TWI588605B - 感光性樹脂組成物、使用其的圖案的製造方法、硬化膜、有機el顯示裝置的製造方法及液晶顯示裝置的製造方法 - Google Patents

感光性樹脂組成物、使用其的圖案的製造方法、硬化膜、有機el顯示裝置的製造方法及液晶顯示裝置的製造方法 Download PDF

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Description

感光性樹脂組成物、使用其的圖案的製造方法、硬化膜、有機EL顯示裝置的製造方法及液晶顯示裝置的製造方法
本發明是有關於一種感光性樹脂組成物以及使用其的圖案的製造方法。進而,是有關於一種包含上述圖案製造方法的有機電致發光(Electro-Luminescence,EL)顯示裝置或者液晶顯示裝置的製造方法、以及利用圖案製造方法來製造的圖案。更詳細而言,是有關於一種適合於形成液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置等的電子零件的抗蝕層的正型感光性樹脂組成物以及使用其的圖案的製造方法。
有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置等中設置有形成有圖案的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)膜等金屬配線圖案。該ITO膜等的圖案形成中,如下方法已廣為人知:於ITO膜上塗佈感光性樹脂組成物,並且去除溶劑,進行曝光、顯影,將所形成 的圖案作為遮罩對ITO膜進行蝕刻來實施加工。
另外,近年來,為了將有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置設為高精細的顯示特性,而要求ITO加工的高解析性。為了對ITO進行高精細的微細加工,要求於蝕刻時發揮作為遮罩的功能的感光性樹脂組成物的高解析性。因此,正在研究獲得高精細且微細的圖案形狀的感光性樹脂組成物(例如日本專利特開平9-325473號公報、日本專利特開平10-326015號公報等)。
然而,隨著近年來的技術開發,要求感度、線寬穩定性、解析性以及矩形性進一步提高的感光性樹脂組成物。本申請案發明是出於解決上述要求的目的,目的在於提供一種感度、線寬穩定性、解析性以及矩形性進一步提高的感光性樹脂組成物。
基於上述狀況,本申請案發明者進行積極研究,結果發現,藉由包含規定的聚合物、脂環式環氧化合物、以及規定的溶劑,而可提高感度、線寬穩定性、解析性以及矩形性,從而完成本發明。
具體而言,藉由下述手段<1>,較佳為藉由<2>~<13>,來解決上述問題。
<1>一種感光性樹脂組成物,其含有:(A1)聚合物成分,包含包括下述通式(1)所表示的構成單元(a1)的聚合物;(B)光酸產生劑; (C)脂環式環氧化合物;以及(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑;
(通式(1)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基;R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚;R4表示氫原子或者甲基)。
<2>如<1>所述的感光性樹脂組成物,其中上述(C)脂環式環氧化合物為下述通式(I)所表示的化合物:
(通式(I)中,n表示1~4的整數;R1表示碳數1~15的有機基)。
<3>如<2>所述的感光性樹脂組成物,其中上述通式(I)所表示的化合物中的n為1或2。
<4>如<1>至<3>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其 進而包含(A2)聚合物成分,上述(A2)聚合物成分包括具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元(a4)。
<5>如<4>所述的感光性樹脂組成物,其中上述構成單元(a4)為下述通式(A2')所表示的構成單元:
(通式(A2')中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或者甲基,X0表示單鍵或者伸芳基)。
<6>如<1>至<5>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中相對於總固體成分量,上述(C)脂環式環氧化合物的含量為0.05質量%~5質量%。
<7>如<1>至<6>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其包含上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑、及與上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑不同的其他溶劑(D2)。
<8>如<1>至<7>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑的沸點為130℃以上且小於300℃。
<9>如<1>至<8>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑的含量為上述感光性樹脂組成物的1質量%~10質量%。
<10>一種圖案的製造方法,其包括:(1)於基板的至少一面塗佈如<1>至<9>中任一項所述的感光性樹脂組成物的步驟;(2)藉由乾燥,使有機溶劑揮發而形成感光性樹脂組成物層的步驟;(3)對上述感光性樹脂組成物層進行曝光的步驟;以及(4)對經曝光的上述感光性樹脂組成物層進行顯影的步驟。
<11>如<10>所述的圖案的製造方法,其包括使用所形成的圖案作為蝕刻用抗蝕劑來進行蝕刻的步驟、以及藉由電漿處理或者化學品處理而去除上述圖案的步驟。
<12>一種硬化膜,其是使如<1>至<9>中任一項所述的感光性樹脂組成物硬化而成。
<13>一種有機EL顯示裝置或者液晶顯示裝置的製造方法,其包括如<10>或<11>所述的圖案的製造方法。
藉由本發明,可提供一種感度高且線寬穩定性、解析性 以及矩形性優異的感光性樹脂組成物。
1‧‧‧TFT(薄膜電晶體)
2‧‧‧配線
3‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6‧‧‧玻璃基板
7‧‧‧接觸孔
8‧‧‧絕緣膜
10‧‧‧液晶顯示裝置
12‧‧‧背光單元
14、15‧‧‧玻璃基板
16‧‧‧TFT
17‧‧‧硬化膜
18‧‧‧接觸孔
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。表示底部發光型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性剖面圖,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。表示液晶顯示裝置中的主動矩陣基板的示意性剖面圖,具有作為層間絕緣膜的硬化膜17。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。此外,本申請案說明書中所謂「~」,是以包含其前後所記載的數值作為下限值以及上限值的含義來使用。另外,本發明中的所謂有機EL顯示裝置,是指有機電致發光顯示裝置。本發明中的所謂多分散度(polydispersity),是指Mw/Mn的值。
此外,本說明書中的基團(原子團)的表述中,未記載經取代以及未經取代的表述不僅包含不具有取代基的基團,而且亦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),而且亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
進而,所謂(甲基)丙烯酸,是指丙烯酸及/或甲基丙烯酸。
本發明的感光性樹脂組成物(以下有時稱為「本發明的組成物」)的特徵在於含有:(A1)聚合物成分,包含包括下述通式(1)所表示的構成單元(a1)的聚合物;(B)光酸產生劑;(C)脂環式環氧化合物;以及(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑。
(通式(1)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基;R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚;R4表示氫原子或者甲基。)
本發明的感光性樹脂組成物較佳為作為化學增幅型正型感光性樹脂組成物來使用。
以下,對本發明的組成物進行詳細說明。
<聚合物成分>
本發明的感光性樹脂組成物包含(A1)包括下述通式(1)所表示的構成單元(a1)的聚合物成分作為聚合物成分(A)。(A1) 聚合物成分亦可包含通式(1)所表示的構成單元(a1)以外的聚合物。另外,聚合物成分(A)較佳為包括(A2)具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元(a4)。
以下,對該些聚合物成分進行說明。
<<聚合物成分(A1)>>
本發明中的(A1)聚合物成分為包含包括通式(1)所表示的構成單元(a1)的聚合物的聚合物成分。藉由(A1)成分包括構成單元(a1),可製成解析力以及矩形性優異的感光性樹脂組成物。
(通式(1)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基;R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚;R4表示氫原子或者甲基。)
R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基。
烷基較佳為碳數1~10的烷基,更佳為碳數1~8的烷基,尤佳為碳數1~6的烷基。烷基可具有取代基。另外,烷基可 為直鏈、分支、環狀的任一種,較佳為直鏈的烷基。烷基例如可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、第三丁基、戊基、己基、環己基等。
芳基較佳為碳數6~20的芳基,更佳為碳數6~14的芳基,尤佳為碳數6~10的芳基。芳基可具有取代基。芳基例如可例示:苯基、萘基、蒽基等。
烷基以及芳基可具有的取代基可列舉:碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~10的硫烷氧基、羥基、氰基、鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)等。該些取代基可進而具有取代基。
該些基團中,R1及R2較佳為氫原子、烷基,更佳為氫原子、甲基,特佳為R1及R2的其中一者為甲基且另一者為氫原子。
R3表示烷基或者芳基。R3所表示的烷基、以及芳基與R1及R2中的烷基、以及芳基含義相同。R3較佳為甲基、乙基、丙基,更佳為乙基、丙基。
R3可與R1或R2連結而形成環狀醚。與R1或R2連結而形成的環狀醚較佳為3員環~6員環的環狀醚,更佳為5員環~6員環的環狀醚。
以下,通式(1)所表示的構成單元(a1)的具體例可列舉下述結構,但本發明並不限定於下述結構。
就高感度的觀點而言,(A1)聚合物成分較佳為除了包含構成單元(a1)以外,還包含包括下述通式(2)所表示的構成單元(a2)的聚合物。
(通式(2)中,R4為氫原子或者甲基。)
R4較佳為氫原子。
OH基可為對、間、鄰的任一種,較佳為鍵結於對位。
通式(2)所表示的構成單元較佳為(A1)聚合物成分的構成單元的5.0莫耳%~30莫耳%,尤佳為10莫耳%~20莫耳%。若少於上述量,則無法獲得效果,若過多,則過度地成為高感度,產生曝光製程寬容度(margin)變窄的問題。
構成(A1)聚合物的構成單元中,通式(1)所表示的 構成單元較佳為(A1)聚合物成分的構成單元的5莫耳%~40莫耳%,更佳為10莫耳%~40莫耳%,更佳為20莫耳%~35莫耳%。
(A1)聚合物的保護率較佳為1%~60%,更佳為5%~50%,尤佳為10%~40%。藉由設為上述範圍,影像差異與感度、解析性變得良好。所謂保護率,是指將(A1)聚合物中的總構成單元設為100莫耳%時被保護的基團的莫耳比率。
