TWI598686B - 感光性樹脂組成物、層間絕緣膜的製造方法、層間絕緣膜、液晶顯示裝置及有機el顯示裝置 - Google Patents

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Description

感光性樹脂組成物、層間絕緣膜的製造方法、層間 絕緣膜、液晶顯示裝置及有機EL顯示裝置
本發明是有關於一種感光性樹脂組成物(以下,有時簡稱為「本發明的組成物」)。另外,本發明是有關於一種使用上述感光性樹脂組成物的硬化膜的製造方法、使感光性組成物硬化而成的硬化膜、使用上述硬化膜的各種圖像顯示裝置。
更詳細而言,本發明是有關於一種適合於形成液晶顯示裝置、有機電致發光(Organic Electroluminescence,有機EL)顯示裝置、積體電路元件、固體攝影元件等的電子零件的平坦化膜、保護膜或層間絕緣膜的感光性樹脂組成物、及使用其的硬化膜的製造方法。
於薄膜電晶體(以下,稱為「TFT(Thin Film Transistor)」)型液晶顯示元件或磁頭元件、積體電路元件、固體攝影元件等電子零件中,通常為了使配置成層狀的配線之間絕緣而設置有層間 絕緣膜。作為形成層間絕緣膜的材料,較佳為用以獲得所需的圖案形狀的步驟數少、且具有充分的平坦性的材料,因此廣泛使用感光性樹脂組成物(例如參照專利文獻1~專利文獻4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-221494號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-220360號公報
[專利文獻3]日本專利特開2004-46206號公報
[專利文獻4]日本專利特開2004-46098號公報
近年來,要求一種可維持高感度,並使耐化學品性變得良好,且進一步降低相對介電常數的感光性樹脂組成物。
本申請案發明者進行研究的結果,認為於組成物中含有酸基由酸分解性基保護的基與交聯性基的感光性樹脂組成物中,為了使感度比先前高,而增加感光性樹脂組成物中所調配的酸分解性基或酸基的比例,但可知於該情況下耐化學品性會下降。另外,可知若為了彌補耐化學品性而提高交聯基的比例,則相對介電常數會變得過高。
本申請案發明的目的在於解決上述課題,其目的在於提供一種可維持高感度,並使耐化學品性變得良好,且進一步降低相對介電常數的感光性樹脂組成物。
本申請案發明者基於上述狀況而進行研究的結果,發現藉由向感光性樹脂組成物中調配含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、含有交聯性基的構成單元及含有內酯結構的構成單元,而可使耐化學品性變得良好、且亦降低相對介電常數。進而,發現亦可維持高感度,從而完成了本發明。
其理由雖然是推斷,但可認為藉由向感光性樹脂組成物中調配含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元及含有交聯性基的構成單元,並且調配含有內酯結構的構成單元,可一面維持高感度一面抑制由具有顯影性的基所引起的耐化學品性的下降,其結果,可使耐化學品性變得良好、且亦進一步降低相對介電常數。
具體而言,藉由以下的解決手段<1>,較佳為藉由<2>~<15>來解決上述課題。
<1>一種感光性樹脂組成物,其包括:(A)含有滿足下述(1)及下述(2)的至少一方的聚合物的聚合物成分,(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、及(a2)含有交聯性基的構成單元的聚合物,或(2)具有上述構成單元(a1)的聚合物及具有上述構成單元(a2)的聚合物;(B)光酸產生劑;以及(C)溶劑;於上述(A)聚合物成分中,包含至少1種(a4)含有內酯結 構的構成單元,或包含至少1種(3)含有上述構成單元(a4)、且不含上述構成單元(a1)及上述構成單元(a2)的聚合物。
<2>如<1>所述的感光性樹脂組成物,其中上述含有內酯結構的構成單元含有由下述通式(1)所表示的基。
(通式(1)中,RA1表示取代基,n1個RA1分別獨立,可相同,亦可不同。Z1表示含有-O-C(=O)-的單環結構或多環結構。n1表示0以上的整數)
<3>如<1>或<2>所述的感光性樹脂組成物,其中上述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(2)表示。
通式(2)[化2]
(通式(2)中,RX1表示氫原子或烷基。RA2表示取代基,n2個RA2分別獨立,可相同,亦可不同。A1表示單鍵或二價的連結基。Z2表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構。n2表示0以上的整數)
<4>如<1>至<3>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(3)表示。
(通式(3)中,RX2表示氫原子或烷基。RA3表示取代基,n3個RA3分別獨立,可相同,亦可不同。A2表示單鍵或二價的連結基。Z3表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結 構。n3表示0以上的整數。X1表示氧原子或-NR"-。R"表示氫原子或烷基)
<5>如<1>至<4>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述內酯結構為形成5員環或6員環的內酯結構。
<6>如<1>至<5>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述構成單元(a1)為含有羧基由縮醛的形式保護的基的構成單元。
<7>如<1>至<6>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述構成單元(a1)為由下述通式(1-11)所表示的構成單元。
(通式(1-11)中,R1及R2分別表示氫原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一方為烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2與R3可連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或甲基,X表示單鍵或伸芳基)
<8>如<1>至<7>中任一項所述的感光性樹脂組成物, 其中上述交聯性基為選自環氧基、氧雜環丁烷基及-NH-CH2-OR(R為氫原子或碳數為1~20的烷基)中的至少1種。
<9>如<1>至<9>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述(B)光酸產生劑為肟磺酸酯化合物或鎓鹽化合物。
<10>如<1>至<9>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(4)~通式(7)表示。
<11>如<1>至<10>中任一項所述的感光性樹脂組成物,其中上述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(4)表示。
通式(4)[化6]
<12>一種硬化膜的製造方法,其包括:(1)將如<1>至<11>中任一項所述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)對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化的後烘烤步驟。
<13>一種硬化膜,其是使如<1>至<11>中任一項所述的感光性樹脂組成物硬化而形成、或藉由如<12>所述的硬化膜的製造方法來形成。
<14>如<13>所述的硬化膜,其為層間絕緣膜。
<15>一種液晶顯示裝置或有機電致發光顯示裝置,其包括如<13>或<14>所述的硬化膜。
根據本發明,可提供一種可維持高感度,並使耐化學品 性變得良好,且進一步降低相對介電常數的感光性樹脂組成物。
1、16‧‧‧TFT
2‧‧‧配線
3、8‧‧‧絕緣膜
4‧‧‧平坦化膜
5‧‧‧第一電極
6‧‧‧玻璃基板
7、18‧‧‧接觸孔
10‧‧‧液晶顯示裝置
12‧‧‧背光單元
14、15‧‧‧玻璃基板
17‧‧‧硬化膜
19‧‧‧ITO透明電極
20‧‧‧液晶
22‧‧‧彩色濾光片
圖1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,且具有作為層間絕緣膜的硬化膜17。
圖2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,且具有平坦化膜4。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。以下所記載的構成要件的說明有時基於本發明的具有代表性的實施形態來進行,但本發明並不限定於此種實施形態。再者,於本申請案說明書中,「~」是以包含其前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義來使用。
再者,於本說明書中的基(原子團)的表述中,未記載經取代及未經取代的表述包含不具有取代基的基(原子團),並且亦包含具有取代基的基(原子團)。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),亦包含具有取代基的烷基(經取代的烷基)。
本發明的組成物包括:(A)含有滿足下述(1)及下述(2)的至少一方的聚合物的聚合物成分, (1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、及(a2)含有交聯性基的構成單元的聚合物,或(2)具有上述構成單元(a1)的聚合物及具有上述構成單元(a2)的聚合物;(B)光酸產生劑;以及(C)溶劑;於上述(A)聚合物成分中,包含至少1種(a4)含有內酯結構的構成單元,或包含至少1種(3)含有上述構成單元(a4)、且不含上述構成單元(a1)及上述構成單元(a2)的聚合物。
根據本發明,可提供一種可維持高感度,並使耐化學品性變得良好,且進一步降低相對介電常數的感光性樹脂組成物。
此處,作為於上述(A)聚合物成分中,包含至少1種(a4)含有內酯結構的構成單元的形態,可列舉以下的(1)~(5)。
(1):(A)聚合物成分包含至少1種如下的聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2)),該聚合物具有至少1種(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、(a2)含有交聯性基的構成單元及(a4)含有內酯結構的構成單元。
(2):(A)聚合物成分包含如下的聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2a))與聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2b)),上述聚合物(A2a)包含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元及(a2)含有交聯性基的構成單元,上述聚合物(A2b)包含(a4) 含有內酯結構的構成單元、且不含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元及(a2)含有交聯性基的構成單元。
(3):(A)聚合物成分包含如下的聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2c))與聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2d)),上述聚合物(A2c)包含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元及(a4)含有內酯結構的構成單元,上述聚合物(A2d)包含(a2)含有交聯性基的構成單元。
(4):(A)聚合物成分包含如下的聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2e))與聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2f)),上述聚合物(A2e)包含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元,上述聚合物(A2f)包含(a2)含有交聯性基的構成單元及(a4)含有內酯結構的構成單元。
(5):(A)聚合物成分包含如下的聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2g))與聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2h))、及聚合物(以下,亦稱為聚合物(A2i)),上述聚合物(A2g)包含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元,上述聚合物(A2h)包含(a2)含有交聯性基的構成單元,上述聚合物(A2i)包含(a4)含有內酯結構的構成單元。
本發明中的內酯結構是指於環內含有-COO-基的環狀的酯。另外,作為本發明中的含有內酯結構的構成單元,是指含有上述內酯結構的構成單元,例如是指形成單環結構者、或其他環結構於內酯結構中進行縮環而形成多環結構者。另外,於本發明 中所使用的含有內酯結構的構成單元中,內酯結構可直接鍵結於主鏈上。
另外,於本發明中,藉由向感光性樹脂組成物中調配含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、含有交聯性基的構成單元及含有內酯結構的構成單元,當使用高濃度的鹼性顯影液(例如,2.0質量%以上的氫氧化四甲基銨(Tetramethyl Ammonium Hydroxide,TMAH)水溶液)時,可進一步提昇顯影性。其理由雖然是推斷,但推斷若使用高濃度的鹼性顯影液對本發明的組成物進行顯影,則內酯結構開環而產生羧酸,其結果,本發明的組成物對於鹼性顯影液的溶解性進一步提高。
<(A)聚合物成分>
(A)聚合物成分較佳為加成聚合型的樹脂,更佳為含有源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元的聚合物。再者,亦可具有源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元以外的構成單元,例如具有源自苯乙烯的構成單元、或源自乙烯基化合物的構成單元等。再者,亦將「源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元」稱為「(甲基)丙烯酸系構成單元」。(A)聚合物成分變成本發明的組成物的除溶劑以外的成分的主成分,較佳為佔總固體成分的60質量%以上。
<<(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元>>
(A)聚合物成分至少具有含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元(a1)。藉由(A)聚合物成分具有構成單元(a1),而可 製成感度極高的感光性樹脂組成物。
本發明中的「酸基由酸分解性基保護的基」可使用作為酸基及酸分解性基所公知的基,並無特別限定。
作為具體的酸基,可較佳地列舉羧基、及酚性羥基。
另外,作為具體的酸分解性基,可使用比較容易藉由酸而分解的基(例如後述的酯結構、四氫吡喃酯基、或四氫呋喃酯基等縮醛系官能基)、或比較難以藉由酸而分解的基(例如第三丁酯基等三級烷基、碳酸第三丁酯基等碳酸三級烷基酯基)。
構成單元(a1)較佳為含有由酸分解性基保護的保護羧基的構成單元、或含有由酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元。
以下,依次對含有由酸分解性基保護的保護羧基的構成單元(a1-1)、及含有由酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元(a1-2)分別進行說明。
<<<(a1-1)含有由酸分解性基保護的保護羧基的構成單元>>>
構成單元(a1-1)是含有羧基的構成單元的羧基經以下將詳細說明的酸分解性基保護的具有保護羧基的構成單元。
作為可用於上述構成單元(a1-1)的上述含有羧基的構成單元,可無特別限制地使用公知的構成單元。例如可列舉:源自不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和三羧酸等分子中具有至少1個羧基的不飽和羧酸等的構成單元(a1-1-1)。
以下,對可用作上述含有羧基的構成單元的構成單元(a1-1-1)進行說明。
<<<<(a1-1-1)源自分子中具有至少1個羧基的不飽和羧酸等的構成單元>>>>
作為本發明中所使用的不飽和羧酸,可使用如以下所列舉者。
即,作為不飽和單羧酸,例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、桂皮酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-丁二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-鄰苯二甲酸等。
