TWI550351B - 正型感光性樹脂組成物、硬化膜的形成方法、硬化膜、液晶顯示裝置及有機el顯示裝置 - Google Patents

正型感光性樹脂組成物、硬化膜的形成方法、硬化膜、液晶顯示裝置及有機el顯示裝置 Download PDF

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正型感光性樹脂組成物、硬化膜的形成方法、硬化膜、液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置
本發明有關於一種正型感光性樹脂組成物、硬化膜的形成方法、硬化膜、液晶顯示裝置及有機電致發光(Electroluminescence,EL)顯示裝置。更詳細來說,本發明涉及一種適於形成液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、集成電路元件、固體攝像元件等電子零件的平坦化膜、保護膜或層間絕緣膜的正型感光性樹脂組成物及使用該正型感光性樹脂組成物的硬化膜的形成方法。
在薄膜電晶體(Thin Film Transistor,以下記作“TFT”)型液晶顯示元件或磁頭元件、集成電路元件、固體攝像元件等電子零件中,通常為了將以層狀而配置的配線之間絕緣而設置著層間絕緣膜。作為形成層間絕緣膜的材料,優選的是用來獲得必要圖案形狀的步驟數少而且具有充分平坦性的材料,因此廣泛使用感光性樹脂組成物(參照專利文獻1及專利文獻2)。
上述電子零件中,例如TFT型液晶顯示元件是經過以下步驟來製造:在上述層間絕緣膜上形成透明電極膜(氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)),進一步在其上方形成包含鉬(Mo)或鈦(Ti)等金屬的配線,形成液晶配向膜,因此層間絕緣膜在透明電極膜的形成步驟中曝露在高溫條件下,或者曝露在電極的圖案形成中所使用的阻劑的剝離液、或液晶配向膜形成時所使用的N-甲基吡咯啶酮(N-Methyl Pyrrolidone,NMP)下,因此需要對這些的充 分耐性。
另外,在層間絕緣膜與透明電極膜或形成在其上方的配線(金屬)的密接性差的情況下,面板的顯示容易發生不良狀況,因此也要求與透明電極膜或配線的密接性。層間絕緣膜有時也實施乾式蝕刻步驟,因此也需要對乾式蝕刻的充分耐性(參照專利文獻2及專利文獻3)。
作為層間絕緣膜用的高感度的感光性樹脂組成物,例如在專利文獻4中已提出:一種正型感光性樹脂組成物,其含有(A1)含有具有酸解離性基的結構單元的樹脂、(A3)含有具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元及酸解離性基的樹脂、以及(B)通過活性光線或放射線的照射而產生酸的化合物;或者一種層間絕緣膜形成用正型感光性樹脂組成物,其含有(A1)含有具有酸解離性基的結構單元的樹脂、(A2)含有具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元的樹脂、以及(B)通過活性光線或放射線的照射而產生酸的化合物。
另外,在專利文獻5中提出了一種正型感光性樹脂組成物,其特徵在於含有:(A1)含有具有酸解離性基的結構單元的樹脂、(A2)具有由含有環氧基的自由基聚合性單體衍生所得的結構單元的聚合物或共聚物、(B)分子內具有兩個以上的環氧基的化合物以及(C)通過波長300 nm以上的活性光線的照射而產生酸的化合物。
進而,在專利文獻6中提出了一種層間絕緣膜形成用感放射線性樹脂組成物,其含有:(A)包含(a1)具有縮醛結構或縮酮結構的降冰片烯化合物或者具有縮醛或縮酮 結構的(甲基)丙烯酸酯化合物、(a2)具有特定交聯基的結構單元、及(a3)(a1)及(a2)以外的烯烴系不飽和化合物的共聚物,以及(B)通過放射線的照射而產生pKa為4.0以下的酸的化合物。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-354822號公報
[專利文獻2]日本專利特開2000-241832號公報
[專利文獻3]日本專利特開2005-345757號公報
[專利文獻4]日本專利第4637221號公報
[專利文獻5]日本專利第4676542號公報
[專利文獻6]日本專利第4207604號公報
然而,專利文獻4~專利文獻6中提出的感光性樹脂組成物對層間絕緣膜形成後使用的阻劑的剝離液或N-甲基吡咯啶酮(NMP)的耐性不高,另外與透明電極膜或金屬的密接性差,進而對乾式蝕刻的耐性不高,因此容易引起液晶顯示裝置中的顯示不良,而需求改善。
本發明是鑒於如上所述的情況而成,其解决以下課題。
也就是說,本發明所欲解决的課題在於提供一種正型感光性樹脂組成物、使所述感光性樹脂組成物硬化而獲得的硬化膜及其形成方法、以及具備所述硬化膜的有機EL顯示裝置及液晶顯示裝置,所述正型感光性樹脂組成物為高感度,對剝離液或NMP的耐性高,與透明電極膜或金 屬的密接性也良好,另外乾式蝕刻耐性優良,可以獲得在顯示裝置中也不易引起顯示不良的硬化膜。
本發明的上述課題是利用以下的<1>、<12>、<15>、<17>或<18>所記載的手段來解决。以下一並記載作為優選實施態樣的<2>~<11>、<13>、<14>及<16>。
<1>一種正型感光性樹脂組成物,其特徵在於含有:(成分A)至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元及(a2)具有交聯性基的結構單元的共聚物,(成分B)不含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元、且至少包含(b1)具有酸基的結構單元及(b2)具有交聯性基的結構單元的共聚物,(成分C)光酸產生劑,以及(成分D)溶劑;<2>根據上述<1>所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a1)為具有以縮醛或縮酮的形式保護羧基而成的殘基的結構單元;<3>根據上述<1>或<2>所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a1)為式(a1-1)所表示的結構單元,
(式(a1-1)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數1~6的烷基,R3表示碳數1~6的烷基或碳數4~7的環烷基,R2與R3也可以連結而形成環);<4>根據上述<1>至<3>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a2)為具有環氧基及/或氧雜環丁基的結構單元;<5>根據上述<1>至<4>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(b1)的酸基為羧基或酚性羥基;<6>根據上述<1>至<5>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(b2)為具有環氧基及/或氧雜環丁基的結構單元;<7>根據上述<1>至<6>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中成分B進一步含有式(b3)所表示的結構單元,
(式(b3)中,R4表示氫原子或甲基);<8>根據上述<1>至<7>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中成分A的含量WA與成分B的含量WB的重量比率為WA/WB=98/2~20/80; <9>根據上述<1>至<8>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中成分C為式(c1)所表示的肟磺酸酯光酸產生劑,
(式(c1)中,R5及R6分別獨立地表示一價的有機基,R5及R6也可以連結而形成環,R7表示烷基、環烷基或芳基);<10>根據上述<1>至<9>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其中成分C為式(OS-3)、式(OS-4)、式(OS-5)或式(c4)所表示的化合物,
(式(OS-3)~式(OS-5)中,R1表示烷基、芳基或雜芳基,R2分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,R6分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,X表示O或S,n表示1或2,m表示0~6的整數),
(式(c4)中,RB1表示烷基、烷氧基或鹵素原子,RB2表示烷基或芳基);<11>根據上述<1>至<10>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物,其進一步含有光增感劑;<12>一種硬化膜的形成方法,其包括:(1)層形成步驟,使用根據上述<1>至<11>中任一項所述的正型感光性樹脂組成物在基板上形成膜狀的層;(2)溶劑除去步驟,從所塗布的感光性樹脂組成物中除去溶劑;(3)曝光步驟,利用活性光線對除去了溶劑的感光性樹脂組成物進行曝光;(4)顯影步驟,利用水性顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影;以及(5)後烘烤步驟,對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化;<13>根據上述<12>所述的硬化膜的形成方法,其中在所述顯影步驟後、所述後烘烤步驟前,包括對經顯影的感光性樹脂組成物進行全面曝光的步驟;<14>根據上述<12>或<13>所述的硬化膜的形成方法,其進一步包括(6)乾式蝕刻步驟,其是對進行熱硬化所得的具有硬化膜的基板進行乾式蝕刻;<15>一種硬化膜,其是利用根據上述<12>至<14>中任一項所述的方法而形成; <16>根據上述<15>所述的硬化膜,其為層間絕緣膜;<17>一種有機EL顯示裝置,其具備根據上述<15>或<16>所述的硬化膜;<18>一種液晶顯示裝置,其具備根據上述<15>或<16>所述的硬化膜。
根據本發明,可以提供一種正型感光性樹脂組成物、使所述感光性樹脂組成物進行硬化而獲得的硬化膜及其形成方法、以及具備所述硬化膜的有機EL顯示裝置及液晶顯示裝置,所述正型感光性樹脂組成物為高感度,對剝離液或NMP的耐性高,與透明電極膜或金屬的密接性也良好,另外乾式蝕刻耐性優良,可以獲得在顯示裝置中也不易引起顯示不良的硬化膜。
以下,對本發明加以詳細說明。
此外,在說明書中,“下限~上限”的記載表示“下限以上、上限以下”,“上限~下限”的記載表示“上限以下、下限以上”。也就是說,表示包含上限及下限的數值範圍。
另外,將“(成分A)至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元及(a2)具有交聯性基的結構單元的共聚物”等簡稱為“成分A”等,將“(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元”等也簡稱為“結構單元(a1)”等。
另外,有時將指代“丙烯酸酯”、“甲基丙烯酸酯”兩者 或任一者的情況記作“(甲基)丙烯酸酯”,將指代“丙烯醯基”、“甲基丙烯醯基”兩者或任一者的情況記作“(甲基)丙烯醯基”。
(正型感光性樹脂組成物)
本發明的正型感光性樹脂組成物(以下也稱為“感光性樹脂組成物”)的特徵在於含有:(成分A)至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元及(a2)具有交聯性基的結構單元的共聚物,(成分B)不含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元、且至少包含(b1)具有酸基的結構單元及(b2)具有交聯性基的結構單元的共聚物,(成分C)光酸產生劑,以及(成分D)溶劑。
本發明的感光性樹脂組成物通過含有特定的樹脂二成分(成分A及成分B)及光酸產生劑,感度變優良。另外,本發明的感光樹脂組成物通過含有特定的樹脂二成分及光酸產生劑,對剝離液、特別是含有單乙醇胺的剝離液或NMP的耐性高,與透明電極膜或金屬的密接性也良好,另外乾式蝕刻耐性優良,可以形成在顯示裝置中也不易引起顯示不良的硬化膜。
另外,本發明的感光性樹脂組成物優選化學增幅型的正型感光性樹脂組成物(化學增幅正型感光性樹脂組成物)。
進而,本發明的感光性樹脂組成物可以適當地用作乾式蝕刻阻劑用正型感光性樹脂組成物。
此外,本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基團,並且 也包含具有取代基的基團。例如所謂“烷基”,不僅包含不具有取代基的烷基(未經取代的烷基),也包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
另外,導入本發明中使用的成分A或成分B等共聚物所含有的結構單元的方法可為聚合法,也可為高分子反應法。在聚合法中,預先合成含有預定官能基的單體後,將這些單體共聚合。在高分子反應法中,進行聚合反應後,利用所得的共聚物的結構單元中所含的反應性基,將必要的官能基導入到結構單元中。這裏,官能基可以例示:用來保護羧基或酚性羥基等酸基同時在强酸的存在下發生分解而使這些酸基游離的保護基、環氧基或氧雜環丁基等交聯性基,另外可以例示酚性羥基或羧基那樣的鹼可溶性基(酸基)等。
(成分A)至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元及(a2)具有交聯性基的結構單元的共聚物
本發明的正型感光性樹脂組成物含有(成分A)至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元及(a2)具有交聯性基的結構單元的共聚物。
另外,所述結構單元(a1)與所述結構單元(a2)可為相同的結構單元,優選的是不同的結構單元。
成分A優選的是鹼不溶性、且在酸分解性基分解時變為鹼可溶性的樹脂。這裏,所謂“酸分解性基”是指在酸的存在下能發生分解的官能基。另外,所謂“鹼可溶性”是指將化合物(樹脂)的溶液塗布在基板上,在90℃下加熱2 分鐘而形成塗膜(厚度為3 μm),該塗膜對23℃下的0.4重量%氫氧化四甲基銨水溶液的溶解速度為0.01 μm/s以上。另一方面,所謂“鹼不溶性”,是指溶解速度小於0.01 μm/s。成分A的鹼溶解速度更優選的是小於0.005 μm/s。
成分A優選加成聚合型的樹脂,更優選含有來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的結構單元的聚合物。此外,成分A也可以含有來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的結構單元以外的結構單元、例如來源於苯乙烯或乙烯系化合物的結構單元等。
成分A優選的是相對於所有單體單元而含有50莫耳%以上的來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的單體單元,更優選的是含有80莫耳%以上,進而優選的是含有90莫耳%以上,特別優選的是含有100莫耳%。
另外,導入成分A所含有的結構單元的方法可為聚合法,也可為高分子反應法,也可以將這兩種方法並用。
聚合法的情況下,例如可以將具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的乙烯性不飽和化合物、以及具有交聯基的乙烯性不飽和化合物、具有羧基及/或酚性羥基的乙烯性不飽和化合物等混合並進行加成聚合,而獲得目標共聚物。
高分子反應法的情況下,可以例示:使表氯醇與將甲基丙烯酸-2-羥乙酯共聚合所得的共聚物反應而導入環氧基。像這樣,可以在將具有反應性基的乙烯性不飽和化合物共聚合後,有效利用殘留在側鏈上的反應性基,通過高分子反應將以酸分解性基保護酚性羥基或羧基而成的殘基、及/或交聯基那樣的官能基導入到側鏈上。
<結構單元(a1)>
成分A至少包含(a1)具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元。通過成分A含有結構單元(a1),可以製成感度極高的感光性樹脂組成物。
本發明中的“以酸分解性基保護酸基而成的殘基”為以縮醛的形式保護羧基而成的殘基、以縮酮的形式保護酸基而成的殘基、以三級烷基保護酸基而成的殘基、或以三級烷基碳酸酯基保護酸基而成的殘基。
酸基可以優選地舉出羧基及酚性羥基。
另外,具體來說,以酸分解性基保護酸基而成的殘基例如可以舉出:後述式(A1)所表示的基團的酯結構、四氫吡喃酯基或四氫呋喃酯基等縮醛或縮酮系官能基,或第三丁酯基、第三丁基碳酸酯基等三級烷基系官能基。
(a1-1)具有以酸分解性基保護羧基而成的殘基的結構單元
所謂具有以酸分解性基保護羧基而成的殘基的結構單元,優選的是具有利用酸分解性基保護後述的(a1-1-1)、(a1-1-2)所記載的結構單元中所含的羧基而成的殘基的結構單元。
酸分解性基可以使用作為KrF用正型阻劑、ArF用正型阻劑中的酸分解性基而眾所周知的基團,並無特別限定。酸分解性基已知有相對較容易通過酸而分解的基團(例如四氫吡喃基、乙氧基乙基等縮醛系官能基)、或相對較難通過酸而分解的基團(例如第三丁酯基、第三丁基碳酸酯基等第三丁基系官能基)。從感度或圖案形狀、接觸孔的形 成性的觀點來看,結構單元(a1-1)優選的是具有以縮醛的形式保護羧基而成的殘基、或以縮酮的形式保護羧基而成的殘基的結構單元。
進而,酸分解性基中,從感度的觀點來看,以式(A1)所表示的縮醛或縮酮的形式保護羧基而成的殘基更優選。此外,在為以式(A1)所表示的縮醛或縮酮的形式保護羧基而成的殘基的情況下,整個殘基成為-C(=O)-O-CR1R2(OR3)的結構。
(式(A1)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一個為烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1與R3或者R2與R3也可以連結而形成環狀醚。另外,式(A1)中的波線部分表示與其他結構的鍵合位置)
式(A1)中,R1、R2及R3中的該烷基可為直鏈狀、分支鏈狀或環狀的任一種。
直鏈狀或分支鏈狀的烷基優選的是碳數1~12,更優選的是碳數1~6,進而優選的是碳數1~4。具體可舉出:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、新戊基、正己基、2,3-二甲基-2-丁基(thexyl)、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基等。其中,優選甲基、乙基。
環狀烷基優選的是碳數3~12,更優選的是碳數4~8,進而優選的是碳數4~6。環狀烷基例如可以舉出:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、降冰片基、異冰片基等。其中,優選單環狀的基團,更優選環己基。
所述烷基也可以具有取代基,取代基可以例示:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子,碳數6~20的芳基,碳數1~6的烷氧基。在具有鹵素原子作為取代基的情況下,R1、R2、R3成為鹵代烷基,在具有芳基作為取代基的情況下,R1、R2、R3成為芳烷基。芳烷基優選苄基。