上述(A1)聚合物的重量平均分子量(Mw)較佳為2000~15000的範圍,更佳為5000~12000,尤佳為7500~12000。藉由設為2000以上,獲得所形成的畫素在藉由後烘烤的加熱後亦可維持矩形性的效果,藉由設為15000以下,則獲得感度、曝光後延遲(Post Exposure Delay,PED)特性提高的效果。此處,重量平均分子量是由凝膠滲透層析法的聚苯乙烯換算值來定義。
上述(A1)聚合物的多分散度(重量平均分子量(Mw)/數量平均分子量(Mn))較佳為1.0~4.0,更佳為1.5~3.5,尤佳為2.0~3.0。藉由設為上述範圍,矩形性良化。
<<聚合物成分(A2)>>
本發明的感光性樹脂組成物除了包含(A1)聚合物成分以外,亦可包含(A2)聚合物成分。較佳為(A2)聚合物成分包括具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元(a4)。此處,所謂酸分解性基,是指可於酸的存在下分解的官能基。
本發明的組成物中的聚合物成分較佳為鹼不溶性,且較佳為通式(A2')所表示的構成單元的酸分解性基分解時成為鹼可 溶性的樹脂。具有羧基由酸分解性基保護的保護羧基的構成單元可藉由利用酸,使保護基分解而生成羧基。此處,本發明中所謂「鹼可溶性」,是指藉由將該化合物(樹脂)的溶液塗佈於基板上,於90℃下加熱2分鐘而形成的該化合物(樹脂)的塗膜(厚度3μm)於23℃下對0.4%四甲基氫氧化銨水溶液的溶解速度為0.01μm/秒以上,所謂「鹼不溶性」,是指藉由將該化合物(樹脂)的溶液塗佈於基板上,於90℃下加熱2分鐘而形成的該化合物(樹脂)的塗膜(厚度3μm)於23℃下對0.4%四甲基氫氧化銨水溶液的溶解速度小於0.01μm/秒。
具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元可例示:日本專利特開2012-155288號公報的段落0021~段落0055中記載的具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元、日本專利特開2012-133091號公報的段落0020~段落0052中記載的具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元,其內容併入本說明書。其中,(A2)聚合物成分較佳為包括構成單元(a4)的聚合物成分,該構成單元(a4)具有下述通式(A2')所表示的結構的酸基由酸分解性基保護的基團。本發明中的所謂酸基,是指pKa小於7的質子解離性基。酸基通常是使用可形成酸基的單體,作為包含酸基的構成單元而組入聚合物中。藉由使此種包含酸基的構成單元包含於聚合物中,而存在容易溶解於鹼性顯影液溶中的傾向。藉由(A2)成分包括構成單元(a4),可製成感度極高的感光性樹脂組成物。
(通式(A2')中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或者甲基,X0表示單鍵或者伸芳基。)
於R1及R2為烷基的情況下,碳數較佳為1~10的烷基。於R1及R2為芳基的情況下,較佳為苯基。R1及R2分別較佳為氫原子或者碳數1~4的烷基。
R3表示烷基或者芳基,較佳為碳數1~10的烷基,更佳為1~6的烷基。
X0表示單鍵或者伸芳基,較佳為單鍵。
通式(A2')所表示的構成單元的較佳具體例可例示下述構成單元。此外,R表示氫原子或者甲基。
通式(A2')所表示的構成單元較佳為(A2)聚合物成分的構成單元的10莫耳%~80莫耳%,更佳為20莫耳%~80莫耳%,更佳為30莫耳%~70莫耳%。
構成(A2)聚合物成分的構成單元中,上述其他構成單元的含有率較佳為60莫耳%以下,更佳為50莫耳%以下,尤佳為40莫耳%以下。下限值可為0莫耳%,例如可設為1莫耳%以上,進而可設為5莫耳%以上。若為上述數值的範圍內,則由感光性樹脂組成物獲得的硬化膜的諸特性變得良好。
(A2)聚合物成分的保護率較佳為1%~60%,更佳為5%~50%,尤佳為10%~40%。藉由設為上述範圍,感度提高,另外,曝光部與未曝光部的溶解性的差(差異(discrimination))變得良好。所謂保護率,是指將(A2)聚合物成分中的總構成單元設為100莫耳%時被保護的基團的莫耳比率。
上述(A2)聚合物成分的重量平均分子量(Mw)較佳為2000~15000的範圍,更佳為5000~12000,尤佳為7500~12000。藉由設為2000以上,而獲得所形成的畫素在藉由後烘烤 的加熱後亦可維持矩形性的效果,藉由設為15000以下,而獲得感度、PED特性提高的效果。此處,重量平均分子量是由凝膠滲透層析法的聚苯乙烯換算值來定義。
上述(A2)聚合物成分的多分散度(重量平均分子量(Mw)/數量平均分子量(Mn))較佳為1.0~4.0,更佳為1.5~3.5,尤佳為2.0~3.0。藉由設為上述範圍,矩形性優異。
- (A1)成分與(A2)成分的調配比-
本發明的感光性樹脂組成物較佳為包含(A1)成分與(A2)成分作為聚合物成分。該些成分的質量比較佳為1:6~6:1,尤佳為2:5~8:1。藉由設為上述範圍,存在更有效果地發揮本發明的效果的傾向。
<<聚合物成分>>
本發明中,(A)成分除了包括上述構成單元(a1)、構成單元(a2)及構成單元(a4)以外,亦可包括該些構成單元以外的其他構成單元(a3)。該些構成單元可包含上述聚合物成分(A1)及聚合物成分(A2)的任一者,亦可包含兩者。另外,可包含與上述聚合物成分(A1)或聚合物成分(A2)不同的聚合物成分(A3),該聚合物成分(A3)實質上不含構成單元(a1)、構成單元(a2)以及構成單元(a4),而是包括其他構成單元(a3)。於包含與上述聚合物成分(A1)或聚合物成分(A2)不同的聚合物成分,該聚合物成分實質上不含構成單元(a1)、構成單元(a2)及構成單元(a4),而是包括其他構成單元(a3)的情況下,於總 聚合物成分中,該聚合物成分的調配量較佳為60質量%以下,更佳為40質量%以下,尤佳為20質量%以下。
成為其他構成單元(a3)的構成單元(單體)並無特別限制,例如可列舉:苯乙烯類、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸環狀烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不飽和二羧酸二酯、雙環不飽和化合物類、順丁烯二醯亞胺化合物類、不飽和芳香族化合物、共軛二烯系化合物、不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和二羧酸酐、其他不飽和化合物。另外,如後所述,亦可包括具有酸基的構成單元。成為其他構成單元(a3)的單體可單獨使用或者將2種以上組合使用。
本發明的組成物較佳為相對於總固體成分而於組成物中以60重量%以上的比例包含聚合物成分,更佳為以80重量%以上的比例包含聚合物成分。
本發明的組成物中的總聚合物成分中,pKa為9以上的構成單元的比例較佳為10莫耳%~80莫耳%,較佳為20莫耳%~70莫耳%。另外,本發明的組成物中的總聚合物成分中,pKa為5以下的構成單元的比例較佳為0莫耳%~20莫耳%,較佳為5莫耳%~10莫耳%。藉由大量包含弱酸的構成單元,即便使用比較強的鹼顯影液(例如2.38%的TMAH水溶液,pH值超過13)進行顯影,聚合物亦難以在顯影液中膨潤,不會脫膜顯影,可以適當的速度進行溶解顯影。其結果為,所形成的圖案變得更良好。另外,藉由包含20%以下的少量強酸的構成單元,可以更高感度來形成圖 案。
<(B)光酸產生劑>
本發明的感光性樹脂組成物含有(B)光酸產生劑。本發明中使用的光酸產生劑(亦稱為「(B)成分」)較佳為對波長為300nm以上、較佳為波長為300~450nm的光化射線產生感應而產生酸的化合物,但並不限定於該化學結構。另外,關於對波長為300nm以上的光化射線並不直接感應的光酸產生劑,只要是藉由與增感劑併用而對波長為300nm以上的光化射線產生感應,從而產生酸的化合物,則可與增感劑組合而較佳地使用。本發明中使用的光酸產生劑較佳為產生pKa為4以下的酸的光酸產生劑,更佳為產生pKa為3以下的酸的光酸產生劑,最佳為產生pKa為2以下的酸的光酸產生劑。
光酸產生劑的例子可列舉: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、以及肟磺酸酯化合物等。該些化合物中,就絕緣性的觀點而言,較佳為使用肟磺酸酯化合物。該些光酸產生劑可單獨使用1種或者將2種以上組合使用。三氯甲基-均三嗪類、二芳基錪鹽類、三芳基鋶鹽類、四級銨鹽類、以及重氮甲烷衍生物的具體例可例示日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0083~段落編號0088中記載的化合物。
肟磺酸酯化合物即具有肟磺酸酯結構的化合物可較佳地例示含有下述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物。
(通式(B1)中,R21表示烷基或者芳基;波形線表示與其他基團的鍵。)
任一個基團均可被取代,R21中的烷基可為直鏈狀,亦可為分支狀,亦可為環狀。以下對所容許的取代基進行說明。
R21的烷基較佳為碳數1~10的直鏈狀或者分支狀烷基。R21的烷基可經碳數6~11的芳基、碳數1~10的烷氧基、或者環烷基(包含7,7-二甲基-2-氧代降冰片基等橋環式脂環基,較佳為雙環烷基等)所取代。
R21的芳基較佳為碳數6~11的芳基,更佳為苯基或者萘基。R21的芳基可經低級烷基、烷氧基或鹵素原子所取代。
含有上述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的上述化合物亦較佳為下述通式(B2)所表示的肟磺酸酯化合物。
(式(B2)中,R42表示烷基或者芳基,X表示烷基、烷氧基、或者鹵素原子,m4表示0~3的整數,當m4為2或3時,多個X可相同亦可不同。)
作為X的烷基較佳為碳數1~4的直鏈狀或者分支狀烷基。
作為X的烷氧基較佳為碳數1~4的直鏈狀或者分支狀烷氧基。
作為X的鹵素原子較佳為氯原子或者氟原子。m4較佳為0或1。上述通式(B2)中,特佳為m4為1,X為甲基,X的取代位置為鄰位,且R42為碳數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基甲基、或者對甲苯甲醯基(p-toluyl)的化合物。
含有上述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物亦較佳為下述通式(B3)所表示的肟磺酸酯化合物。
(式(B3)中,R43與式(B2)中的R42含義相同,X1表示鹵素原子、羥基、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基、氰基或者硝基,n4表示0~5的整數。)
上述通式(B3)中的R43較佳為: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-氯苯基或者五氟苯基,特佳為正辛基。
X1較佳為碳數1~5的烷氧基,更佳為甲氧基。
n4較佳為0~2,特佳為0~1。
上述通式(B3)所表示的化合物的具體例可列舉:α-(甲基磺醯氧基亞胺基)苄甲腈、α-(乙基磺醯氧基亞胺基)苄甲腈、α-(正丙基磺醯氧基亞胺基)苄甲腈、α-(正丁基磺醯氧基亞胺基)苄甲腈、α-(4-甲苯磺醯氧基亞胺基)苄甲腈、α-[(甲基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(乙基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(正丙基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(正丁基磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈、α-[(4-甲苯磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基]乙腈。
較佳的肟磺酸酯化合物的具體例可列舉下述化合物(i)~化合物(viii)等,可單獨使用1種,或者將2種以上併用。化合物(i)~化合物(viii)可作為市售品來獲取。另外,亦可與其他種類的(B)光酸產生劑組合使用。
