TW202348654A - 感放射線性組成物、硬化膜及其製造方法、液晶顯示裝置以及有機el顯示裝置 - Google Patents

感放射線性組成物、硬化膜及其製造方法、液晶顯示裝置以及有機el顯示裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種放射線靈敏度高且預烘烤裕度及耐乾燥性優異的感放射線性組成物。一種感放射線性組成物,含有:(A-1)聚合體,選自由包含具有式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元(I)的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種;(B-1)光酸產生劑;以及(D)溶劑,(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。式(1)中,R 1、R 2及R 3為氫原子、鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~10的烷基或苯基。其中,R 1、R 2及R 3中的至少一個為碳數1~6的烷氧基。

Description

感放射線性組成物、硬化膜及其製造方法、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置
本發明有關於一種感放射線性組成物、硬化膜及其製造方法、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置。
液晶顯示裝置或有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示裝置等顯示裝置所具有的硬化膜(例如,層間絕緣膜或間隔物、保護膜等)通常是使用包含聚合體成分與感放射線性化合物(例如,光酸產生劑或光聚合引發劑等)及溶劑的感放射線性組成物來形成(例如,參照專利文獻1~專利文獻3)。作為藉由感放射線性組成物來形成具有圖案的硬化膜的方法,廣泛使用如下方法:將感放射線性組成物塗佈於基板上,藉由加熱(預烘烤)而自基板上的感放射線性組成物中去除溶劑後,介隔遮罩照射放射線,在放射線照射後與顯影液接觸,然後,進行加熱(後烘烤)而使其硬化的方法。 [現有技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2017-107024號公報 [專利文獻2]國際公開第2011/065215號 [專利文獻3]日本專利特開2003-5357號公報
[發明所要解決的問題] 感放射線性組成物的靈敏度容易受到預烘烤溫度變化的影響。因此,例如在將硬化膜形成於大型基板上的情況下,在基板面內預烘烤溫度產生不均,由此用於圖案形成的所需曝光量有時發生變化。就形成高精細的圖案的觀點或確保製造裕度的觀點而言,要求與預烘烤溫度相應的所需曝光量的變動小,即預烘烤裕度良好。
另外,在硬化膜的製造工藝中,存在如下情況:藉由調整節拍時間等,而在將感放射線性組成物塗佈於基板上後以此狀態放置基板。因此,在基板上的感放射線性組成物容易乾燥的情況下,曝光時膜中殘存的溶劑的量有時根據基板的放置時間而不同,有可能對靈敏度造成影響。另一方面,感放射線性組成物的不易乾燥性(以下,也稱為「耐乾燥性」)與預烘烤裕度有折衷(trade off)關係,若欲藉由使用不易揮發的溶劑來抑制感放射線性組成物的乾燥,則這次有如下傾向:因曝光時處於在塗膜中殘存的狀態的溶劑的量過多而使靈敏度降低,預烘烤裕度會惡化。
本發明是鑒於所述課題而成,主要目的在於提供一種放射線靈敏度高且預烘烤裕度及耐乾燥性優異的感放射線性組成物。
[解決問題的技術手段] 本發明人等人發現,藉由將特定的有機溶媒調配於感放射線性組成物中而可解決所述課題。即,藉由本發明,可提供以下的感放射線性組成物、硬化膜及其製造方法、液晶顯示裝置以及有機EL顯示裝置。
[1] 一種感放射線性組成物,含有:(A-1)聚合體,選自由包含具有下述式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元(I)的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種;(B-1)光酸產生劑;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數(Hansen Solubility Parameter)的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 [化1] (式(1)中,R 1、R 2及R 3分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~10的烷基或苯基;其中,R 1、R 2及R 3中的一個以上為碳數1~6的烷氧基;「*」表示鍵結鍵)
[2] 一種感放射線性組成物,含有:(A-2)聚合體,選自由包含具有酸性基的結構單元的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種;(B-2)醌二疊氮化合物;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 [3] 一種感放射線性組成物,含有:(A-3)聚合體,包含具有酸性基的結構單元;(B-3)光聚合引發劑;(C)聚合性化合物;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 [4] 一種硬化膜的製造方法,包括:將根據所述[1]至[3]中任一項所記載的感放射線性組成物塗佈於基板上的步驟;自塗佈於所述基板上的感放射線性組成物中去除溶劑的步驟;對去除溶劑後的所述感放射線性組成物照射放射線的步驟;對放射線照射後的所述感放射線性組成物進行顯影的步驟;以及對顯影後的所述感放射線性組成物進行熱硬化的步驟。 [5] 一種硬化膜,是使用根據所述[1]至[3]中任一項所記載的感放射線性組成物而形成。 [6] 一種液晶顯示裝置,包括根據所述[5]所記載的硬化膜。 [7] 一種有機EL顯示裝置,包括根據所述[5]所記載的硬化膜。 [發明的效果]
本發明的感放射線性組成物藉由包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)作為溶劑而放射線靈敏度高且預烘烤裕度及耐乾燥性優異。
以下,對與實施方式相關的事項進行詳細說明。此外,在本說明書中,使用「~」所記載的數值範圍是包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義。所謂「結構單元」,是指主要構成主鏈結構的單元,且是指至少在主鏈結構中包含兩個以上的單元。
在本說明書中,「烴基」是包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂「鏈狀烴基」,是指在主鏈上不包含環狀結構而僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,可為飽和也可為不飽和。所謂「脂環式烴基」,是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構而不包含芳香環結構的烴基。其中,無需僅由脂環式烴的結構構成,還包括在其一部分中具有鏈狀結構的基。所謂「芳香族烴基」,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,無需僅由芳香環結構構成,也可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。此外,脂環式烴基及芳香族烴基所具有的環結構也可具有包含烴結構的取代基。「環狀烴基」是包含脂環式烴基及芳香族烴基的含義。
在本說明書中,「(甲基)丙烯醯基」是包含「丙烯醯基」及「甲基丙烯醯基」的含義,「(甲基)丙烯酸基」是包含「丙烯酸基」及「甲基丙烯酸基」的含義。「(甲基)丙烯酸酯」是包含「丙烯酸酯」及「甲基丙烯酸酯」的含義。
《感放射線性組成物》 本公開的感放射線性組成物(以下,也稱為「本組成物」)是包含(A)聚合體成分、(B)感放射線性化合物及(D)溶劑的樹脂組成物。本組成物例如用於形成顯示裝置(液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等)的硬化膜。具體而言,可藉由將本組成物塗佈於基板上並去除溶劑後,對本組成物照射放射線,利用顯影液進行顯影後,進而進行熱硬化,來獲得硬化膜。
以下,對作為本組成物的具體的實施方式的第一組成物、第二組成物及第三組成物中所含的各成分、以及視需要調配的其他成分進行詳細說明。此外,關於各成分,只要未特別提及,則可單獨使用一種,也可將兩種以上組合而使用。第一組成物及第二組成物可較佳地用作正型的樹脂組成物,第三組成物可較佳地用作負型的樹脂組成物。
[第一組成物] 本公開中的第一組成物包含以下的成分(A-1)、成分(B-1)及成分(D)。 (A-1)聚合體,選自由包含具有下述式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元(I)的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種 (B-1)光酸產生劑 (D)溶劑 [化1] (式(1)中,R 1、R 2及R 3分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~10的烷基或苯基;其中,R 1、R 2及R 3中的一個以上為碳數1~6的烷氧基;「*」表示鍵結鍵)
<(A-1)聚合體> 第一組成物含有選自由包含具有所述式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種聚合體(也稱為「(A-1)聚合體」)作為聚合體成分。作為(A-1)聚合體的具體例,可列舉:包含具有所述式(1)所表示的基的結構單元(I-1)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(a1-1)」)、包含具有酸解離性基的結構單元(I-2)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(a1-2)」)及矽氧烷聚合物。
〔關於聚合體(a1-1)〕 聚合體(a1-1)是包含具有所述式(1)所表示的基的結構單元(I-1)的聚合體。在所述式(1)中,作為R 1~R 3所表示的碳數1~6的烷氧基,可列舉:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基及第三丁氧基等。這些中,R 1~R 3所表示的烷氧基較佳為碳數1~3,更佳為甲氧基或乙氧基。特別是在所述式(1)所表示的基與芳香環基鍵結的情況下,R 1~R 3所表示的烷氧基較佳為甲氧基。在所述式(1)所表示的基與鏈狀烴基鍵結的情況下,R 1~R 3所表示的烷氧基較佳為乙氧基。
R 1~R 3所表示的碳數1~10的烷基可為直鏈狀也可為分支狀。作為R 1~R 3所表示的碳數1~10的烷基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基等。這些中,R 1~R 3所表示的烷基較佳為甲基、乙基或丙基。
R 1~R 3所表示的基中的一個為碳數1~6的烷氧基。其餘的基較佳為羥基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~10的烷基或苯基,更佳為羥基、碳數1~3的烷氧基或碳數1~3的烷基,進而較佳為碳數1~3的烷氧基或碳數1~3的烷基。
就藉由交聯結構的形成而獲得耐熱性優異的硬化膜的觀點而言,R 1~R 3較佳為這些中的兩個以上為碳數1~6的烷氧基,更佳為全部為碳數1~6的烷氧基。
在結構單元(I-1)中,所述式(1)所表示的基較佳為與芳香環基或鏈狀烴基鍵結。此外,在本說明書中,所謂「芳香環基」,是指自經取代或未經取代的芳香環的環部分去除n個(n為整數)氫原子而成的基。作為所述芳香環,可列舉:苯環、萘環、蒽環。這些環也可具有烷基等取代基。作為所述式(1)所表示的基所鍵結的鏈狀烴基,可列舉烷二基、烯二基等。
所述中,所述式(1)所表示的基較佳為與苯環、萘環或烷基鏈鍵結。具體而言,結構單元(I-1)較佳為具有選自由下述式(3-1)所表示的基、下述式(3-2)所表示的基及下述式(3-3)所表示的基所組成的群組中的至少一種的結構單元。 [化3] (式(3-1)、式(3-2)及式(3-3)中,A 1及A 2分別獨立地為鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基;n1為0~4的整數;n2為0~6的整數;其中,在n1為2以上的情況下,多個A 1相互相同或不同;在n2為2以上的情況下,多個A 2相互相同或不同;R 6為烷二基;R 1、R 2及R 3與所述式(1)為相同含義;「*」表示鍵結鍵)
在所述式(3-1)及式(3-2)中,關於A 1及A 2的碳數1~6的烷氧基及碳數1~6的烷基的示例,可列舉與作為所述式(1)的R 1~R 3而例示的基相同的基。苯環或萘環中的「-SiR 1R 2R 3」的鍵結位置可為任意位置。例如,在所述式(3-1)的情況下,「-SiR 1R 2R 3」的鍵結位置相對於「*」所表示的鍵結鍵可為鄰位、間位、對位中的任一個,較佳為對位。n1較佳為0或1,更佳為0。n2較佳為0~2,更佳為0。此外,式(3-2)並不限定萘環中的「-SiR 1R 2R 3」及A 2的鍵結位置而表示為任意。
在所述式(3-3)中,R 6較佳為直鏈狀。就提高所獲得的硬化膜的耐熱性及硬度的觀點而言,R 6較佳為碳數1~6,更佳為碳數1~4。
就可提高硬化膜的耐熱性、耐化學品性及硬度的方面而言,聚合體(a1-1)較佳為具有選自由所述式(3-1)所表示的基及所述式(3-2)所表示的基所組成的群組中的至少一種作為結構單元(I-1)。另外,在基「-SiR 1R 2R 3」與芳香環直接鍵結的情況下,能夠實現伴隨水的存在而產生的矽醇基的穩定化,由此,就可提高曝光部對鹼顯影液的溶解性,可形成良好的圖案的方面而言較佳。這些中,結構單元(I-1)特佳為具有所述式(3-1)所表示的基的結構單元。
結構單元(I-1)較佳為源自具有聚合性碳-碳不飽和鍵的單量體(以下,也稱為「不飽和單量體」)的結構單元。具體而言,較佳為選自由下述式(4-1)所表示的結構單元及下述式(4-2)所表示的結構單元所組成的群組中的至少一種。 [化4] (式(4-1)及式(4-2)中,R A為氫原子、甲基、羥基甲基、氰基或三氟甲基;R 7及R 8分別獨立地為二價的芳香環基或鏈狀烴基;R 1、R 2及R 3與所述式(1)為相同含義)
在所述式(4-1)及式(4-2)中,R 7、R 8的二價芳香環基較佳為經取代或未經取代的伸苯基、或者經取代或未經取代的伸萘基。二價鏈狀烴基較佳為碳數1~6的烷二基,更佳為碳數1~4的烷二基,進而較佳為碳數1~4的直鏈狀的烷二基。
就可獲得耐熱性、耐化學品性及硬度更高的硬化膜的方面、以及可提高曝光部對鹼顯影液的溶解性的方面而言,所述中,R 7及R 8較佳為二價芳香環基,更佳為經取代或未經取代的伸苯基。另外,就與所述相同的觀點而言,聚合體(a1-1)較佳為具有在所述式(4-2)中R 8為二價芳香環基的結構單元。
作為所述式(4-1)所表示的結構單元的具體例,可列舉下述式(4-1-1)及式(4-1-2)分別所表示的結構單元等。作為所述式(4-2)所表示的結構單元的具體例,可列舉下述式(4-2-1)及式(4-2-2)分別所表示的結構單元等。 [化5] (式(4-1-1)、式(4-1-2)、式(4-2-1)及式(4-2-2)中,R 11及R 12分別獨立地為碳數1~4的烷基;R 13為碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或羥基;n3為1~4的整數;A 1、A 2、n1及n2與所述式(3-1)及式(3-2)為相同含義;R A與所述式(4-1)及式(4-2)為相同含義)
作為提供結構單元(I-1)的單量體的具體例,作為具有所述式(3-1)所表示的基的化合物,可列舉苯乙烯基三甲氧基矽烷、苯乙烯基三乙氧基矽烷、苯乙烯基甲基二甲氧基矽烷、苯乙烯基乙基二乙氧基矽烷、苯乙烯基二甲氧基羥基矽烷、苯乙烯基二乙氧基羥基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基苯基三甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基苯基三乙氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基苯基甲氧基二甲氧基矽烷、(甲基)丙烯醯氧基苯基乙基二乙氧基矽烷等; 作為具有所述式(3-2)所表示的基的化合物,可列舉三甲氧基(4-乙烯基萘基)矽烷、三乙氧基(4-乙烯基萘基)矽烷、甲基二甲氧基(4-乙烯基萘基)矽烷、乙基二乙氧基(4-乙烯基萘基)矽烷、(甲基)丙烯醯氧基萘基三甲氧基矽烷等; 作為具有所述式(3-3)所表示的基的化合物,可列舉3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、4-(甲基)丙烯醯氧基丁基三甲氧基矽烷等。