式(A1)中,R1、R2及R3中的該芳基優選的是碳數6~12,更優選的是碳數6~10。該芳基也可以具有取代基,該取代基可以優選地例示碳數1~6的烷基。芳基例如可以例示苯基、甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、1-萘基等,優選苯基。
另外,式(A1)中,R1、R2及R3可以彼此鍵合,與這些基團所鍵合的碳原子一起而形成環。R1與R2、R1與R3或R2與R3鍵合的情況的環結構例如可以舉出:環丁基、環戊基、環己基、環庚基、四氫呋喃基、金剛烷基及四氫吡喃基等。
此外,式(A1)中,優選的是R1及R2的任一個為氫原子或甲基。
用來形成具有式(A1)所表示的殘基的結構單元的自由基聚合性單體可以使用市售品,也可以使用例如通過日本專利特開2009-098616號公報的段落0025~段落0026 中記載的方法等眾所周知的方法而合成的單體。
具有以酸分解性基保護羧基而成的殘基的結構單元(a1-1)更優選式(A2)所表示的結構單元。
(式(A2)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一個為烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1與R3或者R2與R3也可以連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或甲基,X表示單鍵或伸芳基)
式(A2)中,R1~R3與式(A1)中的R1~R3相同,優選範圍也相同。
式(A2)中,R1及R2優選氫原子或碳數1~3的烷基,更優選氫原子或甲基。R3優選直鏈狀、分支鏈狀或環狀的碳數6以下的烷基或碳數7~10的芳烷基,更優選乙基、環己基、苄基。R1或R2與R3連結而成的環狀醚優選四氫吡喃基、四氫呋喃基。R4優選甲基。X優選單鍵或伸苯基。
結構單元(a1-1)的優選具體例可以例示下述結構單元。此外,R表示氫原子或甲基。
結構單元(a1-1)也可以為具有以式(A3)所表示的三級烷基保護羧基而成的殘基的結構單元。與以縮醛或縮酮的形式保護而成的殘基相比較,感度較差,但保存穩定性優良,從這方面來說優選。此外,在為以式(A3)所表示的三級烷基保護羧基而成的殘基的情況下,整個殘基為-C(=O)-O-CR1R2R3的結構。
式(A3)中,R1、R2及R3分別獨立地表示烷基或芳基,R1、R2及R3的任意兩個也可以相互鍵合而形成環。式(A3)中的波線部分表示與其他結構的鍵合位置。式(A3)的R1~R3中的烷基、芳基的具體例與式(A1)中的烷基、芳基的具體例相同。
在式(A3)中,優選例可以例示R1=R2=R3=甲基的組合、或R1=R2=甲基且R3=苄基的組合。
(a1-2)具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元
(a1-2)具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元優選的是具有利用酸分解性基保護(a1-2-1)具有酚性羥基的結構單元的酚性羥基而成的殘基的結構單元。
(a1-2-1)具有酚性羥基的結構單元
具有酚性羥基的結構單元可以舉出羥基苯乙烯系結構單元或酚醛清漆系的樹脂中的結構單元,這些中,從透明性的觀點來看,優選來源於α-甲基羥基苯乙烯的結構單元。具有酚性羥基的結構單元中,從透明性、感度的觀點來看,也優選式(A4)所表示的結構單元。
(式(A4)中,R20表示氫原子或甲基,R21表示單鍵或二價的連結基,R22分別獨立地表示鹵素原子或烷基,a表示1~5的整數,b表示0~4的整數,a+b為5以下)
R20優選甲基。
R21的二價的連結基可以例示碳原子鍵合於主鏈的酯 鍵(-COO-)、伸烷基。伸烷基優選直鏈或具有分支的碳數1~6的伸烷基。在為-COO-的情況下,可以提高感度,進而可以提高硬化膜的透明性,因此優選。其中,R21優選單鍵、酯鍵。另外,所述二價的連結基也可以具有取代基,取代基可以舉出鹵素原子、羥基、烷氧基等。
另外,a表示1~5的整數,從製造容易的方面來說,a優選1或2,a更優選1。
另外,關於苯環上的羥基的鍵合位置,在以與R21鍵合的碳原子為基準(1位)時,優選的是鍵合於4位。
R22為氟原子、氯原子、溴原子等鹵素原子或碳數1~5的直鏈或分支鏈狀的烷基。其中,從製造容易的方面來看,優選氯原子、溴原子、甲基或乙基。
(a1-2)具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元
具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元為具有利用酸分解性基保護(a1-2-1)具有酚性羥基的結構單元的酚性羥基而成的殘基的結構單元。
像上文所述那樣,酸分解性基可以使用眾所周知的基團,並無特別限定。
以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基中,從阻劑的基本物性特別是感度或圖案形狀、感光性樹脂組成物的保存穩定性、接觸孔的形成性的觀點來看,優選的是具有以縮醛或縮酮的形式保護酚性羥基而成的殘基的結構單元。進而,以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基中,從感度的觀點來看,更優選的是以式(A1)所表示的縮醛或縮酮 的形式保護酚性羥基而成的殘基。在該情況下,整個殘基成為-Ar-O-CR1R2(OR3)的結構。此外,Ar表示伸芳基。
酚性羥基的縮醛酯結構的優選例可以例示R1=R2=R3=甲基或R1=R2=甲基且R3=苄基的組合。
另外,用來形成具有以縮醛或縮酮的形式保護酚性羥基而成的殘基的單體單元的自由基聚合性單體例如可以舉出:羥基苯乙烯的1-烷氧基烷基保護體、羥基苯乙烯的四氫吡喃基保護體、α-甲基羥基苯乙烯的1-烷氧基烷基保護體、α-甲基-羥基苯乙烯的四氫吡喃基保護體、α-甲基羥基苯乙烯的四氫呋喃基保護體、4-羥基苯基甲基丙烯酸酯的1-烷氧基烷基保護體、4-羥基苯基甲基丙烯酸酯的四氫吡喃基保護體、及4-羥基苯基甲基丙烯酸酯的四氫呋喃基保護體等。這些中,優選α-甲基羥基苯乙烯的1-烷氧基烷基保護體、或α-甲基羥基苯乙烯的四氫呋喃基保護體。
酚性羥基的縮醛保護基及縮酮保護基的具體例可以舉出1-烷氧基烷基,例如可以舉出:1-乙氧基乙基、1-甲氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-異丁氧基乙基、1-(2-氯乙氧基)乙基、1-(2-乙基己氧基)乙基、1-正丙氧基乙基、1-環己氧基乙基、1-(2-環己基乙氧基)乙基、1-苄氧基乙基、四氫吡喃基及四氫呋喃基等,其中優選1-乙氧基乙基或四氫呋喃基。這些基團可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
用來形成結構單元(a1-2)的自由基聚合性單體可以使用市售品,也可以使用通過眾所周知的方法合成的單體。例如可以通過使具有酚性羥基的化合物在酸催化劑的 存在下與乙烯醚反應來合成。上述合成也可以使具有酚性羥基的單體與其他單體預先共聚合,然後在酸催化劑的存在下與乙烯醚反應。
結構單元(a1-2)的優選具體例可以例示下述結構單元,但本發明不限定於這些結構單元。此外,R表示氫原子或甲基。
與具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元相比較,具有以酸分解性基保護羧基而成的殘基的結構單元的顯影較快。因此,在欲快速顯影的情況下,優選的是具有以酸分解性基保護羧基而成的殘基的結構單元。反之,在欲緩慢地顯影的情況下,優選的是使用具有以酸分解性基保護酚性羥基而成的殘基的結構單元。
這些中,從感度的觀點來看,結構單元(a1)優選下述式(a1-1)所表示的結構單元。
(式(a1-1)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數1~6的烷基,R3表示碳數1~6的烷基或碳數4~7的環烷基,R2與R3也可以連結而形成環)
式(a1-1)中,R1優選甲基。
式(a1-1)中,R2優選碳數1~4的烷基,更優選甲基。
式(a1-1)中,R3優選碳數1~4的烷基或者碳數5或6的環烷基,更優選乙基或環己基。
式(a1-1)中,在R2與R3連結而形成環的情況下,R2與R3連結而成的基團優選碳數3~6的伸烷基,更優選1,3-伸丙基或1,4-伸丁基。
構成成分A的所有單體單元中,形成結構單元(a1)的單體單元的含有率優選10莫耳%~80莫耳%,更優選10莫耳%~70莫耳%,特別優選20莫耳%~70莫耳%。通過以上述比例含有結構單元(a1),可以獲得高感度的感光性樹脂組成物。
<結構單元(a2)>
成分A至少含有(a2)具有交聯性基的結構單元。
交聯性基只要為與上文所述的酸基反應而形成共價 鍵的基團、或交聯性基彼此間通過熱或光的作用而形成共價鍵的基團,則可為任意的基團。特別優選利用熱而形成共價鍵的基團。
具有與酸基反應而形成共價鍵的交聯性基的結構單元(a2)優選具有環氧基、氧雜環丁基或含有N-烷氧基甲基的基團的結構單元,交聯性基彼此間通過熱或光的作用而形成共價鍵的基團優選乙烯性不飽和鍵。這些交聯性基中,優選與酸基反應而形成共價鍵的基團。
交聯性基特別優選的是作為具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元而含有在成分A中。另外,結構單元(a2)可以含有環氧基與氧雜環丁基這兩種基團,也可以含有環氧基、氧雜環丁基及乙烯性不飽和鍵這三種基團。
所述具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元優選具有脂環式環氧基或氧雜環丁基的結構單元,更優選具有氧雜環丁基的結構單元。
脂環式環氧基為脂肪族環與環氧環形成縮合環而成的基團,具體來說,例如可以優選地舉出3,4-環氧環己基、2,3-環氧環己基、2,3-環氧環戊基等。
具有氧雜環丁基的基團只要具有氧雜環丁烷環,則並無特別限制,可以優選地例示(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基。
具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元只要在一個結構單元中具有至少一個環氧基或氧雜環丁基便可,也可以含有一個以上的環氧基和一個以上的氧雜環丁基,也可以具有兩個以上的環氧基或兩個以上的氧雜環丁基,並無特 別限定,優選的是具有合計一個至三個環氧基和氧雜環丁基,更優選的是具有合計一個或兩個環氧基和氧雜環丁基,進而優選的是具有一個環氧基和氧雜環丁基。
關於用來形成具有環氧基的結構單元的自由基聚合性單體的具體例,例如可以舉出:丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、α-乙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丙基丙烯酸縮水甘油酯、α-正丁基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸-3,4-環氧丁酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧丁酯、丙烯酸-6,7-環氧庚酯、甲基丙烯酸-6,7-環氧庚酯、α-乙基丙烯酸-6,7-環氧庚酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚、日本專利第4168443號公報的段落0031~段落0035中記載的含有脂環式環氧骨架的化合物等。
關於用來形成具有氧雜環丁基的結構單元的自由基聚合性單體的例子,例如可以舉出日本專利特開2001-330953號公報的段落0011~段落0016中記載的具有氧雜環丁基的(甲基)丙烯酸酯等。
關於用來形成具有環氧基或氧雜環丁基的結構單元的自由基聚合性單體的例子,優選含有甲基丙烯酸酯結構的單體、含有丙烯酸酯結構的單體。
這些自由基聚合性單體中,更優選的單體為日本專利第4168443號公報的段落0034~段落0035中記載的含有脂環式環氧骨架的化合物及日本專利特開2001-330953號公報的段落0011~段落0016中記載的具有氧雜環丁基的(甲基)丙烯酸酯,特別優選的單體為日本專利特開 2001-330953號公報的段落0011~段落0016中記載的具有氧雜環丁基的(甲基)丙烯酸酯。這些中,優選的單體為丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯及甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯,最優選的單體為丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯及甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯。這些結構單元可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
另外,交聯性基可以優選地舉出N-烷氧基甲基,可以更優選地舉出N-烷氧基甲基醯胺基。具有N-烷氧基甲基的結構單元優選下述式(a2-1)所表示的結構單元。
(式(a2-1)中,Ra1表示氫原子或甲基,Ra2表示碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基,Ra3表示氫原子、碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基)
式(a2-1)中的Ra1表示氫原子或甲基,優選氫原子。
式(a2-1)中的Ra2表示碳數1~20的烷基、碳數6~20的芳基,所述烷基或芳基也可以經取代,取代基可以舉出鹵素原子、羥基、胺基、硝基、氰基。另外,Ra2更優選甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、環己基或正己基,進而優選甲基、乙基、正丁基、異丁基、環 己基或正己基,特別優選甲基、正丁基或異丁基。
式(a2-1)中的Ra3表示氫原子、碳數1~20的烷基或碳數6~20的芳基,所述烷基或芳基也可以經取代,取代基可以舉出鹵素原子、羥基、胺基、硝基、氰基、碳數1~20的烷氧基。Ra3更優選氫原子或碳數1~20的烷氧基甲基,進而優選氫原子。
關於用來形成式(a2-1)所表示的結構單元的自由基聚合性單體的例子,優選N-甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-正丁氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基(甲基)丙烯醯胺,更優選N-正丁氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基(甲基)丙烯醯胺,特別優選N-正丁氧基甲基丙烯醯胺。
結構單元(a2)的優選具體例可以例示下述結構單元。
從感度的觀點來看,相對於構成成分A的所有單體單元,形成成分A中的結構單元(a2)的單體單元的含有比率優選10莫耳%~70莫耳%,更優選15莫耳%~65莫耳%,進而優選20莫耳%~60莫耳%。
從密接性及對阻劑剝離液或NMP的耐性的觀點來看,相對於構成成分A的所有單體單元,形成成分A中的結構單元(a2)的單體單元的含有比率優選10莫耳%~70莫耳%,更優選10莫耳%~60莫耳%,進而優選10莫耳%~50莫耳%。
<其他結構單元(a3)>
成分A也可以在無礙本發明效果的範圍內,進一步含 有其他結構單元(a3)。
用來形成結構單元(a3)的自由基聚合性單體例如可以舉出日本專利特開2004-264623號公報的段落0021~段落0024中記載的化合物(其中,將所述結構單元(a1)及結構單元(a2)除外)。
另外,從感度的觀點來看,成分A優選的是進一步含有具有酸基的結構單元作為結構單元(a3)。
關於酸基,更優選的是具有羧基及/或酚性羥基的結構單元,進而優選的是具有羧基的結構單元。
結構單元(a3)優選來源於選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、對羥基苯乙烯及α-甲基-對羥基苯乙烯所組成的組群中的至少一種的結構單元,更優選來源於丙烯酸或甲基丙烯酸的結構單元,特別優選來源於甲基丙烯酸的結構單元。
另外,結構單元(a3)的優選例也可以舉出:來源於選自由含有羥基的不飽和羧酸酯、含有脂環結構的不飽和羧酸酯、苯乙烯、N取代馬來醯亞胺及(甲基)丙烯酸甲基所組成的組群中的至少一種的結構單元。
這些中,從提高電特性的觀點來看,優選(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己酯那樣的含有脂環結構的(甲基)丙烯酸酯類,或苯乙烯那樣的疏水性的單體。從感度的觀點來看,優選(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、N取代馬來醯亞胺。這些中,更優選具有脂環結構的(甲基)丙烯酸酯類。另外,從蝕刻耐性的觀點來看,優選苯乙烯或α- 甲基苯乙烯等苯乙烯類。
這些結構單元(a3)可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
在構成成分A的所有單體單元中,含有結構單元(a3)的情況下的形成結構單元(a3)的單體單元的含有比率優選1莫耳%~50莫耳%,更優選5莫耳%~40莫耳%,特別優選5莫耳%~30莫耳%。
本發明中的成分A的重量平均分子量優選2,000~100,000,更優選3,000~50,000,進而優選4,000~30,000,特別優選10,000~16,000。此外,本發明中的重量平均分子量優選的是由以四氫呋喃(Tetrahydro furan,THF)作為溶劑時的凝膠滲透色譜法(Gel Permeation Chromatography,GPC)所得的聚苯乙烯換算重量平均分子量。
成分A可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的成分A的含量優選20重量%~99重量%,更優選30重量%~95重量%,進而優選30重量%~70重量%。若含量為該範圍,則顯影時的圖案形成性變良好。此外,所謂感光性樹脂組成物的固體成分量是指除了溶劑等揮發性成分以外的量。
(成分B)不含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元、且至少含有(b1)具有酸基的結構單元及(b2)具有交聯性基的結構單元的共聚物
本發明的正型感光性樹脂組成物除了成分A以外,含 有(成分B)不含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元、且至少含有(b1)具有酸基的結構單元及(b2)具有交聯性基的結構單元的共聚物。