含有上述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物亦較佳為下述通式(OS-1)所表示的化合物。
上述通式(OS-1)中,R101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、或者、雜芳基。R102表示烷基、或者芳基。
X101表示-O-、-S-、-NH-、-NR105-、-CH2-、-CR106H-、或者-CR105R107-,R105~R107表示烷基、或者芳基。
R121~R124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、或者芳基。R121~R124中的2個可分別相互鍵結而形成環。
R121~R124較佳為氫原子、鹵素原子、以及烷基,另外,還可較佳地列舉R121~R124中的至少2個相互鍵結而形成芳基的態樣。其中,就感度的觀點而言,較佳為R121~R124均為氫原子的態樣。
已述的官能基均可進而具有取代基。
上述通式(OS-1)所表示的化合物更佳為下述通式(OS-2)所表示的化合物。
上述通式(OS-2)中,R101、R102、R121~R124分別與式(OS-1)中的含義相同,並且較佳例亦相同。
該些較佳例中,更佳為上述通式(OS-1)及上述通式 (OS-2)中的R101為氰基、或者芳基的態樣,最佳為由上述通式(OS-2)所表示且R101為氰基、苯基或者萘基的態樣。
另外,上述肟磺酸酯化合物中肟或苯并噻唑環的立體結構(E,Z等)分別可為任一者,亦可為混合物。
本發明中可適宜使用的上述通式(OS-1)所表示的化合物的具體例可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0128~段落編號0132中記載的化合物(例示化合物b-1~例示化合物b-34),但本發明並不限定於此。
本發明中,含有上述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物較佳為下述通式(OS-3)、下述通式(OS-4)或者下述通式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物。
(通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R22、R25及R28分別獨立地表示烷基、芳基或者雜芳基,R23、R26及R29分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或者鹵素原子,R24、R27及R30分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或者烷氧基磺醯基,X1~X3分別獨立地表示氧原子或者硫原子,n1~n3分別獨立 地表示1或2,m1~m3分別獨立地表示0~6的整數。)
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R22、R25及R28中的烷基、芳基或者雜芳基可具有取代基。
上述式(OS-3)~式(OS-5)中,R22、R25及R28中的烷基較佳為可具有取代基的總碳數1~30的烷基。
另外,上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R22、R25及R28中的芳基較佳為可具有取代基的總碳數6~30的芳基。
另外,上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R1中的雜芳基較佳為可具有取代基的總碳數4~30的雜芳基。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R22、R25及R28中的雜芳基只要至少1個環為雜芳香環即可,例如雜芳香環與苯環可縮環。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R23、R26及R29較佳為氫原子、烷基或者芳基,更佳為氫原子或者烷基。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,化合物中存在2個以上的R23、R26及R29中,較佳為1個或者2個為烷基、芳基或者鹵素原子,更佳為1個為烷基、芳基或者鹵素原子,特佳為1個為烷基,且其餘為氫原子。
R23、R26及R29中的烷基較佳為可具有取代基的總碳數1~12的烷基,更佳為可具有取代基的總碳數1~6的烷基。
R23、R26及R29中的芳基較佳為可具有取代基的總碳數6~30的芳基。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,X1~X3分別獨立地表示O或S,較佳為O。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,包含X1~X3作為環員的環較佳為5員環或者6員環。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,n1~n3分別獨立地表示1或2,於X1~X3為O的情況下,n1~n3較佳為分別獨立地為1,另外,於X1~X3為S的情況下,n1~n3較佳為分別獨立地為2。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R24、R27及R30分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或者烷氧基磺醯基。其中,R24、R27及R30較佳為分別獨立地為烷基或者烷氧基。
R24、R27及R30中的烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基以及烷氧基磺醯基可具有取代基。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R24、R27及R30中的烷基較佳為可具有取代基的總碳數1~30的烷基。
上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R24、R27及R30中的烷氧基較佳為可具有取代基的總碳數1~30的烷氧基。
另外,上述通式(OS-3)~通式(OS-5)中,m1~m3分別獨立地表示0~6的整數,較佳為0~2的整數,更佳為0或1,特佳為0。
另外,關於上述通式(OS-3)~通式(OS-5)的各自的 取代基,日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0092~段落編號0109中記載的(OS-3)~(OS-5)的取代基的較佳範圍亦同樣較佳。
另外,含有上述通式(B1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物特佳為下述通式(OS-6)~通式(OS-11)的任一者所表示的肟磺酸酯化合物。
(式(OS-6)~式(OS-11)中,R301~R306表示烷基、芳基或者雜芳基,R307表示氫原子或者溴原子,R308~R310、R313、R316及R318分別獨立地表示氫原子、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、苯基或者氯苯基,R311及R314分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、甲基或者甲氧基,R312、R315、R317及R319分別獨立地表示表示氫原子或者甲基。)
上述通式(OS-6)~通式(OS-11)中的較佳範圍與日 本專利特開2011-221494號公報的段落編號0110~段落編號0112中記載的(OS-6)~(OS-11)的較佳範圍亦同樣。
上述通式(OS-3)~上述通式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物的具體例可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0114~段落編號0120中記載的化合物,但本發明並不限定於該些化合物。
本發明的感光性樹脂組成物中,相對於感光性樹脂組成物中的總樹脂成分(較佳為固體成分,更佳為共聚物的合計)100質量份,(B)光酸產生劑較佳為使用0.1質量份~10質量份,更佳為使用0.5質量份~10質量份。亦可將2種以上併用。
<(C)脂環式環氧化合物>
本發明的感光性樹脂組成物含有脂環式環氧化合物作為交聯劑。脂環式環氧化合物由於快速地捕獲(trap)由酸產生劑產生的酸,故而認為藉由調配該化合物而成為感度、線寬穩定性、解析性以及矩形性優異的感光性樹脂組成物。
本發明中使用的脂環式環氧化合物所具有的脂環式環氧基並無特別限定,例如可例示直接加成於環狀脂肪族烴上的脂環式環氧基等,環狀脂肪族烴較佳為3員環~10員環,更佳為5員環~6員環。其中,較佳為下述所表示的脂環式環氧基。
脂環式環氧化合物較佳為由下述式(I)所表示。
(式(I)中,n表示1~4的整數;R1表示碳數1~15的有機基)。
R1表示碳數1~15的有機基,可分支,可具有不飽和鍵,亦可具有脂肪族環或者芳香環的環狀結構。另外,該些基團可具有氧、硫、氮、磷、硼、鹵素原子。另外,可具有取代基,取代基彼此亦可相互形成鍵。另外,R1為n價的連結基。
R1的有機基的碳數較佳為1~8,更佳為1~6。有機基較佳為烴基或者包含烴基與矽烷基、-O-、-CO-、-S-及-NR-(R表示氫原子或者碳數1~7的烷基)的至少1個的組合的基團,更佳為烴基或者包含烴基與-O-及/或-CO-的組合的基團。烴基較佳為直鏈或者分支的基團,更佳為直鏈的基團。烴基的碳數較佳為1~4。1個有機基上可包含2個以上的烴基。
若脂環式環氧化合物中的環氧基開環,則由酸產生劑產生酸時,所開環的環氧基與聚合物所具有的官能基等鍵結,存在失去脂環式環氧化合物的自由度的情況。因此,環氧基的數量較 佳為少量。n表示1~4的整數,較佳為1~3的整數,更佳為1或2。
脂環式環氧化合物的較佳態樣可例示下述式(II)所表示的化合物。
(式(II)中,R2表示碳數1~15的有機基。)
R2表示碳數1~15的有機基,可分支,可具有不飽和鍵,亦可具有脂肪族環或者芳香環的環狀結構。另外,該些基團可具有氧、硫、氮、磷、硼、鹵素原子。另外,可具有取代基,取代基彼此亦可相互形成鍵。另外,R2為2價的連結基。
R2的有機基的碳數較佳為1~8,更佳為1~6。有機基較佳為烴基或者包含烴基與-O-、-CO-、-S-及-NR-(R表示氫原子或者碳數1~7的烷基)的至少1個的組合的基團,更佳為烴基或者包含烴基與-O-及/或-CO-的組合的基團。烴基較佳為直鏈或者分支的基團,更佳為直鏈的基團。烴基的碳數較佳為1~4。可於1個有機基上包含2個以上的烴基。烴基較佳為伸烷基。
脂環式環氧化合物的較佳態樣亦可例示下述式(III)所表示的化合物。
(式(III)中,R3表示碳數1~15的有機基。)
R3表示碳數1~15的有機基,可分支,可具有不飽和鍵,亦可具有脂肪族環或者芳香環的環狀結構。另外,該些基團可具有氧、硫、氮、磷、硼、鹵素原子。另外,可具有取代基,取代基彼此亦可相互形成鍵。另外,R3為2價的連結基。
R3的有機基的碳數較佳為1~8,更佳為1~6。有機基較佳為烴基或者包含烴基與-O-、-CO-、-S-及-NR-(R表示氫原子或者碳數1~7的烷基)的至少1個的組合的基團,更佳為烴基或者包含烴基與-O-及/或-CO-的組合的基團。烴基較佳為直鏈或者分支的基團,更佳為直鏈的基團。烴基的碳數較佳為1~4。可於1個有機基上包含2個以上的烴基。烴基較佳為伸烷基。
上述式(I)~式(III)的具體例可列舉如以下所述的化合物,但本發明並不特別限定於此。
