作為自由基聚合性單體。
其中,作為自由基聚合性單體,二季戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造);二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品, KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、及經由乙二醇、丙二醇殘基而鍵結有該等(甲基)丙烯醯基之結構為較佳。還能夠使用該等寡聚物型。
作為自由基聚合性單體,係多官能單體,亦可以具有羧基、磺酸基、磷酸基等酸基。因此,如乙烯性化合物如上所述那樣為混合物之情形那樣,只要係具有未反應的羧基者,則能夠直接使用其,但是可以依需要使非芳香族羧酸酐與上述乙烯性化合物的羥基進行反應而導入酸基。在該情形下,作為所使用之非芳香族羧酸酐的具體例,可舉出四氫鄰苯二甲酸酐、烷化四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、烷化六氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐、順丁烯二酸酐。
作為具有酸基之單體,係脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯,使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之多官能單體為較佳,特佳為在該酯中脂肪族多羥基化合物為季戊四醇或二季戊四醇者。作為市售品,例如可舉出作為TOAGOSEI CO.,LTD.製造的多元酸改質丙烯酸寡聚物之M-510、M-520等。
本發明中,可以依需要併用不具有酸基之多官能單體和具有酸基之多官能單體,來作為單體。
作為具有酸基之多官能單體的較佳的酸值,為0.1~40 mg-KOH/g,特佳為5~30 mg-KOH/g。具有如下傾向:若多官能單體的酸值過低,則顯影溶解特性下降,若過高,則難以製造或操作且光聚合性下降,像素的表面平滑性等硬化性差。因此,在併用2種以上的酸基不同的多官能單體之情形、或併用不具有酸基之多官能單體之情形下,調節成作為整個多官能單體的酸基在上述範圍內為較佳。
又,作為自由基聚合性單體,含有具有己內酯結構之多官能性單體為較佳。
作為具有己內酯結構之多官能性單體,只要在其分子內具有己內酯結構,則並無特別限定,但是例如能夠舉出藉由將三羥甲基乙烷、二三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、甘油、二甘油、三羥甲基三聚氰胺等多元醇和(甲基)丙烯酸及ε-己內酯進行酯化而得之ε-己內酯改質多官能(甲基)丙烯酸酯。其中,具有由下述式(B)表示之己內酯結構之多官能性單體為較佳。
式(B)
[化7]
(式中,6個R全部為由下述式(C)表示之基團,或者6個R中的1~5個為由下述式(C)表示之基團,剩餘部分為由下述式(D)表示之基團。)
式(C)
[化8]
(式中,R1 表示氫原子或甲基,m表示1或2,“*”表示鍵結鍵。)
式(D)
[化9]
(式中,R1 表示氫原子或甲基,“*”表示鍵結鍵。)
又,作為多官能單體,係選自包含由下述式(i)或(ii)表示之化合物的群組中之至少1種亦為較佳。
[化10]
上述式(i)及(ii)中,E分別獨立地表示-((CH2 )yCH2 O)-或-((CH2 )yCH(CH3 )O)-,y各自獨立地表示0~10的整數,X分別獨立地表示(甲基)丙烯醯基、氫原子或羧基。
上述式(i)中,(甲基)丙烯醯基的總計為3個或4個,m各自獨立地表示0~10的整數,各m的總計為0~40的整數。但是,在各m的總計為0的情形下,X中的任一個為羧基。
上述式(ii)中,(甲基)丙烯醯基的總計為5個或6個,n各自獨立地表示0~10的整數,各n的總計為0~60的整數。但是,在各n的總計為0的情形下,X中的任一個為羧基。
上述式(i)中,m係0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。
又,各m的總計係2~40的整數為較佳,2~16的整數為更佳,4~8的整數為特佳。
上述式(ii)中,n係0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。
又,各n的總計係3~60的整數為較佳,3~24的整數為更佳,6~12的整數為特佳。
又,式(i)或式(ii)中的-((CH2 )yCH2 O)-或-((CH2 )yCH(CH3 )O)-係氧原子側的末端與X鍵結之形態為較佳。
尤其,式(ii)中,6個X全部係丙烯醯基之形態為較佳。
由上述式(i)或(ii)表示之化合物能夠依據如下習知之公知的步驟來合成:使環氧乙烷或環氧丙烷藉由開環加成反應將開環骨架鍵結於季戊四醇或二季戊四醇之步驟;及例如使(甲基)丙烯醯氯與開環骨架的末端羥基進行反應而導入(甲基)丙烯醯基之步驟。各步驟為眾所周知之步驟,本區域技術人員能夠輕易地合成由式(i)或(ii)表示之化合物。
由上述式(i)、(ii)表示之化合物中,季戊四醇衍生物或二季戊四醇衍生物為更佳。
具體而言,可舉出由下述式(a)~(f)表示之化合物(以下,還稱為“例示化合物(a)~(f)”。),其中,例示化合物(a)、(b)、(e)、(f)為較佳。
[化11]
[化12]
作為由式(i)、(ii)表示之自由基聚合性單體的市售品,例如可舉出Sartomer Company, Inc製造的具有4個伸乙氧基鏈之4官能丙烯酸酯亦即SR-494、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造的具有6個戊烯氧基鏈之6官能丙烯酸酯亦即DPCA-60、具有3個異伸丁氧基鏈之3官能丙烯酸酯亦即TPA-330等。
又,作為自由基聚合性單體,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之丙烯酸胺酯類、日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺酯化合物類亦為較佳。進而,作為聚合性單體,還能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中所記載之、在分子內具有胺基結構、硫醚結構之加成聚合性單體類。
作為自由基聚合性單體的市售品,可舉出胺酯寡聚物UAS-10、UAB-140、UA-7200、A-TMMT、A-9300、AD-TMP、A-DPH、A-TMM-3、A-TMPT、A-TMPT-9EO、U-4HA、U-15HA、A-BPE-4、A-BPE-20、AT-20E(Shin-Nakamura Chemical Co, Ltd.製造)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600、LIGHT ACRYLATE TMP-A(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製造)等。
本自由基聚合性單體中,關於2官能以下的自由基聚合性單體及3官能以上的自由基聚合性單體,可以分別單獨使用1種,併用2種以上為較佳,就具有三維交聯結構之觀點而言,包含至少1種3官能以上的自由基聚合性單體為較佳。
尤其,本發明中所使用之自由基聚合性單體係非水溶性之多官能的丙烯酸酯為較佳。
自由基聚合性單體可以僅使用1種,亦可以組合2種以上來使用。
就良好的靈敏度的觀點而言,相對於中間層形成用組成物的總固體成分,自由基聚合性單體的含量係5~95質量%為較佳,10~90質量%為更佳,20~80質量%為進一步較佳。
在自由基聚合性化合物為聚合物之情形下,作為自由基聚合性聚合物,能夠使用(甲基)丙烯酸系聚合物、苯乙烯系聚合物、聚胺酯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯縮醛樹脂(較佳為聚乙烯縮丁醛樹脂)、聚乙烯縮甲醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛清漆樹脂等,在聚合物的側鏈具有自由基聚合性基團。