另外,作為不飽和二羧酸,例如可列舉:順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、檸康酸、中康酸等。
另外,用於獲得含有羧基的構成單元的不飽和多元羧酸亦可為其酸酐。具體而言,可列舉順丁烯二酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐等。另外,不飽和多元羧酸亦可為多元羧酸的單(2-甲基丙烯醯氧基烷基)酯,例如可列舉:丁二酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、丁二酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯、鄰苯二甲酸單(2-丙烯醯氧基乙基)酯、鄰苯二甲酸單(2-甲基丙烯醯氧基乙基)酯等。進而,不飽和多元羧酸亦可為其兩末端二羧基聚合物的單(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉ω-羧基聚己內酯單丙烯酸酯、ω-羧基聚己內酯單甲基丙烯酸酯等。另外,作為不飽和羧酸,亦可使用丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、順丁烯二酸單烷基酯、反丁烯二酸單烷基酯、4-羧基苯乙烯等。
其中,就顯影性的觀點而言,為了形成上述構成單元(a1-1-1),較佳為使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-丁二酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-鄰苯二甲酸、或不飽和多元羧酸的酐等,更佳為使用丙烯酸、甲基丙烯酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸。
構成單元(a1-1-1)可單獨包含1種,亦可包含2種以上。
<<<<可用於構成單元(a1-1)的酸分解性基>>>>
作為可用於構成單元(a1-1)的上述酸分解性基,可使用上述酸分解性基。
該些酸分解性基之中,較佳為具有酸分解性基由縮醛的形式保護的結構的基。例如,就感光性樹脂組成物的基本物性,特別是感度或圖案形狀、接觸孔的形成性、感光性樹脂組成物的保存穩定性的觀點而言,較佳為羧基為由縮醛的形式保護的保護羧基。進而,就感度的觀點而言,更佳為羧基為由下述通式(a1-10)所表示的由縮醛的形式保護的保護羧基。再者,於羧基為由下述通式(a1-10)所表示的由縮醛的形式保護的保護羧基的情況下,保護羧基的整體變成-(C=O)-O-CR101R102(OR103)的結構。
通式(a1-10)[化7]
(式(a1-10)中,R101及R102分別獨立地表示氫原子或烷基,其中,排除R101與R102均為氫原子的情況。R103表示烷基。R101或R102與R103可連結而形成環狀醚)
上述通式(a1-10)中,R101~R103分別獨立地表示氫原子或烷基。上述烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀的任一種。此處,不存在R101及R102均表示氫原子的情況,R101及R102的至少一方表示烷基。
作為上述直鏈狀或支鏈狀的烷基,較佳為碳數為1~12,更佳為碳數為1~6,進而更佳為碳數為1~4。具體而言,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、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。
作為上述環狀烷基,較佳為碳數為3~12,更佳為碳數為4~8,進而更佳為碳數為4~6。作為上述環狀烷基,例如可列舉: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。
上述烷基可具有取代基,作為取代基,可例示鹵素原子、芳基、烷氧基。當具有鹵素原子作為取代基時,R101、R102、 R103成為鹵代烷基,當具有芳基作為取代基時,R101、R102、R103成為芳烷基。
作為上述鹵素原子,可例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,該些鹵素原子之中,較佳為氟原子或氯原子。
另外,作為上述芳基,較佳為碳數為6~20的芳基,更佳為碳數為6~12的芳基,具體而言,可例示苯基、α-甲基苯基、萘基等,作為經芳基取代的烷基整體,即芳烷基,可例示苄基、α-甲基苄基、苯乙基、萘基甲基等。
作為上述烷氧基,較佳為碳數為1~6的烷氧基,更佳為碳數為1~4的烷氧基,進而更佳為甲氧基或乙氧基。
另外,當上述烷基為環烷基時,上述環烷基可具有碳數為1~10的直鏈狀或支鏈狀的烷基作為取代基,當烷基為直鏈狀或支鏈狀的烷基時,可具有碳數為3~12的環烷基作為取代基。
該些取代基亦可由上述取代基進一步取代。
上述通式(a1-10)中,當R101、R102及R103表示芳基時,上述芳基較佳為碳數為6~12,更佳為碳數為6~10。上述芳基可具有取代基,作為上述取代基,可較佳地例示碳數為1~6的烷基。作為芳基,例如可例示苯基、甲苯基、矽烷基、枯烯基、1-萘基等。
另外,R101、R102及R103可相互鍵結,並與該些所鍵結的碳原子一同形成環。作為R101與R102、R101與R103或R102與R103鍵結時的環結構,例如可列舉: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。
再者,上述通式(a1-10)中,較佳為R101及R102的任一方為氫原子或甲基。
用於形成含有由上述通式(a1-10)所表示的保護羧基的構成單元的自由基聚合性單體可使用市售的自由基聚合性單體,亦可使用藉由公知的方法所合成的自由基聚合性單體。例如,可藉由日本專利特開2011-221494號公報的段落號0037~段落號0040中所記載的合成方法等來合成,該內容可被編入至本申請案說明書中。
上述構成單元(a1-1)的第一種較佳的形態為由下述通式(1-11)所表示的構成單元。
(式(1-11)中,R1及R2分別表示氫原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一方表示烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2與R3可連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或甲基,X表示單鍵或伸芳基)
當R1及R2為烷基時,較佳為碳數為1~10的烷基。當R1及R2為芳基時,較佳為苯基。R1及R2分別較佳為氫原子或碳數為1~4的烷基。
R3表示烷基或芳基,較佳為碳數為1~10的烷基,更佳為碳數為1~6的烷基。
X表示單鍵或伸芳基,較佳為單鍵。
上述構成單元(a1-1)的第二種較佳的形態為由下述通式(1-12)所表示的構成單元。
(式(1-12)中,R121表示氫原子或碳數為1~4的烷基,L1表示羰基或伸苯基,R122~R128分別獨立地表示氫原子或碳數為1~4的烷基)
R121較佳為氫原子或甲基。
L1較佳為羰基。
R122~R128較佳為氫原子。
作為上述構成單元(a1-1)的較佳的具體例,可例示下述的構成單元。再者,下述的構成單元中,R表示氫原子或甲基。
<<<(a1-2)含有由酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元>>>
構成單元(a1-2)是含有酚性羥基的構成單元具有以下將詳細說明的由酸分解性基保護的保護酚性羥基的構成單元(a1-2-1)。
<<<<(a1-2-1)含有酚性羥基的構成單元>>>>
作為上述含有酚性羥基的構成單元,可列舉羥基苯乙烯系構成單元或酚醛清漆系的樹脂中的構成單元,該些構成單元之中,就感度的觀點而言,較佳為源自羥基苯乙烯、或α-甲基羥基苯乙烯的構成單元。另外,作為含有酚性羥基的構成單元,就感度的觀點而言,由下述通式(a1-20)所表示的構成單元亦較佳。
通式(a1-20)
(通式(a1-20)中,R220表示氫原子或甲基,R221表示單鍵或二價的連結基,R222表示鹵素原子或碳數為1~5的直鏈或支鏈狀的烷基,a表示1~5的整數,b表示0~4的整數,a+b為5以下。再者,當存在2個以上的R222時,該些R222相互可不同,亦可相同)
上述通式(a1-20)中,R220表示氫原子或甲基,較佳為甲基。
另外,R221表示單鍵或二價的連結基。當R221為單鍵時,可提昇感度,進而可提昇硬化膜的透明性,故較佳。作為R221的二價的連結基,可例示伸烷基,作為R221為伸烷基的具體例,可列舉:亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸異丙基、伸正丁基、伸異丁基、伸第三丁基、伸戊基、伸異戊基、伸新戊基、伸己基等。其中,R221較佳為單鍵、亞甲基、伸乙基。另外,上述二價的連結基可具有取代基,作為取代基,可列舉鹵素原子、羥基、烷氧基等。另外,a表示1~5的整數,但就本發明的效果的觀點、或容易製 造這一觀點而言,較佳為a為1或2,更佳為a為1。
另外,當將與R221進行鍵結的碳原子作為基準(1位)時,苯環中的羥基的鍵結位置較佳為鍵結於4位上。
R222為鹵素原子或者碳數為1~5的直鏈或支鏈狀的烷基。具體而言,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基等。其中,就容易製造這一觀點而言,較佳為氯原子、溴原子、甲基或乙基。
另外,b表示0或1~4的整數。
<<<<可用於構成單元(a1-2)的酸分解性基>>>>
作為可用於上述構成單元(a1-2)的上述酸分解性基,與可用於上述構成單元(a1-1)的酸分解性基同樣地,可使用公知的酸分解性基,並無特別限定。酸分解性基之中,就感光性樹脂組成物的基本物性,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而言,較佳為含有由縮醛保護的保護酚性羥基的構成單元。進而,酸分解性基之中,就感度的觀點而言,更佳為酚性羥基為由上述通式(a1-10)所表示的由縮醛的形式保護的保護酚性羥基。再者,於酚性羥基為由上述通式(a1-10)所表示的由縮醛的形式保護的保護酚性羥基的情況下,保護酚性羥基的整體變成-Ar-O-CR101R102(OR103)的結構。再者,Ar表示伸芳基。
酚性羥基的縮醛酯結構的較佳例可例示R101=R102=R103=甲基、或R101=R102=甲基且R103=苄基的組合。
另外,作為用於形成含有酚性羥基由縮醛的形式保護的保護酚性羥基的構成單元的自由基聚合性單體,例如可列舉日本專利特開2011-215590號公報的段落號0042中所記載的自由基聚合性單體等。
該些之中,就透明性的觀點而言,較佳為甲基丙烯酸4-羥基苯酯的1-烷氧基烷基保護體、甲基丙烯酸4-羥基苯酯的四氫吡喃基保護體。
作為酚性羥基的縮醛保護基的具體例,可列舉1-烷氧基烷基,例如可列舉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-苄氧基乙基等,該些基可單獨使用、或將2種以上組合使用。
用於形成上述構成單元(a1-2)的自由基聚合性單體可使用市售的自由基聚合性單體,亦可使用藉由公知的方法所合成的自由基聚合性單體。例如,可藉由在酸觸媒的存在下使含有酚性羥基的化合物與乙烯基醚進行反應來合成。上述合成亦可事先使含有酚性羥基的單體與其他單體進行共聚,然後在酸觸媒的存在下與乙烯基醚進行反應。
作為上述構成單元(a1-2)的較佳的具體例,可例示下述的構成單元,但本發明並不限定於該些構成單元。
上述構成單元(a1-1)若與上述構成單元(a1-2)相比,則具有顯影快這一特徵。因此,於欲快速顯影的情況下,較佳為構成單元(a1-1)。相反地,於欲使顯影變慢的情況下,較佳為使用構成單元(a1-2)。
<<(a2)含有交聯性基的構成單元>>
(A)聚合物成分具有含有交聯性基的構成單元(a2)。上述交聯性基只要是藉由加熱處理而產生硬化反應的基,則並無特別限定。
作為較佳的含有交聯性基的構成單元的形態,可列舉含有選自由環氧基、氧雜環丁烷基、由-NH-CH2-O-R(R為氫原子或碳數為1~20的烷基)所表示的基、及乙烯性不飽和基所組成的群組中的至少1個的構成單元,較佳為選自環氧基,氧雜環丁烷基,及由-NH-CH2-O-R(R為氫原子或碳數為1~20的烷基)所表示的基中的至少1種。其中,本發明的感光性樹脂組成物較佳為上述(A-1)聚合物成分包含含有環氧基及氧雜環丁烷基中的至少1個的構成單元,更佳為包含含有環氧基的構成單元。更詳細而言,可列舉以下者。
<<<(a2-1)具有環氧基及/或氧雜環丁烷基的構成單元>>>
上述(A)聚合物成分較佳為含有具有環氧基及/或氧雜環丁烷基的構成單元(以下,亦稱為構成單元(a2-1))。
上述構成單元(a2-1)只要1個構成單元中具有至少1個環氧基或氧雜環丁烷基即可,可具有1個以上的環氧基及1個以上的氧雜環丁烷基、2個以上的環氧基、或2個以上的氧雜環丁烷基,並無特別限定,但較佳為具有合計為1個~3個的環氧基及/或氧雜環丁烷基,更佳為具有合計為1個或2個的環氧基及/或氧雜環丁烷基,進而更佳為具有1個環氧基或氧雜環丁烷基。
作為用於形成具有環氧基的構成單元的自由基聚合性單體的具體例,例如可列舉丙烯酸縮水甘油酯、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-環氧基丁酯、甲基丙烯酸-3,4-環氧基丁酯、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、α-乙基丙烯酸-3,4-環氧環己基甲酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚、日本專利第4168443號公報的段落號0031~段落號0035中所記載的含有脂環式環氧基骨架的化合物等,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
作為用於形成具有氧雜環丁烷基的構成單元的自由基聚合性單體的具體例,例如可列舉日本專利特開2001-330953號公報的段落號0011~段落號0016中所記載的具有氧雜環丁烷基的(甲基)丙烯酸酯、或日本專利特開2012-088459公報的段落號0027中所記載的化合物等,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
作為用於形成上述具有環氧基及/或氧雜環丁烷基的構成單元 (a1-2-1)的自由基聚合性單體的具體例,較佳為含有甲基丙烯酸酯結構的單體、含有丙烯酸酯結構的單體。
該些之中,就提昇共聚反應性及硬化膜的各種特性的觀點而言,較佳為甲基丙烯酸縮水甘油酯、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、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、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。該些構成單元可單獨使用1種、或將2種以上組合使用。
作為上述構成單元(a2-1)的較佳的具體例,可例示下述的構成單元。再者,下述的構成單元中,R表示氫原子或甲基。
<<<(a2-2)具有乙烯性不飽和基的構成單元>>>
作為上述含有交聯性基的構成單元(a2)的1種,可列舉具有乙烯性不飽和基的構成單元(a2-2)。作為上述構成單元(a2-2),較佳為側鏈上具有乙烯性不飽和基的構成單元,更佳為末端具有乙烯性不飽和基、且具有碳數為3~16的側鏈的構成單元。
此外,關於構成單元(a2-2),可列舉日本專利特開2011-215580號公報的段落號0072~段落號0090的記載及日本專利特開2008-256974的段落號0013~段落號0031中記載的化合物等作為較佳例,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
<<<(a2-3)具有由-NH-CH2-O-R(R為氫原子或碳數為1~20的烷基)所表示的基的構成單元>>>
本發明中所使用的(A)聚合物成分較佳為含有具有由-NH-CH2-O-R(R為氫原子或碳數為1~20的烷基)所表示的基的構成單元(a2-3)。藉由含有構成單元(a2-3),可利用緩和的加熱處理產生硬化反應,而可獲得各種特性優異的硬化膜。此處,R較佳為碳數為1~9的烷基,更佳為碳數為1~4的烷基。另外,烷基可為直鏈、分支或環狀的烷基的任一種,但較佳為直鏈或分支的烷基。構成單元(a2-3)更佳為具有由下述通式(a2-30)所表示的基的構成單元。
(通式(a2-30)中,R1表示氫原子或甲基,R2表示氫原子或碳數為1~20的烷基)
R2較佳為碳數為1~9的烷基,更佳為碳數為1~4的烷基。另外,烷基可為直鏈、分支或環狀的烷基的任一種,但較佳為直鏈或分支的烷基。
作為R2的具體例,可列舉:甲基、乙基、正丁基、異丁基、環己基、及正己基。其中,較佳為異丁基、正丁基、甲基。
<<(a4)含有內酯結構的構成單元>>