本發明中使用的脂環式環氧化合物的製法可為任意,例如可參考以下文獻來合成:丸善KK出版的「第四版實驗化學講座20有機合成II」,213~,1992年;由Alfred Hasfner編輯的「雜環化合物化學-小環雜環第3部分環氧乙烷(The chemistry of heterocyclic compounds-Small Ring Heterocycles part3 oxiranes)」,約翰.威利父子(John & Wiley and Sons),跨學科出版物(An Interscience Publication),紐約(New York),1985年;吉村,「接著」,第29卷第12號第32頁,1985年;吉村,「接著」,第30卷第5號第42頁,1986年;吉村,「接著」,第30卷第7號第42頁,1986年;日本專利特開平1-100378號、日本專利第2906245號、日本專利第2926262號的各公報等。
本發明中使用的脂環式環氧化合物的分子量小於1000,較佳為小於500。藉由設為上述範圍,存在更有效果地發揮本發明的效果的傾向。下限值並無特別限定,通常為100以上。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的脂環式環氧化合物的添加量較佳為0.05質量份~5質量份,更佳為0.1質量份~3質量份,尤佳為0.1質量份~1.5質量份。脂環式環氧化合物亦可併用多種,該情況下,將脂環式環氧化合物全部合計來計算含量。
<(D)溶劑>
本發明的感光性樹脂組成物含有(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑作為(D)溶劑。機制(mechanism)並不確定,但推定為:藉由調配此種溶劑,而形成適度的塗膜的塑化劑,另外,藉由促進由淬滅劑(quencher)與脂環環氧化合物來適度地捕獲酸,可提高感度、線寬穩定性、解析性以及矩形性。本發明的感光性樹脂組成物較佳為製備成將本發明的必需成分、與進而後述的任意成分溶解於(D1)溶劑中而得的溶液。
(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑只要在分子內含有2個以上的乙酸酯結構,則並無特別限定,分子內的乙酸酯結構的數量較佳為2個~4個,尤佳為2個。
另外,(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑較佳為沸點為130℃以上且小於300℃的溶劑,較佳為180℃以上且小於270℃的溶劑,更佳為200℃以上且小於270℃的溶劑。此外,只要未特別說明,則沸點是指1氣壓下的沸點。另外,於包含2種以上溶劑的溶劑混合的情況下,沸點是藉由各自的重量比例,將各溶劑相對於總溶劑的沸點進行加權平均而得者。
(D1)溶劑例如可例示:1,2-乙二醇二乙酸酯、1,2-丙二醇二乙酸酯、1,3-丙二醇二乙酸酯、1,2-丁二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯、1,6-己二醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯(triacetin)等。(D1)溶劑可單獨使用1種或者將2種以上混合使用。
感光性樹脂組成物每100質量份中,本發明的感光性樹脂組成物中的(D1)溶劑的含量較佳為1質量%~10質量%,尤佳為1質量%~5質量%。
另外,(D1)溶劑中亦可進而視需要添加(D2)其他溶劑,來製成混合溶劑。於上述混合溶劑的情況下,可以藉由各自的重量比例將各溶劑相對於總溶劑的沸點進行加權平均而得者為130℃以上且小於300℃的方式,來選擇(D2)其他溶劑。(D2)其他溶劑可單獨使用1種或者將2種以上混合使用。
(D2)其他溶劑較佳為沸點為130℃以上且小於160℃的溶劑、沸點為160℃以上的溶劑,具體而言可例示:丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點為146℃)、丙二醇單乙醚乙酸酯(沸點為158℃)等分子內含有1個乙酸酯結構的溶劑;丙二醇甲基-正丁醚(沸點為155℃)、丙二醇甲基-正丙醚(沸點為131℃)。
沸點為160℃以上的溶劑可例示:3-乙氧基丙酸乙酯(沸點為170℃)、二乙二醇甲基乙醚(沸點為176℃)、丙二醇單甲醚丙酸酯(沸點為160℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(沸點為213℃)、3-甲氧基丁醚乙酸酯(沸點為171℃)、二乙二醇二乙醚(沸點為189℃)、二乙二醇二甲醚(沸點為162℃)、二乙二醇單乙醚乙酸酯(沸點為220℃)、二丙二醇二甲醚(沸點為175℃)。
除了上述其他溶劑以外,亦可使用公知的溶劑,可例示:乙二醇單烷基醚類、乙二醇二烷基醚類、乙二醇單烷基醚乙酸酯類、丙二醇單烷基醚類、丙二醇二烷基醚類、丙二醇單烷基醚乙酸酯類、二乙二醇二烷基醚類、二乙二醇單烷基醚乙酸酯類、二丙二醇單烷基醚類、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。另外,本發明的感光性樹脂組成物中使用的(D2)溶劑的具體例亦可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0174~段落編號0178中記載的溶劑,該些內容併入本申請案說明書中。
另外,進而視需要亦可添加:苄基乙醚、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、乙二酸二乙酯、順丁烯二酸二乙酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等溶劑。該些溶劑可單獨使用1種或者將2種以上混合使用。本發明中可使用的溶劑較佳為單獨1種、或者將2種併用,更佳為將2種併用,尤佳為將丙二醇單烷基醚乙酸酯類或者二烷基醚類、二乙酸酯類與二乙二醇二烷基醚類、或者酯類與丁二醇烷基醚乙酸酯類併用。
感光性樹脂組成物每100質量份中,本發明的感光性樹脂組成物中的(D2)溶劑的含量較佳為70質量%~95質量%,尤佳為80質量%~90質量%。
<其他成分>
本發明的感光性樹脂組成物中除了上述成分以外,視需要可較佳地添加(E)烷氧基矽烷化合物、(F)交聯劑、(G)增感劑、(H)鹼性化合物、(I)界面活性劑、(J)抗氧化劑。進而本發明的感光性樹脂組成物中可添加酸增殖劑、顯影促進劑、塑化劑、熱自由基產生劑、熱酸產生劑、紫外線吸收劑、增黏劑、以及有機或者無機的沈澱防止劑等公知的添加劑。
(E)烷氧基矽烷化合物
本發明的感光性樹脂組成物的特徵在於含有(E)烷氧基矽烷化合物(亦稱為「(E)成分」)。若使用烷氧基矽烷化合物,則可提高由本發明的感光性樹脂組成物形成的膜與基板的密接性,或可調整由本發明的感光性樹脂組成物形成的膜的性質。烷 氧基矽烷化合物較佳為二烷氧基矽烷化合物或者三烷氧基矽烷化合物,更佳為三烷氧基矽烷化合物。烷氧基矽烷化合物所具有的烷氧基的碳數較佳為1~5。
本發明的感光性樹脂組成物中可使用的(E)烷氧基矽烷化合物較佳為成為基材的無機物,例如:矽、氧化矽、氮化矽等矽化合物,提高金、銅、鉬、鈦、鋁等金屬與絕緣膜的密接性的化合物。具體而言,公知的矽烷偶合劑等亦有效。
矽烷偶合劑例如可列舉:γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷、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。該些化合物中,更佳為γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷或γ-甲基丙烯醯氧基丙基三烷氧基矽烷,尤佳為γ-縮水甘油氧基丙基三烷氧基矽烷,進而更佳為3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷。該些化合物可單獨使用1種或者將2種以上組合使用。
另外,亦可較佳地採用下述化合物。
上述中,Ph為苯基。
本發明的感光性樹脂組成物中的(E)烷氧基矽烷化合物並不特別限定於該些化合物,可使用公知者。
相對於感光性組成物中的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的(E)烷氧基矽烷化合物的含量較佳為0.1質量份~30質量份,更佳為0.5質量份~20質量份。
(F)交聯劑
本發明的感光性樹脂組成物較佳為視需要而含有交聯劑。藉由添加交聯劑,可使由本發明的感光性樹脂組成物獲得的硬化膜成為更牢固的膜。
交聯劑只要是藉由熱而產生交聯反應者,則無限制。(A成分除外)。例如,可添加:以下所述的分子內具有2個以上環氧基或者氧雜環丁基的化合物、含烷氧基甲基的交聯劑、或者具有 至少1個乙烯性不飽和雙鍵的化合物、嵌段異氰酸酯化合物等。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的交聯劑的添加量較佳為0.01質量份~50質量份,更佳為0.1質量份~30質量份,尤佳為0.5質量份~20質量份。藉由以該範圍添加,而獲得機械強度以及耐溶劑性優異的硬化膜。交聯劑亦可併用多種,該情況下將交聯劑全部合計來計算含量。
<分子內具有2個以上環氧基或者氧雜環丁基的化合物>
分子內具有2個以上環氧基的化合物的具體例可列舉: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。
該些化合物可作為市售品而獲取。例如可列舉:JER157S70、JER157S65(三菱化學控股(Mitsubishi Chemical Holdings)(股)製造)等日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0189中記載的市售品等。
除此以外,亦可列舉:ADEKA RESIN EP-4000S、ADEKA RESIN EP-4003S、ADEKA RESIN EP-4010S、ADEKA RESIN EP-4011S(以上由(股)ADEKA製造),NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502(以上由(股)ADEKA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(以上由長瀨化成(Nagase ChemteX)製造),YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324、YH-325(以上由新日鐵化學製造),Celloxide 2021P、2081、3000、EHPE3150、Epolead GT400、Celvenus B0134、B0177(大賽璐(Daicel)(股))等。
該些化合物可單獨使用1種或者將2種以上組合使用。
該些化合物中,更佳為列舉: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以及脂肪族環氧樹脂,特佳為列舉雙酚A型環氧樹脂。
分子內具有2個以上氧雜環丁基的化合物的具體例可使用:Aron Oxetane OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上由東亞合成(股)製造)。
另外,包含氧雜環丁基的化合物較佳為單獨使用或者與包含環氧基的化合物混合使用。
另外,其他交聯劑亦可較佳地使用:日本專利特開2012-8223號公報的段落編號0107~段落編號0108中記載的含烷氧基甲基的交聯劑、以及具有至少1個乙烯性不飽和雙鍵的化合物等,該些內容併入本申請案說明書中。含烷氧基甲基的交聯劑較佳為烷氧基甲基化甘脲。
<嵌段異氰酸酯化合物>
本發明的感光性樹脂組成物中,亦可較佳地採用嵌段異氰酸酯系化合物作為交聯劑。嵌段異氰酸酯化合物只要是具有嵌段異氰酸基的化合物,則並無特別限制,就硬化性的觀點而言,較佳為1分子內具有2個以上嵌段異氰酸基的化合物。
此外,本發明中的所謂嵌段異氰酸基,是指可藉由熱而生成異氰酸基的基團,例如,較佳為可例示使嵌段劑與異氰酸基進行反應來保護異氰酸基的基團。另外,上述嵌段異氰酸基較佳為可藉由90℃~250℃的熱而生成異氰酸基的基團。