相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,聚合體(a1-1)中的結構單元(I-1)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為7質量%以上,進而較佳為10質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,結構單元(I-1)的含有比例較佳為60質量%以下,更佳為55質量%以下,進而較佳為45質量%以下。藉由將結構單元(I-1)的含有比例設為所述範圍,就可充分提高所獲得的硬化膜的耐熱性及耐化學品性的方面、可實現本組成物的高靈敏度化的方面、以及塗膜顯示出更良好的解析性的方面而言較佳。
在第一組成物包含聚合體(a1-1)的情況下,本組成物中所含的聚合體成分可還包含結構單元(I-1)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(1)」)。作為其他結構單元(1),可列舉具有交聯性基的結構單元(II-1)、具有酸性基的結構單元(III-1)等。結構單元(II-1)及結構單元(III-1)可由聚合體(a1-1)具有,也可由與聚合體(a1-1)不同的聚合體具有。
·結構單元(II-1) 藉由構成本組成物的聚合體成分包含結構單元(II-1),就可進一步提高膜的解析性、顯影密著性及硬化密著性的方面、以及可形成耐化學品性高、可長時間抑制劣化的硬化膜的方面而言較佳。交聯性基只要是藉由加熱處理而引起硬化反應的基即可,並無特別限定。就熱硬化性高的方面而言,交聯性基較佳為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種,更佳為氧雜環丙基或氧雜環丁基。此外,在本說明書中,包含氧雜環丙基及氧雜環丁基在內稱為「環氧基」。
(具有環氧基的結構單元) 在結構單元(II-1)所具有的交聯性基為環氧基的情況下,結構單元(II-1)較佳為源自具有環氧基的不飽和單量體的結構單元。關於具有環氧基作為交聯性基的結構單元(II-1)的具體例,可列舉選自由下述式(5-1)所表示的結構單元及下述式(5-2)所表示的結構單元所組成的群組中的至少一種。 [化6] (式(5-1)及式(5-2)中,R 20為具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的一價基;R A為氫原子、甲基、羥基甲基、氰基或三氟甲基;X 1為單鍵或二價連結基)
在所述式(5-1)及式(5-2)中,作為R 20,可列舉:氧雜環丙基、氧雜環丁基、3,4-環氧基環己基、3,4-環氧基三環[5.2.1.0 2,6]癸基、3-乙基氧雜環丁基等。
作為X 1的二價連結基,可列舉:亞甲基、伸乙基、1,3-丙二基等烷二基;烷二基所具有的任意的亞甲基經取代為-O-而成的二價基等。
作為具有環氧基的單量體的具體例,可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯、(甲基)丙烯酸2-(3,4-環氧基環己基)乙酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基三環[5.2.1.0 2,6]癸酯、(甲基)丙烯酸(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)酯、(甲基)丙烯酸(氧雜環丁烷-3-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚等。
(具有乙烯性不飽和基的結構單元) 在結構單元(II-1)所具有的交聯性基為乙烯性不飽和基的情況下,結構單元(II-1)較佳為在側鏈具有乙烯性不飽和基,進而較佳為含有在末端具有乙烯性不飽和基的碳數3~20的側鏈結構。關於具有乙烯性不飽和基作為交聯性基的結構單元(II-1)的具體例,可列舉下述式(6-1)所表示的結構單元。 [化7] (式(6-1)中,X 3為碳數1~12的二價連結基;R 11為氫原子或甲基;R A為氫原子、甲基、羥基甲基、氰基或三氟甲基)
在所述式(6-1)中,作為X 3所表示的二價連結基,可列舉:碳數1~12的二價烴基、二價烴基中的任意的亞甲基經-O-、-COO-、-OCO-、-NHCO-、-CONH-、-OCONH-或-NHCOO-取代而成的二價基(以下,也稱為「二價含雜原子的基」)、二價烴基或二價含雜原子的基中的任意的氫原子經羥基、羧基等取代而成的二價基。所述式(6-1)中的「-X 3-C(=CH 2)-R 11」所表示的側鏈較佳為在末端具有(甲基)丙烯醯基。
在聚合體(a1-1)具有結構單元(II-1)的情況下,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,結構單元(II-1)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,結構單元(II-1)的含有比例較佳為75質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為65質量%以下。藉由將結構單元(II-1)的含有比例設為所述範圍,就可形成顯示出良好的顯影密著性及解析性的塗膜並且可充分提高所獲得的硬化膜的硬化密著性、耐熱性及耐化學品性的方面而言較佳。
在聚合體(a1-1)實質上不包含結構單元(II-1)的情況下,第一組成物較佳為與聚合體(a1-1)一起含有作為與聚合體(a1-1)不同的聚合體的、包含結構單元(II-1)且實質上不包含結構單元(I-1)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b1-1)」)。此外,在本說明書中,所謂「實質上不包含」某個結構單元,是指所述結構單元的含有比例相對於構成聚合體的全部結構單元而未滿1質量%,且是指較佳為0.5質量%以下,更佳為0.1質量%以下。
相對於構成聚合體(b1-1)的全部結構單元,聚合體(b1-1)中的結構單元(II-1)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上。另外,相對於構成聚合體(b1-1)的全部結構單元,結構單元(II-1)的含有比例較佳為75質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為65質量%以下。
在第一組成物包含聚合體(a1-1)與聚合體(b1-1)的情況下,第一組成物中的聚合體(a1-1)與聚合體(b1-1)的比例以質量比計較佳為聚合體(a1-1):聚合體(b1-1)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
·結構單元(III-1) 聚合體(a1-1)較佳為還包含具有酸性基的結構單元(III-1)。藉由結構單元(III-1),可提高聚合體(a1-1)對鹼顯影液的溶解性(鹼可溶性),或提高硬化反應性。此外,在本說明書中,所謂「鹼可溶」,是指在室溫(25℃)下溶解於2.38質量%濃度的氫氧化四甲基銨水溶液等鹼水溶液中。
結構單元(III-1)只要具有酸性基,則並無特別限定。作為結構單元(III-1)的較佳例,可列舉:具有羧基的結構單元、具有酚性羥基的結構單元、具有磺酸基的結構單元、具有磺醯胺基的結構單元、具有膦酸基的結構單元、馬來醯亞胺單元等。這些中,較佳為選自由具有羧基的結構單元、具有酚性羥基的結構單元、具有磺酸基的結構單元及馬來醯亞胺單元所組成的群組中的至少一種,更佳為選自由具有羧基的結構單元、具有酚性羥基的結構單元及馬來醯亞胺單元所組成的群組中的至少一種。此外,在本說明書中,所謂「酚性羥基」,是指與芳香環(例如苯環、萘環、蒽環等)直接鍵結的羥基。
結構單元(III-1)較佳為源自具有酸性基的不飽和單量體的結構單元。作為具有酸性基的不飽和單量體,可列舉:苯乙烯化合物、乙烯基化合物、(甲基)丙烯酸化合物、馬來醯亞胺化合物等。
關於具有酸性基的不飽和單量體的具體例,作為提供具有羧基的結構單元的不飽和單量體,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、4-乙烯基苯甲酸等不飽和單羧酸;馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、衣康酸等不飽和二羧酸;作為提供具有磺酸基的結構單元的不飽和單量體,例如可列舉:乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)丙烯醯基氧基乙基磺酸等;作為提供具有酚性羥基的結構單元的不飽和單量體,例如可列舉:4-羥基苯乙烯、鄰異丙烯基苯酚、間異丙烯基苯酚、對異丙烯基苯酚、(甲基)丙烯酸羥基苯酯等。另外,作為提供結構單元(III-1)的單量體,也可使用馬來醯亞胺。
在聚合體(a1-1)包含結構單元(III-1)的情況下,就賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,結構單元(III-1)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上,進而較佳為5質量%以上。另一方面,若結構單元(III-1)的含有比例過多,則在曝光部與未曝光部對鹼顯影液的溶解性的差異變小,有時難以獲得良好的圖案形狀。就此種觀點而言,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,結構單元(III-1)的含有比例較佳為40質量%以下,更佳為35質量%以下,進而較佳為30質量%以下。
在聚合體(a1-1)實質上不包含結構單元(III-1)的情況下,本組成物較佳為與聚合體(a1-1)一起含有作為與聚合體(a1-1)不同的聚合體的、包含結構單元(III-1)且實質上不包含結構單元(I-1)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b1-2)」)。聚合體(b1-2)也可為還包含結構單元(II-1)的聚合體(即,與聚合體(b1-1)相同的聚合體)。作為聚合體(b1-2),可較佳地使用在側鏈具有羧基的聚合體。作為在側鏈具有羧基的聚合體的具體例,可列舉:(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物、含羧基的酸性纖維素衍生物、含羥基的聚合物的酸酐加成物等。
就賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(b1-2)的全部結構單元,聚合體(b1-2)中的結構單元(III-1)的含有比例較佳為2質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為10質量%以上。另外,相對於構成聚合體(b1-2)的全部結構單元,結構單元(III-1)的含有比例較佳為80質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為40質量%以下。
在第一組成物包含聚合體(a1-1)與聚合體(b1-2)的情況下,第一組成物中的聚合體(a1-1)與聚合體(b1-2)的比例以質量比計較佳為聚合體(a1-1):聚合體(b1-2)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
作為提供其他結構單元(1)的單量體,進而可列舉選自由(甲基)丙烯酸烷基酯、具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯、具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯、芳香族乙烯基化合物、N-取代馬來醯亞胺化合物、具有雜環結構的乙烯基化合物、共軛二烯化合物、含氮乙烯基化合物及不飽和二羧酸二烷基酯化合物所組成的群組中的至少一種。藉由將源自這些單量體的結構單元導入至本組成物的聚合體成分中,可調整聚合體成分的玻璃轉移溫度,或進一步提高所獲得的硬化膜的圖案形狀或耐化學品性。
關於所述單量體的具體例,作為(甲基)丙烯酸烷基酯,可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸正硬脂酯等; 作為具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,6]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,5]癸烷-8-基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯等; 作為具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等; 作為芳香族乙烯基化合物,可列舉苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4-二異丙基苯乙烯、5-第三丁基-2-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、三乙烯基苯、第三丁氧基苯乙烯、乙烯基苄基二甲基胺、(4-乙烯基苄基)二甲基胺基乙基醚、N,N-二甲基胺基乙基苯乙烯、N,N-二甲基胺基甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、2-第三丁基苯乙烯、3-第三丁基苯乙烯、4-第三丁基苯乙烯、二苯基乙烯、乙烯基萘、乙烯基吡啶等; 作為N-取代馬來醯亞胺化合物,可列舉N-環己基馬來醯亞胺、N-環戊基馬來醯亞胺、N-(2-甲基環己基)馬來醯亞胺、N-(4-甲基環己基)馬來醯亞胺、N-(4-乙基環己基)馬來醯亞胺、N-(2,6-二甲基環己基)馬來醯亞胺、N-降冰片基馬來醯亞胺、N-三環癸基馬來醯亞胺、N-金剛烷基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-(2-甲基苯基)馬來醯亞胺、N-(4-甲基苯基)馬來醯亞胺、N-(4-乙基苯基)馬來醯亞胺、N-(2,6-二甲基苯基)馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-萘基馬來醯亞胺等; 作為具有雜環結構的乙烯基化合物,可列舉(甲基)丙烯酸四氫糠基酯、(甲基)丙烯酸四氫吡喃基酯、(甲基)丙烯酸5-乙基-1,3-二噁烷-5-基甲酯、(甲基)丙烯酸5-甲基-1,3-二噁烷-5-基甲酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧雜環戊烷-4-基)甲酯、2-(甲基)丙烯醯基氧基甲基-1,4,6-三氧雜螺環[4,6]十一烷、(甲基)丙烯酸(γ-丁內酯-2-基)酯、(甲基)丙烯酸甘油碳酸酯、(甲基)丙烯酸(γ-內醯胺-2-基)酯、N-(甲基)丙烯醯基氧基乙基六氫鄰苯二甲醯亞胺、2-乙烯基-2-噁唑啉、異丙烯基噁唑啉等; 作為共軛二烯化合物,可列舉1,3-丁二烯、異戊二烯等; 作為含氮乙烯基化合物,可列舉(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺等; 作為不飽和二羧酸二烷基酯化合物,可列舉衣康酸二乙酯等。另外,作為提供其他結構單元(1)的單量體,除所述以外,還可列舉氯乙烯、偏二氯乙烯、乙酸乙烯基酯等單量體。
作為提供其他結構單元(1)的單量體,就所獲得的硬化膜的電氣特性的觀點而言,可較佳地使用選自由芳香族乙烯基化合物及具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯所組成的群組中的至少一種。作為提供其他結構單元(1)的芳香族乙烯基化合物及具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯的較佳具體例,可列舉:苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環戊酯及(甲基)丙烯酸苄酯等。
另外,作為提供其他結構單元(1)的單量體,就提高對基板的密著性的觀點而言,可較佳地使用(甲基)丙烯酸烷基酯。作為提供其他結構單元(1)的(甲基)丙烯酸烷基酯的較佳具體例,可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯及(甲基)丙烯酸正丁酯等,其中較佳為(甲基)丙烯酸甲酯。
在聚合體(a1-1)具有作為其他結構單元(1)的除結構單元(II-1)及結構單元(III-1)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(IV-1)」)的情況下,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,其他結構單元(IV-1)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-1)的全部結構單元,其他結構單元(IV-1)的含有比例較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下。