本發明的組成物於(A)聚合物成分中,包含至少1種(a4)含有內酯結構的構成單元,或包含至少1種含有上述構成單元(a4)、且不含上述構成單元(a1)及上述構成單元(a2)的聚合物。
藉由向本發明的組成物中調配(a4)含有內酯結構的構成單元,而可提供一種可維持高感度,並使耐化學品性變得良好,且進一步降低相對介電常數的感光性樹脂組成物。
作為含有內酯結構的構成單元中的內酯結構,並無特別限定,可使用任何結構的內酯結構。尤其,作為本發明中所使用的內酯結構,較佳為形成5員環~7員環的內酯結構,更佳為形成5員環或6員環的內酯結構。
另外,作為本發明中所使用的含有內酯結構的構成單元,於形成5員環~7員環的內酯結構中,其他環結構可於內酯結構中進行縮環而形成多環結構,但較佳為其他環結構未於內酯結構中進 行縮環。當其他環結構於形成5員環~7員環的內酯結構中進行縮環時,較佳為其他環結構以形成雙環結構或螺結構的形式進行縮環。作為其他環結構,可列舉碳數為3~20的環狀的烴基、碳數為3~20的雜環基等。作為雜環基,並無特別限定,可列舉構成環的原子中的1個以上具有雜原子者或芳香族雜環基。另外,作為雜環基,較佳為5員環或6員環,特佳為5員環。具體而言,雜環基較佳為含有至少一個氧原子者,例如可列舉:氧雜環戊烷環、噁烷環、二噁烷環等。
當於含有內酯結構的構成單元中,其他環結構於內酯結構中進行縮環而形成多環結構時,於內酯結構中進行縮環的其他環結構的數量較佳為1~5,更佳為1~3。
另外,本發明中所使用的內酯結構可具有取代基,亦可不具有取代基,但較佳為不具有取代基。作為取代基,並無特別限定,例如可列舉:碳數為1~8的烷基、碳數為3~7的環烷基、碳數為1~8的烷氧基、碳數為2~8的烷氧基羰基、羧基、鹵素原子、羥基、氰基、酸分解性基等。更佳為碳數為1~4的烷基、氰基。
作為烷基,較佳為直鏈狀的碳數為1~6的烷基、分支狀的碳數為3~6的烷基或環狀的碳數為3~6的烷基,更佳為直鏈狀的碳數為1~3的烷基。
當內酯結構具有取代基時,取代基的數量並無特別限定,但較佳為1~4,更佳為1或2。當本發明中所使用的內酯結構具有 多個取代基時,多個取代基相互可相同,亦可不同。另外,當其他環結構於內酯結構中進行縮環時,該其他環結構亦可具有取代基。
本發明中所使用的含有內酯結構的構成單元較佳為含有由下述通式(1)所表示的基。
(通式(1)中,RA1表示取代基,n1個RA1分別獨立,可相同,亦可不同。Z1表示含有-O-C(=O)-的單環結構或多環結構。n1表示0以上的整數)
通式(1)中,RA1表示取代基,n1個RA1分別獨立,可相同,亦可不同。RA1的含義與上述內酯結構可具有的取代基相同,較佳的範圍亦相同。
通式(1)中,Z1表示含有-O-C(=O)-的單環結構或多環結構,較佳為表示單環結構。當Z1表示單環結構時,作為單環結構,較佳為形成5員環~7員環的內酯結構,更佳為形成5員環或6員環的內酯結構。當Z1表示多環結構時,作為多環結構,較佳為其他環結構以形成雙環結構或螺結構的形式於內酯結構中進行縮環。 作為其他環結構,其含義與上述其他環結構相同,較佳的範圍亦相同。
通式(1)中,n1表示0以上的整數,較佳為0~4的整數,更佳為0~2的整數,進而更佳為0。當n1為2以上的整數時,存在多個的取代基相互可相同,亦可不同。另外,存在多個的取代基可相互鍵結而形成環,但較佳為未相互鍵結而形成環。
另外,上述構成單元(a4)較佳為由以下的通式(2)表示。
(通式(2)中,RX1表示氫原子或烷基。RA2表示取代基,n2個RA2分別獨立,可相同,亦可不同。A1表示單鍵或二價的連結基。Z2表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構。n2表示0以上的整數)
通式(2)中,RX1表示氫原子或烷基。作為烷基,較佳為直鏈狀或分支狀的碳數為1~3的烷基,更佳為甲基。烷基可具有取 代基。作為取代基,較佳為羥基或鹵素原子(特別是氟原子)。
通式(2)中,RA2表示取代基,n2個RA2分別獨立,可相同,亦可不同。RA2的含義與上述內酯結構可具有的取代基相同,較佳的範圍亦相同。
通式(2)中,A1表示單鍵或二價的連結基。作為二價的連結基,可列舉:直鏈狀、支鏈狀或環狀的伸烷基、伸芳基、-O-、-COO-、-S-、-NR"-、-CO-、-NR"CO-、-SO2-等二價的基,或包含該些基的組合者。此處,R"表示氫原子或碳數為1~4的烷基,較佳為氫原子。作為二價的連結基,較佳為-O-、-COO-、-S-、-NH-及-CO-的至少1個,或包含該些基與-(CH2)m-(m為1~10的整數,較佳為1~6的整數,更佳為1~4的整數)的組合的基。
通式(2)中,Z2表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構,其含義與通式(1)中的Z1相同,較佳的範圍亦相同。
通式(2)中,n2表示0以上的整數,其含義與通式(1)中的n1相同,較佳的範圍亦相同。
另外,上述構成單元(a4)較佳為由以下的通式(3)表示。
通式(3)[化19]
(通式(3)中,RX2表示氫原子或烷基。RA3表示取代基,n3個RA3分別獨立,可相同,亦可不同。A2表示單鍵或二價的連結基。Z3表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構。n3表示0以上的整數。X1表示氧原子或-NR"-。R"表示氫原子或烷基)
通式(3)中,RA3表示取代基,n3個RA3分別獨立,可相同,亦可不同。RA3的含義與上述內酯結構可具有的取代基相同,較佳的範圍亦相同。
通式(3)中,A2表示單鍵或二價的連結基。作為二價的連結基,其含義與通式(2)中的A1表示二價的連結基的情況相同。作為較佳的二價的連結基,較佳為-COO-、-CO-的至少1個,或包含該些基與-(CH2)m-(m為1~10的整數,較佳為1~6的整數,更佳為1~4的整數)的組合的基。尤其,作為通式(3)中的A2,較佳為單鍵。
通式(3)中,Z3表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構,其含義與通式(1)中的Z1相同,較佳的範圍亦 相同。
通式(3)中,n3表示0以上的整數,其含義與通式(1)中的n1相同,較佳的範圍亦相同。
通式(3)中,X1表示氧原子或-NR"-,較佳為氧原子。R"表示氫原子或碳數為1~4的烷基,較佳為氫原子。
上述構成單元(a4)較佳為含有由下述通式(LC1-1)~通式(LC1-21)的任一者所表示的結構作為由上述通式(1)所表示的結構。
更佳的結構為(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-5)、(LC1-6)、(LC1-13)、(LC1-14)、(LC1-17),特佳的結構為(LC1-1)、(LC1-4)、(LC1-17)。藉由上述構成單元(a4)含有此種結構,而可使本發明的組成物的耐化學品性變得良好,並進一步降低相對介電常數。
[化20]
於由上述通式(LC1-1)~通式(LC1-21)所表示的結構中,(Rb2)表示取代基,可具有(Rb2),亦可不具有(Rb2),但較佳為不具有(Rb2)(即,上述通式(LC1-1)~通式(LC1-21)中,n4為0)。作為較佳的取代基(Rb2),其含義與上述內酯結構可具有的取代基相同,較佳的範圍亦相同。
另外,於由上述通式(LC1-1)~通式(LC1-21)所表示的結構中,n4的含義與上述通式(1)中的n1相同,較佳的範圍亦相同。
含有內酯結構的構成單元通常存在光學異構物,可使用 任一種光學異構物。另外,可單獨使用1種光學異構物,亦可將多種光學異構物混合使用。當主要使用1種光學異構物時,其光學純度(對映體過量(enantiomeric excess,ee))較佳為90%以上,更佳為95%以上。
以下,表示可用於本發明的含有內酯結構的構成單元的具體例,但本發明並不限定於此。
[化22]
[化23]
尤其,可用於本發明的含有內酯結構的構成單元(a4)較佳為由以下的通式(4)~通式(7)表示,更佳為由以下的通式(4)表示。
本發明的組成物亦可併用2種以上的含有內酯結構的構成單元。當併用2種以上的含有內酯結構的構成單元時,其合計量較佳為後述的構成單元(a4)的數值範圍。
<<(a3)其他構成單元>>
於本發明中,(A)聚合物成分除上述構成單元(a1)、構成單元(a2)及構成單元(a4)以外,亦可具有該些以外的其他構成單元(a3)。上述聚合物(1)及/或聚合物(2)可含有構成單元(a3)。另外,除上述聚合物(1)或聚合物(2)以外,亦可具有實質上不含構成單元(a1)及構成單元(a2)而含有其他構成單元(a3)的聚合物。
作為成為構成單元(a3)的單體,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,如後述般,亦可具有含有酸基的構成單元。成為其他構成單元(a3)的單體可單獨使用、或將2種以上組合使用。
具體而言,構成單元(a3)可列舉由以下化合物等形成的構成單元:苯乙烯、甲基苯乙烯、羥基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙醯氧基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苯甲酸乙酯、4-羥基苯甲酸(3-甲基丙烯 醯氧基丙基)酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙基、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯醯基嗎啉、N-環己基順丁烯二醯亞胺、丙烯腈、乙二醇單乙醯乙酸酯單(甲基)丙烯酸酯。除此以外,可列舉日本專利特開2004-264623號公報的段落號0021~段落號0024中所記載的化合物。
另外,作為其他構成單元(a3),就電特性的觀點而言,較佳為苯乙烯類、具有脂肪族環式骨架的基。具體而言,可列舉:苯乙烯、甲基苯乙烯、羥基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸二環戊酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苄酯等。
進而,作為其他構成單元(a3),就密接性的觀點而言,較佳為(甲基)丙烯酸烷基酯。具體而言,可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等,更佳為(甲基)丙烯酸甲酯。
較佳為包含含有酸基的重複單元作為其他構成單元(a3)。藉由含有酸基,而容易溶解於鹼性的顯影液中,本發明的效果得以更有效地發揮。通常,使用可形成酸基的單體作為含有酸基的構成單元,而將酸基導入至聚合物中。藉由在聚合物中包含此種含有酸基的構成單元,而存在容易溶解於鹼性的顯影液中的傾向。
作為本發明中所使用的酸基,可例示源自羧酸基的酸基、源自磺醯胺基的酸基、源自膦酸基的酸基、源自磺酸基的酸基、源自酚性羥基的酸基、磺醯胺基、磺醯基醯亞胺基等,較佳為源自羧酸基的酸基及/或源自酚性羥基的酸基。
本發明中所使用的含有酸基的構成單元更佳為源自苯乙烯的構成單元、或源自乙烯基化合物的構成單元、源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元。例如可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落號0021~段落號0023及段落號0029~段落號0044中記載的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。其中,較佳為源自對羥基苯乙烯、(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐的構成單元。
作為此種聚合物,較佳為側鏈上具有羧基的樹脂。例如可列舉如日本專利特開昭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號的各公報中所記載般的甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、巴豆酸共聚物、順丁烯二酸共聚物、部分酯化順丁烯二酸共聚物等、以及側鏈上具有羧基的酸性纖維素衍生物、於具有羥基的聚合物中加成酸酐而成者等,進而亦可列舉側鏈上具有(甲基)丙烯醯基的高分子聚合物作為較佳的聚合物。
例如可列舉:(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯/(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚 物、日本專利特開平7-140654號公報中所記載的(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯/聚苯乙烯大分子單體(macromonomer)/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/聚甲基丙烯酸甲酯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸2-羥基乙酯/聚苯乙烯大分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
除此以外,亦可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號公報等中所記載的公知的高分子化合物,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
該些聚合物可僅含有1種,亦可含有2種以上。
作為該些聚合物,亦可使用市售的SMA 1000P、SMA 2000P、SMA 3000P、SMA 1440F、SMA 17352P、SMA 2625P、SMA 3840F(以上,沙多瑪(Sartomer)公司製造),ARUFON UC-3000、ARUFON UC-3510、ARUFON UC-3900、ARUFON UC-3910、ARUFON UC-3920、ARUFON UC-3080(以上,東亞合成(股份)製造),Joncryl 690、Joncryl 678、Joncryl 67、Joncryl 586(以上,巴斯夫(BASF)製造)等。
於本發明中,就感度的觀點而言,特佳為含有具有羧基的構成單元、或具有酚性羥基的構成單元。例如可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落號0021~段落號0023及段落號0029~段落號0044中記載的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。
含有酸基的構成單元較佳為聚合物成分的所有構成單元的1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為5莫耳%~40莫耳%,尤佳為5莫耳%~30莫耳%,特佳為5莫耳%~25莫耳%。
以下,列舉本發明的(A)聚合物成分的較佳的實施形態,但本發明並不限定於該些實施形態。
(第1實施形態)
(A)聚合物成分包含1種以上的聚合物(A2)。
(A)聚合物成分(聚合物(A2))的所有構成單元中,構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2)的所有構成單元中,構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2)的所有構成單元中,構成單元(a4)的含量較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為3莫耳%~20莫耳%。
聚合物(A2)可含有上述構成單元(a3)。當聚合物(A2)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2)的所有構成單元中,構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%。
另外,(A)聚合物成分中,聚合物(A2)以外的聚合物的含量較佳為於(A)聚合物成分中為10質量%以下。
(第2實施形態)
(A)聚合物成分包含聚合物(A2a)與聚合物(A2b)。另外,聚合物(A2a)通常不含(a4)含有內酯結構的構成單元。另外,聚合物(A2b)通常不含構成單元(a1)及構成單元(a2)。
(A)聚合物成分(聚合物(A2a)及聚合物(A2b))的所有構成單元中,構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2a)及聚合物(A2b)的所有構成單元中,構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。
聚合物(A2a)及聚合物(A2b)的所有構成單元中,構成單元(a4)的含量較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為3莫耳%~20莫耳%。
聚合物(A2a)及/或聚合物(A2b)可進而含有上述構成單元(a3)。(A)聚合物成分(聚合物(A2a)及聚合物(A2b))的所有構成單元中,構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%。