自由基聚合性聚合物通常藉由利用自由基聚合等而使具有聚合之部分結構之單體聚合來合成,且具有源自具有聚合之部分結構之單體之構成單元。作為聚合之部分結構,例如能夠舉出乙烯性聚合性部分結構。
就在側鏈具有自由基聚合性基團之聚合物之製造方法的觀點而言,能夠較佳地使用(甲基)丙烯酸系聚合物、聚胺酯樹脂。
自由基聚合性基團例如係能夠進行加成聚合反應之官能基為較佳,作為能夠進行加成聚合反應之官能基,可舉出乙烯性不飽和基團。作為乙烯性不飽和鍵基團,乙烯基苯基、烯丙基、(甲基)丙烯醯基、乙烯基、乙烯氧基、炔基為較佳。其中,就靈敏度的觀點而言,具有(甲基)丙烯醯基為特佳。
關於自由基聚合性聚合物,例如,將游離基(聚合起始自由基或聚合性化合物的聚合過程中的生長自由基)加成到該聚合性基團,在聚合物之間直接或經由聚合性單體的聚合鏈進行加成聚合,並在聚合物的分子之間形成交聯而硬化。或者,聚合物中的原子(例如,與官能性交聯基相鄰之碳原子上的氫原子)藉由游離基而拉出以生成自由基,該等彼此鍵結,藉此在聚合物的分子之間形成交聯而硬化。
具體而言,聚合物具有選自包含由下述式(X)表示之基團、由下述式(Y)表示之基團、及由下述式(Z)表示之基團的群組中之1種以上基團來作為自由基聚合性基團為較佳,具有由下述式(X)表示之基團為更佳。
式(X) 式(Y) 式(Z)
[化13]
(式中,X及Y分別獨立地表示氧原子、硫原子或-N(R12 )-。Z表示氧原子、硫原子、-N(R12 )-或伸苯基。R1 ~R12 分別獨立地表示氫原子或1價的取代基。)
式(X)中,R1 ~R3 分別獨立地表示氫原子或1價的取代基,例如,作為R1 ,可舉出氫原子、1價的有機基、例如可以具有取代基之烷基等,其中,氫原子、甲基、甲基烷氧基、甲酯基為較佳。又,R2 及R3 分別獨立地舉出氫原子、鹵素原子、胺基、二烷基胺基、羧基、烷氧基羰基、磺基、硝基、氰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基、可以具有取代基之烷氧基、可以具有取代基之芳氧基、可以具有取代基之烷基胺基、可以具有取代基之芳基胺基、可以具有取代基之烷基磺醯基、可以具有取代基之芳基磺醯基等,其中,氫原子、羧基、烷氧基羰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基為較佳。在此,作為能夠導入之取代基,可舉出甲氧羰基、乙氧羰基、異丙氧羰基、甲基、乙基、苯基等。X表示氧原子、硫原子或-N(R12 )-,作為R12 ,可舉出氫原子、可以具有取代基之烷基等。
式(Y)中,R4 ~R8 分別獨立地表示氫原子或1價的取代基,例如可舉出氫原子、鹵素原子、胺基、二烷基胺基、羧基、烷氧基羰基、磺基、硝基、氰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基、可以具有取代基之烷氧基、可以具有取代基之芳氧基、可以具有取代基之烷基胺基、可以具有取代基之芳基胺基、可以具有取代基之烷基磺醯基、可以具有取代基之芳基磺醯基等,其中,氫原子、羧基、烷氧基羰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基為較佳。作為能夠導入之取代基,可例示在式(X)中舉出者。Y表示氧原子、硫原子或-N(R12 )-。作為R12 ,可舉出在式(X)中舉出者。
式(Z)中,R9 ~R11 分別獨立地表示氫原子或1價的取代基,例如可舉出氫原子、鹵素原子、胺基、二烷基胺基、羧基、烷氧基羰基、磺基、硝基、氰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基、可以具有取代基之烷氧基、可以具有取代基之芳氧基、可以具有取代基之烷基胺基、可以具有取代基之芳基胺基、可以具有取代基之烷基磺醯基、可以具有取代基之芳基磺醯基等,其中,氫原子、羧基、烷氧基羰基、可以具有取代基之烷基、可以具有取代基之芳基為較佳。在此,作為取代基,可同樣地例示在式(X)中舉出者。Z表示氧原子、硫原子、-N(R12 )-或伸苯基。作為R12 ,可舉出在式(X)中舉出者。其中,具有由式(X)表示之甲基丙烯醯基之自由基聚合性基團為較佳。
在自由基聚合性聚合物中導入具有自由基聚合性基團(例如,如上述之乙烯性不飽和基團)之構成單元之情形下,每1 g聚合物,藉由碘滴定(自由基聚合性基團的含量的測量),其含量較佳為0.1~10.0 mmol,更佳為1.0~7.0 mmol,特佳為2.0~5.5 mmol。在該範圍內,可獲得良好的靈敏度和良好的保存穩定性。
關於自由基聚合性聚合物,典型地,包含具有自由基聚合性基團之構成單元,相對於自由基聚合性聚合物的所有構成單元,該情形下之具有自由基聚合性基團之構成單元的含量係1~70 mol%為較佳,2~60 mol%為更佳,5~50 mol%為進一步較佳。
自由基聚合性基團能夠藉由如下反應來導入:(a)使用了聚合物側鏈的羥基與具有自由基聚合反應性基團之異氰酸酯類之胺酯化反應;(b)使用了聚合物側鏈的羥基與具有自由基聚合反應性基團之羧酸、羧酸鹵化物、磺酸鹵化物或羧酸酐之酯化反應;(c)使用了聚合物側鏈的羧基或其鹽與具有自由基聚合反應性基團之異氰酸酯類之反應;(d)使用了聚合物側鏈的鹵化羰基、羧基或其鹽與具有自由基聚合反應性基團之醇類之酯化反應;(e)使用了聚合物側鏈的鹵化羰基、羧基或其鹽與具有自由基聚合反應性基團之胺類之醯胺化反應;(f)使用了聚合物側鏈的胺基與具有自由基聚合反應性基團之羧酸、羧酸鹵化物、磺酸鹵化物或羧酸酐之醯胺化反應;(g)聚合物側鏈的環氧基與具有自由基聚合反應性基團之各種親核性化合物的開環反應;及(h)聚合物側鏈的鹵烷基與具有自由基聚合反應性基團之醇類的醚化反應。
自由基聚合性聚合物包含具有至少1個前述之由式(X)~(Z)表示之基團之構成單元為較佳。作為該種構成單元,具體而言,由下述式(W)表示之構成單元為更佳。
式(W)
[化14]
式(W)中,R101 ~R103 分別獨立地表示氫原子、碳數1~6的烷基或鹵素原子。T表示由上述式(X)~(Z)中的任一個表示之自由基聚合性基團,較佳的態樣亦與在上述自由基聚合性基團中說明者相同。
式(W)中,A表示選自包含單鍵或-CO-、-O-、-NH-、2價的脂肪族基、2價的芳香族基及該等的組合的群組中之2價的連結基。以下舉出包含組合之A的具體例L1 ~L18 。另外,下述例中,左側與主鏈鍵結,右側與由上述式(X)~(Z)中的任一個表示之自由基聚合性基團鍵結。
L1 :-CO-NH-2價的脂肪族基-O-CO-NH-2價的脂肪族基-
L2 :-CO-NH-2價的脂肪族基-
L3 :-CO-2價的脂肪族基-
L4 :-CO-O-2價的脂肪族基-
L5 :-2價的脂肪族基-
L6 :-CO-NH-2價的芳香族基-
L7 :-CO-2價的芳香族基-
L8 :-2價的芳香族基-
L9 :-CO-O-2價的脂肪族基-CO-O-2價的脂肪族基-
L10 :-CO-O-2價的脂肪族基-O-CO-2價的脂肪族基-
L11 :-CO-O-2價的芳香族基-CO-O-2價的脂肪族基-
L12 :-CO-O-2價的芳香族基-O-CO-2價的脂肪族基-
L13 :-CO-O-2價的脂肪族基-CO-O-2價的芳香族基-
L14 :-CO-O-2價的脂肪族基-O-CO-2價的芳香族基-
L15 :-CO-O-2價的芳香族基-CO-O-2價的芳香族基-
L16 :-CO-O-2價的芳香族基-O-CO-2價的芳香族基-
L17 :-CO-O-2價的芳香族基-O-CO-NH-2價的脂肪族基-
L18 :-CO-O-2價的脂肪族基-O-CO-NH-2價的脂肪族基-
在此,2價的脂肪族基係指伸烷基、取代伸烷基、伸烯基、取代伸烯基、伸炔基、取代伸炔基或聚伸烷氧基。其中,伸烷基、取代伸烷基、伸烯基及取代伸烯基為較佳,伸烷基及取代伸烷基為進一步較佳。