聚合體(a1-1)例如可使用能夠導入所述各結構單元的不飽和單量體,在適當的溶媒中,在聚合引發劑等的存在下,依照自由基聚合等公知的方法來製造。作為聚合引發劑,可列舉:2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯等偶氮化合物。相對於反應中使用的單量體的總量100質量份,聚合引發劑的使用比例較佳為0.01質量份~30質量份。作為聚合溶媒,例如可列舉:醇類、醚類、酮類、酯類、烴類等。聚合溶媒的使用量較佳為設為反應中使用的單量體的合計量相對於反應溶液的總體量而為0.1質量%~60質量%的量。
在聚合中,反應溫度通常為30℃~180℃。反應時間可根據聚合引發劑及單量體的種類或反應溫度而設定。反應時間通常為0.5小時~10小時。藉由聚合反應而獲得的聚合體可在溶解於反應溶液的狀態下直接用於感放射線性組成物的製備,也可在自反應溶液中分離後用於感放射線性組成物的製備。聚合體的分離例如可藉由將反應溶液注入至大量的不良溶媒中並對由此而獲得的析出物在減壓下進行乾燥的方法、利用蒸發器將反應溶液減壓蒸餾去除的方法等公知的分離方法進行。
關於聚合體(a1-1),由凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography,GPC)所得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為3,000以上。若Mw為3,000以上,則就可獲得耐熱性或耐化學品性充分高、且顯示出良好的顯影性的硬化膜的方面而言較佳。聚合體(a1-1)的Mw更佳為5,000以上,進而較佳為6,000以上,特佳為7,000以上。另外,就使成膜性良好的觀點而言,Mw較佳為50,000以下,更佳為30,000以下,進而較佳為20,000以下,特佳為15,000以下。
另外,關於聚合體(a1-1),由重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為4.0以下,更佳為3.0以下,進而較佳為2.5以下。
以下示出第一組成物包含聚合體(a1-1)時第一組成物中所含的聚合體成分的較佳實施方式。其中,包含聚合體(a1-1)的第一組成物並不限定於以下的實施方式。 <1A> 聚合體(a1-1)還具有結構單元(II-1)及結構單元(III-1)的形態。 <2A> 包含聚合體(a1-1)與聚合體(b1-1),且聚合體(a1-1)還具有結構單元(III-1)的形態。 <3A> 包含聚合體(a1-1)與聚合體(b1-2),且聚合體(a1-1)還具有結構單元(II-1)的形態。 <4A> 包含聚合體(a1-1)與聚合體(b1-1),且聚合體(b1-1)還具有結構單元(III-1)的形態。 <5A> 將所述<1A>~<4A>的形態的兩個以上組合而成的形態。
就可在盡可能減少第一組成物的結構成分的同時獲得本公開的效果的方面而言,所述中,特佳為<1A>的形態。
〔關於聚合體(a1-2)〕 聚合體(a1-2)是包含具有酸解離性基的結構單元(I-2)的聚合體。酸解離性基是對羧基、酚性羥基、醇性羥基、磺基等酸性基所具有的氫原子進行取代的基,且是藉由酸的作用而解離的基。根據包含聚合體(a1-2)的本組成物,利用藉由對本組成物照射放射線所產生的酸,酸解離性基脫離而產生酸性基。由此,可在曝光部與未曝光部之間使聚合體成分在顯影液中的溶解性不同,藉由對曝光後的感放射線性組成物進行顯影,可獲得形成有圖案的硬化膜。
其中,結構單元(I-2)較佳為藉由酸的作用而酸解離性基脫離並產生羧基的結構單元(以下,也稱為「結構單元(I-2-1)」)、或者藉由酸的作用而酸解離性基脫離並產生酚性羥基的結構單元(以下,也稱為「結構單元(I-2-2)」)。
·關於結構單元(I-2-1) 作為結構單元(I-2-1),可列舉源自經保護的不飽和羧酸的結構單元。所使用的不飽和羧酸並無特別限定,例如可列舉:不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和酸酐、不飽和多元羧酸等。
關於不飽和羧酸的具體例,作為不飽和單羧酸,可列舉:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸、2-(甲基)丙烯醯基氧基乙基-琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯基氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯基氧基乙基-鄰苯二甲酸、(甲基)丙烯酸-2-羧基乙基酯、4-乙烯基苯甲酸等。作為不飽和二羧酸,可列舉:馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸等。作為不飽和酸酐,可列舉:馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐等。作為不飽和多元羧酸,可列舉ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等。
作為結構單元(I-2-1)中所含的酸解離性基,例如可列舉:縮醛系官能基、三級烷基、碳酸三級烷基酯基、含烷基的矽烷基等。這些中,就容易藉由酸而解離的方面而言,較佳為縮醛系官能基。
在酸解離性基為縮醛系官能基的情況下,結構單元(I-2-1)較佳為具有羧酸的縮醛酯結構作為經保護的羧基,具體而言,較佳為具有下述式(X-1)所表示的基。 [化8] (式(X-1)中,R 31、R 32及R 33為以下的(1)或(2);(1)R 31為氫原子、碳數1~12的烷基或碳數3~20的一價脂環式烴基;R 32及R 33分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數3~20的一價脂環式烴基或碳數7~20的芳烷基;(2)R 31為氫原子、碳數1~12的烷基或碳數3~20的一價脂環式烴基;R 32及R 33表示相互結合並與R 32及OR 33所鍵結的碳原子一起構成的環狀醚結構;「*」表示鍵結鍵)
R 31、R 32及R 33所表示的碳數1~12的烷基可為直鏈狀也可為分支狀。所述烷基的碳數較佳為1~6,更佳為1~4。具體而言,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基等。
作為R 31、R 32及R 33所表示的碳數3~20的一價脂環式烴基,例如可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、降冰片基、異冰片基、金剛烷基等。作為R 32及R 33所表示的碳數7~20的芳烷基,可列舉:苯基甲基、苯基乙基、甲基苯基甲基等。
R 32及R 33相互結合而構成的環狀醚結構較佳為環員數5以上。具體而言,例如可列舉四氫呋喃環結構、四氫吡喃環結構等。
就所述式(X-1)中的「-C(R 31)(R 32)(OR 33)」容易藉由酸的作用而解離的方面而言,R 31較佳為氫原子、甲基或乙基,更佳為氫原子。
作為所述式(X-1)所表示的基的具體例,可列舉:1-甲氧基乙氧基羰基、1-乙氧基乙氧基羰基、1-丙氧基乙氧基羰基、1-丁氧基乙氧基羰基、1-環己基氧基乙氧基羰基、2-四氫呋喃基氧基羰基、2-四氫吡喃基氧基羰基、1-苯基甲氧基乙氧基羰基等。
所述中,結構單元(I-2-1)較佳為下述式(Y-1)所表示的結構單元及式(Y-2)所表示的結構單元。 [化9] (式(Y-1)中,R 30為氫原子或甲基;X 30為單鍵或伸芳基;R 40為氫原子或烷基;R 41及R 42分別獨立地為碳數1~12的烷基、碳數3~20的一價脂環式烴基或碳數7~20的芳烷基) [化10] (式(Y-2)中,R 30為氫原子或甲基;X 31為單鍵或伸芳基;R 43~R 49分別獨立地為氫原子或碳數1~4的烷基;k為1或2)
作為結構單元(I-2-1)的較佳具體例,可列舉下述式所表示的結構單元。此外,式中,R 30為氫原子或甲基。 [化11]
·關於結構單元(I-2-2) 結構單元(I-2-2)只要具有經保護的酚性羥基即可,並無特別限定。其中,就本組成物的靈敏度的觀點而言,較佳為源自羥基苯乙烯或其衍生物的結構單元及源自具有羥基苯結構的(甲基)丙烯酸化合物的結構單元。
結構單元(I-2-2)所具有的酸解離性基只要藉由酸的作用而脫離並產生羥基即可,並無特別限定。就本組成物的靈敏度或圖案形狀、保存穩定性等觀點而言,結構單元(I-2-2)所具有的酸解離性基較佳為縮醛系官能基或含烷基的矽烷基。作為結構單元(I-2-2)中可使用的縮醛系官能基,可列舉與結構單元(I-2-1)中可使用的酸解離性基相同的基。其中,較佳為經「-O-C(R 31)(R 32)(OR 33)」(其中,R 31、R 32及R 33與式(X-1)為相同含義)所表示的基保護的酚性羥基。所述情況下,結構單元(I-2-2)中所含的經保護的酚性羥基可由下述式(Z-1)表示。 [化12] (式(Z-1)中,Ar 1為伸芳基;R 31、R 32及R 33與式(X-1)為相同含義;「*」表示鍵結鍵)
作為結構單元(I-2-2)中所含的「-C(R 31)(R 32)(OR 33)」所表示的基的較佳具體例,可列舉1-烷氧基烷基及1-芳基烷氧基烷基,具體而言,例如可列舉:1-乙氧基乙基、1-甲氧基乙基、1-丁氧基乙基、1-異丁氧基乙基、1-(2-乙基己基氧基)乙基、1-丙氧基乙基、1-環己基氧基乙基、1-(2-環己基乙氧基)乙基、1-苄基氧基乙基等。另外,作為含烷基的矽烷基的具體例,可列舉:三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三異丙基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基、第三丁基二苯基矽烷基等。
作為結構單元(I-2-2)的較佳具體例,可列舉下述式所表示的結構單元。此外,式中,R 30為氫原子或甲基。 [化13]
相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,聚合體(a1-2)中的結構單元(I-2)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,結構單元(I-2)的含有比例較佳為60質量%以下,更佳為55質量%以下,進而較佳為50質量%以下。藉由將結構單元(I-2)的含有比例設為所述範圍,就可實現第一組成物的高靈敏度化的方面、以及塗膜顯示出更良好的解析性的方面而言較佳。
在第一組成物包含聚合體(a1-2)的情況下,本組成物中所含的聚合體成分也可還包含結構單元(I-2)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(2)」)。作為其他結構單元(2),可列舉具有交聯性基的結構單元(II-2)、具有酸性基的結構單元(III-2)等。結構單元(II-2)及結構單元(III-2)可由聚合體(a1-2)具有,也可由與聚合體(a1-2)不同的聚合體具有。
·結構單元(II-2) 結構單元(II-2)所具有的交聯性基只要是藉由加熱處理而引起硬化反應的基即可,並無特別限定。就熱硬化性高的方面而言,其中,較佳為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。關於結構單元(II-2)的具體例及較佳例,與在結構單元(II-1)的說明中示出的例子相同。
在聚合體(a1-2)包含結構單元(II-2)的情況下,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,結構單元(II-2)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,結構單元(II-2)的含有比例較佳為75質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為65質量%以下。藉由將結構單元(II-2)的含有比例設為所述範圍,就可形成顯示出良好的顯影密著性及解析性的塗膜的方面以及可獲得硬化密著性、耐熱性及耐化學品性充分高的硬化膜的方面而言較佳。
在聚合體(a1-2)實質上不包含結構單元(II-2)的情況下,第一組成物較佳為與聚合體(a1-2)一起含有作為與聚合體(a1-2)不同的聚合體的、包含結構單元(II-2)且實質上不包含結構單元(I-2)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b1-3)」)。
相對於構成聚合體(b1-3)的全部結構單元,聚合體(b1-3)中的結構單元(II-2)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為15質量%以上。另外,相對於構成聚合體(b1-3)的全部結構單元,結構單元(II-2)的含有比例較佳為75質量%以下,更佳為70質量%以下,進而較佳為65質量%以下。
在第一組成物包含聚合體(a1-2)與聚合體(b1-3)的情況下,第一組成物中的聚合體(a1-2)與聚合體(b1-3)的比例以質量比計較佳為聚合體(a1-2):聚合體(b1-3)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
·結構單元(III-2) 就可提高對鹼顯影液的溶解性,或者提高硬化反應性的方面而言,聚合體(a1-2)較佳為還包含具有酸性基的結構單元(III-2)。關於結構單元(III-2)的具體例及較佳例,與在結構單元(III-1)的說明中示出的例子相同。
在聚合體(a1-2)包含結構單元(III-2)的情況下,就賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,結構單元(III-2)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上,進而較佳為5質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,結構單元(III-2)的含有比例較佳為50質量%以下,更佳為40質量%以下,進而較佳為30質量%以下。
在聚合體(a1-2)實質上不包含結構單元(III-2)的情況下,本組成物較佳為與聚合體(a1-2)一起含有作為與聚合體(a1-2)不同的聚合體的、包含結構單元(III-2)且實質上不包含結構單元(I-2)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b1-4)」)。作為聚合體(b1-4),可較佳地使用在側鏈具有羧基的聚合體,作為其具體例,可應用聚合體(b1-2)的說明。
就賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(b1-4)的全部結構單元,聚合體(b1-4)中的結構單元(III-2)的含有比例較佳為2質量%以上,更佳為5質量%以上,進而較佳為10質量%以上。另外,相對於構成聚合體(b1-4)的全部結構單元,結構單元(III-2)的含有比例較佳為80質量%以下,更佳為50質量%以下,進而較佳為40質量%以下。
在第一組成物包含聚合體(a1-2)與聚合體(b1-4)的情況下,第一組成物中的聚合體(a1-2)與聚合體(b1-4)的比例以質量比計較佳為聚合體(a1-2):聚合體(b1-4)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
在第一組成物包含聚合體(a1-2)的情況下,作為本組成物中所含的聚合體成分可包含的其他結構單元(2),可列舉作為其他結構單元(1)而例示的結構單元。其他結構單元(2)可由聚合體(a1-2)具有,也可由與聚合體(a1-2)不同的聚合體具有。
在聚合體(a1-2)包含作為其他結構單元(2)的除結構單元(II-2)及結構單元(III-2)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(IV-2)」)的情況下,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,其他結構單元(IV-2)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a1-2)的全部結構單元,其他結構單元(IV-2)的含有比例較佳為30質量%以下,更佳為20質量%以下。
聚合體(a1-2)例如可使用能夠導入所述各結構單元的不飽和單量體,在適當的溶媒中,在聚合引發劑等的存在下,依照自由基聚合等公知的方法來製造。聚合方法的詳細情況與用於獲得聚合體(a1-1)的聚合方法相同。
