TWI806971B - 感光性組成物 - Google Patents

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日商富士軟片股份有限公司
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Abstract

一種感光性組成物,其用於脈衝曝光且包含色材A、光自由基聚合起始劑B及自由基聚合性化合物C,在自由基聚合性化合物C的總質量中重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1的含量為70質量%以上。

Description

感光性組成物
本發明係關於一種包含色材之感光性組成物。更具體而言,係關於一種用於固體攝像元件或濾色器等之感光性組成物。
隨著數位相機、附有相機的行動電話等的普及,對電荷耦合元件(CCD)影像感測器等固體攝像元件的需要大大增加。濾色器用作顯示器或光學元件的核心裝置。濾色器通常具備紅、綠及藍該3原色的像素(著色圖案),發揮將透射光分解成3原色之作用。
使用包含色材之感光性組成物來形成濾色器。例如,專利文獻1中記載有關於一種利用了300nm以下的超短波長曝光器之固體攝像元件的濾色器製造用感光性組成物之發明。又,專利文獻2中記載有,使用至少含有具有不飽和雙鍵之分散樹脂、顏料、光聚合起始劑、溶劑且顏料的質量大於固體成分的總量的50質量%且95質量%以下之感光性組成物來製造濾色器。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2012-532334號公報 [專利文獻2]日本特開2008-165020號公報
關於使用包含色材之感光性組成物來形成之膜,期望其具有優異的耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性。
又,近年來,濾色器中正在進行圖案尺寸的微細化。因此,用於形成濾色器等之感光性組成物中,期望進一步提高光微影性。
本發明的目的在於提供一種能夠形成具有優異之光微影性並且耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性優異之膜之感光性組成物。
本發明人對感光性組成物進行深入研究之結果,發現能夠藉由後述之感光性組成物來實現目的,從而完成了本發明。藉此,本發明提供以下。 <1>一種感光性組成物,其用於脈衝曝光且包含色材A、光自由基聚合起始劑B及自由基聚合性化合物C, 在自由基聚合性化合物C的總質量中重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1的含量為70質量%以上。 <2>如<1>所述之感光性組成物,其中 色材A為顏料。 <3>如<1>或<2>所述之感光性組成物,其中 在感光性組成物的總固體成分中色材A的含量為50質量%以上。 <4>如<1>至<3>中任一項所述之感光性組成物,其中 在感光性組成物的總固體成分中光自由基聚合起始劑B的含量為2~10質量%。 <5>如<1>至<4>中任一項所述之感光性組成物,其中 在感光性組成物的總固體成分中色材A與自由基聚合性化合物C1的合計量為80質量%以上。 <6>如<1>至<5>中任一項所述之感光性組成物,其中 感光性組成物中所包含之重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1在除了色材A及光自由基聚合起始劑B以外的化合物的合計質量中的含量為60質量%以上。 <7>如<1>至<6>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1具有酸基。 <8>如<7>所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1的酸值為30~150mgKOH/g。 <9>如<1>至<8>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元。 <10>如<1>至<9>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元及具有接枝鏈之重複單元。 <11>如<1>至<10>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基量為0.2~3.0mmol/g。 <12>如<1>至<11>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1的重量平均分子量為5000~40000。 <13>如<1>至<12>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C1為分散劑。 <14>如<1>至<13>中任一項所述之感光性組成物,其中 自由基聚合性化合物C包含自由基聚合性化合物C1及分子量小於3000的自由基聚合性化合物C2, 在自由基聚合性化合物C1與自由基聚合性化合物C2的合計量中自由基聚合性化合物C1的含量為93~99.5質量%。 <15>如<1>至<14>中任一項所述之感光性組成物,其為用於利用波長300nm以下的光進行脈衝曝光之感光性組成物。 <16>如<1>至<15>中任一項所述之感光性組成物,其為用於在最大瞬間照度50000000W/m2 以上的條件下進行脈衝曝光之感光性組成物。 <17>如<1>至<16>中任一項所述之感光性組成物,其為固體攝像元件用感光性組成物。 <18>如<1>至<17>中任一項所述之感光性組成物,其為濾色器用感光性組成物。 [發明效果]
依據本發明,能夠提供一種能夠形成具有優異之光微影性並且耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性優異之膜之感光性組成物。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。 本說明書中,“~”是以將其前後所記載之數值作為下限值及上限值而包含之含義來使用。 本說明書中之基團(原子團)的標記中,未標有經取代及未經取代之標記包含不具有取代基之基團(原子團),並且還包含具有取代基之基團(原子團)。例如,“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),而且還包含具有取代基之烷基(經取代之烷基)。 本說明書中,“(甲基)烯丙基”表示烯丙基及甲基烯丙基這兩者或其中任一個,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯這兩者或其中任一個,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸這兩者或其中任一個,“(甲基)丙烯醯基”表示丙烯醯基及甲基丙烯醯基這兩者或其中任一個。 本說明書中,重量平均分子量及數平均分子量為藉由GPC(凝膠滲透層析)法測量出之聚苯乙烯換算值。 本說明書中,所謂紅外線係指波長為700~2500nm的光。 本說明書中,顏料係指難以在溶劑中溶解之化合物。例如,顏料在23℃的水100g及23℃的丙二醇單甲醚乙酸酯100g中之溶解度皆係0.1g以下為較佳,0.01g以下為更佳。 本說明書中,總固體成分係指從組成物的所有成分中去除溶劑後之成分的總質量。 本說明書中,“步驟”這一術語不僅包含獨立之步驟,即使在無法與其他步驟明確區分之情況下,只要能夠達成該步驟的所期望的作用,則包含於本術語中。
<感光性組成物> 本發明的感光性組成物用於脈衝曝光,其特徵為,該感光性組成物包含色材A、光自由基聚合起始劑B及自由基聚合性化合物C,在自由基聚合性化合物C的總質量中重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1的含量為70質量%以上。
藉由對本發明的感光性組成物進行脈衝曝光,能夠在曝光部中瞬間由光自由基聚合起始劑B等大量地產生自由基。藉由在曝光部中瞬間大量地產生自由基,依據抑制因氧而引起之失活等的效果,能夠有效地硬化硬化性化合物,因此能夠僅對曝光部選擇性地進行硬化,能夠沿著遮罩形狀形成圖案。因此,藉由本發明的感光性組成物為用於脈衝曝光的感光性組成物,具有優異之光微影性。又,藉由在曝光部中瞬間大量地產生自由基,能夠有效地進行自由基聚合性化合物C彼此的聚合反應,從而能夠減少未反應的自由基聚合性化合物的殘存量。另外,分子量大的自由基聚合性化合物通常傾向於反應性較低,但是能夠藉由脈衝曝光在曝光部中瞬間大量地產生自由基,因此即使為分子量大的自由基聚合性化合物,亦能夠迅速進行反應硬化。又,通常未反應的自由基聚合性化合物的分子量愈小,愈傾向於容易溶解於溶劑等。因此,低分子量的未反應的自由基聚合性化合物的殘存量愈多,耐溶劑性等愈容易傾向於降低,但是本發明的感光性組成物中所包含之自由基聚合性化合物C包含70質量%以上的分子量大的自由基聚合性化合物C1,因此能夠極大地減少低分子量的未反應的自由基聚合性化合物的殘存量。又,推測為在感光性組成物中色材A以被分子量大的自由基聚合性化合物C1覆蓋的方式存在,從而推測為在該等狀態下硬化自由基聚合性化合物C1,藉此能夠在膜中確實地保持色材A。因此,藉由本發明的感光性組成物為用於脈衝曝光的感光性組成物,能夠形成耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性等優異之膜。另外,脈衝曝光係指在短時間(例如毫秒等級以下)的週期內反覆光的照射與暫停來進行曝光之方式的曝光方法。
本發明的感光性組成物為用於脈衝曝光之感光性組成物。用於曝光之光可以為超過波長300nm之光,亦可以為波長300nm以下的光,但是從更容易顯著地得到本發明的效果之理由考慮,波長300nm以下的光為較佳,波長270nm以下的光為更佳,波長250nm以下的光為進一步較佳。又,前述的光係波長180nm以上的光為較佳。具體而言,可舉出KrF射線(波長248nm)、ArF射線(波長193nm)等,從更容易顯著地得到本發明的效果之理由考慮,KrF射線(波長248nm)為較佳。
脈衝曝光的曝光條件係如下條件為較佳。從容易瞬間大量地產生自由基之理由考慮,脈衝寬度係100奈秒(ns)以下為較佳,50奈秒以下為更佳,30奈秒以下為進一步較佳。脈衝寬度的下限並無特別限定,但是能夠設為1飛秒(fs)以上,亦能夠設為10飛秒以上。從藉由曝光熱容易熱聚合自由基聚合性化合物來容易形成耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性等更優異之膜之理由考慮,頻率係1kHz以上為較佳,2kHz以上為更佳,4kHz以上為進一步較佳。從容易抑制因曝光熱而引起之基板等的變形之理由考慮,頻率的上限係50kHz以下為較佳,20kHz以下為更佳,10kHz以下為進一步較佳。從硬化性的觀點考慮,最大瞬間照度係50000000W/m2 以上為較佳,100000000W/m2 以上為更佳,200000000W/m2 以上為進一步較佳。又,從抑制高照度失效的觀點考慮,最大瞬間照度的上限係1000000000W/m2 以下為較佳,800000000W/m2 以下為更佳,500000000W/m2 以下為進一步較佳。另外,脈衝寬度係指照射脈衝週期中的光之時間的長度。又,頻率係指每1秒鐘的脈衝週期的次數。又,最大瞬間照度係指在脈衝週期中照射光之時間內的平均照度。又,脈衝週期係指將脈衝曝光中的光的照射與暫停設為1週期之週期。
本發明的感光性組成物可較佳地用作著色像素、黑色像素、遮光膜、紅外線透射濾波器層的像素等的形成用組成物。作為著色像素,可舉出選自紅色、藍色、綠色、青色、品紅色及黃色中之色相的像素。作為紅外線透射濾波器層的像素,可舉出滿足波長400~640nm的範圍內的透射率的最大值係20%以下(較佳為15%以下,更佳為10%以下),波長1100~1300nm的範圍內的透射率的最小值係70%以上(較佳為75%以上,更佳為80%以上)之分光特性之過濾器層的像素等。又,紅外線透射濾波器層的像素為滿足以下的(1)~(4)中的任一分光特性之過濾器層的像素亦為較佳。 (1):波長400~640nm的範圍內的透射率的最大值係20%以下(較佳為15%以下,更佳為10%以下)且波長800~1300nm的範圍內的透射率的最小值係70%以上(較佳為75%以上,更佳為80%以上)之過濾器層的像素。 (2):波長400~750nm的範圍內的透射率的最大值係20%以下(較佳為15%以下,更佳為10%以下)且波長900~1300nm的範圍內的透射率的最小值係70%以上(較佳為75%以上,更佳為80%以上)之過濾器層的像素。 (3):波長400~830nm的範圍內的透射率的最大值係20%以下(較佳為15%以下,更佳為10%以下)且波長1000~1300nm的範圍內的透射率的最小值係70%以上(較佳為75%以上,更佳為80%以上)之過濾器層的像素。 (4):波長400~950nm的範圍內的透射率的最大值係20%以下(較佳為15%以下,更佳為10%以下)且波長1100~1300nm的範圍內的透射率的最小值係70%以上(較佳為75%以上,更佳為80%以上)之過濾器層的像素。
將本發明的感光性組成物用作紅外線透射濾波器層的像素形成用組成物之情況下,本發明的感光性組成物滿足波長400~640nm的範圍內的吸光度的最小值Amin與波長1100~1300nm的範圍內的吸光度的最大值Bmax之比Amin/Bmax係5以上之分光特性為較佳。Amin/Bmax係7.5以上為更佳,15以上為進一步較佳,30以上為特佳。
任意波長λ中的吸光度Aλ藉由以下式(1)來定義。 Aλ=-log(Tλ/100)……(1) Aλ係波長λ中的吸光度,Tλ係波長λ中的透射率(%)。 在本發明中,吸光度的值可以為在溶液的狀態下測量出之值,亦可以為在使用感光性組成物製作出之膜的狀態下測量出之值。在膜的狀態下測量吸光度之情況下,藉由旋轉塗佈等方法以乾燥後的膜的厚度成為既定的厚度的方式在玻璃基板上塗佈感光性組成物,並使用利用加熱板在100℃下乾燥120秒鐘而製備之膜來測量為較佳。
將本發明的感光性組成物用作紅外線透射濾波器層的像素形成用組成物之情況下,本發明的感光性組成物滿足以下的(11)~(14)中的任一分光特性為更佳。 (11):波長400~640nm的範圍內的吸光度的最小值Amin1與波長800~1300nm的範圍內的吸光度的最大值Bmax1之比Amin1/Bmax1係5以上,7.5以上為較佳,15以上為更佳,30以上為進一步較佳。依據該態樣,能夠形成遮擋波長400~640nm的範圍的光並能夠透射波長720nm以上的光的膜。 (12):波長400~750nm的範圍內的吸光度的最小值Amin2與波長900~1300nm的範圍內的吸光度的最大值Bmax2之比Amin2/Bmax2係5以上,7.5以上為較佳,15以上為更佳,30以上為進一步較佳。依據該態樣,能夠形成遮擋波長400~750nm的範圍的光且能夠形成透射波長850nm以上的光的膜。 (13):波長400~850nm的範圍內的吸光度的最小值Amin3與波長1000~1300nm的範圍內的吸光度的最大值Bmax3之比Amin3/Bmax3係5以上,7.5以上為較佳,15以上為更佳,30以上為進一步較佳。依據該態樣,能夠形成遮擋波長400~850nm的範圍的光且能夠透射波長940nm以上的光的膜。 (14):波長400~950nm的範圍內的吸光度的最小值Amin4與波長1100~1300nm的範圍內的吸光度的最大值Bmax4之比Amin4/Bmax4係5以上,7.5以上為較佳,15以上為更佳,30以上為進一步較佳。依據該態樣,能夠形成遮擋波長400~950nm的範圍的光且能夠透射波長1040nm以上的光的膜。
本發明的感光性組成物能夠較佳地用作固體攝像元件用感光性組成物。又,本發明的感光性組成物能夠較佳地用作濾色器用感光性組成物。具體而言,能夠較佳地用作濾色器的像素形成用感光性組成物,能夠更佳地用作固體攝像元件中所使用之濾色器的像素形成用感光性組成物。
以下,對本發明的感光性組成物中所使用之各成分進行說明。
<<色材A>> 本發明的感光性組成物包含色材A(以下,簡稱為色材)。作為色材,可舉出彩色著色劑、黑色著色劑、紅外線吸收色素等。本發明的感光性組成物中所使用之色材至少包含彩色著色劑為較佳。又,本發明的感光性組成物中所使用之色材係顏料為較佳。依據該態樣,容易得到耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性等優異之膜。又,本發明中,作為色材,亦可以併用顏料及染料。併用兩者之情況下,在色材的總質量中顏料的含量係50質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,90質量%以上為進一步較佳。
(彩色著色劑) 作為彩色著色劑,可舉出紅色著色劑、綠色著色劑、藍色著色劑、黃色著色劑、紫色著色劑、橙色著色劑等。彩色著色劑可以為顏料,亦可以為染料。顏料為較佳。顏料的平均粒徑(r)係20nm≦r≦300nm為較佳,25nm≦r≦250nm為更佳,30nm≦r≦200nm為進一步較佳。在此所謂“平均粒徑”係指關於聚合有顏料的一次粒子之二次粒子的平均粒徑。又,能夠使用之顏料的二次粒子的粒徑分佈(以下,簡稱為“粒徑分佈”。)在平均粒徑±100nm的範圍內所包含之二次粒子係整體的70質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳。
用作彩色著色劑之顏料係有機顏料為較佳。作為有機顏料可舉出以下的顏料。 比色指數(C.I.)顏料黃(Pigment Yellow)1、2、3、4、5、6、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等(以上為黃色顏料); C.I.顏料橙(Pigment Orange)2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上為橙色顏料); C.I.顏料紅(Pigment Red)1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上為紅色顏料); C.I.顏料綠(Pigment Green)7,10,36,37,58,59,62,63等(以上為綠色顏料); C.I.顏料紫(Pigment Violet)1,19,23,27,32,37,42等(以上為紫色顏料); C.I.顏料藍(Pigment Blue)1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上為藍色顏料)。 該等有機顏料能夠單獨使用或者將多種組合使用。
又,作為黃色顏料,亦能夠使用包含選自下述式(I)表示之偶氮化合物及其互變異構結構的偶氮化合物中之至少1種陰離子、2種以上的金屬離子及三聚氰胺化合物之金屬偶氮顏料。 [化學式1] 式中,R1 及R2 分別獨立地為-OH或-NR5 R6 ,R3 及R4 分別獨立地為=O或=NR7 ,R5 ~R7 分別獨立地為氫原子或烷基。R5 ~R7 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳。烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中的任一種,直鏈或支鏈為較佳,直鏈為更佳。烷基亦可以具有取代基。取代基係鹵素原子、羥基、烷氧基、氰基及胺基為較佳。
式(I)中,R1 及R2 係OH為較佳。又,R3 及R4 係=O為較佳。
金屬偶氮顏料中的三聚氰胺化合物係由下述式(II)表示之化合物為較佳。 [化學式2] 式中,R11 ~R13 分別獨立地為氫原子或烷基。烷基的碳數係1~10為較佳,1~6為更佳,1~4為進一步較佳。烷基可以為直鏈、支鏈及環狀中的任一種,直鏈或支鏈為較佳,直鏈為更佳。烷基亦可以具有取代基。取代基係羥基為較佳。R11 ~R13 中的至少一個係氫原子為較佳,R11 ~R13 中的全部係氫原子為更佳。