關於2價的脂肪族基,相較於環狀結構,鏈狀結構者為較佳,進而,相較於具有支鏈之鏈狀結構,直鏈狀結構者為較佳。2價的脂肪族基的碳數係1~20為較佳,1~15為更佳,1~12為進一步較佳,1~10為更進一步較佳,1~8為更進一步較佳,1~4為特佳。
作為2價的脂肪族基的取代基的例子,可舉出鹵素原子(F、Cl、Br、I)、羥基、羧基、胺基、氰基、芳基、烷氧基、芳氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、醯氧基、單烷基胺基、二烷基胺基、芳基胺基及二芳基胺基等。
作為2價的芳香族基的例子,可舉出伸苯基、取代伸苯基、伸萘基及取代伸萘基,伸苯基為較佳。
作為2價的芳香族基的取代基的例子,除了上述2價的脂肪族基的取代基的例子以外,還可舉出烷基。
關於自由基聚合性聚合物,只要不損害本發明的效果,則除了具有自由基聚合性基團之構成單元以外,還可以具有其他構成單元為較佳。在如(甲基)丙烯酸系聚合物那樣藉由自由基聚合能夠合成之聚合物的情形下,為了添加其他構成單元,使自由基聚合性單體共聚為較佳。作為能夠共聚之單體,例如可舉出選自丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類、N,N-2取代丙烯醯胺類、N,N-2取代甲基丙烯醯胺類、苯乙烯類、丙烯腈類、甲基丙烯腈類等中之單體。
具體而言,例如可舉出丙烯酸烷基酯(烷基的碳數係1~20者為較佳)等丙烯酸酯類、(具體而言,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸-叔辛基、丙烯酸氯乙酯、丙烯酸2,2-二甲基羥丙酯、5-羥基戊基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷單丙烯酸酯、季戊四醇單丙烯酸酯、縮水甘油丙烯酸酯、丙烯酸酯芐酯、丙烯酸甲氧基芐酯、丙烯酸糖酯、丙烯酸四氫糖酯等)、丙烯酸芳酯(例如,丙烯酸苯酯等)、甲基丙烯酸烷基酯(上述烷基的碳數係1~20者為較佳)等甲基丙烯酸酯類(例如,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸4-羥丁酯、5-羥基戊基丙烯酸甲酯、2,2-二甲基-3-甲基丙烯酸羥丙酯、三羥甲基丙烷單丙烯酸甲酯、季戊四醇單丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸糖酯、甲基丙烯酸四氫糖酯等)、甲基丙烯酸芳酯(例如,甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲苯酯、甲基丙烯酸萘酯等)、苯乙烯、烷基苯乙烯等苯乙烯(例如,甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、環己基苯乙烯、癸基苯乙烯、苄基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、三氟甲基苯乙烯、乙氧基甲基苯乙烯、乙醯氧基甲基苯乙烯等)、烷氧基苯乙烯(例如,甲氧基苯乙烯、4-甲氧基-3-甲基苯乙烯、二甲氧基苯乙烯等)、鹵化苯乙烯(例如氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三氯苯乙烯、四氯苯乙烯、五氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、碘苯乙烯、氟苯乙烯、三氟苯乙烯、2-溴-4-三氟甲基苯乙烯、4-氟-3-三氟甲基苯乙烯等)、丙烯腈、甲基丙烯腈等。
關於聚合性聚合物,由於實質上不溶於水為較佳,因此聚合性聚合物可以具有親水性基團,亦可以不具有親水性基團,但是不具有為較佳。在此,所謂實質上不溶,係在上述定義之不溶或難溶之溶解度為較佳。
作為親水性基團,例如能夠舉出羧基、磺醯胺基、磺醯亞胺基、雙磺醯亞胺基、α位被電子吸引基取代而得之脂肪族醇(例如六氟異丙醇基、-C(CF3 )2 OH)、OH基等。
自由基聚合性聚合物的質量平均分子量(Mw)係2,500以上為較佳,2,500~1,000,000為更佳,5,000~1,000,000為進一步較佳。聚合物(A)的分散度(質量平均分子量/數平均分子量)係1.1~10為較佳。
自由基聚合性聚合物可以依需要組合2種以上來使用。
就良好的靈敏度的觀點而言,相對於中間層形成用組成物的總固體成分,自由基聚合性聚合物的含量係5~95質量%為較佳,10~90質量%為更佳,20~80質量%為進一步較佳。自由基聚合性聚合物可以僅包含1種,亦可以包含2種以上。在包含2種以上之情形下,總量在上述範圍內為較佳。
以下,作為自由基聚合性聚合物的具體例,能夠參閱國際公開第2015/064603號的0136~0141段的記載,且該等內容被編入本說明書中。
中間層形成用組成物可以含有酸交聯劑。作為酸交聯劑,例如能夠參閱日本特開2017-171784號公報的[0130]~[0155],並將在此記載者編入本說明書中。
此外,作為中間層形成用成分的具體例,Septon(商品名稱,Kuraray Co., Ltd.製造)(下述式S-1、S-2)、SE樹脂(Asahi Kasei Corporation製造)、聚烷氧基苯乙烯(例如,聚(對丁氧基苯乙烯)等,作為烷氧基,碳數1~12為較佳,1~6為更佳,2~6為進一步較佳)、聚醯氧基苯乙烯(聚(對乙醯氧基苯乙烯)等,作為醯氧基,碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳)、尼龍系樹脂(AQ尼龍(TORAY INDUSTRIES, INC.製造)等(下述式AQ-1))、氟系樹脂(例如,CYTOP(ASAHI GLASS CO.,LTD.製造)(下述式C1)、丙烯酸系樹脂(甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸甲酯樹脂等)為特佳。
[化15]

[化16]

[化17]

又,作為中間層形成用成分的具體例,作為交聯系的例子,可舉出Shin-Nakamura Chemical Co, Ltd.製造的NK Oligo(寡聚)系列、NK Ester(酯)系列。
中間層形成用組成物中,中間層形成用成分的含量可以適當地調節,但是例如係1質量%以上為較佳,3質量%以上為更佳,亦可以係5質量%以上、5.5質量%以上。作為上限,50質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳,15質量%下為進一步較佳,10質量%以下為更進一步較佳。中間層形成用成分可以僅使用1種,亦可以使用複數種。在使用複數種之情形下,其總量在上述範圍內。
<<溶劑>>
關於中間層形成用組成物中所含之溶劑,以水溶性樹脂層的溶解者為1%以下之方式進行選擇。中間層形成用組成物中所含之溶劑具有包含芳香族基及脂環基的群組中之至少1個為較佳,具有芳香族基及脂環基的至少1者之烴系溶劑為更佳。
作為中間層形成用組成物中所含之溶劑,能夠適當地選擇並使用以下有機溶劑。
<<<烴系溶劑>>>
作為烴系溶劑,可舉出具有芳香族基及脂環基的至少1者之溶劑。作為芳香族溶劑,可舉出具有苯環、萘環、蒽環、菲環、葩(Phenalene)環、茀環、苊烯環、聯苯環、茚環、茚烷環、三亞苯環、嵌二萘環、䓛環、苝環、四氫萘環之溶劑。其中,具有苯環之溶劑為較佳,作為苯環衍生物,可舉出甲苯、二甲苯、均三甲苯等作為較佳者。
在具有脂環基之溶劑中,作為脂環基,可舉出具有環丙烷環、環丁烷環、環丁烯環、環戊烷環、環己烷環、環己烯環、環庚烷環、環辛烷環、二環戊二烯環、四氫二環戊二烯環、八氫萘環、十氫萘環、六氫茚烷環、莰烷環、降莰烷環、降莰烯環、異莰烷環、雙環壬烷環、三環癸烷環、四環十二烷環、金剛烷環來作為脂環基之溶劑等。
此外,例如可舉出己烷、辛烷、癸烷、乙基苯、1-甲基萘等,二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯苯、二氯苯、氯甲苯等鹽化烴類亦被分類為烴系溶劑。