成分B不含作為成分A中的結構單元(a1)的具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元。
另外,所述結構單元(b1)與所述結構單元(b2)可為相同的結構單元,優選的是不同的結構單元。
進而,成分B優選的是鹼可溶性。
成分B優選加成聚合型的樹脂,更優選含有來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的結構單元的聚合物。此外,成分A也可以含有來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的結構單元以外的結構單元、例如來源於苯乙烯或乙烯系化合物的結構單元等。
成分B優選的是相對於所有單體單元而含有50莫耳%以上的來源於(甲基)丙烯酸及/或其酯的單體單元,更優選的是含有80莫耳%以上,進而優選的是含有90莫耳%以上,特別優選的是含有100莫耳%。
另外,導入成分B所含有的結構單元的方法與成分A相同,可為聚合法,也可為高分子反應法,也可以將這兩種方法並用。
<結構單元(b1)>
成分B至少含有(b1)具有酸基的結構單元。
結構單元(b1)更優選具有羧基及/或酚性羥基的結構單元,進而優選具有羧基的結構單元。
用來形成具有羧基的結構單元的自由基聚合性單體 例如可以舉出以下單體作為優選單體:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等單羧酸;馬來酸、富馬酸、檸康酸、延胡索酸、衣康酸等二羧酸等不飽和羧酸。
另外,用來形成具有羧酸酐殘基的結構單元的自由基聚合性單體例如可以舉出馬來酸酐、衣康酸酐等作為優選單體。
用來形成具有酚性羥基的結構單元的自由基聚合性單體例如可以舉出以下單體作為優選單體:對羥基苯乙烯、α-甲基-對羥基苯乙烯等羥基苯乙烯類,日本專利特開2008-40183號公報的段落0011~段落0016中記載的化合物,日本專利第2888454號公報的段落0007~段落0010中記載的4-羥基苯甲酸衍生物類、4-羥基苯甲酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物、4-羥基苯甲酸與丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物等。
這些中,更優選甲基丙烯酸、丙烯酸、日本專利特開2008-40183號公報的段落0011~段落0016中記載的化合物、日本專利第2888454號公報的段落0007~段落0010中記載的4-羥基苯甲酸衍生物類、4-羥基苯甲酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物、4-羥基苯甲酸與丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物,優選日本專利特開2008-40183號公報的段落0011~段落0016中記載的化合物、日本專利第2888454號公報的段落0007~段落0010中記載的4-羥基苯甲酸衍生物類、4-羥基苯甲酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物、4-羥基苯甲酸與丙烯酸縮水甘油酯的加成反應物,更優選來源於選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、對 羥基苯乙烯及α-甲基-對羥基苯乙烯所組成的組群中的至少一種的結構單元,進而優選來源於丙烯酸或甲基丙烯酸的結構單元,特別優選來源於甲基丙烯酸的結構單元。這些結構單元可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
結構單元(b1)的優選具體例可以例示下述結構單元。
這些中,結構單元(b1)優選結構單元(b1-1)、結構單元(b1-2)、結構單元(b1-11)或結構單元(b1-12),更優選結構單元(b1-1)或結構單元(b1-2),特別優選結構單元(b1-1)。
<結構單元(b2)>
成分B至少含有(b2)具有交聯性基的結構單元。
交聯性基只要為與上文所述的酸基反應而形成共價鍵的基團、或交聯性基彼此間通過熱或光的作用而形成共價鍵的基團,則可為任意的基團。
成分B中的結構單元(b2)與成分A中的結構單元(a2)為相同含意,優選態樣也相同。
從感度的觀點來看,相對於構成成分B的所有單體單元,形成成分B中的結構單元(b1)的單體單元的含有比率優選5莫耳%~50莫耳%,更優選5莫耳%~45莫耳%,進而優選5莫耳%~40莫耳%。
從密接性及對阻劑剝離液或NMP的耐性的觀點來看,相對於構成成分B的所有單體單元,形成成分B中的結構單元(b2)的單體單元的含有比率優選10莫耳%~90莫耳%,更優選15莫耳%~85莫耳%,進而優選20莫耳%~80莫耳%。
<其他結構單元(b3)>
成分B也可以在無礙本發明效果的範圍內,進一步含有其他結構單元(b3)。
用來形成結構單元(b3)的自由基聚合性單體例如可以舉出日本專利特開2004-264623號公報的段落0021~段 落0024中記載的化合物(其中,將所述結構單元(b1)及結構單元(b2)、以及具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元除外)。
另外,也可以使用上文中作為成分A中的結構單元(a3)而已述的自由基聚合性單體。
從蝕刻耐性的觀點來看,用來形成結構單元(b3)的自由基聚合性單體優選苯乙烯或α-甲基苯乙烯等苯乙烯類,更優選苯乙烯或α-甲基苯乙烯。
另外,從蝕刻耐性的觀點來看,成分B優選的是進一步含有下述式(b3)所表示的結構單元。R4優選氫原子。
(式中,R4表示氫原子或甲基)
另外,結構單元(b3)的例子可以優選地舉出來源於選自由(甲基)丙烯酸酯類、苯乙烯類及N取代馬來醯亞胺所組成的組群中的至少一種的結構單元,可以更優選地舉出來源於選自由(甲基)丙烯酸酯類及苯乙烯類所組成的組群中的至少一種的結構單元。
其中,用來形成結構單元(b3)的自由基聚合性單體可優選地例示(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯、丙烯酸環己酯那樣的具有脂環結構的(甲基)丙烯酸酯 類、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、苯乙烯,可以更優選地例示(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、苯乙烯,可以進而優選地例示(甲基)丙烯酸甲酯,可以特別優選地例示甲基丙烯酸甲酯。
結構單元(b3)可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
從乾式蝕刻耐性的觀點來看,在構成成分B的所有單體單元中,含有結構單元(b3)的情況下的形成結構單元(b3)的單體單元的含有比率優選1莫耳%~60莫耳%,更優選3莫耳%~55莫耳%,進而優選5莫耳%~50莫耳%。
本發明中的成分B的重量平均分子量優選2,000~100,000,更優選3,000~50,000,進而優選4,000~30,000,特別優選10,000~16,000。此外,本發明中的重量平均分子量優選的是由以四氫呋喃(THF)作為溶劑時的凝膠滲透色譜法(GPC)所得的聚苯乙烯換算重量平均分子量。
成分B可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的成分B的含量優選20重量%~99重量%,更優選30重量%~95重量%,進而優選30重量%~70重量%。若含量為該範圍,則顯影時的圖案形成性變良好。
另外,本發明的感光性樹脂組成物中的成分A與成分B的含有比率優選的是(成分A的含量)/(成分B的含量)=0.5~2,更優選0.8~1.2,進而優選0.9~1.1。若為上述範圍,則可以進一步發揮本發明的效果。
此外,本發明的感光性樹脂組成物中,也可以在無礙本發明效果的範圍內並用成分A及成分B以外的樹脂。其中,從顯影性的觀點來看,成分A及成分B以外的樹脂的含量優選的是少於成分A的含量及成分B的含量。
這種成分A及成分B以外的樹脂優選側鏈上具有羧基的樹脂。例如可以舉出:日本專利特開昭59-44615號、日本專利特公昭54-34327號、日本專利特公昭58-12577號、日本專利特公昭54-25957號、日本專利特開昭59-53836號、日本專利特開昭59-71048號的各公報中記載的那樣的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、馬來酸共聚物、部分酯化馬來酸共聚物等,以及側鏈上具有羧基的酸性纖維素衍生物、使酸酐加成於具有羥基的聚合物所得的化合物等,進而也可以舉出側鏈上具有(甲基)丙烯醯基的高分子聚合物作為優選的化合物。
除了所述化合物以外,可以舉出:日本專利特開平7-140654號公報中記載的(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸-2-羥基-3-苯氧基丙酯/聚甲基丙烯酸甲酯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸-2-羥乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸-2-羥乙酯/聚苯乙烯巨單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
除此以外,也可以使用日本專利特開平7-207211號公報、日本專利特開平8-259876號公報、日本專利特開平10-300922號公報、日本專利特開平11-140144號公報、日 本專利特開平11-174224號公報、日本專利特開2000-56118號公報、日本專利特開2003-233179號公報、日本專利特開2009-52020號公報等中記載的眾所周知的高分子化合物。
另外,除了所述化合物以外,成分A及成分B以外的樹脂也可為具有結構單元(a1)、結構單元(a2)、結構單元(a3)、結構單元(b1)、結構單元(b2)、結構單元(b3)的一部分的樹脂。這些樹脂例如可以舉出僅包含結構單元(a1)的樹脂、僅包含結構單元(a3)的樹脂等。
這些成分A及成分B以外的樹脂可以僅含有一種,也可以含有兩種以上。
(成分C)光酸產生劑
本發明的感光性樹脂組成物含有(成分C)光酸產生劑。
成分C優選的是感應波長300 nm以上、優選波長300 nm~450 nm的活性光線而產生酸的化合物,其化學結構並無限制。另外,關於不直接感應波長300 nm以上的活性光線的光酸產生劑,只要為通過與增感劑並用而感應波長300 nm以上的活性光線、產生酸的化合物,則也可以與增感劑組合而優選地使用。
成分C優選的是產生pKa為4以下的酸的光酸產生劑,更優選的是產生pKa為3以下的酸的光酸產生劑。
光酸產生劑的例子可以舉出:三氯甲基-均三嗪類、鋶鹽或錪鹽、四級銨鹽類、重氮甲烷化合物、醯亞胺磺酸酯化合物及肟磺酸酯化合物等。這些中,從高感度的觀點來 看,優選的是使用肟磺酸酯化合物。這些光酸產生劑可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
這些光酸產生劑的具體例可以例示以下物質。
三氯甲基-均三嗪類可以例示:2-(3-氯苯基)-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲硫基苯基)-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基-β-苯乙烯基)-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-胡椒基-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(4-二乙基胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪或2-(4-甲氧基萘基)-雙(4,6-三氯甲基)-均三嗪等。
二芳基錪鹽類可以例示:二苯基錪三氟乙酸鹽、二苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基苯基錪三氟乙酸鹽、苯基-4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪三氟甲磺酸鹽、4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪六氟銻酸鹽或苯基-4-(2'-羥基-1'-十四烷氧基)苯基錪對甲苯磺酸鹽等。
三芳基鋶鹽可以例示:三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、4-甲氧基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽、4-苯硫基苯基二苯基鋶三氟甲磺酸鹽或4-苯硫基苯基二苯基鋶三氟乙酸鹽等。
四級銨鹽類可以例示:四甲基銨丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸鹽、四甲基銨己基三(對氯苯基)硼酸鹽、四甲基銨己基三(3-三氟甲基苯基)硼酸鹽、苄基二甲基苯基銨丁基三 (2,6-二氟苯基)硼酸鹽、苄基二甲基苯基銨己基三(對氯苯基)硼酸鹽、苄基二甲基苯基銨己基三(3-三氟甲基苯基)硼酸鹽等。
重氮甲烷衍生物可以例示:雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(第三丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷等。
醯亞胺磺酸酯衍生物可以例示:三氟甲基磺醯氧基雙環[2.2.1]庚-5-烯-二羧基醯亞胺、丁二醯亞胺三氟甲基磺酸酯、鄰苯二甲醯亞胺三氟甲基磺酸酯、N-羥基萘基醯亞胺甲磺酸酯、N-羥基-5-降冰片烯-2,3-二羧基醯亞胺丙磺酸酯等。
本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有具有至少一個下述式(c0)所表示的肟磺酸酯殘基的肟磺酸酯化合物作為(成分C)光酸產生劑。此外,波線部分表示與其他化學結構的鍵合位置。
具有至少一個所述式(c0)所表示的肟磺酸酯殘基的肟磺酸酯化合物優選下述式(c1)所表示的化合物。
(式(c1)中,R5及R6分別獨立地表示一價的有機基,R5及R6也可以連結而形成環,R7表示烷基、環烷基或芳基)
式(c1)中,R5表示碳原子數1~6的烷基、碳原子數1~4的鹵化烷基、苯基、聯苯基、萘基、2-呋喃基、2-噻吩基、碳原子數1~4的烷氧基或氰基。在R5為苯基、聯苯基、萘基或蒽基的情況下,這些基也可以經選自由鹵素原子、羥基、碳原子數1~4的烷基、碳原子數1~4的烷氧基及硝基所組成的組群中的取代基取代。
式(c1)中,R6表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基、碳原子數1~5的鹵化烷氧基、可經W取代的苯基、可經W取代的萘基或可經W取代的蒽基、二烷基胺基、嗎啉基或氰基。R6與R5也可以相互鍵合而形成5員環或6員環,所述5員環或6員環也可以與可具有一個或兩個的任意取代基的苯環鍵合。
式(c1)中,R7表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基、碳原子數1~5的鹵化烷氧基、可經W取代的苯基、可經W取代的萘基或可經W取代的蒽基。W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基或碳原子數1~5的鹵化烷氧基。
R5所表示的碳原子數1~6的烷基可為直鏈或分支鏈烷基,例如可以舉出:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、正己基或2- 乙基丁基。
R5所表示的碳原子數1~4的鹵化烷基例如可以舉出氯甲基、三氯甲基、三氟甲基或2-溴丙基。
R5所表示的碳原子數1~4的烷氧基可以舉出甲氧基或乙氧基。
在R5表示苯基、聯苯基、萘基或蒽基的情況下,這些基團也可以經選自由鹵素原子(例如氯原子、溴原子、碘原子等)、羥基、碳原子數1~4的烷基(例如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基)、碳原子數1~4的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基)及硝基所組成的組群中的取代基所取代。
R6所表示的碳原子數1~10的烷基的具體例可以舉出:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
R6所表示的碳原子數1~10的烷氧基的具體例可以舉出:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正辛氧基、正癸氧基等。
R6所表示的碳原子數1~5的鹵化烷基的具體例可以舉出:三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、全氟正戊基等。
R6所表示的碳原子數1~5的鹵化烷氧基的具體例可以舉出:三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟正丙氧基、全氟正丁氧基、全氟正戊氧基等。
R6所表示的可經W取代的苯基的具體例可以舉出:鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、鄰乙基苯基、間乙基苯基、對乙基苯基、對(正丙基)苯基、對(異丙基)苯基、對(正丁基)苯基、對(異丁基)苯基、對(第二丁基)苯基、對(第三丁基)苯基、對(正戊基)苯基、對(異戊基)苯基、對(第三戊基)苯基、鄰甲氧基苯基、間甲氧基苯基、對甲氧基苯基、鄰乙氧基苯基、間乙氧基苯基、對乙氧基苯基、對(正丙氧基)苯基、對(異丙氧基)苯基、對(正丁氧基)苯基、對(異丁氧基)苯基、對(第二丁氧基)苯基、對(第三丁氧基)苯基、對(正戊氧基)苯基、對(異戊氧基)苯基、對(第三戊氧基)苯基、對氯苯基、對溴苯基、對氟苯基、2,4-二氯苯基、2,4-二溴苯基、2,4-二氟苯基、2,4,6-三氯苯基、2,4,6-三溴苯基、2,4,6-三氟苯基、五氯苯基、五溴苯基、五氟苯基、對聯苯基等。
R6所表示的可經W取代的萘基的具體例可以舉出:2-甲基-1-萘基、3-甲基-1-萘基、4-甲基-1-萘基、5-甲基-1-萘基、6-甲基-1-萘基、7-甲基-1-萘基、8-甲基-1-萘基、1-甲基-2-萘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-2-萘基、5-甲基-2-萘基、6-甲基-2-萘基、7-甲基-2-萘基、8-甲基-2-萘基等。
R6所表示的可經W取代的蒽基的具體例可以舉出:2-甲基-1-蒽基、3-甲基-1-蒽基、4-甲基-1-蒽基、5-甲基-1-蒽基、6-甲基-1-蒽基、7-甲基-1-蒽基、8-甲基-1-蒽基、9-甲基-1-蒽基、10-甲基-1-蒽基、1-甲基-2-蒽基、3-甲基-2-蒽基、4-甲基-2-蒽基、5-甲基-2-蒽基、6-甲基-2-蒽基、7-甲基-2-蒽基、8-甲基-2-蒽基、9-甲基-2-蒽基、10-甲基-2- 蒽基等。