上述金屬偶氮顏料係包含選自上述之式(I)表示之偶氮化合物及其互變異構結構的偶氮化合物中之至少1種陰離子、至少包含Zn2+ 及Cu2+ 之金屬離子及三聚氰胺化合物之態樣的金屬偶氮顏料為較佳。在該態樣中,以金屬偶氮顏料的總金屬離子的1莫耳為基準,以合計含有95~100莫耳%的Zn2+ 及Cu2+ 為較佳,含有98~100莫耳%為更佳,含有99.9~100莫耳%為進一步較佳,含有100莫耳%為特佳。又,金屬偶氮顏料中的Zn2+ 與Cu2+ 的莫耳比係Zn2+ :Cu2+ =199:1~1:15為較佳,19:1~1:1為更佳,9:1~2:1為進一步較佳。又,在該態樣中,金屬偶氮顏料還可以包含除了Zn2+ 及Cu2+ 以外的二價或三價的金屬離子(以下亦稱為金屬離子Me1)。作為金屬離子Me1,可舉出Ni2+ 、Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co2+ 、Co3+ 、La3+ 、Ce3+ 、Pr3+ 、Nd2+ 、Nd3+ 、Sm2+ 、Sm3+ 、Eu2+ 、Eu3+ 、Gd3+ 、Tb3+ 、Dy3+ 、Ho3+ 、Yb2+ 、Yb3+ 、Er3+ 、Tm3+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 、Mn2+ 、Y3+ 、Sc3+ 、Ti2+ 、Ti3+ 、Nb3+ 、Mo2+ 、Mo3+ 、V2+ 、V3+ 、Zr2+ 、Zr3+ 、Cd2+ 、Cr3+ 、Pb2+ 、Ba2+ ,選自Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co2+ 、Co3+ 、La3+ 、Ce3+ 、Pr3+ 、Nd3+ 、Sm3+ 、Eu3+ 、Gd3+ 、Tb3+ 、Dy3+ 、Ho3+ 、Yb3+ 、Er3+ 、Tm3+ 、Mg2+ 、Ca2+ 、Sr2+ 、Mn2+ 及Y3+ 中中之至少1種為較佳,選自Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co2+ 、Co3+ 、La3+ 、Ce3+ 、Pr3+ 、Nd3+ 、Sm3+ 、Tb3+ 、Ho3+ 及Sr2+ 中之至少1種為進一步較佳,選自Al3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co2+ 及Co3+ 中之至少1種為特佳。以金屬偶氮顏料的總金屬離子的1莫耳為基準,金屬離子Me1的含量係5莫耳%以下為較佳,2莫耳%以下為更佳,0.1莫耳%以下為進一步較佳。
關於上述金屬偶氮顏料,能夠參閱日本特開2017-171912號公報的0011~0062、0137~0276段、日本特開2017-171913號公報的0010~0062、0138~0295段、日本特開2017-171914號公報的0011~0062、0139~0190段、日本特開2017-171915號公報的0010~0065、0142~0222段的記載,該等內容被編入到本說明書中。
又,作為紅色顏料,能夠使用具有在芳香族環上導入了鍵結有氧原子、硫原子或氮原子之基團之芳香族環基與二酮吡咯并吡咯骨架鍵結之結構之化合物。作為這樣的化合物,由式(DPP1)表示之化合物為較佳,由式(DPP2)表示之化合物為更佳。 [化學式3]
上述式中,R11 及R13 分別獨立地表示取代基,R12 及R14 分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或雜芳基,n11及n13分別獨立地表示0~4的整數,X12 及X14 分別獨立地表示氧原子、硫原子或氮原子,X12 為氧原子或硫原子的情況下,m12表示1,X12 為氮原子的情況下,m12表示2,X14 為氧原子或硫原子的情況下,m14表示1,X14 為氮原子的情況下,m14表示2。作為R11 及R13 所表示之取代基,可舉出烷基、芳基、鹵素原子、醯基、烷氧羰基、芳基氧羰基、雜芳基氧羰基、醯胺基、氰基、硝基、三氟甲基、亞碸基、磺基等作為較佳的具體例。
又,作為綠色顏料,亦能夠使用在1分子中的鹵素原子數為平均10~14個、溴原子為平均8~12個及氯原子為平均2~5個之鹵化鋅酞菁顏料。作為具體例,可舉出國際公開WO2015/118720號公報中所記載之化合物。
又,作為藍色顏料,亦能夠使用具有磷原子之鋁酞菁化合物。作為具體例,可舉出日本特開2012-247591號公報的0022~0030段、日本特開2011-157478號公報的0047段中所記載之化合物等。
作為染料並沒有特別限制,能夠使用公知的染料。例如能夠舉出吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三芳基甲烷系、蒽醌系、蒽吡啶醌系、苯亞甲基系、氧雜菁系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻嗪系、吡咯并吡唑次甲基偶氮系、呫噸系、酞菁系、苯并吡喃系、靛藍系、吡咯亞甲基系等染料。又,亦可以使用該等染料的多聚體。又,亦能夠使用日本特開2015-028144號公報、日本特開2015-034966號公報中所記載之染料。
(黑色著色劑) 作為黑色著色劑,可舉出碳黑、金屬氮氧化物(鈦黑等)、金屬氮化物(氮化鈦等)等無機黑色著色劑、二苯并呋喃酮化合物、甲亞胺化合物、苝化合物、偶氮化合物等有機黑色著色劑。有機黑色著色劑係雙苯并呋喃酮化合物、苝化合物為較佳。作為雙苯并呋喃酮化合物,可舉出日本特表2010-534726號公報、日本特表2012-515233號公報、日本特表2012-515234號公報等中所記載之化合物,例如能夠作為BASF公司製造之“Irgaphor Black”而獲得。作為苝化合物,可舉出C.I.顏料黑(Pigment Black)31、32等。作為次甲基偶氮化合物,可舉出日本特開平1-170601號公報、日本特開平2-034664號公報等中所記載者,例如能夠作為Dainichiseika Color & Chemicals Mfg.Co.,Ltd.製造之“CHROMO FINE BLACK A1103”而獲得。雙苯并呋喃酮化合物係由下述式中的任一個表示之化合物或該等混合物為較佳。 [化學式4] 式中,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或取代基,R3 及R4 分別獨立地表示取代基,a及b分別獨立地表示0~4的整數,a為2以上時,複數個R3 可以相同亦可以不同,複數個R3 可以鍵結而形成環,b為2以上時,複數個R4 可以相同亦可以不同,複數個R4 可以鍵結而形成環。
R1 ~R4 所表示之取代基表示鹵素原子、氰基、硝基、烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳基、雜芳基、-OR301 、-COR302 、-COOR303 、-OCOR304 、-NR305 R306 、-NHCOR307 、-CONR308 R309 、-NHCONR310 R311 、-NHCOOR312 、-SR313 、-SO2 R314 、-SO2 OR315 、-NHSO2 R316 或-SO2 NR317 R318 ,R301 ~R318 分別獨立地表示氫原子、烷基、烯基、炔基、芳基或雜芳基。
關於雙苯並呋喃酮化合物的詳細內容,能夠參閱日本特表2010-534726號公報的0014~0037段的記載,該內容被編入到本說明書中。
(紅外線吸收色素) 作為紅外線吸收色素,在波長700~1300nm的範圍,更佳為波長700~1000nm的範圍具有極大吸收波長之化合物為較佳。紅外線吸收色素可以為顏料,亦可以為染料。
在本發明中,作為紅外線吸收色素,能夠較佳地使用具有包含單環或縮合環的芳香族環之π共軛平面之化合物。除了構成紅外線吸收色素所具有之π共軛平面之氫以外的原子數係14個以上為較佳,20個以上為更佳,25個以上為進一步較佳,30個以上為特佳。上限例如係80個以下為較佳,50個以下為更佳。紅外線吸收色素所具有之π共軛平面包含2個以上單環或縮合環的芳香族環為較佳,包含3個以上前述芳香族環為更佳,包含4個以上前述芳香族環為進一步較佳,包含5個以上前述芳香族環為特佳。上限係100個以下為較佳,50個以下為更佳,30個以下為進一步較佳。作為前述芳香族環,可舉出苯環、萘環、并環戊二烯(pentalene)環、茚環、薁環、庚搭烯(heptalene)環、茚烯(indecene)環、苝環、稠五苯環、夸特銳烯(quaterrylene)環、乙烷合萘(acenaphthene)環、菲環、蒽環、稠四苯(naphthacene)環、䓛(chrysene)環、聯伸三苯(triphenylene)環、茀環、吡啶環、喹啉環、異喹啉環、咪唑環、苯并咪唑環、吡唑環、噻唑環、苯并噻唑環、三唑環、苯并三唑環、噁唑環、苯并噁唑環、咪唑啉環、吡嗪(pyrazine)環、喹噁啉(quinoxaline)環、嘧啶環、喹唑啉(quinazoline)環、嗒嗪(pyridazine)環、三嗪(triazine)環、吡咯環、吲哚環、異吲哚環、咔唑環及具有該等環之縮合環。
紅外線吸收色素係選自吡咯並吡咯化合物、花青化合物、方酸菁化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物、四萘嵌三苯化合物、部花青化合物、克酮鎓(croconium)化合物、氧雜菁(Oxonol)化合物、二亞胺(diimonium)化合物、二硫醇化合物、三芳基甲烷化合物、吡咯亞甲基化合物、甲亞胺化合物、蒽醌化合物及二苯並呋喃酮化合物中之至少一種為較佳,選自吡咯並吡咯化合物、花青化合物、方酸菁化合物、酞菁化合物、萘酞菁化合物及二亞胺化合物中之至少一種為更佳,選自吡咯並吡咯化合物、花青化合物及方酸菁化合物中之至少一種為進一步較佳,吡咯並吡咯化合物為特佳。
作為吡咯并吡咯化合物,可舉出日本特開2009-263614號公報的0016~0058段中所記載之化合物、日本特開2011-068731號公報的0037~0052段中所記載之化合物、國際公開WO2015/166873號公報的0010~0033段中所記載之化合物等,該等內容被編入到本說明書中。
作為方酸菁化合物,可舉出日本特開2011-208101號公報的0044~0049段中所記載之化合物、日本專利第6065169號公報的0060~0061段中所記載之化合物、國際公開WO2016/181987號公報的0040段中所記載之化合物、國際公開WO2013/133099號公報中所記載之化合物、國際公開WO2014/088063號公報中所記載之化合物、日本特開2014-126642號公報中所記載之化合物、日本特開2016-146619號公報中所記載之化合物、日本特開2015-176046號公報中所記載之化合物、日本特開2017-025311號公報中所記載之化合物、國際公開WO2016/154782號公報中所記載之化合物、日本專利5884953號公報中所記載之化合物、日本專利6036689號公報中所記載之化合物、日本專利5810604號公報中所記載之化合物、日本特開2017-068120號公報中所記載之化合物等,該等內容被編入到本說明書中。
作為花青化合物,可舉出日本特開2009-108267號公報的0044~0045段中所記載之化合物、日本特開2002-194040號公報的0026~0030段中所記載之化合物、日本特開2015-172004號公報中所記載之化合物、日本特開2015-172102號公報中所記載之化合物、日本特開2008-088426號公報中所記載之化合物、日本特開2017-031394號公報中所記載之化合物等,該等內容被編入到本說明書中。
作為二亞胺化合物,例如可舉出日本特表2008-528706號公報中所記載之化合物,該內容被編入到本說明書中。作為酞菁化合物,例如可舉出日本特開2012-077153號公報的0093段中所記載之化合物、日本特開2006-343631號公報中所記載之酞菁氧鈦、日本特開2013-195480號公報的0013~0029段中所記載之化合物,該等內容被編入到本說明書中。作為萘酞菁化合物,例如可舉出日本特開2012-077153號公報的0093段中所記載之化合物,該內容被編入到本說明書中。
本發明中,紅外線吸收色素能夠使用市售品。例如,可舉出SDO-C33(Arimoto Chemical Co.Ltd.製)、EX Color IR-14、EX Color IR-10A、EX Color TX-EX-801B、EX Color TX-EX-805K(Nippon Shokubai Co.,Ltd.製)、ShigenoxNIA-8041、ShigenoxNIA-8042、ShigenoxNIA-814、ShigenoxNIA-820、ShigenoxNIA-839(HAKKO Chemical Co.,Ltd.製)、EpoliteV-63、Epolight3801、Epolight3036(EPOLIN INC.公司製)、PRO-JET825LDI(FUJIFILM Co.,Ltd.製)、NK-3027、NK-5060(HAYASHIBARA CO.,LTD.製)、YKR-3070(Mitsui Chemicals, Inc.製)等。
從容易得到薄膜且分光特性優異之膜之理由考慮,在感光性組成物的總固體成分中色材的含量係50質量%以上為較佳,55質量%以上為更佳,60質量%以上為進一步較佳,65質量%以上為特佳。上限係80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳。
本發明的感光性組成物中所使用之色材包含選自彩色著色劑及黑色著色劑中之至少1種為較佳,包含彩色著色劑為更佳。又,色材的總質量中的彩色著色劑及黑色著色劑的含量係30質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,70質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,亦能夠設為90質量%以下。 又,本發明的感光性組成物中所使用之色材至少包含綠色著色劑(較佳為綠色顏料)為較佳。又,色材的總質量中的綠色著色劑(較佳為綠色顏料)的含量係30質量%以上為較佳,40質量%以上為更佳,50質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,亦能夠設為80質量%以下。
將本發明的感光性組成物用作著色像素形成用組成物之情況下,感光性組成物的總固體成分中彩色著色劑的含量係40質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,55質量%以上為進一步較佳,60質量%以上為特佳。又,色材的總質量中的彩色著色劑的含量係25質量%以上為較佳,45質量%以上為更佳,65質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,亦能夠設為75質量%以下。又,上述色材至少包含綠色著色劑為較佳。又,上述色材的總質量中的綠色著色劑的含量係35質量%以上為較佳,45質量%以上為更佳,55質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,亦能夠設為80質量%以下。
將本發明的感光性組成物用作黑色像素用或遮光膜的形成用組成物之情況下,感光性組成物的總固體成分中黑色著色劑(較佳為無機黑色著色劑)的含量係40質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,55質量%以上為進一步較佳,60質量%以上為特佳。又,色材的總質量中的黑色著色劑的含量係30質量%以上為較佳,50質量%以上為更佳,70質量%以上為進一步較佳。上限能夠設為100質量%,亦能夠設為90質量%以下。
將本發明的感光性組成物用作紅外線透射濾波器層的像素形成用組成物之情況下,本發明中所使用之色材滿足以下的(1)~(3)中的至少一個要件為較佳。
(1):包含2種以上的彩色著色劑且以2種以上的彩色著色劑的組合形成黑色。由選自紅色著色劑、藍色著色劑、黃色著色劑、紫色著色劑及綠色著色劑中之2種以上的著色劑的組合形成黑色為較佳。 (2):包含有機黑色著色劑。 (3):上述(1)或(2)中,還包含紅外線吸收色素。
作為上述(1)的態樣的較佳的組合,例如可舉出以下。 (1-1)含有紅色著色劑及藍色著色劑之態樣。 (1-2)含有紅色著色劑、藍色著色劑及黃色著色劑之態樣。 (1-3)含有紅色著色劑、藍色著色劑、黃色著色劑及紫色著色劑之態樣。 (1-4)含有紅色著色劑、藍色著色劑、黃色著色劑、紫色著色劑及綠色著色劑之態樣。 (1-5)含有紅色著色劑、藍色著色劑、黃色著色劑及綠色著色劑之態樣。 (1-6)含有紅色著色劑、藍色著色劑及綠色著色劑之態樣。 (1-7)含有黃色著色劑及紫色著色劑之態樣。
上述(2)的態樣中,還含有彩色著色劑亦為較佳。藉由併用有機黑色著色劑及彩色著色劑,容易獲得優異之分光特性。作為與有機黑色著色劑組合而使用之彩色著色劑,例如可舉出紅色著色劑、藍色著色劑、紫色著色劑等,紅色著色劑及藍色著色劑為較佳。該等可以單獨使用,亦可以併用2種以上。又,彩色著色劑與有機黑色著色劑的混合比例相對於有機系黑色著色劑100質量份,彩色著色劑係10~200質量份為較佳,15~150質量份為更佳。
上述(3)的態樣中,色材的總質量中的紅外線吸收色素的含量係5~40質量%為較佳。上限係30質量%以下為較佳,25質量%以下為更佳。下限係10質量%以上為較佳,15質量%以上為更佳。
<<光自由基聚合起始劑B>> 本發明的感光性組成物包含光自由基聚合起始劑B。光自由基聚合起始劑B係與波長300nm以下的光進行反應而產生自由基之化合物為較佳。
光自由基聚合起始劑B係容易進行雙光子吸收之化合物亦為較佳。另外,雙光子吸收係指同時吸收兩個光子之激勵過程。
光自由基聚合起始劑B係選自烷基苯酮化合物、醯基膦化合物、二苯甲酮化合物、9-氧硫口山口星化合物、三𠯤化合物及肟化合物中之至少1種化合物為較佳,肟化合物為更佳。
作為烷基苯酮化合物,可舉出苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基烷基苯酮化合物、α-胺基烷基苯酮化合物等。
作為苄基二甲基縮酮化合物,可舉出2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮等。作為市售品,可舉出IRGACURE-651(BASF公司製)等。
作為α-羥基烷基苯酮化合物,可舉出1-羥基-環己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)-苄基]苯基}-2-甲基-丙烷-1-酮等。作為α-羥基烷基苯酮化合物的市售品,可舉出IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上為BASF公司製)等。
作為α-胺基烷基苯酮化合物,可舉出2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-口末啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-口末啉基苯基)-1-丁酮、2-二甲基胺基-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-口末啉基)苯基]-1-丁酮等。作為α-胺基烷基苯酮化合物的市售品,可舉出IRGACURE-907、IRGACURE-369及IRGACURE-379(以上為BASF公司製)等。
作為醯基膦化合物,可舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等。作為醯基膦化合物的市售品,可舉出IRGACURE-819、IRGACURE-TPO(以上為BASF公司製)等。
作為二苯甲酮化合物,可舉出二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’,4,4’-四(第三丁基過氧羥基)二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮等。
作為9-氧硫口山口星化合物,可舉出2-異丙基-9-氧硫口山口星、4-異丙基-9-氧硫口山口星、2,4-二乙基-9-氧硫口山口星、2,4-二氯-9-氧硫口山口星、1-氯-4-丙氧基-9-氧硫口山口星等。
作為三𠯤化合物,可舉出2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基萘基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-胡椒基-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-(4-甲氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(4-二乙胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-1,3,5-三𠯤等。