<<<非質子性極性溶劑>>>
能夠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、二丙二醇二烷基醚類、二丙二醇單烷基醚乙酸酯類、酯類、酮類、醯胺類、內酯類等。
更具體而言,能夠舉出(1)乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚、乙二醇單丁基醚等乙二醇單烷基醚類;(2)乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丙基醚等乙二醇二烷基醚類;(3)乙二醇單甲基醚乙酸酯、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯等乙二醇單烷基醚乙酸酯類;(4)丙二醇單甲醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚等丙二醇單烷基醚類;(5)丙二醇二甲基醚、丙二醇二乙基醚等丙二醇二烷基醚類;(6)丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、丙二醇單丁基醚乙酸酯等丙二醇單烷基醚乙酸酯類;(7)二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚等二乙二醇二烷基醚類;(8)二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單丙基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯等二乙二醇單烷基醚乙酸酯類;(9)二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單丙基醚、二丙二醇單丁基醚等二丙二醇單烷基醚類;(10)二丙二醇二甲基醚、二丙二醇二乙基醚、二丙二醇乙基甲基醚等二丙二醇二烷基醚類;(11)二丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單乙基醚乙酸酯、二丙二醇單丙基醚乙酸酯、二丙二醇單丁基醚乙酸酯等二丙二醇單烷基醚乙酸酯類;(12)乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸正丙酯、乳酸異丙酯、乳酸正丁酯、乳酸異丁酯、乳酸正戊酯、乳酸異戊酯等乳酸酯類;(13)乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸正戊酯、乙酸異戊酯、乙酸正己基、乙酸2-乙基己酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸異丙酯、丙酸正丁酯、丙酸異丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、丁酸異丁酯等脂肪族羧酸酯類;(14)羥基乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸乙酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基丁酸酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯等其他酯類;(15)甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基-正丁基酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、環己酮等酮類;(16)N-庚酮醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酸三醯胺、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等醯胺類;(17)γ-丁內酯等內酯類等。
進而,還能夠依需要添加苄基乙基醚、二己基醚、乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、異佛爾酮、已酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、苯甲醚、乙酸芐酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、順丁烯二酸二乙酯、碳酸乙二酯,碳酸丙二酯,亞碸溶劑、二甲基亞碸、1-甲基-2-咪唑啶酮、1-甲基-2-吡咯烷酮等有機溶劑。
<<<質子性極性溶劑>>>
例如,為甲醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環己醇、甲基纖溶劑、乙基纖溶劑、乙二醇等醇系溶劑。此外,羧酸化合物、磺酸化合物、胺化合物等亦能夠劃分為該群組的溶劑。
<<<氟系溶劑>>>
可舉出全氟碳(PFC),氫氯氟碳(HCFC),氫氟碳(HFC),環狀的氟系溶劑,氫氟醚(HFE)等。具體而言,能夠例示1,4-二氟苯、1,1,2,2-四氯二氟乙烷、四氟丙醇、三氟乙醯乙酸乙酯、全氟庚烷、六氟異丙醇、全氟丁基乙醇、五氟丙醇、六氟苯、全氟丁基四氫呋喃、全氟聚醚類、氟苯酚等。
中間層形成用組成物中的溶劑的含量例如係50質量%以上為較佳,60質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳。作為上限,99質量%以下為較佳,98質量%以下為更佳,97質量%下為進一步較佳。中間層形成用成分可以使用1種,亦可以使用複數種。在使用複數種之情形下,其總量在上述範圍內。
<<遮光劑>>
中間層包含遮光劑為較佳。作為遮光劑,能夠以通常的量使用通常的遮光劑。遮光劑可以使用1種,亦可以使用複數種。藉由摻合遮光劑,能夠進一步抑制由光引起之對有機半導體層等的損傷。亦即,習知,若在積層體中,依次積層有機半導體層、水溶性樹脂層、感光層,則有機半導體層有時會因用於曝光感光層之光照射而受損。又,習知,若在水溶性樹脂層中摻合遮光劑,則由於水溶性樹脂層與有機半導體層接觸,因此有機半導體層有時會因遮光劑本身而受損。本發明中,由於水溶性樹脂層存在於有機半導體層與中間層之間,因此即使摻合遮光劑,亦能夠抑制對有機半導體層之損傷。作為遮光劑,可舉出奈米粒子化至10~50 nm之碳黑、鈦黑、銀、銅錫合金、銀錫合金等金屬膠體等。
在水溶性樹脂組成物的固體成分中,遮光劑的摻合量係以較佳為1~50質量%、更佳為3~40質量%、進一步較佳為5~25質量%的比例包含之量。
<<界面活性劑>>
在中間層形成用組成物中可以含有界面活性劑。作為界面活性劑,含有氟系和/或矽系界面活性劑(氟系界面活性劑、矽系界面活性劑、具有氟原子和矽原子這兩者之界面活性劑)中的任一種或2種以上為更佳。作為界面活性劑,可舉出矽化合物、氟系界面活性劑。
作為該等氟系界面活性劑、矽系界面活性劑,例如能夠舉出日本特開昭62-036663號公報、日本特開昭61-226746號公報、日本特開昭61-226745號公報、日本特開昭62-170950號公報、日本特開昭63-034540號公報、日本特開平07-230165號公報、日本特開平08-062834號公報、日本特開平09-054432號公報、日本特開平09-005988號公報、日本特開2001-330953號公報中所記載之界面活性劑,還能夠使用市售的界面活性劑。
中間層形成用組成物中的界面活性劑的含量係0.005質量%以上為較佳,0.01質量%以上為更佳,0.02質量%以上為進一步較佳。作為上限,0.5質量%以下為較佳,0.3質量%以下為更佳,0.2質量%以下為進一步較佳。脫模劑可以使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情形下,其總量在上述範圍內為較佳。
<感光層(感光性樹脂組成物)>
感光層由感光性樹脂組成物形成。感光性樹脂組成物包含溶劑。感光層為溶解性藉由曝光而發生變化之層,本說明書中,將能夠形成感光層之樹脂統稱為感光性樹脂。