R6所表示的二烷基胺基可以舉出:二甲基胺基、二乙基胺基、二丙基胺基、二丁基胺基、二苯基胺基等。
式(c1)中,R7表示烷基、環烷基或芳基,優選碳原子數1~10的烷基、碳原子數3~10的環烷基、碳原子數1~5的鹵化烷基、碳原子數3~10的鹵化環烷基、可經W取代的苯基、可經W取代的萘基或可經W取代的蒽基。W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基或碳原子數1~5的鹵化烷氧基。
R7所表示的碳原子數1~10的烷基的具體例可以舉出:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、第二戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
R7所表示的碳原子數1~5的鹵化烷基的具體例可以舉出:三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、全氟正戊基等。
R7所表示的碳原子數3~10的環烷基的具體例可以舉出:環戊基、環己基、環庚基、降冰片基、異冰片基等。
R7所表示的碳原子數3~10的鹵化環烷基的具體例可以舉出:全氟環戊基、全氟環己基、全氟環庚基等。
R7所表示的可經W取代的苯基的具體例可以舉出:鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、鄰乙基苯基、間乙基苯基、對乙基苯基、對(正丙基)苯基、對(異丙基)苯基、對(正丁基)苯基、對(異丁基)苯基、對(第二丁基)苯基、對(第三 丁基)苯基、對(正戊基)苯基、對(異戊基)苯基、對(第三戊基)苯基、鄰甲氧基苯基、間甲氧基苯基、對甲氧基苯基、鄰乙氧基苯基、間乙氧基苯基、對乙氧基苯基、對(正丙氧基)苯基、對(異丙氧基)苯基、對(正丁氧基)苯基、對(異丁氧基)苯基、對(第二丁氧基)苯基、對(第三丁氧基)苯基、對(正戊氧基)苯基、對(異戊氧基)苯基、對(第三戊氧基)苯基、對氯苯基、對溴苯基、對氟苯基、2,4-二氯苯基、2,4-二溴苯基、2,4-二氟苯基、2,4,6-三氯苯基、2,4,6-三溴苯基、2,4,6-三氟苯基、五氯苯基、五溴苯基、五氟苯基、對聯苯基等。
R7所表示的可經W取代的萘基的具體例可以舉出:2-甲基-1-萘基、3-甲基-1-萘基、4-甲基-1-萘基、5-甲基-1-萘基、6-甲基-1-萘基、7-甲基-1-萘基、8-甲基-1-萘基、1-甲基-2-萘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-2-萘基、5-甲基-2-萘基、6-甲基-2-萘基、7-甲基-2-萘基、8-甲基-2-萘基等。
R7所表示的可經W取代的蒽基的具體例可以舉出:2-甲基-1-蒽基、3-甲基-1-蒽基、4-甲基-1-蒽基、5-甲基-1-蒽基、6-甲基-1-蒽基、7-甲基-1-蒽基、8-甲基-1-蒽基、9-甲基-1-蒽基、10-甲基-1-蒽基、1-甲基-2-蒽基、3-甲基-2-蒽基、4-甲基-2-蒽基、5-甲基-2-蒽基、6-甲基-2-蒽基、7-甲基-2-蒽基、8-甲基-2-蒽基、9-甲基-2-蒽基、10-甲基-2-蒽基等。
W所表示的碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基及碳原子數1~5的鹵化烷氧基的具體例可以舉出:與作為R6或R7所表示的 碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基及碳原子數1~5的鹵化烷氧基的具體例而舉出的基團相同的基團。
R5與R6也可以相互鍵合而形成5員環或6員環。
在R5與R6相互鍵合而形成5員環或6員環的情況下,該5員環或6員環可以舉出碳環式基及雜環式環基,例如可為環戊烷、環己烷、環庚烷、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、吡喃、吡啶、吡嗪、嗎啉、哌啶或哌環。所述5員環或6員環也可以與可具有任意的取代基的苯環鍵合,其例可以舉出四氫萘、二氫蒽、茚、苯幷二氫呋喃、茀、二苯幷吡喃或噻噸環系。所述5員環或6員環也可以含有羰基,其例可以舉出環己二烯酮、萘酮及蒽酮環系。
所述式(c1)所表示的化合物的合適態樣之一為下述式(c1-1)所表示的化合物。式(c1-1)所表示的化合物為式(c1)中的R5與R6鍵合而形成5員環的化合物。
(式(c1-1)中,R7與式(c1)中的R7為相同含意,X表示烷基、烷氧基或鹵素原子,t表示0~3的整數,當t為2或3時,多個X可以相同也可以不同)
X所表示的烷基優選碳原子數1~4的直鏈狀或分支 鏈狀烷基。
X所表示的烷氧基優選碳原子數1~4的直鏈狀或分支鏈狀烷氧基。
X所表示的鹵素原子優選氯原子或氟原子。
t優選0或1。
式(c1-1)中,特別優選的是t為1、X為甲基、X的取代位置為鄰位、R7為碳原子數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧雜降冰片基甲基或對甲苯甲醯基的化合物。
式(c1-1)所表示的肟磺酸酯化合物的具體例可以舉出下述化合物(i)、化合物(ii)、化合物(iii)、化合物(iv)等,這些化合物可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上。化合物(i)~化合物(iv)可以作為市售品而獲取。
另外,也可以與其他種類的光酸產生劑組合使用。
式(c1)所表示的化合物的優選態樣之一為:R5表示碳原子數1~4的烷基、三氟甲基、苯基、氯苯基、二氯苯基、甲氧基苯基、4-聯苯基、萘基或蒽基;R6表示氰基;R7表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷 氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基、碳原子數1~5的鹵化烷氧基、可經W取代的苯基、可經W取代的萘基或可經W取代的蒽基,W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基或碳原子數1~5的鹵化烷氧基。
式(c1)所表示的化合物也優選下述式(c1-2)所表示的化合物。
式(c1-2)中,R8表示鹵素原子、羥基、碳原子數1~4的烷基、碳原子數1~4的烷氧基或硝基,L表示0~5的整數。R7表示碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基、碳原子數1~5的鹵化烷氧基、可經W取代的苯基、可經W取代的萘基或可經W取代的蒽基,W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳原子數1~10的烷基、碳原子數1~10的烷氧基、碳原子數1~5的鹵化烷基或碳原子數1~5的鹵化烷氧基。
式(c1-2)中的R7優選甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、三氟甲基、五氟乙基、全氟正丙基、全氟正丁基、對甲苯基、4-氯苯基或五氟苯基,特別優選甲基、乙基、正丙基、正丁基或對甲苯基。
R8所表示的鹵素原子優選氟原子、氯原子或溴原子。
R8所表示的碳原子數1~4的烷基優選甲基或乙基。
R8所表示的碳原子數1~4的烷氧基優選甲氧基或乙氧基。
L優選0~2,特別優選0~1。
式(c1)所表示的化合物中,包含在式(c1-2)所表示的化合物中的化合物的優選態樣為以下態樣:式(c1)中,R5表示苯基或4-甲氧基苯基,R6表示氰基,R7表示甲基、乙基、正丙基、正丁基或4-甲苯基。
以下,示出式(c1)所表示的化合物中包含在式(c1-2)所表示的化合物中的化合物的特別優選的例子,但本發明不限定於這些例子。
α-(甲基磺醯氧基亞胺基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=甲基)
α-(乙基磺醯氧基亞胺基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=乙基)
α-(正丙基磺醯氧基亞胺基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=正丙基)
α-(正丁基磺醯氧基亞胺基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=正丁基)
α-(4-甲苯磺醯氧基亞胺基)苄基氰(R5=苯基、R6=氰基、R7=4-甲苯基)
α-[(甲基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=甲基)
α-[(乙基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=乙基)
α-[(正丙基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5 =4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=正丙基)
α-[(正丁基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=正丁基)
α-[(4-甲苯磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈(R5=4-甲氧基苯基、R6=氰基、R7=4-甲苯基)
另外,具有至少一個所述式(c0)所表示的肟磺酸酯殘基的化合物優選下述式(OS-3)、式(OS-4)或式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物。
(式(OS-3)~式(OS-5)中,R1表示烷基、芳基或雜芳基,多個存在的R2分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,多個存在的R6分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,X表示O或S,n表示1或2,m表示0~6的整數)
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的烷基、芳基或雜芳基也可以具有取代基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的烷基優選的是可具有取代基的總碳數1~30的烷基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的芳基優選的是可具有取代基的總碳數6~30的芳基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R1所表示的雜芳基優選的是可具有取代基的總碳數4~30的雜芳基,只要為至少一個雜芳香環便可,例如雜芳香環與苯環也可以縮環。
R1所表示的烷基、芳基或雜芳基可具有的取代基可以舉出:鹵素原子、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺基羰基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2優選氫原子、烷基或芳基,更優選氫原子或烷基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,在化合物中存在兩個以上的R2中,優選的是一個或兩個為烷基、芳基或鹵素原子,更優選的是一個為烷基、芳基或鹵素原子,特別優選的是一個為烷基、且其餘為氫原子。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的烷基或芳基也可以具有取代基。
R2所表示的烷基或芳基可具有的取代基可以例示與所述R1中的烷基或芳基可具有的取代基相同的基團。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的烷基優選的是可具有取代基的總碳數1~12的烷基,更優選的是可具有取代基的總碳數1~6的烷基。
R2所表示的烷基優選甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基,更優選甲基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R2所表示的芳基優選的是可具有取代基的總碳數6~30的芳基。
R2所表示的芳基優選苯基、對甲基苯基、鄰氯苯基、 對氯苯基、鄰甲氧基苯基、對苯氧基苯基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,X表示O或S,優選O。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,含有X作為環員的環為5員環或6員環。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,n表示1或2,在X為O的情況下,n優選1,另外,在X為S的情況下,n優選2。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R6所表示的烷基及烷氧基也可以具有取代基。
所述式(OS-3)~式(OS-5)中,R6所表示的烷基優選的是可具有取代基的總碳數1~30的烷基。
R6所表示的烷氧基優選甲氧基、乙氧基、丁氧基、己氧基、苯氧基乙氧基、三氯甲氧基或乙氧基乙氧基。
R6中的胺基磺醯基可以舉出:甲基胺基磺醯基、二甲基胺基磺醯基、苯基胺基磺醯基、甲基苯基胺基磺醯基、胺基磺醯基。
R6所表示的烷氧基磺醯基可以舉出:甲氧基磺醯基、乙氧基磺醯基、丙氧基磺醯基、丁氧基磺醯基。
R6所表示的烷基或烷氧基可具有的取代基可以舉出:鹵素原子、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、胺基羰基。
另外,所述式(OS-3)~式(OS-5)中,m表示0~6的整數,優選0~2的整數,更優選0或1,特別優選0。
另外,所述式(OS-3)所表示的化合物特別優選下述 式(OS-6)、式(OS-10)或式(OS-11)所表示的化合物,所述式(OS-4)所表示的化合物特別優選下述式(OS-7)所表示的化合物,所述式(OS-5)所表示的化合物特別優選下述式(OS-8)或式(OS-9)所表示的化合物。
式(OS-6)~式(OS-11)中,R1表示烷基、芳基或雜芳基,R7表示氫原子或溴原子,R8表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,R9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,R10表示氫原子或甲基。
所述式(OS-6)~式(OS-11)中的R1與所述式(OS-3)~式(OS-5)中的R1為相同含意,優選態樣也相同。
所述式(OS-6)中的R7表示氫原子或溴原子,優選氫原子。
所述式(OS-6)~式(OS-11)中的R8表示氫原子、 碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,優選碳數1~8的烷基、鹵素原子或苯基,更優選碳數1~8的烷基,進而優選碳數1~6的烷基,特別優選甲基。
所述式(OS-8)及式(OS-9)中的R9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,優選氫原子。
所述式(OS-8)~式(OS-11)中的R10表示氫原子或甲基,優選氫原子。
另外,所述肟磺酸酯化合物中,肟的立體結構(E、Z)可為任一種,也可為混合物。
所述式(OS-3)~式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物的具體例可以舉出下述例示化合物,但本發明不限定於這些化合物。
具有至少一個所述式(c0)所表示的肟磺酸酯殘基的肟磺酸酯化合物的合適的其他態樣可以舉出下述式(OS-1)所表示的化合物。
所述式(OS-1)中,R1表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧基羰基、醯基、胺甲醯基、胺磺醯基、磺基、氰基、芳基或雜芳基。R2表示烷基或芳基。
X表示-O-、-S-、-NH-、-NR5-、-CH2-、-CR6H-或-CR6R7-,R5~R7表示烷基或芳基。
R21~R24分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、烷氧基、胺基、烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、醯胺基、磺基、氰基或芳基。R21~R24中的兩個也可以分別相互鍵合而形成環。
R21~R24優選氫原子、鹵素原子及烷基,另外,也可另優選地舉出R21~R24中的至少兩個相互鍵合而形成芳基的態樣。其中,從感度的觀點來看,優選R21~R24均為氫原子的態樣。
所述取代基均可進一步具有取代基。
所述式(OS-1)所表示的化合物更優選下述式(OS-2)所表示的化合物。
所述式(OS-2)中,R1、R2、R21~R24分別與所述式 (OS-1)中的R1、R2、R21~R24為相同含意,另外優選例也相同。
這些中,更優選式(OS-1)及式(OS-2)中的R1為氰基或芳基的態樣,最優選式(OS-2)所表示且R1為氰基、苯基或萘基的態樣。
另外,所述肟磺酸酯化合物中,肟或苯幷噻唑環的立體結構(E、Z等)分別可為任一種,也可為混合物。
以下,示出可適當地應用於本發明的式(OS-1)所表示的化合物的具體例(例示化合物b-1~例示化合物b-34),但本發明不限定於此。此外,具體例中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bn表示苄基,Ph表示苯基。
上述化合物中,從兼顧感度與穩定性的觀點來看,優選b-9、b-16、b-31、b-33。
本發明的感光性樹脂組成物優選的是不含1,2-醌二叠氮化合物作為感應活性光線的(成分C)光酸產生劑。其原因在於:1,2-醌二叠氮化合物雖然通過逐次式光化學反應而生成羧基,但其量子產率為1以下,感度低於肟磺酸酯化合物。
相對於此,肟磺酸酯化合物感應活性光線而生成的酸作為催化劑而對被保護的酸性基的脫保護發揮作用,因此通過一個光量子的作用而生成的酸有助於多次脫保護反應,量子產率超過1而成為例如10的數次方那樣大的值,一般推測可以獲得高感度作為所謂化學增幅的結果。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的(成分C)光酸產生劑的含量優選0.1重量份~10重量份,更優選0.5重量份~10重量份。
(成分D)溶劑
本發明的感光性樹脂組成物含有(成分D)溶劑。
本發明的感光性樹脂組成物優選的是以液體的形式製備,所述液體是將作為必需成分的成分A、成分B及成分C以及作為優選成分的後述各種添加劑的任意成分溶解或分散於(成分D)溶劑中而成。