作為肟化合物,可舉出日本特開2001-233842號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.1653-1660)中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年、pp.156-162)中所記載之化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)中所記載之化合物、日本特開2000-066385號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特表2004-534797號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物、日本特開2017-019766號公報中所記載之化合物、日本專利第6065596號公報中所記載之化合物、國際公開WO2015/152153號公報中所記載之化合物、國際公開WO2017/051680號公報中所記載之化合物等。作為肟化合物的具體例,例如可舉出3-苯甲醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-乙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、3-丙醯氧基亞胺基丁烷-2-酮、2-乙醯氧基亞胺基戊烷-3-酮、2-乙醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、2-苯甲醯氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮、3-(4-甲苯磺醯氧基)亞胺基丁烷-2-酮及2-乙氧基羰氧基亞胺基-1-苯基丙烷-1-酮等。作為肟化合物的市售品,可舉出IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上為BASF公司製)、TR-PBG-304(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD製)、ADECA OPTOMER N-1919(ADEKA CORPORATION製,日本特開2012-014052號公報中所記載之光聚合起始劑2)。又,肟化合物使用沒有著色性之化合物、透明性高且不易使其他成分變色之化合物亦為較佳。作為市售品,可舉出ADEKA ARKLS NCI-730、NCI-831、NCI-930(以上為ADEKA CORPORATION製)等。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,使用具有氟原子之肟化合物為較佳。含有氟原子之肟化合物具有包含氟原子之基團為較佳。包含氟原子之基團係具有氟原子之烷基(以下亦稱為含氟烷基)及包含具有氟原子之烷基之基團(以下亦稱為含氟基)為較佳。作為含氟基,選自-ORF1 、-SRF1 、-CORF1 、-COORF1 、-OCORF1 、-NRF1 RF2 、-NHCORF1 、-CONRF1 RF2 、-NHCONRF1 RF2 、-NHCOORF1 、-SO2 RF1 、-SO2 ORF1 及-NHSO2 RF1 中之至少1種基團為較佳。RF1 表示含氟烷基,RF2 表示氫原子、烷基、含氟烷基、芳基或雜環基。含氟基係-ORF1 為較佳。
烷基及含氟烷基的碳數係1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳,1~4為特佳。烷基及含氟烷基可以為直鏈、支鏈、環狀中的任一種,直鏈或支鏈為較佳。含氟烷基中,氟原子的取代率係40~100%為較佳,50~100%為更佳,60~100%進而為較佳。另外,氟原子的取代率係指經取代為氟原子之數與烷基所具有之氫原子的總數之比例(%)。
芳基的碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。
雜環基係5員環或6員環為較佳。雜環基可以為單環,亦可以為縮合環。縮合數係2~8為較佳,2~6為更佳,3~5為進一步較佳,3~4為特佳。構成雜環基之碳數係3~40為較佳,3~30為更佳,3~20為更佳。構成雜環基之雜原子的數係1~3為較佳。構成雜環基之雜原子係氮原子、氧原子或硫原子為較佳,氮原子為更佳。
包含氟原子之基團具有由式(1)或(2)表示之末端結構為較佳。式中的*表示連接鍵。 *-CHF2 ……(1) *-CF3 ……(2)
包含氟原子之肟化合物中的氟原子總數係3以上為較佳,4~10為更佳。
包含氟原子之肟化合物係由式(OX-1)表示之化合物為較佳。 [化學式5] 式(OX-1)中,Ar1 及Ar2 分別獨立地表示可以具有取代基之芳香族烴環,R1 表示具有包含氟原子之基團之芳基,R2 及R3 分別獨立地表示烷基或芳基。
Ar1 及Ar2 分別獨立地表示可以具有取代基之芳香族烴環。芳香族烴環可以為單環,亦可以為縮合環。構成芳香族烴環的環之碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為特佳。芳香族烴環係苯環及萘環為較佳。其中,Ar1 及Ar2 中的至少一個係苯環為較佳,Ar1 係苯環為更佳。Ar2 係苯環或萘環為較佳,萘環為更佳。
作為Ar1 及Ar2 可以具有之取代基,可舉出烷基、芳基、雜環基、硝基、氰基、鹵素原子、-ORX1 、-SRX1 、-CORX1 、-COORX1 、-OCORX1 、-NRX1 RX2 、-NHCORX1 、-CONRX1 RX2 、-NHCONRX1 RX2 、-NHCOORX1 、-SO2 RX1 、-SO2 ORX1 、-NHSO2 RX1 等。RX1 及RX2 分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或雜環基。 鹵素原子可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,氟原子為較佳。作為取代基的烷基以及RX1 及RX2 所表示之烷基的碳數係1~30為較佳。烷基可以為直鏈、支鏈、環狀中的任一種,但是直鏈或支鏈為較佳。烷基中,氫原子的一部分或全部亦可以經鹵素原子(較佳為氟原子)取代。又,烷基中,氫原子的一部分或全部亦可以經上述取代基取代。作為取代基的芳基以及RX1 及RX2 所表示之芳基的碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。芳基可以為單環,亦可以為縮合環。又,芳基中,氫原子的一部分或全部亦可以經上述取代基取代。作為取代基的雜環基以及RX1 及RX2 所表示之雜環基係5員環或6員環為較佳。雜環基可以為單環,亦可以為縮合環。構成雜環基之碳數係3~30為較佳,3~18為更佳,3~12為更佳。構成雜環基之雜原子的數係1~3為較佳。構成雜環基之雜原子係氮原子、氧原子或硫原子為較佳。又,雜環基中,氫原子的一部分或全部亦可以經上述取代基取代。
Ar1 所表示之芳香族烴環係未經取代為較佳。Ar2 所表示之芳香族烴環可以為未經取代,亦可以具有取代基。具有取代基為較佳。作為取代基係-CORX1 為較佳。RX1 係烷基、芳基或雜環基為較佳,芳基為更佳。芳基可以具有取代基,亦可以為未經取代。作為取代基,可舉出碳數1~10的烷基等。
R1 表示具有包含氟原子之基團之芳基。芳基的碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。包含氟原子之基團係具有氟原子之烷基(含氟烷基)及包含具有氟原子之烷基之基團(含氟基)為較佳。關於包含氟原子之基團與上述之範圍的含義相同,較佳的範圍亦相同。
R2 表示烷基或芳基,烷基為較佳。烷基及芳基可以為未經取代,亦可以具有取代基。作為取代基,可舉出以上述之Ar1 及Ar2 可以具有之取代基進行了說明之取代基。烷基的碳數係1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳,1~4為特佳。烷基可以為直鏈、支鏈、環狀中的任一種,但是直鏈或支鏈為較佳。芳基的碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。
R3 表示烷基或芳基,烷基為較佳。烷基及芳基可以為未經取代,亦可以具有取代基。作為取代基,可舉出以上述之Ar1 及Ar2 可以具有之取代基進行了說明之取代基。R3 所表示之烷基的碳數係1~20為較佳,1~15為更佳,1~10為進一步較佳。烷基可以為直鏈、支鏈、環狀中的任一種,但是直鏈或支鏈為較佳。R3 所表示之芳基的碳數係6~20為較佳,6~15為更佳,6~10為進一步較佳。
作為具有氟原子之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2010-262028號公報中所記載之化合物、日本特表2014-500852號公報中所記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報中所記載之化合物(C-3)等。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,使用具有茀環之肟化合物亦為較佳。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2014-137466號公報中所記載之化合物。該內容被編入到本說明書中。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,使用具有硝基之肟化合物亦為較佳。具有硝基之肟化合物使用作為二聚體之化合物亦為較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2013-114249號公報的0031~0047段、日本特開2014-137466號公報的0008~0012段、0070~0079段中所記載之化合物、日本專利4223071號公報的0007~0025段中所記載之化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION製)。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物亦為較佳。作為具體例,可舉出國際公開WO2015/036910號公報中所記載之OE-01~OE-75。
以下示出本發明中較佳地使用之肟化合物的具體例,但本發明並不限定於該等。
[化學式6] [化學式7]
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,亦可以使用2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑。藉由使用該等光自由基聚合起始劑,從光自由基聚合起始劑的1分子產生2個以上的自由基,因此可得到良好的靈敏度。又,使用了非對稱結構的化合物之情況下,結晶性降低而提高在溶劑等中的溶解性,難以經時析出,從而能夠提高感光性組成物的經時穩定性。作為2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑的具體例,可舉出日本特表2010-527339號公報、日本特表2011-524436號公報、國際公開WO2015/004565號公報、日本特表2016-532675號公報的0407~0412段、國際公開WO2017/033680號公報的0039~0055段中所記載之肟化合物的二聚體、日本特表2013-522445號公報中所記載之化合物(E)及化合物(G)、國際公開WO2016/034963號公報中所記載之Cmpd1~7、日本特表2017-523465號公報的0007段中所記載之肟酯類光起始劑、日本特開2017-167399號公報的0020~0033段中所記載之光自由基起始劑、日本特開2017-151342號公報的0017~0026段中所記載之光聚合起始劑(A)等。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,亦能夠使用頻哪醇化合物。作為頻哪醇化合物,可舉出苯并頻哪醇、1,2-二甲氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷、1,2-二乙氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷、1,2-二苯氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷、1,2-二甲氧基-1,1,2,2-四(4-甲基苯基)乙烷、1,2-二苯氧基-1,1,2,2-四(4-甲氧基苯基)乙烷、1,2-雙(三甲基矽烷氧基)-1,1,2,2-四苯基乙烷、1,2-雙(三乙基矽烷氧基)-1,1,2,2-四苯基乙烷、1,2-雙(第三丁基二甲基矽烷氧基)-1,1,2,2-四苯基乙烷、1-羥基-2-三甲基矽烷氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷、1-羥基-2-三乙基矽烷氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷、1-羥基-2-第三丁基二甲基矽烷氧基-1,1,2,2-四苯基乙烷等。又,關於頻哪醇化合物,能夠參閱日本特表2014-521772號公報、日本特表2014-523939號公報及日本特表2014-521772號公報的記載,該等內容被編入到本說明書中。
本發明中,作為光自由基聚合起始劑B,使用包含滿足下述條件1之光自由基聚合起始劑b1為較佳。 條件1:在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含0.035mmol/L光自由基聚合起始劑b1之丙二醇單甲醚乙酸酯溶液脈衝曝光波長355nm的光之後的量子產率q355 為0.05以上。
光自由基聚合起始劑b1的量子產率q355 係0.10以上為較佳,0.15以上為更佳,0.25以上為進一步較佳,0.35以上為更進一步較佳,0.45以上為特佳。
本說明書中,光自由基聚合起始劑b1的量子產率q355 係將在上述條件1的條件下脈衝曝光之後的光自由基聚合起始劑b1的分解分子數除以光自由基聚合起始劑b1的吸收光子數來求出之值。關於吸收光子數,從在上述條件1的條件下利用脈衝曝光進行曝光之時間求出照射光子數,將曝光前後的355nm的吸光度的平均換算成透射率,對照射光子數乘以(1-透射率),藉此求出了吸收光子數。關於分解分子數,從曝光之後的光自由基聚合起始劑b1的吸光度求出光自由基聚合起始劑b1的分解率,對分解率乘以光自由基聚合起始劑b1的存在分子數,藉此求出了分解分子數。又,將包含0.035mmol/L光自由基聚合起始劑b1之丙二醇單甲醚乙酸酯溶液加入1cm×1cm×4cm的光學單元(optical cell)中,使用分光光度計能夠測量光自由基聚合起始劑b1的吸光度。作為分光光度計,例如能夠使用Agilent公司製HP8453。作為滿足上述條件1之光自由基聚合起始劑b1,可舉出IRGACURE-OXE01、OXE02、OXE03(以上為BASF公司製)等。又,下述結構的化合物亦能夠較佳地用作滿足上述條件1之光自由基聚合起始劑b1。其中,從密接性的觀點考慮,可較佳地使用IRGACURE-OXE01、OXE02。又,從硬化性的觀點考慮,可較佳地使用由下述式(I3)表示之化合物。 [化學式8]
又,光自由基聚合起始劑b1還滿足下述條件2為較佳。 條件2:在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含5質量%光自由基聚合起始劑b1及95質量%樹脂之厚度1.0μm的膜脈衝曝光波長265nm的光之後的量子產率q265 為0.05以上。
光自由基聚合起始劑b1的量子產率q265 係0.10以上為較佳,0.15以上為更佳,0.20以上為進一步較佳。
本說明書中,光自由基聚合起始劑b1的量子產率q265 係將在上述條件2的條件下脈衝曝光之後的每1cm2 膜的光自由基聚合起始劑b1的分解分子數除以光自由基聚合起始劑b1的吸收光子數來求出之值。關於吸收光子數,從在上述條件2的條件下利用脈衝曝光的曝光時間求出照射光子數,對每1cm2 膜的照射光子數乘以(1-透射率)來求出了吸收光子數。從曝光前後的膜的吸光度變化求出光自由基聚合起始劑b1的分解率,對光自由基聚合起始劑b1的分解率乘以每1cm2 膜中的光自由基聚合起始劑b1的存在分子數來求出了曝光之後的每1cm2 膜的光自由基聚合起始劑b1的分解分子數。將膜密度作為1.2g/cm3 求出每1cm2 膜面積的膜重量,作為“((每1cm2 膜重量×5質量%(光自由基聚合起始劑b1的含有率)/光自由基聚合起始劑b1的分子量)×6.02×1023 個(亞佛加德羅數))”來求出了每1cm2 膜中的光自由基聚合起始劑b1的存在分子數。
又,本發明中所使用之光自由基聚合起始劑b1滿足下述條件3為較佳。 條件3:在最大瞬間照度625000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含5質量%光自由基聚合起始劑b1及樹脂之膜,以1脈衝曝光波長248~365nm的範圍內的任一波長的光之後,膜中的自由基濃度達到每1cm2 膜0.000000001mmol以上。
上述條件3中的上述膜中的自由基濃度達到每1cm2 膜0.000000005mmol以上為較佳,達到0.00000001mmol以上為更佳,達到0.00000003mmol以上為進一步較佳,達到0.0000001mmol以上為特佳。
另外,本說明書中,對經測量之波長的光中的起始劑b1的量子產率乘以(1-膜的透射率),算出每入射光子數的分解率,從“每1脈衝的光子的mol數”ד每入射光子數的起始劑b1的分解率”算出以每1cm2 膜進行分解之光自由基聚合起始劑b1的濃度來求出了上述之膜中的自由基濃度。另外,算出自由基濃度時,假設藉由光照射而分解之光自由基聚合起始劑b1均成為自由基(不會在中途反應後消失)來算出之值。
作為上述條件2、3中的測量中所使用之樹脂,只要與光自由基聚合起始劑b1相溶,則並無特別限定。例如可較佳地使用下述結構的樹脂(A)。附加於重複單元之數值為莫耳比,重量平均分子量係40000,分散度(Mn/Mw)係5.0。 樹脂(A) [化學式9]
從容易藉由脈衝曝光瞬間大量地產生自由基之理由考慮,光自由基聚合起始劑b1係烷基苯酮化合物及肟化合物為較佳,肟化合物為更佳。又,光自由基聚合起始劑b1係容易進行雙光子吸收之化合物為較佳。另外,雙光子吸收係指同時吸收兩個光子之激勵過程。
本發明中所使用之光自由基聚合起始劑B可以僅包含1種,亦可以包含2種以上的光自由基聚合起始劑。光自由基聚合起始劑B包含2種以上的光自由基聚合起始劑之情況下,各個光自由基聚合起始劑亦可以為滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b1。又,亦可以分別包含1種以上的滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b1及不滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b2。光自由基聚合起始劑B中所包含之2種以上的光自由基聚合起始劑僅為滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b1之情況下,藉由脈衝曝光容易瞬間產生自由基聚合性化合物C的硬化所需的量的自由基。光自由基聚合起始劑B中所包含之2種以上的光自由基聚合起始劑分別包含1種以上的滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b1及不滿足上述之條件1之光自由基聚合起始劑b2之情況下,容易抑制基於脈衝曝光之經時脫敏。
從容易調整靈敏度之理由考慮,本發明中所使用之光自由基聚合起始劑B包含2種以上的光自由基聚合起始劑為較佳。又,本發明中所使用之光自由基聚合起始劑B包含2種以上的光自由基聚合起始劑之情況下,從硬化性的觀點考慮,光自由基聚合起始劑B滿足下述條件1a為較佳。 條件1a:在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含0.035mmol/L的以感光性組成物中所包含之比例混合有2種以上的光自由基聚合起始劑之混合物之丙二醇單甲醚乙酸酯溶液脈衝曝光波長355nm的光之後的量子產率q355 係0.05以上為較佳,0.10以上為更佳,0.15以上為進一步較佳,0.25以上為更進一步較佳,0.35以上為更進一步較佳,0.45以上為特佳。
又,本發明中所使用之光自由基聚合起始劑B包含2種以上的光自由基聚合起始劑之情況下,從硬化性的觀點考慮,光自由基聚合起始劑B滿足下述條件2a為較佳。 條件2a:在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含5質量%的以感光性組成物中所包含之比例混合有2種以上的光自由基起始劑之混合物及95質量%樹脂之厚度1.0μm的膜脈衝曝光波長265nm的光之後的量子產率q265 係0.05以上為較佳,0.10以上為更佳,0.15以上為進一步較佳,0.20以上為特佳。
又,本發明中所使用之光自由基聚合起始劑B包含2種以上的光自由基聚合起始劑之情況下,從硬化性的觀點考慮,光自由基聚合起始劑B滿足下述條件3a為較佳。 條件3a:在最大瞬間照度625000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對包含5質量%的以感光性組成物中所包含之比例混合有2種以上的光自由基起始劑之混合物及樹脂之膜脈衝曝光波長248~365nm的範圍內的任一波長的光0.1秒鐘之後膜中的自由基濃度達到每1cm2 膜0.000000001mmol以上為較佳,達到0.000000005mmol以上為更佳,達到0.00000001mmol以上為進一步較佳,達到0.00000003mmol以上為特佳,達到0.0000001mmol以上為最佳。
