TWI809070B - 氫障壁劑、氫障壁膜形成用組合物、氫障壁膜、氫障壁膜之製造方法、及電子元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可對各種材料賦予氫障壁性能之氫障壁劑、含有該氫障壁劑之氫障壁膜形成用組合物、含有上述氫障壁劑之氫障壁膜、使用上述氫障壁膜形成用組合物之氫障壁膜之製造方法、及具備氫障壁膜之電子元件。 本發明係使用具有咪唑基之特定結構之氯化合物作為氫障壁劑。又,將上述氫障壁劑調配於基材成分中而製備氫障壁膜形成用組合物。進而,使用上述氫障壁膜形成用組合物而形成氫障壁膜。

Description

氫障壁劑、氫障壁膜形成用組合物、氫障壁膜、氫障壁膜之製造方法、及電子元件
本發明係關於一種氫障壁劑、氫障壁膜形成用組合物、氫障壁膜、氫障壁膜之製造方法、及電子元件。
先前以來於各種電子元件中形成有各種功能性膜。電子元件中,隨著導電性有機材料或有機半導體之開發進展,有機電子元件之開發亦進展。作為該有機電子元件之代表性例,可列舉有機EL元件。 於電子元件為有機EL元件之情形時,作為功能性膜,例如可列舉:鈍化膜、透明電極膜、透明絕緣層、平坦化膜、有機發光膜、保護膜等。
電子元件大多如有機EL元件般為了驅動元件而具備TFT(Thin-film transistor,薄膜電晶體)。又,電子元件亦大多具備包含銅等金屬之配線。此處,TFT有因由與氫氣接觸所引起之還原反應而有損性能之虞,關於金屬配線,亦有因由氫氣引起之還原而導致電氣特性產生變化之虞。
另一方面,於電子元件中之功能性膜之材料中,有因材料之製造方法而釋出氫氣之材料。例如用作鈍化膜之材料之SiN等有因其製造方法而內包氨氣之情形。因此,有自SiN產生因氨之分解而產生之氫氣之情形。 如上所述,有機EL元件等電子元件有由於在內部產生氫而TFT或金屬配線等構件受到不良影響之情形。
根據上述問題,例如提出於有機電場發光元件(有機EL元件)中包含金屬薄膜作為氫吸收物質之方法(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-79755號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,專利文獻1所記載之方法難以適用於要求透明性之部位,且於電子元件之製造方法中附加有包含氫吸收物質之步驟,從而電子元件之製造步驟變得複雜,並且成為電子元件之製造成本上升之主要原因。 因此,要求可藉由調配於電子元件原本所具備之功能層中而對功能層賦予氫障壁性之氫障壁劑、或使用該氫障壁劑所形成之氫障壁膜。
本發明係鑒於上述課題而完成者,且目的在於提供一種可對各種材料賦予氫障壁性能之氫障壁劑、含有該氫障壁劑之氫障壁膜形成用組合物、含有上述氫障壁劑之氫障壁膜、使用上述氫障壁膜形成用組合物之氫障壁膜之製造方法、及具備氫障壁膜之電子元件。 [解決問題之技術手段]
本發明人等發現,藉由使用具有咪唑基之特定結構之氯化合物作為氫障壁劑;將上述氫障壁劑調配於基材成分中而製備氫障壁膜形成用組合物;及使用上述氫障壁膜形成用組合物形成氫障壁膜,可解決上述課題,從而完成本發明。具體而言,本發明提供以下者。 再者,本發明之成為「氫障壁」性能之對象之“氫”意指H2 分子、H自由基、H (質子)之各種成分及包含各成分之組合之混合成分整體兩者。
本發明之第1態樣係一種氫障壁劑,其包含下式(1)所表示之化合物: [化1] (式(1)中,Xm+ 表示m價之抗衡陽離子,R1 表示可具有取代基之芳香族基,R2 表示可具有取代基之伸烷基,R3 表示鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、或有機基,m表示1以上之整數,n表示0以上且3以下之整數,R2 亦可與R1 鍵結而形成環結構)。
本發明之第2態樣係一種氫障壁膜形成用組合物,其含有基材成分(A)、及第1態樣之氫障壁劑(B)。
本發明之第3態樣係一種氫障壁膜,其含有第1態樣之氫障壁劑。
本發明之第4態樣係一種氫障壁膜,其包含氫障壁膜形成用組合物之硬化物,該氫障壁膜形成用組合物係第2態樣之氫障壁膜形成用組合物,且基材成分(A)含有鹼可溶性樹脂(A1)、及光聚合性化合物(A2),進而該氫障壁膜形成用組合物含有光聚合起始劑(C)。
本發明之第5態樣係一種氫障壁膜之製造方法,其包括: 將氫障壁膜形成用組合物塗佈於基板上而形成塗佈膜,該氫障壁膜形成用組合物係第2態樣之氫障壁膜形成用組合物,且基材成分(A)含有鹼可溶性樹脂(A1)、及光聚合性化合物(A2),且該氫障壁膜形成用組合物進而含有光聚合起始劑(C);及 對塗佈膜進行曝光。
本發明之第6態樣係一種電子元件,其包括鈍化膜、及第3態樣、或第4態樣之氫障壁膜。 [發明之效果]
根據本發明,可提供一種可對各種材料賦予氫障壁性能之氫障壁劑;含有該氫障壁劑之氫障壁膜形成用組合物;含有上述氫障壁劑之氫障壁膜;使用上述氫障壁膜形成用組合物之氫障壁膜之製造方法;及具備氫障壁膜之電子元件。
≪氫障壁劑≫ 氫障壁劑包含下式(1)所表示之化合物。氫障壁劑藉由調配於各種材料中而對各種物品賦予氫障壁性。 [化2] (式(1)中,Xm+ 表示m價之抗衡陽離子,R1 表示可具有取代基之芳香族基,R2 表示可具有取代基之伸烷基,R3 表示鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、或有機基,m表示1以上之整數,n表示0以上3以下之整數,R2 亦可與R1 鍵結而形成環結構)。
m價之抗衡陽離子Xm+ 較佳為非環式或環式之含氮脂肪族陽離子、含氮芳香族陽離子或金屬陽離子。m較佳為1以上3以下之整數,更佳為1或2,進而較佳為1。 作為上述環式之含氮脂肪族陽離子,亦可含有氮原子以外之雜原子(例如,氧原子、硫原子等)作為構成環之原子。 作為上述非環式或環式之含氮脂肪族陽離子,較佳為下述式(2)~(4)之任一者所表示之陽離子。 [化3] (式(2)中,R11 ~R14 分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之環烷基、可具有取代基之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基、或可具有取代基之雜環基,選自R11 ~R14 中之至少2個亦可連結而形成環)。
式(2)中,作為可具有取代基之烷基,較佳為碳原子數1以上30以下之烷基。作為可具有取代基之烷基之具體例,可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十八烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、1-乙基戊基、三氟甲基、2-乙基己基、苯甲醯甲基、1-萘甲醯基甲基、2-萘甲醯基甲基、4-甲基硫基苯甲醯甲基、4-苯基硫基苯甲醯甲基、4-二甲胺基苯甲醯甲基、4-氰基苯甲醯甲基、4-甲基苯甲醯甲基、2-甲基苯甲醯甲基、3-氟苯甲醯甲基、3-三氟甲基苯甲醯甲基、及3-硝基苯甲醯甲基等。 作為可具有取代基之環烷基,較佳為碳原子數5以上30以下之環烷基。作為可具有取代基之環烷基之具體例,可列舉環戊基、及環己基等。
作為可具有取代基之烯基,較佳為碳原子數2以上10以下之烯基。作為可具有取代基之烯基之具體例,可列舉乙烯基、烯丙基、及苯乙烯基等。 作為可具有取代基之炔基,較佳為碳原子數2以上10以下之炔基。作為可具有取代基之炔基之具體例,可列舉乙炔基、丙炔基、及炔丙基等。 作為可具有取代基之芳基,較佳為碳原子數6以上30以下之芳基。作為可具有取代基之芳基之具體例,可列舉苯基、聯苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、1-芘基、5-稠四苯基、1-茚基、2-薁基、9-茀基、聯三苯基、聯四苯基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、二甲苯基、鄰異丙苯基、間異丙苯基、對異丙苯基、基、并環戊二烯基、聯萘基、聯三萘基、聯四萘基、并環庚三烯基、伸聯苯基、二環戊二烯并苯基、丙二烯合茀基、苊基、乙烯合蒽基、丙烯合萘基、茀基、蒽基、聯蒽基、聯三蒽基、聯四蒽基、蒽醌基、菲基、聯伸三苯基、芘基、基、稠四苯基、蔔基、苉基、苝基、異稠五苯基、稠五苯基、聯伸四苯基(tetraphenylenyl)、異稠六苯基、稠六苯基、茹基、蔻基(coronenyl)、聯伸三萘基、異稠七苯基、稠七苯基、及芘蒽基、莪基等。
作為可具有取代基之芳烷基,較佳為碳原子數7以上20以下之芳烷基,例如可列舉苄基、苯乙基、α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-α-萘基乙基、及2-β-萘基乙基等。 作為可具有取代基之雜環基,較佳為含有氮原子、氧原子、硫原子、磷原子之芳香族或脂肪族之雜環。作為雜環之具體例,可列舉:噻吩基、苯并[b]噻吩基、萘并[2,3-b]噻吩基、噻嗯基、呋喃基、吡喃基、異苯并呋喃基、苯并哌喃基、𠮿基、啡㗁噻基、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡𠯤基、嘧啶基、嗒𠯤基、吲哚嗪基、異吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、1H-吲唑基、嘌呤基、4H-喹𠯤基、異喹啉基、喹啉基、呔𠯤基、萘啶基、喹喏啉基、喹唑啉基、㖕啉基、喋啶基、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、啡啶基、吖啶基、𠰐啶基、啡啉基、啡𠯤基、啡砷𠯤基、異噻唑基、啡噻𠯤基、異噁唑基、呋吖基、啡㗁 𠯤基、異𠳭基、𠳭基、吡咯啶基、吡咯啉基、咪唑啶基、咪唑啉基、吡唑啶基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲哚啉基、異吲哚啉基、啶基、𠰌啉基、及9-氧硫𠮿基等。
進而,上述之可具有取代基之烷基、可具有取代基之環烷基、可具有取代基之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基、或可具有取代基之雜環基之氫原子亦可進而被取代為其他取代基。
作為此種取代基,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子等鹵素原子;氰基;硝基;甲氧基、乙氧基、及第三丁氧基等烷氧基;苯氧基、及對甲苯氧基等芳氧基;乙醯氧基、丙醯氧基、及苯甲醯氧基等醯氧基;甲氧基羰基、及丁氧基羰基等烷氧基羰基;苯氧基羰基等芳氧基羰基;乙烯基氧基羰基、及烯丙氧基羰基等烯氧基羰基;乙醯基、苯甲醯基、異丁醯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、及甲氧草醯基等醯基;甲基硫基、及第三丁基硫基等烷基硫基;苯基硫基、及對甲苯基硫基等芳基硫基;甲基胺基、及環己基胺基等脂肪族二級胺基;二甲基胺基、二乙基胺基、𠰌啉基、及哌啶基等脂肪族三級胺基;苯基胺基、對甲苯基胺基等芳香族二級胺基;甲基、乙基、第三丁基、及十二烷基等烷基;苯基、對甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、萘基、蒽基、菲基等芳基;羥基;羧基;磺醯胺基;甲醯基;巰基;磺基;甲磺醯基;對甲苯磺醯基;一級胺基;亞硝基;三氟甲基、及三氯甲基等鹵化烷基;三甲基矽烷基;膦酸亞基;膦酸基;烷基磺醯基;芳基磺醯基;三烷基銨基;二甲基硫根離子基;三苯基苯甲醯甲基鏻根離子基等。
於式(2)中,選自R11 ~R14 中之至少2個連結而形成環之情形時,作為連結基,可列舉伸烷基、伸環烷基或將該等連結而成之2價基。作為連結基,較佳為碳原子數1以上10以下之2價基。由選自R11 ~R14 中之至少2個所形成之環亦可含有氧原子作為構成環之原子。
(R21 )2 N+ =C(NR22 2 )2 (3) (式(3)中,R21 分別獨立地表示氫原子、烷基或環烷基,R22 分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、-C(=NR23 )-NR23 2 (3個R23 分別獨立為氫原子、烷基或環烷基)、或者=C(-NR24 2 )2 (4個R24 分別獨立為氫原子或有機基))。
作為關於R21 ~R23 之烷基,較佳為碳原子數1以上10以下之烷基。作為烷基之具體例,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基、及1-乙基戊基等。 作為關於R21 ~R23 之環烷基,較佳為碳原子數5以上30以下之環烷基。作為環烷基之具體例,可列舉環戊基、及環己基等。 作為關於R24 之有機基,可列舉烷基、環烷基、芳烷基、及芳基等。 作為式(3)所表示之陽離子,可列舉1,2-二異丙基-3-[雙(二甲胺基)亞甲基]胍鎓、1-甲基雙胍鎓、1-正丁基雙胍鎓、1-(2-乙基己基)雙胍鎓、1-正十八烷基雙胍鎓、1,1-二甲基雙胍鎓、1,1-二乙基雙胍鎓、1-環己基雙胍鎓、2-乙基-1,1,3,3-四甲基胍鎓、1-苄基胍鎓、1,3-二苄基胍鎓、1-苄基-2,3-二甲基胍鎓、1-苯基胍鎓等,較佳為1,2-二異丙基-3-[雙(二甲胺基)亞甲基]胍鎓。
[化4] (式(4)中,R31 分別獨立地表示氫原子或有機基,s表示2以上6以下之整數)。 作為關於R31 之有機基,可列舉烷基、環烷基、芳烷基、及芳基等。上述烷基、上述環烷基、上述芳烷基、及上述芳基亦可具有取代基。作為上述取代基,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子等鹵素原子;氰基;硝基;甲氧基、乙氧基、及第三丁氧基等烷氧基;苯氧基、及對甲苯氧基等芳氧基;乙醯氧基、丙醯氧基、及苯甲醯氧基等醯氧基;甲氧基羰基、及丁氧基羰基等烷氧基羰基;苯氧基羰基等芳氧基羰基;乙烯基氧基羰基、及烯丙氧基羰基等烯氧基羰基;乙醯基、苯甲醯基、異丁醯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、及甲氧草醯基等醯基;甲基硫基、及第三丁基硫基等烷基硫基;苯基硫基、及對甲苯基硫基等芳基硫基;甲基胺基、及環己基胺基等脂肪族二級胺基;二甲基胺基、二乙基胺基、𠰌啉基、及哌啶基等脂肪族三級胺基;苯基胺基、對甲苯基胺基等芳香族二級胺基;甲基、乙基、第三丁基、及十二烷基等烷基;苯基、對甲苯基、二甲苯基、異丙苯基、萘基、蒽基、菲基等芳基;羥基;羧基;磺醯胺基;甲醯基;巰基;磺基;甲磺醯基;對甲苯磺醯基;一級胺基;亞硝基;三氟甲基、及三氯甲基等鹵化烷基;三甲基矽烷基;膦酸亞基;膦酸基;烷基磺醯基;芳基磺醯基;三烷基銨基;二甲基鋶根離子基;三苯基苯甲醯甲基鏻根離子基等。 s較佳為3以上5以下之整數,更佳為3或4。
關於抗衡陽離子Xm ,較佳為包含芳香族基之陽離子。抗衡陽離子Xm 所包含之芳香族基較佳為芳香族雜環基。抗衡陽離子Xm 所包含之芳香族基較佳為含氮芳香族雜環基。作為關於抗衡陽離子Xm+ 之含氮芳香族陽離子,較佳為下述式(5)~(13)之任一者所表示之陽離子。 [化5] (式中,RH 分別獨立地表示氫原子或烷基;R41 、R43 、R45 、R46 、R47 、R48 、R50 、R51 、及R52 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、氰基、硝基、烷基、環烷基、烯基、或炔基;R42 、R44 、及R49 分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、環烷基、烯基、或炔基;R41 ~R52 可分別獨立被取代為鹵素原子、氰基、或硝基; R41 及R42 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R41 亦可相互鍵結而形成環;R43 、及R44 亦可相互鍵結而形成環;2個R43 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R45 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R46 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R47 亦可相互鍵結而形成環;R48 、及R49 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R48 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R50 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R51 亦可相互鍵結而形成環;至少2個R52 亦可相互鍵結而形成環)
作為關於R41 ~R52 之鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子。 作為關於RH 、及R41 ~R52 之烷基,可為直鏈烷基,亦可為支鏈烷基。該烷基之碳原子數並無特別限定。烷基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上10以下,尤佳為1以上5以下。 作為關於RH 、及R41 ~R52 之烷基之具體例,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、異戊基、第三戊基、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基-正己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、及正二十烷基。
作為關於R41 ~R52 之環烷基,較佳為碳原子數5以上30以下之環烷基。作為環烷基之具體例,可列舉環戊基、及環己基等。 作為關於R41 ~R52 之烯基,較佳為碳原子數2以上10以下之烯基。作為烯基之具體例,可列舉乙烯基、烯丙基、及苯乙烯基等。 作為關於R41 ~R52 之炔基,較佳為碳原子數2以上10以下之炔基。作為炔基之具體例,可列舉乙炔基、丙炔基、及炔丙基等。
於m為2以上之整數之情形時,作為關於m價之抗衡陽離子Xm+ 之非環式或環式之含氮脂肪族陽離子,較佳為由下述式(14)~(16)之任一者所表示。 [化6] (上述式中,RH 分別獨立地表示氫原子或烷基;R53 、及R55 分別獨立地表示烷基、或環烷基;R54 表示伸烷基、伸環烷基、或將該等連結而成之2價基;R56 表示伸烷基;R53 ~R56 可分別獨立地被取代為鹵素原子、氰基、或硝基;至少2個R53 亦可相互鍵結而形成環;R53 及R54 亦可相互鍵結而形成環;2個R55 亦可相互鍵結而形成環) 作為RH 之具體例及較佳例,可列舉與上述具體例及較佳例相同者。 作為關於RH 及R53 ~R55 之烷基,可列舉與上文作為關於RH 、及R41 ~R52 之烷基所述之具體例及較佳例相同之烷基。 作為關於R53 ~R55 之環烷基,可列舉與上文作為關於R41 ~R52 之環烷基所述之具體例及較佳例相同之環烷基。 作為關於R56 之伸烷基,可列舉碳原子數1以上5以下之伸烷基。作為伸烷基之具體例,可列舉亞甲基、伸乙基、伸丙基、及伸丁基等。
於m為2以上之整數之情形時,作為關於m價之抗衡陽離子Xm+ 之含氮芳香族陽離子,可列舉:於分子中具有2,2-聯吡啶鎓骨架、3,3-聯吡啶鎓骨架、4,4-聯吡啶鎓骨架、2,2-聯吡啶鎓骨架、4,4-聯喹啉鎓骨架、4,4-聯異喹啉鎓骨架、4-[2-(4-吡啶鎓)乙烯基]吡啶鎓骨架、或4-[4-(4-吡啶鎓)苯基]吡啶鎓骨架之2價以上之陽離子。
作為關於抗衡陽離子Xm+ 之金屬陽離子,較佳為選自由典型金屬元素、過渡金屬元素、及半金屬元素所組成之群中之金屬原子之陽離子、或含有上述金屬原子之原子團之陽離子。 作為上述典型金屬元素,鹼金屬元素(週期表1族中包含除氫以外之元素之金屬元素、例如鈉、鉀)、鹼土金屬元素(包含週期表2族之元素之金屬元素,例如鎂)、包含週期表12族之元素之金屬元素(例如鋅)、週期表13族中包含除硼以外之元素之金屬元素(例如鋁)、週期表14族中包含除碳、矽以外之元素之金屬元素(例如錫)、週期表15族中包含除氮、磷、砷以外之元素之金屬元素(例如,銻)、週期表16族中包含除氧、硫、硒、碲以外之元素之金屬元素(例如釙)。 作為上述過渡金屬元素,可列舉包含週期表3~11族之元素之金屬元素(例如鉿)。 作為上述半金屬元素,可列舉硼、矽、砷、硒、碲等。 作為包含上述金屬原子之原子團之陽離子,可列舉包含金屬原子與非金屬原子兩者之原子團等。具體而言,可列舉:[ZrO]2+ 、[(C2 H5 O)Al]2+ 、[(n-C4 H9 )2 Sn-O-Sn(n-C4 H9 )2 ]2+ 等。
式(1)中,R1 表示可具有取代基之芳香族基。可具有取代基之芳香族基可為可具有取代基之芳香族烴基,亦可為可具有取代基之芳香族雜環基。
芳香族烴基之種類於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。芳香族烴基可為單環式之芳香族基,亦可2個以上之芳香族烴基縮合而形成,亦可2個以上之芳香族烴基藉由單鍵進行鍵結而形成。作為芳香族烴基,較佳為苯基、萘基、聯苯基、蒽基、及菲基。
芳香族雜環基之種類於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。芳香族雜環基可為單環式基,亦可為多環式基。作為芳香族雜環基,較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、㗁唑基、噻唑基、異㗁唑基、異噻唑基、苯并㗁唑基、苯并噻唑基、及苯并咪唑基。
作為苯基、多環芳香族烴基、或芳香族雜環基可具有之取代基,可列舉鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、亞磺酸基、磺基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸基、膦酸酯基、胺基、銨基、及有機基。於苯基、多環芳香族烴基、或芳香族雜環基具有複數個取代基之情形時,該等複數個取代基可相同亦可不同。
於芳香族基所具有之取代基為有機基之情形時,作為該有機基,可列舉烷基、烯基、環烷基、環烯基、芳基、及芳烷基等。該有機基亦可於該有機基中含有雜原子等除烴基以外之鍵或取代基。又,該有機基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一種。該有機基通常為1價,於形成環結構之情形時等,可成為2價以上之有機基。