另外,嵌段異氰酸酯化合物對其骨架並無特別限定,只要是1分子中具有2個異氰酸基者,則可為任意者,宜為脂肪族、脂環族或者芳香族的聚異氰酸酯,例如可適宜使用:2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,3-三亞甲基二異氰酸酯、1,4-四亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,9-九亞甲基二異氰酸酯、1,10-十亞甲基二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、2,2'-二乙醚二異氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯、鄰二甲苯二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、對二甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(環己基異氰酸酯)、環己烷-1,3-二亞甲基二異氰酸酯、環己烷-1,4-二亞甲基二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、3,3'-亞甲基二甲苯-4,4'-二異氰酸酯、4,4'-二苯醚二異氰酸酯、四氯伸苯基二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸 酯、氫化1,3-苯二甲基二異氰酸酯、氫化1,4-苯二甲基二異氰酸酯等異氰酸酯化合物以及由該些化合物衍生的預聚物型骨架的化合物。該些化合物中,特佳為甲苯二異氰酸酯(tolylene diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(diphenylmethane diisocyanate,MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate,HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate,IPDI)。
本發明的感光性樹脂組成物中的嵌段異氰酸酯化合物的母結構可列舉:縮二脲(biuret)型、異三聚氰酸酯(isocyanurate)型、加合物(adduct)型、2官能預聚物型等。
形成上述嵌段異氰酸酯化合物的嵌段結構的嵌段劑可列舉:肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物、硫醇化合物、咪唑系化合物、醯亞胺系化合物等。該些化合物中,特佳為選自肟化合物、內醯胺化合物、酚化合物、醇化合物、胺化合物、活性亞甲基化合物、吡唑化合物中的嵌段劑。
上述肟化合物可列舉肟、以及酮肟,具體而言可例示:丙酮肟(acetoxime)、甲醛肟、環己烷肟、甲基乙基酮肟、環己酮肟、二苯甲酮肟等。
上述內醯胺化合物可例示:ε-己內醯胺、γ-丁內醯胺等。
上述酚化合物可例示:苯酚、萘酚、甲酚、二甲酚、經鹵素取代的苯酚等。
上述醇化合物可例示:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、環己 醇、乙二醇單烷基醚、丙二醇單烷基醚、乳酸烷基酯等。
作為上述胺化合物,可列舉一級胺以及二級胺,可為芳香族胺、脂肪族胺、脂環族胺的任一種,可例示:苯胺、二苯基胺、伸乙基亞胺、聚伸乙基亞胺等。
上述活性亞甲基化合物可例示:丙二酸二乙酯、丙二酸二甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙醯乙酸甲酯等。
上述吡唑化合物可例示:吡唑、甲基吡唑、二甲基吡唑等。
上述硫醇化合物可例示:烷基硫醇、芳基硫醇等。
本發明的感光性樹脂組成物中可使用的嵌段異氰酸酯化合物可作為市售品而獲取,例如較佳為可使用:Coronate AP Stable M、Coronate 2503、2515、2507、2513、2555,Millionate MS-50(以上由日本聚胺酯工業(Nippon Polyurethane Industry)(股)製造),Takenate B-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上由三井化學(股)製造),Duranate 17B-60PX、17B-60P、TPA-B80X、TPA-B80E、MF-B60X、MF-B60B、MF-K60X、MF-K60B、E402-B80B、SBN-70D、SBB-70P、K6000(以上由旭化成化學(Asahi Kasei Chemicals)(股)製造),Desmodur BL1100、BL1265 MPA/X、BL3575/1、BL3272MPA、BL3370MPA、BL3475BA/SN、BL5375MPA、VPLS2078/2、BL4265SN、PL340、PL350、Sumidur BL3175(以上由住化拜耳胺酯(Sumika Bayer Urethane)(股)製造)等。
(G)增感劑
本發明的感光性樹脂組成物在與(B)光酸產生劑的組合中,為了促進其分解,較佳為含有增感劑。增感劑吸收光化射線或者放射線而成為電子激發狀態。成為電子激發狀態的增感劑與光酸產生劑接觸而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,光酸產生劑產生化學變化而分解生成酸。較佳的增感劑的例子可列舉屬於以下化合物類,且於350nm至450nm的波長區域的任一波長下具有吸收波長的化合物。
多核芳香族類(例如:芘、苝、聯伸三苯、蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二乙氧基蒽,3,7-二甲氧基蒽、9,10-二丙氧基蒽)、氧雜蒽(xanthene)類(例如:螢光素(fluorescein)、曙紅(eosin)、赤蘚紅(erythrosine)、玫瑰紅B(rhodamine B)、孟加拉玫瑰紅(rose bengal))、氧雜蒽酮(xanthone)類(例如:氧雜蒽酮、硫雜蒽酮(thioxanthone)、二甲硫雜蒽酮、二乙硫雜蒽酮)、花青(cyanine)類(例如:硫雜羰花青(thiacarbocyanine)、氧雜羰花青(oxacarbocyanine))、部花青(merocyanine)類(例如:部花青、羰部花青(carbomerocyanine))、若丹菁(rhodacyanine)類、氧雜菁(oxonol)類、噻嗪(thiazine)類(例如:噻嚀(thionine)、亞甲藍(methylene blue)、甲苯胺藍(toluidine blue))、吖啶(acridine)類(例如:吖啶橙(acridine orange)、氯黃素(chloroflavin)、吖啶黃素(acriflavine))、吖啶酮(acridone)類(例如:吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮、10-丁基吖啶酮)、蒽醌 (anthraquinone)類(例如:蒽醌)、方酸化合物類(例如:方酸化合物)、苯乙烯基類、鹼性苯乙烯基類(例如:2-[2-[4-(二甲基胺基)苯基]乙烯基]苯并噁唑)、香豆素(coumarin)類(例如:7-二乙胺基-4-甲基香豆素、7-羥基-4-甲基香豆素、2,3,6,7-四氫-9-甲基-1H,5H,11H[1]苯并吡喃並[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮)。
該些增感劑中,較佳為多核芳香族類、吖啶酮類、苯乙烯基類、鹼性苯乙烯基類、香豆素類,更佳為多核芳香族類。多核芳香族類中最佳為蒽衍生物。
相對於感光性樹脂組成物的光酸產生劑100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的增感劑的添加量較佳為0質量份~1000質量份,更佳為10質量份~500質量份,尤佳為50質量份~200質量份。
亦可將2種以上併用。
(H)鹼性化合物
本發明的感光性樹脂組成物可含有(H)鹼性化合物。(H)鹼性化合物可自化學增幅抗蝕劑所使用者中任意地選擇來使用。例如可列舉:脂肪族胺、芳香族胺、雜環式胺、四級氫氧化銨、羧酸的四級銨鹽等。該些化合物的具體例可列舉:日本專利特開2011-221494號公報的段落編號0204~段落編號0207中記載的化合物,該些內容併入本申請案說明書中。另外,亦可使用N-環己基-N'-[2-(4-嗎啉基)乙基]硫脲等硫脲類。
本發明中可使用的鹼性化合物可單獨使用1種,亦可將 2種以上併用。
於包含其他鹼性化合物的情況下,相對於感光性樹脂組成物中的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的(H)其他鹼性化合物的含量較佳為0.001質量份~3質量份,更佳為0.005質量份~1質量份。
(I)界面活性劑
本發明的感光性樹脂組成物可含有(I)界面活性劑。(I)界面活性劑可使用陰離子系、陽離子系、非離子系、或者兩性中的任一種,較佳的界面活性劑為非離子界面活性劑。
非離子系界面活性劑的例子可列舉:聚氧乙烯高級烷基醚類、聚氧乙烯高級烷基苯醚類、聚氧乙二醇的高級脂肪酸二酯類、矽酮系、氟系界面活性劑。另外,可列舉以下商品名:KP(信越化學工業(股)製造)、Polyflow(共榮社化學(股)製造)、Eftop(吉姆克(JEMCO)公司製造)、Megafac(迪愛生(DIC)(股)製造)、Fluorad(住友3M(股)製造)、Asahi Guard、Surflon(旭硝子(股)製造)、PolyFox(歐諾法(OMNOVA)公司製造)、SH-8400(東麗道康寧矽酮(Toray Dow Corning Silicone))等各系列。
另外,界面活性劑可列舉如下共聚物作為較佳例,上述共聚物包含下述通式(I-1)所表示的構成單元A以及構成單元B,利用以四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)作為溶劑的情況下的凝膠滲透層析法來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(I-1)中,R401及R403分別表示氫原子或者甲基,R402表示碳數1以上、4以下的直鏈伸烷基,R404表示氫原子或者碳數1以上、4以下的烷基,L表示碳數3以上、6以下的伸烷基,p及q為表示聚合比的質量百分率,p表示10質量%以上、80質量%以下的數值,q表示20質量%以上、90質量%以下的數值,r表示1以上、18以下的整數,s表示1以上、10以下的整數。)
上述L較佳為下述通式(I-2)所表示的分支伸烷基。通式(I-2)中的R405表示碳數1以上、4以下的烷基,就相容性與對被塗佈面的濡濕性的方面而言,較佳為碳數1以上、3以下的烷基,更佳為碳數2或3的烷基。p與q的和(p+q)較佳為p+q=100,即100質量%。
通式(I-2)
上述共聚物的重量平均分子量(Mw)更佳為1,500以上、5,000以下。
該些界面活性劑可單獨使用1種或者將2種以上混合使用。
相對於感光性樹脂組成物中的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的(I)界面活性劑的添加量較佳為10質量份以下,更佳為0.001質量份~10質量份,尤佳為0.01質量份~3質量份。
(J)抗氧化劑
本發明的感光性樹脂組成物可含有抗氧化劑。抗氧化劑可含有公知的抗氧化劑。藉由添加抗氧化劑,可防止硬化膜的著色,或者可降低由分解引起的膜厚減少,另外,具有耐熱透明性優異的優點。
如上所述的抗氧化劑例如可列舉:磷系抗氧化劑、醯胺類、醯肼類、受阻胺系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、抗壞血酸類、硫酸鋅、糖類、亞硝酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、羥基胺衍生物等。該些化合物中,就硬化膜的著色、膜厚減少的觀點而言,特佳為酚系抗氧化劑、醯胺系抗氧化劑、醯肼系抗氧化劑、硫系抗氧化劑。該些化合物可單獨使用1種,亦可將2種 以上混合。