感光性組成物的總固體成分中光自由基聚合起始劑B的含量係2~10質量%為較佳。上限係8質量%以下為較佳,6質量%以下為更佳。下限係3質量%以上為較佳,5質量%以上為更佳。 又,光自由基聚合起始劑B的含量相對於後述之自由基聚合性化合物C的100質量份係10~100質量份為較佳。上限係70質量份以下為較佳,50質量份以下為更佳。下限係13質量份以上為較佳,15質量份以上為更佳。 又,光自由基聚合起始劑B的含量相對於後述之自由基聚合性化合物C1的100質量份係10~100質量份為較佳。上限係70質量份以下為較佳,50質量份以下為更佳。下限係13質量份以上為較佳,15質量份以上為更佳。 本發明的感光性組成物包含2種以上的光自由基聚合起始劑B之情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
<<自由基聚合性化合物C>> 本發明的感光性組成物含有自由基聚合性化合物C。作為自由基聚合性化合物,可使用具有自由基聚合性基之化合物。本發明的感光性組成物中,作為自由基聚合性化合物C,可使用包含重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1(以下,亦稱為自由基聚合性化合物C1)者。
(自由基聚合性化合物C1) 自由基聚合性化合物C1的重量平均分子量係3000以上,3000~50000為較佳,5000~50000為更佳,5000~40000為進一步較佳。只要自由基聚合性化合物C1的重量平均分子量為3000以上,則在色材的附近容易硬化自由基聚合性化合物C1,容易形成耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性等優異之膜。本發明中,自由基聚合性化合物C1亦能夠用作分散劑。
作為自由基聚合性化合物C1所具有之自由基聚合性基,可舉出乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲基烯丙基、(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、肉桂醯基及順丁烯二醯亞胺基等乙烯性不飽和鍵基,(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、順丁烯二醯亞胺基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳,丙烯醯基為特佳。(甲基)丙烯醯基的反應性尤其優異又空間障礙較小,因此在色材A的附近容易硬化,更顯著地得到本發明的效果。
又,自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基量(以下以稱為C=C值)係0.2~5.0mmol/g為較佳,0.2~4.0mmol/g為更佳,從光微影性及感光性組成物的保存穩定性的觀點考慮,0.2~3.0mmol/g為進一步較佳。下限係0.3mmol/g以上為更佳。關於自由基聚合性化合物C1的C=C值,在能夠從用於合成自由基聚合性化合物C1之原料算出自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基的莫耳量之情況下,使用從準備的原料算出之值。又,關於自由基聚合性化合物C1的C=C值,無法從用於合成自由基聚合性化合物C1之原料算出自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基的莫耳量之情況下,使用利用水解法來測量之值。具體而言,能夠藉由鹼處理從自由基聚合性化合物C1取出乙烯性不飽和鍵基部位的低分子成分(a),並且藉由高效液相層析法(HPLC)測量其含量,並從下述式算出。又,關於自由基聚合性化合物C1的C=C值,無法從用於合成自由基聚合性化合物C1之原料算出自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基的莫耳量,並且即使為水解法亦無法測量C=C值之情況下,使用藉由NMR法(核磁共振)來測量之值。 自由基聚合性化合物C1的C=C值[mmol/g]=(低分子成分(a)的含量[ppm]/低分子成分(a)的分子量[g/mol])/(自由基聚合性化合物C1的稱量值[g]×(自由基聚合性化合物C1的固體成分濃度[質量%]/100)×10)
自由基聚合性化合物C1係包含酸基之化合物為較佳。藉由自由基聚合性化合物C1具有酸基,能夠提高感光性組成物中的色材A等的分散性,並能夠提高感光性組成物的保存穩定性。另外,還能夠更提高顯影性。作為酸基,可舉出羧基、磺基、磷酸基,羧基為較佳。自由基聚合性化合物C1的酸值係30~150mgKOH/g為較佳。上限係100mgKOH/g以下為更佳。下限係35mgKOH/g以上為較佳,40mgKOH/g以上為更佳。若自由基聚合性化合物C1的酸值在上述範圍內,則感光性組成物的顯影性良好。另外,感光性組成物中的色材A的分散性亦良好,感光性組成物的保存穩定性亦良好。
自由基聚合性化合物C1包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元為較佳,包含由下述式(A-1-1)表示之重複單元為更佳。又,自由基聚合性化合物C1中,具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元的含量在自由基聚合性化合物C1的總重複單元中係10莫耳%以上為較佳,10~80莫耳%為更佳,20~70莫耳%為進一步較佳。 [化學式10]
式(A-1-1)中,X1 表示重複單元的主鏈,L1 表示單鍵或2價的連接基,Y1 表示乙烯性不飽和鍵基。
式(A-1-1)中,作為X1 所表示之重複單元的主鏈並無特別限定。若為由公知的能夠聚合的單體形成之連接基,則並無特別限制。例如可舉出聚(甲基)丙烯酸系連接基、聚伸烷基亞胺系連接基、聚酯系連接基、聚胺酯系連接基、聚脲系連接基、聚醯胺系連接基、聚醚系連接基、聚苯乙烯系連接基等,從原料原材料的獲得性或製造適性的觀點考慮,聚(甲基)丙烯酸系連接基、聚伸烷基亞胺系連接基為較佳,(甲基)丙烯酸系連接基為更佳。
式(A-1-1)中,作為L1 所表示之2價的連接基,可舉出伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸烷氧基(較佳為碳數1~12的伸烷氧基)、氧伸烷基羰基(較佳為碳數1~12的氧伸烷基羰基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-及組合該等2個以上而成之基團。伸烷基、伸烷氧基中的伸烷基、氧伸烷基羰基中的伸烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳。又,伸烷基、伸烷氧基中的伸烷基、氧伸烷基羰基中的伸烷基可以具有取代基,亦可以為未經取代。作為取代基,可舉出羥基、烷氧基等,從製造適性的觀點考慮,羥基為較佳。
式(A-1-1)中,作為Y1 所表示之乙烯性不飽和鍵基,可舉出乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲基烯丙基、(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、肉桂醯基及順丁烯二醯亞胺基,(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、順丁烯二醯亞胺基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳,丙烯醯基為進一步較佳。
作為由式(A-1-1)表示之重複單元的具體例,可舉出由下述式(A-1-1a)表示之重複單元、由下述式(A-1-1b)表示之重複單元等。 [化學式11]
式(A-1-1a)中,Ra1 ~Ra3 分別獨立地表示氫原子或烷基,Q1a 表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或伸苯基,L1 表示單鍵或2價的連接基,Y1 表示乙烯性不飽和鍵基。Ra1 ~Ra3 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳,1為進一步較佳。Q1a 係-COO-或-CONH-為較佳,-COO-為更佳。
式(A-1-1b)中,Ra10 及Ra11 分別獨立地表示氫原子或烷基,m1表示1~5的整數,L1 表示單鍵或2價的連接基,Y1 表示乙烯性不飽和鍵基。Ra10 及Ra11 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳。
自由基聚合性化合物C1係包含具有接枝鏈之重複單元之化合物為較佳。藉由自由基聚合性化合物C1包含具有接枝鏈之重複單元,能夠藉由基於接枝鏈之空間障礙而更有效地抑制色材A的聚集等。包含具有接枝鏈之重複單元之自由基聚合性化合物C1可較佳地用作分散劑。
另外,接枝鏈係指從重複單元的主鏈枝化而伸長之聚合物鏈。關於接枝鏈的長度並無特別限制,但是若接枝鏈變長,則空間排斥效果變高,並能夠提高色材等的分散性。作為接枝鏈,去除了氫原子之原子數係40~10000為較佳,去除了氫原子之原子數係50~2000為更佳,去除了氫原子之原子數係60~500為進一步較佳。
接枝鏈包含選自聚酯重複單元、聚醚重複單元、聚(甲基)丙烯酸重複單元、聚胺酯重複單元、聚脲重複單元及聚醯胺重複單元中之至少1種結構的重複單元為較佳,包含選自聚酯重複單元、聚醚重複單元及聚(甲基)丙烯酸重複單元中之至少1種結構的重複單元為更佳,包含聚酯重複單元為進一步較佳。作為聚酯重複單元,可舉出由下述式(G-1)、式(G-4)或式(G-5)表示之結構的重複單元。又,作為聚醚重複單元,可舉出由下述式(G-2)表示之結構的重複單元。又,作為聚(甲基)丙烯酸重複單元,可舉出由下述式(G-3)表示之結構的重複單元。 [化學式12]
上述式中,RG1 及RG2 分別表示伸烷基。作為由RG1 及RG2 表示之伸烷基並無特別限制,但是碳數1~20的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為較佳,碳數2~16的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為更佳,碳數3~12的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為進一步較佳。 上述式中,RG3 表示氫原子或甲基。 上述式中,QG1 表示-O-或-NH-,LG1 表示單鍵或2價的連接基。作為2價的連接基,可舉出伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸烷氧基(較佳為碳數1~12的伸烷氧基)、氧伸烷基羰基(較佳為碳數1~12的氧伸烷基羰基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、OCO-、-S-及組合該等2個以上而成之基團。 RG4 表示氫原子或取代基。作為取代基,可舉出烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基等。
又,聚酯重複單元包含來自於內酯化合物的重複單元為較佳,包含來自於選自ε-己內酯及δ-戊內酯中之化合物的重複單元為進一步較佳,包含來自於ε-己內酯的重複單元為特佳。作為來自於ε-己內酯的重複單元,可舉出由以下的ε-CL表示之結構的重複單元。作為來自於δ-戊內酯的重複單元,可舉出由以下的δ-VL表示之結構的重複單元。 [化學式13]
作為接枝鏈的末端結構,並無特別限定。可以為氫原子,亦可以為取代基。作為取代基,可舉出烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基等。其中,從提高色材等的分散性的觀點考慮,具有空間排斥效果之基團為較佳,碳數5~24的烷基或烷氧基為較佳。烷基及烷氧基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳。
本發明中,作為接枝鏈,由下述式(G-1a)、式(G-2a)、式(G-3a)、式(G-4a)或式(G-5a)表示之結構為較佳。 [化學式14]
上述式中,RG1 及RG2 分別表示伸烷基,RG3 表示氫原子或甲基,QG1 表示-O-或-NH-,LG1 表示單鍵或2價的連接基,RG4 表示氫原子或取代基,W100 表示氫原子或取代基。n1~n5分別獨立地表示2以上的整數。關於RG1 ~RG4 、QG1 、LG1 ,與在式(G-1)~(G-5)中進行說明之RG1 ~RG4 、QG1 、LG1 的含義相同,較佳的範圍亦相同。
式(G-1a)~(G-5a)中,W100 係取代基為較佳。作為取代基,可舉出烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基等。其中,從提高色材等的分散性的觀點考慮,具有空間排斥效果之基團為較佳,碳數5~24的烷基或烷氧基為較佳。烷基及烷氧基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳。
式(G-1a)~(G-5a)中,n1~n5分別係2~100的整數為較佳,2~80的整數為更佳,8~60的整數為進一步較佳。
式(G-1a)中,n1為2以上的情況下的各重複單元中的RG1 彼此可以相同,亦可以不同。又,RG1 包含2種以上的不同之重複單元之情況下,各重複單元的排列並無特別限定,可以為無規、交替及嵌段中的任一種。式(G-2a)~式(G-5a)亦相同。
作為具有接枝鏈之重複單元,可舉出由下述式(A-1-2)表示之重複單元。 [化學式15]
式(A-1-2)中,X2 表示重複單元的主鏈,L2 表示單鍵或2價的連接基,W1 表示接枝鏈。
作為式(A-1-2)中的X2 所表示之重複單元的主鏈,可舉出在式(A-1-1)的X1 中進行說明之結構,較佳的範圍亦相同。作為式(A-1-2)中的L2 所表示之2價的連接基,可舉出伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、OCO-、-S-及組合該等2個以上而成之基團。作為式(A-1-2)中的W1 所表示之接枝鏈,可舉出上述之接枝鏈。
作為由式(A-1-2)表示之重複單元的具體例,可舉出由下述式(A-1-2a)表示之重複單元、由下述式(A-1-2b)表示之重複單元等。 [化學式16]
式(A-1-2a)中,Rb1 ~Rb3 分別獨立地表示氫原子或烷基,Qb1 表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或伸苯基,L2 表示單鍵或2價的連接基,W1 表示接枝鏈。Rb1 ~Rb3 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳,1為進一步較佳。Qb1 係-COO-或-CONH-為較佳,-COO-為更佳。
式(A-1-2b)中,Rb10 及Rb11 分別獨立地表示氫原子或烷基,m2表示1~5的整數,L2 表示單鍵或2價的連接基,W1 表示接枝鏈。Rb10 及Rb11 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳。
自由基聚合性化合物C1中,具有接枝鏈之重複單元的重量平均分子量(Mw)係1000以上為較佳,1000~10000為更佳,1000~7500為進一步較佳。另外,本發明中,具有接枝鏈之重複單元的重量平均分子量為從用於聚合相同重複單元之原料單體的重量平均分子量算出之值。例如,具有接枝鏈之重複單元能夠藉由聚合巨單體來形成。其中,巨單體係指在聚合物末端導入有聚合性基之高分子化合物。使用巨單體形成具有接枝鏈之重複單元之情況下,巨單體的重量平均分子量相當於具有接枝鏈之重複單元。
自由基聚合性化合物C1包含具有接枝鏈之重複單元之情況下,具有接枝鏈之重複單元的含量在自由基聚合性化合物C1的總重複單元中係1.0~60莫耳%為較佳,1.5~50莫耳%為更佳。
自由基聚合性化合物C1還含有具有酸基之重複單元亦為較佳。依據該態樣,能夠更提高感光性組成物的顯影性或色材A等的分散性。作為酸基,可舉出羧基、磺基、磷酸基。
作為具有酸基之重複單元,可舉出由下述式(A-1-3)表示之重複單元。 [化學式17]
式(A-1-3)中,X3 表示重複單元的主鏈,L3 表示單鍵或2價的連接基,A1 表示酸基。
作為式(A-1-3)中的X3 所表示之重複單元的主鏈,可舉出在式(A-1-1)的X1 中進行說明之結構,較佳的範圍亦相同。 作為式(A-1-3)中的L3 所表示之2價的連接基,可舉出伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸烯基(較佳為碳數2~12的伸烯基)、伸烷氧基(較佳為碳數1~12的伸烷氧基)、氧伸烷基羰基(較佳為碳數1~12的氧伸烷基羰基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、OCO-、-S-及組合該等2個以上而成之基團。伸烷基、伸烷氧基中的伸烷基、氧伸烷基羰基中的伸烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳。又,伸烷基、伸烷氧基中的伸烷基、氧伸烷基羰基中的伸烷基可以具有取代基,亦可以為未經取代。作為取代基,可舉出羥基等。 作為式(A-1-3)中的A1 所表示之酸基,可舉出羧基、磺基、磷酸基。
作為由式(A-1-3)表示之重複單元的具體例,可舉出由下述式(A-1-3a)表示之重複單元、由下述式(A-1-3b)表示之重複單元等。 [化學式18]
式(A-1-3a)中,Rc1 ~Rc3 分別獨立地表示氫原子或烷基,Qc1 表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或伸苯基,L3 表示單鍵或2價的連接基,A1 表示酸基。Rc1 ~Rc3 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳,1為進一步較佳。Qc1 係-COO-或-CONH-為較佳,-COO-為更佳。
式(A-1-3b)中,Rc10 及Rc11 分別獨立地表示氫原子或烷基,m3表示1~5的整數,L3 表示單鍵或2價的連接基,A1 表示酸基。Rc10 及Rc11 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳。
作為由式(A-1-3a)表示之重複單元,由下述式(A-1-3a-1)表示之重複單元為更佳。 [化學式19]
式(A-1-3a-1)中,Rc1 ~Rc3 分別獨立地表示氫原子或烷基,Qc1 表示-CO-、-COO-、-OCO-、-CONH-或伸苯基,L10 表示單鍵或伸烷基,L11 表示單鍵、-O-、-S-、-NH-、-CO-、-OCO-或-COO-,Rc4 表示伸烷基或伸芳基,p表示0~5的整數。其中,p為0的情況下,L11 為-COO-或L10 及L11 為單鍵並且Qc1 為-COO-。
式(A-1-3a-1)中,Rc1 ~Rc3 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳,1為進一步較佳。Qc1 係-COO-或-CONH-為較佳,-COO-為更佳。
式(A-1-3a-1)中,L10 所表示之伸烷基的碳數係1~10為較佳,1~5為更佳。伸烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳,直鏈狀為更佳。L10 係單鍵為較佳。
式(A-1-3a-1)中,L11 係單鍵或-OCO-為較佳,單鍵為更佳。
式(A-1-3a-1)中,Rc4 係伸烷基為較佳。伸烷基的碳數係1~12為較佳,1~8為更佳,2~8為進一步較佳,2~6為特佳。Rc4 所表示之伸烷基可以為直鏈狀、支鏈狀及環狀中的任一種,直鏈狀或支鏈狀為較佳,直鏈狀為更佳。
式(A-1-3a-1)中,p表示0~5的整數,0~3的整數為較佳,0~2的整數為更佳。
自由基聚合性化合物C1包含具有酸基之重複單元之情況下,具有酸基之重複單元的含量在自由基聚合性化合物C1的總重複單元中係80莫耳%以下為較佳,10~80莫耳%為更佳。
自由基聚合性化合物C1還可以包含其他重複單元。例如,自由基聚合性化合物C1包含由上述之式(A-1-2b)表示之重複單元來作為具有接枝鏈之重複單元之情況下,還能夠包含由下述式(A-1-4b)及/或式(A-1-5b)表示之重複單元。
[化學式20]
式(A-1-4b)中,Rd10 及Rd11 分別獨立地表示氫原子或烷基,m4表示1~5的整數。Rd10 及Rd11 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳。