於芳香族基於鄰接之碳原子上具有取代基之情形時,於鄰接之碳原子上所鍵結之2個取代基亦可與該芳香族基鍵結而形成環結構。作為環結構,可列舉脂肪族烴環、或含有雜原子之脂肪族環。
於芳香族基所具有之取代基為有機基之情形時,該有機基所包含之鍵只要無損本發明之效果,則無特別限定,有機基亦可包含含有氧原子、氮原子、矽原子等雜原子之鍵。作為含有雜原子之鍵之具體例,可列舉醚鍵、硫醚鍵、羰基鍵、硫羰基鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基鍵(-NRA -:RA 表示氫原子或1價之有機基)、胺基甲酸酯鍵、亞胺基鍵(-N=C(-RB )-、-C(=NRB )-:RB 表示氫原子或1價之有機基)、碳酸酯鍵、磺醯基鍵、亞磺醯基鍵、偶氮鍵等。
作為有機基可具有之含有雜原子之鍵,就式(1)所表示之咪唑化合物之耐熱性之觀點而言,較佳為醚鍵、硫醚鍵、羰基鍵、硫羰基鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基鍵(-NRA -:RA 表示氫原子或1價之有機基)、胺基甲酸酯鍵、亞胺基鍵(-N=C(-RB )-、-C(=NRB )-:RB 表示氫原子或1價之有機基)、碳酸酯鍵、磺醯基鍵、及亞磺醯基鍵。
於有機基為烴基以外之取代基之情形時,烴基以外之取代基之種類於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。作為烴基以外之取代基之具體例,可列舉:鹵素原子、羥基、巰基、硫基、氰基、異氰基、氰酸基、異氰酸基、硫氰酸基、異硫氰酸基、矽烷基、矽烷醇基、烷氧基、烷氧基羰基、胺基、單烷基胺基、二烷基胺基、單芳基胺基、二芳基胺基、胺甲醯基、硫胺甲醯基、硝基、亞硝基、羧酸酯基、醯基、醯氧基、亞磺酸基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、烷基醚基、烯基醚基、烷基硫醚基、烯基硫醚基、芳基醚基、及芳基硫醚基等。上述取代基中所含有之氫原子亦可被取代為烴基。又,上述取代基中所含有之烴基可為直鏈狀、支鏈狀、及環狀之任一種。
作為苯基、多環芳香族烴基、或芳香族雜環基所具有之取代基,較佳為碳原子數1以上12以下之烷基、碳原子數1以上12以下之芳基、碳原子數1以上12以下之烷氧基、碳原子數1以上12以下之芳氧基、碳原子數1以上12以下之芳基胺基、及鹵素原子。
作為R1 ,就可廉價且容易地合成式(1)所表示之化合物,且上述化合物對於水或有機溶劑之溶解性良好之方面而言,較佳為分別可具有取代基之苯基、呋喃基、噻吩基。
式(1)中,R2 為可具有取代基之伸烷基。伸烷基可具有之取代基於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。作為伸烷基可具有之取代基之具體例,可列舉羥基、烷氧基、胺基、氰基、及鹵素原子等。伸烷基可為直鏈伸烷基,亦可為支鏈伸烷基,較佳為直鏈伸烷基。伸烷基之碳原子數並無特別限定,較佳為1以上20以下,較佳為1以上10以下,更佳為1以上5以下。再者,伸烷基之碳原子數不包括鍵結於伸烷基之取代基之碳原子。
作為鍵結於伸烷基之取代基之烷氧基可為直鏈烷氧基,亦可為支鏈烷氧基。作為取代基之烷氧基之碳原子數並無特別限定,較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下,尤佳為1以上3以下。
作為鍵結於伸烷基之取代基之胺基,亦可為單烷基胺基或二烷基胺基。單烷基胺基或二烷基胺基所含有之烷基可為直鏈烷基,亦可為支鏈烷基。單烷基胺基或二烷基胺基所含有之烷基之碳原子數並無特別限定,較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下,尤佳為1以上3以下。
關於作為R2 適宜之伸烷基之具體例,可列舉:亞甲基、乙烷-1,2-二基、正丙烷-1,3-二基、正丙烷-2,2-二基、正丁烷-1,4-二基、正戊烷-1,5-二基、正己烷-1,6-二基、正庚烷-1,7-二基、正辛烷-1,8-二基、正壬烷-1,9-二基、正癸烷-1,10-二基、正十一烷-1,11-二基、正十二烷-1,12-二基、正十三烷-1,13-二基、正十四烷-1,14-二基、正十五烷-1,15-二基、正十六烷-1,16-二基、正十七烷-1,17-二基、正十八烷-1,18-二基、正十九烷-1,19-二基、及正二十烷-1,20-二基。
R3 係鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、或有機基。n為0以上3以下之整數。於n為2以上3以下之整數之情形時,複數個R3 分別可相同亦可不同。
於R3 為有機基之情形時,該有機基係與關於R1 ,芳香族基作為取代基所具有之有機基相同。
於R3 為有機基之情形時,作為有機基,較佳為烷基、芳香族烴基、及芳香族雜環基。作為烷基,較佳為碳原子數1以上8以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基,更佳為甲基、乙基、正丙基、及異丙基。作為芳香族烴基,較佳為苯基、萘基、聯苯基、蒽基、及菲基,更佳為苯基、及萘基,尤佳為苯基。作為芳香族雜環基,較佳為吡啶基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、㗁唑基、噻唑基、異㗁唑基、異噻唑基、苯并㗁唑基、苯并噻唑基、及苯并咪唑基,更佳為呋喃基、及噻吩基。
於R3 為烷基之情形時,烷基於咪唑環上之鍵結位置較佳為2位、4位、5位之任一者,更佳為2位。於R3 為芳香族烴基及芳香族雜環基之情形時,該等基於咪唑上之鍵結位置較佳為2位。
上述式(1)所表示之化合物中,就能夠廉價且容易地合成,且對於水或有機溶劑之溶解性優異之方面而言,較佳為下述式(1-1)所表示之化合物,更佳為由式(1-1)表示且R2 為亞甲基之化合物。
[化7] (式(1-1)中,X、R2 、R3 、m及n係與式(1)含義相同,R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 分別獨立地為氫原子、鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、亞磺酸基、磺基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸基、膦酸酯基、胺基、銨基、或有機基,其中,R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 中至少1個為氫原子以外之基;亦可R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 中至少2個鍵結而形成環結構;R2 亦可與R6 鍵結而形成環結構)
於R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 為有機基之情形時,該有機基係與式(1)中之R1 作為取代基所具有之有機基相同。R4 、R5 、R6 、及R7 就上述化合物對於溶劑之溶解性之方面而言,較佳為氫原子。
其中,R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 中至少1個較佳為下述取代基,尤佳為R8 為下述取代基。於R8 為下述取代基之情形時,R4 、R5 、R6 、及R7 較佳為氫原子。 -O-R9 (R9 係氫原子或有機基)
於R9 為有機基之情形時,該有機基係與式(1)中之R1 作為取代基所具有之有機基相同。作為R9 ,較佳為烷基,更佳為碳原子數1以上8以下之烷基,尤佳為碳原子數1以上3以下之烷基,最佳為甲基。
上述式(1-1)所表示之化合物之中,較佳為下述式(1-1-1)所表示之化合物。 [化8] (式(1-1-1)中,關於X、R3 、R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 、m及n,除R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 中至少1個為氫原子以外之基以外,係與式(1)含義相同)
式(1-1-1)所表示之化合物之中,較佳為R4 、R5 、R6 、R7 、及R8 中至少1個為上述-O-R9 所表示之基,尤佳為R8 為-O-R9 所表示之基。於R8 為-O-R9 所表示之基之情形時,R4 、R5 、R6 、及R7 較佳為氫原子。
作為式(1)所表示之化合物之適宜具體例,可列舉以下者。 [化9] [化10] [化11]
(上述式(1)所表示之化合物之製造方法) 作為上述式(1)所表示之化合物之製造方法,並無特別限制。例如可藉由使下述式(10)所表示之化合物、與可形成m價之抗衡陽離子Xm+ 之鹼於溶劑中或非溶劑中進行中和反應而製造上述式(1)所表示之化合物。 [化12] (式(10)中,R1 、R2 、R3 及n係與式(1)含義相同,具體例及較佳例亦相同)
作為可形成m價之抗衡陽離子Xm+ 之鹼,較佳為非環式或環式之含氮脂肪族化合物、含氮芳香族化合物或者金屬原子或含有上述金屬原子之原子團。 作為可形成m價之抗衡陽離子Xm+ 之鹼,更佳為可形成上述式(2)~(4)之任一者所表示之非環式或環式之含氮脂肪族陽離子、上述式(5)~(13)之任一者所表示之含氮芳香族陽離子、上述式(14)~(16)之任一者所表示之含氮脂肪族陽離子、或者選自由典型金屬元素、過渡金屬元素及半金屬元素所組成之群中之金屬原子之陽離子或含有上述金屬原子之原子團之陽離子的鹼。
作為使上述式(10)所表示之化合物與上述鹼於溶劑中進行中和反應之方法,可列舉:於加熱下或非加熱下,例如於極性溶劑中將上述式(10)所表示之化合物與上述鹼進行混合之方法等。 作為上述極性溶劑,可列舉醇。具體而言,可列舉甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、第三丁醇等。 可於加熱下(例如40℃以上、較佳為50℃以上、更佳為55℃以上),使上述式(10)所表示之化合物與上述鹼溶解於上述溶劑中而進行混合。 作為加熱時之溫度之上限,並無特別限制,較佳為上述溶劑之沸點以下。 即便於在非加熱下上述式(10)所表示之化合物或上述鹼不易溶解於溶劑中之情形時,亦隨著中和反應及鹽形成之進行,對於溶劑之溶解性亦可提高。
作為使上述式(10)所表示之化合物與上述鹼於非溶劑中進行中和反應之方法,例如可列舉:於常溫下,使用研缽等將作為個體之上述式(10)所表示之化合物、與作為個體或液體之上述鹼一面粉碎或碾碎一面進行混合之方法等。
又,作為上述式(10)所表示之化合物與上述鹼之比率(莫耳比),並無特別限制,於將式(10)所表示之化合物之莫耳數設為M1,將提供m價之抗衡陽離子Xm+ 之上述鹼之莫耳數設為M2之情形時,以M1/(M2/m)之值計,較佳為20/80~80/20,更佳為30/70~70/30。
又,藉由將Xm+ 為鈉陽離子、鉀陽離子之上述式(1)所表示之化合物、與可形成除鈉陽離子及鉀陽離子以外之m價之抗衡陽離子Xm+ 之鹼進行混合而進行鹽交換,亦可製造Xm+ 為除鈉陽離子及鉀陽離子以外之上述式(1)所表示之化合物。
≪氫障壁膜形成用組合物≫ 氫障壁膜形成用組合物含有基材成分(A)、及上述氫障壁劑(B)。以下,對於氫障壁膜形成用組合物中可含有之成分、及作為氫障壁膜形成用組合物適宜之組合物進行說明。
<基材成分(A)> 基材成分(A)係對於氫障壁膜形成用組合物賦予能夠直接利用熔融加工法等周知之方法製造所需形狀之膜之製膜性、或能夠藉由曝光、加熱、與水之反應等處理製造所需形狀之膜之製膜性的成分。 基材成分(A)只要為能夠對氫障壁膜形成用組合物賦予所需之製膜性之材料,則無特別限定。 作為基材成分(A),典型而言,可使用包含高分子化合物之樹脂材料;藉由加熱進行交聯而產生高分子化合物,或藉由加熱產生分子內環化等化學改性,藉此進行硬化之熱硬化性材料;可藉由曝光進行硬化之光聚合性化合物;藉由組合物中或氛圍中之水分而進行水解縮合之水解縮合性矽烷化合物等。 作為水解縮合性矽烷化合物,可列舉:四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷等烷氧基矽烷化合物等。水解縮合性矽烷化合物亦可為該等矽烷化合物之部分水解縮合物。
[樹脂材料] 基材成分(A)中,作為樹脂材料之例,可列舉:聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂(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、聚芳酯等)、FR-AS(Flame resistance-Acrylonitrile styrene,阻燃丙烯腈-苯乙烯)樹脂、FR-ABS(Flame resistance-Acrylonitrile Butadiene Styrene,阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂、AS(Acrylonitrile styrene,丙烯腈-苯乙烯)樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚醚醚酮樹脂、氟系樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯胺雙馬來醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯并㗁唑樹脂、聚苯并噻唑樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚矽氧樹脂、BT樹脂、聚甲基戊烯、超高分子量聚乙烯、FR-聚丙烯、(甲基)丙烯酸系樹脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯等)、及聚苯乙烯等。
於使用樹脂材料作為基材成分(A)之情形時,藉由自先前已知之製膜方法採取所需之方法,將對於樹脂材料調配特定量之上述氫障壁劑(B)而成之樹脂材料進行膜形成而製造氫障壁膜。 作為製膜方法,可列舉:T模法(澆鑄法)、吹脹法、加壓法等熔融加工法、或使用溶液之澆鑄法等。 於澆鑄法中,將含有樹脂材料與氫障壁劑(B)之溶液塗佈或流涎於基板上而形成包含溶液之膜後,自該膜藉由加熱等方法去除溶劑而形成氫障壁膜。 對於使用樹脂材料所獲得之氫障壁膜,亦可視需要實施單軸延伸或雙軸延伸等延伸處理。
於使用上述樹脂材料作為基材成分(A)之情形時,氫障壁膜形成用組合物亦可視需要而含有抗氧化劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、脫模劑、塑化劑、填充材、及補強材料等添加劑或補強材料。 又,於氫障壁膜形成用組合物為澆鑄用之組合物之情形時,氫障壁膜形成用組合物亦可含有溶劑。溶劑之種類係視樹脂材料之種類而適當選擇。
於氫障壁膜形成用組合物含有上述樹脂材料、與氫障壁劑(B)之情形時,氫障壁劑之含量相對於氫障壁膜形成用組合物之樹脂材料之質量,較佳為0.01質量%以上30質量%以下,更佳為0.05質量%以上20質量%以下,尤佳為0.1質量%以上10質量%以下。
[熱硬化性材料] 作為熱硬化性材料,可列舉先前以來廣泛使用之各種熱硬化性樹脂之前驅物材料。作為熱硬化性樹脂之具體例,可列舉酚樹脂、環氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯并㗁唑樹脂、聚苯并咪唑樹脂等。
又,藉由加熱而會產生於分子內之芳香環形成反應、及/或於分子間之交聯反應之樹脂亦適宜地用作熱硬化性材料。以下,將藉由加熱而會產生於分子內之芳香環形成反應、及/或於分子間之交聯反應之樹脂亦稱為前驅物樹脂。
該等之中,就尤其容易形成耐熱性、耐化學品性、機械特性等優異之氫障壁膜之方面而言,尤佳為環氧樹脂前驅物、與前驅物樹脂。 以下,關於熱硬化性材料,對作為基材成分(A)尤其適宜之前驅物材料進行說明。
(環氧樹脂前驅物) 作為環氧樹脂前驅物,可使用先前以來廣為人知之各種環氧化合物。該環氧化合物之分子量並無特別限定。環氧化合物之中,就容易形成耐熱性、耐化學品性、機械特性等優異之氫障壁膜之方面而言,較佳為於分子內具有2個以上之環氧基之多官能環氧化合物。環氧樹脂前驅物可單獨使用或組合2種以上使用。
多官能環氧化合物只要為2官能以上之環氧化合物,則無特別限定。作為多官能環氧化合物之例,可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、四溴雙酚A型環氧樹脂、及聯苯型環氧樹脂等2官能環氧樹脂;二聚酸縮水甘油酯、及三縮水甘油酯等縮水甘油酯型環氧樹脂;四縮水甘油基胺基二苯基甲烷、三縮水甘油基-對胺基苯酚、四縮水甘油基間苯二甲胺、及四縮水甘油基雙胺基甲基環己烷等縮水甘油胺型環氧樹脂;1,3-二縮水甘油基-5-甲基-5-乙基乙內醯脲等乙內醯脲型環氧樹脂;對苯二酚型環氧樹脂;茀型環氧樹脂;三縮水甘油基異氰尿酸酯等雜環式環氧樹脂;間苯三酚三縮水甘油基醚、三羥基聯苯三縮水甘油基醚、三羥基苯基甲烷三縮水甘油基醚、甘油三縮水甘油基醚、2-[4-(2,3-環氧基丙氧基)苯基]-2-[4-[1,1-雙[4-(2,3-環氧基丙氧基)苯基]乙基]苯基]丙烷、及1,3-雙[4-[1-[4-(2,3-環氧基丙氧基)苯基]-1-[4-[1-[4-(2,3-環氧基丙氧基)苯基]-1-甲基乙基]苯基]乙基]苯氧基]-2-丙醇等3官能型環氧樹脂;四羥基苯基乙烷四縮水甘油基醚、四縮水甘油基二苯甲酮、雙間苯二酚四縮水甘油基醚、及四縮水甘油氧基聯苯等4官能型環氧樹脂。該等環氧化合物可鹵化,亦可氫化。
作為市售之多官能環氧化合物,例如可列舉:Japan Epoxy Resins公司製造之JER Coat 828、1001、801N、806、807、152、604、630、871、YX8000、YX8034、YX4000;DIC公司製造之EPICLON 830、EXA835LV、HP4032D、HP820;ADEKA股份有限公司製造之EP4100系列、EP4000系列、EPU系列;Daicel公司製造之Celloxide系列(2021、2021P、2083、2085、3000等)、Epolead系列、EHPE系列;新日鐵化學公司製造之YD系列、YDF系列、YDCN系列、YDB系列、苯氧基樹脂(利用由雙酚類與表氯醇所合成之多羥基聚醚且於兩末端具有環氧基;YP系列等);長瀨化成公司製造之DENACOL系列;共榮社化學公司製造之Epolight系列等,但並不限定於該等。
又,脂環式環氧化合物亦於提供高硬度之硬化物之方面上,較佳為作為多官能環氧化合物。作為脂環式環氧化合物之具體例,可列舉:2-(3,4-環氧基環己基-5,5-螺-3,4-環氧基)環己烷-間-二㗁烷、雙(3,4-環氧基環己基甲基)己二酸酯、雙(3,4-環氧基-6-甲基環己基甲基)己二酸酯、3,4-環氧基-6-甲基環己基-3',4'-環氧基-6'-甲基環己烷羧酸酯、ε-己內酯改性3,4-環氧基環己基甲基-3',4'-環氧基環己烷羧酸酯、三甲基己內酯改性3,4-環氧基環己基甲基-3',4'-環氧基環己烷羧酸酯、β-甲基-δ-戊內酯改性3,4-環氧基環己基甲基-3',4'-環氧基環己烷羧酸酯、亞甲基雙(3,4-環氧基環己烷)、乙二醇之二(3,4-環氧基環己基甲基)醚、伸乙基雙(3,4-環氧基環己烷羧酸酯)、環氧基環六氫鄰苯二甲酸二辛酯、及環氧基環六氫鄰苯二甲酸二-2-乙基己酯、具有三環癸烯醚基之環氧樹脂、或下述式(a01-1)~(a01-5)所表示之化合物。
該等脂環式環氧化合物之具體例之中,就提供高硬度之硬化物之方面而言,較佳為下述式(a01-1)~(a01-5)所表示之脂環式環氧化合物。 [化13] (式(a01-1)中,Z01 表示單鍵或連結基(具有1個以上之原子之二價基);Ra01 ~Ra018 分別獨立地為選自由氫原子、鹵素原子、及有機基所組成之群中之基)
作為連結基Z01 ,例如可列舉:2價烴基、選自由-O-、-O-CO-、-S-、-SO-、-SO2 -、-CBr2 -、-C(CBr3 )2 -、-C(CF3 )2 -、及-Ra019 -O-CO-所組成之群中之2價基及該等複數個鍵結而成之基等。
關於作為連結基Z之二價烴基,例如可列舉:碳原子數為1以上18以下之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、二價之脂環式烴基等。作為碳原子數為1以上18以下之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,例如可列舉:亞甲基、甲基亞甲基、二甲基亞甲基、二亞甲基、三亞甲基等。作為上述二價之脂環式烴基,例如可列舉:1,2-伸環戊基、1,3-伸環戊基、亞環戊基、1,2-伸環己基、1,3-伸環己基、1,4-伸環己基、亞環己基等伸環烷基(包括亞環烷基)等。
Ra019 為碳原子數1以上8以下之伸烷基,較佳為亞甲基或伸乙基。
[化14]
(式(a01-2)中,Ra01 ~Ra012 係選自由氫原子、鹵素原子、及有機基所組成之群中之基)
[化15] (式(a01-3)中,Ra01 ~Ra010 係選自由氫原子、鹵素原子、及有機基所組成之群中之基;Ra02 及Ra08 亦可相互鍵結)
[化16] (式(a01-4)中,Ra01 ~Ra012 係選自由氫原子、鹵素原子、及有機基所組成之群中之基;Ra02 及Ra010 亦可相互鍵結)
[化17] (式(a01-5)中,Ra01 ~Ra012 係選自由氫原子、鹵素原子、及有機基所組成之群中之基)。
於式(a01-1)~(a01-5)中Ra01 ~Ra018 為有機基之情形時,有機基於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,可為烴基,亦可為包含碳原子與鹵素原子之基,亦可為如將碳原子及氫原子與鹵素原子、氧原子、硫原子、氮原子、矽原子之類之雜原子一併含有之基。作為鹵素原子之例,可列舉氯原子、溴原子、碘原子、及氟原子等。
作為有機基,較佳為烴基;包含碳原子、氫原子、及氧原子之基;鹵化烴基;包含碳原子、氧原子、及鹵素原子之基;及包含碳原子、氫原子、氧原子、及鹵素原子之基。於有機基為烴基之情形時,烴基可為芳香族烴基,亦可為脂肪族烴基,亦可為包含芳香族骨架與脂肪族骨架之基。有機基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上10以下,尤佳為1以上5以下。