當聚合物(A2a)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2a)中,構成單元(a1)與構成單元(a2)及構成單元(a3)的合計為100莫耳%。
當聚合物(A2b)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2b)中,構成單元(a3)與構成單元(a4)的合計為100莫耳%。
(A)聚合物成分中,聚合物(A2a)與聚合物(A2b)的組 成比以質量比計較佳為(聚合物(A2a)/聚合物(A2b))=1~20,更佳為2~10。
另外,(A)聚合物成分中,聚合物(A2a)及聚合物(A2b)以外的聚合物的含量較佳為於(A)聚合物成分中為10質量%以下。
聚合物(A2a)中的所有構成單元中,聚合物(A2a)中的構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~90莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%。聚合物(A2a)中的所有構成單元中,聚合物(A2a)中的構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~60莫耳%。當聚合物(A2a)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2a)中的所有構成單元中,聚合物(A2a)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
聚合物(A2b)中的所有構成單元中,聚合物(A2b)中的構成單元(a4)的含量較佳為2莫耳%~95莫耳%,更佳為3莫耳%~90莫耳%,進而更佳為5莫耳%~85莫耳%。當聚合物(A2b)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2b)中的所有構成單元中,聚合物(A2b)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
(第3實施形態)
(A)聚合物成分包含聚合物(A2c)與聚合物(A2d)。另外,聚合物(A2c)通常不含構成單元(a2)。另外,聚合物(A2d)通 常不含構成單元(a1)及(a4)含有內酯結構的構成單元。
(A)聚合物成分(聚合物(A2c)及聚合物(A2d))的所有構成單元中,構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。(A)聚合物成分的所有構成單元中,構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。(A)聚合物成分的所有構成單元中,構成單元(a4)的含量較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為3莫耳%~20莫耳%。
另外,(A)聚合物成分中,聚合物(A2c)及聚合物(A2d)以外的聚合物的含量較佳為於(A)聚合物成分中為10質量%以下。
聚合物(A2c)及/或聚合物(A2d)可進而含有上述構成單元(a3)。(A)聚合物成分(聚合物(A2c)及聚合物(A2d))的所有構成單元中,構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%。
當聚合物(A2c)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2c)中,構成單元(a1)與構成單元(a3)及構成單元(a4)的合計為100莫耳%。
另外,當聚合物(A2d)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2d)中,構成單元(a2)與構成單元(a3)的合計為100莫耳%。
(A)聚合物成分中,聚合物(A2c)與聚合物(A2d)的組成比以質量比計較佳為(聚合物(A2c)/聚合物(A2d))=0.5~5,更佳為0.8~2.5。
另外,聚合物(A2c)中的所有構成單元中,聚合物(A2c)中的構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~90莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%。另外,聚合物(A2c)中的所有構成單元中,聚合物(A2c)中的構成單元(a4)的含量較佳為2莫耳%~95莫耳%,更佳為3莫耳%~90莫耳%,進而更佳為5莫耳%~85莫耳%。當聚合物(A2c)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2c)中的所有構成單元中,聚合物(A2c)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
另外,聚合物(A2d)中的所有構成單元中,聚合物(A2d)中的構成單元(a2)的含量較佳為1莫耳%~90莫耳%,更佳為40莫耳%~80莫耳%。當聚合物(A2d)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2d)中的所有構成單元中,聚合物(A2d)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
(第4實施形態)
(A)聚合物成分包含聚合物(A2e)與聚合物(A2f)。另外,聚合物(A2e)通常不含構成單元(a2)及含有內酯結構的構成單元(a4)。另外,聚合物(A2f)通常不含構成單元(a1)。
(A)聚合物成分(聚合物(A2e)及聚合物(A2f))的所有構成單元中,構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2e)及聚合物(A2f)的所有構成單元中,構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2e)及聚合物(A2f) 的所有構成單元中,構成單元(a4)的含量較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為3莫耳%~20莫耳%。
另外,(A)聚合物成分中,聚合物(A2e)及聚合物(A2f)以外的聚合物的含量較佳為於(A)聚合物成分中為10質量%以下。
聚合物(A2e)及/或聚合物(A2f)可進而含有上述構成單元(a3)。(A)聚合物成分(聚合物(A2e)及聚合物(A2f))的所有構成單元中,構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%。
當聚合物(A2e)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2e)中,構成單元(a1)與構成單元(a3)的合計為100莫耳%。
當聚合物(A2f)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2f)中,構成單元(a2)與構成單元(a3)及構成單元(a4)的合計為100莫耳%。
(A)聚合物成分中,聚合物(A2e)與聚合物(A2f)的組成比以質量比計較佳為(聚合物(A2e)/聚合物(A2f))=0.5~5,更佳為0.8~2.5。
另外,聚合物(A2e)中的所有構成單元中,聚合物(A2e)中的構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~90莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%。當聚合物(A2e)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2e)中的所有構成單元中,聚合物(A2e)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳 %~50莫耳%。
另外,聚合物(A2f)中的所有構成單元中,聚合物(A2f)中的構成單元(a2)的含量較佳為1莫耳%~90莫耳%,更佳為40莫耳%~80莫耳%。另外,聚合物(A2f)中的所有構成單元中,聚合物(A2f)中的構成單元(a4)的含量較佳為2莫耳%~95莫耳%,更佳為3莫耳%~90莫耳%,進而更佳為5莫耳%~85莫耳%。當聚合物(A2f)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2f)中的所有構成單元中,聚合物(A2f)中的構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~70莫耳%,更佳為3莫耳%~50莫耳%。
(第5實施形態)
(A)聚合物成分包含聚合物(A2g)與聚合物(A2h)及聚合物(A2i)。另外,聚合物(A2g)通常不含構成單元(a2)及(a4)含有內酯結構的構成單元。另外,聚合物(A2h)通常不含構成單元(a1)及(a4)含有內酯結構的構成單元。另外,聚合物(A2i)通常不含構成單元(a1)及構成單元(a2)。
(A)聚合物成分(聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i))的所有構成單元中,構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i)的所有構成單元中,構成單元(a2)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%。聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i)的所有構成單元中,構成單元(a4)的含量較佳為1莫耳%~80莫耳%,更佳為1莫耳%~50莫耳%,進而更佳為3莫耳%~20莫耳%。
另外,(A)聚合物成分中,聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i)以外的聚合物的含量較佳為於(A)聚合物成分中為10質量%以下。
聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i)中的至少1種可進而含有上述構成單元(a3)。(A)聚合物成分(聚合物(A2g)、聚合物(A2h)及聚合物(A2i))的所有構成單元中,構成單元(a3)的含量較佳為1莫耳%~50莫耳%。
當聚合物(A2g)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2g)中,構成單元(a1)與構成單元(a3)的合計為100莫耳%。
當聚合物(A2h)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2h)中,構成單元(a2)與構成單元(a3)的合計為100莫耳%。
當聚合物(A2i)含有上述構成單元(a3)時,聚合物(A2i)中,構成單元(a3)與構成單元(a4)的合計為100莫耳%。
聚合物(A2g)與聚合物(A2h)的總量與聚合物(A2i)的組成比以質量比計較佳為((聚合物(A2g)+聚合物(A2h))/聚合物(A2i))=1~20,更佳為2~10。進而,聚合物(A2g)與聚合物(A2h)的組成比以質量比計較佳為(聚合物(A2g)/聚合物(A2h))=0.5~5,更佳為0.8~2.5。
另外,聚合物(A2g)中的所有構成單元中,聚合物(A2g)中的構成單元(a1)的含量較佳為3莫耳%~90莫耳%,更佳為10莫耳%~80莫耳%。當聚合物(A2g)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2g)中的所有構成單元中,聚合物(A2g)中的構 成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
另外,聚合物(A2h)中的所有構成單元中,聚合物(A2h)中的構成單元(a2)的含量較佳為1莫耳%~90莫耳%,更佳為40莫耳%~80莫耳%。當聚合物(A2h)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2h)中的所有構成單元中,聚合物(A2h)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
另外,聚合物(A2i)中的所有構成單元中,聚合物(A2i)中的構成單元(a4)的含量較佳為2莫耳%~95莫耳%,更佳為3莫耳%~90莫耳%,進而更佳為5莫耳%~85莫耳%。當聚合物(A2i)進而含有構成單元(a3)時,聚合物(A2i)中的所有構成單元中,聚合物(A2i)中的構成單元(a3)的含量較佳為3莫耳%~70莫耳%,更佳為10莫耳%~50莫耳%。
<<(A)聚合物的分子量>>
(A)聚合物的分子量以聚苯乙烯換算重量平均分子量計,較佳為1,000~200,000,更佳為2,000~50,000的範圍。若為上述數值的範圍內,則各種特性良好。數量平均分子量與重量平均分子量的比(分散度)較佳為1.0~5.0,更佳為1.5~3.5。
<<(A)聚合物成分的製造方法>>
另外,關於(A)聚合物成分的合成法,亦已知有各種方法,若列舉一例,則可藉由利用自由基聚合起始劑,使至少含有用於 形成由上述(a1)及上述(a2)所表示的構成單元的自由基聚合性單體的自由基聚合性單體混合物於有機溶劑中進行聚合來合成。另外,亦可藉由所謂的高分子反應來合成。
相對於所有構成單元,(A)聚合物成分較佳為含有50莫耳%以上的源自(甲基)丙烯酸及/或其酯的構成單元,更佳為含有80莫耳%以上。
<(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。作為本發明中所使用的光酸產生劑,較佳為對波長為300nm以上,較佳為波長為300nm~450nm的光化射線進行感應而產生酸的化合物,但不受其化學結構限制。另外,關於不直接對波長為300nm以上的光化射線進行感應的光酸產生劑,若為藉由與增感劑併用來對波長為300nm以上的光化射線進行感應而產生酸的化合物,則亦可與增感劑組合後較佳地使用。作為本發明中所使用的光酸產生劑,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。
作為光酸產生劑的例子,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、及肟磺酸酯化合物等。該些光酸產生劑之中,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、或將2種以上組合使用。作為三氯甲基-均三嗪類、二芳 基錪鹽類、三芳基鋶鹽類、四級銨鹽類、及重氮甲烷衍生物的具體例,可例示日本專利特開2011-221494號公報的段落號0083~段落號0088中所記載的化合物,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
作為肟磺酸酯化合物,即具有肟磺酸酯結構的化合物,可較佳地例示含有由下述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物。
(通式(B1-1)中,R21表示烷基或芳基。波狀線表示與其他基的鍵結)
通式(B1-1)中,任何基均可被取代,R21中的烷基可為直鏈狀,亦可為分支狀,亦可為環狀。以下說明所容許的取代基。
作為R21的烷基,較佳為碳數為1~10的直鏈狀烷基或分支狀烷基。R21的烷基可由鹵素原子、碳數為6~11的芳基、碳數為1~10的烷氧基、或環烷基(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)取代。
作為R21的芳基,較佳為碳數為6~11的芳基,更佳為苯基或萘基。R21的芳基可由低級烷基、烷氧基或鹵素原子取代。
含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的上述化合物為由下述通式(B1-2)所表示的肟磺酸酯化合物亦較佳。
(式(B1-2)中,R42表示可被取代的烷基或芳基,X表示烷基、烷氧基、或鹵素原子,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R42的較佳的範圍,與上述R21的較佳的範圍相同。
作為X的烷基較佳為碳數為1~4的直鏈狀烷基或分支狀烷基。另外,作為X的烷氧基較佳為碳數為1~4的直鏈狀烷氧基或分支狀烷氧基。另外,作為X的鹵素原子較佳為氯原子或氟原子。
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,R42為碳數為1~10的直鏈 狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降冰片基甲基、或對甲苯甲醯基的化合物。
含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物為由下述通式(B1-3)所表示的肟磺酸酯化合物亦較佳。
(式(B1-3)中,R43的含義與式(B1-2)中的R42相同,X1表示鹵素原子、羥基、碳數為1~4的烷基、碳數為1~4的烷氧基、氰基或硝基,n4表示0~5的整數)
作為上述通式(B1-3)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-氯苯基或五氟苯基,特佳為正辛基。