式(A-1-5b)中,Re10 及Re11 分別獨立地表示氫原子或烷基,m5表示1~5的整數,De1 表示陰離子基,Le1 表示單鍵或2價的連接基,We1 表示接枝鏈。Re10 及Re11 所表示之烷基的碳數係1~10為較佳,1~3為更佳。作為De1 所表示之陰離子基,可舉出-SO3 - 、-COO- 、-PO4 - 、-PO4 H- 等。作為Le1 所表示之2價的連接基、We1 所表示之接枝鏈,可舉出在上述之式(A-1-2)的L2 、W1 中進行說明者。
又,自由基聚合性化合物C1能夠含有包含來自於由下述式(ED1)表示之化合物及/或由下述式(ED2)表示之化合物(以下,亦將該等化合物稱為“醚二聚物”。)之單體成分之重複單元來作為其他重複單元。作為醚二聚物的具體例,例如能夠參閱日本特開2013-029760號公報的0317段,該內容被編入到本說明書中。
[化學式21]
式(ED1)中,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或亦可以具有取代基之碳數1~25的烴基。 [化學式22] 式(ED2)中,R表示氫原子或碳數1~30的有機基團。作為式(ED2)的具體例,能夠參閱日本特開2010-168539號公報的記載。
本發明中,作為自由基聚合性化合物C1,亦能夠使用由下述式(SP-1)表示之化合物(以下亦稱為化合物(SP-1))。化合物(SP-1)能夠較佳地用作分散劑。尤其,作為色材A使用了分散性較低的顏料之情況下,藉由將化合物(SP-1)用作分散劑,容易良好地維持感光性組成物中的色材A的分散狀態。 [化學式23] 式中,Z1 表示(m+n)價的連接基, Y1 及Y2 分別獨立地表示單鍵或連接基, A1 表示包含色材吸附部之基團, P1 表示聚合物鏈, n表示1~20,m表示1~20,m+n為3~21, n個Y1 及A1 分別可以相同,亦可以不同, m個Y2 及P1 分別可以相同,亦可以不同, Z1 、A1 及P1 中的至少一個表示乙烯性不飽和鍵基。
作為化合物(SP-1)中所包含之乙烯性不飽和鍵基,可舉出乙烯基、乙烯氧基、烯丙基、甲基烯丙基、(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、肉桂醯基及順丁烯二醯亞胺基,(甲基)丙烯醯基、苯乙烯基、順丁烯二醯亞胺基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳,丙烯醯基為特佳。
化合物(SP-1)中,乙烯性不飽和鍵基可以包含於Z1 、A1 及P1 中的任一個,但是包含於P1 為較佳。又,P1 包含乙烯性不飽和鍵基之情況下,P1 係具有在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元之聚合物鏈為較佳。
式(SP-1)中,A1 表示包含色材吸附部之基團。作為色材吸附部,可舉出有機色素結構、雜環結構、酸基、具有鹼性氮原子之基團、脲基、胺基甲酸酯基、具有配位性氧原子之基團、碳數4以上的烴基、烷氧基甲矽烷基、環氧基、異氰酸酯基及羥基,雜環結構、酸基、具有鹼性氮原子之基團、碳數4以上的烴基、羥基為較佳,從色材的分散性的觀點考慮,酸基為更佳。作為酸基,可舉出羧基、磺基、磷酸基,羧基為較佳。
在1個A1 中可以包含至少1種色材吸附部,亦可以包含2種以上的色材吸附部。A1 包含1~10個色材吸附部為較佳,包含1~6個為更佳。又,作為包含A1 所表示之色材吸附部之基團,可舉出前述色材吸附部與由1~200個碳原子、0~20個氮原子、0~100個氧原子、1~400個氫原子及0~40個硫原子組成之連接基鍵結而形成之基團。例如,可舉出經由碳數1~10的鏈狀飽和烴基、碳數3~10的環狀飽和烴基或碳數5~10的芳香族烴基鍵結1個以上的色材吸附部而形成之基團等。上述鏈狀飽和烴基、環狀飽和烴基及芳香族烴基還可以具有取代基。作為取代基,可舉出碳數1~20的烷基、碳數6~16的芳基、羥基、胺基、羧基、磺酸醯胺基、N-磺醯基醯胺基、碳數1~6的醯氧基、碳數1~20的烷氧基、鹵素原子、碳數2~7的烷氧羰基、氰基、碳酸酯基及光硬化性基等。又,色材吸附部本身能夠構成1價的基團之情況下,色材吸附部其本身亦可以為A1
又,作為A1 的化學式量,30~2000為較佳。上限係1000以下為較佳,800以下為更佳。下限係50以上為較佳,100以上為更佳。若A1 的化學式量在上述範圍內,則相對於色材之吸附性良好。另外,A1 的化學式量為由結構式計算之值。
式(SP-1)中,Z1 表示(m+n)價的連接基。作為(m+n)價的連接基,可舉出由1~100個碳原子、0~10個氮原子、0~50個氧原子、1~200個氫原子及0~20個硫原子組成之基團。作為(m+n)價的連接基,可舉出組合2個以上的下述構造單元或以下構造單元而構成之基團(亦可以形成環結構)。
[化學式24]
作為Z1 的化學式量,20~3000為較佳。上限係2000以下為較佳,1500以下為更佳。下限係50以上為較佳,100以上為更佳。另外,Z1 的化學式量係由結構式計算之值。關於(m+n)價的連接基的具體例,能夠參閱日本特開2014-177613號公報的0043~0055段,該內容被編入到本說明書中。
式(SP-1)中,Y1 及Y2 分別獨立地表示單鍵或連接基。作為連接基,可舉出由1~100個碳原子、0~10個氮原子、0~50個氧原子、1~200個氫原子及0~20個硫原子組成之基團。上述基團還可以具有上述之取代基。作為Y1 及Y2 所表示之連接基,能夠舉出組合2個以上的下述構造單元或以下的構造單元而構成之基團。
[化學式25]
式(SP-1)中,P1 表示聚合物鏈。作為P1 所表示之聚合物鏈,在主鏈中具有選自聚(甲基)丙烯酸重複單元、聚醚重複單元、聚酯重複單元、聚醯胺重複單元、聚醯亞胺重複單元、聚亞胺重複單元及聚胺酯重複單元中之至少1種重複單元之聚合物鏈為較佳。又,P1 所表示之聚合物鏈包含由下述式(P1-1)~(P1-5)表示之重複單元之聚合物鏈為較佳。 [化學式26]
上述式中,RG1 及RG2 分別表示伸烷基。作為由RG1 及RG2 表示之伸烷基,碳數1~20的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為較佳,碳數2~16的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為更佳,碳數3~12的直鏈狀或支鏈狀的伸烷基為進一步較佳。伸烷基亦可以具有取代基。作為取代基,可舉出芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基、乙烯性不飽和鍵基等。 上述式中,RG3 表示氫原子或甲基。 上述式中,QG1 表示-O-或-NH-,LG1 表示單鍵或伸芳基,LG2 表示單鍵或2價的連接基。QG1 係-O-為較佳。LG1 係單鍵為較佳。作為LG2 所表示之2價的連接基,可舉出伸烷基(較佳為碳數1~12的伸烷基)、伸芳基(較佳為碳數6~20的伸芳基)、-NH-、-SO-、-SO2 -、-CO-、-O-、-COO-、-OCO-、-S-、-NHCO-、-CONH-及組合該等2個以上而成之基團。 RG4 表示氫原子或取代基。作為取代基,可舉出烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、芳氧基、雜芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、雜芳基硫醚基、乙烯性不飽和鍵基、酸基等。
P1 中的前述重複單元的重複數係3~2000為較佳。上限係1500以下為較佳,1000以下為更佳。下限係5以上為較佳,7以上為更佳。又,P1 係具有在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元之聚合物鏈為較佳。又,構成P1 之總重複單元中的在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元的比例係1莫耳%以上為較佳,2莫耳%以上為更佳,3莫耳%以上為進一步較佳。上限能夠設為100莫耳%。又,P1 為具有在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元之聚合物鏈之情況下,P1 除了在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元以外還包含其他重複單元亦為較佳。作為其他重複單元,可舉出在側鏈包含酸基之重複單元等。藉由P1 除了在側鏈包含乙烯性不飽和鍵基之重複單元以外還包含在側鏈包含酸基之重複單元,用光微影法形成圖案時能夠更有效地抑制顯影殘渣的產生。P1 包含在側鏈包含酸基之重複單元之情況下,構成P1 之總重複單元中的在側鏈包含酸基之重複單元的比例係50莫耳%以下為較佳,2~48莫耳%為更佳,4~46莫耳%為進一步較佳。
P1 所表示之聚合物鏈的重量平均分子量係1000以上為較佳,1000~10000為更佳。上限係9000以下為較佳,6000以下為更佳,3000以下為進一步較佳。下限係1200以上為較佳,1400以上為更佳。另外,P1 的重量平均分子量為從用於導入相同聚合物鏈之原料的重量平均分子量算出之值。
本發明中所使用之自由基聚合性化合物C1係包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元及具有接枝鏈之重複單元之化合物為較佳。藉由自由基聚合性化合物C1包含具有接枝鏈之重複單元,藉由因接枝鏈引起之空間障礙而能夠更有效地抑制色材A的聚集等。因此,該自由基聚合性化合物C1能夠較佳地用作分散劑。又,該自由基聚合性化合物C1容易以高等級兼顧光微影性和色材的分散性。
作為包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元及具有接枝鏈之重複單元之化合物的具體例,可舉出以下所示之化合物及後述實施例中所記載的化合物。 [化學式27] [表1] [表2] [表3] [表4] [表5] [表6] [化學式28] [表7]
作為上述之化合物(SP-1)的具體例,可舉出下述結構的化合物。 [化學式29] [化學式30] [化學式31] [化學式32]
又,作為其他自由基聚合性化合物C1的具體例,可舉出下述結構的化合物等。 [化學式33]
本發明的感光性組成物中,自由基聚合性化合物C的總質量中的自由基聚合性化合物C1的含量為70質量%以上,80質量%以上為較佳,85質量%以上為更佳,90質量%以上為進一步較佳,93質量%以上為更進一步較佳,95質量%以上為特佳。自由基聚合性化合物C1可以僅為1種,亦可以為2種以上。2種以上的情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
本發明中,作為自由基聚合性化合物C,可以僅使用上述之自由基聚合性化合物C1,但是併用上述之自由基聚合性化合物C1與分子量小於3000的自由基聚合性化合物C2(以下亦稱為自由基聚合性化合物C2)為較佳。可推測藉由併用自由基聚合性化合物C1與自由基聚合性化合物C2,聚合自由基聚合性化合物C1時分子量比自由基聚合性化合物C1低的自由基聚合性化合物C2發揮連接的作用從而進行硬化,更容易有效地硬化經曝光之部分的自由基聚合性化合物C1,並容易得到更優異之光微影性。另外,更容易提高所得到之膜的耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性等。
(自由基聚合性化合物C2) 接著,對自由基聚合性化合物C2進行說明。自由基聚合性化合物C2的分子量係2000以下為較佳,1500以下為更佳。下限係100%以上為較佳,150%以上為更佳,200%以上為進一步較佳。自由基聚合性化合物C2係具有2個以上乙烯性不飽和鍵基之化合物(2官能以上的化合物)為較佳,具有2~15個乙烯性不飽和鍵基之化合物(2~15官能的化合物)為更佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵基之化合物(2~10官能的化合物)為更佳,具有2~6個乙烯性不飽和鍵基之化合物(2~6官能的化合物)為特佳。具體而言,自由基聚合性化合物C2係2官能以上的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,2~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為更佳,2~10官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為進一步較佳,2~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為特佳。自由基聚合性化合物C2的C=C值係2mmol/g以上為較佳,6mmol/g以上為更佳,10mol/g以上為進一步較佳。上限係30mmol/g以下為較佳。自由基聚合性化合物C2的C=C值係藉由將自由基聚合性化合物C2的1分子中所包含之乙烯性不飽和鍵基的數除以自由基聚合性化合物C2的分子量來算出之值。
關於自由基聚合性化合物C2,能夠參閱日本特開2013-253224號公報的0033~0034段、日本特開2009-288705號公報的0095~0108段、日本特開2013-029760號公報的0227段、日本特開2008-292970號公報的0254~0257段的記載,該內容被編入到本說明書中。又,作為自由基聚合性化合物C2,可舉出乙烯氧基改質新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,NK ESTER ATM-35E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)、二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品,KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製)及該等(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基及/或丙二醇殘基鍵結而成之結構的化合物、日本特開2012-208494號公報的0477段(所對應之美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的0585段)中所記載的聚合性單體等。又,亦能夠使用二甘油EO(環氧乙烷)改質(甲基)丙烯酸酯(作為市售,M-460;TOAGOSEI CO.,LTD.製)、新戊四醇四丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製、A-TMMT)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、KAYARAD HDDA)、RP-1040(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、ARONIX TO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.製)等。
作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用具有羧基、磺基、磷酸基等酸基之化合物。作為市售品,可舉出ARONIX M-305、M-510、M-520(以上為TOAGOSEI CO.,LTD.製)等。作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用具有己內酯結構之自由基聚合性化合物。
作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用具有茀骨架之自由基聚合性化合物。具有茀骨架之自由基聚合性化合物係具有由式(Fr)表示之部分結構之自由基聚合性化合物為較佳。又,具有茀骨架之自由基聚合性化合物係具有2個以上乙烯性不飽和鍵基之化合物為較佳,具有2~15個乙烯性不飽和鍵基之化合物為更佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵基之化合物為進一步較佳,具有2~6個乙烯性不飽和鍵基之化合物為特佳。作為具有茀骨架之自由基聚合性化合物的具體例,可舉出下述結構的化合物。又,作為具有茀骨架之自由基聚合性化合物的市售品,可舉出OGSOL EA-0200、EA-0300(Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.製、具有茀骨架之(甲基)丙烯酸酯單體)等。 [化學式34]
式中波浪線表示鍵結鍵,Rf1 及Rf2 分別獨立地表示取代基,m及n分別獨立地表示0~5的整數。m為2以上的情況下,m個Rf1 可以相同,亦可以分別不同,m個Rf1 中的2個Rf1 亦可以彼此鍵結而形成環。n為2以上的情況下,n個Rf2 可以相同,亦可以分別不同,n個Rf2 中的2個Rf2 亦可以彼此鍵結而形成環。作為Rf1 及Rf2 所表示之取代基,可舉出鹵素原子、氰基、硝基、烷基、芳基、雜芳基、-ORf11 、-CORf12 、-COORf13 、-OCORf14 、-NRf15 Rf16 、-NHCORf17 、-CONRf18 Rf19 、-NHCONRf20 Rf21 、-NHCOORf22 、-SRf23 、-SO2 Rf24 、-SO2 ORf25 、-NHSO2 Rf26 或-SO2 NRf27 Rf28 。Rf11 ~Rf28 分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或雜芳基。 [化學式35]
作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用由下述式(MO-1)~(MO-6)表示之化合物。另外,式中,T為氧伸烷基的情況下,碳原子側的末端與R鍵結。
[化學式36]
上述式中,n係0~14,m係1~8。在一分子內存在複數個之R、T分別可以相同,亦可以不同。 分別由上述式(MO-1)~(MO-6)表示之化合物中,複數個R內的至少1個表示-OC(=O)CH=CH2 、-OC(=O)C(CH3 )=CH2 、-NHC(=O)CH=CH2 或-NHC(=O)C(CH3 )=CH2 。作為由上述式(MO-1)~(MO-6)表示之化合物的具體例,可舉出日本特開2007-269779號公報的0248~0251段中所記載之化合物。
作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用具有己內酯結構之化合物。具有己內酯結構之化合物係由下述式(Z-1)表示之化合物為較佳。
[化學式37]
式(Z-1)中,6個R均為由式(Z-2)表示之基團或6個R中的1~5個係由式(Z-2)表示之基團,剩餘為由式(Z-3)表示之基團、酸基或羥基。
[化學式38] 式(Z-2)中,R1 表示氫原子或甲基,m表示1或2的數,“*”表示鍵結鍵。
[化學式39] 式(Z-3)中,R1 表示氫原子或甲基,“*”表示鍵結鍵。
作為自由基聚合性化合物C2,亦能夠使用由式(Z-4)或(Z-5)表示之化合物。
[化學式40]
式(Z-4)及(Z-5)中,E分別獨立地表示-((CH2y CH2 O)-或-((CH2y CH(CH3 )O)-,y分別獨立地表示0~10的整數,X分別獨立地表示(甲基)丙烯醯基、氫原子或羧基。式(Z-4)中,(甲基)丙烯醯基的合計係3個或4個,m分別獨立地表示0~10的整數,各m的合計係0~40的整數。式(Z-5)中,(甲基)丙烯醯基的合計係5個或6個,n分別獨立地表示0~10的整數,各n的合計係0~60的整數。
式(Z-4)中,m係0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。又,各m的合計係2~40的整數為較佳,2~16的整數為更佳,4~8的整數為特佳。式(Z-5)中,n係0~6的整數為較佳,0~4的整數為更佳。又,各n的合計係3~60的整數為較佳,3~24的整數為更佳,6~12的整數為特佳。又,式(Z-4)或式(Z-5)中的-((CH2y CH2 O)-或-((CH2y CH(CH3 )O)-係氧原子側的末端與X鍵結之形態為較佳。
聚合性單體使用日本特開2017-048367號公報、日本專利第6057891號公報、日本專利第6031807號公報中所記載之化合物、日本特開2017-194662號公報中所記載之化合物、8UH-1006、8UH-1012(以上為TAISEI FINE CHEMICAL CO,.LTD.製)、LIGHT ACRYLATE POB-A0(KYOEISHA CHEMICAL CO.,LTD.製)等亦為較佳。
感光性組成物的總固體成分中自由基聚合性化合物C的含量係5~60質量%為較佳。下限係10質量%以上為較佳,15質量%以上為更佳。上限係50質量%以下為較佳,40質量%以下為更佳。
感光性組成物的總固體成分中自由基聚合性化合物C1的含量係4~50質量%為較佳。下限係8質量%以上為較佳,10質量%以上為更佳。上限係40質量%以下為較佳,30質量%以下為更佳。