作為烴基之具體例,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、正己基、正庚基、正辛基、2-乙基己基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、及正二十烷基等鏈狀烷基;乙烯基、1-丙烯基、2-正丙烯基(烯丙基)、1-正丁烯基、2-正丁烯基、及3-正丁烯基等鏈狀烯基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、及環庚基等環烷基;苯基、鄰甲苯基、間甲苯基、對甲苯基、α-萘基、β-萘基、聯苯-4-基、聯苯-3-基、聯苯-2-基、蒽基、及菲基等芳基;苄基、苯乙基、α-萘基甲基、β-萘基甲基、α-萘基乙基、及β-萘基乙基等芳烷基。
鹵化烴基之具體例係氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、溴甲基、二溴甲基、三溴甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、全氟丁基、及全氟戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基、及全氟癸基等鹵化鏈狀烷基;2-氯環己基、3-氯環己基、4-氯環己基、2,4-二氯環己基、2-溴環己基、3-溴環己基、及4-溴環己基等鹵化環烷基;2-氯苯基、3-氯苯基、4-氯苯基、2,3-二氯苯基、2,4-二氯苯基、2,5-二氯苯基、2,6-二氯苯基、3,4-二氯苯基、3,5-二氯苯基、2-溴苯基、3-溴苯基、4-溴苯基、2-氟苯基、3-氟苯基、4-氟苯基等鹵化芳基;2-氯苯基甲基、3-氯苯基甲基、4-氯苯基甲基、2-溴苯基甲基、3-溴苯基甲基、4-溴苯基甲基、2-氟苯基甲基、3-氟苯基甲基、4-氟苯基甲基等鹵化芳烷基。
包含碳原子、氫原子、及氧原子之基之具體例係羥基甲基、2-羥基乙基、3-羥基-正丙基、及4-羥基-正丁基等羥基鏈狀烷基;2-羥基環己基、3-羥基環己基、及4-羥基環己基等鹵化環烷基;2-羥基苯基、3-羥基苯基、4-羥基苯基、2,3-二羥基苯基、2,4-二羥基苯基、2,5-二羥基苯基、2,6-二羥基苯基、3,4-二羥基苯基、及3,5-二羥基苯基等羥基芳基;2-羥基苯基甲基、3-羥基苯基甲基、及4-羥基苯基甲基等羥基芳烷基;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十三烷氧基、正十四烷氧基、正十五烷氧基、正十六烷氧基、正十七烷氧基、正十八烷氧基、正十九烷氧基、及正二十烷氧基等鏈狀烷氧基;乙烯基氧基、1-丙烯基氧基、2-正丙烯基氧基(烯丙氧基)、1-正丁烯基氧基、2-正丁烯基氧基、及3-正丁烯基氧基等鏈狀烯氧基;苯氧基、鄰甲苯氧基、間甲苯氧基、對甲苯氧基、α-萘氧基、β-萘氧基、聯苯-4-基氧基、聯苯-3-基氧基、聯苯基-2-基氧基、蒽氧基、及菲氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基、α-萘基甲氧基、β-萘基甲氧基、α-萘基乙氧基、及β-萘基乙氧基等芳烷氧基;甲氧基甲基、乙氧基甲基、正丙氧基甲基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、2-正丙氧基乙基、3-甲氧基-正丙基、3-乙氧基-正丙基、3-正丙氧基-正丙基、4-甲氧基-正丁基、4-乙氧基-正丁基、及4-正丙氧基-正丁基等烷氧基烷基;甲氧基甲氧基、乙氧基甲氧基、正丙氧基甲氧基、2-甲氧基乙氧基、2-乙氧基乙氧基、2-正丙氧基乙氧基、3-甲氧基-正丙氧基、3-乙氧基-正丙氧基、3-正丙氧基-正丙氧基、4-甲氧基-正丁氧基、4-乙氧基-正丁氧基、及4-正丙氧基-正丁氧基等烷氧基烷氧基;2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、及4-甲氧基苯基等烷氧基芳基;2-甲氧基苯氧基、3-甲氧基苯氧基、及4-甲氧基苯氧基等烷氧基芳氧基;甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、己醯基、庚醯基、辛醯基、壬醯基、及癸醯基等脂肪族醯基;苯甲醯基、α-萘甲醯基、及β-萘甲醯基等芳香族醯基;甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、正丁氧基羰基、正戊氧基羰基、正己基羰基、正庚氧基羰基、正辛氧基羰基、正壬氧基羰基、及正癸氧基羰基等鏈狀烷氧基羰基;苯氧基羰基、α-萘氧基羰基、及β-萘氧基羰基等芳氧基羰基;甲醯氧基、乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、庚醯氧基、辛醯氧基、壬醯氧基、及癸醯氧基等脂肪族醯氧基;苯甲醯氧基、α-萘甲醯氧基、及β-萘甲醯氧基等芳香族醯氧基。
Ra01 ~Ra018 分別獨立地較佳為選自由氫原子、鹵素原子、碳原子數1以上5以下之烷基、及碳原子數1以上5以下之烷氧基所組成之群中之基,尤其是就容易形成機械特性優異之硬化膜之方面而言,更佳為Ra01 ~Ra018 全部為氫原子。
式(a01-2)~(a01-5)中,Ra01 ~Ra012 係與式(a01-1)中之Ra01 ~Ra012 相同。式(a01-2)及式(a01-4)中,作為於Ra02 及Ra010 相互鍵結之情形時所形成之2價基,例如可列舉-CH2 -、-C(CH3 )2 -。式(a01-3)中,作為於Ra02 及Ra08 相互鍵結之情形時所形成之2價基,例如可列舉-CH2 -、-C(CH3 )2 -。
作為式(a01-1)所表示之脂環式環氧化合物中適宜化合物之具體例,可列舉:下述式(a01-1a)、式(a01-1b)、及式(a01-1c)所表示之脂環式環氧化合物、或2,2-雙(3,4-環氧基環己烷-1-基)丙烷[=2,2-雙(3,4-環氧基環己基)丙烷]等。 [化18]
作為式(a01-2)所表示之脂環式環氧化合物中適宜化合物之具體例,可列舉:下述式(a01-2a)所表示之雙環壬二烯二環氧化物、或二環壬二烯二環氧化物等。 [化19]
作為式(a01-3)所表示之脂環式環氧化合物中適宜化合物之具體例,可列舉S螺[3-氧雜三環[3.2.1.02,4 ]辛烷-6,2'-環氧乙烷]等。
作為式(a01-4)所表示之脂環式環氧化合物中適宜化合物之具體例,可列舉4-二氧化環己烯乙烯、二氧化二戊烯、二氧化檸檬烯、1-甲基-4-(3-甲基環氧乙烷-2-基)-7-氧雜二環[4.1.0]庚烷等。
作為式(a01-5)所表示之脂環式環氧化合物中適宜化合物之具體例,可列舉1,2,5,6-二環氧環辛烷等。
[前驅物樹脂] 作為基材成分(A),較佳為作為藉由加熱而會產生於分子內之芳香環形成反應、及/或於分子間之交聯反應之樹脂的前驅物樹脂。
根據於分子內之芳香環形成反應,構成樹脂之分子鏈之結構剛直化,可形成耐熱性及機械特性優異之氫障壁膜。作為於分子內之芳香環形成反應中較佳之反應,例如可列舉下式(I)~(VI)所示之反應。再者,下式中之反應只不過為芳香環形成反應之一例,用作基材成分(A)之藉由加熱而會產生於分子內之芳香環形成反應之樹脂的結構並不限定於下式中所示之前驅物聚合物的結構。
[化20]
(於分子中具有選自羥基、羧酸酐基、羧基、及環氧基中之基之樹脂) 根據於分子間之交聯反應,使構成樹脂之分子鏈相互交聯而形成三維交聯結構。因此,若使用藉由加熱而會產生交聯反應之於分子中具有選自羥基、羧酸酐基、羧基、及環氧基中之基之樹脂作為基材成分(A),則可獲得耐熱性及機械特性優異之氫障壁膜。
於使用具有羥基之樹脂之情形時,藉由脫水縮合劑之作用而於樹脂中所含有之分子間產生由羥基間之脫水縮合引起之交聯。又,由於羥基含有活性氫原子而富有反應性,故而藉由與各種交聯劑進行反應,可提供含有經交聯之樹脂之硬化物。
於使用具有羧酸酐基之樹脂之情形時,藉由酸酐基之水解而產生之羧基彼此藉由脫水縮合劑的作用而進行脫水縮合從而交聯。又,由於酸酐基本身亦富有反應性,故而藉由使用例如具有2個以上羥基之多元醇、具有2個以上胺基之聚胺等交聯劑,可提供含有經交聯之樹脂之硬化物。
於使用具有羧基之樹脂之情形時,藉由脫水縮合劑之作用而於樹脂中所含有之分子間產生由羧基間之脫水縮合引起之交聯。又,使用具有如異氰酸基般可與羧基進行反應之官能基之交聯劑亦能夠進行交聯。
於使用具有環氧基之樹脂之情形時,藉由視需要使用周知之硬化促進劑等,而於樹脂中所含有之分子間產生由環氧基間之複加成反應引起之交聯。
作為於分子中具有羥基之樹脂,例如可列舉酚醛清漆樹脂。作為酚醛清漆樹脂,並無特別限定,較佳為藉由使甲醛或多聚甲醛等縮合劑以相對於酚類1莫耳為0.5莫耳以上1.0莫耳以下之比率於酸性觸媒下進行縮合反應所獲得的樹脂。
作為酚類,例如可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚等甲酚類;2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚等二甲苯酚類;鄰乙基苯酚、間乙基苯酚、對乙基苯酚等乙基苯酚類、2-異丙基苯酚、3-異丙基苯酚、4-異丙基苯酚、鄰丁基苯酚、間丁基苯酚、對丁基苯酚、對第三丁基苯酚等烷基苯酚類;2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚等三烷基苯酚類;間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、對苯二酚單甲醚、鄰苯三酚、間苯三酚等多酚類;烷基間苯二酚、烷基鄰苯二酚、烷基對苯二酚等烷基多酚類(烷基多酚類所含有之烷基之碳原子數為1以上4以下)、α-萘酚、β-萘酚、羥基二苯基、雙酚A等。該等酚類可單獨使用,或組合2種以上使用。
酚類之中,較佳為間甲酚及對甲酚,更佳為將間甲酚與對甲酚進行併用。藉由調整兩者之調配比率,可調節作為光阻劑之感度、耐熱性等各種特性。間甲酚與對甲酚之調配比率並無特別限定,較佳為間甲酚/對甲酚=3/7以上8/2以下(質量比)。若間甲酚之比率未達上述下限值,則有感度降低之情形,若超過上述上限值,則有耐熱性降低之情形。
作為製造酚醛清漆樹脂時所使用之酸性觸媒,例如可列舉:鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、亞磷酸等無機酸類;蟻酸、草酸、乙酸、二乙基硫酸、對甲苯磺酸等有機酸類;乙酸鋅等金屬鹽類等。該等酸性觸媒可單獨使用,或組合2種以上使用。
利用凝膠滲透層析法(GPC)測定之基於聚苯乙烯換算之酚醛清漆樹脂之質量平均分子量較佳為1000以上50000以下。
作為於分子中具有羧酸酐基之樹脂,較佳為使包含選自馬來酸酐、檸康酸酐、及伊康酸酐中之1種以上之單體之具有不飽和雙鍵之單體的混合物進行聚合所得之共聚物。作為此種聚合物,較佳為苯乙烯-馬來酸共聚物。
作為於分子中具有羧基之樹脂,較佳為,使上述於分子中具有羧酸酐基之樹脂中之酸酐基水解所獲得之樹脂;或使包含選自(甲基)丙烯酸、丁烯酸、馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、及伊康酸中之1種以上之單體之具有不飽和雙鍵之單體的混合物進行聚合所得之共聚物。
針對於分子中具有環氧基之含環氧基之樹脂,詳細地進行說明。
於此種藉由加熱而會產生於分子內之芳香環形成反應、或於分子間之交聯反應之化合物中,就容易形成耐熱性優異之氫障壁膜之方面而言,較佳為聚醯胺酸、聚苯并㗁唑前驅物、聚苯并噻唑前驅物、聚苯并咪唑前驅物、苯乙烯-馬來酸共聚物、及含環氧基之樹脂。以下,對該等樹脂進行說明。
[苯乙烯-馬來酸共聚物] 苯乙烯-馬來酸共聚物之種類於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。苯乙烯-馬來酸共聚物中之苯乙烯/馬來酸之共聚合比率(質量比)較佳為1/9以上9/1以下,更佳為2/8以上8/1以下,尤佳為1/1以上8/1以下。苯乙烯-馬來酸共聚物之分子量並無特別限定,以聚苯乙烯換算之質量平均分子量計,較佳為1000以上100000以下,更佳為5000以上12000以下。
[含環氧基之樹脂] 若使用含環氧基之樹脂作為基材成分(A),則藉由視需要於硬化劑或硬化促進劑之存在下進行加熱,而使含環氧基之樹脂所具有之環氧基彼此交聯。其結果為,可獲得耐熱性或機械特性優異之硬化物。含環氧基之樹脂只要為由具有環氧基之分子所構成之樹脂,則無特別限定。
含環氧基之樹脂亦可為使具有環氧基之單體或包含具有環氧基之單體之單體混合物聚合所獲得的聚合物。含環氧基之樹脂亦可為對於具有羥基、羧基、胺基等具有反應性之官能基之聚合物,例如使用如表氯醇之具有環氧基之化合物導入有環氧基者。就獲取、製備、聚合物中之環氧基之量之調整等容易之方面而言,作為具有環氧基之聚合物,較佳為使具有環氧基之單體或包含具有環氧基之單體之單體混合物進行聚合所獲得的聚合物。
作為含環氧基之樹脂之較佳一例,可列舉:苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、溴化苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂、及雙酚AD酚醛清漆型環氧樹脂等酚醛清漆環氧樹脂;二環戊二烯型酚樹脂之環氧化合物等環式脂肪族環氧樹脂;萘型酚樹脂之環氧化合物等芳香族環氧樹脂。
又,於含環氧基之樹脂之中,就製備容易、或氫障壁膜之物性調整容易之方面而言,較佳為具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之均聚物、或具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他單體之共聚物。
具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯可為具有鏈狀脂肪族環氧基之(甲基)丙烯酸酯,亦可為如下述之具有脂環式環氧基之(甲基)丙烯酸酯。又,具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯亦可含有芳香族基。具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之中,較佳為具有鏈狀脂肪族環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯、或具有脂環式環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯,更佳為具有脂環式環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯,就圖案化特性之觀點而言,進而較佳為具有於脂環式環氧基中之環結構中包含多環式結構之脂環式環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯。
作為含有芳香族基且具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之例,可列舉:(甲基)丙烯酸4-縮水甘油氧基苯基酯、(甲基)丙烯酸3-縮水甘油氧基苯基酯、(甲基)丙烯酸2-縮水甘油氧基苯基酯、(甲基)丙烯酸4-縮水甘油氧基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸3-縮水甘油氧基苯基甲酯、及(甲基)丙烯酸2-縮水甘油氧基苯基甲酯等。
作為具有鏈狀脂肪族環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯之例,可列舉:環氧(甲基)丙烯酸烷基酯、及環氧(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯等之類之於酯基(-O-CO-)中之氧基(-O-)上鍵結鏈狀脂肪族環氧基之(甲基)丙烯酸酯。此種(甲基)丙烯酸酯所具有之鏈狀脂肪族環氧基亦可於鏈中含有1個或複數個氧基(-O-)。鏈狀脂肪族環氧基之碳原子數並無特別限定,較佳為3以上20以下,更佳為3以上15以下,尤佳為3以上10以下。
作為具有鏈狀脂肪族環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯之具體例,可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、3,4-環氧基(甲基)丙烯酸丁酯、6,7-環氧基(甲基)丙烯酸庚酯等環氧(甲基)丙烯酸烷基酯;2-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸乙酯、3-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正丙酯、4-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正丁酯、5-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正己酯、6-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正己酯等環氧烷氧基(甲基)丙烯酸烷基酯。
作為具有脂環式環氧基之脂肪族(甲基)丙烯酸酯之具體例,例如可列舉下述式(a05-1)~(a05-15)所表示之化合物。該等之中,較佳為下述式(a05-1)~(a05-5)所表示之化合物,更佳為下述式(a05-1)~(a05-2)所表示之化合物。又,關於該等各化合物,酯基之氧原子於脂環上之鍵結部位並不限於此處所示之位置,亦可包括一部分位置異構物。
[化21]
[化22]
[化23]
上述式中,Ra032 表示氫原子或甲基,Ra033 表示碳原子數1以上6以下之2價之脂肪族飽和烴基,Ra034 表示碳原子數1以上10以下之2價之烴基,t0 表示0以上10以下之整數。作為Ra033 ,較佳為直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、四亞甲基、乙基伸乙基、五亞甲基、六亞甲基。作為Ra034 ,例如較佳為亞甲基、伸乙基、伸丙基、四亞甲基、乙基伸乙基、五亞甲基、六亞甲基、伸苯基、伸環己基。
作為具有環氧基之聚合物,具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之均聚物、及具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他單體之共聚物均可使用,具有環氧基之聚合物中之源自具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之單元的含量例如為1~100質量%,較佳為10質量%以上90質量%以下,更佳為30質量%以上80質量%以下,尤佳為50質量%以上75質量%以下。
於具有環氧基之聚合物為具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他單體之共聚物的情形時,作為其他單體,可列舉不飽和羧酸、不具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯胺類、烯丙基化合物、乙烯醚類、乙烯酯類、苯乙烯類等。該等化合物可單獨使用或組合2種以上使用。就氫障壁膜形成用組合物之保存穩定性、或使用氫障壁膜形成用組合物所形成之氫障壁膜對於鹼等之耐化學品性之方面而言,具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯與其他單體之共聚物較佳為不包含源自不飽和羧酸之單元。
作為不飽和羧酸之例,可列舉:(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯醯胺;丁烯酸;馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、伊康酸、該等二羧酸之酸酐。
作為不具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之例,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)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯等直鏈狀或支鏈狀之(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸氯乙酯、(甲基)丙烯酸2,2-二甲基羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、三羥甲基丙烷單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸糠酯;含有具有脂環式骨架之基之(甲基)丙烯酸酯。不具有環氧基之(甲基)丙烯酸酯之中,較佳為含有具有脂環式骨架之基之(甲基)丙烯酸酯。
於含有具有脂環式骨架之基之(甲基)丙烯酸酯中,構成脂環式骨架之脂環式基可為單環亦可為多環。作為單環之脂環式基,可列舉環戊基、環己基等。又,作為多環之脂環式基,可列舉:降𦯉基、異𦯉基、三環壬基、三環癸基、四環十二烷基等。
作為含有具有脂環式骨架之基之(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉下述式(a06-1)~(a06-8)所表示之化合物。該等之中,較佳為下述式(a06-3)~(a06-8)所表示之化合物,更佳為下述式(a06-3)或(a06-4)所表示之化合物。
[化24]
[化25]
上述式中,Ra035 表示氫原子或甲基,Ra036 表示單鍵或碳原子數1以上6以下之2價之脂肪族飽和烴基,Ra037 表示氫原子或碳原子數1以上5以下之烷基。作為Ra036 ,較佳為單鍵、直鏈狀或支鏈狀之伸烷基、例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、四亞甲基、乙基伸乙基、五亞甲基、六亞甲基。作為Ra037 ,較佳為甲基、乙基。
作為(甲基)丙烯醯胺類之例,可列舉:(甲基)丙烯醯胺、N-烷基(甲基)丙烯醯胺、N-芳基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二烷基(甲基)丙烯醯胺、N,N-芳基(甲基)丙烯醯胺、N-甲基-N-苯基(甲基)丙烯醯胺、N-羥基乙基-N-甲基(甲基)丙烯醯胺等。
作為烯丙基化合物之例,可列舉:乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、辛酸烯丙酯、月桂酸烯丙酯、棕櫚酸烯丙酯、硬脂酸烯丙酯、苯甲酸烯丙酯、乙醯乙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯等之烯丙酯類;烯丙氧基乙醇;等。