X1較佳為碳數為1~5的烷氧基,更佳為甲氧基。
n4較佳為0~2,特佳為0~1。
作為由上述通式(B1-3)所表示的化合物的具體例及較佳的肟磺酸酯化合物的具體例,可參考日本專利特開2012-163937號 公報的段落號0080~段落號0082的記載,該內容可被編入至本申請案說明書中。
含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物為由下述通式(OS-1)所表示的化合物亦較佳。
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、磺酸基、氰基、芳基、或雜芳基。R102表示烷基、或芳基。
X101表示-O-、-S-、-NH-、-NR105-、-CH2-、-CR106H-、或-CR105R107-,R105~R107表示烷基、或芳基。
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、磺酸基、氰基、或芳基。R121~R124中的2個可分別相互鍵結而形成環。
作為R121~R124,較佳為氫原子、鹵素原子、及烷基,另外,亦可較佳地列舉R121~R124中的至少2個相互鍵結而形成芳基的形態。其中,就感度的觀點而言,較佳為R121~R124均為氫原子的形態。
已述的官能基均可進一步具有取代基。
由上述通式(OS-1)所表示的化合物較佳為例如日本專利特開2012-163937號公報的段落號0087~段落號0089中所記載的由通式(OS-2)所表示的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。
作為可適宜地用於本發明的由上述通式(OS-1)所表示的化合物的具體例,可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落號0128~段落號0132中所記載的化合物(例示化合物b-1~例示化合物b-34),但本發明並不限定於此。
於本發明中,作為含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物,較佳為由下述通式(OS-3)、下述通式(OS-4)或下述通式(OS-5)所表示的肟磺酸酯化合物。
[化29]
(通式(OS-3)~通式(OS-5)中,R22、R25及R28分別獨立地表示烷基、芳基或雜芳基,R23、R26及R29分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,R24、R27及R30分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,X1~X3分別獨立地表示氧原子或硫原子,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)
關於上述通式(OS-3)~通式(OS-5),例如可參考日本專利特開2012-163937號公報的段落號0098~段落號0115的記載,該內容可被編入至本申請案說明書中。
另外,含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物特佳為例如日本專利特開2012-163937號公報的段落號0117中所記載的由通式(OS-6)~通式(OS-11)的任一者所表示的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。
上述通式(OS-6)~通式(OS-11)中的較佳的範圍與日本專利特開2011-221494號公報的段落號0110~段落號0112中所記載的(OS-6)~(OS-11)的較佳的範圍相同,該內容可被編入至本申請案說明書中。
作為由上述通式(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號公報的段落號0114~段落號0120中所記載的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。本發明並不限定於該些化合物。
含有由上述通式(B1-1)所表示的肟磺酸酯結構的化合物為由下述通式(B1-4)所表示的肟磺酸酯化合物亦較佳。
(通式(B1-4)中,R1表示烷基或芳基,R2表示烷基、芳基、或雜芳基。R3~R6分別表示氫原子、烷基、芳基、鹵素原子。其中,R3與R4、R4與R5、或R5與R6可鍵結而形成脂環或芳香環。X表示-O-或-S-)
R1表示烷基或芳基。烷基較佳為具有分支結構的烷基或環狀結構的烷基。
烷基的碳數較佳為3~10。尤其當烷基具有分支結構時,較佳為碳數為3~6的烷基,當具有環狀結構時,較佳為碳數為5~7 的烷基。
作為烷基,例如可列舉丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基、1,1-二甲基丙基、己基、2-乙基己基、環己基、辛基等,較佳為異丙基、第三丁基、新戊基、環己基。
芳基的碳數較佳為6~12,更佳為6~8,進而更佳為6~7。作為上述芳基,可列舉苯基、萘基等,較佳為苯基。
R1所表示的烷基及芳基可具有取代基。作為取代基,例如可列舉:鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子),直鏈、分支或環狀的烷基(例如甲基、乙基、丙基等),烯基,炔基,芳基,醯基,烷氧基羰基,芳氧基羰基,胺甲醯基,氰基,羧基,羥基,烷氧基,芳氧基,烷硫基,芳硫基,雜環氧基,醯氧基,胺基,硝基,肼基,雜環基等。另外,可由該些基進一步取代。較佳為鹵素原子、甲基。
本發明的感光性樹脂組成物就透明性的觀點而言,R1較佳為烷基,就使保存穩定性與感度並存的觀點而言,R1較佳為碳數為3~6的具有分支結構的烷基、碳數為5~7的環狀結構的烷基、或苯基,更佳為碳數為3~6的具有分支結構的烷基、或碳數為5~7的環狀結構的烷基。藉由採用此種體積大的基(特別是體積大的烷基)作為R1,而可進一步提昇透明性。
體積大的取代基之中,較佳為異丙基、第三丁基、新戊基、環己基,更佳為第三丁基、環己基。
R2表示烷基、芳基、或雜芳基。作為R2所表示的烷基,較佳為碳數為1~10的直鏈、分支或環狀的烷基。作為上述烷基,例如可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、第三丁基、戊基、新戊基、己基、環己基等,較佳為甲基。
作為芳基,較佳為碳數為6~10的芳基。作為上述芳基,可列舉苯基、萘基、對甲苯甲醯基(對甲基苯基)等,較佳為苯基,對甲苯甲醯基。
作為雜芳基,例如可列舉:吡咯基、吲哚基、咔唑基、呋喃基、噻吩基等。
R2所表示的烷基、芳基、及雜芳基可具有取代基。作為取代基,其含義與R1所表示的烷基及芳基可具有的取代基相同。
R2較佳為烷基或芳基,更佳為芳基,進而更佳為苯基。作為苯基的取代基,較佳為甲基。
R3~R6分別表示氫原子、烷基、芳基、或鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)。作為R3~R6所表示的烷基,其含義與R2所表示的烷基相同,較佳的範圍亦相同。另外,作為R3~R6所表示的芳基,其含義與R1所表示的芳基相同,較佳的範圍亦相同。
R3~R6之中,R3與R4、R4與R5、或R5與R6可鍵結而形成環,作為環,較佳為形成脂環或芳香環,更佳為苯環。
R3~R6較佳為氫原子,烷基,鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子),或者R3與R4、R4與R5、或R5與R6鍵結而構成苯環, 更佳為氫原子,甲基,氟原子,氯原子,溴原子或者R3與R4、R4與R5、或R5與R6鍵結而構成苯環。
R3~R6的較佳的形態如下所述。
(形態1)至少2個為氫原子。
(形態2)烷基、芳基或鹵素原子的數量為1個以下。
(形態3)R3與R4、R4與R5、或R5與R6鍵結而構成苯環。
(形態4)滿足上述形態1與形態2的形態、及/或滿足上述形態1與形態3的形態。
X表示-O-或-S-。
作為上述通式(B1-4)的具體例,可列舉如下的化合物,但本發明並不特別限定於此。再者,例示化合物中,Ts表示甲苯磺醯基(對甲苯磺醯基),Me表示甲基,Bu表示正丁基,Ph表示苯基。
[化31]
作為醯亞胺磺酸酯化合物,可較佳地使用由下述通式(B1-5)所表示的化合物。
(式(B1-5)中,R7分別獨立地表示碳數為1~12的直鏈狀 烷基、碳數為1~12的支鏈狀烷基、碳數為1~12的烷氧基。n表示0~4的整數。X表示1~20的整數,Y表示0~20的整數,Z表示0~20,W表示0~5的整數)
作為醯亞胺磺酸酯化合物的具體例,可例示日本專利特開2012-155115的段落0084中所記載的化合物,該內容可被編入至本申請案說明書中。
於本發明的感光性樹脂組成物中,相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,光酸產生劑的添加量較佳為設為0.1質量%~10質量%,更佳為設為0.5質量%~10質量%。光酸產生劑亦可併用2種以上。當併用2種以上的光酸產生劑時,其合計量較佳為上述數值範圍。
<(C)溶劑>
本發明的感光性樹脂組成物含有溶劑。本發明的感光性樹脂組成物較佳為作為使本發明的必需成分、及後述的任意的成分溶解於溶劑中而成的溶液來製備。作為用於本發明的組成物的製備的溶劑,可使用均勻地溶解必需成分及任意成分、且不與各成分進行反應者。
作為本發明的感光性樹脂組成物中所使用的溶劑,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,作為本發明的感光性樹脂組成物中所使用的溶劑的具體例,亦可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落號0174~段落號0178中所記載的溶劑、日本專利特開2012-194290公報的段落號0167~段落號0168中所記載的溶劑,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
另外,視需要亦可向該些溶劑中進一步添加苄基乙醚、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、茴香醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、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、或將2種以上混合使用。可用於本發明的溶劑較佳為單獨使用1種、或併用2種,更佳為併用2種,進而更佳為併用丙二醇單烷基醚乙酸酯類或二烷基醚類、二乙酸酯類與二乙二醇二烷基醚類、或酯類與丁二醇烷基醚乙酸酯類。
另外,作為溶劑,較佳為沸點為130℃以上、未滿160℃的溶劑,沸點為160℃以上的溶劑,或該些的混合物。
作為沸點為130℃以上、未滿160℃的溶劑,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℃)、丙二醇甲基-正丁醚(沸點為155℃)、丙二醇甲基-正丙醚(沸點為131℃)。
作為沸點為160℃以上的溶劑,可例示:3-乙氧基丙酸乙酯(沸 點為170℃)、二乙二醇甲基乙基醚(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℃)、二乙二醇二乙基醚(沸點為189℃)、二乙二醇二甲醚(沸點為162℃)、丙二醇二乙酸酯(沸點為190℃)、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℃)、1,3-丁二醇二乙酸酯(沸點為232℃)。
相對於感光性樹脂組成物中的所有成分100質量份,本發明的感光性樹脂組成物中的溶劑的含量較佳為50質量份~95質量份,更佳為60質量份~90質量份。
<其他成分>
於本發明的感光性樹脂組成物中,除上述成分以外,視需要可較佳地添加增感劑、交聯劑、烷氧基矽烷化合物、鹼性化合物、界面活性劑、抗氧化劑。進而,於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、及有機或無機的防沈澱劑等公知的添加劑。另外,作為該些化合物,例如可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落號0201~段落號0224所記載的化合物,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
增感劑
本發明的感光性樹脂組成物較佳為在與光酸產生劑的組合中含有增感劑,以促進光酸產生劑的分解。增感劑吸收光化射線或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,而產生電子移動、能量移動、發熱等作用。藉此,光酸產生劑產生化學變化而分解,並生成酸。作為較佳的增感劑的例子,可列舉屬於以下的化合物類、且於350nm~450nm的波長區域的任一者中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)、二苯并哌喃(xanthene)類(例如螢光素(fluorescein)、曙紅、赤蘚紅(erythrosine)、玫瑰紅B(Rhodamine B)、孟加拉玫瑰紅(Rose Bengal))、氧雜蒽酮類(例如氧雜蒽酮、硫雜蒽酮、二甲基硫雜蒽酮、二乙基硫雜蒽酮)、花青類(例如硫雜羰花青、氧雜羰花青)、部花青類(例如部花青、羰部花青)、若丹菁類、氧雜菁類、噻嗪類(例如噻嚀、亞甲藍、甲苯胺藍)、吖啶類(例如吖啶橙、氯黃素、吖啶黃素)、吖啶酮類(例如吖啶酮、10-丁基-2-氯吖啶酮)、蒽醌類(例如蒽醌)、方酸內鎓鹽類(例如方酸內鎓鹽)、苯乙烯基類、鹼性苯乙烯基類(例如2-[2-[4-(二甲胺基)苯基]乙烯基]苯并噁唑)、香豆素類(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]苯并吡喃并[6,7,8-ij]喹嗪-11-酮)。
該些增感劑之中,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。多核芳香族類之中,最佳為蒽衍生物。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,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%~100質量%,更佳為0.1質量%~50質量%,進而更佳為0.5質量%~20質量%。增感劑亦可併用2種以上。
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所獲得的硬化膜變成更牢固的膜。
作為交聯劑,只要是藉由熱而產生交聯反應者,則並無限制(成分A除外)。例如,可添加以下所述的分子內具有2個以上的環氧基或氧雜環丁烷基的化合物、含有烷氧基甲基的交聯劑、或具有至少1個乙烯性不飽和雙鍵的化合物、封閉型異氰酸酯(blocked isocyanate)化合物等。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的交聯劑的添加量較佳為0.01質量%~50質量%,更佳為0.1質量%~30質量%,進而更佳為0.5質量%~20質量%。藉由在該範圍內進行添加,可獲得機械強度及耐溶劑性優異的硬化膜。交聯劑亦可併用多種,於此情況下,計算所有交聯劑的合計含量。
<分子內具有2個以上的環氧基或氧雜環丁烷基的化合物>
作為分子內具有2個以上的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得。例如可列舉JER152、JER157S70、JER157S65、JER806、JER828、JER1007(三菱化學控股(Mitsubishi Chemical Holdings)(股份)製造)等,日本專利特開2011-221494號公報的段落號0189中所記載的市售品等,除此以外,亦可列舉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,長瀨化成製造),YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324、YH-325(以上,新日鐵化學製造)等。該些可單獨使用1種、或將2種以上組合使用。
該些之中,可更佳地列舉雙酚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及脂肪族環氧樹脂,可特佳地列舉雙酚A型環氧樹脂。
作為分子內具有2個以上的氧雜環丁烷基的化合物的具體例,可使用ARONE OXETANE OXT-121、OXT-221、OX-SQ、PNOX(以上,東亞合成(股份)製造)。
另外,含有氧雜環丁烷基的化合物較佳為單獨使用、或與含有環氧基的化合物混合使用。
另外,作為其他交聯劑,亦可較佳地使用日本專利特開2012-8223號公報的段落號0107~段落號0108中所記載的含有烷氧基甲基的交聯劑、及具有至少1個乙烯性不飽和雙鍵的化合物等,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。作為含有烷氧基甲基的交聯劑,較佳為烷氧基甲基化甘脲。