酚系抗氧化劑的市售品例如可列舉:Adekastab AO-15、Adekastab AO-18、Adekastab AO-20、Adekastab AO-23、Adekastab AO-30、Adekastab AO-37、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-51、Adekastab AO-60、Adekastab AO-70、Adekastab AO-80、Adekastab AO-330、Adekastab AO-412S、Adekastab AO-503、Adekastab A-611、Adekastab A-612、Adekastab A-613、Adekastab PEP-4C、Adekastab PEP-8、Adekastab PEP-8W、Adekastab PEP-24G、Adekastab PEP-36、Adekastab PEP-36Z、Adekastab HP-10、Adekastab 2112、Adekastab 260、Adekastab 522A、Adekastab 1178、Adekastab 1500、Adekastab C、Adekastab 135A、Adekastab 3010、Adekastab TPP、Adekastab CDA-1、Adekastab CDA-6、Adekastab ZS-27、Adekastab ZS-90、Adekastab ZS-91(以上由(股)ADEKA製造),Irganox 245FF、Irganox 1010FF、Irganox 1010、Irganox MD1024、Irganox 1035FF、Irganox 1035、Irganox 1098、Irganox 1330、Irganox 1520L、Irganox 3114、Irganox 1726、Irgafos 168、Irgamod 295(BASF(股)製造)等。其中,可適宜使用:Adekastab AO-60、Adekastab AO-80、Irganox 1726、Irganox 1035、Irganox 1098。
相對於感光性樹脂組成物的總固體成分,抗氧化劑的含量較佳為0.1質量%~10質量%,更佳為0.2質量%~5質量%,特佳為0.5質量%~4質量%。藉由設為該範圍,而獲得所形成的膜 的充分透明性,且圖案形成時的感度亦變得良好。
另外,作為抗氧化劑以外的添加劑,亦可將「高分子添加劑的新展開(日刊工業新聞社(股))」中記載的各種紫外線吸收劑、或金屬鈍化劑等添加於本發明的感光性樹脂組成物中。
[酸增殖劑]
本發明的感光性樹脂組成物可出於提高感度的目的而使用酸增殖劑。
本發明中可使用的酸增殖劑是可藉由酸觸媒反應而進一步產生酸,使反應系統內的酸濃度上升的化合物,是於不存在酸的狀態下穩定存在的化合物。此種化合物由於藉由1次反應而增加1個以上的酸,故而隨著反應的進行而加速進行反應,但由於所產生的酸自身引起自我分解,故而此處所產生的酸的強度以酸解離常數、pKa計,較佳為3以下,特佳為2以下。
酸增殖劑的具體例可列舉:日本專利特開平10-1508號公報的段落編號0203~段落編號0223、日本專利特開平10-282642號公報的段落編號0016~段落編號0055、以及日本專利特表平9-512498號公報第39頁第12行~第47頁第2行中記載的化合物,該些內容併入本申請案說明書中。
本發明中可使用的酸增殖劑可列舉利用由酸產生劑產生的酸而分解,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。
具體而言可列舉: 等。
就曝光部與未曝光部的溶解對比度的觀點而言,相對於光酸產生劑100質量份,酸增殖劑於感光性組成物中的含量較佳為設為10質量份~1,000質量份,尤佳為設為20質量份~500質量份。
[顯影促進劑]
本發明的感光性樹脂組成物可含有顯影促進劑。
顯影促進劑可參考日本專利特開2012-042837號公報的段落編號0171~段落編號0172的記載,該內容併入本申請案說明書中。
顯影促進劑可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
就感度與殘膜率的觀點而言,相對於感光性組成物的總固體成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的顯影促進劑的添加量較佳為0質量份~30質量份,更佳為0.1質量份~20質量份,最佳為0.5質量份~10質量份。
另外,其他添加劑亦可使用日本專利特開2012-8223號公報的段落編號0120~段落編號0121中記載的熱自由基產生 劑、WO2011/136074A1中記載的含氮化合物以及熱酸產生劑,該些內容併入本申請案說明書中。
<感光性樹脂組成物的製備方法>
以規定的比例且利用任意的方法將各成分混合,攪拌溶解而製備感光性樹脂組成物。例如亦可將成分分別預先溶解於溶劑中而製成溶液後,將該些溶液以規定的比例混合而製備樹脂組成物。以上述方式製備的組成物溶液亦可使用孔徑為0.2μm的過濾器等進行過濾後,再供於使用。
[圖案的製造方法]
繼而,對本發明的圖案的製造方法進行說明。
本發明的硬化膜的製造方法較佳為包括以下(1)~(5)的步驟。
(1)將本發明的感光性樹脂組成物塗佈於基板上的步驟;(2)自所塗佈的感光性樹脂組成物中去除溶劑的步驟;(3)利用光化射線對去除了溶劑的感光性樹脂組成物進行曝光的步驟;(4)利用水性顯影液對經曝光的感光性樹脂組成物進行顯影的步驟;以及(5)將所形成的抗蝕劑圖案作為遮罩而對上述基板進行蝕刻的步驟。
以下依次對各步驟進行說明。
(1)的塗佈步驟中,較佳為將本發明的感光性樹脂組 成物塗佈於基板上而製成包含溶劑的濕潤膜。較佳為於將感光性樹脂組成物塗佈於基板上之前進行鹼清洗或電漿清洗等基板的清洗,更佳為進而於基板清洗後以六甲基二矽氮烷對基板表面進行處理。藉由進行該處理,存在感光性樹脂組成物對基板的密接性提高的傾向。以六甲基二矽氮烷對基板表面進行處理的方法並無特別限定,例如可列舉將基板曝露於六甲基二矽氮烷蒸氣中的方法等。
上述基板可列舉無機基板、樹脂、樹脂複合材料等,例如可使用:鉻膜、鉬膜、鉬合金膜、鉭膜、鉭合金膜、摻雜有氧化錫的氧化銦(ITO)膜或氧化錫膜、Ni、Cu、Fe、Al等的金屬基板;石英、玻璃、氮化矽膜、矽酮、氮化矽酮、聚矽酮、氧化矽酮、非晶矽酮膜、旋塗玻璃(Spin-On-Glass,SOG)、半導體元件製造用的矽晶圓、液晶元件製造用的玻璃基板等矽基板;紙、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚醯亞胺膜、有機EL顯示裝置中使用的其他聚合物基板等聚合物基板;陶瓷材料、Ti基板、Al基板等。其中,本發明中較佳為ITO基板、鉬基板、矽基板、Cu基板、或者Al基板,更佳為ITO基板、鉬基板或者矽基板,尤佳為ITO基板。
基板的形狀可為板狀,亦可為卷(roll)狀。
對基板的塗佈方法並無特別限定,例如可使用:狹縫塗佈法、噴射法、輥塗佈法、旋轉塗佈法、流延塗佈法、狹縫及旋轉法(slit-and-spin method)等方法。進而,亦可應用如日本專利特開2009-145395號公報所記載的所謂預濕法(pre-wet method)。
塗佈時的濕式膜厚並無特別限定,能夠以符合用途的膜厚來塗佈,通常以0.5μm~10μm的範圍使用。
(2)的溶劑去除步驟中,藉由減壓(真空)及/或加熱,自所塗佈的上述膜上去除溶劑而於基板上形成乾燥塗膜。溶劑去除步驟的加熱條件較佳為70℃~130℃且30秒鐘~300秒鐘左右。於溫度與時間為上述範圍的情況下,存在圖案的密接性更良好,且殘渣亦可進一步減少的傾向。
(3)的曝光步驟中,對設置有塗膜的基板,隔著具有規定圖案的遮罩來照射光化射線。該步驟中,光酸產生劑分解而產生酸。利用所發生的酸的觸媒作用,塗膜成分中所含的酸分解性基被水解而生成羧基或者酚性羥基。
藉由光化射線的曝光光源可使用:低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、化學燈、發光二極體(Light Emitting Diode,LED)光源、準分子雷射發生裝置等,可較佳地使用g射線(436nm)、i射線(365nm)、h射線(405nm)等具有波長300nm以上、450nm以下的波長的光化射線。另外,視需要亦可通過長波長截止濾波器、短波長截止濾波器、帶通濾波器(band pass filter)之類的分光濾波器來調整照射光。
曝光裝置可使用:鏡面投影對準曝光器(mirror projection aligner)、步進器(stepper)、掃描器(scanner),近接式(proximity)、接觸式(contact)、微透鏡陣列(microlens array)、雷射曝光等各種方式的曝光機。
生成酸觸媒的區域中,為了加快上述水解反應,可進行曝光後加熱處理:曝光後烘烤(Post Exposure Bake)(以下亦稱為「PEB」)。藉由PEB,可促進由酸分解性基生成羧基或者酚性羥基。於進行PEB的情況下的溫度較佳為30℃以上、130℃以下,更佳為40℃以上、110℃以下,特佳為50℃以上、100℃以下。
其中,本發明中的酸分解性基由於酸分解的活化能量低,容易藉由因曝光所產生的源自酸產生劑的酸而分解,產生羧基或者酚性羥基,故而亦可不必進行PEB,而藉由顯影來形成正影像。
(4)的步驟中使用的顯影液中較佳為包含鹼性化合物。鹼性化合物例如可使用:氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物類;碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬碳酸鹽類;碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等鹼金屬碳酸氫鹽類;四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、氫氧化膽鹼(choline hydroxide)等氫氧化銨類;矽酸鈉、偏矽酸鈉等的水溶液。另外,亦可將於上述鹼類的水溶液中添加有適量的甲醇或乙醇等水溶性有機溶劑或界面活性劑的水溶液用作顯影液。
顯影液的pH值較佳為10.0~14.0。
顯影時間較佳為30秒鐘~180秒鐘,另外,顯影的手法可為覆液法(puddle method)、浸漬法(dipping method)等的任一種。顯影後,可進行30秒鐘~90秒鐘的流水清洗,而形成所需的圖案。
(5)的步驟中,將抗蝕劑圖案作為遮罩來對上述基板進行蝕刻的方法並無特別限制,可使用公知的方法。
本發明的圖案的製造方法亦可包括(6)將上述抗蝕劑圖案剝離的步驟。上述將抗蝕劑圖案剝離的方法並無特別限制,可使用公知的方法。另外,亦可藉由電漿處理或者化學品處理而去除抗蝕劑圖案。
[硬化膜]
本發明中,(4)顯影的步驟後,對與藉由顯影而獲得的未曝光區域對應的圖案,使用加熱板或烘箱等加熱裝置,於規定的溫度,例如180℃~250℃下進行規定時間的加熱處理,例如若為加熱板上則進行5分鐘~60分鐘的加熱處理,若為烘箱則進行30分鐘~90分鐘的加熱處理,藉此可形成耐熱性、硬度等優異的保護膜或層間絕緣膜等硬化膜。
另外,進行加熱處理時,藉由在氮氣環境下進行,亦可提高硬化膜的透明性。
此外,較佳為於加熱處理之前,利用光化射線對硬化膜形成為圖案狀的基板進行再曝光,然後加熱。
即,為了形成本發明的硬化膜,較佳為於顯影的步驟與熱硬化的步驟之間包括利用光化射線進行再曝光的步驟。
再曝光的步驟中的曝光只要利用與上述曝光的步驟相同的手段來進行即可,上述再曝光的步驟中,較佳為對基板的由本發明感光性樹脂組成物形成膜之側進行全面曝光。再曝光的步 驟的較佳曝光量為100mJ/cm2~1,000mJ/cm2
[圖案]
本發明的圖案是將使本發明的感光性樹脂組成物硬化而獲得的抗蝕劑圖案用作遮罩,對上述基板進行蝕刻而獲得的圖案。本發明的圖案較佳為可用作ITO圖案、鉬圖案或者矽圖案,更佳為可用作ITO圖案。
本發明的感光性樹脂組成物由於感度、解析性以及曝光寬容度優異,故而獲得矩形性優異的抗蝕劑圖案。本發明的圖案是藉由使用上述抗蝕劑圖案的本發明的圖案製造方法而獲得,因此可進行微細加工,可使有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置具有高精細的顯示特性。
[液晶顯示裝置]
本發明的液晶顯示裝置的特徵在於包括本發明的硬化膜。
本發明的液晶顯示裝置除了具有使用上述本發明的感光性樹脂組成物而形成的平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可列舉採取多種結構的公知的液晶顯示裝置。