關於聚合體(a1-2),由GPC所得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為3,000以上。聚合體(a1-2)的Mw更佳為5,000以上,進而較佳為6,000以上,特佳為7,000以上。另外,就使成膜性良好的觀點而言,聚合體(a1-2)的Mw較佳為50,000以下,更佳為30,000以下,進而較佳為20,000以下,特佳為15,000以下。
另外,關於聚合體(a1-2),由重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為5.0以下,更佳為3.0以下。
以下示出第一組成物包含聚合體(a1-2)時第一組成物中所含的聚合體成分的較佳實施方式。其中,包含聚合體(a1-2)的第一組成物並不限定於以下的實施方式。 <1B> 聚合體(a1-2)還具有結構單元(II-2)及結構單元(III-2)的形態。 <2B> 包含聚合體(a1-2)與聚合體(b1-3),且聚合體(a1-2)還具有結構單元(III-2)的形態。 <3B> 包含聚合體(a1-2)與聚合體(b1-4),且聚合體(a1-2)還具有結構單元(II-2)的形態。 <4B> 包含聚合體(a1-2)與聚合體(b1-3),且聚合體(b1-3)還具有結構單元(III-2)的形態。 <5B> 將所述<1B>~<4B>的形態的兩個以上組合而成的形態。
就可在盡可能減少第一組成物的結構成分的同時獲得本公開的效果的方面而言,所述中,特佳為<1B>的形態。
〔關於矽氧烷聚合物〕 在第一組成物包含矽氧烷聚合物的情況下,藉由對第一組成物照射放射線,而自光酸產生劑產生的酸成為催化劑,促進矽氧烷聚合物的自交聯。由此,可形成硬化膜。
矽氧烷聚合物只要能夠藉由引起水解縮合反應來形成硬化膜,則並無特別限定。矽氧烷聚合物較佳為藉由對下述式(si-1)所表示的水解性矽烷化合物進行水解而獲得的聚合體。 (R 21) rSi(OR 22) 4-r···(si-1) (式(si-1)中,R 21為非水解性的一價基;R 22為碳數1~4的烷基;r為0~3的整數;其中,在r為2或3的情況下,式中的多個R 21為相互相同或不同;在r為0~2的情況下,式中的多個R 22為相互相同或不同)
作為R 21,例如可列舉:碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數6~20的芳基、碳數7~20的芳烷基、具有(甲基)丙烯醯基的基及具有環氧基的基。 作為R 22,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等。這些中,就水解性高的方面而言,R 22較佳為甲基或乙基。 r較佳為0~2,更佳為0或1,進而較佳為1。
關於構成矽氧烷聚合物的單量體的具體例,作為具有四個水解性基的矽烷化合物,例如可列舉四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、三乙氧基甲氧基矽烷、四丁氧基矽烷、四苯氧基矽烷、四苄氧基矽烷、四正丙氧基矽烷等; 作為具有三個水解性基的矽烷化合物,例如可列舉甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、乙基三丁氧基矽烷、丁基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油基氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯基氧基丙基三乙氧基矽烷等; 作為具有兩個水解性基的矽烷化合物,例如可列舉二甲基二甲氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷等; 作為具有一個水解性基的矽烷化合物,例如可列舉三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷等。
矽氧烷聚合物可藉由使所述水解性矽烷化合物的一種或兩種以上與水,較佳為在適當的催化劑及有機溶媒的存在下進行水解、縮合而獲得。水解、縮合反應時,相對於水解性矽烷化合物所具有的水解性基(-OR 22)的合計量1莫耳,水的使用比例較佳為0.1莫耳~3莫耳,更佳為0.2莫耳~2莫耳,進而較佳為0.5莫耳~1.5莫耳。藉由使用此種量的水,可使水解縮合的反應速度最優化。
作為水解、縮合反應時使用的催化劑,例如可列舉:酸、鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。催化劑的使用量根據催化劑的種類、溫度等反應條件等而不同,可適宜設定。相對於水解性矽烷化合物1莫耳,催化劑的使用量較佳為0.0001莫耳~0.2莫耳,更佳為0.0005莫耳~0.1莫耳。
作為所述水解、縮合反應時使用的有機溶媒,例如可列舉:烴、酮、酯、醚、醇等。這些中,較佳為使用非水溶性或難水溶性的有機溶媒,例如可列舉:乙二醇單烷基醚乙酸酯、二乙二醇二烷基醚、丙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚乙酸酯、丙酸酯化合物等。相對於反應中使用的水解性矽烷化合物的合計100質量份,有機溶媒的使用比例較佳為10質量份~10,000質量份,更佳為50質量份~1,000質量份。
在水解、縮合反應時,較佳為將反應溫度設為130℃以下,更佳為設為40℃~100℃。反應時間較佳為設為0.5小時~24小時,更佳為設為1小時~12小時。反應中,可對混合液進行攪拌,也可置於回流下。在水解縮合反應後,也可在反應溶液中加入脫水劑,繼而進行蒸發(evaporation),由此將水及所生成的醇自反應系統中去除。
關於第一組成物中所含的矽氧烷聚合物,由GPC所得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為500以上。若矽氧烷聚合物的Mw為500以上,則就可獲得耐熱性或耐溶劑性充分高、且顯示出良好的顯影性的硬化膜的方面而言較佳。矽氧烷聚合物的Mw更佳為1,000以上。另外,就使成膜性良好的觀點及抑制感放射線性的降低的觀點而言,矽氧烷聚合物的Mw較佳為10,000以下,更佳為5,000以下。
另外,關於矽氧烷聚合物,分子量分佈(Mw/Mn)較佳為4.0以下,更佳為3.0以下,進而較佳為2.5以下。
在第一組成物中,相對於第一組成物中所含的固體成分的總量,(A-1)聚合體的含有比例較佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,進而較佳為50質量%以上。另外,相對於第一組成物中所含的固體成分的總量,(A-1)聚合體的含有比例較佳為99質量%以下,更佳為90質量%以下。藉由將(A-1)聚合體的含有比例設為所述範圍,可獲得耐熱性及耐化學品性充分高、且顯示出良好的顯影性及透明性的硬化膜。此外,在本說明書中,所謂「固體成分」,是指本組成物中的溶劑以外的成分。
<(B-1)光酸產生劑> 第一組成物含有光酸產生劑作為感放射線性化合物。作為第一組成物中所含的光酸產生劑(以下,也簡稱為「光酸產生劑」),可較佳地使用對波長300 nm以上(較佳為300 nm~450 nm)的光化射線感應而產生酸的化合物。在使用對波長300 nm以上的光化射線不直接感應的光酸產生劑的情況下,也可藉由與增感劑並用,對波長300 nm以上的光化射線感應而產生酸。
作為光酸產生劑,可較佳地使用產生酸解離常數(pKa)為4以下的酸的化合物。由光酸產生劑產生的酸的酸解離常數更佳為3以下,進而較佳為2以下。
作為光酸產生劑的具體例,例如可列舉:肟磺酸酯化合物、鎓鹽(鋶鹽、錪鹽、四級銨鹽等)、磺醯亞胺化合物、含鹵素的化合物(三氯甲基-均三嗪化合物等)、重氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物等。
作為肟磺酸酯化合物、鎓鹽、磺醯亞胺化合物、含鹵素的化合物、重氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物及羧酸酯化合物的具體例,可列舉日本專利特開2014-157252號公報的段落0078~段落0106中所記載的化合物、國際公開第2016/124493號中所記載的化合物等。作為光酸產生劑,就放射線靈敏度的觀點而言,較佳為使用選自由肟磺酸酯化合物及磺醯亞胺化合物所組成的群組中的至少一種,更佳為肟磺酸酯化合物。
作為肟磺酸酯化合物,可列舉具有下述式(7)所表示的磺酸酯基的化合物。 [化14] (式(7)中,R 23為一價烴基、或者所述烴基所具有的氫原子的一部分或全部經取代基取代的一價基;「*」表示鍵結鍵)
在所述式(7)中,作為R 23所表示的一價烴基,例如可列舉:碳數1~20的烷基、碳數4~12的環烷基、碳數6~20的芳基等。作為取代基,例如可列舉:碳數1~5的烷氧基、側氧基、鹵素原子等。
作為具有所述式(7)所表示的磺酸酯基的化合物的具體例,可列舉下述式(7-1)~式(7-3)分別所表示的化合物等。 [化15] (式(7-1)中,R 51為經取代或未經取代的一價烴基;X 51為烷基、烷氧基或鹵素原子;m1為0~3的整數;在m1為2或3的情況下,多個X 51相同或不同; 式(7-2)中,R 52為經取代或未經取代的一價烴基;X 52為烷基、烷氧基或鹵素原子;m2為0~3的整數;在m2為2或3的情況下,多個X 52相同或不同; 式(7-3)中,R 53為氫原子、烷基、烯基、烷氧基、芳基、雜芳基、烷氧基羰基、醯基、胺基甲醯基、胺磺醯基、磺基或氰基;R 54為經取代或未經取代的一價烴基;X 53為-O-、-S-、-NR 59-或-C(R 59)(R 60)-;R 59及R 60分別獨立地為氫原子或一價烴基;R 55~R 58分別獨立地為氫原子、鹵素原子、烷基、烷氧基、芳基、烷氧基羰基、芳基羰基、胺基、醯胺基、磺基或氰基;其中,R 55~R 58中的鄰接的兩個基也可鍵結而形成環)
作為肟磺酸酯化合物的具體例,可列舉:(5-丙基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-辛基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(樟腦磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-對甲苯磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、{2-[2-(4-甲基苯基磺醯基氧基亞胺基)]-2,3-二氫噻吩-3-亞基}-2-(2-甲基苯基)乙腈、2-(辛基磺醯基氧基亞胺基)-2-(4-甲氧基苯基)乙腈、國際公開第2016/124493號中記載的化合物等。作為肟磺酸酯化合物的市售品,可列舉巴斯夫(BASF)公司製造的豔佳固(Irgacure)PAG121等。
作為磺醯亞胺化合物的具體例,可列舉:N-(三氟甲基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-氟苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、三氟甲磺酸-1,8-萘二甲醯亞胺(萘二甲醯亞胺三氟甲磺酸酯)。
在第一組成物中,相對於第一組成物中所含的(A-1)聚合體100質量份,光酸產生劑的含有比例較佳為0.1質量份以上,更佳為0.2質量份以上。另外,相對於第一組成物中所含的聚合體成分100質量份,光酸產生劑的含有比例較佳為20質量份以下,更佳為10質量份以下。若將光酸產生劑的含有比例設為0.1質量份以上,則藉由放射線的照射而充分生成酸,可充分增大曝光部與未曝光部對於鹼溶液的溶解度的差。由此,可進行良好的圖案化。另外,可增多參與和聚合體成分的反應的酸的量,可充分提高所獲得的硬化膜的耐熱性及耐溶劑性。另一方面,藉由將光酸產生劑的含有比例設為20質量份以下,可充分減少在曝光後未反應的光酸產生劑的量,可抑制由光酸產生劑的殘存引起的顯影性的降低。
<(D)溶劑> 第一組成物是將(A-1)聚合體、(B-1)光酸產生劑及視需要調配的成分溶解或分散於溶劑中而成的液狀的組成物。本組成物中所調配的溶劑(以下,也稱為「(D)溶劑」)較佳為將本組成物中所調配的各成分溶解且不與各成分反應的有機溶媒。
(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(以下,也稱為「溶劑(D1)」)。這裡,漢森溶解度參數(HSP值)是將希爾德布蘭特(Hildebrandt)的溶解度參數(SP值)分割為分散力項δD、極性項δP及氫鍵項δH此三個成分來考慮物性的極性的指標,且有「SP 2=δD 2+δP 2+δH 2」的關係。在本說明書中,漢森溶解度參數是使用計算軟件HSPiPver.5所算出的值。溶劑的沸點是1個大氣壓下的值。
在溶劑(D1)中,就在提高本組成物的耐乾燥性的同時實現靈敏度的提高、且使預烘烤裕度良好的觀點而言,HSP值的氫鍵項δH較佳為4.0以上,更佳為4.5以上,進而較佳為5.0以上,進而更佳為5.5以上。另外,就所述觀點而言,氫鍵項δH較佳為11.5以下,更佳為11.0以下,進而較佳為10.5以下,進而更佳為10.0以下,特佳為9.0以下。
就均衡地改善本組成物的耐乾燥性、靈敏度提高及預烘烤裕度的觀點而言,溶劑(D1)的沸點較佳為190℃以上,更佳為195℃以上,進而較佳為200℃以上。另外,就抑制因膜中殘存的溶劑的量變多而使預烘烤裕度降低的觀點而言,溶劑(D1)的沸點例如為300℃以下,更佳為290℃以下,進而較佳為280℃以下。
溶劑(D1)的沸點與HSP值的氫鍵項δH的較佳組合可藉由將所述各值的較佳範圍任意組合來確定。其中,特別是,溶劑(D1)較佳為沸點為190℃以上且氫鍵項δH為3.0以上且11.5以下的有機溶媒,更佳為沸點為195℃以上且氫鍵項δH為3.0以上且11.0以下的有機溶媒,進而較佳為沸點為200℃以上且氫鍵項δH為3.0以上且10.5以下的有機溶媒,進而更佳為沸點為200℃以上且氫鍵項δH為4.0以上且10.0以下的有機溶媒。
溶劑(D1)只要沸點為180℃以上且HSP值的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下即可,其種類並無特別限定。其中,溶劑(D1)較佳為選自由醇類、碳酸酯類、醚類及酯類所組成的群組中的至少一種。溶劑(D1)可為包含鏈狀結構的化合物,也可為具有環狀結構的化合物。就可在將本組成物的靈敏度維持得高的同時均衡地改善耐乾燥性與預烘烤裕度的方面而言,溶劑(D1)較佳為具有環狀結構的化合物,更佳為具有脂環式結構或脂肪族雜環結構的化合物。
在溶劑(D1)為具有環狀結構的化合物的情況下,溶劑(D1)所具有的脂環式結構較佳為環員數為5~7的環烷烴結構。另外,溶劑(D1)所具有的脂肪族雜環結構較佳為環狀碳酸酯結構、環狀酯結構或環狀醚結構,更佳為環狀碳酸酯結構。
作為溶劑(D1)的具體例,可列舉:二氫萜品醇(δH=6.69、沸點=210℃)、 (S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮(δH=7.35、沸點=242℃)、二乙二醇單丁醚(δH=10.46、沸點=231℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(δH=5.78、沸點=213℃)、三乙二醇單丁醚(δH=9.14、沸點=278℃)、乳酸丙酯(δH=11.7、沸點=188℃)、苄醇(δH=12.5、沸點=205℃)等。
這些中,溶劑(D1)較佳為選自由二氫萜品醇、(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、二乙二醇單丁醚、二丙二醇甲醚乙酸酯及三乙二醇單丁醚所組成的群組中的至少一種,更佳為二氫萜品醇及(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮中的至少任一種。
(D)溶劑較佳為包含相對於(D)溶劑的總量而為0.1質量%以上且10質量%以下的溶劑(D1)。藉由將溶劑(D1)的含有比例設為所述範圍,就可均衡地改善本組成物的耐乾燥性、靈敏度及預烘烤裕度的方面而言較佳。就此種觀點而言,相對於(D)溶劑的總量,溶劑(D1)的含有比例更佳為0.3質量%以上,進而較佳為0.5質量%以上。另外,相對於(D)溶劑的總量,溶劑(D1)的含有比例更佳為7質量%以下,進而較佳為5質量%以下。
·其他溶媒 (D)溶劑較佳為還包含與溶劑(D1)不同的溶媒(以下,也稱為「其他溶劑」)。作為其他溶劑,可較佳地使用沸點為160℃以下的溶媒(以下,也稱為「溶劑(D2)」)。溶劑(D2)的種類並無特別限定,例如可列舉:醇類、酯類、醚類、酮類、醯胺類、芳香族烴等。