所謂溶解性的變化,可以係溶解性增加亦即容易溶解,亦可以係溶解性下降亦即難以溶解。
溶解性藉由曝光而增加者為所謂的正型感光層,溶解性藉由曝光而下降者為所謂的負型感光層。
感光層對在193~500 nm的範圍、進而在240~500 nm的範圍內具有任一波長之光化射線具有感光能力為較佳。感光能力係指相對於顯影液之溶解速度藉由光化射線及放射線的至少1者的照射(例如,在相對於i射線的照射具有感光能力之情形下,係藉由i射線的照射)而發生變化。
感光層的第一實施形態為對鹼水溶液之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。藉此,能夠進行良好的曝光/顯影。
第一實施形態中,對於感光層,使用對顯影液之溶解性藉由酸的作用而發生變化之樹脂為較佳。例如,可例示後述之FHi3950(i射線阻劑)、ArF阻劑、FB5610(學增幅型正型聚苯并㗁唑)。
感光層的第二實施形態為對乙酸丁酯之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。
第一實施形態中,感光層含有選自包含萘醌二疊氮系化合物、藉由光化射線或放射線的作用產生環化反應之化合物或者對顯影液之溶解性藉由光化射線或放射線的作用而發生變化之聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚苯并咪唑及該等的前驅物的群組中之至少1種樹脂為較佳。例如,可例示後述之OS-R1005(在本日本專利中主張之光阻劑)、IC28-T3(橡膠系負型阻劑)、Durimide7320(負型聚醯亞胺)。
作為FHi-3950(i射線阻劑),能夠參閱日本特開2002-122989號公報的[0034]-[0043]和[0046]-[0047],並將其編入本說明書中。作為ArF阻劑(正型、負型顯影),能夠參閱日本特開2013-011678號公報的[0022]-[0190],並將其編入本說明書中。作為FB5610(聚苯并㗁唑),能夠參閱日本專利55187843[0023]-[0254],並將其編入本說明書中。作為Durimide7320,能夠參閱國際公開第2017/110982號的[0011]-[0254],並將其編入本說明書中。作為橡膠系負型,還能夠使用橡膠系負型阻劑,該橡膠系負型阻劑例如使用環化橡膠和作為感光性成分之雙疊氮化合物,來作為阻劑材料,曝光之後,利用石蠟系烴溶劑進行顯影。
感光性樹脂組成物含有溶劑。關於溶劑,以中間層的溶解者相對於感光性樹脂組成物所含之溶劑成為1%以下之方式進行選擇。作為該溶劑,能夠適當地使用中間層形成用組成物中所例示之各有機溶劑。其中,苯、甲苯、均三甲苯、二甲苯、乙基苯等的芳香族烴溶劑、質子性極性溶劑或非質子性極性溶劑為較佳,具有包含羥基、酯鍵及羰基的群組中之至少1個為較佳。進而,選擇具有包含酯鍵及羰基的群組中之至少1個之溶劑為較佳。具體而言,可舉出N-甲基吡咯烷酮等吡咯烷酮類、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸伸乙酯、碳酸丙烯酯等碳酸丁烯酯的碳酸酯類、γ-丁內酯等內酯類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類或二乙二醇二烷基醚類(二乙二醇乙基甲基醚或丙二醇單甲醚乙酸酯等為特佳)。
溶劑能夠單獨使用1種,或混合使用2種以上。
關於感光性樹脂組成物中的溶劑的含量,每100質量份的感光性樹脂係1~3,000質量份為較佳,5~2,000質量份為更佳,10~1,500質量份為進一步較佳。
關於感光性樹脂組成物,通常,摻合於溶劑中,以層狀應用並進行乾燥而製膜。作為應用方法,能夠參閱水溶性樹脂層的記載。
<<其他>>
進而,依需要,能夠將1種或2種以上的抗氧化劑、可塑劑、熱自由基產生劑、熱酸產生劑、酸增殖劑、紫外線吸收劑、增稠劑及有機或無機的沉澱抑制劑等公知的添加劑分別添加於感光性樹脂組成物中。該等的詳細內容能夠參閱日本特開2011-209692號公報的段落號0143~0148的記載,且該等內容被編入本說明書中。
<試劑盒>
本發明中,可以設為組合感光性樹脂組成物、中間層形成用組成物及水溶性樹脂組成物,並分別用於形成感光層、中間層及水溶性樹脂層之試劑盒。亦即,本發明中,揭示一種試劑盒,其用於形成本發明的積層體,該試劑盒具有感光性樹脂組成物、水溶性樹脂組成物及中間層形成用組成物,上述感光層為包含上述感光性樹脂組成物的塗佈膜之層,上述水溶性樹脂層為包含上述水溶性樹脂組成物的塗佈膜之層,上述中間層為包含上述中間層形成用組成物的塗佈膜之層。
此時,作為具體的態樣,應用上述之感光性樹脂組成物的各成分、中間層形成用組成物的各成分及水溶性樹脂組成物的各成分為較佳。
<有機半導體層的圖案形成方法>
作為在本發明中能夠較佳地採用之圖案形成方法,能夠舉出下述形態。
本實施形態的有機半導體層的圖案形成方法包含:
(1)在有機半導體層上形成水溶性樹脂層之步驟;
(2)在水溶性樹脂層的與有機半導體層相反的一側上依次形成中間層和感光層之步驟;
(3)對感光層進行曝光之步驟;
(4)使用顯影液來對感光層進行顯影以製作遮罩圖案之步驟;
(5)藉由乾式蝕刻處理去除中間層、水溶性樹脂層、有機半導體層之步驟;及
(6)去除水溶性樹脂層之步驟。
<<(1)在有機半導體層上形成水溶性樹脂層之步驟>>
本實施形態的有機半導體層的圖案形成方法包含在有機半導體層上形成水溶性樹脂層之步驟。通常,在基板上形成有機半導體層之後,進行本步驟。在該情形下,水溶性樹脂層形成於有機半導體的與基板側的面相反的一側的面。關於水溶性樹脂層,通常,設置於有機半導體層的表面,但是在不脫離本發明的宗旨之範圍內可以設置其他層。具體而言,可舉出水溶性底塗層等。又,水溶性樹脂層可以僅設置1層,亦可以設置2層以上。如上所述,水溶性樹脂層使用水溶性樹脂組成物來形成為較佳。
<<(2)在水溶性樹脂層的與有機半導體層相反的一側上形成中間層和感光層之步驟>>
上述(1)的步驟之後,(2)在水溶性樹脂層的與有機半導體層側的面相反的一側上,使用中間層形成用樹脂形成中間層,進而使用感光性樹脂組成物形成感光層。
中間層及感光層可以各設置1層,亦可以各設置2層以上。在中間層與感光層、中間層與水溶性樹脂層之前可以設置其他層,但是本發明中,水溶性樹脂層、中間層、感光層依次相互接觸為較佳。
<<(3)對感光層進行曝光之步驟>>
在(2)步驟中形成感光層之後,對上述感光層進行曝光。具體而言,隔著具有既定的圖案之遮罩,對感光層照射光化射線。曝光可以僅進行1次,亦可以進行複數次。
具體而言,對設置有感光性樹脂組成物的乾燥塗膜之基板,以既定的圖案照射光化射線。曝光可以隔著遮罩進行,亦可以直接繪製既定的圖案。對於光化射線,能夠使用具有較佳為180 nm以上、更佳為240 nm以上且較佳為500 nm以下、更佳為450 nm以下的波長中的任一波長之光化射線。更具體而言,能夠使用具有365 nm(i射線)、248 nm(KrF射線)或193 nm(ArF射線)的波長之光化射線。在該步驟之後,依需要,可以在曝光後進行加熱步驟(PEB)。
在基於光化射線之曝光中,能夠使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、化學燈、雷射產生裝置、發光二極體(LED)光源等。
在使用水銀燈之情形下,能夠較佳地使用具有g射線(436 nm)、i射線(365 nm)、h射線(405 nm)等波長之光化射線。本發明中,使用i射線為較佳,這係因為可適當地發揮其效果。
在使用雷射之情形下,在固態(YAG)雷射中可較佳地使用343 nm、355 nm的波長,在準分子雷射中可較佳地使用193 nm(ArF射線)、248 nm(KrF射線)、351 nm(Xe射線),進而在半導體雷射中可較佳地使用375 nm、405 nm。其中,就穩定性、成本等的觀點而言,355 nm、405 nm為更佳。關於雷射,能夠以1次或分為複數次來對感光層進行照射。