<封閉型異氰酸酯化合物>
於本發明的感光性樹脂組成物中,亦可較佳地採用封閉型異氰酸酯系化合物作為交聯劑。封閉型異氰酸酯化合物只要是具有封閉型異氰酸酯基的化合物,則並無特別限制,但就硬化性的觀點而言,較佳為1分子內具有2個以上的封閉型異氰酸酯基的化合物。
再者,本發明中的封閉型異氰酸酯基是指可藉由熱而生成異氰酸酯基的基,例如,可較佳地例示使封閉劑與異氰酸酯基進行反應來保護異氰酸酯基的基。另外,上述封閉型異氰酸酯基較佳為可藉由90℃~250℃的熱而生成異氰酸酯基的基。
另外,作為封閉型異氰酸酯化合物,其骨架並無特別限定,只要是1分子中具有2個異氰酸酯基的化合物,則可為任何化合物,可為脂肪族、脂環族或芳香族的聚異氰酸酯,例如可適宜地使用: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及自該些化合物衍生出的預聚物型的骨架的化合物。該些之中,特佳為甲苯二異氰酸酯(Tolylene Diisocyanate,TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(Diphenyl Methane 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)。
作為本發明的感光性樹脂組成物中的封閉型異氰酸酯化合物的母結構,可列舉:縮二脲型、異三聚氰酸酯型、加合物型、二官能預聚物型等。
作為形成上述封閉型異氰酸酯化合物的封閉結構的封閉劑,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。該些之中,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、吡唑化合物中的封閉劑。
作為上述肟化合物,可列舉肟、及酮肟,具體而言,可例示:丙酮肟、甲醛肟、環己烷肟、甲基乙基酮肟、環己酮肟、二苯基酮肟、丙酮肟等。
作為上述內醯胺化合物,可例示:ε-己內醯胺、γ-丁內醯胺等。
作為上述酚化合物,可例示:苯酚、萘酚、甲酚、二甲酚、鹵素取代苯酚等。
作為上述醇化合物,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、乙烯亞胺、聚乙烯亞胺等。
作為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。
作為上述吡唑化合物,可例示:吡唑、甲基吡唑、二甲基吡唑等。
作為上述硫醇化合物,可例示:烷基硫醇、芳基硫醇等。
可用於本發明的感光性樹脂組成物的封閉型異氰酸酯化合物可作為市售品而獲得,例如可較佳地使用:Coronate AP Stable M、Coronate2503、2515、2507、2513、2555、Millionate MS-50(以上,日本聚氨酯工業(Nippon Polyurethane Industry)(股份)製造),Takenate B-830、B-815N、B-820NSU、B-842N、B-846N、B-870N、B-874N、B-882N(以上,三井化學(股份)製造), Duranate17B-60PX、17B-60P、TPA-B80X、TPA-B80E、MF-B60X、MF-B60B、MF-K60X、MF-K60B、E402-B80B、SBN-70D、SBB-70P、K6000(以上,旭化成化學(Asahi Kasei Chemicals)(股份)製造),Desmodur BL1100、BL1265 MPA/X、BL3575/1、BL3272MPA、BL3370MPA、BL3475BA/SN、BL5375MPA、VPLS2078/2、BL4265SN、PL340、PL350、Sumidur BL3175(以上,住化拜爾聚氨脂(Sumika Bayer Urethane)(股份)製造)等。
烷氧基矽烷化合物
本發明的感光性樹脂組成物可含有烷氧基矽烷化合物。若使用烷氧基矽烷化合物,則可提昇由本發明的感光性樹脂組成物所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所形成的膜的性質。可用於本發明的感光性樹脂組成物的烷氧基矽烷化合物較佳為提昇成為基材的無機物(例如矽、氧化矽、氮化矽等矽化合物,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。
作為矽烷偶合劑,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。該些之中,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,進而 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。該些可單獨使用1種、或將2種以上組合使用。
另外,亦可較佳地採用由下述的通式所表示的化合物。
(R1)4-n-Si-(OR2)n
通式中,R1為不具有反應性基的碳數為1~20的烴基,R2為碳數為1~3的烷基或苯基,n為1~3的整數。
作為具體例,可列舉以下的化合物。
[化33]
[化34]
於上述中,Ph為苯基。
本發明的感光性樹脂組成物中的烷氧基矽烷化合物可不特別限定於該些化合物,可使用公知的化合物。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的烷氧基矽烷化合物的含量較佳為0.1質量%~30質量%,更佳為0.5質量%~20質量%。
鹼性化合物
本發明的感光性樹脂組成物可含有鹼性化合物。作為鹼性化合物,可自化學增幅抗蝕劑中所使用的鹼性化合物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、氫氧化四級銨、羧酸的四級銨鹽等。作為該些的具體例,可列舉日本專利特開2011-221494號公報的段落號0204~段落號0207中所記載 的化合物,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
具體而言,作為脂肪族胺,例如可列舉: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。
作為芳香族胺,例如可列舉:苯胺、苄基胺、N,N-二甲基苯胺、二苯基胺等。
作為雜環式胺,例如可列舉: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、4-二甲胺基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、菸鹼、菸鹼酸、菸鹼醯胺、喹啉、8-羥基喹啉、吡嗪、吡唑、噠嗪、嘌呤、吡咯啶、哌啶、哌嗪、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。
作為氫氧化四級銨,例如可列舉: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。
作為羧酸的四級銨鹽,例如可列舉: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。
可用於本發明的鹼性化合物可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的鹼性化合物的含量較佳為0.001質量%~3質量%,更佳為0.005質量%~1質量%。
界面活性劑
本發明的感光性樹脂組成物可含有界面活性劑。作為界面活性劑,可使用陰離子系、陽離子系、非離子系、或兩性的任一種,但較佳的界面活性劑為非離子系界面活性劑。作為本發明的組成物中所使用的界面活性劑,例如可使用日本專利特開2012-88459號公報的段落號0201~段落號0205中所記載的界面活性劑、或日本專利特開2011-215580號公報的段落號0185~段落號0188中所記載的界面活性劑,該些的記載可被編入至本申請案說明書中。
作為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、聚氧乙烯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-341、X-22-822(信越化學工業(股份)製造),Polyflow No.99C(共榮社化學(股份)製造),Eftop(三菱材料化成(Mitsubishi material kasei)公司製造),Megafac(迪愛生(DIC)(股份)製造),Fluorad、Novec FC-4430(住友3M(股份)製造),Surflon S-242(AGC清美化學(AGC SEIMI CHEMICAL)公司製造),PolyFox PF-6320(歐諾法(OMNOVA)公司製造),SH-8400(東麗.道康寧矽酮(Toray Dow Corning silicone)),Ftergent FTX-218G(尼歐斯(Neos)公司製造)等各系列。
另外,作為界面活性劑,可列舉如下的共聚物作為較佳例,該共聚物含有由下述通式(I-1-1)所表示的構成單元A及構成單元B,且將四氫呋喃(THF)作為溶劑時的由凝膠滲透層析法所測 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-1-1)中,R401及R403分別獨立地表示氫原子或甲基,R402表示碳數為1以上、4以下的直鏈伸烷基,R404表示氫原子或碳數為1以上、4以下的烷基,L表示碳數為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較佳為由下述通式(I-1-2)所表示的分支伸烷基。通式(I-1-2)中的R405表示碳數為1以上、4以下的烷基,就相容性與對於被塗佈面的潤濕性的觀點而言,較佳為碳數為1以上、3以下的烷基,更佳為碳數為2或3的烷基。p與q的和(p+q)較佳為p+q=100,即為100質量%。
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、或將2種以上混合使用。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,本發明的感光性樹脂組成物中的界面活性劑的添加量較佳為10質量%以下,更佳為0.001質量%~10質量%,進而更佳為0.01質量%~3質量%。
抗氧化劑
本發明的感光性樹脂組成物可含有抗氧化劑。可含有公知的抗氧化劑作為抗氧化劑。藉由添加抗氧化劑,具有如下的優點:可防止硬化膜的著色、或可減少由分解所引起的膜厚減少,另外,耐熱透明性優異。
作為此種抗氧化劑,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、羥胺衍生物等。該些抗氧化劑之中,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,最佳為酚系抗氧化劑。該些抗氧化劑可單獨使用1種,亦可混合2種以上。
作為具體例,可列舉日本專利特開2005-29515號公報的段落號0026~段落號0031中所記載的化合物,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
作為較佳的市售品,可列舉:Adekastab AO-60、Adekastab AO-80、Irganox1726、Irganox1035、Irganox1098。
相對於本發明的感光性樹脂組成物中的總固體成分,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%。藉由設為該範圍內,所形成的膜可獲得充分的透明性、且圖案形成時的感度亦變得良好。
[酸增殖劑]
為了提昇感度,本發明的感光性樹脂組成物可使用酸增殖劑。
可用於本發明的酸增殖劑是可藉由酸觸媒反應而進一步產生酸並使反應系統內的酸濃度上升的化合物,且為於不存在酸的狀態下穩定地存在的化合物。
作為此種酸增殖劑的具體例,可列舉日本專利特開2011-221494的段落號0226~段落號0228中所記載的酸增殖劑,該內容可被編入至本申請案說明書中。
[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。
作為顯影促進劑,可參考日本專利特開2012-042837號公報的段落號0171~段落號0172中所記載者,該內容可被編入至本申請案說明書中。
顯影促進劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
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,作為其他添加劑,亦可使用日本專利特開2012-8223號公報的段落號0120~段落號0121中所記載的熱自由基產生劑、WO2011/136074 A1中所記載的含氮化合物及熱酸產生劑,該些的內容可被編入至本申請案說明書中。
<感光性樹脂組成物的製備方法>
以規定的比例且以任意的方法將各成分混合,然後進行攪拌溶解來製備感光性樹脂組成物。例如,亦可事先使成分分別溶解於溶劑中而製成溶液後,以規定的比例將該些溶液混合來製備樹脂組成物。以上述方式製備的組成物溶液亦可於例如使用孔徑為0.2μm的過濾器等進行過濾後,供於使用。
[硬化膜的製造方法]
其次,對本發明的硬化膜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的(1)~(5)的步驟。
(1)將本發明的感光性樹脂組成物應用於基板上的步驟;(2)自所應用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)對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化的後烘烤步驟。
以下依次對各步驟進行說明。
於(1)的應用步驟中,較佳為將本發明的感光性樹脂組成物應用(較佳為塗佈)於基板上而製成含有溶劑的濕潤膜。較佳為在將感光性樹脂組成物塗佈於基板上前進行鹼清洗或電漿清洗等基板的清洗,更佳為於基板清洗後進而利用六甲基二矽氮烷對基板表面進行處理。藉由進行該處理,而存在感光性樹脂組成物對於基板的密接性提昇的傾向。作為利用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,例如可列舉事先使基板暴露於六甲基二矽氮烷蒸氣中的方法等。
作為上述基板,可列舉:無機基板、樹脂、樹脂複合材料等。
作為無機基板,例如可列舉:玻璃,石英,矽酮,氮化矽,以及於如該些般的基板上蒸鍍鉬、鈦、鋁、銅等而成的複合基板。
作為樹脂,可列舉聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸丁二酯、聚苯乙烯、聚碳酸 酯、聚碸、聚醚碸、聚芳酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚苯并唑、聚苯硫醚、聚環烯烴、降冰片烯樹脂、聚氯三氟乙烯等氟樹脂、液晶聚合物、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、矽酮樹脂、離子聚合物樹脂、氰酸酯樹脂、交聯反丁烯二酸二酯、環狀聚烯烴、芳香族醚、順丁烯二醯亞胺-烯烴、纖維素、環硫化合物等合成樹脂。
該些基板直接以上述形態使用的情況少,通常根據最終製品的形態,例如形成有如TFT元件般的多層積層構造。
於基板上的應用方法並無特別限定,例如可使用:狹縫塗佈法、噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法、流延塗佈法、狹縫及旋轉(slit and spin)法等方法。
進行應用時的濕潤膜厚並無特別限定,能夠以對應於用途的膜厚進行塗佈,但通常於0.5μm~10μm的範圍內使用。
進而,於將本發明中所使用的組成物塗佈在基板上前,亦可應用如日本專利特開2009-145395號公報中所記載般的所謂的預濕(prewet)法。
於(2)的溶劑去除步驟中,藉由減壓(真空)及/或加熱等而自所應用的上述膜中去除溶劑,從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於70℃~130℃下加熱30秒~300秒左右。當溫度與時間為上述範圍時,存在圖案的密接性更良好、且亦可進一步減少殘渣的傾向。
於(3)的曝光步驟中,對設置有塗膜的基板照射規定 的圖案的光化射線。於該步驟中,光酸產生劑分解並產生酸。塗膜成分中所含有的酸分解性基因所產生的酸的觸媒作用而水解,從而生成羧基或酚性羥基。
作為利用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、準分子雷射產生裝置等,可較佳地使用i射線(365nm)、h射線(405nm)、g射線(436nm)等具有300nm以上、450nm以下的波長的光化射線。另外,視需要亦可通過如長波長截止濾波器、短波長截止濾波器、帶通濾波器般的分光濾波器來調整照射光。曝光量較佳為1mJ/cm2~500mJ/cm2
作為曝光裝置,可使用鏡面投影對準曝光器(mirror projection aligner),步進機,掃描器,近接式、接觸式、微透鏡陣列式、透鏡掃描器式、雷射曝光式等各種方式的曝光機。