作為乙烯醚類之例,可列舉:己基乙烯醚、辛基乙烯醚、癸基乙烯醚、乙基己基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚、乙氧基乙基乙烯醚、氯乙基乙烯醚、1-甲基-2,2-二甲基丙基乙烯醚、2-乙基丁基乙烯醚、羥基乙基乙烯醚、二乙二醇乙烯醚、二甲胺基乙基乙烯醚、二乙基胺基乙基乙烯醚、丁基胺基乙基乙烯醚、苄基乙烯醚、四氫呋喃甲基乙烯醚等脂肪族乙烯醚;乙烯基苯基醚、乙烯基甲苯基醚、乙烯基氯苯基醚、乙烯基-2,4-二氯苯基醚、乙烯基萘基醚、乙烯基鄰胺苯甲基醚等乙烯基芳基醚;等。
作為乙烯酯類之例,可列舉:丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、二乙基乙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、二氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、丁氧基乙酸乙烯酯、苯基乙酸乙烯酯、乙醯乙酸乙烯酯、乳酸乙烯酯、β-苯基丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、水楊酸乙烯酯、氯苯甲酸乙烯酯、四氯苯甲酸乙烯酯、萘甲酸乙烯酯等。
作為苯乙烯類之例,可列舉:苯乙烯;甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、環己基苯乙烯、癸基苯乙烯、苄基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、三氟甲基苯乙烯、乙氧基甲基苯乙烯、乙醯氧基甲基苯乙烯等烷基苯乙烯;甲氧基苯乙烯、4-甲氧基-3-甲基苯乙烯、二甲氧基苯乙烯等烷氧基苯乙烯;氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三氯苯乙烯、四氯苯乙烯、五氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、碘苯乙烯、氟苯乙烯、三氟苯乙烯、2-溴-4-三氟甲基苯乙烯、4-氟-3-三氟甲基苯乙烯等鹵苯乙烯;等。
含環氧基之樹脂之分子量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,以聚苯乙烯換算之質量平均分子量計,較佳為3,000以上30,000以下,更佳為5,000以上15,000以下。
於使用上述熱硬化性材料作為基材成分(A)之情形時,氫障壁膜形成用組合物亦可視需要含有硬化劑、硬化促進劑、脫水縮合劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、脫模劑、塑化劑、填充材、及補強材料等添加劑或補強材料。 又,為了使製膜變容易,氫障壁膜形成用組合物亦可含有溶劑。溶劑之種類係視熱硬化性材料之種類而適當選擇。
於氫障壁膜形成用組合物含有上述熱硬化性材料、與氫障壁劑(B)之情形時,氫障壁劑之含量相對於氫障壁膜形成用組合物之熱硬化性材料之質量,較佳為0.01質量%以上30質量%以下,更佳為0.05質量%以上20質量%以下,尤佳為0.1質量%以上10質量%以下。
作為氫障壁膜形成用組合物,除以上所說明之含有基材成分(A)之組合物以外,亦較佳為作為所謂光阻劑組合物所知之感光性組合物。藉由於先前所知之各種感光性組合物中添加特定量之上述氫障壁劑(B),可獲得感光性之氫障壁膜形成用組合物。 於先前所知之感光性組合物中,含有各種光硬化性之化合物、或鹼可溶性樹脂、藉由曝光而對於鹼之溶解性提高之樹脂等作為基材成分(A)。 感光性之氫障壁膜形成用組合物可為藉由曝光而對於顯影液不溶之負型感光性組合物,亦可為藉由曝光而對於顯影液可溶之正型感光性組合物。 以下,對於適宜之感光性組合物進行說明。
(1)第1態樣之感光性組合物 第1態樣之感光性組合物係將氫障壁劑(B)、及有機溶劑與鹼可溶性樹脂(A1)、光聚合性化合物(A2)、及光聚合起始劑(C)一併含有之負型感光性組合物。 於第1態樣之感光性組合物中,鹼可溶性樹脂(A1)與光聚合性化合物(A2)屬於基材成分(A)。
作為第1態樣之感光性組合物中之鹼可溶性樹脂(A1),並無特別限定,可使用先前公知之鹼可溶性樹脂。該鹼可溶性樹脂(A1)可具有乙烯性不飽和基,亦可不具有乙烯性不飽和基。 再者,本說明書中所謂鹼可溶性樹脂,係指藉由樹脂濃度20質量%之樹脂溶液(溶劑:丙二醇單甲醚乙酸酯)而於基板上形成膜厚1 μm之樹脂膜,浸漬於2.38質量%之氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液中1分鐘時,膜厚0.01 μm以上溶解之樹脂。
作為具有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂(A1),例如可使用藉由使環氧化合物與不飽和羧酸之反應物進而與多元酸酐進行反應所得之樹脂。
其中,較佳為下述式(a-1)所表示之樹脂。該式(a-1)所表示之樹脂於其自身之光硬化性較高之方面上較佳。
[化26]
上述式(a-1)中,Xa 表示下述式(a-2)所表示之基。
[化27]
上述式(a-2)中,Ra1 分別獨立地表示氫原子、碳原子數1以上6以下之烴基、或鹵素原子,Ra2 分別獨立地表示氫原子或甲基,Wa 表示單鍵或下述式(a-3)所表示之基。
[化28]
又,上述式(a-1)中,Ya 表示自二羧酸酐去除酸酐基(-CO-O-CO-)後而成之殘基。作為二羧酸酐之例,可列舉:馬來酸酐、琥珀酸酐、伊康酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、氯菌酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、戊二酸酐等。
又,上述式(a-1)中,Za 表示自四羧酸二酐去除2個酸酐基後而成之殘基。作為四羧酸二酐之例,可列舉:均苯四甲酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐、聯苯基四羧酸二酐、聯苯基醚四羧酸二酐等。 又,上述式(a-1)中,m表示0以上20以下之整數。
又,作為具有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂(A1),亦可使用,使(甲基)丙烯酸與使多元醇類與一元酸或多元酸進行縮合所得之聚酯預聚物進行反應所獲得的(甲基)丙烯酸聚酯;使多元醇與具有2個異氰酸基之化合物反應後,與(甲基)丙烯酸進行反應所獲得之(甲基)丙烯酸聚胺基甲酸酯;使雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、苯酚或甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、可溶酚醛型環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂、多羧酸聚縮水甘油酯、多元醇聚縮水甘油酯、脂肪族或脂環式環氧樹脂、胺環氧樹脂、二羥基苯型環氧樹脂等環氧樹脂與(甲基)丙烯酸反應所獲得之環氧(甲基)丙烯酸酯樹脂等。 再者,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸」意味著丙烯酸與甲基丙烯酸兩者。同樣地,「(甲基)丙烯酸酯」意味著丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯兩者。
另一方面,作為不具有乙烯性不飽和基之鹼可溶性樹脂(A1),可使用使不飽和羧酸與其他不飽和化合物進行共聚合所獲得之樹脂。作為其他不飽和化合物,較佳為使用選自含環氧基之不飽和化合物、及含脂環式基之不飽和化合物中之至少1種。
作為不飽和羧酸,可列舉:(甲基)丙烯酸、丁烯酸等單羧酸;馬來酸、富馬酸、檸康酸、中康酸、伊康酸等二羧酸;該等二羧酸之酸酐;等。該等之中,就共聚合反應性、所獲得之樹脂之鹼溶解性、獲取容易性等方面而言,較佳為(甲基)丙烯酸及馬來酸酐。該等不飽和羧酸可單獨使用或組合2種以上使用。
作為含環氧基之不飽和化合物,可列舉:不具有脂環式基之含環氧基之不飽和化合物、及具有脂環式基之含環氧基之不飽和化合物。 作為具有脂環式基之含環氧基之不飽和化合物,可列舉上述之式(a05-1)~(a05-15)所表示之化合物。 作為不具有脂環式基之含環氧基之不飽和化合物,可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、3,4-環氧(甲基)丙烯酸丁酯、6,7-環氧(甲基)丙烯酸庚酯等環氧(甲基)丙烯酸烷基酯;2-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸乙酯、3-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正丙酯、4-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正丁酯、5-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正戊酯、6-縮水甘油氧基(甲基)丙烯酸正己酯等環氧烷氧基(甲基)丙烯酸烷基酯;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、α-乙基丙烯酸6,7-環氧基庚基等α-烷基丙烯酸環氧基烷基酯類;鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、對乙烯基苄基縮水甘油醚等縮水甘油醚類;等。該等之中,就共聚合反應性、硬化後之樹脂之強度等方面而言,較佳為(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2-甲基縮水甘油酯、6,7-環氧(甲基)丙烯酸庚酯、鄰乙烯基苄基縮水甘油醚、間乙烯基苄基縮水甘油醚、及對乙烯基苄基縮水甘油醚。 該等含環氧基之不飽和化合物可單獨使用或組合2種以上使用。
作為含脂環式基之不飽和化合物,只要為具有脂環式基之不飽和化合物,則無特別限定。脂環式基可為單環,亦可為多環。作為單環之脂環式基,可列舉環戊基、環己基等。又,作為多環之脂環式基,可列舉金剛烷基、降𦯉基、異𦯉基、三環壬基、三環癸基、四環十二烷基等。具體而言,作為含脂環式基之不飽和化合物,例如可列舉上述之式(a06-1)~(a06-8)所表示之化合物。
亦較佳為使上述以外之其他化合物進而與不飽和羧酸進行聚合。作為此種其他化合物,可列舉(甲基)丙烯酸酯類、(甲基)丙烯醯胺類、烯丙基化合物、乙烯醚類、乙烯酯類、苯乙烯類、馬來醯亞胺類等。該等化合物可單獨使用或組合2種以上使用。
作為(甲基)丙烯酸酯類,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)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸第三辛酯等直鏈狀或支鏈狀之(甲基)丙烯酸烷基酯;(甲基)丙烯酸氯乙酯、(甲基)丙烯酸2,2-二甲基羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、三羥甲基丙烷單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸糠酯;等。
作為(甲基)丙烯醯胺類,可列舉:(甲基)丙烯醯胺、N-烷基(甲基)丙烯醯胺、N-芳基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二烷基(甲基)丙烯醯胺、N,N-芳基(甲基)丙烯醯胺、N-甲基-N-苯基(甲基)丙烯醯胺、N-羥基乙基-N-甲基(甲基)丙烯醯胺等。
作為烯丙基化合物,可列舉:乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、辛酸烯丙酯、月桂酸烯丙酯、棕櫚酸烯丙酯、硬脂酸烯丙酯、苯甲酸烯丙酯、乙醯乙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯等烯丙酯類;烯丙氧基乙醇;等。
作為乙烯醚類,可列舉:己基乙烯醚、辛基乙烯醚、癸基乙烯醚、乙基己基乙烯醚、甲氧基乙基乙烯醚、乙氧基乙基乙烯醚、氯乙基乙烯醚、1-甲基-2,2-二甲基丙基乙烯醚、2-乙基丁基乙烯醚、羥基乙基乙烯醚、二乙二醇乙烯醚、二甲胺基乙基乙烯醚、二乙基胺基乙基乙烯醚、丁基胺基乙基乙烯醚、苄基乙烯醚、四氫糠基乙烯醚等烷基乙烯醚;乙烯基苯基醚、乙烯基甲苯基醚、乙烯基氯苯基醚、乙烯基-2,4-二氯苯基醚、乙烯基萘基醚、乙烯基鄰胺苯甲基醚等乙烯基芳基醚;等。
作為乙烯酯類,可列舉:丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、二乙基乙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、二氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、丁氧基乙酸乙烯酯、苯基乙酸乙烯酯、乙醯乙酸乙烯酯、乳酸乙烯酯、β-苯基丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、水楊酸乙烯酯、氯苯甲酸乙烯酯、四氯苯甲酸乙烯酯、萘甲酸乙烯酯等。
作為苯乙烯類,可列舉:苯乙烯;甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、環己基苯乙烯、癸基苯乙烯、苄基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、三氟甲基苯乙烯、乙氧基甲基苯乙烯、乙醯氧基甲基苯乙烯等烷基苯乙烯;甲氧基苯乙烯、4-甲氧基-3-甲基苯乙烯、二甲氧基苯乙烯等烷氧基苯乙烯;氯苯乙烯、二氯苯乙烯、三氯苯乙烯、四氯苯乙烯、五氯苯乙烯、溴苯乙烯、二溴苯乙烯、碘苯乙烯、氟苯乙烯、三氟苯乙烯、2-溴-4-三氟甲基苯乙烯、4-氟-3-三氟甲基苯乙烯等鹵苯乙烯;等。
作為馬來醯亞胺類,可列舉:N-甲基馬來醯亞胺、N-乙基馬來醯亞胺、N-正丙基馬來醯亞胺、N-異丙基馬來醯亞胺、N-正丁基馬來醯亞胺、N-正戊基馬來醯亞胺、N-正己基馬來醯亞胺等經碳原子數1以上10以下之烷基N取代之馬來醯亞胺;N-環戊基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺、N-環庚基馬來醯亞胺等經碳原子數3以上20以下之脂環式基N取代之馬來醯亞胺:N-苯基馬來醯亞胺、N-α-萘基馬來醯亞胺、N-β-萘基馬來醯亞胺等經碳原子數6以上20以下之芳基N取代之N-芳基馬來醯亞胺;N-苄基馬來醯亞胺、N-苯乙基馬來醯亞胺等經碳原子數7以上20以下之芳烷基N取代之N-芳烷基馬來醯亞胺。
又,至少一併具有源自不飽和羧酸之結構單元、及具有能夠與下述光聚合性化合物(A2)聚合之部位之結構單元的共聚物;或至少具有源自不飽和羧酸之結構單元、源自含環氧基之不飽和化合物之結構單元、及具有能夠與下述光聚合性化合物(A2)聚合之部位之結構單元的共聚物亦可適宜地用作鹼可溶性樹脂(A1)。 於使用該等鹼可溶性樹脂之情形時,可形成機械強度優異、對於基板之密接性優異之氫障壁膜。
含有上述具有能夠與光聚合性化合物(A2)聚合之部位之結構單元之共聚物亦可進而具有源自上述(甲基)丙烯酸酯類、(甲基)丙烯醯胺類、烯丙基化合物、乙烯醚類、乙烯酯類、苯乙烯類、及馬來醯亞胺類等之1種以上之結構單元。
具有能夠與光聚合性化合物(A2)聚合之部位之結構單元較佳為具有乙烯性不飽和基作為能夠與光聚合性化合物(A2)聚合之部位。具有此種結構單元之共聚物可藉由使不飽和羧酸之均聚物所含有之羧基之至少一部分、與含環氧基之不飽和化合物進行反應而製備。 又,亦可藉由使具有源自不飽和羧酸之結構單元、及源自含環氧基之不飽和化合物之結構單元之共聚物中之環氧基的至少一部分、與不飽和羧酸進行反應,而製備含有具有能夠與光聚合性化合物(A2)聚合之部位之結構單元的共聚物。
該鹼可溶性樹脂(A1)中之源自上述不飽和羧酸之結構單元之比率較佳為3質量%以上25質量%以下,更佳為5質量%以上25質量%以下。又,源自上述含環氧基之不飽和化合物之結構單元之比率較佳為30質量%以上95質量%以下,更佳為50質量%以上90質量%以下。又,源自上述含脂環式基之不飽和化合物之結構單元之比率較佳為1質量%以上30質量%以下,更佳為3質量%以上25質量%以下,進而較佳為5質量%以上20質量%以下。藉由設為上述範圍,可使所獲得之樹脂之鹼溶解性變得適度,並且提高感光性組合物對於基板之密接性、感光性組合物之硬化後之強度。
鹼可溶性樹脂(A1)之質量平均分子量較佳為1000以上40000以下,更佳為2000以上30000以下。藉由設為上述範圍,可獲得良好之顯影性,並且獲得充分之耐熱性、膜強度。
鹼可溶性樹脂(A1)之含量相對於第1態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為5質量%以上80質量%以下,更佳為15質量%以上50質量%以下。藉由設為上述範圍,有容易取得顯影性之平衡性之傾向。
作為第1態樣之感光性組合物中之光聚合性化合物(A2),有單官能單體與多官能單體。 作為單官能單體,可列舉:(甲基)丙烯醯胺、羥甲基(甲基)丙烯醯胺、甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、乙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、丙氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、丁氧基甲氧基甲基(甲基)丙烯醯胺、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、N-羥基甲基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸、富馬酸、馬來酸、馬來酸酐、伊康酸、伊康酸酐、檸康酸、檸康酸酐、丁烯酸、2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、第三丁基丙烯醯胺磺酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(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2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基-2-羥基丙酯、鄰苯二甲酸2-(甲基)丙烯醯氧基-2-羥基丙酯、甘油單(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸二甲胺酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、鄰苯二甲酸衍生物之半(甲基)丙烯酸酯等。該等單官能單體可單獨使用或組合2種以上使用。
另一方面,作為多官能單體,可列舉:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基聚乙氧基苯基)丙烷、2-羥基-3-(甲基)丙烯醯氧基(甲基)丙烯酸丙酯、乙二醇二縮水甘油醚二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二縮水甘油基醚二(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯二(甲基)丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、甘油聚縮水甘油醚聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯(即,甲苯二異氰酸酯)、三甲基六亞甲基二異氰酸酯與六亞甲基二異氰酸酯與(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯之反應物、亞甲基雙(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺亞甲基醚、多元醇與N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺之縮合物等多官能單體、或三丙烯醯基縮甲醛等。該等多官能單體可單獨使用或組合2種以上使用。
光聚合性化合物(A2)之含量相對於第1態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為1質量%以上30質量%以下,更佳為5質量%以上20質量%以下。藉由設為上述範圍,有容易取得感度、顯影性、解像性之平衡性之傾向。
作為第1態樣之感光性組合物中之光聚合起始劑(C),並無特別限定,可使用先前公知之光聚合起始劑。