曝光量係40~120 mJ為較佳,60~100 mJ為更佳。
雷射的每1脈衝的能量密度係0.1 mJ/cm2 以上且10,000 mJ/cm2 以下為較佳。為了使塗膜充分地硬化,0.3 mJ/cm2 以上為更佳,0.5 mJ/cm2 以上為進一步較佳,為了不會因燒蝕(ablation)現象而使塗膜分解,1,000 mJ/cm2 以下為更佳,100 mJ/cm2 以下為進一步較佳。
又,脈衝寬度係0.1納秒(以下,稱為“nsec”)以上且30,000 nsec以下為較佳。為了不會因燒蝕現象而使彩色塗膜分解,0.5 nsec以上為更佳,1 nsec以上為進一步較佳,為了與掃描曝光時相應地提高精度,1,000 nsec以下為更佳,50 nsec以下為進一步較佳。
雷射的頻率係1 Hz以上且50,000 Hz以下為較佳,10 Hz以上且1,000 Hz以下為更佳。
進而,為了縮短曝光處理時間,雷射的頻率係10 Hz以上為更佳,100 Hz以上為進一步較佳,為了與掃描曝光時相應地提高精度,10,000 Hz以下為更佳,1,000 Hz以下為進一步較佳。
關於雷射,與水銀燈相比,容易聚集交點,在無需曝光步驟中的圖案形成的遮罩且能夠減少成本之方面為較佳。
作為曝光裝置,並無特別限制,但是作為市售品,能夠使用Callisto(V-Technology Co., Ltd.製造)、AEGIS(V-Technology Co., Ltd.製造)、DF2200G(Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.製造)等。又,還可較佳地使用除上述以外的裝置。
又,依需要,還能夠通過如長波長截止濾光片、短波長截止濾光片、帶通濾光片之光譜濾光片來調節照射量。
<<(4)使用顯影液進行顯影以製作遮罩圖案之步驟>>
在(3)步驟中隔著遮罩對感光層進行曝光之後,使用顯影液進行顯影。顯影可以係正型,亦可以係負型,但是負型為較佳。
在溶顯影液包含有機溶劑之情形下,顯影液中所含之有機溶劑的sp值小於19 MPa1/2 為較佳,18 MPa1/2 以下為更佳。
作為顯影液所含之有機溶劑,能夠依據需要區分使用上述非質子性極性溶劑、質子性有機溶劑、烴系溶劑。較佳為非質子性極性溶劑或烴系溶劑,具體的化合物如上述中所例示。
有機系顯影液的蒸汽壓力在20℃的條件下係5 kPa以下為較佳,3 kPa以下為更佳,2 kPa以下為進一步較佳。藉由將有機系顯影液的蒸汽壓力設為5 kPa以下,可抑制顯影液的基板上或顯影杯內的蒸發,晶圓面內的溫度均勻性得到提高,其結果,晶圓面內的尺寸均勻性得到改善。
在顯影為鹼顯影之情形下,鹼顯影液的詳細內容能夠參閱日本特開2016-151753號公報的0110段的記載,且該等內容被編入本說明書中。
在顯影液中,還能夠依需要添加適當量的1種或2種以上的界面活性劑。
作為界面活性劑,並無特別限定,但是可較佳地使用例如在上述水溶性樹脂組成物的項中敘述之界面活性劑。
在顯影液中摻合界面活性劑之情形下,相對於顯影液的總量,其摻合量通常係0.001~5質量%,較佳為0.005~2質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
作為顯影方法,例如能夠應用如下方法:在填滿顯影液之槽中將基板浸漬一定時間之方法(浸漬法)、藉由利用表面張力使顯影液堆疊在基板表面並靜止一定時間來進行顯影之方法(覆液法(paddle method))、對基板表面噴射顯影液之方法(噴塗法)、在以恆定速度旋轉之基板上一邊以恆定速度掃描顯影液噴射噴嘴一邊持續噴射顯影液之方法(動態分配法)等。
在上述各種的顯影方法包含從顯影裝置的顯影噴嘴朝向感光層噴射顯影液之步驟之情形下,所噴射之顯影液的噴射壓力(所噴射之顯影液的每單位面積的流速)較佳為2 mL/秒/mm2 以下,更佳為1.5 mL/秒/mm2 以下,進一步較佳為1 mL/秒/mm2 以下。流速並無特別下限,但是若考慮通過量,則係0.2 mL/秒/mm2 以上為較佳。藉由將所噴射之顯影液的噴射壓力設在上述範圍內,能夠降低由顯影後的阻劑殘渣引起之圖案的缺陷。
另外,顯影液的噴射壓力(mL/秒/mm2 )為顯影裝置中的顯影噴嘴出口中的值。
作為調節顯影液的噴射壓力之方法,例如能夠舉出藉由泵等調節噴射壓力之方法、藉由利用來自加壓罐之供給調節壓力而改變之方法等。
又,在使用包含有機溶劑之顯影液進行顯影之步驟之後,可以實施一邊替換為其他有機溶劑一邊停止顯影之步驟。
<<(5)藉由乾式蝕刻處理去除中間層、水溶性樹脂層、有機半導體層之步驟>>
本發明中,藉由乾式蝕刻處理去除水溶性樹脂層、中間層及有機半導體層的非遮罩部為較佳。非遮罩部係指未殘留感光層且感光層的下層暴露之部分。圖示之形態中,去除部5a~5d對應於此。
具體而言,關於乾式蝕刻,將阻劑圖案作為蝕刻遮罩,至少對中間層、水溶性樹脂層及有機半導體層進行乾式蝕刻。作為乾式蝕刻的代表性例,具有日本特開昭59-126506號公報、日本特開昭59-046628號公報、日本特開昭58-009108號公報、日本特開昭58-002809號公報、日本特開昭57-148706號公報、日本特開昭61-041102號公報等公報中所記載之方法,在本說明書中引用並編入該記載。
作為乾式蝕刻,就形成為圖案截面更加接近矩形之觀點、進一步減低對有機半導體層的損傷之觀點而言,以下述形態進行為較佳。
包含如下蝕刻之形態為較佳:第1階段的蝕刻,使用氟系氣體和氧氣(O2 )的混合氣體蝕刻至有機半導體層未暴露之區域(深度);第2階段的蝕刻,在該第1階段的蝕刻之後,使用氮氣(N2 )和氧氣(O2 )的混合氣體蝕刻至有機半導體層暴露之區域(深度)附近為較佳;及過度蝕刻,在有機半導體層暴露之後進行。以下,對乾式蝕刻的具體方法、以及第1階段的蝕刻、第2階段的蝕刻及過度蝕刻進行說明。
關於乾式蝕刻,預先藉由下述方法求出蝕刻條件來進行。
(1)分別算出第1階段的蝕刻中的蝕刻速率(nm/分)、第2階段的蝕刻中的蝕刻速率(nm/分)。(2)分別算出藉由第1階段的蝕刻來蝕刻所期望的厚度之時間、及藉由第2階段的蝕刻來蝕刻所期望的厚度之時間。(3)依據在上述(2)中算出之蝕刻時間實施第1階段的蝕刻。(4)依據在上述(2)中算出之蝕刻時間實施第2階段的蝕刻。或者可以藉由終點檢測來確定蝕刻時間,並依據所確定之蝕刻時間實施第2階段的蝕刻。(5)相對於上述(3)、(4)的總計時間,算出過度蝕刻時間,並實施過度蝕刻。
作為上述第1階段的蝕刻步驟中使用之混合氣體,就將作為被蝕刻膜之有機材料加工成矩形之觀點而言,包含氟系氣體及氧氣(O2 )為較佳。又,第1階段的蝕刻步驟中,藉由蝕刻至有機半導體層未暴露之區域,能夠避免有機半導體層的損傷。又,上述第2階段的蝕刻步驟及上述過度蝕刻步驟中,在第1階段的蝕刻步驟中藉由氟系氣體及氧氣的混合氣體實施蝕刻至有機半導體層未暴露之區域,然後,就避免有機半導體層的損傷之觀點而言,使用氮氣及氧氣的混合氣體進行蝕刻處理為較佳。
重要的係以不損害基於第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻處理之矩形性之方式確定第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻量與第2階段的蝕刻步驟中的蝕刻量之比例。另外,總蝕刻量(第1階段的蝕刻步驟中的蝕刻量與第2階段的蝕刻步驟中的溶劑蝕刻量的總和)中的後者的比例在大於0%且50%以下之範圍內為較佳,10~20%為更佳。蝕刻量係指依據被蝕刻膜殘留之膜厚與蝕刻前的膜厚之差算出之量。
又,蝕刻包含過度蝕刻處理為較佳。關於過度蝕刻處理,設定過度蝕刻比例來進行為較佳。又,過度蝕刻比例依據第一次進行之蝕刻處理時間算出為較佳。過度蝕刻比例能夠任意地設定,但是就維持光阻劑的耐蝕刻性和被蝕刻圖案的矩形性之觀點而言,蝕刻步驟中的蝕刻處理時間的30%以下為較佳,5~25%為更佳,10~15%為特佳。
<<(6)去除水溶性樹脂層之步驟>>