又,自由基聚合性化合物C1的含量相對於色材A的100質量份係10~60質量份為較佳。上限係50質量份以下為較佳,40質量份以下為更佳。下限係20質量份以上為較佳,30質量份以上為進一步較佳。若色材A與自由基聚合性化合物C1的量比在上述範圍內,則容易得到耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性優異之膜。另外,能夠製得感光性組成物中的色材A的分散性良好且保存穩定性優異之感光性組成物。
在感光性組成物的總固體成分中色材A與自由基聚合性化合物C1的合計的含量係60質量%以上為較佳,70質量%以上為較佳,80質量%以上為進一步較佳。上限係98質量%以下為較佳,95質量%以下為更佳,90質量%以下為進一步較佳。
本發明中所使用之自由基聚合性化合物C包含上述之自由基聚合性化合物C1及上述之自由基聚合性化合物C2之情況下,在自由基聚合性化合物C1與自由基聚合性化合物C2的合計量中,自由基聚合性化合物C1的含量係70~99.5質量%為較佳,80~99.5質量%為更佳,85~99.5質量%為進一步較佳,90~99.5質量%為更進一步較佳,95~99.5質量%為更進一步較佳,從更容易提高所得到之膜的耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性等之理由考慮,97~99.5質量%為特佳。
本發明的感光性組成物中,感光性組成物中所包含之重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1在除了上述之色材A及光自由基聚合起始劑B以外的化合物的合計質量中的含量係60質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳,90質量%以上為特佳。藉由該態樣,容易得到膜的硬化良好且耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性優異之膜。作為除了自由基聚合性化合物C1以外的重量平均分子量為3000以上的化合物,可舉出後述之樹脂等。
<<樹脂>> 本發明的感光性組成物能夠含有樹脂來作為除了上述之色材A、光自由基聚合起始劑B及自由基聚合性化合物C以外的成分。樹脂例如以在組成物中分散有顏料等粒子之用途或黏合劑的用途來摻合。另外,亦將主要用於分散顏料等粒子之樹脂稱為分散劑。但是,樹脂的該種用途為一例,亦能夠以該種用途以外的目的使用樹脂。
其他樹脂的重量平均分子量(Mw)係3000~2000000為較佳。上限係1000000以下為較佳,500000以下為更佳。下限係4000以上為較佳,5000以上為更佳。
作為其他樹脂,可舉出(甲基)丙烯酸樹脂、環氧樹脂、烯-硫醇樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚伸苯基樹脂、聚伸芳基醚氧化膦樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀烯烴樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯樹脂等。可以從該等樹脂中單獨使用1種,亦可以將2種以上混合使用。
其他樹脂亦可以具有酸基。作為酸基,例如可舉出羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羥基等,羧基為較佳。該等酸基可以僅為1種,亦可以為2種以上。其他樹脂係具有酸基之樹脂為較佳。具有酸基之樹脂亦能夠用作鹼可溶性樹脂。
具有酸基之樹脂係在側鏈具有羧基之樹脂為較佳。具有酸基之樹脂亦可以包含來自於包含在上述之自由基聚合性化合物C1中進行說明之醚二聚物之單體成分之重複單元。又,具有酸基之樹脂亦可以包含來自於由下述式(X)表示之化合物之重複單元。 [化學式41] 式(X)中,R1 表示氫原子或甲基,R2 表示碳數2~10的伸烷基,R3 表示氫原子或可以包含苯環之碳數1~20的烷基。n表示1~15的整數。
關於具有酸基之樹脂,能夠參閱日本特開2012-208494號公報的0558~0571段(對應之美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的0685~0700段)的記載、日本特開2012-198408號公報的0076~0099段的記載,該等內容被編入到本說明書中。
具有酸基之樹脂的酸值係30~200mgKOH/g為較佳。下限係50mgKOH/g以上為較佳,70mgKOH/g以上為更佳。上限係150mgKOH/g以下為較佳,120mgKOH/g以下為更佳。
作為具有酸基之樹脂,例如可舉出下述結構的樹脂等。以下的結構式中,Me表示甲基。 [化學式42]
本發明的感光性組成物亦能夠包含作為分散劑的樹脂。分散劑可舉出酸性分散劑(酸性樹脂)、鹼性分散劑(鹼性樹脂)。在此,酸性分散劑(酸性樹脂)表示酸基的量多於鹼性基的量的樹脂。酸性分散劑(酸性樹脂)係將酸基的量與鹼性基的量的合計量設為100莫耳%時酸基的量佔據70莫耳%以上之樹脂為較佳,實質上僅包含酸基之樹脂為更佳。酸性分散劑(酸性樹脂)所具有之酸基係羧基為較佳。酸性分散劑(酸性樹脂)的酸值係40~105mgKOH/g為較佳,50~105mgKOH/g為更佳,60~105mgKOH/g為進一步較佳。又,鹼性分散劑(鹼性樹脂)表示鹼性基的量多於酸基的量的樹脂。鹼性分散劑(鹼性樹脂)係將酸基的量與鹼性基的量的合計量設為100莫耳%時鹼性基的量超過50莫耳%之樹脂為較佳。鹼性分散劑所具有之鹼性基係胺基為較佳。
用作分散劑之樹脂係接枝共聚物亦為較佳。接枝共聚物的詳細內容能夠參閱日本特開2012-255128號公報的0025~0094段的記載,該內容被編入到本說明書中。又,本發明中,用作分散劑之樹脂係在主鏈及側鏈中的至少一者包含氮原子之寡聚亞胺系共聚物亦為較佳。關於寡聚亞胺系共聚物,能夠參閱日本特開2012-255128號公報的0102~0174段的記載,該內容被編入到本說明書中。分散劑還能夠作為市售品而獲得,作為該等具體例,可舉出Disperbyk-111(BYK Chemie GmbH製)、SOLSPERSE 76500(Lubrizol Japan Limited.製)等。又,亦能夠使用日本特開2014-130338號公報的0041~0130段中所記載之顏料分散劑,該內容被編入到本說明書中。又,亦能夠將上述具有酸基之樹脂等用作分散劑。
在感光性組成物的總固體成分中樹脂的含量係50質量%以下為較佳,35質量%以下為更佳,20質量%以下為進一步較佳,10質量%以下為更進一步較佳。又,本發明的感光性組成物實質上不包含樹脂亦為較佳。本發明的感光性組成物實質上不包含其他樹脂之情況下,相對於本發明的感光性組成物的總固體成分之樹脂的含量係0.5質量%以下為較佳,0.1質量%以下為更佳,不含有為特佳。
<<具有環狀醚基之化合物>> 本發明的感光性組成物還能夠含有具有環狀醚基之化合物。作為環狀醚基,可舉出環氧基、氧雜環丁基等。具有環狀醚基之化合物,係具有環氧基之化合物為較佳。作為具有環氧基之化合物,可舉出在1分子內具有1個以上環氧基之化合物,具有2個以上環氧基之化合物為較佳。環氧基在1分子內具有1~100個為較佳。環氧基的上限例如能夠設為10個以下,亦能夠設為5個以下。環氧基的下限係2個以上為較佳。作為具有環氧基之化合物,還能夠使用日本特開2013-011869號公報的0034~0036段、日本特開2014-043556號公報的0147~0156段、日本特開2014-089408號公報的0085~0092段中所記載之化合物、日本特開2017-179172號公報中所記載之化合物。該等內容被編入到本說明書中。
具有環氧基之化合物可以是低分子化合物(例如,小於分子量2000,進而小於分子量1000),亦可以是高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,聚合物的情況下,重量平均分子量係1000以上)中任一個。具有環氧基之化合物的重量平均分子量係200~100000為較佳,500~50000為更佳。重量平均分子量的上限係10000以下為較佳,5000以下為更佳,3000以下為進一步較佳。
作為具有環狀醚基之化合物的市售品,例如可舉出EHPE3150(Daicel Corporation製)、EPICLON N-695(DIC CORPORATION製)、MARPROOF G-0150M、G-0105SA、G-0130SP、G-0250SP、G-1005S、G-1005SA、G-1010S、G-2050M、G-01100、G-01758(以上為NOF CORPORATION製、含環氧基的聚合物)等。
本發明的感光性組成物含有具有環狀醚基之化合物之情況下,在感光性組成物的總固體成分中,具有環狀醚基之化合物的含量係0.1~20質量%為較佳。下限例如係0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。上限例如係15質量%以下為較佳,10質量%以下為進一步較佳。具有環狀醚基之化合物可以僅為1種,亦可以為2種以上。2種以上的情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
<<矽烷偶合劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有矽烷偶合劑。依據該態樣,能夠提高所得到之膜的與支撐體的密接性。本發明中,偶合劑係指具有水解性基和其以外的官能基之矽烷化合物。又,水解性基係指與矽原子直接連接且能夠藉由水解反應及縮合反應中的至少任意一種反應產生矽氧烷鍵之取代基。作為水解性基,例如可舉出鹵素原子、烷氧基、醯氧基等,烷氧基為較佳。亦即,矽烷偶合劑係具有烷氧基矽基之化合物為較佳。又,作為除了水解性以外的官能基,例如可舉出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基、巰基、環氧基、氧雜環丁基、胺基、脲基、硫醚基、異氰酸酯基、苯基等,胺基、(甲基)丙烯醯基及環氧基為較佳。作為矽烷偶合劑的具體例,可舉出日本特開2009-288703號公報的0018~0036段中所記載之化合物、日本特開2009-242604號公報的0056~0066段中所記載之化合物,該等內容被編入到本說明書中。
感光性組成物的總固體成分中矽烷偶合劑的含量係0.1~5質量%為較佳。上限係3質量%以下為較佳,2質量%以下為更佳。下限係0.5質量%以上為較佳,1質量%以上為更佳。矽烷偶合劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。2種以上的情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
<<顏料衍生物>> 本發明的感光性組成物還能夠含有顏料衍生物。作為顏料衍生物,可舉出具有將顏料的一部分經酸基、鹼性基、具有鹽結構之基團或酞醯亞胺甲基取代之結構之化合物。作為顏料衍生物,由式(B1)表示之化合物為較佳。
[化學式43] 式(B1)中,P表示色素結構,L表示單鍵或連接基,X表示酸基、鹼性基、具有鹽結構之基團或酞醯亞胺甲基,m表示1以上的整數,n表示1以上的整數,當m為2以上時複數個L及X可以互不相同,當n為2以上時複數個X可以互不相同。
作為P所表示之色素結構,選自吡咯并吡咯色素結構、二酮吡咯并吡咯色素結構、喹吖啶酮色素結構、蒽醌色素結構、二蒽醌色素結構、苯并異吲哚色素結構、噻嗪靛藍色素結構、偶氮色素結構、喹酞酮色素結構、酞青色素結構、萘酞青色素結構、二㗁𠯤色素結構、苝色素結構、紫環酮色素結構、苯并咪唑酮色素結構、苯并噻唑色素結構、苯并咪唑色素結構及苯并噁唑色素結構中之至少一種為較佳,選自吡咯并吡咯色素結構、二酮吡咯并吡咯色素結構、喹吖啶酮色素結構及苯并咪唑酮色素結構中之至少一種為進一步較佳。
作為L所表示之連接基,可舉出包含烴基、雜環基、-NR-、-SO2 -、-S-、-O-、-CO-或該等組合之基團。R表示氫原子、烷基或芳基。
作為X所表示之酸基,可舉出羧基、磺酸基、羧酸醯胺基、磺酸醯胺基、醯亞胺酸基等。作為羧酸醯胺基,由-NHCORX1 表示之基團為較佳。作為磺酸醯胺基,由-NHSO2 RX2 表示之基團為較佳。作為醯亞胺酸基,由-SO2 NHSO2 RX3 、-CONHSO2 RX4 、-CONHCORX5 或-SO2 NHCORX6 表示之基團為較佳。RX1 ~RX6 分別獨立地表示烴基或雜環基。RX1 ~RX6 所表示之烴基及雜環基還可以具有取代基。作為可進一步具有之取代基,可舉出鹵素原子為較佳,氟原子為更佳。作為X所表示之鹼性基可舉出胺基。作為X所表示之鹽結構,可舉出上述酸基或鹼性基的鹽。
作為顏料衍生物,可舉出下述結構的化合物。又,還能夠使用日本特開昭56-118462號公報、日本特開昭63-264674號公報、日本特開平01-217077號公報、日本特開平03-009961號公報、日本特開平03-026767號公報、日本特開平03-153780號公報、日本特開平03-045662號公報、日本特開平04-285669號公報、日本特開平06-145546號公報、日本特開平06-212088號公報、日本特開平06-240158號公報、日本特開平10-030063號公報、日本特開平10-195326號公報、國際公開WO2011/024896號公報的0086~0098段、國際公開WO2012/102399號公報的0063~0094段、國際公開WO2017/038252號公報的0082段等中所記載之化合物,該內容被編入到本說明書中。 [化學式44]
顏料衍生物的含量相對於顏料100質量份係1~50質量份為較佳。下限值係3質量份以上為較佳,5質量份以上為更佳。上限值係40質量份以下為較佳,30質量份以下為更佳。若顏料衍生物的含量在上述範圍,則能夠提高顏料的分散性而有效地抑制顏料的聚集。顏料衍生物可以僅為1種,亦可以為2種以上。2種以上的情況下,該等合計量在上述範圍內為較佳。
<<溶劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有溶劑。作為溶劑,可舉出有機溶劑。溶劑只要滿足各成分的溶解性或組成物的塗佈性,則基本上並沒有特別限制。作為有機溶劑的例子,例如可舉出酯類、醚類、酮類、芳香族烴類等。關於該等的詳細內容,能夠參閱國際公開WO2015/166779號公報的0223段,該內容被編入到本說明書中。又,亦能夠較佳地使用環狀烷基經取代之酯系溶劑、環狀烷基經取代之酮系溶劑。作為有機溶劑的具體例,可舉出聚乙二醇單甲基醚、二氯甲烷、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙酸環己酯、環戊酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚及丙二醇單甲醚乙酸酯等。本發明中,有機溶劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。又,就提高溶解性之觀點而言,3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺亦為較佳。但是,有時出自環境方面等原因,減少作為溶劑之芳香族烴類(苯、甲苯、二甲苯、乙苯等)為佳(例如,相對於有機溶劑總量,能夠設為50質量ppm(百萬分率(parts per million))以下,亦能夠設為10質量ppm以下,亦能夠設為1質量ppm以下)。
本發明中,使用金屬含量少的溶劑為較佳,溶劑的金屬含量例如係10質量ppb(十億分率(parts per billion))以下為較佳。根據需要亦可以使用質量ppt(兆分率(parts per trillion))級別的溶劑,該種高純度溶劑例如由TOYO Gosei Co.,Ltd.提供(化學工業日報,2015年11月13日)。
作為從溶劑中去除金屬等雜質之方法,例如能夠舉出蒸餾(分子蒸餾或薄膜蒸餾等)或使用過濾器之過濾。作為過濾中所使用之過濾器的過濾器孔徑,10μm以下為較佳,5μm以下為更佳,3μm以下為進一步較佳。過濾器的材質係聚四氟乙烯、聚乙烯或尼龍為較佳。
溶劑可以包含異構物(原子數相同但結構不同之化合物)。又,異構物可以僅包含一種,亦可以包含複數種。
本發明中,有機溶劑中過氧化物的含有率係0.8mmol/L以下為較佳,實質上不包含過氧化物為更佳。
感光性組成物中的溶劑的含量係10~95質量%為較佳,20~90質量%為更佳,30~90質量%為進一步較佳。
又,從環境管制的觀點考慮,本發明的感光性組成物係實質上不包含環境管制物質為較佳。另外,本發明中,實質上不包含環境管制物質係指感光性組成物中的環境管制物質的含量為50質量ppm以下,30質量ppm以下為較佳,10質量ppm以下為更佳,1質量ppm以下為特佳。環境管制物質例如可舉出苯;甲苯、二甲苯等烷基苯類;氯苯等鹵化苯類等。該等依據REACH(Registration Evaluation Authorization and Restriction of CHemicals)規則、PRTR(Pollutant Release and Transfer Register)法、VOC(Volatile Organic Compounds)管制等作為環境管制物質而註冊,使用量和操作方法被嚴格管制。該等化合物在製造本發明的感光性組成物中所使用之各成分等時,有時會用作溶劑,有時作為殘留溶劑而混入感光性組成物中。從對人的安全性及考慮對環境的觀點而言,該等物質盡可能減少為較佳。作為減少環境管制物質之方法,可舉出對系統內部進行加熱或減壓來設為環境管制物質的沸點以上並從系統內部對環境管制物質進行蒸餾來減少之方法。又,對少量的環境管制物質進行蒸餾之情況下,為了提高效率與具有和該溶劑相等的沸點之溶劑共沸亦是有用的。又,含有具有自由基聚合性之化合物之情況下,為了抑制在減壓蒸餾中進行自由基聚合反應而在分子間進行交聯,亦可以添加聚合抑制劑等而進行減壓蒸餾。該等蒸餾方法能夠在原料的階段、使原料進行反應之生成物(例如聚合之後的樹脂溶液或多官能單體溶液)的階段或混合該等化合物來製作之組成物的階段中的任一階段中進行。
<<聚合抑制劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有聚合抑制劑。作為聚合抑制劑,可舉出氫醌、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、鄰苯三酚、第三丁基鄰苯二酚、苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺鹽(銨鹽、亞鈰鹽等)。其中,對甲氧基苯酚為較佳。感光性組成物的總固體成分中聚合抑制劑的含量係0.001~5質量%為較佳。
<<界面活性劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽系界面活性劑等各種界面活性劑。關於界面活性劑能夠參閱國際公開WO2015/166779號公報的0238~0245段,該內容被編入到本說明書中。
本發明中,界面活性劑係氟系界面活性劑為較佳。藉由在感光性組成物中含有氟系界面活性劑,液特性(尤其,流動性)得到進一步提高,能夠進一步提高省液性。又,還能夠形成厚度不均勻少的膜。
氟系界面活性劑中的氟含有率係3~40質量%為適宜,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。氟含有率在該範圍內之氟系界面活性劑在塗佈膜的厚度的均勻性或省液性的觀點上有效,在組成物中之溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑,可舉出日本特開2014-041318號公報的0060~0064段(對應之國際公開2014/017669號公報的0060~0064段)等中所記載之界面活性劑、日本特開2011-132503號公報的0117~0132段中所記載之界面活性劑,該等內容被編入到本說明書中。作為氟系界面活性劑的市售品,例如可舉出MEGAFACE F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780、EXP、MFS-330(以上為DIC Corporation製)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上為Sumitomo 3M Limited製)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上為ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上為OMNOVA SOLUTIONS INC.製)等。
又,氟系界面活性劑亦能夠適宜使用丙烯酸系化合物,該丙烯酸系化合物為具有含有氟原子之官能基之分子結構且施加熱時含有氟原子之官能基部分被切斷而氟原子揮發。作為該種氟系界面活性劑,可舉出DIC Corporation製造之MEGAFACE DS系列(化學工業日報,2016年2月22日)(日經產業新聞,2016年2月23日),例如MEGAFACE DS-21。