作為光聚合起始劑(C),具體而言,可列舉: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、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、雙(4-二甲胺基苯基)酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基],1-(O-乙醯基肟)、(9-乙基-6-硝基-9H-咔唑-3-基)[4-(2-甲氧基-1-甲基乙氧基)-2-甲基苯基]甲酮O-乙醯基肟、2-(苯甲醯基氧基亞胺基)-1-[4-(苯硫基)苯基]-1-辛酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、4-苯甲醯基-4'-甲基二甲硫醚、4-二甲胺基苯甲酸、4-二甲胺基苯甲酸甲酯、4-二甲胺基苯甲酸乙酯、4-二甲胺基苯甲酸丁酯、4-二甲胺基-2-乙基己基苯甲酸、4-二甲胺基-2-異戊基苯甲酸、苄基-β-甲氧基乙基縮醛、苄基二甲基縮酮、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、2,4-二乙基9-氧硫𠮿、2-氯9-氧硫𠮿、2,4-二甲基9-氧硫𠮿、1-氯-4-丙氧基9-氧硫𠮿、硫𠮿、2-氯硫𠮿、2,4-二乙基硫𠮿、2-甲基硫𠮿、2-異丙基硫𠮿、2-乙基蒽醌、辛甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-二苯基蒽醌、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲醯、氫過氧化異丙苯、2-巰基苯并咪唑、2-巰基苯并㗁唑、2-巰基苯并噻唑、2-(鄰氯苯基)-4,5-二(間甲氧基苯基)-咪唑基二聚物、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、p,p'-雙二甲胺基二苯甲酮、4,4'-雙二乙基胺基二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、3,3-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、二苯基乙二酮、安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、安息香-正丁醚、安息香異丁醚、安息香丁醚、苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、對二甲基苯乙酮、對二甲胺基苯丙酮、二氯苯乙酮、三氯苯乙酮、對第三丁基苯乙酮、對二甲胺基苯乙酮、對第三丁基三氯苯乙酮、對第三丁基二氯苯乙酮、α,α-二氯-4-苯氧基苯乙酮、9-氧硫𠮿、2-甲基9-氧硫𠮿、2-異丙基9-氧硫𠮿、二苯并環庚酮、戊基-4-二甲胺基苯甲酸酯、9-苯基吖啶、1,7-雙-(9-吖啶基)庚烷、1,5-雙-(9-吖啶基)戊烷、1,3-雙-(9-吖啶基)丙烷、對甲氧基三𠯤、2,4,6-三(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-[2-(4-二乙基胺基-2-甲基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(4-乙氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2-(4-正丁氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-對稱三𠯤等。該等光聚合起始劑可單獨使用或組合2種以上使用。
該等之中,就感度之方面而言,尤佳為使用肟系之光聚合起始劑。肟系之光聚合起始劑中,作為尤佳者,可列舉O-乙醯基-1-[6-(2-甲基苯甲醯基)-9-乙基-9H-咔唑-3-基]乙酮肟、乙酮,1-[9-乙基-6-(吡咯-2-基羰基)-9H-咔唑-3-基],1-(O-乙醯基肟)、及1,2-辛二酮,1-[4-(苯基硫)-,2-(O-苯甲醯基肟)]。
又,作為光聚合起始劑,亦較佳為使用下述式(c1)所表示之肟系化合物。 [化29] (Rc1 係選自由1價之有機基、胺基、鹵素、硝基、及氰基所組成之群中之基, n1為0以上4以下之整數, n2為0、或1, Rc2 為可具有取代基之苯基、或可具有取代基之咔唑基, Rc3 為氫原子、或碳原子數1以上6以下之烷基)
式(c1)中,Rc1 於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,且自各種有機基中適當選擇。作為Rc1 為有機基之情形時之適宜例,可列舉:烷基、烷氧基、環烷基、環烷氧基、飽和脂肪族醯基、飽和脂肪族醯氧基、烷氧基羰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯氧基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之苯甲醯氧基、可具有取代基之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘氧基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之萘甲醯基氧基、可具有取代基之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、胺基、經1個或2個有機基取代之胺基、嗎啉-1-基、及哌𠯤-1-基、鹵素、硝基、及氰基等。於n1為2以上4以下之整數之情形時,Rc1 可相同亦可不同。又,取代基之碳原子數不包括取代基進而所具有之取代基之碳原子數。
於Rc1 為烷基之情形時,較佳為碳原子數1以上20以下,更佳為碳原子數1以上6以下。又,於Rc1 為烷基之情形時,可為直鏈,亦可為支鏈。作為Rc1 為烷基之情形時之具體例,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、異戊基、第二戊基、第三戊基、正己基、正庚基、正辛基、異辛基、第二辛基、第三辛基、正壬基、異壬基、正癸基、及異癸基等。又,於Rc1 為烷基之情形時,烷基亦可於碳鏈中含有醚鍵(-O-)。作為於碳鏈中具有醚鍵之烷基之例,可列舉甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
於Rc1 為烷氧基之情形時,較佳為碳原子數1以上20以下,更佳為碳原子數1以上6以下。又,於Rc1 為烷氧基之情形時,可為直鏈,亦可為支鏈。作為Rc1 為烷氧基之情形時之具體例,可列舉:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、第二戊氧基、第三戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、異辛氧基、第二辛氧基、第三辛氧基、正壬氧基、異壬氧基、正癸氧基、及異癸氧基等。又,於Rc1 為烷氧基之情形時,烷氧基亦可於碳鏈中含有醚鍵(-O-)。作為於碳鏈中具有醚鍵之烷氧基之例,可列舉:甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基、乙氧基乙氧基乙氧基、丙氧基乙氧基乙氧基、及甲氧基丙氧基等。
於Rc1 為環烷基、或環烷氧基之情形時,較佳為碳原子數3以上10以下,更佳為碳原子數3以上6以下。作為Rc1 為環烷基之情形時之具體例,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、及環辛基等。作為Rc1 為環烷氧基之情形時之具體例,可列舉:環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基、環己氧基、環庚氧基、及環辛氧基等。
於Rc1 為飽和脂肪族醯基、或飽和脂肪族醯氧基之情形時,較佳為碳原子數2以上20以下,更佳為碳原子數2以上7以下。作為Rc1 為飽和脂肪族醯基之情形時之具體例,可列舉:乙醯基、丙醯基、正丁醯基、2-甲基丙醯基、正戊醯基、2,2-二甲基丙醯基、正己醯基、正庚醯基、正辛醯基、正壬醯基、正癸醯基、正十一烷醯基、正十二烷醯基、正十三烷醯基、正十四烷醯基、正十五烷醯基、及正十六烷醯基等。作為Rc1 為飽和脂肪族醯氧基之情形時之具體例,可列舉:乙醯氧基、丙醯氧基、正丁醯氧基、2-甲基丙醯氧基、正戊醯氧基、2,2-二甲基丙醯氧基、正己醯氧基、正庚醯氧基、正辛醯氧基、正壬醯氧基、正癸醯氧基、正十一烷醯氧基、正十二烷醯氧基、正十三烷醯氧基、正十四烷醯氧基、正十五烷醯氧基、及正十六烷醯氧基等。
於Rc1 為烷氧基羰基之情形時,較佳為碳原子數2以上20以下,更佳為碳原子數2以上7以下。作為Rc1 為烷氧基羰基之情形時之具體例,可列舉:甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、異丙氧基羰基、正丁氧基羰基、異丁氧基羰基、第二丁氧基羰基、第三丁氧基羰基、正戊氧基羰基、異戊氧基羰基、第二戊氧基羰基、第三戊氧基羰基、正己氧基羰基、正庚氧基羰基、正辛氧基羰基、異辛氧基羰基、第二辛氧基羰基、第三辛氧基羰基、正壬氧基羰基、異壬氧基羰基、正癸氧基羰基、及異癸氧基羰基等。
於Rc1 為苯基烷基之情形時,較佳為碳原子數7以上20以下,更佳為碳原子數7以上10以下。又,於Rc1 為萘基烷基之情形時,較佳為碳原子數11以上20以下,更佳為碳原子數11以上14以下。作為Rc1 為苯基烷基之情形時之具體例,可列舉:苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、及4-苯基丁基。作為Rc1 為萘基烷基之情形時之具體例,可列舉:α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-(α-萘基)乙基、及2-(β-萘基)乙基。於Rc1 為苯基烷基、或萘基烷基之情形時,Rc1 亦可於苯基、或萘基上進而具有取代基。
於Rc1 為雜環基之情形時,雜環基係含有1個以上之N、S、O之5員或6員之單環,或者該單環彼此、或該單環與苯環縮合而成之雜環基。於雜環基為縮合環之情形時,設為環數至多3者。作為構成該雜環基之雜環,可列舉:呋喃、噻吩、吡咯、㗁唑、異㗁唑、噻唑、噻二唑、異噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡𠯤、嘧啶、嗒𠯤、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、異吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并㗁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、喹唑啉、酞𠯤、㖕啉、及喹㗁啉等。於Rc1 為雜環基之情形時,雜環基亦可進而具有取代基。
於Rc1 為經1個或2個有機基取代之胺基之情形時,有機基之適宜例可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數2以上20以下之飽和脂肪族醯基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之碳原子數11以上20以下之萘基烷基、及雜環基等。該等適宜有機基之具體例係與Rc1 相同。作為經1個或2個有機基取代之胺基之具體例,可列舉:甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、正丙基胺基、二正丙基胺基、異丙基胺基、正丁基胺基、二正丁基胺基、正戊基胺基、正己基胺基、正庚基胺基、正辛基胺基、正壬基胺基、正癸基胺基、苯基胺基、萘基胺基、乙醯基胺基、丙醯基胺基、正丁醯基胺基、正戊醯基胺基、正己醯基胺基、正庚醯基胺基、正辛醯基胺基、正癸醯基胺基、苯甲醯基胺基、α-萘甲醯基胺基、及β-萘甲醯基胺基等。
作為Rc1 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時之取代基,可列舉:碳原子數1以上6以下之烷基、碳原子數1以上6以下之烷氧基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上7以下之烷氧基羰基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯氧基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之單烷基胺基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之二烷基胺基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、鹵素、硝基、及氰基等。於Rc1 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時,該取代基之數量於不阻礙本發明之目的之範圍並無限定,較佳為1以上4以下。於Rc1 中所含有之苯基、萘基、及雜環基具有複數個取代基之情形時,複數個取代基可相同亦可不同。
Rc1 之中,就化學穩定、或立體阻礙較少而肟酯化合物之合成容易等方面而言,較佳為選自由碳原子數1以上6以下之烷基、碳原子數1以上6以下之烷氧基、及碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基所組成之群中之基,更佳為碳原子數1以上6以下之烷基,尤佳為甲基。
關於Rc1 鍵結於苯基之位置,針對於Rc1 所鍵結之苯基,將苯基與肟酯化合物之主骨架之鍵結鍵之位置設為1位,將甲基之位置設為2位之情形時,較佳為4位或5位,更佳為5位。又,n1較佳為0以上3以下之整數,更佳為0以上2以下之整數,尤佳為0、或1。
Rc2 為可具有取代基之苯基、或可具有取代基之咔唑基。又,於Rc2 為可具有取代基之咔唑基之情形時,咔唑基上之氮原子亦可被碳原子數1以上6以下之烷基取代。
於Rc2 中,苯基、或咔唑基所具有之取代基於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。作為苯基、或咔唑基於碳原子上亦可具有之適宜取代基之例,可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、碳原子數1以上20以下之烷氧基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數3以上10以下之環烷氧基、碳原子數2以上20以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上20以下之烷氧基羰基、碳原子數2以上20以下之飽和脂肪族醯氧基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯氧基、可具有取代基之苯硫基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之苯甲醯氧基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘氧基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之萘甲醯基氧基、可具有取代基之碳原子數11以上20以下之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、可具有取代基之雜環基羰基、胺基、經1個或2個有機基取代之胺基、嗎啉-1-基、及哌𠯤-1-基、鹵素、硝基、及氰基等。
於Rc2 為咔唑基之情形時,作為咔唑基於氮原子上亦可具有之適宜取代基之例,可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數2以上20以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上20以下之烷氧基羰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之碳原子數11以上20以下之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、及可具有取代基之雜環基羰基等。該等取代基之中,較佳為碳原子數1以上20以下之烷基,更佳為碳原子數1以上6以下之烷基,尤佳為乙基。
關於苯基、或咔唑基亦可具有之取代基之具體例,烷基、烷氧基、環烷基、環烷氧基、飽和脂肪族醯基、烷氧基羰基、飽和脂肪族醯氧基、可具有取代基之苯基烷基、可具有取代基之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、及經1個或2個有機基取代之胺基係與Rc1 相同。
於Rc2 中,作為苯基、或咔唑基所具有之取代基中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時的取代基之例,可列舉:碳原子數1以上6以下之烷基;碳原子數1以上6以下之烷氧基;碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基;碳原子數2以上7以下之烷氧基羰基;碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯氧基;苯基;萘基;苯甲醯基;萘甲醯基;經選自由碳原子數1以上6以下之烷基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、及苯基所組成之群中之基取代之苯甲醯基;具有碳原子數1以上6以下之烷基之單烷基胺基;具有碳原子數1以上6以下之烷基之二烷基胺基;嗎啉-1-基;哌𠯤-1-基;鹵素;硝基;氰基。於苯基、或咔唑基所具有之取代基中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時,該取代基之數量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無限定,較佳為1以上4以下。於苯基、萘基、及雜環基具有複數個取代基之情形時,複數個取代基可相同亦可不同。
Rc2 之中,就容易獲得感度優異之光聚合起始劑之方面而言,較佳為下述式(c2)、或(c3)所表示之基,更佳為下述式(c2)所表示之基,尤佳為下述式(c2)所表示之基且A為S之基。
[化30] (Rc4 為選自由1價之有機基、胺基、鹵素、硝基、及氰基所組成之群中之基,A為S或O,n3為0以上4以下之整數)
[化31] (Rc5 及Rc6 分別為1價之有機基)
於式(c2)中之Rc4 為有機基之情形時,於不阻礙本發明之目的之範圍內可自各種有機基中進行選擇。作為式(c2)中Rc4 為有機基之情形時之適宜例,可列舉:碳原子數1以上6以下之烷基;碳原子數1以上6以下之烷氧基;碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基;碳原子數2以上7以下之烷氧基羰基;碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯氧基;苯基;萘基;苯甲醯基;萘甲醯基;經選自由碳原子數1以上6以下之烷基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、及苯基所組成之群中之基取代之苯甲醯基;具有碳原子數1以上6以下之烷基之單烷基胺基;具有碳原子數1以上6以下之烷基之二烷基胺基;嗎啉-1-基;哌𠯤-1-基;鹵素;硝基;氰基。
Rc4 之中,較佳為苯甲醯基;萘甲醯基;經選自由碳原子數1以上6以下之烷基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、及苯基所組成之群中之基取代之苯甲醯基;硝基,更佳為苯甲醯基;萘甲醯基;2-甲基苯基羰基;4-(哌𠯤-1-基)苯基羰基;4-(苯基)苯基羰基。
又,於式(c2)中,n3較佳為0以上3以下之整數,更佳為0以上2以下之整數,尤佳為0或1。於n3為1之情形時,Rc4 所鍵結之位置較佳為相對於Rc4 所鍵結之苯基與氧原子或硫原子鍵結之鍵結鍵為對位。
式(c3)中之Rc5 於不阻礙本發明之目的之範圍內可自各種有機基中進行選擇。作為Rc5 之適宜例,可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數2以上20以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上20以下之烷氧基羰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之碳原子數11以上20以下之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、及可具有取代基之雜環基羰基等。
Rc5 之中,較佳為碳原子數1以上20以下之烷基,更佳為碳原子數1以上6以下之烷基,尤佳為乙基。
式(c3)中之Rc6 於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,可自各種有機基進行選擇。關於作為Rc6 適宜之基之具體例,可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之萘基、及可具有取代基之雜環基。作為Rc6 ,該等基之中,更佳為可具有取代基之苯基,尤佳為2-甲基苯基。
作為Rc4 、Rc5 、或Rc6 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時之取代基,可列舉:碳原子數1以上6以下之烷基、碳原子數1以上6以下之烷氧基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上7以下之烷氧基羰基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯氧基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之單烷基胺基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之二烷基胺基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、鹵素、硝基、及氰基等。於Rc4 、Rc5 、或Rc6 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時,該取代基之數量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無限定,較佳為1以上4以下。於Rc4 、Rc5 、或Rc6 中所含有之苯基、萘基、及雜環基具有複數個取代基之情形時,複數個取代基可相同亦可不同。
式(c1)中之Rc3 係氫原子、或碳原子數1以上6以下之烷基。作為Rc3 ,較佳為甲基、或乙基,更佳為甲基。
作為式(c1)所表示之肟酯化合物中尤其適宜之化合物,可列舉下述之PI-1~PI-42。 [化32]
[化33]
[化34]
[化35]
[化36]
[化37]
又,下述式(c4)所表示之肟酯化合物亦作為光聚合起始劑較佳。
[化38] (Rc7 係氫原子、硝基或1價之有機基,Rc8 及Rc9 分別為可具有取代基之鏈狀烷基、可具有取代基之環狀有機基、或氫原子,Rc8 與Rc9 亦可相互鍵結而形成環,Rc10 為1價之有機基,Rc11 為氫原子、可具有取代基之碳原子數1以上11以下之烷基、或可具有取代基之芳基,n4為0以上4以下之整數,n5為0或1)
此處,作為用以製造式(c4)之肟酯化合物之肟化合物,下式(c5)所表示之化合物適宜。