蝕刻之後,可以使用溶劑(通常為水)去除水溶性樹脂層,或者可以使用膠帶等進行剝離去除。作為使用水去除水溶性樹脂層之方法,例如能夠舉出從噴霧式或噴淋式噴射噴嘴向阻劑圖案噴射清洗水,以去除水溶性樹脂層之方法。作為清洗水,能夠較佳地使用純水。又,作為噴射噴嘴,能夠舉出在其噴射範圍內包含整個基板之噴射噴嘴、為可動式噴射噴嘴且其可動範圍包含整個基板之噴射噴嘴。在噴射噴嘴為可動式之情形下,藉由在去除水溶性樹脂層之步驟中在基板中心部至基板端部中移動2次以上並噴射清洗水,能夠更加有效地去除阻劑圖案。去除水之後,進行乾燥等的步驟亦為較佳。作為乾燥溫度,設為80~120℃為較佳。
<用途>
本發明的積層體能夠用於利用了有機半導體之電子器件的製造。在此,電子器件係指含有半導體,且具有2個以上的電極,並藉由電、光、磁、化學物質等控制在該電極之間流動之電流或產生之電壓之器件、或藉由所施加之電壓、電流產生光、電場、磁場等之器件。作為例,可舉出有機光電轉換元件、有機場效電晶體、有機電致發光元件、氣體感測器、有機整流元件、有機反相器、資訊記錄元件等。有機光電轉換元件還能夠用於光感測用途、能量轉換用途(太陽電池)中的任一個。其中,作為用途,較佳為有機場效電晶體、有機光電轉換元件、有機電致發光元件,更佳為有機場效電晶體、有機光電轉換元件,特佳為有機場效電晶體。
若使用示意性地表示本發明的較佳的實施形態之圖式(圖1~圖3)具體地進行說明,則如下述。亦即,本實施形態的積層體10中,水溶性樹脂層2、中間層6、感光層1相互接觸並依次被積層。該積層體10為在配置於基板4上之有機半導體層3上設置之形態。該積層加工能夠藉由製備用於形成各層之組成物,並將其依次塗佈來進行。此時,依據溶劑的選擇,可能成為膜內的不均勻性的產生原因,但是在本發明中其得到有效改善。又,積層之後,如步驟(a)~(e)那樣,隔著既定的遮罩(未圖示)對感光層1進行曝光/顯影,並依次蝕刻中間層6、水溶性樹脂層2、有機半導體層3的去除部(非遮罩部)(5a~5d)。此時的顯影及蝕刻應用上述有機半導體層的圖案形成方法的項中所示之方法為較佳。在此,有時在經蝕刻之圖案中發生擬合。或者,還有時依據情形而在去除部(5a~5d)中產生殘渣。本發明的較佳的實施形態中,如在上述詳細敘述那樣,藉由規定中間層相對於感光性樹脂組成物的溶劑之溶解者、水溶性樹脂層相對於中間層形成用組成物的溶劑之溶解者,能夠有效地克服上述不良狀況。
[實施例]
以下,藉由實施例對本發明進行進一步具體的說明,但是只要不超出其宗旨,則本發明並不限定於以下實施例。另外,只要無特別說明,則“%”及“份”為質量基準。
採購了以下表1~3的材料。
水溶性樹脂
[表1]
中間層形成用成分
[表2]
B-3的苯乙烯含量為質量%
B-7的n、m為整數
感光性樹脂
[表3]
<水溶性樹脂組成物>
將組成示於以下表4中。
[表4]
單位為質量基準
V-1 Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd. Acetylenol E00(商品名稱)
S-1 超純水(本公司純化物)
S-2 KANTO CHEMICAL CO.,INC. 異丙醇
<中間層形成用組成物>
將組成示於以下表5中。
[表5]
單位為質量基準
V-2 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KP341(商品名稱)
V-3 DIC Corporation F-554(商品名稱)
S-3 TOYO Gosei Co.,Ltd. 均三甲苯
S-4 Daicel Corporation. PGMEA(商品名稱)
S-5 Sumitomo 3M Limited Fluorinert FC77(商品名稱)
<感光性樹脂組成物>
採用了如表3的感光性樹脂。關於其他成分,適當地採用通常成分以製備了感光性樹脂組成物。另外,關於溶劑,記載於表7、8中。
<有機半導體基板的製作>
在5 cm見方的玻璃基板上旋塗包含以下組成之有機半導體塗佈液(有機半導體層形成用組成物),並在130℃的條件下乾燥10分鐘,藉此形成了有機半導體層。膜厚為150 nm。
<有機半導體塗佈液的組成>
P3HT(Sigma-Aldrich Co. LLC製造) 10質量%
PCBM(Sigma-Aldrich Co. LLC製造) 10質量%
氯仿(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造) 80質量%
<水溶性樹脂層的形成>
在上述有機半導體層的表面旋塗水溶性樹脂組成物,藉由加熱板在100℃的條件下加熱60秒並使其乾燥,藉此形成了厚度為2 μm的水溶性樹脂層。
<中間層的形成>
在上述水溶性樹脂層的表面旋塗中間層形成用組成物,藉由加熱板在100℃的條件下加熱300秒並使其乾燥,藉此形成了厚度為1 μm的中間層。
<感光層的形成>
在所形成之中間層的表面旋塗感光性樹脂組成物,進行加熱並進行乾燥,以形成了感光層。膜厚為1 μm。接著,使用i射線或KrF射線的平行曝光機,隔著既定的遮罩,以200 mJ/cm2 的照射量進行了曝光。然後,在120℃的條件下加熱1分鐘,並利用乙酸丁酯進行顯影,藉此獲得了遮罩圖案。加熱(預烘烤)、曝光條件、曝光後加熱(後烘烤:PEB)、顯影的各條件如表6所述。
[表6]
顯影液
D-1 FFEM FN-DP001 乙酸丁酯
D-2 FFEM FHD-5 四甲基銨水溶液2.38質量%
D-3 FFEM WNRD(乙基苯/二甲苯混合溶劑)
D-4 FFEM 環戊酮
<分子量的測量方法>
作為裝置,使用HLC-8220(TOSOH CORPORATION製造),作為管柱,使用了TSKgel Super AWM-H(TOSOH CORPORATION製造,6.0 mmID×15.0 cm)。關於溶析液,只要無特別敘述,則使用了10 mmol/L 溴化鋰NMP(N-甲基吡咯烷酮)溶液。
<對有機半導體的損傷:塗佈不均勻的評價>
製作上述之有機半導體基板之後,使用旋塗機塗佈了水溶性樹脂組成物。在將基板靜止之狀態下將水溶性組成物浸液於基板上,在旋轉之前的5秒鐘內有機半導體層中存在損傷者的浸液之部位的基底層的顏色發生變色。
A:無塗佈不均勻
B:在浸液邊界部分發生圓弧狀的變色
C:在浸液部分的內部全部發生變色
<阻劑(感光性樹脂組成物)塗佈時的耐溶劑性:由下層溶解引起之塗佈不均勻的評價>
形成上述之下層中間層之後,使用旋塗機塗佈了感光性樹脂組成物(阻劑)。在將基板靜止之狀態下將感光性樹脂組成物浸液於基板上,在旋轉之前的5秒鐘內下層中存在損傷者的浸液之部位的基底層的顏色發生變色。
A:無塗佈不均勻
B:在浸液邊界部分發生圓弧狀的變色
C:在浸液部分的內部全部發生變色
<阻劑(感光層)的顯影時的耐溶劑性:開口部的殘渣>
形成上述之感光層之後,在表的條件下進行曝光、PEB、顯影,藉此獲得了暴露了5 mm見方的中間層之矩形的孔開口部。藉由光學顯微鏡來對該部分的殘渣進行了計數。採用了5次測量的算數平均值。
A:無殘渣
B:殘渣為1個
C:殘渣為2個以上且5個以下
D:殘渣為6個以上
<阻劑(感光層)的截面形狀:擬合>
形成上述之感光層之後,在表的條件下進行曝光、PEB、顯影,藉此獲得了8 μm的線與空間圖案。使用日立電子顯微鏡S-4800,觀察了該部分的線圖案的截面形狀中的擬合形狀。
A:良好,
B:稍微存在,
C:大量存在,
D:無阻劑圖案
<水溶性組成物層和中間層的溶解者的評價>
溶解者係藉由下述數式1算出之值,數式1係對將溶劑滴加於成為測量對象之層之膜上並在1分鐘之後藉由氮氣吹送而在100℃的條件下乾燥60秒之後的膜厚進行測量並以百分比計而得者。對於其,下述中間層的溶解者亦相同。
(初始膜厚-測量膜厚)/初始膜厚×100% (數式1)
在此,初始膜厚係指成為測量對象之膜的試驗前的厚度,測量膜厚係指上述試驗後的膜厚。另外,在如混合使用2種以上的溶劑之情形下,採用藉由該混合溶劑進行試驗而得之值。關於測量值,採用了塗佈於晶圓、石英板、玻璃板上之後的面內5個點的算數平均值。
A:0.5%以下
B:1%以下
C:超過1%
[表7]
[表8]
表7、8的註釋