又,氟系界面活性劑使用具有氟化烷基或氟化伸烷基醚基之含氟原子之乙烯基醚化合物及親水性乙烯基醚化合物的聚合物亦為較佳。關於該種氟系界面活性劑,能夠參閱日本特開2016-216602號公報的記載,該內容被編入到本說明書中。
氟系界面活性劑亦能夠使用嵌段聚合物。例如可舉出日本特開2011-089090號公報中所記載之化合物。氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用含氟高分子化合物,該含氟高分子化合物包含來源於具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元和來源於具有2個以上(較佳為5個以上)伸烷氧基(較佳為伸乙氧基、伸丙氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元。下述化合物亦可以作為本發明中所使用之氟系界面活性劑而進行例示。 [化學式45] 上述化合物的重量平均分子量較佳為3,000~50,000,例如為14,000。上述化合物中,表示重複單元的比例之%為莫耳%。
又,氟系界面活性劑亦能夠使用在側鏈上具有乙烯性不飽和鍵基之含氟聚合物。作為具體例,可舉出日本特開2010-164965號公報的0050~0090段及0289~0295段中所記載之化合物,例如DIC Corporation製造之MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的0015~0158段中所記載之化合物。
作為非離子系界面活性劑,可舉出甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷及該等的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司製)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製)、Solsperse 20000(Lubrizol Japan Limited.製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製)、Olfine E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.製)等。
作為矽系界面活性劑,例如可舉出Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上為Dow Corning Toray Co.,Ltd.製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上為Momentive Performance Materials Inc.製)、KP-341、KF-6001、KF-6002(以上為Shin-Etsu Chemical Co.,LTD.製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上為BYK-Chemie Corporation製)等。又,矽系界面活性劑亦能夠使用下述結構的化合物。 [化學式46]
感光性組成物的總固體成分中界面活性劑的含量係0.001質量%~5.0質量%為較佳,0.005~3.0質量%為更佳。界面活性劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。2種以上的情況下,合計量成為上述範圍為較佳。
<<紫外線吸收劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有紫外線吸收劑。紫外線吸收劑能夠使用共軛二烯化合物、胺基二烯化合物、水楊酸酯化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、丙烯腈化合物、羥基苯基三𠯤化合物、吲哚化合物、三𠯤化合物等。關於該等詳細內容,能夠參閱日本特開2012-208374號公報的0052~0072段、日本特開2013-068814號公報的0317~0334段、日本特開2016-162946號公報的0061~0080段的記載,該等內容被編入到本說明書中。作為紫外線吸收劑的具體例,可舉出下述結構的化合物等。作為紫外線吸收劑的市售品,例如可舉出UV-503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.製)等。又,作為苯并三唑化合物,可舉出MIYOSHI OIL & FAT CO.,LTD.製的MYUA系列(化學工業日報、2016年2月1日)。 [化學式47]
感光性組成物的總固體成分中紫外線吸收劑的含量係0.01~10質量%為較佳,0.01~5質量%為更佳。本發明中,紫外線吸收劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上之情況下,合計量成為上述範圍為較佳。
<<抗氧化劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有抗氧化劑。作為抗氧化劑,可舉出酚化合物、亞磷酸酯化合物、硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑而已知之任意的酚化合物。作為較佳的酚化合物,可舉出受阻酚化合物。在與酚性羥基相鄰之部位(鄰位)具有取代基之化合物為較佳。作為前述取代基,碳數1~22的經取代或未經取代之烷基為較佳。又,抗氧化劑係在同一分子內具有酚基和亞磷酸酯基之化合物亦為較佳。又,抗氧化劑亦能夠適宜使用磷系抗氧化劑。作為磷系抗氧化劑,可舉出三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二噁磷雜庚英(dioxaphosphepin)-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四-第三丁基二苯并[d,f][1,3,2]二噁磷雜庚英-2-基)氧基]乙基]胺、雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯酚)亞磷酸乙酯等。作為抗氧化劑的市售品,例如可以舉出ADKSTAB AO-20、ADKSTAB AO-30、ADKSTAB AO-40、ADKSTAB AO-50、ADKSTAB AO-50F、ADKSTAB AO-60、ADKSTAB AO-60G、ADKSTAB AO-80、ADKSTAB AO-330(以上為ADEKA CORPORATION製)等。又,作為抗氧化劑,亦能夠使用國際公開WO2017/006600號公報中所記載之多官能受阻胺抗氧化劑、國際公開WO2017/164024號公報中所記載之抗氧化劑。
感光性組成物的總固體成分中抗氧化劑的含量係0.01~20質量%為較佳,0.3~15質量%為更佳。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。使用2種以上之情況下,合計量成為上述範圍為較佳。
<<其他成分>> 依據需要,本發明的感光性組成物可以含有增感劑、硬化促進劑、填料、熱硬化促進劑、可塑劑及其他助劑類(例如,導電性粒子、填充劑、消泡劑、阻燃劑、調平劑、剝離促進劑、香料、表面張力調節劑、鏈轉移劑等)。藉由適當含有該等成分,能夠調整膜物性等性質。該等成分例如能夠參閱日本特開2012-003225號公報的0183段以後(對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的0237段)的記載、日本特開2008-250074號公報的0101~0104段、0107~0109段等的記載,該等內容被編入到本說明書中。又,依據需要,本發明的感光性組成物亦可以含有潛在抗氧化劑。作為潛在抗氧化劑,可舉出作為抗氧化劑發揮功能之部位被保護基保護之化合物且在100~250℃下進行加熱或在酸/鹼觸媒存在下在80~200℃下進行加熱來脫離保護基作為抗氧化劑發揮功能之化合物。作為潛在抗氧化劑,可舉出國際公開WO2014/021023號公報、國際公開WO2017/030005號公報、日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物。作為市售品,可舉出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION製)等。
例如,在藉由塗佈形成膜之情況下,本發明的感光性組成物的黏度(23℃)係1~100mPa・s為較佳。下限係2mPa・s以上為更佳,3mPa・s以上為進一步較佳。上限係50mPa・s以下為更佳,30mPa・s以下為進一步較佳,15mPa・s以下為特佳。
<容納容器> 作為本發明的感光性組成物的容納容器,並無特別限定,能夠使用公知的容納容器。又,作為容納容器,以抑制雜質混入原材料或組成物中為目的,使用由6種6層的樹脂構成容器內壁之多層瓶或將6種樹脂設為7層結構之瓶亦為較佳。作為該種容器,例如可舉出日本特開2015-123351號公報中所記載之容器。
<感光性組成物的製備方法> 本發明的感光性組成物能夠混合前述成分來製備。製備感光性組成物時,可以將總成分同時溶解或分散於溶劑中而製備感光性組成物,亦可以依據需要預先製備適當摻合各成分之2種以上的溶液或分散液之後,使用時(塗佈時)混合該等作為感光性組成物而製備。
又,在本發明的感光性組成物包含顏料等的粒子之情況下,包含使粒子分散之製程為較佳。在使粒子分散之製程中,作為用於粒子的分散之機械力,可舉出壓縮、壓榨、衝擊、剪斷、氣蝕等。作為該等製程的具體例,可舉出珠磨、砂磨、輥磨、球磨、塗料攪拌器、微射流、高速葉輪、混砂、噴射流混合、高壓濕式微粒化、超聲波分散等。又,在砂磨(珠磨)中的粒子的粉碎中,以如下條件處理為較佳:藉由使用直徑較小之微珠,且提高微珠的填充率來提高粉碎效率。又,在粉碎處理之後藉由過濾、離心分離等來去除粗粒子為較佳。又,關於使粒子分散之製程及分散機,能夠較佳地使用“分散技術大全、JOHOKIKO CO., LTD.發行,2005年7月15日”或“圍繞懸浮液(固體/液體分散體系)之分散技術與工業上的實際應用綜合資料集,經營開發中心出版部發行,1978年10月10日”、日本特開2015-157893號公報的0022段中所記載的製程及分散機。又,分散粒子之製程中,鹽磨步驟中亦可以進行粒子的微細化處理。關於鹽磨步驟中所使用之原材料、設備、處理條件等,例如能夠參閱日本特開2015-194521號公報、日本特開2012-046629號公報的記載。
製備本發明的感光性組成物時,以去除異物或降低缺陷等為目的,利用過濾器過濾感光性組成物為較佳。作為過濾器,只要係從以往用於過濾用途等之過濾器,則能夠無特別限制地使用。例如,可舉出使用了聚四氟乙烯(PTFE)等氟樹脂、尼龍(例如尼龍-6、尼龍-6,6)等聚醯胺系樹脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯烴樹脂(包含高密度、超高分子量的聚烯烴樹脂)等原材料之過濾器。在該等原材料中,聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龍為較佳。過濾器的孔徑適合為0.01~7.0μm左右,較佳為0.01~3.0μm左右,進而較佳為0.05~0.5μm左右。若過濾器的孔徑在上述範圍,則能夠確實地去除微細的異物。又,使用纖維狀過濾材料亦為較佳。作為纖維狀過濾材料,例如可舉出聚丙烯纖維、尼龍纖維、玻璃纖維等。具體而言,可舉出ROKI TECHNO CO.,LTD.製SBP型系列(SBP008等)、TPR型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX型系列(SHPX003等)的濾芯。當使用過濾器時,可以組合不同的過濾器(例如,第1過濾器和第2過濾器等)。此時,各過濾器中的過濾可以僅為1次,亦可以進行2次以上。又,在上述之範圍內亦可以組合不同之孔徑的過濾器。又,第1過濾器中的過濾僅對分散液進行,混合其他成分之後,亦可以由第2過濾器進行過濾。
<濾光器之製造方法> 接著,對使用了本發明的感光性組成物之濾光器之製造方法進行說明。作為濾光器的種類,可舉出濾色器、紅外線透射濾波器等。 本發明中的濾光器之製造方法包括如下步驟為較佳,亦即,在支撐體上適用上述之本發明的感光性組成物來形成感光性組成物層之步驟(感光性組成物層形成步驟)、對感光性組成物層脈衝照射光來曝光(脈衝曝光)成圖案狀之步驟(曝光步驟)及顯影去除未曝光部的感光性組成物層來形成像素之步驟(顯影步驟)。以下對各步驟進行說明。
(感光性組成物層形成步驟) 感光性組成物層形成步驟中,在支撐體上適用上述之本發明的感光性組成物來形成感光性組成物層。作為支撐體,例如可舉出由矽、無鹼玻璃、鈉玻璃、PYREX(註冊商標)玻璃、石英玻璃等材質構成之基板。又,使用InGaAs基板等為較佳。又,支撐體上可以形成有電荷耦合元件(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)、透明導電膜等。又,有時亦在支撐體形成有隔離各像素之黑矩陣。又,支撐體上根據需要可以為了改善與上部的層之密合性、防止物質的擴散或基板表面的平坦化而設置底塗層。
作為對支撐體適用感光性組成物的方法,能夠使用公知的方法。例如,可舉出滴加法(滴鑄);狹縫塗佈法;噴霧法;輥塗法;旋轉塗佈法(旋塗法);流延塗佈法;狹縫旋塗法;預濕法(例如,日本特開2009-145395號公報中所記載之方法);噴墨(例如按需方式、壓電方式、熱方式)、噴嘴噴射等噴出系印刷、柔版印刷、網版印刷、凹版印刷、逆轉偏移印刷、金屬遮罩印刷法等各種印刷法;使用模具等之轉印法;奈米壓印法等。作為基於噴墨之適用方法並沒有特別限定,例如可舉出《可推廣、使用之噴墨-專利中出現之無限可能性-、2005年2月發行、S.B. Techno-Research Co.,Ltd.》所示之方法(尤其第115~第133頁)或日本特開2003-262716號公報、日本特開2003-185831號公報、日本特開2003-261827號公報、日本特開2012-126830號公報、日本特開2006-169325號公報等中所記載之方法。又,關於感光性組成物的適用方法,亦能夠使用國際公開WO2017/030174號公報、國際公開WO2017/018419號公報中所記載之方法,該等內容被編入到本說明書中。
在支撐體適用感光性組成物之後,還可以進行乾燥(預烘烤)。當進行預烘烤時,預烘烤溫度係150℃以下為較佳,120℃以下為更佳,110℃以下為進一步較佳。下限例如能夠設為50℃以上,亦能夠設為80℃以上。預烘烤時間係10~3000秒鐘為較佳,40~2500秒鐘為更佳,80~2200秒鐘為進一步較佳。能夠藉由加熱板、烘箱等來進行乾燥。
(曝光步驟) 接著,對如上述那樣形成之支撐體上的感光性組成物層脈衝照射光來曝光(脈衝曝光)成圖案狀。經由具有預定的遮罩圖案之遮罩,對感光性組成物層脈衝曝光,藉此能夠將感光性組成物層脈衝曝光成圖案狀。藉此,能夠硬化感光性組成物層的曝光部分。
脈衝曝光時所使用之光可以為超過波長300nm之光,亦可以為波長300nm以下的光,但是從更容易顯著地得到本發明的效果之理由考慮,波長300nm以下的光為較佳,波長270nm以下的光為更佳,波長250nm以下的光為進一步較佳。又,前述的光係波長180nm以上的光為較佳。具體而言,可舉出KrF射線(波長248nm)、ArF射線(波長193nm)等,從更容易顯著地得到本發明的效果之理由考慮,KrF射線(波長248nm)為較佳。
脈衝曝光條件係如下條件為較佳。從容易瞬間大量地產生自由基等活性種之理由考慮,脈衝寬度係100奈秒(ns)以下為較佳,50奈秒以下為更佳,30奈秒以下為進一步較佳。脈衝寬度的下限並無特別限定,但是能夠設為1飛秒(fs)以上,亦能夠設為10飛秒以上。從藉由曝光熱容易熱聚合自由基聚合性化合物來容易形成耐溶劑性、耐濕性、耐熱擴散性等更優異之膜之理由考慮,頻率係1kHz以上為較佳,2kHz以上為更佳,4kHz以上為進一步較佳。從容易抑制因曝光熱而引起之基板等的變形之理由考慮,頻率的上限係50kHz以下為較佳,20kHz以下為更佳,10kHz以下為進一步較佳。從硬化性的觀點考慮,最大瞬間照度係50000000W/m2 以上為較佳,100000000W/m2 以上為更佳,200000000W/m2 以上為進一步較佳。又,從抑制高照度失效的觀點考慮,最大瞬間照度的上限係1000000000W/m2 以下為較佳,800000000W/m2 以下為更佳,500000000W/m2 以下為進一步較佳。曝光量係1~1000mJ/cm2 為較佳。上限係500mJ/cm2 以下為較佳,200mJ/cm2 以下為更佳。下限係10mJ/cm2 以上為較佳,20mJ/cm2 以上為更佳,30mJ/cm2 以上為進一步較佳。
關於曝光時的氧濃度,能夠適當選擇,除了在大氣下進行曝光以外,例如可以在氧濃度為19體積%以下的低氧環境下(例如,15體積%、5體積%、實質上無氧)進行曝光,亦可以在氧濃度超過21體積%之高氧環境下(例如,22體積%、30體積%、50體積%)進行曝光。
(顯影步驟) 接著,顯影去除曝光步驟後的感光性組成物層中的未曝光部的感光性組成物層來形成像素(圖案)。未曝光部的感光性組成物層的顯影去除能夠使用顯影液來進行。藉此,未曝光部的感光性組成物層溶出於顯影液,僅在上述曝光步驟中經光硬化之部分殘留在支撐體上。顯影液的溫度例如係20~30℃為較佳。顯影時間係20~180秒鐘為較佳。又,為了提高殘渣去除性,可以重複複數次每隔60秒鐘甩掉顯影液,進而供給新的顯影液之步驟。
顯影液係用純水稀釋了鹼劑之鹼性水溶液為較佳。作為鹼劑,例如可舉出氨、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二甘醇胺、二乙醇胺、羥基胺、乙二胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化乙基三甲基銨、氫氧化苄基三甲基銨、氫氧化二甲基雙(2-羥基乙基)銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二吖雙環[5.4.0]-7-十一烯等有機鹼性化合物或氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉等無機鹼性化合物。鹼劑在環境方面及安全方面而言,分子量較大的化合物為較佳。鹼性水溶液的鹼劑的濃度係0.001~10質量%為較佳,0.01~1質量%為更佳。又,顯影液還可以含有界面活性劑。作為界面活性劑,可舉出上述之界面活性劑,非離子系界面活性劑為較佳。從方便移送或保管等觀點而言,顯影液可以暫時製造成濃縮液,並在使用時稀釋成所需要之濃度。稀釋倍率並沒有特別限定,例如能夠設定為1.5~100倍的範圍。另外,將鹼性水溶液用作顯影液之情況下,顯影後使用純水進行清洗(沖洗)為較佳。
顯影後,還能夠在實施乾燥之後進行追加曝光處理、加熱處理(後烘烤)。追加曝光處理、後烘烤為用於使膜完全硬化之顯影後的處理。在進行追加曝光處理之情況下,用於曝光之光係波長400nm以下的光為較佳。
作為所形成之像素(圖案)的膜厚,依據像素的種類適當選擇為較佳。例如,2.0μm以下為較佳,1.0μm以下為更佳,0.3~1.0μm為進一步較佳。上限係0.8μm以下為較佳,0.6μm以下為更佳。下限值係0.4μm以上為較佳。
又,作為所形成之像素(圖案)的尺寸(線寬),依據用途或像素的種類適當選擇為較佳。例如,2.0μm以下為較佳。上限係1.0μm以下為較佳,0.9μm以下為更佳。下限值係0.4μm以上為較佳。
製造具有複數個種類的像素之濾光器之情況下,經過上述之步驟形成至少1種類的像素即可,經過上述之步驟形成最初形成之像素(第1種類的像素)為較佳。關於第2個以後所形成之像素(第2種類以後的像素)亦可以經過與上述相同的步驟形成,亦可以藉由連續光進行曝光來形成像素。 [實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行進一步詳細的說明。以下實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等,只要不脫離本發明的趣旨,則能夠適當變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下所示之具體例。
<重量平均分子量(Mw)的測量> 按照以下的條件,藉由凝膠滲透層析法(GPC)測量了測量樣品的重量平均分子量(Mw)。 管柱的種類:連接TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000及TOSOH TSKgel Super HZ2000之管柱 展開溶劑:四氫呋喃 管柱溫度:40℃ 流量(樣品注入量):1.0μL(樣品濃度0.1質量%) 裝置名:TOSOH CORPORATION製 HLC-8220GPC 檢測器:RI(折射率)檢測器 校準曲線基礎樹脂:聚苯乙烯樹脂