本發明的感光性樹脂組成物中使用的(成分D)溶劑可以使用眾所周知的溶劑,可以例示: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。
本發明的感光性樹脂組成物中使用的(成分D)溶劑例如可以舉出:(1)乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚等乙二醇單烷基醚類;(2)乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丙醚等乙二醇二烷基 醚類;(3)乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯等乙二醇單烷基醚乙酸酯類;(4)丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚等丙二醇單烷基醚類;(5)丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚等丙二醇二烷基醚類;(6)丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯等丙二醇單烷基醚乙酸酯類;(7)二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲基醚等二乙二醇二烷基醚類;(8)二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單丙醚乙酸酯、二乙二醇單丁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、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單丙醚、二丙二醇單丁醚等二丙二醇單烷基醚類;(10)二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、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、二丙二醇單乙醚乙酸酯、二丙二醇單丙醚乙酸酯、二丙二醇單丁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、乙酸正己酯、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-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類;(17)γ-丁內酯等內酯類等。
另外,除了這些溶劑以外,也可以進一步視需要而添加苄基乙基醚、二己醚、乙二醇單苯醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、苯甲醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、馬來酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等溶劑。
所述溶劑中,特別優選二乙二醇乙基甲基醚及/或丙二醇單甲醚乙酸酯。
這些溶劑可以單獨使用一種或混合使用兩種以上。
本發明中可以使用的溶劑優選的是單獨使用一種或並用兩種,更優選的是並用兩種,進一步優選的是並用丙二醇單烷基醚乙酸酯類與二乙二醇二烷基醚類。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明 的感光性樹脂組成物中的(成分D)溶劑的含量優選50重量份~3,000重量份,更優選100重量份~2,000重量份,進而優選150重量份~1,500重量份。
<其他成分>
本發明的感光性樹脂組成物中可以含有其他成分。
作為其他成分,本發明的感光性樹脂組成物從感度的觀點來看,優選的是含有光增感劑,從液保存穩定性的觀點來看,優選的是含有鹼性化合物,從膜物性的觀點來看,優選的是含有交聯劑,從基板密接性的觀點來看,優選的是含有密接改良劑,另外從塗布性的觀點來看,優選的是含有界面活性劑。
進而,視需要可以在本發明的感光性樹脂組成物中添加顯影促進劑、抗氧化劑、塑化劑、熱自由基產生劑、熱酸產生劑、酸增殖劑、紫外線吸收劑、增粘劑及有機或無機的抗沉澱劑等眾所周知的添加劑。
以下,對本發明的感光性樹脂組成物中可以含有的其他成分進行說明。
[光增感劑]
本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有光增感劑。
通過含有光增感劑,有效地提高曝光感度,在曝光光源為g線、h線混合線的情況下特別有效。
光增感劑優選蒽衍生物、吖啶酮衍生物、噻噸酮衍生物、香豆素衍生物、鹼性苯乙烯基衍生物、二苯乙烯基苯衍生物。
蒽衍生物優選蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二氯蒽、2- 乙基-9,10-二甲氧基蒽、9-羥基甲基蒽、9-溴蒽、9-氯蒽、9,10-二溴蒽、2-乙基蒽、9,10-二甲氧基蒽。
吖啶酮衍生物優選吖啶酮、N-丁基-2-氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、2-甲氧基吖啶酮、N-乙基-2-甲氧基吖啶酮。
噻噸酮衍生物優選噻噸酮、二乙基噻噸酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮、2-氯噻噸酮。
香豆素衍生物優選香豆素-1、香豆素-6H、香豆素-110、香豆素-102。
鹼性苯乙烯基衍生物可以舉出:2-(4-二甲基胺基苯乙烯基)苯幷噁唑、2-(4-二甲基胺基苯乙烯基)苯幷噻唑、2-(4-二甲基胺基苯乙烯基)萘幷噻唑。
二苯乙烯基苯衍生物可以舉出:二苯乙烯基苯、二(4-甲氧基苯乙烯基)苯、二(3,4,5-三甲氧基苯乙烯基)苯。
這些光增感劑中,優選蒽衍生物,更優選9,10-二烷氧基蒽(烷氧基的碳數為1~6)。
光增感劑的具體例可以舉出下述化合物。此外,下述中,Me表示甲基,Et表示乙基,Bu表示丁基。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的光增感劑的含量優選0.1重量份~10重量份,更優選0.5重量份~10重量份。若光增感劑的含量為0.1重量份以上,則容易獲得所需的感度,另外,若為10重量份以下,則容易確保塗膜的透明性。
[鹼性化合物]
從液保存穩定性的觀點來看,本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有鹼性化合物。
鹼性化合物可以從化學增幅阻劑中使用的化合物中任意選擇使用。例如可以舉出脂肪族胺、芳香族胺、雜環式胺、氫氧化四級銨及羧酸的四級銨鹽等。
脂肪族胺例如可以舉出:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、二正戊胺、三正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二環己胺、二環己基甲胺等。
芳香族胺例如可以舉出:苯胺、苄胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺等。
雜環式胺例如可以舉出:吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲基胺基吡啶、咪唑、苯幷咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯幷咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、烟鹼、烟鹼酸、烟鹼醯胺、喹啉、8-羥基喹啉、吡嗪、吡唑、噠嗪、嘌呤、吡咯啶、哌啶、哌、嗎啉、4-甲基嗎啉、N-環己基-N'-[2-(4-嗎啉基)乙基]硫脲、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯、1,8-二氮雜雙環[5.3.0]-7-十一烯等。
氫氧化四級銨例如可舉出:氫氧化四甲基銨、氫氧化 四乙基銨、氫氧化四正丁基銨、氫氧化四正己基銨等。
羧酸的四級銨鹽例如可舉出:乙酸四甲基銨、苯甲酸四甲基銨、乙酸四正丁基銨、苯甲酸四正丁基銨等。
本發明中可以使用的鹼性化合物可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上,優選的是並用兩種以上,更優選的是並用兩種,進而優選的是並用兩種雜環式胺。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的鹼性化合物的含量優選0.001重量份~1重量份,更優選0.002重量份~0.2重量份。
[交聯劑]
本發明的感光性樹脂組成物優選的是視需要而含有交聯劑。通過添加交聯劑,可以使由本發明的感光性樹脂組成物所得的硬化膜成為更牢固的膜。
作為交聯劑,例如可以添加以下交聯劑:以下將述的分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物、含有烷氧基甲基的交聯劑、具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物、或封閉異氰酸酯系交聯劑。
這些交聯劑中,優選分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物,特別優選環氧樹脂。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的交聯劑的添加量優選0.05重量份~50重量份,更優選0.5重量份~44重量份,進而優選3重量份~40重量份。通過以該範圍而添加,可以獲得機械强度及耐溶劑性優異的硬化膜。
-分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合 物-
分子內具有兩個以上的環氧基的化合物的具體例可以舉出:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂等。
這些化合物可以作為市售品而獲取。例如,雙酚A型環氧樹脂為JER827、JER828、JER834、JER1001、JER1002、JER1003、JER1055、JER1007、JER1009、JER1010(以上為日本環氧樹脂(股)製造)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上為DIC(股)製造)等,雙酚F型環氧樹脂為JER806、JER807、JER4004、JER4005、JER4007、JER4010(以上為日本環氧樹脂(股)製造)、EPICLON830、EPICLON835(以上為DIC(股)製造)、LCE-21、RE-602S(以上為日本化藥(股)製造)等,苯酚酚醛清漆型環氧樹脂為JER152、JER154、JER157S70、JER157S65(以上為日本環氧樹脂(股)製造)、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775(以上為DIC(股)製造)等,甲酚酚醛清漆型環氧樹脂為EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695(以上為DIC(股)製造)、EOCN-1020(以上為日本化藥(股)製造)等,脂肪族環氧樹脂為ADEKA RESIN EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上為ADEKA(艾迪科)(股)製造)、Celloxide 2021P、Celloxide 2081、 Celloxide 2083、Celloxide 2085、EHPE3150、EPOLEAD PB 3600、EPOLEAD PB 4700(以上為大賽璐化學工業(股)製造)等。除此以外可以舉出:ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKA RESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上為ADEKA(艾迪科)(股)製造)、NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上為ADEKA(艾迪科)(股)製造)、Denacol EX-611、EX-612、EX-614、EX-614B、EX-622、EX-512、EX-521、EX-411、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321、EX-211、EX-212、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-911、EX-941、EX-920、EX-931、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L、DLC-201、DLC-203、DLC-204、DLC-205、DLC-206、DLC-301、DLC-402(以上為長瀨化成(股)製造)、YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324、YH-325(以上為新日鐵化學(股)製造)等。
這些化合物可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
這些中,可以優選地舉出環氧樹脂,可以更優選地舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂及脂肪族環氧樹脂,可以特別優選地舉出雙酚A型環氧樹脂。
作為分子內具有兩個以上的氧雜環丁基的化合物的具體例,可以使用Aron Oxetane OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上為東亞合成(股)製造)。
另外,含有氧雜環丁基的化合物優選的是單獨使用或與含有環氧基的化合物混合使用。
將成分A及成分B的總含量設定為100重量份時,分子內具有兩個以上的環氧基或氧雜環丁基的化合物在本發明的感光性樹脂組成物中的添加量優選1重量份~50重量份,更優選3重量份~30重量份。
-含有烷氧基甲基的交聯劑-
含有烷氧基甲基的交聯劑優選烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯代三聚氰胺、烷氧基甲基化甘脲及烷氧基甲基化脲等。這些可以分別通過將羥甲基化三聚氰胺、羥甲基化苯代三聚氰胺、羥甲基化甘脲或羥甲基化脲的羥甲基轉變為烷氧基甲基而獲得。該烷氧基甲基的種類並無特別限定,例如可以舉出甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基等,從逸氣的產生量的觀點來看,特別優選甲氧基甲基。
這些含有烷氧基甲基的交聯劑中,可以舉出烷氧基甲基化三聚氰胺、烷氧基甲基化苯代三聚氰胺、烷氧基甲基化甘脲作為優選的交聯劑,從透明性的觀點來看,特別優選烷氧基甲基化甘脲。
這些含有烷氧基甲基的交聯劑可以作為市售品而獲取,例如可以優選地使用:Cymel 300、301、303、370、325、327、701、266、267、238、1141、272、202、1156、1158、1123、1170、1174、UFR65、300(以上為三井氰胺(股)製造)、Nikalac MX-750、Nikalac MX-032、Nikalac MX-706、Nikalac MX-708、Nikalac MX-40、Nikalac MX-31、Nikalac MX-270、Nikalac MX-280、Nikalac MX-290、Nikalac MS-11、Nikalac MW-30HM、Nikalac MW-100LM、Nikalac MW-390(以上為三和化學(股)製造)等。
在本發明的感光性樹脂組成物中使用含有烷氧基甲基的交聯劑的情況下,相對於成分A及成分B的總含量100重量份,含有烷氧基甲基的交聯劑的添加量優選0.05重量份~50重量份,更優選0.5重量份~10重量份。通過以該範圍而添加,可以獲得顯影時的良好的鹼溶解性、及硬化後的膜的優良的耐溶劑性。
-具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物-
作為具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物,可以適當地使用單官能(甲基)丙烯酸酯、二官能(甲基)丙烯酸酯、三官能以上的(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸酯化合物。
單官能(甲基)丙烯酸酯例如可以舉出:(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸-3-甲氧基丁酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-2-羥基丙基鄰苯二甲酸酯等。
二官能(甲基)丙烯酸酯例如可以舉出:乙二醇(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙苯氧基乙醇茀二丙烯酸酯、雙苯氧基乙醇茀二丙烯酸酯等。
三官能以上的(甲基)丙烯酸酯例如可以舉出:三羥甲 基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三((甲基)丙烯醯氧基乙基)磷酸酯、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)丙烯酸酯等。
這些具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物的使用比例優選50重量份以下,更優選30重量份以下。通過以這種比例而含有具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物,可以使由本發明的感光性樹脂組成物所得的硬化膜的耐熱性及表面硬度等提高。在添加具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物的情況下,優選的是添加後述的熱自由基產生劑。
-封閉異氰酸酯系交聯劑-
封閉異氰酸酯系交聯劑只要為具有封閉異氰酸酯基的化合物(封閉異氰酸酯化合物)則並無特別限制,從硬化性的觀點來看,優選一分子內具有兩個以上的封閉異氰酸酯基的化合物。
此外,本發明中所謂封閉異氰酸酯基是指可以通過熱而生成異氰酸酯基的基團,例如可以優選地例示使封閉劑與異氰酸酯基反應而保護異氰酸酯基而成的基團。另外,所述封閉異氰酸酯基優選的是可以通過90℃~250℃的熱而生成異氰酸酯基的基團。
另外,封閉異氰酸酯系交聯劑的骨架並無特別限定, 可以適當地使用六亞甲基二異氰酸酯(HDI)骨架、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)骨架、及由HDI或IPDI所衍生的預聚物型的骨架的化合物。
所述封閉異氰酸酯基中的異氰酸酯基的封閉劑並無特別限定,可以優選地使用二酯化合物等活性亞甲基化合物、肟化合物、內醯胺化合物、胺化合物等活性氫化合物。這些中,從反應性的觀點來看,特別優選活性亞甲基化合物。