[化39] (Rc7 、Rc8 、Rc9 、Rc10 、n4、及n5係與式(c4)相同)
式(c4)及(c5)中,Rc7 為氫原子、硝基或1價之有機基。Rc7 與在式(c4)中之茀環上鍵結於-(CO)n5 -所表示之基之6員芳香環係鍵結於不同之6員芳香環。式(c4)中,Rc7 鍵結於茀環上之位置並無特別限定。於式(c4)所表示之化合物具有1個以上之Rc7 之情形時,就式(c4)所表示之化合物之合成容易等方面而言,較佳為1個以上之Rc7 中之1個鍵結於茀環中之2位。於Rc7 為複數個之情形時,複數個Rc7 可相同亦可不同。
於Rc7 為有機基之情形時,Rc7 於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,且自各種有機基中適當選擇。作為Rc7 為有機基之情形時之適宜例,可列舉:烷基、烷氧基、環烷基、環烷氧基、飽和脂肪族醯基、飽和脂肪族醯氧基、烷氧基羰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯氧基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之苯甲醯氧基、可具有取代基之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘氧基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之萘甲醯基氧基、可具有取代基之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、可具有取代基之雜環基羰基、經1個或2個有機基取代之胺基、嗎啉-1-基、及哌𠯤-1-基等。
於Rc7 為烷基之情形時,烷基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上6以下。又,於Rc7 為烷基之情形時,可為直鏈,亦可為支鏈。作為Rc7 為烷基之情形時之具體例,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、異戊基、第二戊基、第三戊基、正己基、正庚基、正辛基、異辛基、第二辛基、第三辛基、正壬基、異壬基、正癸基、及異癸基等。又,於Rc7 為烷基之情形時,烷基亦可於碳鏈中含有醚鍵(-O-)。作為於碳鏈中具有醚鍵之烷基之例,可列舉:甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
於Rc7 為烷氧基之情形時,烷氧基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上6以下。又,於Rc7 為烷氧基之情形時,可為直鏈,亦可為支鏈。作為Rc7 為烷氧基之情形時之具體例,可列舉:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、第二戊氧基、第三戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、異辛氧基、第二辛氧基、第三辛氧基、正壬氧基、異壬氧基、正癸氧基、及異癸氧基等。又,於Rc7 為烷氧基之情形時,烷氧基亦可於碳鏈中含有醚鍵(-O-)。作為於碳鏈中具有醚鍵之烷氧基之例,可列舉:甲氧基乙氧基、乙氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基、乙氧基乙氧基乙氧基、丙氧基乙氧基乙氧基、及甲氧基丙氧基等。
於Rc7 為環烷基或環烷氧基之情形時,環烷基或環烷氧基之碳原子數較佳為3以上10以下,更佳為3以上6以下。作為Rc7 為環烷基之情形時之具體例,可列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、及環辛基等。作為Rc7 為環烷氧基之情形時之具體例,可列舉:環丙氧基、環丁氧基、環戊氧基、環己氧基、環庚氧基、及環辛氧基等。
於Rc7 為飽和脂肪族醯基或飽和脂肪族醯氧基之情形時,飽和脂肪族醯基或飽和脂肪族醯氧基之碳原子數較佳為2以上21以下,更佳為2以上7以下。作為Rc7 為飽和脂肪族醯基之情形時之具體例,可列舉:乙醯基、丙醯基、正丁醯基、2-甲基丙醯基、正戊醯基、2,2-二甲基丙醯基、正己醯基、正庚醯基、正辛醯基、正壬醯基、正癸醯基、正十一烷醯基、正十二烷醯基、正十三烷醯基、正十四烷醯基、正十五烷醯基、及正十六烷醯基等。作為Rc7 為飽和脂肪族醯氧基之情形時之具體例,可列舉:乙醯氧基、丙醯氧基、正丁醯氧基、2-甲基丙醯氧基、正戊醯氧基、2,2-二甲基丙醯氧基、正己醯氧基、正庚醯氧基、正辛醯氧基、正壬醯氧基、正癸醯氧基、正十一烷醯氧基、正十二烷醯氧基、正十三烷醯氧基、正十四烷醯氧基、正十五烷醯氧基、及正十六烷醯氧基等。
於Rc7 為烷氧基羰基之情形時,烷氧基羰基之碳原子數較佳為2以上20以下,更佳為2以上7以下。作為Rc7 為烷氧基羰基之情形時之具體例,可列舉:甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、異丙氧基羰基、正丁氧基羰基、異丁氧基羰基、第二丁氧基羰基、第三丁氧基羰基、正戊氧基羰基、異戊氧基羰基、第二戊氧基羰基、第三戊氧基羰基、正己氧基羰基、正庚氧基羰基、正辛氧基羰基、異辛氧基羰基、第二辛氧基羰基、第三辛氧基羰基、正壬氧基羰基、異壬氧基羰基、正癸氧基羰基、及異癸氧基羰基等。
於Rc7 為苯基烷基之情形時,苯基烷基之碳原子數較佳為7以上20以下,更佳為7以上10以下。又,於Rc7 為萘基烷基之情形時,萘基烷基之碳原子數較佳為11以上20以下,更佳為11以上14以下。作為Rc7 為苯基烷基之情形時之具體例,可列舉苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、及4-苯基丁基。作為Rc7 為萘基烷基之情形時之具體例,可列舉α-萘基甲基、β-萘基甲基、2-(α-萘基)乙基、及2-(β-萘基)乙基。於Rc7 為苯基烷基、或萘基烷基之情形時,Rc7 亦可於苯基、或萘基上進而具有取代基。
於Rc7 為雜環基之情形時,雜環基係包含1個以上之N、S、O之5員或6員之單環,或者該單環彼此或該單環與苯環縮合而成之雜環基。於雜環基為縮合環之情形時,設為環數至多3者。雜環基可為芳香族基(雜芳基),亦可為非芳香族基。作為構成該雜環基之雜環,可列舉:呋喃、噻吩、吡咯、㗁唑、異㗁唑、噻唑、噻二唑、異噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡𠯤、嘧啶、嗒𠯤、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、異吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并㗁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、喹唑啉、酞𠯤、㖕啉、喹㗁啉、哌啶、哌𠯤、嗎啉、哌啶、四氫吡喃、及四氫呋喃等。於Rc7 為雜環基之情形時,雜環基亦可進而具有取代基。
於Rc7 為雜環基羰基之情形時,雜環基羰基中所含有之雜環基係與Rc7 為雜環基之情形相同。
於Rc7 為經1個或2個有機基取代之胺基之情形時,有機基之適宜例可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、碳原子數3以上10以下之環烷基、碳原子數2以上21以下之飽和脂肪族醯基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之碳原子數11以上20以下之萘基烷基、及雜環基等。該等適宜有機基之具體例係與Rc7 相同。作為經1個或2個有機基取代之胺基之具體例,可列舉:甲基胺基、乙基胺基、二乙基胺基、正丙基胺基、二正丙基胺基、異丙基胺基、正丁基胺基、二正丁基胺基、正戊基胺基、正己基胺基、正庚基胺基、正辛基胺基、正壬基胺基、正癸基胺基、苯基胺基、萘基胺基、乙醯基胺基、丙醯基胺基、正丁醯基胺基、正戊醯基胺基、正己醯基胺基、正庚醯基胺基、正辛醯基胺基、正癸醯基胺基、苯甲醯基胺基、α-萘甲醯基胺基、及β-萘甲醯基胺基等。
作為Rc7 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時之取代基,可列舉:碳原子數1以上6以下之烷基、碳原子數1以上6以下之烷氧基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯基、碳原子數2以上7以下之烷氧基羰基、碳原子數2以上7以下之飽和脂肪族醯氧基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之單烷基胺基、具有碳原子數1以上6以下之烷基之二烷基胺基、嗎啉-1-基、哌𠯤-1-基、鹵素、硝基、及氰基等。於Rc7 中所含有之苯基、萘基、及雜環基進而具有取代基之情形時,該取代基之數量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無限定,較佳為1以上4以下。於Rc7 中所含有之苯基、萘基、及雜環基具有複數個取代基之情形時,複數個取代基可相同亦可不同。
以上所說明之基之中,作為Rc7 ,若為硝基、或Rc12 -CO-所表示之基,則有感度提高之傾向,故而較佳。Rc12 於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,可自各種有機基中進行選擇。關於作為Rc12 適宜之基之例,可列舉:碳原子數1以上20以下之烷基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之萘基、及可具有取代基之雜環基。作為Rc12 ,於該等基中,尤佳為2-甲基苯基、噻吩-2-基、及α-萘基。 又,若Rc7 為氫原子,則有透明性變得良好之傾向,故而較佳。再者,若Rc7 為氫原子且Rc10 為下述之式(c4a)或(c4b)所表示之基,則有透明性變得更良好之傾向。
式(c4)中,Rc8 及Rc9 分別為可具有取代基之鏈狀烷基、可具有取代基之環狀有機基、或氫原子。Rc8 與Rc9 亦可相互鍵結而形成環。該等基之中,作為Rc8 及Rc9 ,較佳為可具有取代基之鏈狀烷基。於Rc8 及Rc9 為可具有取代基之鏈狀烷基之情形時,鏈狀烷基可為直鏈烷基,亦可為支鏈烷基。
於Rc8 及Rc9 為不具有取代基之鏈狀烷基之情形時,鏈狀烷基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上10以下,尤佳為1以上6以下。作為Rc8 及Rc9 為鏈狀烷基之情形時之具體例,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、異戊基、第二戊基、第三戊基、正己基、正庚基、正辛基、異辛基、第二辛基、第三辛基、正壬基、異壬基、正癸基、及異癸基等。又,於Rc8 及Rc9 為烷基之情形時,烷基亦可於碳鏈中含有醚鍵(-O-)。作為於碳鏈中具有醚鍵之烷基之例,可列舉:甲氧基乙基、乙氧基乙基、甲氧基乙氧基乙基、乙氧基乙氧基乙基、丙氧基乙氧基乙基、及甲氧基丙基等。
於Rc8 及Rc9 為具有取代基之鏈狀烷基之情形時,鏈狀烷基之碳原子數較佳為1以上20以下,更佳為1以上10以下,尤佳為1以上6以下。於該情形時,鏈狀烷基之碳原子數不包括取代基之碳原子數。具有取代基之鏈狀烷基較佳為直鏈狀。 烷基可具有之取代基於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。作為取代基之適宜例,可列舉氰基、鹵素原子、環狀有機基、及烷氧基羰基。作為鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。該等之中,較佳為氟原子、氯原子、溴原子。作為環狀有機基,可列舉環烷基、芳香族烴基、雜環基。作為環烷基之具體例,係與Rc7 為環烷基之情形時之適宜例相同。作為芳香族烴基之具體例,可列舉:苯基、萘基、聯苯基、蒽基、及菲基等。作為雜環基之具體例,係與Rc7 為雜環基之情形時之適宜例相同。於Rc7 為烷氧基羰基之情形時,烷氧基羰基中所含有之烷氧基可為直鏈狀亦可為支鏈狀,較佳為直鏈狀。烷氧基羰基中所含有之烷氧基之碳原子數較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下。
於鏈狀烷基具有取代基之情形時,取代基之數量並無特別限定。較佳之取代基之數量係視鏈狀烷基之碳原子數而變化。取代基之數量典型而言,為1以上20以下,較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下。
於Rc8 及Rc9 為環狀有機基之情形時,環狀有機基可為脂環式基,亦可為芳香族基。作為環狀有機基,可列舉脂肪族環狀烴基、芳香族烴基、雜環基。於Rc8 及Rc9 為環狀有機基之情形時,環狀有機基可具有之取代基係與Rc8 及Rc9 為鏈狀烷基之情形相同。
於Rc8 及Rc9 為芳香族烴基之情形時,芳香族烴基較佳為苯基;或複數個苯環經由碳-碳鍵進行鍵結所形成之基;或複數個苯環縮合所形成之基。於芳香族烴基為苯基;或複數個苯環鍵結或縮合所形成之基之情形時,芳香族烴基中所含有之苯環之環數並無特別限定,較佳為3以下,更佳為2以下,尤佳為1。作為芳香族烴基之較佳之具體例,可列舉苯基、萘基、聯苯基、蒽基、及菲基等。
於Rc8 及Rc9 為脂肪族環狀烴基之情形時,脂肪族環狀烴基可為單環式,亦可為多環式。脂肪族環狀烴基之碳原子數並無特別限定,較佳為3以上20以下,更佳為3以上10以下。作為單環式之環狀烴基之例,可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、降𦯉基、異𦯉基、三環壬基、三環癸基、四環十二烷基、及金剛烷基等。
於Rc8 及Rc9 為雜環基之情形時,雜環基係含有1個以上之N、S、O之5員或6員之單環;或該單環彼此、或者該單環與苯環縮合而成之雜環基。於雜環基為縮合環之情形時,設為環數至多3者。雜環基可為芳香族基(雜芳基),亦可為非芳香族基。作為構成該雜環基之雜環,可列舉:呋喃、噻吩、吡咯、㗁唑、異㗁唑、噻唑、噻二唑、異噻唑、咪唑、吡唑、三唑、吡啶、吡𠯤、嘧啶、嗒𠯤、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚、異吲哚、吲哚嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并㗁唑、苯并噻唑、咔唑、嘌呤、喹啉、異喹啉、喹唑啉、酞𠯤、㖕啉、喹㗁啉、哌啶、哌𠯤、嗎啉、哌啶、四氫吡喃、及四氫呋喃等。
Rc8 與Rc9 亦可相互鍵結而形成環。包含Rc8 與Rc9 所形成之環之基較佳為亞環烷基。於Rc8 與Rc9 鍵結而形成亞環烷基之情形時,構成亞環烷基之環較佳為5員環~6員環,更佳為5員環。
於Rc8 與Rc9 鍵結所形成之基為亞環烷基之情形時,亞環烷基亦可與1個以上之其他環縮合。作為亦可與亞環烷基縮合之環之例,可列舉:苯環、萘環、環丁烷環、環戊烷環、環己烷環、環庚烷環、環辛烷環、呋喃環、噻吩環、吡咯環、吡啶環、吡𠯤環、及嘧啶環等。
作為以上所說明之Rc8 及Rc9 中亦適宜之基之例,可列舉式-A1 -A2 所表示之基。式中,A1 為直鏈伸烷基,A2 為烷氧基、氰基、鹵素原子、鹵化烷基、環狀有機基、或烷氧基羰基。
A1 之直鏈伸烷基之碳原子數較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下。於A2 為烷氧基之情形時,烷氧基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀,較佳為直鏈狀。烷氧基之碳原子數較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下。於A2 為鹵素原子之情形時,較佳為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更佳為氟原子、氯原子、溴原子。於A2 為鹵化烷基之情形時,鹵化烷基中所含有之鹵素原子較佳為氟原子、氯原子、溴原子、碘原子,更佳為氟原子、氯原子、溴原子。鹵化烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀,較佳為直鏈狀。於A2 為環狀有機基之情形時,環狀有機基之例係與Rc8 及Rc9 作為取代基所具有之環狀有機基相同。於A2 為烷氧基羰基之情形時,烷氧基羰基之例係與Rc8 及Rc9 作為取代基所具有之烷氧基羰基相同。
作為Rc8 及Rc9 之適宜具體例,可列舉:乙基、正丙基、正丁基、正己基、正庚基、及正辛基等烷基;2-甲氧基乙基、3-甲氧基-正丙基、4-甲氧基-正丁基、5-甲氧基-正戊基、6-甲氧基-正己基、7-甲氧基-正庚基、8-甲氧基-正辛基、2-乙氧基乙基、3-乙氧基-正丙基、4-乙氧基-正丁基、5-乙氧基-正戊基、6-乙氧基-正己基、7-乙氧基-正庚基、及8-乙氧基-正辛基等烷氧基烷基;2-氰基乙基、3-氰基-正丙基、4-氰基-正丁基、5-氰基-正戊基、6-氰基-正己基、7-氰基-正庚基、及8-氰基-正辛基等氰基烷基;2-苯基乙基、3-苯基-正丙基、4-苯基-正丁基、5-苯基-正戊基、6-苯基-正己基、7-苯基-正庚基、及8-苯基-正辛基等苯基烷基;2-環己基乙基、3-環己基-正丙基、4-環己基-正丁基、5-環己基-正戊基、6-環己基-正己基、7-環己基-正庚基、8-環己基-正辛基、2-環戊基乙基、3-環戊基-正丙基、4-環戊基-正丁基、5-環戊基-正戊基、6-環戊基-正己基、7-環戊基-正庚基、及8-環戊基-正辛基等環烷基烷基;2-甲氧基羰基乙基、3-甲氧基羰基-正丙基、4-甲氧基羰基-正丁基、5-甲氧基羰基-正戊基、6-甲氧基羰基-正己基、7-甲氧基羰基-正庚基、8-甲氧基羰基-正辛基、2-乙氧基羰基乙基、3-乙氧基羰基-正丙基、4-乙氧基羰基-正丁基、5-乙氧基羰基-正戊基、6-乙氧基羰基-正己基、7-乙氧基羰基-正庚基、及8-乙氧基羰基-正辛基等烷氧基羰基烷基;2-氯乙基、3-氯-正丙基、4-氯-正丁基、5-氯-正戊基、6-氯-正己基、7-氯-正庚基、8-氯-正辛基、2-溴乙基、3-溴-正丙基、4-溴-正丁基、5-溴-正戊基、6-溴-正己基、7-溴-正庚基、8-溴-正辛基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟-正戊基等鹵化烷基。
作為Rc8 及Rc9 ,上述中適宜之基係乙基、正丙基、正丁基、正戊基、2-甲氧基乙基、2-氰基乙基、2-苯基乙基、2-環己基乙基、2-甲氧基羰基乙基、2-氯乙基、2-溴乙基、3,3,3-三氟丙基、及3,3,4,4,5,5,5-七氟-正戊基。
作為Rc10 之適宜之有機基之例,與Rc7 同樣地可列舉:烷基、烷氧基、環烷基、環烷氧基、飽和脂肪族醯基、烷氧基羰基、飽和脂肪族醯氧基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯氧基、可具有取代基之苯甲醯基、可具有取代基之苯氧基羰基、可具有取代基之苯甲醯氧基、可具有取代基之苯基烷基、可具有取代基之萘基、可具有取代基之萘氧基、可具有取代基之萘甲醯基、可具有取代基之萘氧基羰基、可具有取代基之萘甲醯基氧基、可具有取代基之萘基烷基、可具有取代基之雜環基、可具有取代基之雜環基羰基、經1個或2個有機基取代之胺基、嗎啉-1-基、及哌𠯤-1-基等。該等基之具體例係與關於Rc7 所說明之基相同。又,作為Rc10 ,亦較佳為環烷基烷基、於芳香環上可具有取代基之苯氧基烷基、於芳香環上可具有取代基之苯基硫烷基。苯氧基烷基、及苯基硫烷基可具有之取代基係與Rc7 中所含有之苯基可具有之取代基相同。
有機基之中,作為Rc10 ,較佳為烷基、環烷基、可具有取代基之苯基、或環烷基烷基、於芳香環上可具有取代基之苯基硫烷基。作為烷基,較佳為碳原子數1以上20以下之烷基,更佳為碳原子數1以上8以下之烷基,尤佳為碳原子數1以上4以下之烷基,最佳為甲基。可具有取代基之苯基之中,較佳為甲基苯基,更佳為2-甲基苯基。環烷基烷基中所含有之環烷基之碳原子數較佳為5以上10以下,更佳為5以上8以下,尤佳為5或6。環烷基烷基中所含有之伸烷基之碳原子數較佳為1以上8以下,更佳為1以上4以下,尤佳為2。環烷基烷基之中,較佳為環戊基乙基。於芳香環上可具有取代基之苯基硫烷基中所含有之伸烷基之碳原子數較佳為1以上8以下,更佳為1以上4以下,尤佳為2。於芳香環上可具有取代基之苯基硫烷基之中,較佳為2-(4-氯苯基硫)乙基。
又,作為Rc10 ,亦較佳為-A3 -CO-O-A4 所表示之基。A3 為2價之有機基,較佳為2價之烴基,較佳為伸烷基。A4 為1價之有機基,較佳為1價之烴基。
於A3 為伸烷基之情形時,伸烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀,較佳為直鏈狀。於A3 為伸烷基之情形時,伸烷基之碳原子數較佳為1以上10以下,更佳為1以上6以下,尤佳為1以上4以下。
作為A4 之適宜例,可列舉:碳原子數1以上10以下之烷基、碳原子數7以上20以下之芳烷基、及碳原子數6以上20以下之芳香族烴基。作為A4 之適宜具體例,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、正己基、苯基、萘基、苄基、苯乙基、α-萘基甲基、及β-萘基甲基等。
作為-A3 -CO-O-A4 所表示之基之適宜具體例,可列舉:2-甲氧基羰基乙基、2-乙氧基羰基乙基、2-正丙氧基羰基乙基、2-正丁氧基羰基乙基、2-正戊氧基羰基乙基、2-正己氧基羰基乙基、2-苄氧基羰基乙基、2-苯氧基羰基乙基、3-甲氧基羰基-正丙基、3-乙氧基羰基-正丙基、3-正丙氧基羰基-正丙基、3-正丁氧基羰基-正丙基、3-正戊氧基羰基-正丙基、3-正己氧基羰基-正丙基、3-苄氧基羰基-正丙基、及3-苯氧基羰基-正丙基等。
以上,對Rc10 進行了說明,作為Rc10 ,較佳為下述式(c4a)或(c4b)所表示之基。 [化40] (式(c4a)及(c4b)中,Rc13 及Rc14 分別為有機基,n6為0以上4以下之整數,於Rc13 及Rc14 存在於苯環上之鄰接之位置上之情形時,Rc13 與Rc14 亦可相互鍵結而形成環,n7為1以下8以下之整數,n8為1以上5以下之整數,n9為0以上(n8+3)以下之整數,Rc15 為有機基)