<酸值的測量方法> 將測量樣品溶解於四氫呋喃/水=9/1(質量比)混合溶劑中,利用電位滴定儀(產品名:AT-510、KYOTO ELECTRONICS MANUFACTURING CO., LTD.製),將所得到之溶液在25℃下由0.1mol/L氫氧化鈉水溶液進行了中和滴定。以滴定pH曲線的變曲點為滴定終點,藉由以下式算出了酸值。 A=56.11×Vs×0.5×f/w A:酸值(mgKOH/g) Vs:滴定時所需之0.1mol/L氫氧化鈉水溶液的使用量(mL) f:0.1mol/l氫氧化鈉水溶液的滴定量 w:測量樣品質量(g)(固體成分換算)
<分散液的製備> 混合下述表中所記載的原料來得到了混合液。作為循環型分散裝置(珠磨)使用Kotobuki Industries Co., Ltd.製的奈米研磨機(Ultra Apex Mill)(產品名),對所得到之混合液進行分散處理,從而得到了分散液。所得到之分散液的固體成分為20.0質量%。
[表8] [表9]
上述表中所記載的原料如下。
(顏料) PG36:C.I.顏料綠(Pigment Green)36 PG58:C.I.顏料綠(Pigment Green)58 PY139:C.I.顏料黃(Pigment Yellow)139 PY150:C.I.顏料黃(Pigment Yellow)150 PY185:C.I.顏料黃(Pigment Yellow)185 PB15:6:C.I.顏料藍(Pigment Blue)15:6 PV23:C.I.顏料紫(Pigment Violet)23 PR254:C.I.顏料紅(Pigment Red)254
(分散劑) 分散劑1:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:72mgKOH/g) [化學式48] 分散劑2:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:50mgKOH/g) [化學式49] 分散劑3:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.8mmol/g、酸值:98mgKOH/g) [化學式50] 分散劑4:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.8mmol/g、酸值:75mgKOH/g) [化學式51] 分散劑5:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.4mmol/g、酸值:90mgKOH/g) [化學式52] 分散劑6:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:5000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:72mgKOH/g) [化學式53] 分散劑7:下述結構的化合物(在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、酸值:50mgKOH/g) [化學式54] 分散劑8:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:20mgKOH/g) [化學式55] 分散劑9:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:158mgKOH/g) [化學式56] 分散劑10:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:0.15mmol/g、酸值:69mgKOH/g) [化學式57] 分散劑11:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:20000、C=C值:3.1mmol/g、酸值:41mgKOH/g) [化學式58] 分散劑12:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:4000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:72mgKOH/g) [化學式59] 分散劑13:下述結構的化合物(重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物。在主鏈上標記之數值為莫耳比,在側鏈上標記之數值為重複單元的數量。Mw:50000、C=C值:0.7mmol/g、酸值:72mgKOH/g) [化學式60]
溶劑1:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
<感光性組成物的製備> (綠色組成物) 混合下述表中所記載的原料來製備了感光性組成物(綠色組成物1~30、R1)。
[表10] [表11] [表12] [表13]
上述表中所記載的原料如下。
鹼可溶性樹脂1:下述結構的樹脂(在主鏈上標記之數值係莫耳比。Mw:14000、酸值:40mgKOH/g) [化學式61]
自由基聚合性單體1:新戊四醇四丙烯酸酯(分子量:352、C=C值:11.4mmol/g) 自由基聚合性單體2:KAYARAD DPHA(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、分子量小於3000) 自由基聚合性單體3:ARONIX M-350(TOAGOSEI CO.,LTD.製、分子量小於3000) 自由基聚合性單體4:下述結構的化合物(分子量:899) [化學式62]
自由基聚合性單體5:丙烯酸苯氧基乙酯(分子量:192)
光自由基聚合起始劑1:下述結構的化合物(量子產率(溶液:355nm脈衝曝光):0.41、量子產率(膜:265nm脈衝曝光):0.19、自由基產生量(膜:265nm脈衝曝光):0.0000001mmol/cm2 ) [化學式63]
另外,藉由以下的方法來算出了光自由基聚合起始劑的量子產率(溶液:355nm脈衝曝光)。將光自由基聚合起始劑溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯中,從而製備了包含0.035mmol/L光自由基聚合起始劑之丙二醇單甲醚乙酸酯溶液。將該溶液加入到1cm×1cm×4cm的光學單元中,使用分光光度計(Agilent公司製、HP8453)測量了波長355nm的吸光度。接著,在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對該溶液脈衝曝光波長355nm的光之後,測量了脈衝曝光之後的溶液的波長355nm的吸光度。藉由將在上述條件下脈衝曝光之後的光自由基聚合起始劑的分解分子數除以光自由基聚合起始劑的吸收光子數來求出了光自由基聚合起始劑的量子產率(溶液:355nm脈衝曝光)。關於吸收光子數,從在上述條件下利用脈衝曝光進行曝光之時間求出照射光子數,將曝光前後的355nm的吸光度的平均換算成透射率,對照射光子數乘以(1-透射率),藉此求出了吸收光子數。關於分解分子數,從曝光之後的光自由基聚合起始劑的吸光度求出光自由基聚合起始劑的分解率,對分解率乘以光起始劑的存在分子數,藉此求出了分解分子數。
又,藉由以下方法算出了光自由基聚合起始劑的量子產率(膜:265nm脈衝曝光)。亦即,將光自由基聚合起始劑的5質量份、下述結構的樹脂(A)的95質量份溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯中來製備固體成分20質量%的丙二醇單甲醚乙酸酯溶液,藉由旋塗法在石英基板上塗佈該溶液,在100℃下乾燥120秒鐘,從而形成了厚度1.0μm的膜。使用分光光度計(Hitachi High-Technologies Corporation製、U-4100),測量了所得到之膜的波長265nm的透射率(參閱:石英基板)。接著,在最大瞬間照度375000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對該膜脈衝曝光波長265nm的光之後,測量了脈衝曝光之後的膜的透射率。將在上述條件下脈衝曝光之後的每1cm2膜的光自由基聚合起始劑的分解分子數除以光自由基聚合起始劑的吸收光子數來求出了光自由基聚合起始劑的量子產率(膜:265nm脈衝曝光)。關於吸收光子數,從在上述條件下利用脈衝曝光進行曝光之時間求出照射光子數,對每1cm2 膜的照射光子數乘以(1-透射率),藉此求出了吸收光子數。從曝光前後的膜的吸光度變化求出光自由基聚合起始劑的分解率,對光自由基聚合起始劑的分解率乘以每1cm2 膜中的光自由基聚合起始劑的存在分子數來求出了曝光之後的每1cm2 膜的光自由基聚合起始劑的分解分子數。將膜密度作為1.2g/cm3 求出每膜面積1cm2 的膜重量,作為“((每1cm2 膜重量×5質量%(光自由基聚合起始劑的含有率)/光自由基聚合起始劑的分子量)×6.02×1023個(亞佛加德羅數))”來求出了每1cm2 膜中的光自由基聚合起始劑的存在分子數。 樹脂(A):下述結構的樹脂。附加於重複單元之數值為莫耳比,重量平均分子量係40000,分散度(Mn/Mw)係5.0。 [化學式64]
又,光自由基聚合起始劑的自由基產生量(膜:265nm脈衝曝光)為藉由以下的方法來算出之值。亦即,將光自由基聚合起始劑5質量份、上述結構的樹脂(A)95質量份溶解於丙二醇單甲醚乙酸酯中來製備固體成分20質量%的丙二醇單甲醚乙酸酯溶液,藉由旋塗法在石英基板上塗佈該溶液,在100℃下乾燥120秒鐘,從而形成了厚度1.0μm的膜。使用分光光度計(Hitachi High-Technologies Corporation製、U-4100),測量了所得到之膜的波長265nm的透射率(參閱:石英基板)。接著,在最大瞬間照度625000000W/m2 、脈衝寬度8奈秒、頻率10Hz的條件下,對該膜以1脈衝曝光波長265nm的光之後,測量了脈衝曝光之後的膜的透射率。對波長265nm中的光自由基聚合起始劑的量子產率乘以(1-膜的透射率),算出每入射光子數的分解率,從“每1脈衝的光子的mol數”ד每入射光子數的光自由基聚合起始劑的分解率”算出每1cm2膜中分解之光自由基聚合起始劑的濃度,算出了光自由基聚合起始劑的自由基產生量(膜:265nm脈衝曝光)。另外,算出自由基產生量時,假設藉由光照射而分解之光自由基聚合起始劑均成為自由基(不會在中途反應後消失)來算出。
界面活性劑1:下述結構的化合物(Mw:14000、表示重複單元的比例之%的數值為莫耳%) [化學式65]
聚合抑制劑1:對甲氧基苯酚
溶劑1:丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)
(藍色組成物) 綠色組成物1中,代替分散液G1使用了分散液B1,除此以外,以與綠色組成物1相同的方式製備了藍色組成物1。
(紅色組成物) 綠色組成物1中,代替分散液G1使用了分散液R1,除此以外,以與綠色組成物1相同的方式製備了紅色組成物1。
<光微影性的評價試驗> 使用Tokyo Electron Limited製Act8藉由旋塗法將在上述中所得到之各綠色組成物塗佈於附底塗層之8英吋(203.2mm)的矽晶圓上,以使塗佈後的膜厚成為0.5μm,之後使用加熱板在100℃下加熱2分鐘,從而形成了組成物層。接著,使用KrF掃描曝光機,經由具有1.0μm四方的圖案之遮罩對所得到之組成物層照射光並在以下的條件下進行了脈衝曝光。接著,使用四甲基氫氧化銨(TMAH)0.3質量%水溶液來作為顯影液,在23℃下對曝光之後的組成物層進行了60秒鐘的噴淋顯影。之後,使用純水並藉由旋轉噴淋法進行沖洗,從而形成了圖案(綠色像素)。 使用掃描型電子顯微鏡(S-4800H、Hitachi High-Technologies Corporation製),以倍率20000倍觀察了所得到之圖案。依據經觀察之圖像,按照以下的基準評價了光微影性。對每個各試樣進行3次光微影性的評價試驗,總括判定了該結果。脈衝曝光條件如下所述。 曝光光:KrF射線(波長248nm) 曝光量:100mJ/cm2 最大瞬間照度:250000000W/m2 (平均照度:30000W/m2 ) 脈衝寬度:30奈秒 頻率:4kHz (評價基準) 5:圖案四邊的直線性良好且在圖案之間沒有殘渣。 4:圖案四邊的直線性良好且在圖案之間殘渣少。 3:圖案四邊稍圓且在圖案之間殘渣少。 2:圖案四邊為圓型且在圖案之間殘渣多。 1:無法成為圖案。
<耐溶劑性評價> 藉由旋塗機(H-360S、MIKASA CO., LTD製),將在上述中得到之各綠色組成物塗佈於鈉玻璃(75mm×75mm正方、厚度1.1mm)上。接著,使用加熱板在100℃下預烘烤2分鐘來得到了塗佈膜。使用KrF掃描曝光機,在上述之條件下對所得到之塗佈膜進行了脈衝曝光。接著,在空氣環境下的加熱板上,在200℃下對曝光之後的塗佈膜加熱5分鐘,從而得到了膜厚0.5μm的膜。關於所得到之膜,使用Otsuka Electronics Co.,Ltd.製的MCPD-3000,測量了400~700nm的範圍的透光率(透射率)。 接著,將在上述中製作之膜浸漬於丙二醇單甲醚乙酸酯中5分鐘,之後用純水進行了清洗(耐溶劑性試驗)。測量進行了耐溶劑性試驗之後的膜的透射率,求出透射率的變化量的最大值,藉由以下的基準評價了耐溶劑性。 對各試樣進行5次透射率的測量,採用了去除了最大值及最小值之3次結果的平均值。又,透射率的變化量的最大值係指耐溶劑性試驗前後的膜在波長400~700nm的範圍內的透射率的變化量最大的波長中的變化量。 (評價基準) 5:透射率的變化量的最大值為3%以下。 4:透射率的變化量的最大值超過3%且5%以下。 3:透射率的變化量的最大值超過5%且7%以下。 2:透射率的變化量的最大值超過7%且10%以下。 1:透射率的變化量的最大值超過10%。
<耐濕性評價> 藉由旋塗機(H-360S、MIKASA CO., LTD製),將在上述中得到之各綠色組成物塗佈於鈉玻璃(75mm×75mm正方、厚度1.1mm)上。接著,使用加熱板在100℃下預烘烤2分鐘來得到了塗佈膜。使用KrF掃描曝光機,在上述之條件下對所得到之塗佈膜進行了脈衝曝光。接著,在空氣環境下的加熱板上,在200℃下對曝光之後的塗佈膜加熱5分鐘,從而得到了膜厚0.5μm的膜。關於所得到之膜,使用Otsuka Electronics Co.,Ltd.製的MCPD-3000,測量了400~700nm的範圍的透光率(透射率)。 接著,在85℃、85%的高溫高濕下靜置了在上述中製作之膜1000小時。測量進行了耐濕性試驗之後的膜的透射率,求出透射率的變化量的最大值,藉由以下的基準評價了耐溶劑性。 對各試樣進行5次透射率的測量,採用了去除了最大值及最小值之3次結果的平均值。又,透射率的變化量的最大值係指耐濕性試驗前後的膜在波長400~700nm的範圍內的透射率的變化量最大的波長中的變化量。 (評價基準) 5:透射率的變化量的最大值為3%以下。 4:透射率的變化量的最大值超過3%且5%以下。 3:透射率的變化量的最大值超過5%且7%以下。 2:透射率的變化量的最大值超過7%且10%以下。 1:透射率的變化量的最大值超過10%。
<耐熱擴散性的評價試驗> 使用在上述中得到之各綠色組成物,經由具有5.0μm四方的圖案之遮罩曝光於附底塗層之8英吋(203.2mm)的玻璃晶圓上,除此以外,以與光微影性的評價試驗相同的方式形成了5μm四方的圖案(綠色像素)。 接著,在形成有綠色像素之玻璃晶圓上,使用藍色組成物1及紅色組成物1,以與光微影性的評價試驗相同的方法,分別在矽晶圓上的綠色像素的缺失部形成了藍色的圖案(藍色像素)及紅色的圖案(紅色像素)。關於該紅色像素、藍色像素,使用顯微系統(LVmicro V、Lambda Vision Inc.製)測量了在波長400~700nm的範圍的透射率(分光1)。 之後,使用空氣環境下的加熱板在260℃下加熱了形成有綠色像素、藍色像素及紅色像素之玻璃晶圓5分鐘之後,關於藍色像素及紅色像素,使用顯微系統(LVmicro V、Lambda Vision Inc.製)測量了波長400~700nm的範圍的透射率(分光2)。 使用藍色像素及紅色像素的分光1及分光2,求出透射率的變化量的最大值,藉由以下的基準評價了混色。 另外,對各試樣進行5次透射率的測量,採用了去除了最大值及最小值之3次結果的平均值。又,透射率的變化量的最大值係指加熱前後的紅色像素或藍色像素在波長400~700nm的範圍內的透射率的變化量最大的波長中的變化量。 5:透射率的變化量的最大值小於2%。 4:透射率的變化量的最大值為2%以上且小於3%。 3:透射率的變化量的最大值為3%以上且小於4%。 2:透射率的變化量的最大值為4%以上且小於5%。 1:透射率的變化量的最大值為5%以上。
[表14]
如上述表所示,使用包含色材、光自由基聚合起始劑及自由基聚合性化合物且在自由基聚合性化合物的總質量中重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物的含量為70質量%以上之感光性組成物(綠色組成物1~20)進行脈衝曝光來製造了膜之試驗例1~30的光微影性、耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性優異。
關於藍色組成物1及紅色組成物1,在上述之條件下進行脈衝曝光來評價了光微影性、耐溶劑性、耐濕性及耐熱擴散性之結果,得到了良好的結果。

Claims (16)

  1. 一種感光性組成物,其用於脈衝曝光且包含色材A、光自由基聚合起始劑B及自由基聚合性化合物C,在該自由基聚合性化合物C的總質量中重量平均分子量為3000以上的自由基聚合性化合物C1的含量為70質量%以上,該自由基聚合性化合物C1包含在側鏈具有乙烯性不飽和鍵基之重複單元及具有接枝鏈之重複單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感光性組成物,其中該色材A為顏料。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中在該感光性組成物的總固體成分中該色材A的含量為50質量%以上。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中在該感光性組成物的總固體成分中該光自由基聚合起始劑B的含量為2~10質量%。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中在該感光性組成物的總固體成分中色材A與自由基聚合性化合物C1的合計量為80質量%以上。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中感光性組成物中所包含之重量平均分子量為3000以上的該自由基聚合性化合物C1在除了該色材A及該光自由基聚合起始劑B以外的化合物的合計質量中的含量為60質量%以上。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 該自由基聚合性化合物C1具有酸基。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之感光性組成物,其中該自由基聚合性化合物C1的酸值為30~150mgKOH/g。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中該自由基聚合性化合物C1的乙烯性不飽和鍵基量為0.2~3.0mmol/g。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中該自由基聚合性化合物C1的重量平均分子量為5000~40000。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中該自由基聚合性化合物C1為分散劑。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中該自由基聚合性化合物C包含該自由基聚合性化合物C1及分子量小於3000的自由基聚合性化合物C2,在該自由基聚合性化合物C1與該自由基聚合性化合物C2的合計量中,該自由基聚合性化合物C1的含量為93~99.5質量%。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其為用於利用波長300nm以下的光進行脈衝曝光之感光性組成物。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其為用於在最大瞬間照度50000000W/m2以上的條件下進行脈衝曝光之感光性組成物。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其為固體攝像元件用感光性組成物。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其為濾色器用感光性組成物。
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