所述活性亞甲基化合物可以例示:丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙醯乙酸甲酯等。
所述肟化合物可以例示環己酮肟、二苯甲酮肟、丙酮肟等。
所述內醯胺化合物可以例示ε-己內醯胺、γ-丁內醯胺等。
所述胺化合物可以例示苯胺、二苯胺、乙烯亞胺、聚乙烯亞胺等。
此外,所述活性氫化合物像下述式那樣與異氰酸酯基反應,形成封閉異氰酸酯基。
R-NCO+H-R' → R-NH-C(=O)-R'
(式中,H-R'表示活性氫化合物,H-R'中的H表示活性氫原子,R表示異氰酸酯化合物中的該異氰酸酯基以外的部分,R'表示活性氫化合物中的該活性氫原子以外的部分)
這些封閉異氰酸酯系交聯劑可以作為市售品而獲取,例如可以優選地使用:Duranate MF-K60X、MF-K60B、MF-B60X、17B-60P、TPA-B80E、E402-B80B、SBN-70D、K6000(以上為旭化成化學(股)製造)、Desmodule BL3272、BL3575/1、BL3475、BL3370、BL4265、BL5375、VPLS2376/1、VPLS2257、VPLS2078/1、VPLS2352/1、Sumidule BL3175(以上為住化拜耳氨酯(股)製造)、Urehyper PUR-1804(DIC(股)製造)等。這些中,特別優選Duranate MF-K60X、MF-K60B、SBN-70D、K6000。
在本發明的感光性樹脂組成物中使用封閉異氰酸酯系交聯劑的情況下,相對於成分A 100重量份,封閉異氰酸酯系交聯劑的添加量優選0.1重量份~50重量份,更佳為1重量份~20重量份,進而佳為2重量份~15重量份。通過以該範圍而添加,可以獲得高的感度、及顯影時的良好的鹼溶解性。
[密接改良劑]
從基板密接性的觀點來看,本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有密接改良劑。
本發明的感光性樹脂組成物中可以使用的密接改良劑為使成為基板的無機物與絕緣膜的密接性提高的化合物,所述無機物例如為矽、氧化矽、氮化矽等矽化合物,鉬、鈦、氧化銦錫、金、銅、鋁等金屬。具體可以舉出矽烷偶合劑、硫醇系化合物等。作為本發明中使用的密接改良劑的矽烷偶合劑是以界面的改質為目的,並無特別限定,可以使用眾所周知的密接改良劑。
這些中,可以優選地例示矽烷偶合劑。
優選的矽烷偶合劑例如可以舉出:γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基烷基二烷氧基矽烷、γ-氯丙基三烷氧基矽烷、γ-巰基丙基三烷氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三烷氧基矽烷、乙烯基三烷氧基矽烷。
這些中,更優選γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷及γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷,進而優選γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷。
這些矽烷偶合劑可以單獨使用一種或組合使用兩種以上。這些矽烷偶合劑有效地提高與基板的密接性,並且也有效地調整與基板的錐角。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的密接改良劑的含量優選0.1重量份~20重量份,更優選0.5重量份~10重量份。
[界面活性劑]
從塗布性的觀點來看,本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有界面活性劑。
界面活性劑可以使用陰離子系、陽離子系、非離子系或兩性的任一種,優選的界面活性劑為非離子系界面活性劑。
非離子系界面活性劑的例子可以舉出:聚氧乙烯高級烷基醚類、聚氧乙烯高級烷基苯基醚類、聚氧乙二醇的高 級脂肪酸二酯類、氟系、矽酮系界面活性劑。
本發明的感光性樹脂組成物更優選的是含有氟系界面活性劑及/或矽酮系界面活性劑作為界面活性劑。
這些氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑例如可以舉出日本專利特開昭62-36663號、日本專利特開昭61-226746號、日本專利特開昭61-226745號、日本專利特開昭62-170950號、日本專利特開昭63-34540號、日本專利特開平7-230165號、日本專利特開平8-62834號、日本專利特開平9-54432號、日本專利特開平9-5988號、日本專利特開2001-330953號各公報中記載的界面活性劑,也可以使用市售的界面活性劑。
可以使用的市售的界面活性劑例如可以舉出:F-TOP EF301、EF303(以上為新秋田化成(股)製造)、FLUORAD FC430、431(以上為住友3M(股)製造)、MEGAFACE F171、F173、F176、F189、R08(以上為DIC(股)製造)、SURFLON S-382、SC101、102、103、104、105、106(以上為旭硝子(股)製造)、PolyFox系列(OMNOVA公司製造)等氟系界面活性劑或矽酮系界面活性劑。另外,聚矽氧烷聚合物KP-341(信越化學工業(股)製造)也可以用作矽酮系界面活性劑。
另外,作為界面活性劑,可以舉出以下共聚物作為優選例,所述共聚物含有下述式(1)所表示的結構單元A及結構單元B,利用以四氫呋喃(THF)作為溶劑時的凝膠滲透色譜法測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為1,000以上、10,000以下。
(式(1)中,R1及R3分別獨立地表示氫原子或甲基,R2表示碳數1以上且4以下的直鏈伸烷基,R4表示氫原子或碳數1以上且4以下的烷基,L表示碳數3以上且6以下的伸烷基,p及q為表示聚合比的重量百分率,p表示10重量%以上且80重量%以下的數值,q表示20重量%以上且90重量%以下的數值,r表示1以上且18以下的整數,n表示1以上且10以下的整數)
所述L優選下述式(2)所表示的分支伸烷基。式(2)中的R5表示碳數1以上且4以下的烷基,就相溶性及對被塗布面的濡濕性的方面而言,優選碳數1以上且3以下的烷基,更優選碳數2或3的烷基。
所述共聚物的重量平均分子量(Mw)更優選1,500以上且5,000以下。
這些界面活性劑可單獨使用一種或混合使用兩種以上。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明 的感光性樹脂組成物中的界面活性劑的添加量優選10重量份以下,更優選0.01重量份~10重量份,進而更佳0.01重量份~1重量份。
[顯影促進劑]
本發明的感光性樹脂組成物優選的是含有顯影促進劑。
顯影促進劑可以使用具有顯影促進效果的任意的化合物,優選具有選自由羧基、酚性羥基及伸烷氧基所組成的組群中的至少一種基團的化合物,更優選具有羧基或酚性羥基的化合物,最優選具有酚性羥基的化合物。
另外,顯影促進劑的分子量優選100~2,000,更優選150~1,500,特別優選150~1,000。
作為顯影促進劑的例子,具有伸烷氧基的化合物可以舉出:聚乙二醇、聚乙二醇的單甲醚、聚乙二醇的二甲醚、聚乙二醇甘油酯、聚丙二醇甘油酯、聚丙二醇二甘油酯、聚丁二醇、聚乙二醇-雙酚A醚、聚丙二醇-雙酚A醚、聚氧乙烯的烷基醚、聚氧乙烯的烷基酯及日本專利特開平9-222724號公報中記載的化合物等。
具有羧基的化合物可以舉出:日本專利特開2000-66406號公報、日本專利特開平9-6001號公報、日本專利特開平10-20501號公報、日本專利特開平11-338150號公報等中記載的化合物。
具有酚性羥基的化合物可以舉出:日本專利特開2005-346024號公報、日本專利特開平10-133366號公報、日本專利特開平9-194415號公報、日本專利特開平 9-222724號公報、日本專利特開平11-171810號公報、日本專利特開2007-121766號公報、日本專利特開平9-297396號公報、日本專利特開2003-43679號公報等中記載的化合物。這些中,合適的是苯環數為2個~10個的酚化合物,更合適的是苯環數為2個~5個的酚化合物。特別優選的化合物可以舉出:日本專利特開平10-133366號公報中作為溶解促進劑而公開的酚性化合物。
顯影促進劑可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上。
從感度及殘膜率的觀點來看,將成分A及成分B的總含量設定為100重量份時,本發明的感光性樹脂組成物中的顯影促進劑的添加量優選0.1重量份~30重量份,更優選0.2重量份~20重量份,最優選0.5重量份~10重量份。
[抗氧化劑]
本發明的感光性樹脂組成物也可以含有抗氧化劑。
抗氧化劑可以含有眾所周知的抗氧化劑。通過添加抗氧化劑,有以下優點:可以防止硬化膜的著色,或者可以減少由分解導致的膜厚減少,另外耐熱透明性優良。
這種抗氧化劑例如可以舉出:磷系抗氧化劑、醯肼類、受阻胺系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、抗壞血酸類、硫酸鋅、糖類、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺衍生物等。這些中,從硬化膜的著色、膜厚減少的觀點來看,特別優選酚系抗氧化劑。這些抗氧化劑可以單獨使用一種,也可以混合使用兩種以上。
酚系抗氧化劑的市售品例如可以舉出:ADEKA(股) 製造的Adekastab AO-20、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-60、Adekastab AO-70、Adekastab AO-80、Adekastab AO-330,住友化學(股)製造的sumilizerGM、sumilizerGS、sumilizerMDP-S、sumilizerBBM-S、sumilizerWX-R、sumilizerGA-80,日本汽巴(Ciba Japan)(股)製造的IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425WL、IRGANOX1520L、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX565、IRGAMOD295,API公司(API Corporation)(股)製造的Yoshinox BHT、Yoshinox BB、Yoshinox 2246G、Yoshinox 425、Yoshinox 250、Yoshinox 930、Yoshinox SS、Yoshinox TT、Yoshinox 917、Yoshinox 314等。
其中,可以優選地舉出Adekastab AO-60、Adekastab AO-80(以上為ADEKA(股)製造)、IRGANOX1098(日本汽巴(股)製造)。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分,抗氧化劑的含量優選0.1重量%~6重量%,更優選0.2重量%~5重量%,特別優選0.5重量%~4重量%。通過設定為該範圍,可以獲得所形成的膜的充分的透明性,且圖案形成時的感度也變良好。
另外,作為抗氧化劑以外的添加劑,也可以將《高分子添加劑的新進展(日刊工業報社(股))》中記載的各種紫外線吸收劑或金屬鈍化劑等添加到本發明的感光性樹脂 組成物中。
[塑化劑]
本發明的感光性樹脂組成物也可以含有塑化劑。
塑化劑例如可以舉出:鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二-十三烷基酯、聚乙二醇、甘油、二甲基甘油鄰苯二甲酸酯、酒石酸二丁酯、己二酸二辛酯、三乙醯基甘油等。
相對於成分A及成分B的總含量100重量份,本發明的感光性樹脂組成物中的塑化劑的含量優選0.1重量份~30重量份,更優選1重量份~10重量份。
[熱自由基產生劑]
本發明的感光性樹脂組成物也可以含有熱自由基產生劑,在含有上文所述的具有至少一個乙烯性不飽和雙鍵的化合物那樣的乙烯性不飽和化合物的情況下,優選的是含有熱自由基產生劑。
本發明中的熱自由基產生劑可以使用眾所周知的熱自由基產生劑。
熱自由基產生劑為通過熱的能量而產生自由基,引發或促進聚合性化合物的聚合反應的化合物。通過添加熱自由基產生劑,有時所得的硬化膜變得更强韌,耐熱性、耐溶劑性提高。
優選的熱自由基產生劑可以舉出:芳香族酮類、鎓鹽化合物、有機過氧化物、硫化合物、六芳基聯咪唑化合物、酮肟酯化合物、硼酸鹽化合物、嗪鎓(Azinium)化合物、茂金屬化合物、活性酯化合物、具有碳鹵素鍵的化合物、 偶氮系化合物、二苄基化合物等。
熱自由基產生劑可以單獨使用一種,也可以並用兩種以上。
從提高膜物性的觀點來看,將成分A及成分B的總含量設定為100重量份時,本發明的感光性樹脂組成物中的熱自由基產生劑的含量優選0.01重量份~50重量份,更優選0.1重量份~20重量份,最優選0.5重量份~10重量份。
[熱酸產生劑]
本發明中,為了改良低溫硬化條件下的膜物性等,也可以使用熱酸產生劑。
本發明中可以使用的熱酸產生劑是指通過熱而產生酸的化合物,優選的是熱分解點為130℃~250℃、更優選150℃~220℃的範圍的化合物,例如為通過加熱而產生磺酸、羧酸、二磺醯亞胺等低親核性的酸的化合物。
通過熱酸產生劑所產生的酸優選的是pKa强至2以下的磺酸、或經吸電子基團取代的烷基或芳基羧酸、同樣地經吸電子基團取代的二磺醯亞胺等。吸電子基團可以舉出:氟原子等鹵素原子、三氟甲基等鹵代烷基、硝基、氰基。
另外,在本發明中,也優選使用通過曝光用光的照射而實質上不產生酸、而是通過熱而產生酸的磺酸酯。
通過曝光用光的照射而實質上不產生酸的情況可以通過以下方式來判定:根據化合物的曝光前後的紅外(Infrared,IR)波譜或核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波譜測定,波譜未發生變化。
磺酸酯的分子量優選230~1,000,更優選230~800。
本發明中可以使用的磺酸酯可以使用市售品,也可以使用由眾所周知的方法而合成的物品。磺酸酯例如可以通過以下方式來合成:在鹼性條件下,使磺醯氯或磺酸酐與對應的多元醇反應。
將成分A及成分B的總含量設定為100重量份時,熱酸產生劑在感光性樹脂組成物中的含量優選0.5重量份~20重量份,更優選1重量份~15重量份。
[酸增殖劑]
本發明的感光性樹脂組成物可以使用酸增殖劑以提高感度。
本發明中可以使用的酸增殖劑為可以通過酸催化反應而進一步產生酸,使反應系內的酸濃度上升的化合物,是在不存在酸的狀態下穩定地存在的化合物。這種化合物通過一次反應而增加一個以上的酸,因此伴隨著反應的進行而反應加速進行,但所產生的酸自身會誘發自分解,因此這裏所產生的酸的强度優選的是酸解離常數pKa為3以下,特別優選的是2以下。
酸增殖劑的具體例可以舉出:日本專利特開平10-1508號公報的段落0203~段落0223、日本專利特開平10-282642號公報的段落0016~段落0055及日本專利特表平9-512498號公報第39頁第12行~第47頁第2行中記載的化合物。
具體可以舉出下述化合物等。
本發明中可以使用的酸增殖劑可以舉出:通過由酸產生劑所產生的酸而分解,產生二氯乙酸、三氯乙酸、甲磺酸、苯磺酸、三氟甲磺酸、苯基膦酸等pKa為3以下的酸的化合物。
從曝光部與未曝光部的溶解對比度的觀點來看,相對於光酸產生劑100重量份,酸增殖劑在感光性樹脂組成物中的含量優選的是設定為10重量份~1,000重量份,更優選的是設定為20重量份~500重量份。
(硬化膜的形成方法)
其次,對本發明的硬化膜的形成方法進行說明。
本發明的硬化膜的形成方法除了使用本發明的正型感光性樹脂組成物以外,並無特別限制,優選的是包括以下(1)~(5)的步驟。
(1)層形成步驟,使用本發明的正型感光性樹脂組成物在基板上形成膜狀的層
(2)溶劑除去步驟,自所塗布的感光性樹脂組成物中除去溶劑
(3)曝光步驟,通過活性光線對除去了溶劑的感光性樹脂組成物進行曝光
(4)顯影步驟,通過水性顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影
(5)後烘烤步驟,對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化
在本發明的硬化膜的形成方法中,也可以在所述曝光步驟中的曝光後,不進行加熱處理而進行所述(4)的顯影步驟。
另外,也可以在所述後烘烤步驟前更包括以下步驟:對經顯影的感光性樹脂組成物進行全面曝光。
另外,本發明的硬化膜的形成方法優選的是更包括(6)乾式蝕刻步驟,對進行熱硬化而獲得的具有硬化膜的基板進行乾式蝕刻。
以下對各步驟依序進行說明。
在(1)的層形成步驟中,優選的是使用本發明的正型感光性樹脂組成物在基板上形成膜狀的層,製成含有溶劑的濕潤膜。
在(2)的溶劑除去步驟中,從所塗布的上述膜中除去溶劑。在溶劑除去步驟中,例如優選的是通過減壓(真空)及/或加熱將溶劑除去,在基板上形成乾燥塗膜。
在(3)曝光步驟中,優選的是對所得的塗膜照射波長300 nm以上且450 nm以下的活性光線。在該步驟中,特定酸產生劑分解而產生酸。通過所產生的酸的催化作用,將成分A中所含的結構單元(a1)中的酸分解性基分解,生成酸基。
在生成了酸催化劑的區域中,為了加快上述分解反應,視需要也可以進行曝光後加熱處理(Post Exposure Bake,以下也稱為“PEB”)。通過PEB,可以促進酸分解性 基生成酸基。
特定樹脂中的結構單元(a1)中的酸分解性基的酸分解的活化能量低,容易通過因曝光而來源於光酸產生劑的酸發生分解,產生酸基,因此未必要進行PEB。因此,優選的是在曝光步驟後不進行加熱處理而進行所述顯影步驟。更詳細來說,優選的是在(3)的曝光步驟後不進行PEB,而利用(4)的顯影步驟來進行顯影,由此形成正型圖像。
此外,通過在相對較低的溫度下進行PEB,也可以在不引起交聯反應的情況下促進酸分解性基的分解。在進行PEB的情況下,溫度優選30℃以上且130℃以下,更優選40℃以上且110℃以下,特別優選50℃以上且90℃以下。
在(4)的顯影步驟中,優選的是使用鹼性顯影液對具有游離酸基的成分A及具有酸基的成分B進行顯影。通過將曝光部區域除去,可以形成正型圖像,所述曝光部區域含有具有容易溶解在鹼性顯影液中的酸基的感光性樹脂組成物。
在(5)的後烘烤步驟中,通過對所得的正型圖像進行加熱,例如可以使結構單元(b1)中的酸基及將結構單元(a1)中的酸分解性基熱分解而生成的酸基、與結構單元(a2)及結構單元(b2)中的交聯性基交聯,形成硬化膜。該加熱優選的是加熱到150℃以上的高溫,更優選的是加熱到180℃~250℃,特別優選的是加熱到200℃~250℃。加熱時間可以根據加熱溫度等來適當設定,優選的是設定在10分鐘~90分鐘的範圍內。
由本發明的感光性樹脂組成物所得的硬化膜可以適當地用作乾式蝕刻阻劑。