關於溶劑(D2)的具體例,作為醇類,可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、丁醇、戊醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇、2-乙基丁醇、異丁醇、2-甲基戊醇等。 作為酯類,可列舉:丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等。 作為醚類,可列舉:原甲酸三甲酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單異丙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單異丙醚等。 作為酮類,可列舉:丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等。 作為醯胺類,可列舉二甲基甲醯胺等。 作為芳香族烴,可列舉:苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、環己酮等。
就聚合體的溶解性良好的方面而言,所述中,溶劑(D2)較佳為選自由醚類、酯類及醇類所組成的群組中的至少一種,更佳為乙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚乙酸酯及1-甲氧基-2-丙醇所組成的群組中的至少一種。
就抑制硬化膜中殘存的溶劑的量變得過多的觀點而言,溶劑(D2)的沸點更佳為150℃以下,進而較佳為145℃以下。另外,就充分確保本組成物的耐乾燥性的觀點而言,溶劑(D2)的沸點例如為50℃以上,較佳為55℃以上。
溶劑(D2)只要能夠使本組成物中所調配的聚合體成分溶解或分散即可,關於HSP值的氫鍵項δH,並無特別限定。溶劑(D2)的HSP值的氫鍵項δH例如為15.0以下,較佳為14.5以下。另外,溶劑(D2)的HSP值的氫鍵項δH例如為2.0以上,較佳為2.5以上。
就能夠將自本組成物中去除溶劑時的加熱溫度(預烘烤溫度)設定為適當的溫度的方面或可縮短加熱時間的方面而言,相對於(D)溶劑的總量,溶劑(D2)的含有比例較佳為70質量%以上。相對於(D)溶劑的總量,溶劑(D2)的含有比例更佳為80質量%以上,進而較佳為85質量%以上,進而更佳為90質量%以上。
就均衡地改善本組成物的耐乾燥性、靈敏度及預烘烤裕度的觀點而言,相對於(D)溶劑的總量,(D)溶劑中的溶劑(D1)與溶劑(D2)的合計含有比例較佳為80質量%以上,更佳為85質量%以上,進而較佳為90質量%以上,進而更佳為95質量%以上。
此外,(D)溶劑也可在不損及本公開的效果的範圍內含有與溶劑(D2)不同的有機溶媒作為其他溶劑。作為此種有機溶媒,例如可列舉:辛醇、γ-丁內酯、乙二醇單丁醚、乳酸丁酯、3-甲氧基-1-丁醇、環己醇、二丙酮醇、己二醇、糠醇、3-乙氧基丙酸乙酯、二亞甲基二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮等。
在第一組成物中,相對於第一組成物的全部成分100質量份,(D)溶劑的含有比例(在包含兩種以上的溶劑的情況下為其合計量)較佳為50質量份~95質量份,更佳為60質量份~90質量份。
<其他成分> 第一組成物除含有所述(A-1)聚合體成分、(B-1)光酸產生劑及(D)溶劑以外,也可還含有這些以外的成分(以下,也稱為「其他成分」)。作為其他成分,可列舉密著助劑、酸擴散控制劑等。
(密著助劑) 密著助劑是提高使用第一組成物所形成的硬化膜與基板的接著性的成分。作為密著助劑,可較佳地使用具有反應性官能基的官能性矽烷偶合劑。作為官能性矽烷偶合劑所具有的反應性官能基,可列舉:羧基、(甲基)丙烯醯基、環氧基、乙烯基、異氰酸酯基等。
作為官能性矽烷偶合劑的具體例,例如可列舉:三甲氧基矽烷基苯甲酸、3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油基氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等。
在第一組成物包含密著助劑的情況下,相對於第一組成物中所含的聚合體成分100質量份,其含有比例較佳為0.01質量份以上且30質量份以下,更佳為0.1質量份以上且20質量份以下。
(酸擴散控制劑) 酸擴散控制劑是控制藉由曝光而自光酸產生劑產生的酸的擴散長度的成分。藉由在第一組成物中調配酸擴散控制劑,可適度地控制酸的擴散長度,可使圖案顯影性良好。另外,藉由調配酸擴散控制劑,就可在實現顯影密著性的提高的同時提高耐化學品性的方面而言較佳。
作為酸擴散控制劑,可自在化學增幅抗蝕劑中所使用的鹼性化合物中任意地選擇而使用。作為鹼性化合物,例如可列舉:脂肪酸胺、芳香族胺、雜環式胺、氫氧化四級銨、羧酸四級銨鹽等。作為鹼性化合物的具體例,可列舉日本專利特開2011-232632號公報的段落0128~段落0147中所記載的化合物等。作為酸擴散控制劑,可較佳地使用選自由芳香族胺及雜環式胺所組成的群組中的至少一種。
作為芳香族胺及雜環式胺,例如可列舉:苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺等苯胺衍生物;咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑、三苯基咪唑等咪唑衍生物;吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、N-甲基吡咯等吡咯衍生物;吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、3-甲基-4-苯基吡啶、4-第三丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯烷基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、胺基吡啶、二甲基胺基吡啶、煙鹼等吡啶衍生物、以及日本專利特開2011-232632號公報中記載的化合物。
在第一組成物包含酸擴散控制劑的情況下,就充分獲得由調配酸擴散控制劑所帶來的耐化學品性的改善效果的觀點而言,相對於聚合體成分100質量份,酸擴散控制劑的含有比例較佳為0.005質量份以上,更佳為0.01質量份以上。另外,相對於聚合體成分100質量份,酸擴散控制劑的含有比例較佳為10質量份以下,更佳為5質量份以下。
作為其他成分,除所述以外,還可列舉增感劑、交聯劑、表面活性劑(氟系表面活性劑、矽酮系表面活性劑、非離子系表面活性劑等)及抗氧化劑中的至少一種。另外,第一組成物中也可含有熱自由基產生劑、熱酸產生劑、紫外線吸收劑、增稠劑、顯影促進劑、酸增殖劑、塑化劑、沉澱防止劑、多官能聚合性化合物(多官能(甲基)丙烯酸酯等)、聚合抑制劑、鏈轉移劑等公知的添加劑作為其他成分。這些成分的調配比例可在不損及本公開的效果的範圍內,根據各成分而適宜選擇。
第一組成物的固體成分濃度(相對於第一組成物的總質量,第一組成物中的溶劑以外的成分的合計質量所占的比例)可考慮黏性或揮發性等而適宜選擇。第一組成物的固體成分濃度較佳為5質量%~60質量%的範圍。若固體成分濃度為5質量%以上,則在將第一組成物塗佈於基板上時可充分確保第一組成物的厚度。另外,若固體成分濃度為60質量%以下,則第一組成物的厚度不會過於過大,進而可適度地提高第一組成物的黏性,可確保良好的塗佈性。第一組成物的固體成分濃度更佳為10質量%~55質量%,進而較佳為12質量%~50質量%。
[第二組成物] 其次,對第二組成物進行說明。第二組成物包含以下的成分(A-2)、成分(B-2)及成分(D)。 (A-2)聚合體,選自由包含具有酸性基的結構單元的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種 (B-2)醌二疊氮化合物 (D)溶劑
<(A-2)聚合體> 第二組成物含有選自由包含具有酸性基的結構單元的聚合體(以下,也稱為「聚合體(a2)」)及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種作為聚合體成分。
〔關於聚合體(a2)〕 聚合體(a2)是包含具有酸性基的結構單元(以下,也稱為「結構單元(III-3)」)的聚合體。關於結構單元(III-3)的具體例及較佳例,與在聚合體(a1-1)可包含的結構單元(III-1)的說明中示出的例子相同。
在聚合體(a2)中,就賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(a2)的全部結構單元,結構單元(III-3)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上,進而較佳為5質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a2)的全部結構單元,結構單元(III-3)的含有比例較佳為40質量%以下,更佳為35質量%以下,進而較佳為30質量%以下。
在第二組成物包含聚合體(a2)的情況下,本組成物中所調配的聚合體成分也可還包含結構單元(III-3)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(3)」)。作為其他結構單元(3)的較佳具體例,可列舉具有交聯性基的結構單元(II-3)。結構單元(II-3)可由聚合體(a2)具有,也可由與聚合體(a2)不同的聚合體具有。
·結構單元(II-3) 結構單元(II-3)所具有的交聯性基只要是藉由加熱處理而引起硬化反應的基即可,並無特別限定。就熱硬化性高的方面而言,其中,較佳為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。關於結構單元(II-3)的具體例及較佳例,與在結構單元(II-1)的說明中示出的例子相同。
在聚合體(a2)包含結構單元(II-3)的情況下,相對於構成聚合體(a2)的全部結構單元,結構單元(II-3)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為20質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a2)的全部結構單元,結構單元(II-3)的含有比例較佳為65質量%以下,更佳為60質量%以下,進而較佳為55質量%以下。藉由將結構單元(II-3)的含有比例設為所述範圍,就塗膜顯示出更良好的解析性並且可充分提高所獲得的硬化膜的耐熱性及耐化學品性的方面而言較佳。
在聚合體(a2)實質上不包含結構單元(II-3)的情況下,本組成物較佳為與聚合體(a2)一起含有作為與聚合體(a2)不同的聚合體的、包含結構單元(II-3)且實質上不包含結構單元(III-3)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b2-1)」)。
相對於構成聚合體(b2-1)的全部結構單元,聚合體(b2-1)中的結構單元(II-3)的含有比例較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為20質量%以上。另外,相對於構成聚合體(b2-1)的全部結構單元,結構單元(II-3)的含有比例較佳為65質量%以下,更佳為60質量%以下,進而較佳為55質量%以下。
在第二組成物包含聚合體(a2)與聚合體(b2-1)的情況下,第二組成物中的聚合體(a2)與聚合體(b2-1)的比例以質量比計較佳為聚合體(a2):聚合體(b2-1)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
另外,在第二組成物包含聚合體(a2)的情況下,作為本組成物中所調配的聚合體成分可包含的其他結構單元(3),可列舉在第一組成物的說明中作為其他結構單元(1)而例示的結構單元。
聚合體(a2)例如可使用能夠導入所述各結構單元的不飽和單量體,在適當的溶媒中,在聚合引發劑等的存在下,依照自由基聚合等公知的方法來製造。聚合方法的詳細情況與用於獲得聚合體(a1-1)的方法相同。
關於聚合體(a2),由GPC所得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為3,000以上。聚合體(a2)的Mw更佳為5,000以上,進而較佳為6,000以上,特佳為7,000以上。另外,就使成膜性良好的觀點而言,聚合體(a2)的Mw較佳為50,000以下,更佳為30,000以下,進而較佳為20,000以下,特佳為15,000以下。
另外,關於聚合體(a2),由重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為5.0以下,更佳為3.0以下。
以下示出第二組成物包含聚合體(a2)時第二組成物中所含的聚合體成分的較佳實施方式。其中,包含聚合體(a2)的第二組成物並不限定於以下的實施方式。 <1C> 聚合體(a2)還具有結構單元(II-3)的形態。 <2C> 包含聚合體(a2)與聚合體(b2-1)的形態。 <3C> 包含所述<1C>及<2C>的組合的形態。
就可在盡可能減少第二組成物的結構成分的同時獲得本公開的效果的方面而言,所述中,特佳為<1C>的形態。
〔關於矽氧烷聚合物〕 作為第二組成物中所含的矽氧烷聚合物,與第一組成物中可包含的矽氧烷聚合物的具體例及較佳例相同。
<(B-2)醌二疊氮化合物> 第二組成物包含醌二疊氮化合物作為感放射線性化合物。醌二疊氮化合物是藉由放射線的照射而產生羧酸的感放射線性酸產生體。作為醌二疊氮化合物,可列舉酚性化合物或醇性化合物(以下,也稱為「母核」)與鄰萘醌二疊氮化合物的縮合物。這些中,所使用的醌二疊氮化合物較佳為作為母核的具有酚系羥基的化合物與鄰萘醌二疊氮化合物的縮合物。作為母核的具體例,例如可列舉日本專利特開2014-186300號公報的段落0065~段落0070中記載的化合物。作為鄰萘醌二疊氮化合物,較佳為1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵。
作為醌二疊氮化合物,可較佳地使用作為母核的酚性化合物或醇性化合物、與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合物,可更佳地使用酚性化合物與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的縮合物。
作為醌二疊氮化合物的具體例,可列舉選自4,4'-二羥基二苯基甲烷、2,3,4,2',4'-五羥基二苯甲酮、2,3,4,4'-四羥基二苯甲酮、三(對羥基苯基)甲烷、1,1,1-三(對羥基苯基)甲烷、1,1,1-三(對羥基苯基)乙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-1-苯基乙烷、1,3-雙[1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基]苯、1,4-雙[1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基]苯、4,6-雙[1-(4-羥基苯基)-1-甲基乙基]-1,3-二羥基苯及4,4'-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚中的含酚性羥基的化合物、與1,2-萘醌二疊氮-4-磺醯氯或1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯的酯化合物。
在用於獲得所述縮合物的縮合反應中,關於母核與1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的比例,將1,2-萘醌二疊氮磺醯鹵的使用量設為相對於母核中的OH基的數量而相當於較佳為30莫耳%~85莫耳%、更佳為50莫耳%~70莫耳%的量。此外,所述縮合反應可依照公知的方法來進行。
在第二組成物中,相對於第二組成物中所含的(A-2)聚合體100質量份,醌二疊氮化合物的含有比例較佳為設為2質量份以上,更佳為設為5質量份以上,進而較佳為設為10質量份以上。另外,相對於第二組成物中所含的(A-2)聚合體100質量份,醌二疊氮化合物的含有比例較佳為設為60質量份以下,更佳為設為50質量份以下,進而較佳為設為40質量份以下。
若將醌二疊氮化合物的含有比例設為2質量份以上,則藉由光化射線的照射而充分生成酸,可充分增大光化射線的照射部分與未照射部分中的對鹼溶液的溶解度的差。由此,可進行良好的圖案化。另外,可增多參與和聚合體成分的反應的酸的量,可充分確保耐熱性及耐藥液性。另一方面,若將醌二疊氮化合物的含有比例設為60質量份以下,則就可充分減少未反應的醌二疊氮化合物的量,可抑制由醌二疊氮化合物的殘存引起的顯影性及透明性的降低的方面而言較佳。
<(D)溶劑> 第二組成物是將(A-2)聚合體、(B-2)醌二疊氮化合物及視需要調配的成分溶解或分散於溶劑中而成的液狀的組成物。第二組成物中所調配的溶劑與第一組成物同樣地含有沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(即溶劑(D1))。另外,第二組成物較佳為包含溶劑(D1)以及沸點為160℃以下的溶劑(即溶劑(D2))作為溶劑。另外,進而,在第二組成物中也可在不損及本公開的效果的範圍內含有除溶劑(D1)及溶劑(D2)以外的溶劑。關於第二組成物中所含的溶劑的具體例及較佳例以及含有比例,與作為第一組成物中所含的溶劑而說明的具體例及較佳例以及含有比例相同。