例如,本發明的液晶顯示裝置所具備的薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)的具體例可列舉:非晶矽-TFT、低溫多晶矽-TFT、氧化物半導體TFT等。本發明的硬化膜由於電氣特性優異,故而可組合於該些TFT中而較佳地使用。
另外,本發明的液晶顯示裝置可採取的液晶驅動方式可 列舉:扭轉向列(Twisted Nematic,TN)方式、垂直配向(Virtical Alignment,VA)方式、共面切換(In-Place-Switching,IPS)方式、邊緣場切換(Frings Field Switching,FFS)方式、光學補償彎曲(Optical Compensated Bend,OCB)方式等。
面板構成中,彩色濾光片陣列(Color Filter on Allay,COA)方式的液晶顯示裝置中亦可使用本發明的硬化膜,例如可用作日本專利特開2005-284291號公報的有機絕緣膜(115)、或日本專利特開2005-346054號公報的有機絕緣膜(212)。
另外,本發明的液晶顯示裝置可採取的液晶配向膜的具體配向方式可列舉摩擦配向法、光配向法等。另外,亦可藉由日本專利特開2003-149647號公報或日本專利特開2011-257734號公報中記載的聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技術而被聚合物配向支持。
另外,本發明的感光性樹脂組成物以及本發明的硬化膜並不限定於上述用途,可用於多種用途。例如,除了平坦化膜或層間絕緣膜以外,亦可適宜用於:彩色濾光片的保護膜、或用以使液晶顯示裝置中的液晶層的厚度保持固定的間隔片或於固體撮像元件中設置於彩色濾光片上的微透鏡等。
圖1是表示主動矩陣方式的液晶顯示裝置10的一例的概念性剖面圖。該彩色液晶顯示裝置10是於背面具有背光單元12的液晶面板,液晶面板配置有TFT 16的元件,該TFT 16的元件與配置於貼附有偏光膜的2塊玻璃基板14、玻璃基板15之間的所 有畫素對應。形成於玻璃基板上的各元件上,通過形成於硬化膜17中的接觸孔18,配線有形成畫素電極的ITO透明電極19。於ITO透明電極19上設置有液晶20的層與配置有黑色矩陣的紅綠藍(red green blue,RGB)彩色濾光片22。
背光的光源並無特別限定,可使用公知的光源。例如可列舉:白色LED、藍色.紅色.綠色等多色LED、螢光燈(冷陰極管)、有機EL等。
另外,液晶顯示裝置亦可製成三維(three dimensional,3D)(立體視野)型裝置,或者製成觸控面板型裝置。進而亦可製成可撓型,並可用作日本專利特開2011-145686號公報的第2相間絕緣膜(48)、或日本專利特開2009-258758號公報的相間絕緣膜(520)。
[有機EL顯示裝置]
本發明的有機EL顯示裝置的特徵在於包括本發明的硬化膜。
本發明的有機EL顯示裝置除了具有使用上述本發明的感光性樹脂組成物而形成的平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可列舉採取多種結構的公知的各種有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置。
例如,本發明的有機EL顯示裝置所具備的薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)的具體例可列舉:非晶矽-TFT、低溫多晶矽-TFT、氧化物半導體TFT等。本發明的硬化膜由於電氣 特性優異,故而可組合於該些TFT中而較佳地使用。
圖2是有機EL顯示裝置的一例的構成概念圖。表示底部發光型的有機EL顯示裝置中的基板的示意性剖面圖,具有平坦化膜4。
於玻璃基板6上形成底閘極(bottom gate)型TFT 1,以覆蓋該TFT 1的狀態形成包含Si3N4的絕緣膜3。於絕緣膜3上形成此處省略圖示的接觸孔後,經由該接觸孔而在絕緣膜3上形成連接於TFT 1的配線2(高度為1.0μm)。配線2是用以將TFT 1間或者後述步驟中形成的有機EL元件與TFT 1連接。
進而,為了使由配線2的形成引起的凹凸平坦化,而以埋入由配線2引起的凹凸的狀態於絕緣膜3上形成平坦化膜4。
於平坦化膜4上形成底部發光型的有機EL元件。即,於平坦化膜4上,包含ITO的第一電極5是經由接觸孔7而連接於配線2來形成。另外,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,藉由設置該絕緣膜8,可防止第一電極5與其後步驟中形成的第二電極之間的短路。
進而,圖2中未圖示,隔著所需的圖案遮罩,依次蒸鍍電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層來設置,繼而,於基板上方的整個面形成包含Al的第二電極,藉由使用紫外線硬化型環氧樹脂而與密封用玻璃板貼合來密封,獲得於各有機EL元件上連接用於將其驅動的TFT 1而成的主動矩陣型有機EL顯示裝置。
本發明的感光性樹脂組成物由於硬化性以及硬化膜特性優異,故而作為微機電系統(microelectromechanical system,MEMS)元件的結構構件,將使用本發明的感光性樹脂組成物而形成的抗蝕劑圖案製成隔壁,或者作為機械驅動零件的一部分而加以組裝來使用。此種MEMS用元件例如可列舉:表面聲波(surface acoustic wave,SAW)濾波器、體聲波(bulk acoustic wave,BAW)濾波器、陀螺儀感測器(gyro sensor)、顯示器用微快門(microshutter)、影像感測器(image sensor)、電子紙、噴墨頭(inkjet head)、生物晶片(biochip)、密封劑等零件。更具體的例子例示於日本專利特表2007-522531號公報、日本專利特開2008-250200號公報、日本專利特開2009-263544號公報等中。
本發明的感光性樹脂組成物由於平坦性或透明性優異,故而亦可用於形成例如日本專利特開2011-107476號公報的圖2中記載的堆積層(bank layer)(16)以及平坦化膜(57)、日本專利特開2010-9793號公報的圖4(a)中記載的隔壁(12)以及平坦化膜(102)、日本專利特開2010-27591號公報的圖10中記載的堆積層(221)以及第3層間絕緣膜(216b)、日本專利特開2009-128577號公報的圖4(a)中記載的第2層間絕緣膜(125)以及第3層間絕緣膜(126)、日本專利特開2010-182638號公報的圖3中記載的平坦化膜(12)以及畫素分離絕緣膜(14)等。
實施例
以下列舉實施例,對本發明進一步進行具體說明。以下 實施例所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理程序等只要不脫離本發明的主旨,則可適當變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示的具體例。
以下合成例中,以下符號分別表示以下化合物。
MAEVE:甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯
MATHF:甲基丙烯酸四氫-2H-呋喃-2-基酯
PHS:對羥基苯乙烯
MAA:甲基丙烯酸(和光純藥工業公司製造)
HEMA:甲基丙烯酸羥基乙酯(和光純藥公司製造)
EDM:(二乙二醇乙基甲醚)(東邦化學工業公司製造)
BzMA:(甲基丙烯酸苄酯)(和光純藥公司製造)
(合成例1:聚合物1的合成)
將鹼可溶性樹脂(VP-8000,日本曹達(股)公司製造)20g以及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)320g於燒瓶中溶解,進行減壓蒸餾,將水與PGMEA共沸蒸餾去除。確認含水充分降低後,添加乙基乙烯醚24g以及對甲苯磺酸0.35g,於室溫下攪拌1小時。於其中添加三乙胺0.28g來停止反應。於反應液中添加乙酸乙酯,進而進行水洗後,藉由減壓蒸餾去除而將乙酸乙酯、水、共沸成分的PGMEA進行蒸餾去除,獲得作為由酸分解性基保護的鹼可溶性樹脂的聚合物1。所得樹脂的重量平均分子量為11,000。另外,多分散度為1.13。
聚合物1的結構為對羥基苯乙烯的1-乙氧基乙基保護體 /對羥基苯乙烯共聚物(30莫耳%/70莫耳%)。
(合成例2:聚合物2的合成)
將鹼可溶性樹脂(VP-8000,日本曹達(股)公司製造)15.6g以及丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)100g於燒瓶中溶解,進行減壓蒸餾,將水與PGMEA進行共沸蒸餾去除。確認含水充分降低後,添加2,3-二氫呋喃2.7g以及對甲苯磺酸0.015g,於室溫下攪拌2小時。於其中添加三乙胺0.090g來停止反應。於反應液中添加乙酸乙酯,進而進行水洗後,藉由減壓蒸餾去除而將乙酸乙酯、水進行蒸餾去除,獲得作為保護率為25莫耳%的可溶性樹脂的聚合物2。所得樹脂的重量平均分子量為12,000。另外,多分散度為1.13。
聚合物2的結構為對羥基苯乙烯的2-四氫呋喃基保護體/對羥基苯乙烯共聚物(30莫耳%/70莫耳%)。
聚合物2
<聚合物3的合成>
以如下方式合成聚合物3。
於乙基乙烯醚144.2份(2莫耳當量)中添加酚噻嗪0.5份,一邊將反應系統中冷卻至10℃以下一邊滴加甲基丙烯酸86.1份(1莫耳當量)後,於室溫(25℃)下攪拌4小時。添加對甲苯磺酸吡啶鎓5.0份後,於室溫下攪拌2小時,且在室溫下放置一夜。向反應液中添加碳酸氫鈉5份以及硫酸鈉5份,於室溫下攪拌1小時,將不溶物過濾後於40℃以下進行減壓濃縮,將殘渣的黃色油狀物減壓蒸餾而獲得沸點(bp.)為43℃/7mmHg~45℃/7mmHg餾分的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(MAEVE)134.0份作為無色油狀物。
將所得的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯(63.28份(0.4莫耳當量))、BzMA(52.83份(0.3莫耳當量))、MAA(8.61份(0.1莫耳當量))、HEMA(26.03份(0.2莫耳當量))以及EDM(110.8份)的混合溶液在氮氣流下加熱至70℃。一邊對該混合溶液進行攪拌,一邊花2.5小時滴加自由基聚合起始劑V-65(商品名,和光純藥工業(股)製造,4份)以及EDM(100.0份)的混合溶液。滴加完畢後,於70℃下反應4小時,藉此獲得聚合物的EDM溶 液(固體成分濃度:40%)。
所得聚合物3的藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)來測定的重量平均分子量為15,000。
以與聚合物3的合成相同的方式,亦合成聚合物4。
(光酸產生劑)
PAG-1:依據日本專利特表2002-528451號公報的段落0108中記載的方法來合成。
Ts部分表示甲苯磺醯基(tosyl group)。
(脂環式環氧化合物)
C1:下述化合物(製造廠:大賽璐化學工業股份有限公司製造,產品編號:Celloxide 2021P)
C2:下述化合物(製造廠:信越化學工業股份有限公司製造,產品編號:KBM-303)
C3:下述化合物(製造廠:大賽璐化學工業股份有限公司製造,產品編號:Celloxide 2081)
C4:下述化合物(製造廠:大賽璐化學工業股份有限公司製造,產品編號:Epolead GT-401)
C5:157865(製造廠:三菱化學股份有限公司製造)
C6:下述化合物(長瀨化成股份有限公司製造,產品編號:EX-321L)
(溶劑)
PGMEA:乙酸甲氧基丙酯(昭和電工公司製造)
PGDA:1,2-丙二醇二乙酸酯(沸點為190℃,製造廠:大賽璐股份有限公司製造,產品編號:PGDA)
1,3-BGDA:1,3-丁二醇二乙酸酯(沸點為232℃,製造廠:大賽璐股份有限公司製造,產品編號:1,3-BGDA)
1,6-HDDA:1,6-己二醇二乙酸酯(沸點為260℃,製造廠:大賽璐股份有限公司製造,產品編號:1,6-HDDA)
DRA-150:甘油三乙酸酯(沸點為260℃,製造廠:大賽璐股 份有限公司製造,產品編號:DRA-150)
DPNB:二丙二醇-正丁醚(沸點為229℃,製造廠:大賽璐股份有限公司製造,產品編號:DPNB)