在使用通過(5)的後烘烤步驟進行熱硬化所得的硬化膜作為乾式蝕刻阻劑的情況下,作為蝕刻處理,可以進行灰化(ashing)、等離子蝕刻、臭氧蝕刻等乾式蝕刻處理。
在(6)的乾式蝕刻步驟中,可以例示將基板曝露在反應氣體中而實施蝕刻的反應性氣體蝕刻處理、或通過等離子使反應氣體離子化/自由基化而實施蝕刻的反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching,RIE)等眾所周知的乾式蝕刻處理。這些氣體種類或蝕刻方法只要根據乾式蝕刻的材料、所需的速度或精度等而適當選擇即可。另外,進行乾式蝕刻的裝置可以使用眾所周知的裝置。
進而,優選的是在後烘烤步驟之前包括對經顯影的感光性樹脂組成物進行全面曝光的步驟,若增加對經顯影的感光性樹脂組成物的圖案全面照射活性光線、優選紫外線的步驟,則可以通過因活性光線的照射而產生的酸來促進交聯反應。
接著,對使用本發明的感光性樹脂組成物的硬化膜的形成方法進行具體說明。
[感光性樹脂組成物的製備方法]
在特定樹脂及酸產生劑這些必需成分中,視需要以預定的比例且利用任意的方法混合溶劑,攪拌溶解而製備感光性樹脂組成物。例如也可以製成使特定樹脂或酸產生劑分別預先溶解在溶劑中而成的溶液後,將這些溶液以預定的比例混合而製備感光性樹脂組成物。像以上那樣製備的 感光性樹脂組成物的溶液也可以使用孔徑0.1 μm的過濾器等進行過濾後供使用。
<層形成步驟及溶劑除去步驟>
使用感光性樹脂組成物在預定的基板上形成膜狀的層,通過減壓及/或加熱(預烘烤)而除去溶劑,由此可以形成所需的乾燥塗膜。作為所述基板,例如在液晶顯示裝置的製造中,可以例示以下的玻璃板等,該玻璃板設置著偏光板,進而視需要而設置著黑色矩陣層、彩色濾光片層,進一步設置著透明導電電路層。在基板上的層形成方法並無特別限定,例如可以使用狹縫塗布法、噴霧法、滾筒塗布法、旋轉塗布法等塗布方法。其中,從適於大型基板的觀點來說,優選狹縫塗布法。這裏所說的大型基板,是指各邊為1 m以上的大小的基板。
另外,(2)溶劑除去步驟的加熱條件為未曝光部中的成分A中的結構單元(a1)中酸分解性基發生分解、且不使成分A在鹼性顯影液中成為可溶性的範圍,也因各成分的種類或調配比而不同,優選的是70℃~120℃、30秒鐘~300秒鐘左右。
<曝光步驟>
在(3)曝光步驟中,對設置著感光性樹脂組成物的乾燥塗膜的基板照射預定圖案的活性光線。曝光可以隔著遮罩進行,也可以直接描繪預定的圖案。可以優選地使用具有波長300 nm以上且450 nm以下的波長的活性光線。曝光步驟後,視需要也可以進行PEB。
利用活性光線進行曝光時,可以使用低壓水銀燈、高 壓水銀燈、超高壓水銀燈、化學燈、雷射產生裝置、發光二極管(Light-Emitting Diode,LED)光源等。
在使用水銀燈的情況下,可優選地使用具有g線(436 nm)、i線(365 nm)、h線(405 nm)等的波長的活性光線。與雷射相比較,水銀燈從適於大面積的曝光的方面來說優選。
在使用雷射的情況下,固體(釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet,YAG))雷射中適合使用343 nm、355 nm,準分子雷射中適合使用351 nm(XeF),進而半導體雷射中適合使用375 nm、405 nm。其中,從穩定性、成本等方面來說,更優選355 nm、405 nm。雷射可以一次或分多次對塗膜照射。
雷射的一脉衝單位的能量密度優選0.1 mJ/cm2以上且10,000 mJ/cm2以下。為了使塗膜充分硬化,更優選0.3 mJ/cm2以上,最優選0.5 mJ/cm2以上,為了不因消融現象而分解塗膜,更優選1,000 mJ/cm2以下,最優選100 mJ/cm2以下。
另外,脉衝寬度優選0.1 nsec以上且30,000 nsec以下。為了不因消融現象而分解塗膜,更優選0.5 nsec以上,最優選1 nsec以上,為了在掃描曝光時提高對準精度,更優選1,000 nsec以下,最優選50 nsec以下。
進而,雷射的頻率優選1 Hz以上且50,000 Hz以下,更優選10 Hz以上且1,000 Hz以下。
進而,為了縮短曝光處理時間,雷射的頻率更優選10 Hz以上,最優選100 Hz以上,為了在掃描曝光時提高對 準精度,更優選10,000 Hz以下,最優選1,000 Hz以下。
與水銀燈相比較,雷射從以下方面來說優選:容易對焦,在曝光步驟中的圖案形成時無需遮罩,可以降低成本。
本發明中可以使用的曝光裝置並無特別限制,市售品可以使用Callisto(V-Technology(股)製造)、AEGIS(V-Technology(股)製造)或DF2200G(大日本網屏製造(股)製造)等。另外,也可以適當地使用上述以外的裝置。
另外,視需要也可以通過長波長截止濾波器、短波長截止濾波器、高通濾波器那樣的分光濾波器來調整照射光。
<顯影步驟>
在(4)顯影步驟中,使用鹼性顯影液將曝光部區域除去而形成圖像圖案。顯影液中所用的鹼性化合物例如可以使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物類;碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬碳酸鹽類;重碳酸鈉、重碳酸鉀等鹼金屬重碳酸鹽類;氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化膽鹼等氫氧化銨類;矽酸鈉、偏矽酸鈉等的水溶液。另外,也可以將在上述鹼類的水溶液中適當添加甲醇或乙醇等水溶性有機溶劑或界面活性劑而成的水溶液用作顯影液。
關於顯影液的pH值,只要能進行顯影則並無特別限制,優選10.0~14.0。
優選的是利用氫氧化四甲基銨的0.2重量%~2.38重量%水溶液來進行顯影,更優選的是利用0.4重量%、0.5重量%、0.7重量%、2.38重量%水溶液來進行顯影。
顯影時間優選30秒鐘~180秒鐘,另外,顯影的方法 可為盛液法、浸漬法、沖淋法等的任一種。顯影後,可以進行10秒鐘~90秒鐘的流水清洗來形成所需的圖案。
顯影後,也可以進行淋洗步驟。在淋洗步驟中,通過以純水等清洗顯影後的基板,而進行附著的顯影液除去、顯影殘渣除去。淋洗方法可以使用眾所周知的方法。例如可以舉出沖淋淋洗或浸漬淋洗等。
<後烘烤步驟(交聯步驟)>
對於與通過顯影而獲得的未曝光區域對應的圖案,使用熱板或烘箱等加熱裝置,以預定的溫度例如180℃~250℃,以預定的時間例如若在熱板上則以5分鐘~60分鐘、若為烘箱則以30分鐘~90分鐘進行加熱處理,由此將特定樹脂中的酸分解性基分解,產生羧基及/或酚性羥基,與特定樹脂中的環氧基及/或氧雜環丁基即交聯性基反應而進行交聯,借此可以形成耐熱性、硬度等優良的保護膜或層間絕緣膜。另外,進行加熱處理時,也可以通過在氮氣環境下進行而提高透明性。
在後烘烤之前,也可以在相對較低的溫度下進行烘烤之後進行後烘烤(追加中間烘烤步驟)。在進行中間烘烤的情況下,優選的是以90℃~150℃加熱1分鐘~60分鐘後,以200℃以上的高溫進行後烘烤。另外,也可以將中間烘烤、後烘烤分為三階段以上的多階段來進行加熱。通過設定這種中間烘烤、後烘烤,可以調整圖案的錐角。這些加熱可以使用熱板、烘箱、紅外線加熱器等眾所周知的加熱方法。
此外,優選的是在加熱處理之前,通過活性光線對形 成了圖案的基板進行再次曝光後,進行後烘烤(再次曝光/後烘烤),由此使存在於未曝光部分中的酸產生劑(B)產生酸,作為促進交聯的催化劑而發揮功能。
也就是說,本發明的硬化膜的形成方法優選的是在顯影步驟與後烘烤步驟之間,包括利用活性光線再次曝光的步驟。
再次曝光步驟中的曝光只要利用與所述曝光步驟相同的裝置進行便可,在所述再次曝光步驟中,優選的是對基板的利用本發明的感光性樹脂組成物形成了膜的一側進行全面曝光。再次曝光步驟的優選曝光量為100 mJ/cm2~1,000 mJ/cm2
<乾式蝕刻步驟>
本發明中的乾式蝕刻步驟是對在所述後烘烤步驟中進行熱硬化而獲得的具有硬化膜的基板進行乾式蝕刻的步驟。由本發明的感光性樹脂組成物所得的硬化膜的乾式蝕刻耐性優良,因此即使曝露在乾式蝕刻條件下,膜減少量也少。
在所述乾式蝕刻步驟中,像上文所述那樣, 本發明中可以使用的被乾式蝕刻材料包括:矽、二氧化矽、氮化矽、氧化鋁、玻璃、玻璃-陶瓷、砷化鎵、磷化銦、銅、鋁、鎳、鐵、鋼、銅-矽合金、銦-錫氧化物被覆玻璃;含有金屬、半導體及絕緣材料的圖案化區域的任意基板等,但不限定於這些。
等離子的產生法並無特別限制,可以應用減壓等離子法、大氣等離子法的任一種。
另外,等離子蝕刻時,例如可以優選地使用選自氦氣、氬氣、氪氣、氙氣中的惰性氣體,O2、CF4、C2F4、N2、CO2、SF6、CHF3,至少含有O、N、F或Cl的反應性氣體。
在乾式蝕刻步驟中,例如在底層為SiNx或SiO2等矽系的層的情況下,優選的是使用O2與CF4、SiF6等氟系的反應氣體。
另外,乾式蝕刻步驟中的基板與所述塗布步驟中的基板可以相同也可以不同。例如,也可以將所述塗布步驟中的基板作為臨時基板,將該硬化膜轉印到其他基板上等進行操作直到所述乾式蝕刻步驟之前為止。
另外,使本發明的感光性樹脂組成物硬化所得的硬化膜也可以適當地用作乾式蝕刻或濕式蝕刻等蝕刻處理時的犧牲層,在蝕刻處理後剝離所述硬化膜時,可以通過灰化等已知的乾式等離子工藝或鹼性化學品處理等已知的濕式工藝來進行剝離。本發明的硬化膜是經過烘烤步驟而硬化,因此特別優選的是通過乾式等離子工藝來剝離。
在以平面阻劑的形式用作蝕刻用阻劑的情況下,也可以適當地使用氧等離子處理,也可以通過利用化學液的加熱處理將阻劑剝離除去。
使本發明的感光性樹脂組成物硬化所得的硬化膜可以特別適當地用作乾式蝕刻阻劑。
本發明的硬化膜為使本發明的感光性樹脂組成物硬化所得的硬化膜,可以適當地用作層間絕緣膜。另外,本發明的硬化膜優選通過本發明的硬化膜的形成方法而獲得 的硬化膜。
通過本發明的感光性樹脂組成物,可以獲得具有高的感度、顯影時的殘渣的產生得到抑制、且具有平滑性優良的表面的硬化膜,該硬化膜作為層間絕緣膜而有用。另外,使用本發明的感光性樹脂組成物而成的層間絕緣膜具有高的透明性,可以形成良好形狀的圖案形狀,另外其表面的平滑性也優良,因此在有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置的用途中有用。
作為可應用本發明的感光性樹脂組成物的有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置,除了使用利用本發明的感光性樹脂組成物而形成的硬化膜作為平坦化膜或保護膜、層間絕緣膜以外,並無特別限制,可以舉出采用各種結構的眾所周知的各種有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置。
另外,本發明的感光性樹脂組成物及本發明的硬化膜不限定於所述用途,可以用於各種用途。例如除了平坦化膜或保護膜、層間絕緣膜以外,可以適當地用於液晶顯示裝置中用來將液晶層保持為固定厚度的間隔物(spacer)或固體攝像元件中設置在彩色濾光片上的微透鏡、蝕刻用阻劑,特別優選乾式蝕刻用阻劑等。
圖1表示使用本發明的感光性樹脂組成物的有機EL顯示裝置的一例的構成概念圖,其表示底部發光型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性截面圖,具有平坦化膜4。
在玻璃基板6上形成底部閘極型的TFT1,在覆蓋該TFT1的狀態下形成包含Si3N4的絕緣膜3。在絕緣膜3中形成了這裏省略圖示的接觸孔後,在絕緣膜3上形成通過 該接觸孔而連接於TFT1的配線2(高度1.0 μm)。配線2是用來將TFT1間或此後的步驟中形成的有機EL元件與TFT1連接。
進而,為了使由形成配線2所致的凹凸平坦化,而在嵌埋由配線2所致的凹凸的狀態下在絕緣膜3上形成平坦化膜4。
在平坦化膜4上形成底部發光型的有機EL元件。也就是說,在平坦化膜4上,通過接觸孔7連接於配線2而形成包含氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)的第一電極5。第一電極5相當於有機EL元件的陽極。
形成覆蓋第一電極5的周緣的形狀的絕緣膜8,通過設置該絕緣膜8,可以防止第一電極5與此後的步驟中形成的第二電極之間的短路。
進而,圖1中雖未圖示,但隔著所需的圖案遮罩而依次蒸鍍設置電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層,然後在基板上方的全面上形成包含Al的第二電極,使用密封用玻璃板及紫外線硬化型環氧樹脂貼合由此密封,而獲得了主動矩陣型的有機EL顯示裝置,該主動矩陣型的有機EL顯示裝置是對各有機EL元件連接著用來驅動該有機EL元件的TFT1而成。
圖2為表示主動矩陣方式的液晶顯示裝置10的一例的概念截面圖。該彩色液晶顯示裝置10為在背面具有背光單元12的液晶面板,且液晶面板中配置著與貼附了偏光膜的兩片玻璃基板14、15之間配置的所有像素對應的TFT16的元件。對於形成在玻璃基板上的各元件,通過硬化膜17 中形成的接觸孔18,進行形成像素電極的ITO透明電極19的配線。在ITO透明電極19上,設置著液晶20的層及配置了黑色矩陣的RGB彩色濾光片22。
[實例]
接著,通過實例對本發明進行更具體說明。然而,本發明不受這些實例的限定。此外,只要無特別說明,則“份”、“%”為重量基準。
<合成例1>
在具備冷凝管、攪拌機的燒瓶中加入二乙二醇乙基甲基醚150重量份,在氮氣環境下升溫到90℃。在該溶液中,用2小時滴加以下成分並使其溶解:作為單體成分的甲基丙烯酸-1-乙氧基乙酯41.3重量份、甲基丙烯酸-3-乙基-3-氧雜環丁基甲酯31.0重量份、甲基丙烯酸5.6重量份、甲基丙烯酸-2-乙基己酯17.0重量份以及作為聚合起始劑的二甲基-2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)10.0重量份。滴加結束後攪拌2小時。於該溶液中進一步添加二甲基-2,2'-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)2.5重量份,進一步攪拌2小時,結束反應。由此獲得共聚物A-1。重量平均分子量為11,000。
<合成例2~合成例41>
除了變更所使用的單體及其量以外,與合成例1同樣地分別合成表1、表2所示的共聚物A-2~共聚物A-15、共聚物a-1~共聚物a-5、共聚物B-1~共聚物B-16及共聚物b-1~共聚物b-5。所合成的各共聚物的組成比(莫耳%)及重量平均分子量(Mw)如表1及表2所示那樣。
表1及表2中的簡稱如下。
MAEVE:甲基丙烯酸-1-乙氧基乙酯
MATHF:甲基丙烯酸四氫呋喃-2-基酯
MACHOE:甲基丙烯酸-1-(環己氧基)乙酯
MATHP:甲基丙烯酸四氫-2H-吡喃-2-基酯
PHSEVE:對羥基苯乙烯的1-乙氧基乙基保護體
OXE-30:甲基丙烯酸(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲酯(大阪有機化學工業(股)製造)
GMA:甲基丙烯酸縮水甘油酯
NBMA:正丁氧基甲基丙烯醯胺
VBGE:對乙烯基苄基縮水甘油醚
MAA:甲基丙烯酸
PHS:對羥基苯乙烯
HEMA:甲基丙烯酸-2-乙基己酯
AA:丙烯酸
THFFMA:甲基丙烯酸四氫糠酯
St:苯乙烯
α-MeSt:α-甲基苯乙烯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
DCPM:甲基丙烯酸(三環[5.2.1.02,6]癸烷-8-基)酯
(實例1~實例68及比較例1~比較例11)
使表3~表5所記載的量(固體成分)以固體成分濃度成為27重量%的方式溶解於二乙二醇甲基乙基醚:丙二醇單甲醚乙酸酯=1:1(重量比)的混合溶劑中後,利用孔徑為0.2 μm的薄膜過濾器進行過濾,分別製備實例1~實例68及比較例1~比較例11的感光性樹脂組成物。
上述表中,各種添加劑的簡稱如下。
C-1:下述結構的化合物(合成品)
C-2:下述結構的化合物(合成品)
C-3:下述結構的化合物(合成品)
C-4:CGI-1397(BASF公司製造)
C-5:下述結構的化合物(按照日本專利特表2002-528451號公報的段落0108中記載的方法合成)
C-6:PAI-1001(碧化學(股)製造)
C-7:4,7-二-正丁氧基-1-萘基四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽
<C-1的合成>
在2-萘酚(10 g)、氯苯(30 mL)的懸浮溶液中添加氯化鋁(10.6 g)、2-氯丙醯氯(10.1 g),將混合液加熱至40℃並反應2小時。在冰浴冷却下,在反應液中滴加4N HCl水溶液(60 mL),添加乙酸乙酯(50 mL)進行分液。在有機層中添加碳酸鉀(19.2 g),在40℃下反應1小時後,添加2N HCl水溶液(60 mL)進行分液,將有機層濃縮後,以二異丙醚(10 mL)將結晶再製漿,進行過濾、乾燥而獲得酮化合物(6.5 g)。
在所得的酮化合物(3.0 g)、甲醇(18 mL)的懸浮溶液中添加乙酸(7.3 g)、50重量%羥基胺水溶液(8.0 g),加熱回流10小時。放置冷却後,添加水(50 mL),對析出的結晶進行過濾、冷甲醇清洗後,進行乾燥而獲得肟化合物(2.4 g)。
使所得的肟化合物(1.8 g)溶解於丙酮(20 mL)中,在冰浴冷却下添加三乙胺(1.5 g)、對甲苯磺醯氯(2.4 g),升溫到室溫並反應1小時。在反應液中添加水(50 mL),對析出的結晶進行過濾後,以甲醇(20 mL)再製漿,進 行過濾、乾燥而獲得C-1(2.3 g)。
此外,C-1的1H-NMR波譜(300 MHz,CDCl3)為δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H),7.3(d,2H),7.1(d,1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)。
<C-2的合成>
使2-萘酚(20 g)溶解於N,N-二甲基乙醯胺(150 mL)中,添加碳酸鉀(28.7 g)、2-溴辛酸乙酯(52.2 g),在100℃下反應2小時。在反應液中添加水(300 mL)、乙酸乙酯(200 mL)進行分液,將有機層濃縮後,添加48重量%氫氧化鈉水溶液(23 g)、乙醇(50 mL)、水(50 mL),反應2小時。將反應液加入到1N HCl水溶液(500 mL)中,對析出的結晶進行過濾、水洗而獲得羧酸粗體後,添加聚磷酸30 g,在170℃下反應30分鐘。將反應液加入到水(300 mL)中,添加乙酸乙酯(300 mL)進行分液,將有機層濃縮後,利用矽膠管柱色譜儀進行精製,獲得酮化合物(10 g)。
在所得的酮化合物(10.0 g)、甲醇(100 mL)的懸浮溶液中添加乙酸鈉(30.6 g)、鹽酸羥胺(25.9 g)、硫酸鎂(4.5 g),加熱回流24小時。放置冷却後,添加水(150 mL)、乙酸乙酯(150 mL)進行分液,以水80 mL將有機層分液4次,濃縮後利用矽膠管柱色譜儀進行精製,獲得肟化合物(5.8 g)。
對所得的肟(3.1 g)與C-1同樣地進行磺酸酯化,獲得C-2(3.2 g)。