於生成有酸觸媒的區域中,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,可促進來自酸分解性基的羧基或酚性羥基的生成。進行PEB時的溫度較佳為30℃以上、130℃以下,更佳為40℃以上、110℃以下,特佳為50℃以上、100℃以下。
但是,本發明中的酸分解性基由於酸分解的活化能低,容易因由曝光所產生的源自酸產生劑的酸而分解,並產生羧基或酚性羥基,因此並非一定要進行PEB,亦可藉由顯影而形成正像(positive image)。
於(4)的顯影步驟中,使用鹼性顯影液對具有已游離的羧基或酚性羥基的共聚物進行顯影。將包含具有容易溶解於鹼性顯影液中的羧基或酚性羥基的樹脂組成物的曝光部區域去除,藉此形成正像。
較佳為於顯影步驟中所使用的顯影液中含有鹼性化合物。作為鹼性化合物,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;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,亦可將向上述鹼類的水溶液中添加適量的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。
作為較佳的顯影液,可列舉:氫氧化四甲基銨的0.4質量%~2.5質量%水溶液。
顯影液的pH較佳為10.0~14.0。
顯影時間較佳為30秒~500秒,另外,顯影的方法可為覆液法(puddle method)、噴淋法、浸漬法等的任一種方法。
於顯影後,亦可進行淋洗步驟。於淋洗步驟中,利用純水等清洗顯影後的基板,藉此將所附著的顯影液去除,並將顯影殘渣去除。淋洗方法可使用公知的方法。例如可列舉噴淋淋洗或浸漬淋洗等。
於(5)的後烘烤步驟中,藉由對所獲得的正像進行加熱,而可使酸分解性基進行熱分解而生成羧基或酚性羥基,並與 交聯性基、交聯劑等進行交聯,藉此形成硬化膜。該加熱較佳為使用加熱板或烘箱等加熱裝置,於規定的溫度,例如180℃~250℃下,以規定的時間,例如若為加熱板上,則進行5分鐘~90分鐘的加熱處理,若為烘箱,則進行30分鐘~120分鐘的加熱處理。藉由如上述般進行交聯反應,而可形成耐熱性、硬度等更優異的保護膜或層間絕緣膜。另外,當進行加熱處理時,亦可於氮氣環境下進行,藉此進一步提昇透明性。
亦可於後烘烤前、以比較低的溫度進行烘烤後進行中間烘烤(中間烘烤步驟的追加)。當進行中間烘烤時,較佳為於90℃~150℃下加熱1分鐘~60分鐘後,於200℃以上的高溫下進行後烘烤。另外,亦可將中間烘烤、後烘烤分成3個階段以上的多階段來進行加熱。藉由此種中間烘烤、後烘烤的設計,可調整圖案的錐角。該些加熱可使用加熱板、烘箱、紅外線加熱器等公知的加熱方法。
再者,可於後烘烤之前,利用光化射線對形成有圖案的基板進行全面再曝光(後曝光),然後進行後烘烤,藉此自存在於未曝光部分中的光酸產生劑中產生酸,並使其作為促進交聯步驟的觸媒發揮功能,從而可促進膜的硬化反應。作為包含後曝光步驟時的較佳的曝光量,較佳為100mJ/cm2~3,000mJ/cm2,特佳為100mJ/cm2~500mJ/cm2
進而,自本發明的感光性樹脂組成物所獲得的硬化膜亦可用作乾蝕刻抗蝕劑(dry etching resist)。當將藉由後烘烤步驟進 行熱硬化而獲得的硬化膜用作乾蝕刻抗蝕劑時,可進行灰化、電漿蝕刻、臭氧蝕刻等乾蝕刻處理作為蝕刻處理。
[硬化膜]
本發明的硬化膜是使上述本發明的感光性樹脂組成物硬化而獲得的硬化膜。
本發明的硬化膜可適宜地用作層間絕緣膜。另外,本發明的硬化膜較佳為藉由上述本發明的硬化膜的形成方法所獲得的硬化膜。
藉由本發明的感光性樹脂組成物,而可獲得絕緣性優異、即便於高溫下進行了烘烤時亦具有高透明性的層間絕緣膜。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透明性,且硬化膜物性優異,因此對於液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置的用途有用。
[液晶顯示裝置]
本發明的液晶顯示裝置的特徵在於具備本發明的硬化膜。
作為本發明的液晶顯示裝置,除具有使用上述本發明的感光性樹脂組成物所形成的平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可列舉採用各種構造的公知的液晶顯示裝置。
例如,作為本發明的液晶顯示裝置所具備的TFT(Thin-Film Transistor)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特性優異,因此可與該些TFT組合後較佳地使用。
另外,作為本發明的液晶顯示裝置可採用的液晶驅動方式,可列舉:扭轉向列(Twisted Nematic,TN)方式、垂直配向(Vertical Alignment,VA)方式、共面切換(In-Plane-Switching,IPS)方式、邊緣電場切換(Fringe Field Switching,FFS)方式、光學補償彎曲(Optically Compensated Bend,OCB)方式等。
於面板構成中,即便是彩色濾光片陣列(Color Filter on Array,COA)方式的液晶顯示裝置,亦可使用本發明的硬化膜,例如可用作日本專利特開2005-284291的有機絕緣膜(115)、或日本專利特開2005-346054的有機絕緣膜(212)。另外,作為本發明的液晶顯示裝置可採用的液晶配向膜的具體的配向方式,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號公報中所記載的聚合物穩定配向(Polymer Sustained Alignment,PSA)技術而得到聚合物配向支撐。
另外,本發明的感光性樹脂組成物及本發明的硬化膜並不限定於上述用途,可用於各種用途。例如,除平坦化膜或層間絕緣膜以外,亦可適宜地用於彩色濾光片的保護膜、或用以將液晶顯示裝置中的液晶層的厚度保持為固定的間隔片、或固體攝影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的一例的概念剖面圖。該彩色液晶顯示裝置10為背面具有背光單元12的液晶面板,液晶面板配置有與配置在貼附有偏光膜的2片玻璃基板14、 玻璃基板15之間的所有畫素相對應的TFT16的元件。在形成於玻璃基板上的各元件中,藉由形成於硬化膜17中的接觸孔18而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、及配置有黑色矩陣的RGB彩色濾光片22。
作為背光源的光源,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.綠色等的多色LED、螢光燈(冷陰極管)、有機EL等。
另外,液晶顯示裝置亦可製成3D(立體視)型的裝置、或觸控面板型的裝置。進而,亦可設定成可撓型,並可用作日本專利特開2011-145686號公報中所記載的第2層間絕緣膜(48)、或日本專利特開2009-258758號公報中所記載的層間絕緣膜(520)。
[有機EL顯示裝置]
本發明的有機EL顯示裝置的特徵在於具備本發明的硬化膜。
作為本發明的有機EL顯示裝置,除具有使用上述本發明的感光性樹脂組成物所形成的平坦化膜或層間絕緣膜以外,並無特別限制,可列舉採用各種構造的公知的各種有機EL顯示裝置或液晶顯示裝置。
例如,作為本發明的有機EL顯示裝置所具備的TFT(Thin-Film Transistor)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特性優異,因此可與該些TFT組合後較佳地使用。
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,且具有平坦化膜4。
於玻璃基板6上形成底閘極型的TFT1,並在覆蓋該TFT1的狀態下形成包含Si3N4的絕緣膜3。於絕緣膜3上形成此處省略了圖示的接觸孔後,經由該接觸孔而在絕緣膜3上形成連接於TFT1的配線2(高度為1.0μm)。配線2是用以將TFT1間、或將其後的步驟中形成的有機EL元件與TFT1加以連接的線。
進而,為了使由配線2的形成所產生的凹凸平坦化,於埋入由配線2所產生的凹凸的狀態下,在絕緣膜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,使包含ITO的第一電極5經由接觸孔7連接於配線2而形成在平坦化膜4上。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與其後的步驟中所形成的第二電極之間的短路。
進而,雖然圖2中未圖示,但隔著所期望的圖案罩幕而依次進行蒸鍍來設置電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層,繼而,於基板上方的整個面上形成包含Al的第二電極,然後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,而獲得於各有機EL元件上連接用以對其進行驅動的TFT1而成的主動矩陣型的有機EL顯示裝置。
本發明的感光性樹脂組成物由於硬化性及硬化膜特性 優異,因此將使用本發明的感光性樹脂組成物所形成的抗蝕劑圖案製成隔離壁來作為微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)用元件的構造構件、或作為機械驅動零件的一部分加以組裝後使用。作為此種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、影像感測器、電子紙、噴墨頭、生物晶片、密封劑等零件。更具體的例子於日本專利特表2007-522531、日本專利特開2008-250200、日本專利特開2009-263544等中有例示。
本發明的感光性樹脂組成物由於平坦性或透明性優異,因此亦可用於形成例如日本專利特開2011-107476號公報的圖2中所記載的堆積層(16)及平坦化膜(57)、日本專利特開2010-9793號公報的圖4(a)中所記載的隔離壁(12)及平坦化膜(102)、日本專利特開2010-27591號公報的圖10中所記載的堆積層(221)及第3層間絕緣膜(216b)、日本專利特開2009-128577號公報的圖4(a)中所記載的第2層間絕緣膜(125)及第3層間絕緣膜(126)、日本專利特開2010-182638號公報的圖3中所記載的平坦化膜(12)及畫素分離絕緣膜(14)等。除此以外,亦可適宜地用於用以將液晶顯示裝置中的液晶層的厚度保持為固定的間隔片,或者傳真機、電子影印機、固體攝影元件等的晶載彩色濾光片的成像光學系統或光纖連接器的微透鏡。
[實施例]
以下,列舉實施例來更具體地說明本發明。只要不脫離本發明的主旨,則以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理程序等可適宜變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示的具體例。
以下,列舉實施例來更具體地說明本發明。只要不脫離本發明的主旨,則以下的實施例中所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理程序等可適宜變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示的具體例。再者,只要事先無特別說明,則「份」、「%」為質量基準。
V-601:二甲基2,2'-偶氮雙(丙酸2-甲酯)(和光純藥工業公司製造)
V-65:2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(和光純藥工業公司製造)
MEDG(二乙二醇乙基甲基醚):Hisolve EDM(東邦化學工業公司製造)
PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯):(昭和電工公司製造)
ANON(環己酮):(東京化成工業公司製造)
[A成分]
(構成單元(a1)的原料)
<MAEVE的合成>
向乙基乙烯基醚144.2份(2莫耳當量)中添加吩噻嗪0.5份,於反應系統中一面冷卻至10℃以下一面滴加甲基丙烯酸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,然後於室溫下放置一夜。向反應液中添加碳酸氫鈉5份及硫酸鈉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,對殘渣的黃色油狀物進行減壓蒸餾,而獲得作為無色油狀物的沸點(bp.)43℃/7mmHg~45℃/7mmHg餾分的甲基丙烯酸1-乙氧基乙酯134.0份。
<MATHF的合成>
先將甲基丙烯酸(86g,1mol)冷卻至15℃,然後添加樟腦磺酸(4.6g,0.02mol)。向該溶液中滴加2-二氫呋喃(71g,1mol,1.0當量)。攪拌1小時後,添加飽和碳酸氫鈉(500mL),並利用乙酸乙酯(500mL)進行萃取,利用硫酸鎂進行乾燥後,將不溶物過濾,然後於40℃以下進行減壓濃縮,對殘渣的黃色油狀物進行減壓蒸餾,而獲得作為無色油狀物的沸點(bp.)54℃/3.5mmHg~56℃/3.5mmHg餾分的甲基丙烯酸四氫-2H-呋喃-2-基酯(MATHF)125g(產率為80%)。
(構成單元(a4)的原料)
內酯(1):2-氧代氧雜環戊烷-3-基=甲基丙烯酸酯
[化37]
內酯(2):5-氧代氧雜環戊烷-3-基=甲基丙烯酸酯
內酯(3):6-氰基-5-氧代-4-氧雜三環[4.2.1.03.7]壬烷-2-基=甲基丙烯酸酯
內酯(4):縮環內酯單體A
<縮環內酯單體A(內酯(4))的合成>
根據日本專利特開2006-146143號公報的段落0256~段落0259中所記載的方法(合成例1)來合成。
內酯(5):5,5-二甲基-2-氧代氧雜環戊烷-3-基=甲基丙烯酸酯
<<5,5-二甲基-2-氧代氧雜環戊烷-3-基=甲基丙烯酸酯(內酯(5))的合成>>
於三口燒瓶中使乙腈(500mL)、泛內酯(東京化成製造,130g)與三乙胺(東京化成製造,101g)溶解,利用冰浴冷卻至0℃ 後,滴加甲基丙烯醯氯(東京化成製造,104g)。昇溫至室溫為止,並攪拌2小時。添加水與乙酸乙酯,對有機層進行萃取,利用硫酸鎂進行乾燥後加以濃縮。將該濃縮物供於矽膠管柱層析法,藉此獲得目標物(160g,81%)。
(構成單元(a3)的原料)
N-環己基順丁烯二醯亞胺
甲基丙烯酸4-羥基苯酯
[B成分]
B-1:下述結構的化合物
[化44]
B-2:下述結構的化合物
B-3:下述結構的化合物
B-4:IRGACURE PAG-103
B-7:下述結構的化合物
<聚合物A-1的聚合例>
(導入γ-丁內酯甲基丙烯酸酯(Gamma-Butyrolactone Methacrylate,GBLMA)的例子)
向三口燒瓶中導入MEDG(41g),於氮氣環境下(N2流量50ml/min),在70℃下以200rpm進行攪拌。於室溫下,歷時2小時向該溶液中緩慢地添加MATHF(40mol%,24.99g)、MAA(10mol%,3.44g)、MMA(10mol%,4.00g)、GMA(30mol%,17.06g)、GBLMA(10mol%,6.81g)與V-65(相對於單體為4mol%,3.97g)來溶解於MEDG(41g)中。於70℃下進行後反應,並攪拌4小時,藉此獲得聚合物A-1。
再者,製備固體成分濃度為40質量%的聚合物溶液。將固體成分濃度設為單體質量/(單體質量+溶劑質量)×100(単位:質量%)。
<聚合物A-2~聚合物A-50的合成例>
如下述表所示般變更單體種類等,合成其他聚合物A-2~聚合物A-50。將聚合物的固體成分濃度設為40質量%。
<聚合物A'-1的聚合例>
向三口燒瓶中導入MEDG(40g),於氮氣環境下(N2流量50ml/min),在70℃下以200rpm進行攪拌。於室溫下,歷時2小時向該溶液中緩慢地添加MATHF(40mol%,24.99g)、MAA(10mol%,3.44g)、MMA(10mol%,4.00g)、GMA(30mol%,17.06g)、HEMA(10mol%,5.21g)與V-65(相對於單體為4mol%,3.97g)來溶解於MEDG(40g)中。於70℃下進行後反應,並攪拌4小時,藉此獲得A'-1。
<聚合物A'-2~聚合物A'-18的聚合例>
如下述表所示般變更單體種類等,合成其他聚合物A'-2~聚合物A'-18。將聚合物A'-2~聚合物A'-18的固體成分濃度設為40質量%。
上述表3~表7中,表中的未特別附加單位的數值將mol%作為單位。聚合起始劑及添加劑的數值是將單體成分設為100mol%時的mol%。固體成分濃度作為單體質量/(單體質量+溶劑質量)×100(單位:質量%)來表示。當使用V-601作為聚合起始劑時,將反應溫度設為90℃,當使用V-65作為聚合起始劑時,將反應溫度設為70℃。
<感光性樹脂組成物的製備>
以變成下述表8~表12所示的固體成分比的方式,使聚合物、光酸產生劑、增感劑、鹼性化合物、交聯劑、抗氧化劑、烷氧基矽烷化合物、界面活性劑及其他成分於溶劑(MEDG)中溶解混合至固體成分濃度變成25質量%為止,然後使用口徑為0.2μm的聚四氟乙烯製過濾器進行過濾,而獲得各種實施例及比較例的感光性樹脂組成物。
<感度的評價>