<其他成分> 第二組成物除含有所述(A-2)聚合體、(B-2)醌二疊氮化合物及(D)溶劑以外,也可還含有這些以外的成分(其他成分)。作為第二組成物中可包含的其他成分的具體例及較佳例,與第一組成物相同。
第二組成物的固體成分濃度可考慮黏性或揮發性等而適宜選擇。第二組成物的固體成分濃度較佳為5質量%~60質量%的範圍,更佳為10質量%~55質量%,進而較佳為12質量%~50質量%。
[第三組成物] 其次,對第三組成物進行說明。第三組成物包含以下的成分(A-3)、成分(B-3)、成分(C)及成分(D)。 (A-3)聚合體,包含具有酸性基的結構單元 (B-3)光聚合引發劑 (C)聚合性化合物 (D)溶劑
<(A-3)聚合體> 第三組成物含有包含具有酸性基的結構單元的聚合體(以下,也稱為「聚合體(a3)」)作為聚合體成分。
〔關於聚合體(a3)〕 聚合體(a3)是包含具有酸性基的結構單元(以下,也稱為「結構單元(III-4)」)的聚合體。關於結構單元(III-4)的具體例及較佳例,與在聚合體(a1-1)可包含的結構單元(III-1)的說明中示出的例子相同。就對未曝光部賦予對鹼顯影液的良好的溶解性的觀點而言,相對於構成聚合體(a3)的全部結構單元,聚合體(a3)中的結構單元(III-4)的含有比例較佳為1質量%以上,更佳為2質量%以上。另外,相對於構成聚合體(a3)的全部結構單元,結構單元(III-4)的含有比例較佳為35質量%以下,更佳為30質量%以下。
第三組成物中的聚合體成分也可還包含結構單元(III-4)以外的結構單元(以下,也稱為「其他結構單元(4)」)。作為其他結構單元(4)的較佳具體例,可列舉具有交聯性基的結構單元(II-4)。結構單元(II-4)可由聚合體(a3)具有,也可由與聚合體(a3)不同的聚合體具有。
·結構單元(II-4) 結構單元(II-4)所具有的交聯性基只要是藉由加熱處理而引起硬化反應的基即可,並無特別限定。就熱硬化性高的方面而言,其中,較佳為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。關於結構單元(II-4)的具體例及較佳例,與在結構單元(II-1)的說明中示出的例子相同。聚合體(a3)中的結構單元(II-4)的含有比例與聚合體(a2)中的結構單元(II-3)的較佳範圍相同。
在聚合體(a3)實質上不包含結構單元(II-4)的情況下,本組成物較佳為與聚合體(a3)一起含有作為與聚合體(a3)不同的聚合體的、包含結構單元(II-4)且實質上不包含結構單元(III-4)的聚合體(以下,也稱為「聚合體(b3-1)」)。聚合體(b3-1)中的結構單元(II-4)的含有比例與聚合體(a2)中的結構單元(II-3)的較佳範圍相同。另外,關於第三組成物包含聚合體(a3)與聚合體(b3-1)時的聚合體(a3)與聚合體(b3-1)的比例的較佳範圍,也與第二組成物相同。
在第三組成物包含聚合體(a3)與聚合體(b3-1)的情況下,第三組成物中的聚合體(a3)與聚合體(b3-1)的比例以質量比計較佳為聚合體(a3):聚合體(b3-1)=95:5~5:95,更佳為80:20~20:80,進而較佳為70:30~30:70。
另外,在第三組成物包含聚合體(a3)的情況下,作為本組成物中所調配的聚合體成分可包含的其他結構單元(4),可列舉在第一組成物的說明中作為其他結構單元(1)而例示的結構單元。
聚合體(a3)例如可使用能夠導入所述各結構單元的不飽和單量體,在適當的溶媒中,在聚合引發劑等的存在下,依照自由基聚合等公知的方法來製造。聚合方法的詳細情況與聚合體(a1-1)相同。另外,關於聚合體(a3)的重量平均分子量(Mw)及分子量分佈(Mw/Mn)的較佳範圍,與聚合體(a1-1)相同。
以下示出第三組成物中所含的聚合體成分的較佳實施方式。其中,第三組成物並不限定於以下的實施方式。 <1D> 聚合體(a3)還具有結構單元(II-4)的形態。 <2D> 包含聚合體(a3)與聚合體(b3-1)的形態。 <3D> 包含所述<1D>及<2D>的組合的形態。
就可在盡可能減少第三組成物的結構成分的同時獲得本公開的效果的方面而言,所述中,特佳為<1D>的形態。
<(B-3)光聚合引發劑> 第三組成物包含光聚合引發劑作為感放射線性化合物。作為第三組成物中所含的光聚合引發劑(以下,也簡稱為「光聚合引發劑」),可較佳地使用對波長300 nm以上(較佳為300 nm~450 nm)的光化射線感應並引發、促進聚合性化合物的聚合的化合物。在使用對波長300 nm以上的光化射線不直接感應的光聚合引發劑的情況下,也可藉由與增感劑並用而對波長300 nm以上的光化射線感應並引發、促進聚合性化合物的聚合。
作為光聚合引發劑,可使用公知的化合物。作為其具體例,可列舉:肟酯化合物、有機鹵化化合物、氧基二唑化合物、羰基化合物、縮酮化合物、安息香化合物、吖啶化合物、有機過氧化化合物、偶氮化合物、香豆素化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、六芳基聯咪唑化合物、有機硼酸化合物、二磺酸化合物、α-胺基酮化合物、鎓鹽化合物、醯基膦(氧化物)化合物等。就可進一步提高第三組成物的靈敏度的方面而言,這些中,較佳為選自由肟酯化合物、α-胺基酮化合物及六芳基聯咪唑化合物所組成的群組中的至少一種,更佳為肟酯化合物或α-胺基酮化合物。另外,作為光聚合引發劑,也可使用市售品,例如可列舉豔佳固(IRGACURE)OXE01、豔佳固(IRGACURE)OXE02(以上,巴斯夫(BASF)公司製造)等。
在第三組成物中,相對於第三組成物中所含的(A-3)聚合體100質量份,光聚合引發劑的含有比例較佳為設為1質量份以上,更佳為設為2質量份以上,進而較佳為設為5質量份以上。另外,相對於第三組成物中所含的(A-3)聚合體100質量份,光聚合引發劑的含有比例較佳為設為40質量份以下,更佳為設為30質量份以下,進而較佳為設為20質量份以下。
<(C)聚合性化合物> 第三組成物含有聚合性化合物。第三組成物中所含的聚合性化合物是具有一個以上、較佳為兩個以上的聚合性基的化合物。作為聚合性基,例如可列舉:乙烯性不飽和基、氧雜環丙基、氧雜環丁基、N-烷氧基甲基胺基等。這些中,就聚合性高的方面而言,較佳為乙烯性不飽和基及N-烷氧基甲基胺基,且較佳為(甲基)丙烯醯基、乙烯基及乙烯基苯基等含乙烯基的基。
具體而言,作為聚合性化合物,較佳為具有兩個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物或具有兩個以上的N-烷氧基甲基胺基的化合物,特佳為具有兩個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物。聚合性化合物一分子所具有的聚合性基的數量較佳為兩個~十個,更佳為兩個~八個。
關於聚合性化合物的具體例,作為具有兩個以上的(甲基)丙烯醯基的化合物,可列舉:使三價以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯、經己內酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、經環氧烷改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與酸酐反應而獲得的具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
作為具有兩個以上的N-烷氧基甲基胺基的化合物,例如可列舉具有三聚氰胺結構、苯并胍胺結構、脲結構的化合物等。此外,所謂三聚氰胺結構、苯并胍胺結構,是指具有一個以上的三嗪環或苯基取代三嗪環作為基本骨架的化學結構,且為也包含三聚氰胺、苯并胍胺或這些的縮合物的概念。作為具有兩個以上的N-烷氧基甲基胺基的化合物的具體例,可列舉:N,N,N',N',N'',N''-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)苯并胍胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)甘脲等。
其中,作為聚合性化合物,較佳為使三價以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯、經己內酯改性的多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯、N,N,N',N',N'',N''-六(烷氧基甲基)三聚氰胺、N,N,N',N'-四(烷氧基甲基)苯并胍胺,更佳為使三價以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、具有羧基的多官能(甲基)丙烯酸酯,進而較佳為使三價以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作為使三價以上的脂肪族多羥基化合物與(甲基)丙烯酸反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯的具體例,例如可列舉:季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚丙烯酸酯等。
相對於第三組成物中所含的(A-3)聚合體100質量份,第三組成物中的聚合性化合物的含有比例較佳為10質量份以上,更佳為20質量份以上。另外,相對於第三組成物中所含的(A-3)聚合體100質量份,聚合性化合物的含有比例較佳為1,000質量份以下,更佳為500質量份以下。若聚合性化合物的含有比例處於所述範圍,則就可確保作為硬化膜而言充分的硬化性與充分的鹼顯影性、並且可充分抑制未曝光部的基板上或遮光層上的浮垢、膜殘留等的產生的方面而言較佳。
<(D)溶劑> 第三組成物是將(A-3)聚合體、(B-3)光聚合引發劑、(C)聚合性化合物及視需要調配的成分溶解或分散於溶劑中而成的液狀的組成物。第三組成物中所調配的溶劑與第一組成物同樣地含有沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(即溶劑(D1))。另外,第三組成物較佳為包含溶劑(D1)以及沸點為160℃以下的溶劑(即溶劑(D2))作為溶劑。另外,進而,在第三組成物中也可在不損及本公開的效果的範圍內含有除溶劑(D1)及溶劑(D2)以外的溶劑。關於第三組成物中所含的溶劑的具體例及較佳例以及含有比例,與作為第一組成物中所含的溶劑而說明的具體例及較佳例以及含有比例相同。
在第三組成物中,相對於第三組成物的全部成分100質量份,溶劑的含有比例(在包含兩種以上的溶劑的情況下為其合計量)較佳為50質量份~95質量份,更佳為60質量份~90質量份。
<其他成分> 第三組成物除含有所述(A-3)聚合體、(B-3)光聚合引發劑、(C)聚合性化合物及(D)溶劑以外,也可還含有這些以外的成分(其他成分)。作為第三組成物中可包含的其他成分的具體例及較佳例,與第一組成物相同。
第三組成物的固體成分濃度可考慮黏性或揮發性等而適宜選擇。第三組成物的固體成分濃度較佳為5質量%~60質量%的範圍,更佳為10質量%~55質量%,進而較佳為12質量%~50質量%。
此外,根據含有(A-1)聚合體、(A-2)聚合體或(A-3)聚合體以及溶劑(D1)的本組成物,認為,藉由調配溶劑(D1)而在預烘烤後的塗膜中適度殘存溶劑(D1),由此提高靈敏度,並且可抑制所需曝光量的偏差或顯影液容易浸透至塗膜中而提高解析性。
<硬化膜及其製造方法> 本公開的硬化膜由以所述方式製備的本公開的感放射線性組成物(第一組成物、第二組成物及第三組成物)形成。本組成物的放射線靈敏度高且預烘烤裕度良好,同時顯示出良好的耐乾燥性。此種本組成物可較佳地用作例如層間絕緣膜、平坦化膜、間隔物、保護膜、彩色濾光片用著色圖案膜、隔離壁等的形成用組成物,特佳作為層間絕緣膜形成用組成物。
在製造硬化膜時,藉由使用本組成物,可根據感放射線性化合物的種類而形成正型或負型的硬化膜。具體而言,在形成正型的硬化膜的情況下,可較佳地使用第一組成物或第二組成物。另一方面,在形成負型的硬化膜的情況下,可較佳地使用第三組成物。硬化膜可使用本組成物,例如藉由包括以下的步驟1~步驟5的方法來製造。 (步驟1)將本組成物塗佈於基板上的步驟 (步驟2)自塗佈於基板上的本組成物中去除溶劑的步驟 (步驟3)對去除溶劑後的本組成物照射放射線的步驟 (步驟4)對放射線照射後的本組成物進行顯影的步驟 (步驟5)對顯影後的本組成物進行熱硬化的步驟 以下,對各步驟進行詳細說明。
[步驟1:塗佈步驟] 首先,在形成膜的面(以下也稱為「被成膜面」)塗佈本組成物。被成膜面的材質並無特別限定。例如在形成層間絕緣膜的情況下,在設置有薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)等開關元件的基板上塗佈本組成物,形成塗膜。作為基板,可使用玻璃基板、矽基板、樹脂基板等。在形成塗膜的基板的表面,也可形成與用途相應的金屬薄膜,也可實施六甲基二矽氮烷(hexamethyl disilazane,HMDS)處理等各種表面處理。
作為本組成物的塗佈方法,例如可列舉:噴霧法、輥塗法、旋塗法、狹縫模塗佈法、棒塗佈法、噴墨法等。這些塗佈方法中,較佳為藉由旋塗法、狹縫模塗佈法或棒塗佈法來進行。
[步驟2:溶劑去除步驟] 在本步驟中,對塗佈在被成膜面的本組成物,較佳為進行加熱處理(預烘烤),由此去除溶劑而在被成膜面上形成塗膜。預烘烤條件也根據本組成物的各成分的種類及含有比例等而不同,例如在60℃~130℃下進行0.5分鐘~10分鐘。所形成的塗膜的膜厚(即,預烘烤後的膜厚)較佳為0.1 μm~12 μm。對於塗佈在被成膜面的本組成物,也可在預烘烤前進行減壓乾燥(真空乾燥(vacuum dry,VCD))。
[步驟3:照射步驟] 在本步驟中,對所述步驟2中形成的包含本組成物的塗膜的至少一部分照射放射線。此時,藉由介隔具有規定圖案的遮罩對塗膜照射放射線,可形成具有圖案的硬化膜。作為放射線,例如可列舉:紫外線、遠紫外線、可見光線、X射線、電子束等帶電粒子束。這些中較佳為紫外線,例如可列舉g射線(波長436 nm)、i射線(波長365 nm)。作為放射線的曝光量,較佳為0.1 J/m 2~20,000 J/m 2
[步驟4:顯影步驟] 在本步驟中,對所述步驟3中照射了放射線的塗膜進行顯影。具體而言,對步驟3中照射了放射線的塗膜進行利用顯影液進行顯影而去除放射線的照射部分的正型顯影或將放射線的非照射部分去除的負型顯影。作為顯影液,可列舉鹼(鹼性化合物)的水溶液。作為鹼,例如可列舉氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨、日本專利特開2016-145913號公報的段落0127中所例示的鹼。作為鹼水溶液的鹼濃度,就獲得適度的顯影性的觀點而言,較佳為0.1質量%~5質量%。
作為顯影方法,可列舉:覆液法、浸漬法、搖動浸漬法、噴淋法等適宜的方法。顯影時間也根據組成物的組成而不同,例如為30秒~120秒。此外,較佳為在顯影步驟後,對經圖案化的塗膜進行利用流水清洗的淋洗處理。
[步驟5:熱硬化步驟] 在本步驟中,進行將所述步驟4中顯影後的塗膜加熱的處理(後烘烤)。後烘烤例如可使用烘箱或熱板等加熱裝置來進行。關於後烘烤條件,加熱溫度例如為120℃~250℃。例如在熱板上進行加熱處理的情況下,加熱時間為5分鐘~40分鐘,在烘箱中進行加熱處理的情況下,加熱時間為10分鐘~80分鐘。藉由所述加熱處理而進行硬化反應,可在基板上形成具有目標圖案的硬化膜。硬化膜所具有的圖案的形狀並無特別限定,例如可列舉:線與空間圖案、點圖案、孔圖案(例如,方形接觸孔圖案(square contact hole pattern))、格子圖案。
由本組成物獲得的硬化膜也可用作乾式蝕刻抗蝕劑。在將硬化膜用作乾式蝕刻抗蝕劑的情況下,作為蝕刻處理,可採用灰化、電漿蝕刻、臭氧蝕刻等乾式蝕刻處理。
<顯示裝置> 本公開的顯示裝置包括使用本組成物而形成的硬化膜。作為顯示裝置,可列舉液晶顯示裝置及有機電致發光(EL)顯示裝置。作為由本組成物形成的液晶顯示裝置的硬化膜,例如可列舉:層間絕緣膜或平坦化膜、彩色濾光片的保護膜、間隔物等。另外,作為由本組成物形成的有機EL顯示裝置的硬化膜,例如可列舉:層間絕緣膜、隔堤(bank)、平坦化膜、隔離壁、像素分離絕緣膜等。