式(c4a)中之關於Rc13 及Rc14 之有機基之例係與Rc7 相同。作為Rc13 ,較佳為烷基或苯基。於Rc13 為烷基之情形時,其碳原子數較佳為1以下10以上,更佳為1以上5以下,尤佳為1以上3以下,最佳為1。即,Rc13 最佳為甲基。於Rc13 與Rc14 鍵結而形成環之情形時,該環可為芳香族環,亦可為脂肪族環。作為式(c4a)所表示之基且Rc13 與Rc14 形成環之基之適宜例,可列舉萘-1-基、或1,2,3,4-四氫萘-5-基等。上述式(c4a)中,n6為0以上4以下之整數,較佳為0或1,更佳為0。
上述式(c4b)中,Rc15 為有機基。作為有機基,可列舉與關於Rc7 所說明之有機基相同之基。有機基之中,較佳為烷基。烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀。烷基之碳原子數較佳為1以上10以下,更佳為1以上5以下,尤佳為1以上3以下。作為Rc15 ,較佳地例示甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基等,該等之中,更佳為甲基。
上述式(c4b)中,n8為1以上5以下之整數,較佳為1以上3以下之整數,更佳為1或2。上述式(c4b)中,n9為0以上(n8+3)以下,較佳為0以上3以下之整數,更佳為0以上2以下之整數,尤佳為0。上述式(c4b)中,n7為1以上8以下之整數,較佳為1以上5以下之整數,更佳為1以上3以下之整數,尤佳為1或2。
式(c4)中,Rc11 為氫原子、可具有取代基之碳原子數1以上11以下之烷基、或可具有取代基之芳基。作為Rc11 為烷基之情形時可具有之取代基,較佳地例示苯基、萘基等。又,作為Rc7 為芳基之情形時可具有之取代基,較佳地例示碳原子數1以上5以下之烷基、烷氧基、鹵素原子等。
式(c4)中,作為Rc11 ,較佳地例示氫原子、甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、苯基、苄基、甲基苯基、萘基等,該等之中,更佳為甲基或苯基。
式(c4)所表示之化合物係藉由包括如下步驟之方法進行製造,該步驟係將上述之式(c5)所表示之化合物中所含有之肟基(>C=N-OH)轉化為>C=N-O-CORc11 所表示之肟酯基。Rc11 係與式(c4)中之Rc11 相同。
肟基(>C=N-OH)向>C=N-O-CORc11 所表示之肟酯基之轉化係藉由使上述式(c5)所表示之化合物與醯化劑反應而進行。 作為提供-CORc11 所表示之醯基之醯化劑,可列舉:(Rc11 CO)2 O所表示之酸酐、或Rc11 COHal(Hal為鹵素原子)所表示之醯鹵。
作為式(c4)所表示之化合物之適宜具體例,可列舉以下之PI-43~PI-83。 [化41]
[化42]
光聚合起始劑之含量相對於第1態樣之感光性組合物之固形物成分100質量份,較佳為0.5質量份以上20質量份以下。藉由設為上述範圍,可獲得充分之耐熱性、耐化學品性,又,可提高塗膜形成能力而抑制硬化不良。
第1態樣之感光性組合物如上所述含有氫障壁劑(B)。使該化合物含於感光性組合物中時,能夠實現具有氫障壁性能之圖案形成。
氫障壁劑(B)之含量相對於上述光聚合起始劑100質量份,較佳為0.5質量份以上95質量份以下,更佳為1質量份以上50質量份以下。藉由設為上述範圍,可形成氫障壁性優異之氫障壁膜,並且可一面獲得良好之顯影性,一面獲得良好之微小圖案化特性。
第1態樣之感光性組合物亦可進而含有著色劑。藉由含有著色劑,例如較佳地用作液晶顯示器或有機EL顯示器等圖像顯示裝置之彩色濾光片形成用途。又,第1態樣之感光性組合物藉由含有遮光劑作為著色劑,例如較佳地用作彩色濾光片中之黑矩陣形成用途。
作為著色劑,並無特別限定,例如較佳為使用色指數(C.I.; The Society of Dyers and Colourists公司發行)中分類為顏料(Pigment)之化合物、具體而言附有如下述之色指數(C.I.)編號之顏料。
C.I.顏料黃1(以下,「C.I.顏料黃」係相同,僅記載編號)、3、11、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、55、60、61、65、71、73、74、81、83、86、93、95、97、98、99、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、125、126、127、128、129、137、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、156、166、167、168、175、180、185; C.I.顏料橙1(以下,「C.I.顏料橙」係相同,僅記載編號)、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、55、59、61、63、64、71、73; C.I.顏料紫1(以下、「C.I.顏料紫」係相同,僅記載編號)、19、23、29、30、32、36、37、38、39、40、50; C.I.顏料紅1(以下、「C.I.顏料紅」係相同,僅記載編號)、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、49:2、50:1、52:1、53:1、57、57:1、57:2、58:2、58:4、60:1、63:1、63:2、64:1、81:1、83、88、90:1、97、101、102、104、105、106、108、112、113、114、122、123、144、146、149、150、151、155、166、168、170、171、172、174、175、176、177、178、179、180、185、187、188、190、192、193、194、202、206、207、208、209、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、243、245、254、255、264、265; C.I.顏料藍1(以下,「C.I.顏料藍」係相同,僅記載編號)、2、15、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64、66; C.I.顏料綠7、C.I.顏料綠36、C.I.顏料綠37; C.I.顏料棕23、C.I.顏料棕25、C.I.顏料棕26、C.I.顏料棕28; C.I.顏料黑1、C.I.顏料黑7。
又,於將著色劑作為遮光劑之情形時,作為遮光劑,較佳為使用黑色顏料。作為黑色顏料,可列舉:碳黑、鈦黑、銅、鐵、錳、鈷、鉻、鎳、鋅、鈣、銀等金屬氧化物、複合氧化物、金屬硫化物、金屬硫酸鹽、金屬碳酸鹽等無論有機物、無機物之各種顏料。該等之中,較佳為使用具有較高之遮光性之碳黑。
作為碳黑,可使用煙囪黑、爐黑、熱碳黑、燈黑等公知之碳黑,較佳為使用遮光性優異之煙囪黑。又,亦可使用樹脂被覆碳黑。
樹脂被覆碳黑與樹脂未被覆之碳黑相比,導電性較低,因此可製造於用作液晶顯示器之黑矩陣之情形時電流之洩漏較少,可靠性較高之低耗電之顯示器。
又,為了調整碳黑之色調,亦可適當添加上述之有機顏料作為輔助顏料。
又,為了使著色劑均一地分散於感光性組合物中,亦可進而使用分散劑。作為此種分散劑,較佳為使用聚乙烯亞胺系、胺基甲酸酯樹脂系、丙烯酸系樹脂系之高分子分散劑。尤其是於使用碳黑作為著色劑之情形時,較佳為使用丙烯酸系樹脂系之分散劑作為分散劑。
又,無機顏料及有機顏料可分別單獨地使用,亦可併用,於併用之情形時,相對於無機顏料與有機顏料之總量100質量份,較佳將有機顏料於10質量份以上80質量份以下之範圍內使用,更佳為於20質量份以上40質量份以下之範圍內使用。
著色劑之含量只要視第1態樣之感光性組合物之用途而適當決定即可,作為一例,相對於第1態樣之感光性組合物之固形物成分100質量份,較佳為5質量份以上70質量份以下,更佳為25質量份以上60質量份以下。 尤其是於使用第1態樣之感光性組合物形成黑矩陣之情形時,較佳為以黑矩陣之每膜厚1 μm之OD值成為4以上之方式調整感光性組合物中之遮光劑的量。若黑矩陣之每膜厚1 μm之OD值為4以上,則於用於液晶顯示器之黑矩陣之情形時,可獲得充分之顯示對比度。
再者,著色劑較佳為於製成使用分散劑以適當之濃度分散而成之分散液後,添加於感光性組合物中。
作為第1態樣之感光性組合物中之有機溶劑,例如可列舉:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇正丙醚、乙二醇單-正丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單-正丙醚、二乙二醇單-正丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單-正丙醚、丙二醇單-正丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、二丙二醇單-正丙醚、二丙二醇單-正丁醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單乙醚等(聚)伸烷基二醇單烷醚類;乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯等(聚)伸烷基二醇單烷醚乙酸酯類;二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二乙醚、四氫呋喃等其他醚類;甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、3-庚酮等酮類;2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯等乳酸烷基酯類;2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羥基乙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁烷甲酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、丙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、蟻酸正戊酯、乙酸異戊酯、丙酸正丁酯、丁酸乙酯、丁酸正丙酯、丁酸異丙酯、丁酸正丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸正丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-側氧丁酸乙酯等其他酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、上述式(a04)所表示之溶劑等醯胺類等。該等有機溶劑可單獨使用或組合2種以上使用。
上述有機溶劑之中,丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、環己酮、3-甲氧基丁基乙酸酯、N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、上述式(a04)所表示之溶劑等醯胺類由於對於上述鹼可溶性樹脂(A1)、上述光聚合性化合物(A2)、上述光聚合起始劑(C)、及氫障壁劑(B)顯示優異之溶解性,故而較佳。
有機溶劑之含量較佳為第1態樣之感光性組合物之固形物成分濃度成為1質量%以上50質量%以下之量,更佳為成為5質量%以上30質量%以下之量。
(2)第2態樣之感光性組合物 第2態樣之感光性組合物係正型感光性組合物。於第2態樣之感光性組合物為化學增幅型正型感光性組合物之情形時,含有藉由活性光線或放射線之照射而產生酸之酸產生劑(以下,亦記載為光酸產生劑)、及藉由酸之作用而對於鹼之溶解性增大之樹脂(以下,亦記載為感光性樹脂)。感光性樹脂組合物亦可視需要含有鹼可溶性樹脂、酸擴散抑制劑、及有機溶劑等成分。作為其他第2態樣之感光性組合物,可列舉含有含醌二疊氮基之化合物、及酚醛清漆酚樹脂等鹼可溶性樹脂(例如下述之酚醛清漆樹脂(C1)等)之正型感光性組合物。
使用第2態樣之感光性組合物所形成之抗蝕圖案之膜厚並無特別限定。第2態樣之感光性組合物較佳地用於厚膜之抗蝕圖案之形成。使用第2態樣之感光性組合物所形成之抗蝕圖案之膜厚並無特別限定,具體而言,較佳為0.1 μm以上,更佳為1 μm以上150 μm以下,尤佳為10 μm以上120 μm以下,最佳為20 μm以上80 μm以下。
以下,對第2態樣之感光性組合物所含有之必須或任意之成分、及感光性樹脂組合物之製造方法進行說明。
光酸產生劑係藉由活性光線或放射線之照射而產生酸之化合物,只要為藉由光而直接或間接地產生酸之化合物,則無特別限定。 以下,對於第2態樣之感光性組合物中所適宜使用之光酸產生劑之適宜例進行說明。
作為適宜之光酸產生劑之第1例,可列舉下述式(a1)所表示之化合物。
[化43]
上述式(a1)中,X1a 表示原子價g之硫原子或碘原子,g為1或2。H表示括號內之結構之重複單元數。R1a 係鍵結於X1a 之有機基,表示碳原子數6以上30以下之芳基、碳原子數4以上30以下之雜環基、碳原子數1以上30以下之烷基、碳原子數2以上30以下之烯基、或碳原子數2以上30以下之炔基,R1a 亦可被取代為選自由烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳硫基羰基、醯氧基、芳硫基、烷硫基、芳基、雜環、芳氧基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、伸烷氧基、胺基、氰基、硝基之各基、及鹵素所組成之群中之至少1種。R1a 之個數係g+h(g-1)+1,R1a 分別相互可相同亦可不同。又,亦可2個以上之R1a 相互直接、或者經由-O-、-S-、-SO-、-SO2 -、-NH-、-NR2a -、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子數1以上3以下之伸烷基、或伸苯基進行鍵結而形成包含X1a 之環結構。R2a 係碳原子數1以上5以下之烷基或碳原子數6以上10以下之芳基。
X2a 係下述式(a2)所表示之結構。
[化44]
上述式(a2)中,X4a 表示碳原子數1以上8以下之伸烷基、碳原子數6以上20以下之伸芳基、或碳原子數8以上20以下之雜環化合物之2價基,X4a 亦可被取代為選自由碳原子數1以上8以下之烷基、碳原子數1以上8以下之烷氧基、碳原子數6以上10以下之芳基、羥基、氰基、硝基之各基、及鹵素所組成之群中之至少1種。X5a 表示-O-、-S-、-SO-、-SO2 -、-NH-、-NR2a -、-CO-、-COO-、-CONH-、碳原子數1以上3以下之伸烷基、或伸苯基。h表示括號內之結構之重複單元數。h+1個之X4a 及h個之X5a 分別可相同亦可不同。R2a 係與上述定義相同。
X3a- 為鎓之抗衡離子,可列舉下述式(a17)所表示之氟化烷基氟磷酸根陰離子或下述式(a18)所表示之硼酸根陰離子。
[化45]
上述式(a17)中,R3a 表示氫原子之80%以上被取代為氟原子之烷基。j表示其個數,為1以上5以下之整數。j個之R3a 分別可相同亦可不同。
[化46]
上述式(a18)中,R4a ~R7a 分別獨立地表示氟原子或苯基,該苯基之氫原子之一部分或全部亦可被取代為選自由氟原子及三氟甲基所組成之群中之至少1種。
作為上述式(a1)所表示之化合物中之鎓離子,可列舉:三苯基鋶、三對甲苯基鋶、4-(苯硫基)苯基二苯基鋶、雙[4-(二苯基硫)苯基]硫醚、雙[4-{雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]鋶基}苯基]硫醚、雙{4-[雙(4-氟苯基)鋶基]苯基}硫醚、4-(4-苯甲醯基-2-氯苯基硫)苯基雙(4-氟苯基)鋶、7-異丙基-9-側氧基-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二-對甲苯基鋶、7-異丙基-9-側氧基-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二苯基鋶、2-[(二苯基)鋶基]9-氧硫𠮿、4-[4-(4-第三丁基苯甲醯基)苯硫基]苯基二-對甲苯基鋶、4-(4-苯甲醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、二苯基苯甲醯甲基鋶、4-羥基苯基甲基苄基鋶、2-萘基甲基(1-乙氧基羰基)乙基鋶、4-羥基苯基甲基苯甲醯甲基鋶、苯基[4-(4-聯苯基硫基)苯基]4-聯苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯基硫基)苯基]3-聯苯基鋶、[4-(4-乙醯基苯硫基)苯基]二苯基鋶、十八烷基甲基苯甲醯甲基鋶、二苯基錪、二對甲苯基錪、雙(4-十二烷基苯基)錪、雙(4-甲氧基苯基)錪、(4-辛氧基苯基)苯基錪、雙(4-癸氧基)苯基錪、4-(2-羥基十四烷氧基)苯基苯基錪、4-異丙基苯基(對甲苯基)錪、或4-異丁基苯基(對甲苯基)錪等。
上述式(a1)所表示之化合物中之鎓離子中,作為較佳之鎓離子,可列舉下述式(a19)所表示之鋶離子。
[化47]
上述式(a19)中,R8a 分別獨立地表示選自由氫原子、烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基、烷氧基羰基、鹵素原子、可具有取代基之芳基、芳基羰基所組成之群中之基。X2a 表示與上述式(a1)中之X2a 相同之含義。
作為上述式(a19)所表示之鋶離子之具體例,可列舉:4-(苯硫基)苯基二苯基鋶、4-(4-苯甲醯基-2-氯苯硫基)苯基雙(4-氟苯基)鋶、4-(4-苯甲醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯基硫基)苯基]4-聯苯基鋶、苯基[4-(4-聯苯基硫基)苯基]3-聯苯基鋶、[4-(4-乙醯基苯硫基)苯基]二苯基鋶、二苯基[4-(對聯三苯基硫基)苯基]二苯基鋶。
於上述式(a17)所表示之氟化烷基氟磷酸根陰離子中,R3a 表示經氟原子取代之烷基,較佳之碳原子數為1以上8以下,進而較佳之碳原子數為1以上4以下。作為烷基之具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基等直鏈烷基;異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基等支鏈烷基;進而環丙基、環丁基、環戊基、環己基等環烷基等,於烷基之氫原子被取代為氟原子之比率通常為80%以上,較佳為90%以上,進而較佳為100%。於氟原子之取代率未達80%之情形時,上述式(a1)所表示之鎓氟化烷基氟磷酸鹽之酸強度降低。
尤佳之R3a 係碳原子數為1以上4以下,且氟原子之取代率為100%之直鏈狀或支鏈狀之全氟烷基,作為具體例,可列舉CF3 、CF3 CF2 、(CF3 )2 CF、CF3 CF2 CF2 、CF3 CF2 CF2 CF2 、(CF3 )2 CFCF2 、CF3 CF2 (CF3 )CF、(CF3 )3 C。R3a 之個數j係1以上5以下之整數,較佳為2以上4以下,尤佳為2或3。
作為較佳之氟化烷基氟磷酸根陰離子之具體例,可列舉:[(CF3 CF2 )2 PF4 ]- 、[(CF3 CF2 )3 PF3 ]- 、[((CF3 )2 CF)2 PF4 ]- 、[((CF3 )2 CF)3 PF3 ]- 、[(CF3 CF2 CF2 )2 PF4 ]- 、[(CF3 CF2 CF2 )3 PF3 ]- 、[((CF3 )2 CFCF2 )2 PF4 ]- 、[((CF3 )2 CFCF2 )3 PF3 ]- 、[(CF3 CF2 CF2 CF2 )2 PF4 ]- 、或[(CF3 CF2 CF2 )3 PF3 ]- ,該等中,尤佳為[(CF3 CF2 )3 PF3 ]- 、[(CF3 CF2 CF2 )3 PF3 ]- 、[((CF3 )2 CF)3 PF3 ]- 、[((CF3 )2 CF)2 PF4 ]- 、[((CF3 )2 CFCF2 )3 PF3 ]- 、或[((CF3 )2 CFCF2 )2 PF4 ]-
作為上述式(a18)所表示之硼酸根陰離子之較佳具體例,可列舉四(五氟苯基)硼酸鹽([B(C6 F5 )4 ]- )、四[(三氟甲基)苯基]硼酸鹽([B(C6 H4 CF3 )4 ]- )、二氟雙(五氟苯基)硼酸鹽([(C6 F5 )2 BF2 ]- )、三氟(五氟苯基)硼酸鹽([(C6 F5 )BF3 ]- )、四(二氟苯基)硼酸鹽([B(C6 H3 F2 )4 ]- )等。該等之中,尤佳為四(五氟苯基)硼酸鹽([B(C6 F5 )4 ]- )。
作為適宜之光酸產生劑之第2例,可列舉:2,4-雙(三氯甲基)-6-向日葵基-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亞甲基二氧基苯基)乙烯基]-對稱三𠯤、2,4-雙(三氯甲基)-6-(3,4-亞甲基二氧基苯基)-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-對稱三𠯤、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-對稱三𠯤、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、2-(3,4-亞甲基二氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三𠯤、三(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三𠯤、三(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三𠯤等含鹵素之三𠯤化合物、以及三(2,3-二溴丙基)異氰尿酸酯等下述式(a3)所表示之含鹵素之三𠯤化合物。
[化48]
上述式(a3)中,R9a 、R10a 、R11a 分別獨立地表示鹵化烷基。
作為適宜之光酸產生劑之第3例,可列舉:α-(對甲苯磺醯氧基亞胺基)-苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙基磺醯氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、以及含有肟磺酸酯基之下述式(a4)所表示之化合物。
[化49]
上述式(a4)中,R12a 表示1價、2價、或3價之有機基,R13a 表示經取代或未經取代之飽和烴基、不飽和烴基、或芳香族性化合物基,n表示括號內之結構之重複單元數。