BDGAC:二乙二醇單丁醚乙酸酯(沸點為247℃,製造廠:大賽璐股份有限公司製造,產品編號:DPNB)
(增感劑)
G-1(製造廠:川崎化成工業製造,產品編號:9,10-二丁氧基蒽)
(鹼性化合物)
H-1:(製造廠:東洋化成工業製造,產品編號:CMTU)
(感光性樹脂組成物的製備)
以成為下述表所示的組成的方式,將各成分溶解混合,利用口徑為0.2μm的聚四氟乙烯製過濾器進行過濾,獲得實施例以及比較例的感光性樹脂組成物。此外,調配比如下述表所述。
.(A)聚合物 以表中所示的比例(重量比)將(A1)與(A2)摻合。
.(B)光酸產生劑 相對於(A)聚合物100重量份而為3.0重量%
.脂環式環氧化合物 相對於(A)聚合物100重量份來調配如下述表中記載的量。
.(D1)溶劑 相對於總溶劑來調配如下述表中記載的量。
.(D2)溶劑 以不揮發成分相對於組成物而成為20重量%的方式製備。
.鹼性化合物 相對於(A)聚合物100重量份而為0.2重量%
.增感劑 相對於(A)聚合物100重量份而為3.0重量%
對藉由以上而獲得的各實施例、各比較例的感光性樹脂組成物進行以下所示的各評價。
<感度的評價>
以1.3μm的膜厚塗佈於經清洗、六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane,HMDS)處理的玻璃基板上,隔著遮罩進行曝光顯影,將10μm的線與空間圖案正好成為10μm的曝光量作為最佳曝光量來評價感度。3以上為實用水準。
1:需要100mJ/cm2以上的曝光量
2:需要50mJ/cm2以上且小於100mJ/cm2的曝光量
3:需要20mJ/cm2以上且小於50mJ/cm2的曝光量
4:10mJ/cm2以上且小於20mJ/cm2的曝光量
5:小於10mJ/cm2的曝光量
<線寬穩定性的評價>
以1.3μm的膜厚塗佈於經清洗、HMDS處理的玻璃基板上,隔著遮罩,以10μm的線與空間圖案正好成為10μm的曝光量進行曝光、顯影,來準備10塊帶有該線與空間圖案的基板,利用光學式計測器ZYGO New View7200(翟柯公司(ZYGO corp.)製造),對每1塊基板上的10點測定10μm的線寬,計算出共計100點的實測線寬的標準偏差(σ)。評價基準如下所述,3以上為實用水準。
1:標準偏差σ為0.4μm以上
2:標準偏差σ為0.2μm以上、且小於0.4μm
3:標準偏差σ為0.15μm以上、且小於0.25μm
4:標準偏差σ為0.1μm以上、且小於0.15μm
5:標準偏差σ為小於0.1μm
<解析度的評價>
以1.3μm的膜厚塗佈於經清洗、HMDS處理的玻璃基板上,隔著遮罩進行曝光顯影,將線與空間圖案中可解析的最小圖案作為解析度。3以上為實用水準。
1:解析度為5μm以上
2:3.0μm進行解析,而2.5μm未解析
3:2.5μm進行解析,而2.0μm未解析
4:2.0μm進行解析,而1.5μm未解析
5:1.5μm進行解析。
<矩形性的評價>
以1.3μm的膜厚塗佈於經清洗、HMDS處理的玻璃基板上,隔著遮罩,以10μm的線與空間圖案正好成為10μm的曝光量進行曝光、顯影,對所形成的基板,使用加熱板於140℃的溫度下進行3分鐘後烘烤(Post Bake),測定3μm的L&S的畫素的錐角度,將其作為矩形性。3以上為實用水準。
1:錐角度小於30°
2:錐角度為30°以上且小於45°
3:錐角度為45°以上且小於60°
4:錐角度為60°以上且小於75°
5:錐角度為75°以上
如上述表所示,可知,各實施例的感光性樹脂組成物在與各比較例的感光性樹脂組成物的對比中,關於感度、解析性、以及矩形性的任一者的評價均獲得優異的結果。
(實施例16)
<有機EL顯示裝置>
利用以下方法來製作具備ITO圖案的有機EL顯示裝置(參照圖1)。
於玻璃基板6上形成底閘極型的TFT 1,以覆蓋該TFT 1的狀態形成包含Si3N4的絕緣膜3。繼而,於該絕緣膜3上形成此處省略圖示的接觸孔,然後經由該接觸孔而於絕緣膜3上形成連接於TFT 1的配線2(高度為1.0μm)。該配線2是用於將TFT 1間或者後述步驟中形成的有機EL元件與TFT 1連接。
進而,為了使由配線2的形成引起的凹凸平坦化,而以埋入由配線2引起的凹凸的狀態於絕緣膜3上形成平坦化膜4。於絕緣膜3上形成平坦化膜4,是將日本專利特開2009-98616號公報的實施例1中記載的感光性樹脂組成物旋轉塗佈於基板上,於加熱板上進行預烘烤(90℃×2分鐘)後,自遮罩上,使用高壓水銀燈來照射45mJ/cm2(照度20mW/cm2)的i射線(365nm)後,利用鹼水溶液進行顯影而形成圖案,於230℃下進行60分鐘的加熱處理。
塗佈感光性樹脂組成物時的塗佈性良好,曝光、顯影、煅燒後所獲得的硬化膜上未確認到皺褶或龜裂的產生。進而,配 線2的平均階差為500nm,所製作的平坦化膜4的膜厚為2,000nm。
繼而,於所得的平坦化膜4上形成底部發光型的有機EL元件。首先,於平坦化膜4上,使包含ITO的第一電極5經由接觸孔7而連接於配線2來形成。然後,將實施例1的感光性樹脂組成物旋轉塗佈於ITO基板上,於加熱板上進行預烘烤(90℃×2分鐘)後,自遮罩上,使用高壓水銀燈來照射20mJ/cm2(照度20mW/cm2)的i射線(365nm)後,利用鹼水溶液進行顯影而形成圖案。然後,於蝕刻步驟前在140℃下進行3分鐘的後烘烤加熱處理。將該抗蝕劑圖案作為遮罩,使其於ITO蝕刻劑(3%乙二酸水溶液)中浸漬40℃/1min,藉此利用濕式蝕刻來進行ITO的圖案加工。然後,使其於抗蝕劑剝離液(MS2001,富士膠片電子材料(FUJIFILM Electronic Materials)公司製造)中浸漬70℃/7min,將上述抗蝕劑圖案剝離。以上述方式獲得的第一電極5相當於有機EL元件的陽極。
繼而,形成覆蓋第一電極5的周緣的形狀的絕緣膜8。於絕緣膜8上,使用日本專利特開2009-98616號公報的實施例1中記載的感光性樹脂組成物,以與上述相同的方法形成絕緣膜8。藉由設置該絕緣膜8,可防止第一電極5與此後的步驟中形成的第二電極之間的短路。
進而,於真空蒸鍍裝置內,隔著所需的圖案遮罩,依次蒸鍍電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層來設置。繼而,於基 板上方的整個面上形成包含Al的第二電極。將所得的上述基板自蒸鍍機中取出,藉由使用紫外線硬化型環氧樹脂而與密封用玻璃板進行貼合來密封。
以上述方式,獲得於各有機EL元件上具備用於將其驅動的TFT 1連接而成的主動矩陣型ITO圖案的有機EL顯示裝置。經由驅動電路而施加電壓,結果可知為顯示出良好的顯示特性且可靠性高的有機EL顯示裝置。
(實施例17)
<液晶顯示裝置>
利用以下方法來製作具備ITO圖案的液晶顯示裝置。
於日本專利第3321003號公報的圖1中記載的主動矩陣型液晶顯示裝置中,使用實施例1的感光性樹脂組成物作為遮罩來形成畫素電極4,獲得實施例17的液晶顯示裝置。
即,利用與上述實施例16中的有機EL顯示裝置的第一電極5的形成方法相同的方法,形成畫素電極4。
對所得的具備ITO圖案的液晶顯示裝置施加驅動電壓,結果可知為顯示出良好的顯示特性且可靠性高的液晶顯示裝置。
1‧‧‧TFT(薄膜電晶體)
2‧‧‧配線
3‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6‧‧‧玻璃基板
7‧‧‧接觸孔
8‧‧‧絕緣膜

Claims (14)

  1. 一種感光性樹脂組成物,其含有:(A1)聚合物成分,包含包括下述通式(1)所表示的構成單元(a1)的聚合物;(B)光酸產生劑;(C)脂環式環氧化合物;以及(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑; 通式(1)中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基;R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚;R4表示氫原子或者甲基,上述(C)脂環式環氧化合物為下述通式(I)所表示的化合物: 上述通式(I)中,n表示2~4的整數;R1表示碳數1~15的有機基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的感光性樹脂組成物,其中上述通式(I)所表示的化合物中的n為2。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其進而包含(A2)聚合物成分,上述(A2)聚合物成分包括具有由酸分解性基所保護的保護羧基的構成單元(a4)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的感光性樹脂組成物,其中上述構成單元(a4)為下述通式(A2')所表示的構成單元: (通式(A2')中,R1及R2分別獨立地表示氫原子、烷基或者芳基,至少R1及R2的任一者為烷基或者芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2可與R3連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或者甲基,X0表示單鍵或者伸芳基)。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其中相對於總固體成分量,上述(C)脂環式環氧化合物的含 量為0.05質量%~5質量%。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其包含上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑、及與上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑不同的其他溶劑(D2)。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其中上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑的沸點為130℃以上且小於300℃。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其中上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑的含量為上述感光性樹脂組成物的1質量%~10質量%。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的感光性樹脂組成物,其包含上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑、及與上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑不同的其他溶劑(D2),並且上述(D1)分子內含有2個以上乙酸酯結構的溶劑的沸點為130℃以上且小於300℃。
  10. 一種圖案的製造方法,其包括:(1)於基板的至少一面塗佈如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的感光性樹脂組成物的步驟;(2)藉由乾燥,使有機溶劑揮發而形成感光性樹脂組成物層的步驟;(3)對上述感光性樹脂組成物層進行曝光的步驟;以及 (4)對經曝光的上述感光性樹脂組成物層進行顯影的步驟。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的圖案的製造方法,其包括:使用所形成的圖案作為蝕刻用抗蝕劑進行蝕刻的步驟、以及藉由電漿處理或者化學品處理而去除上述圖案的步驟。
  12. 一種硬化膜,其是使如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述的感光性樹脂組成物硬化而成。
  13. 一種有機EL顯示裝置的製造方法,其包括如申請專利範圍第10項所述的圖案的製造方法。
  14. 一種液晶顯示裝置的製造方法,其包括如申請專利範圍第10項所述的圖案的製造方法。
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