根據以上所說明的本公開,可提供以下的手段。 <手段1> 一種感放射線性組成物,含有:(A-1)聚合體,選自由包含具有所述式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元(I)的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種;(B-1)光酸產生劑;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 <手段2> 根據<手段1>所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑包含相對於所述(D)溶劑的總量而為0.1質量%以上且10質量%以下的所述溶劑(D1)。 <手段3> 根據<手段1>或<手段2>所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)的沸點為200℃以上且所述氫鍵項δH為3.0以上且10.5以下。 <手段4> 根據<手段1>至<手段3>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為具有環狀結構的化合物。 <手段5> 根據<手段1>至<手段4>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為選自由二氫萜品醇、(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、二乙二醇單丁醚、二丙二醇甲醚乙酸酯及三乙二醇單丁醚所組成的群組中的至少一種。 <手段6> 根據<手段1>至<手段5>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑還包含沸點為160℃以下的溶劑(D2)。 <手段7> 根據<手段1>至<手段6>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(A-1)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-1)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。 <手段8> 根據<手段7>所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。 <手段9> 根據<手段1>至<手段8>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述式(1)所表示的基與芳香環基或鏈狀烴基鍵結。 <手段10> 根據<手段1>至<手段9>中任一項所述的感放射線性組成物,其中具有所述式(1)所表示的基的結構單元具有選自由所述式(3-1)所表示的基、所述式(3-2)所表示的基及所述式(3-3)所表示的基所組成的群組中的至少一種。 <手段11> 根據<手段1>至<手段10>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述光酸產生劑包含選自由肟磺酸酯化合物及磺醯亞胺化合物所組成的群組中的至少一種。
<手段12> 一種感放射線性組成物,含有:(A-2)聚合體,選自由包含具有酸性基的結構單元的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種;(B-2)醌二疊氮化合物;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 <手段13> 根據<手段12>所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑包含相對於所述(D)溶劑的總量而為0.1質量%以上且10質量%以下的所述溶劑(D1)。 <手段14> 根據<手段12>或<手段13>所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)的沸點為200℃以上且所述氫鍵項δH為3.0以上且10.5以下。 <手段15> 根據<手段12>至<手段14>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為具有環狀結構的化合物。 <手段16> 根據<手段12>至<手段15>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為選自由二氫萜品醇、(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、二乙二醇單丁醚、二丙二醇甲醚乙酸酯及三乙二醇單丁醚所組成的群組中的至少一種。 <手段17> 根據<手段12>至<手段16>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑還包含沸點為160℃以下的溶劑(D2)。 <手段18> 根據<手段12>至<手段17>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(A-2)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-2)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。 <手段19> 根據<手段18>所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基以及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。
<手段20> 一種感放射線性組成物,含有:(A-3)聚合體,包含具有酸性基的結構單元;(B-3)光聚合引發劑;(C)聚合性化合物;以及(D)溶劑,所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。 <手段21> 根據<手段20>所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑包含相對於所述(D)溶劑的總量而為0.1質量%以上且10質量%以下的所述溶劑(D1)。 <手段22> 根據<手段20>或<手段21>所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)的沸點為200℃以上且所述氫鍵項δH為3.0以上且10.5以下。 <手段23> 根據<手段20>至<手段22>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為具有環狀結構的化合物。 <手段24> 根據<手段20>至<手段23>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為選自由二氫萜品醇、(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、二乙二醇單丁醚、二丙二醇甲醚乙酸酯及三乙二醇單丁醚所組成的群組中的至少一種。 <手段25> 根據<手段20>至<手段24>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑還包含沸點為160℃以下的溶劑(D2)。 <手段26> 根據<手段20>至<手段25>中任一項所述的感放射線性組成物,其中所述(A-3)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-3)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。 <手段27> 根據<手段26>所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。
<手段28> 一種硬化膜的製造方法,包括:將根據<手段1>至<手段27>中任一項所述的感放射線性組成物塗佈於基板上的步驟;自塗佈於所述基板上的感放射線性組成物中去除溶劑的步驟;對去除溶劑後的所述感放射線性組成物照射放射線的步驟;對放射線照射後的所述感放射線性組成物進行顯影的步驟;以及對顯影後的所述感放射線性組成物進行熱硬化的步驟。 <手段29> 一種硬化膜,是使用根據<手段1>至<手段27>中任一項所述的感放射線性組成物而形成。 <手段30> 根據<手段29>所述的硬化膜,為層間絕緣膜。 <手段31> 一種液晶顯示裝置,包括根據<手段29>或<手段30>所述的硬化膜。 <手段32> 一種有機EL顯示裝置,包括根據<手段29>或<手段30>所述的硬化膜。 [實施例]
以下,藉由實施例來具體地說明本發明,但本發明並不限定於這些實施例。只要未特別提及,則以下的例子中的「份」及「%」為質量基準。
[重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)] 聚合體的Mw及Mn藉由下述方法來測定。 ·測定方法:凝膠滲透層析(GPC)法 ·裝置:昭和電工公司的GPC-101 ·GPC管柱:將島津GLC公司的GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804結合 ·移動相:四氫呋喃 ·管柱溫度:40℃ ·流速:1.0 mL/分鐘 ·試樣濃度:1.0質量% ·試樣注入量:100 μL ·檢測器:示差折射計 ·標準物質:單分散聚苯乙烯
[單體] 共聚物的合成中使用的單體如以下所述。 《提供結構單元(I)的單量體》 ·STMS:苯乙烯基三甲氧基矽烷 ·SDMS:苯乙烯基二甲氧基羥基矽烷 ·STES:苯乙烯基三乙氧基矽烷 ·MPTMS:甲基丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷 ·APTMS:丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷 ·MPTES:甲基丙烯醯基氧基丙基三乙氧基矽烷 ·M-THP:甲基丙烯酸四氫吡喃酯 ·M-THF:甲基丙烯酸四氫-2-呋喃酯 《提供結構單元(II)的單量體》 ·GMA:甲基丙烯酸縮水甘油酯 ·OXMA:OXE-30(大阪有機化學工業公司製造、甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯) ·EDCPMA:甲基丙烯酸[3,4-環氧基三環(5.2.1.0 2,6)癸烷-9-基]酯 《提供結構單元(III)的單量體》 ·MI:馬來醯亞胺 ·MA:甲基丙烯酸 《提供結構單元(IV)的單量體》 ·MMA:甲基丙烯酸甲酯 ·ST:苯乙烯
<聚合體(A)的合成> [合成例1]聚合體(A-1)的合成 向包括冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)10份及丙二醇單甲醚乙酸酯200份。繼而,裝入甲基丙烯酸10份、苯乙烯基三甲氧基矽烷20份、甲基丙烯酸縮水甘油酯30份、甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯30份、甲基丙烯酸甲酯10份,進行氮氣置換後,在緩緩攪拌的同時使溶液的溫度上升至70℃,保持所述溫度5小時,由此獲得含有聚合體(A-1)的聚合體溶液。所述聚合體溶液的固體成分濃度為34質量%,聚合體(A-1)的Mw為10,000,分子量分佈(Mw/Mn)為2.1。
[合成例2~合成例22]聚合體(A-2)~聚合體(A-22)的合成 除使用表1中所示的種類及調配量(質量份)的各成分以外,利用與合成例1相同的方法而獲得包含具有與聚合體(A-1)同等的固體成分濃度、分子量及分子量分佈的聚合體(A-2)~聚合體(A-22)的聚合體溶液。作為聚合溶媒,使用與表2記載的溶劑(D)為相同種類的丙二醇單甲醚乙酸酯。
[表1]
聚合體 提供結構單元(I)的單量體 提供結構單元(II)的單量體 提供結構單元(III)的單量體 提供結構單元(IV)的單量體 Mw Mw/Mn
STMS SDMS STES MPTMS APTMS MPTES M-THP M-THF GMA OXMA EDCPA MA MI MMA ST
合成例1 A-1 20 30 30 10 10 10000 2.1
合成例2 A-2 20 60 10 10 9000 2.2
合成例3 A-3 20 30 30 10 10 11000 2.0
合成例4 A-4 20 30 30 10 10 11000 2.1
合成例5 A-5 20 30 30 10 10 10000 1.9
合成例6 A-6 20 30 30 10 10 11000 1.8
合成例7 A-7 20 30 30 10 10 12000 2.0
合成例8 A-8 20 30 30 10 10 10000 1.9
合成例9 A-9 20 30 30 10 10 11000 2.0
合成例10 A-10 20 30 30 10 10 12000 2.1
合成例11 A-11 20 30 30 15 5 12000 2.2
合成例12 A-12 20 60 15 5 10000 2.2
合成例13 A-13 20 30 30 15 5 11000 2.0
合成例14 A-14 20 30 30 15 5 11000 2.1
合成例15 A-15 20 30 30 15 5 10000 1.9
合成例16 A-16 20 30 30 15 5 11000 1.8
合成例17 A-17 20 30 30 15 5 12000 2.0
合成例18 A-18 20 30 30 15 5 12000 2.2
合成例19 A-19 20 30 30 15 5 11000 2.1
合成例20 A-20 20 30 30 15 5 10000 1.9
合成例21 A-21 20 60 15 5 10000 2.0
合成例22 A-22 35 15 40 10 10000 1.9
[合成例23]聚合體(A-23)的合成 向包括冷卻管及攪拌機的燒瓶中裝入丙二醇單甲醚24份,繼而裝入甲基三甲氧基矽烷39份、3-甲基丙烯醯基氧基丙基三甲氧基矽烷18份,進行加熱,直至溶液溫度達到60℃為止。在溶液溫度到達60℃後,裝入甲酸0.1份、水19份,在緩緩攪拌的同時使溶液的溫度上升至75℃,保持所述溫度2小時。冷卻至45℃後,加入原甲酸三甲酯28質量份作為脫水劑,攪拌1小時。進而使溶液溫度成為40℃,在保持溫度的同時進行蒸發,由此去除水及水解縮合中產生的甲醇,由此獲得含有聚合體(A-23)的聚合體溶液。所述聚合體溶液的固體成分濃度為35質量%,聚合體(A-23)的重量平均分子量(Mw)為1,800,分子量分佈(Mw/Mn)為2.2。
<感放射線性組成物的製備> 以下示出感放射線性組成物的製備中使用的聚合體(A)、感放射線性化合物(B)、聚合性化合物(C)、溶劑(D)及密著助劑(E)。 《聚合體(A)》 A-1~A-23:合成例1~合成例23中合成的聚合體(A-1)~聚合體(A-23) 《感放射線性化合物(B)》 B-1:豔佳固(Irgacure)PAG121(巴斯夫(BASF)公司製造) B-2:萘二甲醯亞胺基三氟甲磺酸酯 B-3:4,4'-[1-[4-[1-[4-羥基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亞乙基]雙酚(1.0莫耳)與1,2-萘醌二疊氮-5-磺醯氯(2.0莫耳)的縮合物 B-4:豔佳固(Irgacure)OXE02(巴斯夫(BASF)公司製造) 《聚合性化合物(C)》 卡亞拉德(KAYARAD)DPHA(日本化藥(股)製造) 《溶劑(D)》 D-1:丙二醇單甲醚乙酸酯(δH=6.62、沸點=132℃) D-2:1-甲氧基-2-丙醇(δH=12.54、沸點=121℃) D-3:3-甲氧基丙酸甲酯(δH=7.37、沸點=144℃) D-4:原甲酸三甲酯(δH=5.42、沸點=102℃) D-5:二氫萜品醇(δH=6.69、沸點=210℃) D-6:(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮(δH=7.35、沸點=242℃) D-7:二乙二醇單丁醚(δH=10.46、沸點=231℃) D-8:二丙二醇甲醚乙酸酯(δH=5.78、沸點=213℃) D-9:三乙二醇單丁醚(δH=9.14、沸點=278℃) D-10:2-乙基-1,3-己二醇(δH=13.73、沸點=245℃) D-11:二乙二醇乙基甲基醚(δH=6.13、沸點=176℃) 《密著助劑(E)》 3-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基矽烷
<感放射線性組成物的製備及評價> [實施例1] 相對於與聚合體(A-1)100份(固體成分)相當的量,混合感放射線性化合物(B-1)3份及密著助劑(E)5份,以50:47:3(質量比)的比率加入溶劑(D-1)、溶劑(D-2)及溶劑(D-5),以固體成分濃度成為20質量%的方式進行溶解。繼而,利用孔徑0.2 μm的薄膜過濾器進行過濾,從而製備感放射線性組成物。
使用所述製備的感放射線性組成物進行以下的評價。 [放射線靈敏度的評價] 使用旋轉器,將感放射線性組成物塗佈於在60℃下進行了60秒鐘HMDS處理的矽基板上後,在熱板上以90℃預烘烤2分鐘而形成平均膜厚3.0 μm的塗膜。介隔具有寬度10 μm的方形接觸孔圖案的遮罩,利用水銀燈對所述塗膜照射規定量的紫外線。繼而,使用包含氫氧化四甲基銨2.38質量%水溶液的顯影液在25℃下進行60秒顯影處理後,利用超純水進行1分鐘流水清洗。此時,對能夠形成寬度10 μm的方形接觸孔圖案的最小曝光量進行測定。在所述測定值未滿2000 J/m 2的情況下,可評價為靈敏度良好,在為2000 J/m 2以上的情況下,可評價為不良。