使玻璃基板(EAGLEXG,0.7mm厚(康寧(Corning)公司製造))於六甲基二矽氮烷(HMDS)蒸氣下暴露30秒,旋塗各感光性樹脂組成物後,於90℃下在加熱板上進行120秒預烘烤來使溶劑揮發,而形成膜厚為3.0μm的感光性樹脂組成物層。
繼而,使用佳能(股份)製造的MPA 5500CF(高壓水銀燈),隔著規定的遮罩對所獲得的感光性樹脂組成物層進行曝光。然後,利用鹼性顯影液(2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液),於23℃下對曝光後的感光性樹脂組成物層進行60秒顯影後,利用超純水 進行20秒淋洗。將藉由該些操作來對10μm的孔進行解析時的最佳i射線曝光量(Eopt)設為感度。
A:未滿100mJ/cm2
B:100mJ/cm2以上、未滿200mJ/cm2
C:200mJ/cm2以上、未滿300mJ/cm2
D:300mJ/cm2以上、未滿400mJ/cm2
E:400mJ/cm2以上
<耐化學品性的評價>
使玻璃基板於六甲基二矽氮烷(HMDS)蒸氣下暴露30秒,將各感光性樹脂組成物旋塗於該基板上後,於90℃下在加熱板上進行120秒預烘烤來使溶劑揮發,而形成膜厚為3.0μm的感光性樹脂組成物層。繼而,使用超高壓水銀燈以累計照射量變成300mJ/cm2(能量強度:20mW/cm2,i射線)的方式進行曝光,利用烘箱於230℃下對該基板進行30分鐘加熱。
測定所獲得的硬化膜的膜厚(T1)。而且,使形成有該硬化膜的基板於將溫度控制成60℃的二甲基亞碸:單乙醇胺=3:7溶液中浸漬3分鐘後,測定浸漬後的硬化膜的膜厚(t1),並算出由浸漬所引起的膜厚變化率{| t1-T1 |/T1}×100[%]。將結果示於下述表中。
越小越佳,C以上為實用上無問題的水準。
A:未滿2%
B:2%以上、未滿3%
C:3%以上、未滿4%
D:4%以上、未滿6%
E:6%以上
<相對介電常數的評價>
將各感光性樹脂組成物旋塗於裸晶圓基板(N型低電阻)(三菱住友(SUMCO)公司製造)上後,於90℃下在加熱板上進行120秒預烘烤來使溶劑揮發,而形成膜厚為3.0μm的感光性樹脂組成物層。繼而,使用超高壓水銀燈以累計照射量變成300mJ/cm2(能量強度:20mW/cm2,i射線)的方式進行曝光,利用烘箱於230℃下對該基板進行30分鐘加熱。
針對該硬化膜,使用CVmap92A(四維股份有限公司(Four Dimensions Inc.)製造),以1MHz的測定頻率來測定相對介電常數。
A:未滿3.6
B:3.6以上、未滿3.8
C:3.8以上、未滿4.0
D:4.0以上、未滿4.2
E:4.2以上
以下的表8~表12中的數值以「質量%」為基準。
如根據上述結果而明確般,可知本發明的組成物藉由在上述(A)聚合物成分中包含至少1種(a4)含有內酯結構的構成單元,或包含至少1種含有上述構成單元(a4),且不含(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、及(a2)含有交聯性基的構成單元的聚合物,而可維持高感度,並使耐化學品性變得良好,且進一步降低相對介電常數。
<實施例127>
於實施例16中,將曝光機自佳能(股份)製造的MPA 5500CF變更成尼康(Nikon)(股份)製造的FX-803M(gh-Line步進機),除此以外,同樣地進行實施例127。感度的評價為與實施例1相同的水準。
<實施例128>
於實施例1中,將曝光機自佳能(股份)製造的MPA 5500CF變更成355nm雷射曝光機來進行355nm雷射曝光,除此以外,同樣地進行實施例128。此處,使用V科技(V-Technology)股份有限公司製造的「AEGIS」(波長為355nm,脈衝寬度為6 nsec)作為355nm雷射曝光機,並使用奧菲爾(OPHIR)公司製造的「PE10B-V2」來測定曝光量。
感度的評價為與實施例1相同的水準。
<實施例129>
於日本專利第3321003號公報的圖1中所記載的主動矩陣型液晶顯示裝置中,以如下方式形成硬化膜17作為層間絕緣膜,而 獲得實施例55的液晶顯示裝置。即,使用實施例1的感光性樹脂組成物,形成硬化膜17作為層間絕緣膜。
即,作為使日本專利第3321003號公報的第58段的基板與層間絕緣膜17的潤濕性提昇的前處理,使基板於六甲基二矽氮烷(HMDS)蒸氣下暴露30秒,其後,旋塗實施例1的感光性樹脂組成物後,於90℃下在加熱板上進行2分鐘預烘烤來使溶劑揮發,而形成膜厚為3μm的感光性樹脂組成物層。繼而,使用佳能(股份)製造的MPA 5500CF(高壓水銀燈),隔著10μmφ的孔圖案的遮罩以變成80mJ/cm2的方式對所獲得的感光性樹脂組成物層進行曝光。然後,利用鹼性顯影液(2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液),於23℃下對曝光後的感光性樹脂組成物層進行60秒覆液顯影後,利用超純水進行20秒淋洗。繼而,使用超高壓水銀燈以累計照射量變成300mJ/cm2(能量強度:20mW/cm2,i射線)的方式進行全面曝光,其後,利用烘箱於230℃下對該基板進行30分鐘加熱而獲得硬化膜。
塗佈上述感光性樹脂組成物時的塗佈性良好,於曝光、顯影、煅燒後所獲得的硬化膜中,未發現皺褶或裂痕的產生。
對所獲得的液晶顯示裝置施加驅動電壓的結果,可知其為顯示出良好的顯示特性、且可靠性高的液晶顯示裝置。
<實施例130>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便於省略作為基板的前處理的六甲基二矽氮烷(HMDS) 處理,而塗佈實施例1的感光性樹脂組成物的情況下,所獲得的硬化膜亦為無圖案的缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。可認為其原因在於:本發明的組成物與基板的密接性優異。就提昇生產性的觀點而言,省略上述基板的前處理的步驟亦較佳。
<實施例131>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便於預烘烤後導入減壓乾燥步驟(真空乾燥(Vacuum Dry,VCD)),所獲得的硬化膜亦為無圖案的缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。就對應於組成物的固體成分濃度或膜厚,抑制塗佈不均的觀點而言,導入減壓乾燥步驟亦較佳。
<實施例132>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便於進行遮罩曝光後至顯影步驟的期間內導入PEB步驟,所獲得的硬化膜亦為無圖案的缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。就提高尺寸穩定性的觀點而言,導入PEB步驟亦較佳。
<實施例133>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便將鹼性顯影液自2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液變更成0.4%的氫氧化四甲基銨水溶液,所獲得的硬化膜亦為無圖案的 缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。可認為其原因在於:本發明的組成物與基板的密接性優異。
<實施例134>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便將鹼顯影方法自覆液顯影變更成噴淋顯影,所獲得的硬化膜亦為無圖案的缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。可認為其原因在於:本發明的組成物與基板的密接性優異。
<實施例135>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,即便將鹼性顯影液自2.38%的氫氧化四甲基銨水溶液變更成0.04%的KOH水溶液,所獲得的硬化膜亦為無圖案的缺失或剝落的良好的狀態。另外,作為液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。可認為其原因在於:本發明的組成物與基板的密接性優異。
<實施例136>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,省略顯影.淋洗後的全面曝光的步驟,利用烘箱於230℃下加熱30分鐘而獲得硬化膜。作為所獲得的液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。可認為其原因在於:本發明的組成物的耐化學品性優異。就提昇生產性的觀點而言,省略全面曝光 的步驟亦較佳。
<實施例137>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,在全面曝光的步驟與利用烘箱於230℃下加熱30分鐘的步驟之間,追加於100℃下在加熱板上進行3分鐘加熱的步驟。作為所獲得的液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。就使孔圖案的形狀齊整這一觀點而言,追加本步驟亦較佳。
<實施例138>
僅變更以下的製程,而獲得與實施例129相同的液晶顯示裝置。即,在顯影.淋洗的步驟與全面曝光的步驟之間,追加於100℃下在加熱板上進行3分鐘加熱的步驟。作為所獲得的液晶顯示裝置的性能亦與實施例129同樣地良好。就使孔圖案的形狀齊整這一觀點而言,追加本步驟亦較佳。
藉由以下的方法來製作使用TFT的有機EL顯示裝置(參照圖2)。
於玻璃基板6上形成底閘極型的TFT1,並在覆蓋該TFT1的狀態下形成包含Si3N4的絕緣膜3。繼而,於該絕緣膜3上形成此處省略了圖示的接觸孔後,經由該接觸孔而於絕緣膜3上形成連接於TFT1的配線2(高度為1.0μm)。該配線2是用以將TFT1間、或將其後的步驟中形成的有機EL元件與TFT1加以連接的線。
進而,為了使由配線2的形成所產生的凹凸平坦化,於埋入由配線2所產生的凹凸的狀態下,朝絕緣膜3上形成平坦化 膜4。朝絕緣膜3上的平坦化膜4的形成是將實施例1的感光性樹脂組成物旋塗於基板上,在加熱板上進行預烘烤(90℃/120秒)後,使用高壓水銀燈自遮罩上照射80mJ/cm2(能量強度為20mW/cm2)的i射線(365nm),然後利用鹼性水溶液(2.38%的TMAH水溶液)進行顯影而形成圖案,使用超高壓水銀燈以累計照射量變成300mJ/cm2(能量強度:20mW/cm2,i射線)的方式進行全面曝光,然後於230℃下進行30分鐘的加熱處理。
塗佈感光性樹脂組成物時的塗佈性良好,於曝光、顯影、煅燒後所獲得的硬化膜中,未發現皺褶或裂痕的產生。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,於所獲得的平坦化膜4上形成底部發光型的有機EL元件。首先,使包含ITO的第一電極5經由接觸孔7連接於配線2而形成在平坦化膜4上。其後,塗佈抗蝕劑,並進行預烘烤,隔著所期望的圖案的遮罩進行曝光,然後進行顯影。將該抗蝕劑圖案作為遮罩,藉由使用ITO蝕刻劑的濕式蝕刻來進行圖案加工。其後,於50℃下,使用抗蝕劑剝離液(Remover 100,安智電子材料(AZ Electronic Materials)公司製造)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。將實施例1的感光性樹脂組成物用於絕緣膜8,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與其後的步驟中所形成的第二電極之間的短路。
進而,於真空蒸鍍裝置內,隔著所期望的圖案遮罩而依次進行蒸鍍來設置電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層。繼而,於基板上方的整個面上形成包含Al的第二電極。自蒸鍍機中取出所獲得的上述基板,藉由使用紫外線硬化型環氧樹脂與密封用玻璃板進行貼合來密封。
如以上般,獲得於各有機EL元件上連接用以對其進行驅動的TFT1而成的主動矩陣型的有機EL顯示裝置。經由驅動電路而施加電壓的結果,可知其為顯示出良好的顯示特性、且可靠性高的有機EL顯示裝置。
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

Claims (16)

  1. 一種感光性樹脂組成物,其為層間絕緣膜形成用,其包括:(A)含有滿足下述(1)及下述(2)的至少一方的聚合物的聚合物成分,(1)具有(a1)含有酸基由酸分解性基保護的基的構成單元、及(a2)含有交聯性基的構成單元的聚合物,或(2)具有所述構成單元(a1)的聚合物及具有所述構成單元(a2)的聚合物;(B)光酸產生劑;以及(C)溶劑;於所述(A)聚合物成分中,包含至少1種(a4)含有內酯結構的構成單元,或包含至少1種含有所述構成單元(a4)、且不含所述構成單元(a1)及所述構成單元(a2)的聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的感光性樹脂組成物,其中所述含有內酯結構的構成單元(a4)含有由下述通式(1)所表示的基, 通式(1)中,RA1表示取代基,n1個RA1分別獨立,可相同, 亦可不同;Z1表示含有-O-C(=O)-的單環結構或多環結構;n1表示0以上的整數。
  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,其中所述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(2)表示, 通式(2)中,RX1表示氫原子或烷基;RA2表示取代基,n2個RA2分別獨立,可相同,亦可不同;A1表示單鍵或二價的連結基;Z2表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構;n2表示0以上的整數。
  4. 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,其中所述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(3)表示,通式(3) 通式(3)中,RX2表示氫原子或烷基;RA3表示取代基,n3個RA3分別獨立,可相同,亦可不同;A2表示單鍵或二價的連結基;Z3表示含有由-O-C(=O)-所表示的基的單環結構或多環結構;n3表示0以上的整數;X1表示氧原子或-NR"-;R"表示氫原子或烷基。
  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,其中所述內酯結構為形成5員環或6員環的內酯結構。
  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,其中所述構成單元(a1)為含有羧基由縮醛的形式保護的基的構成單元。
  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,其中所述構成單元(a1)為由下述通式(1-11)所表示的構成單元,通式(1-11) 通式(1-11)中,R1及R2分別表示氫原子、烷基或芳基,至少R1及R2的任一方為烷基或芳基,R3表示烷基或芳基,R1或R2與R3可連結而形成環狀醚,R4表示氫原子或甲基,X表示單鍵或伸芳基。
  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,其中所述交聯性基為選自環氧基、氧雜環丁烷基及-NH-CH2-OR中的至少1種,R為氫原子或碳數為1~20的烷基。
  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,其中所述(B)光酸產生劑為肟磺酸酯化合物或鎓鹽化合物。
  10. 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,其中所述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(4)~通式(7)表示,
  11. 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,其中所述含有內酯結構的構成單元(a4)由以下的通式(4)表示,
  12. 一種層間絕緣膜的製造方法,其包括:(1)將如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述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)對經顯影的感光性樹脂組成物進行熱硬化的後烘烤步驟。
  13. 一種層間絕緣膜,其是使如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的感光性樹脂組成物硬化而形成。
  14. 一種層間絕緣膜,其是藉由如申請專利範圍第12項所述的層間絕緣膜的製造方法而形成。
  15. 一種液晶顯示裝置,其包括如申請專利範圍第13項或第14項所述的層間絕緣膜。
  16. 一種有機電致發光顯示裝置,其包括如申請專利範圍第13項或第14項所述的層間絕緣膜。
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