此外,C-2的1H-NMR波譜(300 MHz,CDCl3)為δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.5(dd,1H),7.3(d,2H),7.1(d,1H),5.6(dd,1H),2.4(s,3H),2.2(ddt,1H),1.9(ddt,1H),1.4~1.2(m,8H),0.8(t,3H)。
<C-3的合成>
除了代替C-1中的對甲苯磺醯氯而使用苯磺醯氯以外,與C-1同樣地合成C-3。
此外,C-3的1H-NMR波譜(300 MHz,CDCl3)為δ=8.3(d,1H),8.1(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.7-7.5(m,4H),7.4(dd,1H),7.1(d,1H),5.6(q,1H),1.7(d,3H)。
E-1:DBA(9,10-二丁氧基蒽,川崎化成工業(股)製造)
E-2:DETX(二乙基噻噸酮)
F-1:1,5-二氮雜雙環[4,3,0]-5-壬烯(東京化成工業(股)製造)
F-2:下述結構的化合物
G-1:JER157S65(三菱化學(股)製造)
G-2:JER1031S(三菱化學(股)製造)
G-3:Denacol EX-612(長瀨化成(股)製造)
G-4:Denacol EX-321L(長瀨化成(股)製造)
G-5:MF-K60X(旭化成化學(股)製造)
H-1:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403,信越化學工業(股)製造)
H-2:3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷(KBE-403,信越化學工業(股)製造)
H-3:3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-5103,信越化學工業(股)製造)
I-1:下述結構的化合物
I-2:矽酮系界面活性劑SH-8400FLUID(東麗道康寧(股)製造)
<耐化學品性(剝離液耐性)的評價>
在玻璃基板(Corning 1737,0.7 mm厚(康寧公司製造))上狹縫塗布各感光性樹脂組成物後,在90℃、120秒鐘的條件下在熱板上通過加熱將溶劑除去,形成膜厚為4.0 μm的感光性樹脂組成物層。
利用Xenon(股)製造的PLA-501F曝光機(超高壓水銀燈),以累計照射量成為300 mJ/cm2(照度:20 mW/cm2,i線)的方式對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光,其後將該基板在烘箱中在230℃下加熱1小時而獲得硬化膜。
將該硬化膜在單乙醇胺中在60℃下浸漬5分鐘,提起該膜並將表面的液體拭去後,立即測定膜厚。將浸漬前的膜厚與浸漬後的膜厚進行比較,以百分率來表示增加的比例。將結果示於表6~表8中。數值越小則硬化膜的剝離液耐性越良好,優選A或B。
膨潤率(%)=浸漬後的膜厚(μm)/浸漬前的膜厚(μm)×100
A:100%以上、小於105%
B:105%以上、小於110%
C:110%以上
<耐化學品性(NMP耐性)的評價>
在玻璃基板(Corning 1737,0.7 mm厚(康寧公司製造))上狹縫塗布各感光性樹脂組成物後,在90℃、120秒鐘的條件下在熱板上通過加熱將溶劑除去,形成膜厚為4.0 μm的感光性樹脂組成物層。
利用Xenon(股)製造的PLA-501F曝光機(超高壓水銀燈),以累計照射量成為300 mJ/cm2(照度:20 mW/cm2,i線)的方式對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光,其後將該基板在烘箱中在230℃下加熱1小時而獲得硬化膜。
將該硬化膜在NMP中在80℃下浸漬10分鐘,提起該膜並將表面的液體拭去後,立即測定膜厚。將浸漬前的膜厚與浸漬後的膜厚進行比較,以百分率來表示增加的比例。將結果示於表6~表8中。數值越小則硬化膜的NMP耐性越良好,優選A或B。
膨潤率(%)=浸漬後的膜厚(μm)/浸漬前的膜厚(μm)×100
A:100%以上、小於105%
B:105%以上、小於110%
C:110%以上
<硬化膜的密接性>
在ITO(氧化銦錫)基板、鉬(Mo)基板、鈦(Ti)基板上狹縫塗布各感光性樹脂組成物後,在90℃、120秒鐘的條件下在熱板上通過加熱將溶劑除去,形成膜厚為4.0 μm的感光性樹脂組成物層。利用Xenon(股)製造的PLA-501F曝光機(超高壓水銀燈),以累計照射量成為300 mJ/cm2(照度:20 mW/cm2,i線)的方式對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光,其後將該基板在烘箱中在230℃下加熱1小時而獲得硬化膜。使用切割機,在硬化膜中以1 mm的間隔縱橫地刻入切痕,使用透明膠帶(scotch tape)進行膠帶剝離試驗。根據轉印到膠帶背面上的硬化膜的面積來評價硬化膜與基板間的密接性。將其結果示於表6~表8中。數值越小則與底層基板的密接性越高,優選A或 B。
A:轉印的面積小於1%
B:轉印的面積為1%以上、小於5%
C:轉印的面積為5%以上
<耐乾式蝕刻性>
在玻璃基板(Corning 1737,0.7 mm厚(康寧公司製造))上狹縫塗布各感光性樹脂組成物後,在90℃、120秒鐘的條件下在熱板上通過加熱將溶劑除去,形成膜厚為4.0 μm的感光性樹脂組成物層。
利用Xenon(股)製造的PLA-501F曝光機(超高壓水銀燈),以累計照射量成為300 mJ/cm2(照度:20 mW/cm2,i線)的方式對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光,其後將該基板在烘箱中在230℃下加熱1小時而獲得硬化膜。使用乾式蝕刻裝置“CDE-80N(芝浦先進科技(Shibaura Mechatronics)(股)製造)”,在作為蝕刻氣體的CF4為50 ml/min、O2為10 ml/min、功率為400 mW、蝕刻時間為90秒的條件下對該硬化膜進行乾式蝕刻。根據其膜減少量來計算蝕刻速度。將其結果示於表6~表8中。數值越小則耐乾式蝕刻性越高,優選A或B。
A:30Å/s以上、小於35Å/s
B:35Å/s以上、小於40Å/s
C:40Å/s以上、小於45Å/s
<感度的評價>
在玻璃基板(Corning 1737,0.7 mm厚(康寧公司製造))上狹縫塗布各感光性樹脂組成物後,在90℃、120 秒鐘的條件下在熱板上進行預烘烤而使溶劑揮發,形成膜厚為4.0 μm的感光性樹脂組成物層。
然後,使用Xenon(股)製造的PLA-501F曝光機(超高壓水銀燈),隔著預定的遮罩對所得的感光性樹脂組成物層進行曝光。接著,利用鹼性顯影液(0.3重量%的氫氧化四甲基銨水溶液)對曝光後的感光性組成物層在23℃下顯影60秒鐘後,利用超純水淋洗20秒。
將通過這些操作以1:1解析13 μm的線與間隙時的最適i線曝光量(Eopt)作為感度。將結果示於表6~表8中。數值越小越優選,A及B為實用上無問題的水平,C從生產性的觀點來說欠佳。
A:小於50 mJ/cm2
B:50 mJ/cm2以上、小於300 mJ/cm2
C:300 mJ/cm2以上
<顯示裝置的顯示性能評價>
利用以下方法來製作使用薄膜電晶體(TFT)的液晶顯示裝置(參照圖2)。在日本專利第3321003號公報的圖1及圖2所記載的主動矩陣式液晶顯示裝置中,像以下那樣形成硬化膜17作為層間絕緣膜,獲得液晶顯示裝置。也就是說,在玻璃基板6上形成底部閘極型的TFT1,以覆蓋該TFT1的狀態而形成包含Si3N4的絕緣膜3。然後,在該絕緣膜3中形成接觸孔後,在絕緣膜3上形成經過該接觸孔而連接於TFT1的配線2(高度1.0 μm)。
進而,為了使由形成配線2所致的凹凸平坦化,而以填埋由配線2所致的凹凸的狀態在絕緣膜3上形成平坦化 膜4。在絕緣膜3上的平坦化膜4的形成是將實例1~實例57、比較例1~比較例9的各感光性樹脂組成物旋轉塗布在基板上,在熱板上進行預烘烤(90℃下2分鐘)後,從遮罩上方使用高壓水銀燈以25 mJ/cm2(照度20 mW/cm2)照射i線(365 nm)後,利用鹼性水溶液進行顯影而形成圖案,在230℃下進行60分鐘加熱處理。塗布該感光性樹脂組成物時的塗布性良好,曝光、顯影、煆燒後所得的硬化膜中看不到皺褶或龜裂的產生。進而,配線2的平均階差為500 nm,所製作的平坦化膜4的膜厚為2,000 nm。
對所得的液晶顯示裝置施加驅動電壓,目測觀察輸入灰度的測試信號時的灰度顯示,評價是否產生了顯示不均。將結果示於表6~表8中。A及B為實用上無問題的水平。
A:絲毫未見不均(非常良好)
B:顯示部中略微可見不均但為實用水平(良好)
C:顯示部中可見强烈的不均(差)
可知本發明的感光性樹脂組成物為高感度,對剝離液或NMP的耐性高,另外與透明電極膜或金屬的密接性也良好,另外乾式蝕刻耐性優良。
(實例69)
利用以下方法製作使用薄膜電晶體(TFT)的有機EL顯示裝置(參照圖1)。
在玻璃基板6上形成底部閘極型的TFT1,以覆蓋該TFT1的狀態而形成包含Si3N4的絕緣膜3。然後,在該絕緣膜3中形成這裏省略圖示的接觸孔後,在絕緣膜3上形成經過該接觸孔而連接於TFT1的配線2(高度1.0 μm)。該配線2是用來將TFT1間、或此後的步驟中形成的有機EL元件與TFT1連接。
進而,為了使由形成配線2所致的凹凸平坦化,而以填埋由配線2所致的凹凸的狀態在絕緣膜3上形成平坦化層4。在絕緣膜3上的平坦化膜4的形成是將實例1的感光性樹脂組成物旋轉塗布在基板上,在熱板上預烘烤(90℃下2分鐘)後,從遮罩上方使用高壓水銀燈以45 mJ/cm2(照度20 mW/cm2)照射i線(365 nm)後,利用鹼性水溶液進行顯影而形成圖案,在230℃下進行60分鐘的加熱處理。塗布該感光性樹脂組成物時的塗布性良好,曝光、顯影、煆燒後所得的硬化膜中看不到皺褶或龜裂的產生。進而,配線2的平均階差為500 nm,所製作的平坦化膜4的膜厚為2,000 nm。
然後,在所得的平坦化膜4上形成底部發光型的有機EL元件。首先,在平坦化膜4上經過接觸孔7連接於配線2而形成包含ITO的第一電極5。其後,塗布阻劑並進行預烘烤,隔著所需圖案的遮罩進行曝光、顯影。將該阻劑圖案作為遮罩,通過使用ITO蝕刻劑的濕式蝕刻進行圖案加工。然後,使用阻劑剝離液(單乙醇胺與二甲基亞碸(DMSO)的混合液)將該阻劑圖案剝離。像這樣而獲得的第一電極5相當於有機EL元件的陽極。
其次,形成覆蓋第一電極5的周緣的形狀的絕緣膜8。對於絕緣膜,使用實例3的感光性樹脂組成物利用與上文所述相同的方法來形成絕緣膜8。通過設置該絕緣膜,可以防止第一電極5與此後的步驟中將形成的第二電極之間的短路。
進而,在真空蒸鍍裝置內,隔著所需的圖案遮罩而依 次蒸鍍設置電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層。然後,在基板上方的全面上形成包含Al的第二電極。將所得的上述基板從蒸鍍機中取出,使用密封用玻璃板及紫外線硬化型環氧樹脂進行貼合,由此密封。
像以上所述那樣,獲得了主動矩陣型的有機EL顯示裝置,該主動矩陣型的有機EL顯示裝置是對各有機EL元件連接著用來驅動該元件的TFT1而成。通過驅動電路施加電壓,結果表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的有機EL顯示裝置。
(實例70)
在實例69中,將實例1的感光性樹脂組成物換成實例16的感光性樹脂組成物,除此以外,同樣地製作有機EL顯示裝置。表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的有機EL顯示裝置。
(實例71)
在實例69中,將實例1的感光性樹脂組成物換成實例31的感光性樹脂組成物,除此以外,同樣地製作有機EL顯示裝置。表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的有機EL顯示裝置。
(實例72)
在日本專利第3321003號公報的圖1及圖2所記載的主動矩陣型液晶顯示裝置中,像以下那樣形成硬化膜17作為層間絕緣膜,獲得實例72的液晶顯示裝置。
也就是說,使用實例1的感光性樹脂組成物,利用與上述實例69中的有機EL顯示裝置的平坦化膜4的形成方 法相同的方法,形成硬化膜17作為層間絕緣膜。
對所得的液晶顯示裝置施加驅動電壓,結果表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的液晶顯示裝置。
(實例73)
在實例72中,將實例1的感光性樹脂組成物換成實例16的感光性樹脂組成物,除此以外,同樣地製作液晶顯示裝置。表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的液晶顯示裝置。
(實例74)
在實例72中,將實例1的感光性樹脂組成物換成實例31的感光性樹脂組成物,除此以外,同樣地製作液晶顯示裝置。表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的液晶顯示裝置。
(實例75)
在實例72中,將實例1的感光性樹脂組成物換成實例60的感光性樹脂組成物,除此以外,同樣地製作液晶顯示裝置。表現出良好的顯示特性,可知其為可靠性高的液晶顯示裝置。
1、16‧‧‧TFT(薄膜電晶體)
2‧‧‧配線
3、8‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6、14、15‧‧‧玻璃基板
7、18‧‧‧接觸孔
10‧‧‧液晶顯示裝置
12‧‧‧背光單元
17‧‧‧硬化膜
19‧‧‧ITO透明電極
20‧‧‧液晶
22‧‧‧彩色濾光片
圖1表示有機EL顯示裝置的一例的構成概念圖,其表示底部發光型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性截面圖,具有平坦化膜4。
圖2表示液晶顯示裝置的一例的構成概念圖,其表示液晶顯示裝置中的主動矩陣基板的示意性截面圖,具有作為層間絕緣膜的硬化膜17。
1‧‧‧TFT(薄膜電晶體)
2‧‧‧配線
3、8‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6‧‧‧玻璃基板
7‧‧‧接觸孔

Claims (18)

  1. 一種正型感光性樹脂組成物,其特徵在於,含有:(成分A)至少包含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元(a1)及具有交聯性基的結構單元(a2)的共聚物;(成分B)不含具有以酸分解性基保護酸基而成的殘基的結構單元,且至少包含具有酸基的結構單元(b1)及具有交聯性基的結構單元(b2)的共聚物;(成分C)產生pKa為3以下的酸的光酸產生劑;以及(成分D)溶劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a1)為具有以縮醛或縮酮的形式保護羧基而成的殘基的結構單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a1)為式(a1-1)所表示的結構單元, 式(a1-1)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示碳數1~6的烷基,R3表示碳數1~6的烷基或碳數4~7的環烷 基,R2與R3也可以連結而形成環。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(a2)為具有環氧基及/或氧雜環丁基的結構單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(b1)的酸基為羧基或酚性羥基。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述結構單元(b2)為具有環氧基及/或氧雜環丁基的結構單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述成分B進一步含有式(b3)所表示的結構單元, 式(b3)中,R4表示氫原子或甲基。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述成分A的含量WA與所述成分B的含量WB的重量比率為WA/WB=98/2~20/80。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述成分C為式(c1)所表示的肟磺酸酯光酸產生劑, 式(c1)中,R5及R6分別獨立地表示一價的有機基,R5及R6也可以連結而形成環,R7表示烷基、環烷基或芳基。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,其中所述成分C為式(OS-3)、式(OS-4)、式(OS-5)或式(c4)所表示的化合物, 式(OS-3)~式(OS-5)中,R1表示烷基、芳基或雜芳基,R2分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,R6分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,X表示O或S,n表示1或2,m表示0~6的整數, 式(c4)中,RB1表示烷基、烷氧基或鹵素原子,RB2表示烷基或芳基。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的正型感光性樹脂組成物,更含有光增感劑。
  12. 一種硬化膜的形成方法,其特徵在於,包括:(1)層形成步驟,使用如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的正型感光性樹脂組成物在基板上形成膜狀的層;(2)溶劑除去步驟,從所塗布的感光性樹脂組成物中除去溶劑;(3)曝光步驟,利用活性光線對除去了溶劑的感光性樹脂組成物進行曝光;(4)顯影步驟,利用水性顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影;以及(5)後烘烤步驟,對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的硬化膜的形成方法,其中在所述顯影步驟後、所述後烘烤步驟前,更包括對經顯影的感光性樹脂組成物進行全面曝光的步驟。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的硬化膜的形成方法,更包括(6)乾式蝕刻步驟,其是對進行熱硬化而獲得 的具有硬化膜的基板進行乾式蝕刻。
  15. 一種硬化膜,其特徵在於:其是利用如申請專利範圍第12項所述的方法而形成。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的硬化膜,其為層間絕緣膜。
  17. 一種有機EL顯示裝置,其特徵在於:具備如申請專利範圍第15項所述的硬化膜。
  18. 一種液晶顯示裝置,其特徵在於:具備如申請專利範圍第15項所述的硬化膜。
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