[預烘烤裕度的評價] 使用旋轉器,將感放射線性組成物塗佈於在60℃下進行了60秒鐘HMDS處理的矽基板上後,在熱板上以120℃預烘烤2分鐘而形成平均膜厚3.0 μm的塗膜。介隔具有寬度10 μm的方形接觸孔圖案的遮罩,利用水銀燈對所述塗膜照射規定量的紫外線。繼而,使用包含氫氧化四甲基銨2.38質量%水溶液的顯影液在25℃下進行60秒顯影處理後,利用超純水進行1分鐘流水清洗。此時,對能夠形成寬度10 μm的方形接觸孔圖案的最小曝光量進行測定。將所述測定值與[放射線靈敏度的評價]的測定值加以比較,將所需曝光量的增加率未滿5%的情況判定為AA,將5%以上且未滿10%的情況判定為A,將10%以上且未滿20%的情況判定為B,將20%以上的情況判定為C。在為AA、A或B的情況下,可評價為預烘烤裕度良好,在為C的情況下,可評價為預烘烤裕度不良。
[耐乾燥性的評價] 使用旋轉器,將感放射線性組成物塗佈於玻璃基板上而形成平均膜厚15.0 μm的塗膜。此外,在本評價中,未進行用於自感放射線性組成物中去除溶劑的加熱處理。將形成有塗膜的基板在23℃、相對濕度50%的場所靜置規定時間後,在大氣條件下設置於硬化乾燥性試驗器(TP技研製造)中,將總質量1500 g的砝碼載置於柱塞上,以紗布(gauze)與塗膜接觸的方式在塗膜上靜靜地放下柱塞。放下柱塞經過10秒後,將基板旋轉90°,確認塗膜形狀變化的差異。在所述乾燥性試驗中塗膜的外觀發生變化所需的靜置時間(自在基板上形成塗膜到試驗結束為止的時間)越長,所述感放射線性組成物越不易乾燥,可判斷為耐乾燥性越優異。將靜置時間72小時以上的情況判定為A,將36小時以上且未滿72小時的情況判定為B,將未滿36小時的情況判定為C。
[實施例2~實施例44、比較例1~比較例3] 除使用表2及表3中所示的種類及調配量(質量份)的各成分以外,利用與實施例1相同的方法來分別製備實施例2~實施例44、比較例1~比較例3的感放射線性組成物。另外,使用各感放射線性組成物,與實施例1同樣地進行各種評價。將評價結果示於表2及表3中。
[表2]
聚合體(A) 感放射線性化合物(B) 聚合性化合物(C) 溶劑(D) 溶劑比 (質量比) 密著助劑(E) 放射線靈敏度 (J/m 2 預烘烤裕度 耐乾燥性
實施例1 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例2 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-3 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例3 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-4 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例4 A-1 100 B-2 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例5 A-1 100 B-3 20 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例6 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 49.5 0.5 5 1500 A A
實施例7 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 40 10 5 600 B A
實施例8 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 45 5 5 700 B A
實施例9 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-6 50 47 3 5 700 B A
實施例10 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-7 50 47 3 5 700 A B
實施例11 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-8 50 47 3 5 700 A B
實施例12 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-9 50 47 3 5 700 B B
實施例13 A-2 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例14 A-3 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 600 A A
實施例15 A-4 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 A A
實施例16 A-5 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 800 A A
實施例17 A-6 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 500 A B
實施例18 A-7 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 400 A B
實施例19 A-8 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 400 A B
實施例20 A-9 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 800 B A
實施例21 A-10 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 900 B A
實施例22 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例23 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-3 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例24 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-4 D-5 50 47 3 5 700 AA A
[表3]
聚合體(A) 感放射線性化合物(B) 聚合性化合物(C) 溶劑(D) 溶劑比 (質量比) 密著助劑(E) 放射線靈敏度 (J/m 2 預烘烤裕度 耐乾燥性
實施例25 A-11 100 B-2 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例26 A-11 100 B-3 20 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 1500 AA A
實施例27 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 49.5 0.5 5 700 AA A
實施例28 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 45 5 5 700 B A
實施例29 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-6 50 47 3 5 700 A A
實施例30 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-7 50 47 3 5 700 AA B
實施例31 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-8 50 47 3 5 700 AA B
實施例32 A-11 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-9 50 47 3 5 700 B B
實施例33 A-12 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例34 A-13 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 600 AA A
實施例35 A-14 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例36 A-15 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 800 AA A
實施例37 A-16 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 500 AA B
實施例38 A-17 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 400 AA B
實施例39 A-18 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 800 AA B
實施例40 A-19 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 900 A A
實施例41 A-20 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例42 A-21 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 700 AA A
實施例43 A-22 100 B-4 5 95 D-1 D-2 D-5 50 47 3 10 400 A B
實施例44 A-23 100 B-3 20 - D-1 D-2 D-5 50 47 3 5 900 AA A
比較例1 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 - 50 50 - 5 800 A C
比較例2 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-10 50 47 3 5 700 B C
比較例3 A-1 100 B-1 3 - D-1 D-2 D-11 50 47 3 5 700 A C
如表2及表3所示,實施例1~實施例44的各感放射線性組成物中,作為實用特性的放射線靈敏度、預烘烤裕度及耐乾燥性均良好,且獲取了各種特性的平衡。相對於此,在比較例1~比較例3中,耐乾燥性為「C」的評價,實用特性差。

Claims (22)

  1. 一種感放射線性組成物,含有: (A-1)聚合體,選自由包含具有下述式(1)所表示的基或酸解離性基的結構單元(I)的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種; (B-1)光酸產生劑;以及 (D)溶劑, 所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1); 式(1)中,R 1、R 2及R 3分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷氧基、碳數1~10的烷基或苯基;其中,R 1、R 2及R 3中的一個以上為碳數1~6的烷氧基;「*」表示鍵結鍵。
  2. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑包含相對於所述(D)溶劑的總量而為0.1質量%以上且10質量%以下的所述溶劑(D1)。
  3. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)的沸點為200℃以上且所述氫鍵項δH為3.0以上且10.5以下。
  4. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為具有環狀結構的化合物。
  5. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述溶劑(D1)為選自由二氫萜品醇、(S)-4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、二乙二醇單丁醚、二丙二醇甲醚乙酸酯及三乙二醇單丁醚所組成的群組中的至少一種。
  6. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述(D)溶劑還包含沸點為160℃以下的溶劑(D2)。
  7. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述(A-1)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-1)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。
  8. 如請求項7所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。
  9. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述式(1)所表示的基與芳香環基或鏈狀烴基鍵結。
  10. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中具有所述式(1)所表示的基的結構單元具有選自由下述式(3-1)所表示的基、下述式(3-2)所表示的基及下述式(3-3)所表示的基所組成的群組中的至少一種; 式(3-1)、式(3-2)及式(3-3)中,A 1及A 2分別獨立地為鹵素原子、羥基、碳數1~6的烷基或碳數1~6的烷氧基;n1為0~4的整數;n2為0~6的整數;其中,在n1為2以上的情況下,多個A 1相互相同或不同;在n2為2以上的情況下,多個A 2相互相同或不同;R 6為烷二基;R 1、R 2及R 3與所述式(1)為相同含義;「*」表示鍵結鍵。
  11. 如請求項1所述的感放射線性組成物,其中所述光酸產生劑包含選自由肟磺酸酯化合物及磺醯亞胺化合物所組成的群組中的至少一種。
  12. 一種感放射線性組成物,含有: (A-2)聚合體,選自由包含具有酸性基的結構單元的聚合體及矽氧烷聚合物所組成的群組中的至少一種; (B-2)醌二疊氮化合物;以及 (D)溶劑, 所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。
  13. 如請求項12所述的感放射線性組成物,其中所述(A-2)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-2)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。
  14. 如請求項13所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基以及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。
  15. 一種感放射線性組成物,含有: (A-3)聚合體,包含具有酸性基的結構單元; (B-3)光聚合引發劑; (C)聚合性化合物;以及 (D)溶劑, 所述(D)溶劑包含沸點為180℃以上且漢森溶解度參數的氫鍵項δH為3.0以上且13.0以下的溶劑(D1)。
  16. 如請求項15所述的感放射線性組成物,其中所述(A-3)聚合體還包含具有交聯性基的結構單元,或者所述感放射線性組成物還包含與所述(A-3)聚合體不同且含有具有交聯性基的結構單元的聚合體。
  17. 如請求項16所述的感放射線性組成物,其中所述交聯性基為選自由氧雜環丙基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少一種。
  18. 一種硬化膜的製造方法,包括: 將如請求項1至請求項17中任一項所述的感放射線性組成物塗佈於基板上的步驟; 自塗佈於所述基板上的感放射線性組成物中去除溶劑的步驟; 對去除溶劑後的所述感放射線性組成物照射放射線的步驟; 對放射線照射後的所述感放射線性組成物進行顯影的步驟;以及 對顯影後的所述感放射線性組成物進行熱硬化的步驟。
  19. 一種硬化膜,是使用如請求項1至請求項17中任一項所述的感放射線性組成物而形成。
  20. 如請求項19所述的硬化膜,其為層間絕緣膜。
  21. 一種液晶顯示裝置,包括如請求項19所述的硬化膜。
  22. 一種有機電致發光顯示裝置,包括如請求項19所述的硬化膜。
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