採用:所採用之材料
PEB:感光層的後烘烤的條件
溶劑的內容
PGMEA:丙二醇單乙基乙酸酯
氟系溶劑:Sumitomo 3M Limited Fluorinert FC77
EtBz/Xl:乙基苯/二甲苯=50/38(質量比)
NMP:N-甲基吡咯烷酮
PC/PGMEA/GBL:碳酸丙烯酯/丙二醇單乙基乙酸酯/γ-丁內酯=6/75/19(質量比)
依據上述結果,應用了滿足本發明中所規定之溶解者之水溶性樹脂層及中間層之積層體,能夠實現層的塗佈不均勻、圖案的擬合得到改善之高製造質量。另外,未設置中間層之比較例3中,成為阻劑顯影時的耐溶劑性及阻劑截面形狀差之結果(D)。
1‧‧‧感光層
2‧‧‧水溶性樹脂層
3‧‧‧有機半導體層
4‧‧‧基板
5a~5d‧‧‧去除部
6‧‧‧中間層
10‧‧‧積層體
圖1係示意性地表示本發明的較佳的實施形態之積層體的加工過程之剖面圖,圖1(a)為曝光/顯影前的狀態,圖1(b)為對感光層進行曝光/顯影之後的狀態。
圖2係示意性地表示本發明的較佳的實施形態之積層體的加工過程之剖面圖,圖2(c)為蝕刻中間層之後的狀態。
圖3係示意性地表示本發明的較佳的實施形態之積層體的加工過程之剖面圖,圖3(d)為蝕刻水溶性樹脂層之後的狀態,圖3(e)為蝕刻有機半導體層之後的狀態。

Claims (22)

  1. 一種積層體,其依次包含水溶性樹脂層、中間層及感光層, 該感光層由感光性樹脂組成物形成,該感光性樹脂組成物包含溶劑,相對於該感光性樹脂組成物所含之溶劑,該中間層的溶解者為1%以下, 該中間層由中間層形成用組成物形成,該中間層形成用組成物包含溶劑,相對於該中間層所含之溶劑,該水溶性樹脂層的溶解者為1%以下, 在此,關於層的溶解者,對藉由下述數式1算出之值進行評價,數式1係對將溶劑滴加於成為測量對象之層之膜上並在1分鐘之後藉由氮氣吹送而在100℃的條件下乾燥60秒之後的膜厚進行測量並以百分比計而得者, (初始膜厚-測量膜厚)/初始膜厚×100% (數式1) 在此,初始膜厚係指成為測量對象之膜的試驗前的厚度,測量膜厚係指該試驗後的膜厚。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之積層體,其中 該水溶性樹脂層包含具有親水性基團之樹脂。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該中間層具有交聯結構。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該中間層包含彈性體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之積層體,其中 該聚合物為氫化物。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該中間層難溶或不溶於水、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚及甲基戊基酮中的至少1種,可溶於苯、甲苯、二甲苯及環己烷中的至少1種。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該感光層為對鹼水溶液之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該感光層為對乙酸丁酯之溶解性藉由曝光在23℃的條件下發生變化之層。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該感光層包含: 對顯影液之溶解性藉由酸的作用而發生變化之樹脂;或者 選自包含萘醌二疊氮系化合物、藉由光化射線或放射線的作用而產生環化反應之化合物或者對顯影液之溶解性藉由光化射線或放射線的作用而發生變化之聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚苯并咪唑及該等的前驅物的群組中之至少1種。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該中間層形成用組成物所含之溶劑具有包含芳香族基及脂環基的群組中之至少1個。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該感光性樹脂組成物所含之溶劑具有包含羥基、酯鍵及羰基的群組中之至少1個。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該中間層形成用組成物所含之溶劑具有包含芳香族基及脂環基的群組中之至少1個,該感光性樹脂組成物所含之溶劑具有包含羥基、酯鍵及羰基的群組中之至少1個。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該感光層相對於具有193~500 nm的範圍內的任一波長之光化射線具有感光能力。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 該水溶性樹脂層含有具有由下述式(1)表示之結構之聚乙烯醇、具有由式(2)表示之結構之聚乙烯吡咯烷酮、具有由式(3)表示之結構之纖維素、及具有由式(4)表示之結構之普魯蘭多醣中的至少1種樹脂, 式中的Ra 為(CH2 CH2 O)ma H、CH2 COONa或氫原子,ma為1或2。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 水溶性樹脂層包含遮光劑。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其中 水溶性樹脂層與中間層、及中間層與感光層的至少1者為相互接觸之層。
  17. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之積層體,其還在該水溶性樹脂層的與中間層相反的一側,從遠離水溶性樹脂層的一側依次具有基板和有機半導體層。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之積層體,其中 該水溶性樹脂層包含具有親水性基團之樹脂, 該中間層包含具有交聯結構、或者具有源自選自包含苯乙烯、伸乙基、伸丙基、伸異丙基及丁二烯的群組中之至少1種單體之結構之聚合物, 該感光層包含:對顯影液之溶解性藉由酸的作用而發生變化之樹脂;或者 選自包含萘醌二疊氮系化合物、藉由光化射線或放射線的作用產生環化反應之化合物或者對顯影液之溶解性藉由光化射線或放射線的作用而發生變化之聚醯亞胺、聚苯并㗁唑、聚苯并咪唑及該等的前驅物的群組中之至少1種。
  19. 一種試劑盒,其用於形成如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之積層體, 該試劑盒具有感光性樹脂組成物、水溶性樹脂組成物及中間層形成用組成物, 該感光層為包含該感光性樹脂組成物的塗佈膜之層,該水溶性樹脂層為包含該水溶性樹脂組成物的塗佈膜之層,該中間層為包含該中間層形成用組成物的塗佈膜之層。
  20. 一種水溶性樹脂組成物,其用於形成如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之積層體,該水溶性樹脂組成物用於形成該水溶性樹脂層。
  21. 一種中間層形成用組成物,其用於形成如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之積層體,該中間層形成用組成物為用於形成該中間層之中間層形成用組成物,相對於該中間層形成用組成物中所含之溶劑,水溶性樹脂層的溶解者為1%以下。
  22. 一種感光性樹脂組成物,其用於形成如申請專利範圍第1項至第18項中任一項所述之積層體,該感光性樹脂組成物為用於形成該感光層之感光性樹脂組成物,相對於該感光性樹脂組成物中所含之溶劑,中間層的溶解者為1%以下。
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