上述式(a4)中,芳香族性化合物基表示芳香族化合物所特有之物理、化學性質之化合物之基,例如可列舉:苯基、萘基等芳基、或呋喃基、噻吩基等雜芳基。該等於環上具有1個以上之適當之取代基、例如鹵素原子、烷基、烷氧基、硝基等。又,R13a 尤佳為碳原子數1以上6以下之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基。尤佳為R12a 為芳香族性化合物基,R13a 為碳原子數1以上4以下之烷基之化合物。
作為上述式(a4)所表示之光酸產生劑,係n=1時,R12a 為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基之任一者,且R13a 為甲基之化合物,具體而言,可列舉:α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-苯基乙腈、α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-(對甲基苯基)乙腈、α-(甲基磺醯氧基亞胺基)-1-(對甲氧基苯基)乙腈、[2-(丙基磺醯氧基亞胺基)-2,3-二羥基噻吩-3-亞基](鄰甲苯基)乙腈等。作為n=2時,上述式(a4)所表示之光酸產生劑,具體而言,可列舉下述式所表示之光酸產生劑。
[化50]
作為適宜之光酸產生劑中之第4例,可列舉於陽離子部具有萘環之鎓鹽。該「具有萘環」意指具有源自萘之結構,且意指維持有至少2個環之結構、與該等之芳香族性。該萘環亦可具有碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基、羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基等取代基。源自萘環之結構可為1價基(自由原子價為1個),亦可為2價基(自由原子價為2個)以上,較理想為1價基(其中,此時,將與上述取代基鍵結之部分除外,計數自由原子價者)。萘環之數較佳為1以上3以下。
作為此種於陽離子部具有萘環之鎓鹽之陽離子部,較佳為下述式(a5)所表示之結構。
[化51]
上述式(a5)中,R14a 、R15a 、R16a 中至少1個表示下述式(a6)所表示之基,剩餘的表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基、可具有取代基之苯基、羥基、或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基。或者,R14a 、R15a 、R16a 中1個為下述式(a6)所表示之基,剩餘之2個分別獨立地為碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,亦可該等末端進行鍵結而成為環狀。
[化52]
上述式(a6)中,R17a 、R18a 分別獨立地表示羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基,R19a 表示可具有單鍵或取代基之碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基。l及m分別獨立地表示0以上2以下之整數,l+m為3以下。其中,於R17a 存在複數個之情形時,該等相互可相同亦可不同。又,於R18a 存在複數個之情形時,該等相互可相同亦可不同。
關於上述R14a 、R15a 、R16a 中上述式(a6)所表示之基之數量,就化合物之穩定性之方面而言,較佳為1個,剩餘的為碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,亦可該等末端鍵結而成為環狀。於該情形時,上述2個伸烷基構成包括硫原子在內之3~9員環。構成環之原子(包括硫原子)之數量較佳為5以上6以下。
又,作為上述伸烷基可具有之取代基,可列舉:氧原子(於該情形時,與構成伸烷基之碳原子一併形成羰基)、羥基等。
又,作為苯基可具有之取代基,可列舉:羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基等。
關於作為該等陽離子部適宜者,可列舉下述式(a7)、(a8)所表示者等,尤佳為下述式(a8)所表示之結構。
[化53]
作為此種陽離子部,可為錪鹽亦可為鋶鹽,就酸產生效率等方面而言,較理想為鋶鹽。
因此,關於作為於陽離子部具有萘環之鎓鹽之陰離子部適宜者,較理想為能夠形成鋶鹽之陰離子。
作為此種光酸產生劑之陰離子部,係氫原子之一部或全部經氟化之氟烷磺酸根離子或芳基磺酸根離子。
氟烷磺酸根離子中之烷基可為碳原子數1以上20以下之直鏈狀,亦可為支鏈狀,亦可為環狀,就所產生之酸之體積與其擴散距離而言,較佳為碳原子數1以上10以下。尤其是支鏈狀或環狀者由於擴散距離較短,故而較佳。又,就能夠廉價地合成之方面而言,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等作為較佳者。
芳基磺酸根離子中之芳基係碳原子數6以上20以下之芳基,可列舉:可經烷基、鹵素原子取代或未經烷基、鹵素原子取代之苯基、萘基。尤其是就能夠廉價地合成之方面而言,較佳為碳原子數6以上10以下之芳基。作為較佳者之具體例,可列舉苯基、甲苯磺醯基、乙基苯基、萘基、甲基萘基等。
於上述氟烷磺酸根離子或芳基磺酸根離子中,氫原子之一部或全部經氟化之情形時之氟化率較佳為10%以上100%以下,更佳為50%以上100%以下,尤其是氫原子全部被取代為氟原子者由於酸之強度變強,故而較佳。作為此種者,具體而言,可列舉三氟甲磺酸鹽、全氟丁磺酸鹽、全氟辛磺酸鹽、全氟苯磺酸鹽等。
該等之中,作為較佳之陰離子部,可列舉下述式(a9)所表示者。
[化54]
上述式(a9)中,R20a 係下述式(a10)、(a11)、及(a12)所表示之基。
[化55]
上述式(a10)中,x表示1以上4以下之整數。又,上述式(a11)中,R21a 表示氫原子、羥基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基、或者碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基,y表示1以上3以下之整數。該等之中,就安全性之觀點而言,較佳為三氟甲磺酸鹽、全氟丁磺酸鹽。
又,作為陰離子部,亦可使用下述式(a13)、(a14)所表示之含有氮者。
[化56]
上述式(a13)、(a14)中,Xa 表示至少1個氫原子被取代為氟原子之直鏈狀或支鏈狀之伸烷基,該伸烷基之碳原子數為2以上6以下,較佳為3以上5以下,最佳為碳原子數3。又,Ya 、Za 分別獨立地表示至少1個氫原子被取代為氟原子之直鏈狀或支鏈狀之烷基,該烷基之碳原子數為1以上10以下,較佳為1以上7以下,更佳為1以上3以下。
Xa 之伸烷基之碳原子數、或Ya 、Za 之烷基之碳原子數越小,對於有機溶劑之溶解性越良好,故而較佳。
又,於Xa 之伸烷基或Ya 、Za 之烷基中,被取代為氟原子之氫原子之數量越多,酸之強度變得越強,故而較佳。該伸烷基或烷基中之氟原子之比率、即氟化率較佳為70%以上100%以下,更佳為90%以上100%以下,最佳為全部氫原子被取代為氟原子之全氟伸烷基或全氟烷基。
關於作為此種於陽離子部具有萘環之鎓鹽較佳者,可列舉下述式(a15)、(a16)所表示之化合物。
[化57]
作為適宜之光酸產生劑中之第6例,可列舉:雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯基磺醯基)重氮甲烷等雙磺醯基重氮甲烷類;對甲苯磺酸2-硝基苄酯、對甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯、甲苯磺酸硝基苄基酯、甲苯磺酸二硝基苄基酯、磺酸硝基苄基酯、碳酸硝基苄基酯、碳酸二硝基苄基酯等硝基苄基衍生物;鄰苯三酚三甲磺酸酯、鄰苯三酚三甲磺酸酯、甲磺酸苄基酯、磺酸苄基酯、N-甲基磺醯氧基丁二醯亞胺、N-三氯甲基磺醯氧基丁二醯亞胺、N-苯基磺醯氧基馬來醯亞胺、N-甲基磺醯氧基鄰苯二甲醯亞胺等磺酸酯類;N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、N-羥基萘二甲醯亞胺等三氟甲磺酸酯類;二苯基錪六氟磷酸鹽、(4-甲氧基苯基)苯基錪三氟甲磺酸鹽、雙(對第三丁基苯基)錪三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、(4-甲氧基苯基)二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、(對第三丁基苯基)二苯基鋶三氟甲磺酸鹽等鎓鹽類;安息香甲苯磺酸酯、α-甲基安息香甲苯磺酸酯等安息香甲苯磺酸酯類;其他二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、苯基重氮鎓鹽、碳酸苄基酯等。
在與氫障壁劑(B)組合使用之情形時,作為尤佳之光酸產生劑,可列舉下述式(c-5)所表示之萘二甲酸衍生物。 [化58] (式(c-5)中,R22a 為1價之有機基,R23a 、R24a 、R25a 、及R26a 分別獨立地為氫原子或1價之有機基,R23a 與R24a 、R24a 與R25a 、或R25a 與R26a 亦可分別相互地鍵結而形成環)
作為R22a 之有機基於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定。該有機基可為烴基,亦可含有O、N、S、P、鹵素原子等雜原子。又,該有機基之結構可為直鏈狀,亦可為支鏈狀,亦可為環狀,亦可為該等結構之組合。
關於作為R22a 適宜之有機基,可列舉:可經鹵素原子、及/或烷硫基取代之碳原子數1以上18以下之脂肪族烴基、可具有取代基之碳原子數6以上20以下之芳基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之芳烷基、可具有取代基之碳原子數7以上20以下之烷基芳基、樟腦-10-基、及下式(c-5a)所表示之基: -R27a -(O)a -R28a -(O)b -Y1 -R29a (c-5a) (式(c-5a)中,Y1 為單鍵或碳原子數1以上4以下之烷二基;R27a 及R28a 分別為可經鹵素原子取代之碳原子數2以上6以下之烷二基、或可經鹵素原子取代之碳原子數6以上20以下之伸芳基;R29a 為可經鹵素原子取代之碳原子數1以上18以下之烷基、碳原子數3以上12以下之脂環式烴基、可經鹵素原子取代之碳原子數6以上20以下之芳基、可經鹵素原子取代之碳原子數7以上20以下之芳烷基;a及b分別為0或1,a及b之至少一者為1)。
於作為R22a 之有機基作為取代基具有鹵素原子之情形時,作為該鹵素原子,可列舉:氯原子、溴原子、碘原子、氟原子。
於作為R22a 之有機基為經烷硫基取代之碳原子數1以上18以下之烷基之情形時,烷硫基之碳原子數較佳為1以上18以下。 作為碳原子數1以上18以下之烷硫基,可列舉:甲基硫基、乙基硫基、正丙基硫基、異丙基硫基、正丁基硫基、第二丁基硫基、第三丁基硫基、異丁基硫基、正戊基硫基、異戊基硫基、第三戊基硫基、正己基硫基、正庚基硫基、異庚基硫基、第三庚基硫基、正辛基硫基、異辛基硫基、第三辛基硫基、2-乙基己基硫基、正壬基硫基、正癸基硫基、正十一烷基硫基、正十二烷基硫基、正十三烷基硫基、正十四烷基硫基、正十五烷基硫基、正十六烷基硫基、正十七烷基硫基、及正十八烷基硫基。
於作為R22a 之有機基為經鹵素原子、及/或烷硫基取代之碳原子數1以上18以下之脂肪族烴基之情形時,該脂肪族烴基亦可含有不飽和雙鍵。 又,該脂肪族烴基之結構並無特別限定,可為直鏈狀,亦可為支鏈狀,亦可為環狀,亦可為該等結構之組合。
關於作為R22a 之有機基為烯基之情形時之適宜例,可列舉烯丙基、2-甲基-2-丙烯基。
關於作為R22a 之有機基為烷基之情形時之適宜例,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、異丁基、正戊基、異戊基、第三戊基、正己基、正己烷-2-基、正己烷-3-基、正庚基、正庚烷-2-基、正庚烷-3-基、異庚基、第三庚基、正辛基、異辛基、第三辛基、2-乙基己基、正壬基、異壬基、正癸基、正十一烷基,正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、及正十八烷基。
於作為R22a 之有機基為脂環式烴基之情形時,作為構成該脂環式烴基之主骨架之脂環式烴之例,可列舉:環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷、環癸烷、二環[2.1.1]己烷、二環[2.2.1]庚烷、二環[3.2.1]辛烷、二環[2.2.2]辛烷、及金剛烷。作為脂環式烴基,較佳為自該等脂環式烴去除1個氫原子而成之基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子取代之脂肪族烴基之情形時之適宜例,可列舉:三氟甲基、五氟乙基、2-氯乙基、2-溴乙基、七氟-正丙基、3-溴丙基、九氟-正丁基、十三氟-正己基、十七氟-正辛基、2,2,2-三氟乙基、1,1-二氟乙基、1,1-二氟-正丙基、1,1,2,2-四氟-正丙基、3,3,3-三氟-正丙基、2,2,3,3,3-五氟-正丙基、2-降𦯉基-1,1-二氟乙基、2-降𦯉基四氟乙基、及3-金剛烷基-1,1,2,2-四氟丙基。
關於作為R22a 之有機基為經烷硫基取代之脂肪族烴基之情形時之適宜例,可列舉:2-甲基硫基乙基、4-甲基硫基正丁基、及2-正丁基硫基乙基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子及烷硫基取代之脂肪族烴基之情形時之適宜例,可列舉3-甲基硫基-1,1,2,2-四氟-正丙基。
關於作為R22a 之有機基為芳基之情形時之適宜例,可列舉苯基、萘基、聯苯基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子取代之芳基之情形時之適宜例,可列舉五氟苯基、氯苯基、二氯苯基、三氯苯基。
關於作為R22a 之有機基為經烷硫基取代之芳基之情形時之適宜例,可列舉4-甲基硫基苯基、4-正丁基硫基苯基、4-正辛基硫基苯基、4-正十二烷基硫基苯基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子及烷硫基取代之芳基之情形時之適宜例,可列舉1,2,5,6-四氟-4-甲基硫基苯基、1,2,5,6-四氟-4-正丁基硫基苯基、1,2,5,6-四氟-4-正十二烷基硫基苯基。
關於作為R22a 之有機基為芳烷基之情形時之適宜例,可列舉苄基、苯乙基、2-苯基丙烷-2-基、二苯基甲基、三苯基甲基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子取代之芳烷基之情形時之適宜例,可列舉五氟苯基甲基、苯基二氟甲基、2-苯基四氟乙基、2-(五氟苯基)乙基。
關於作為R22a 之有機基為經烷硫基取代之芳烷基之情形時之適宜例,可列舉對甲基硫基苄基。
關於作為R22a 之有機基為經鹵素原子及烷硫基取代之芳烷基之情形時之適宜例,可列舉2-(2,3,5,6-四氟-4-甲基硫基苯基)乙基。
關於作為R22a 之有機基為烷基芳基之情形時之適宜例,可列舉:2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、3-異丙基苯基、4-異丙基苯基、4-正丁基苯基、4-異丁基苯基、4-第三丁基苯基、4-正己基苯基、4-環己基苯基、4-正辛基苯基、4-(2-乙基-正己基)苯基、2,3-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、2,5-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、3,4-二甲基苯基、3,5-二甲基苯基、2,4-二-第三丁基苯基、2,5-二-第三丁基苯基、2,6-二-第三丁基苯基、2,4-二-第三戊基苯基、2,5-二-第三戊基苯基、2,5-二-第三辛基苯基、2-環己基苯基、3-環己基苯基、4-環己基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2,4,6-三異丙基苯基。
式(c-5a)所表示之基為含醚基之基。 作為式(c-5a)中Y1 表示之碳原子數1以上4以下之烷二基,可列舉:亞甲基、乙烷-1,2-二基、乙烷-1,1-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-2,3-二基、丁烷-1,2-二基。 作為式(c-5a)中R27a 或R28a 所表示之碳原子數2以上6以下之烷二基,可列舉:乙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、丁烷-1,4-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-2,3-二基、丁烷-1,2-二基、戊烷-1,5-二基、戊烷-1,3-二基、戊烷-1,4-二基、戊烷-2,3-二基、己烷-1,6-二基、己烷-1,2-二基、己烷-1,3-二基、己烷-1,4-二基、己烷-2,5-二基、己烷-2,4-二基、己烷-3,4-二基。
於式(c-5a)中,R27a 或R28a 為經鹵素原子取代之碳原子數2以上6以下之烷二基之情形時,作為鹵素原子,可列舉氯原子、溴原子、碘原子、及氟原子。作為經鹵素原子取代之烷二基之例,可列舉四氟乙烷-1,2-二基、1,1-二氟乙烷-1,2-二基、1-氟乙烷-1,2-二基、1,2-二氟乙烷-1,2-二基、六氟丙烷-1,3-二基、1,1,2,2,-四氟丙烷-1,3-二基、1,1,2,2,-四氟戊烷-1,5-二基。
作為式(c-5a)中R27a 或R28a 為伸芳基之情形時之例,可列舉1,2-伸苯基、1,3-伸苯基、1,4-伸苯基、2,5-二甲基-1,4-伸苯基、聯苯基-4,4'-二基、二苯基甲烷-4,4'-二基、2,2,-二苯基丙烷-4,4'-二基、萘-1,2-二基、萘-1,3-二基、萘-1,4-二基、萘-1,5-二基、萘-1,6-二基、萘-1,7-二基、萘-1,8-二基、萘-2,3-二基、萘-2,6-二基、萘-2,7-二基。
於式(c-5a)中R27a 或R28a 為經鹵素原子取代之伸芳基之情形時,作為鹵素原子,可列舉氯原子、溴原子、碘原子、及氟原子。作為經鹵素原子取代之伸芳基之例,可列舉2,3,5,6-四氟-1,4-伸苯基。
作為式(c-5a)中可具有R29a 所表示之分支之碳原子數1以上18以下之烷基,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、異丁基、正戊基、異戊基、第三戊基、正己基、正己烷-2-基、正己烷-3-基、正庚基、正庚烷-2-基、正庚烷-3-基、異庚基、第三庚基、正辛基、異辛基、第三辛基、2-乙基己基、正壬基、異壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基。
於式(c-5a)中R29a 為經鹵素原子取代之碳原子數1以上18以下之烷基之情形時,作為鹵素原子,可列舉氯原子、溴原子、碘原子、及氟原子。作為經鹵素原子取代之烷基之例,可列舉:三氟甲基、五氟乙基、七氟-正丙基、九氟-正丁基、十三氟-正己基、十七氟-正辛基、2,2,2-三氟乙基、1,1-二氟乙基、1,1-二氟-正丙基、1,1,2,2-四氟-正丙基、3,3,3-三氟-正丙基、2,2,3,3,3-五氟-正丙基、1,1,2,2-四氟十四烷基。
於式(c-5a)中R29a 為碳原子數3以上12以下之脂環式烴基之情形時,作為構成該脂環式烴基之主骨架之脂環式烴之例,可列舉:環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷、環癸烷、二環[2.1.1]己烷、二環[2.2.1]庚烷、二環[3.2.1]辛烷、二環[2.2.2]辛烷、及金剛烷。作為脂環式烴基,較佳為自該等脂環式烴去除1個氫原子而成之基。
於式(c-5a)中R29a 為芳基、鹵化芳基、芳烷基、鹵化芳烷基之情形時,該等基之適宜例係與R22a 為該等基之情形相同。
式(c-5a)所表示之基中適宜之基係R27a 所表示之基中鍵結於硫原子之碳原子被取代為氟原子之基。該適宜之基之碳原子數較佳為2以上18以下。
作為R22a ,較佳為碳原子數1以上8以下之全氟烷基。又,就容易形成高精細之抗蝕圖案之方面而言,作為R22a ,亦較佳為樟腦-10-基。
式(c-5)中,R23a ~R26a 為氫原子或一價有機基。又,R23a 與R24a 、R24a 與R25a 、或R25a 與R26a 亦可分別相互鍵結而形成環。例如亦可藉由R25a 與R26a 鍵結與萘環一併形成5員環而形成苊骨架。
作為一價有機基,較佳為可經脂環式烴基、雜環基(heterocyclyl)、或鹵素原子取代,且可具有支鏈之碳原子數4以上18以下之烷氧基;雜環基氧基;可經脂環式烴基、雜環基(heterocyclyl)、或鹵素原子取代,且可具有支鏈之碳原子數4以上18以下之烷硫基;雜環基硫基。 又,亦較佳為該烷氧基之不與氧原子鄰接之任意位置之亞甲基被取代為-CO-之基。 亦較佳為該烷氧基由-O-CO-鍵、或-O-CO-NH-鍵切斷之基。再者,-O-CO-鍵及-O-CO-NH-鍵之左端係靠近烷氧基中之萘二甲酸母核之側。 進而,可經脂環式烴基、雜環基、或鹵素原子取代,且可具有支鏈之碳原子數4以上18以下之烷硫基亦作為R23a ~R26a 較佳。 亦較佳為該烷硫基之未與硫原子鄰接之任意位置之亞甲基被取代為-CO-之基。 亦較佳為該烷硫基由-O-CO-鍵、或-O-CO-NH-鍵切斷之基。再者,-O-CO-鍵及-O-CO-NH-鍵之左端係靠近烷硫基中之萘二甲酸母核之側。
作為R23a ~R26a ,較佳為R23a 為有機基,R24a ~R26a 為氫原子;或R24a 為有機基,R23a 、R25a 、及R26a 為氫原子。又,亦可R23a ~R26a 全部為氫原子。
作為R23a ~R26a 為未經取代之烷氧基之情形時之例,可列舉:正丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、異丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、第三戊氧基、正己氧基、正庚氧基、異庚氧基、第三庚氧基、正辛氧基、異辛氧基、第三辛氧基、2-乙基己基、正壬氧基、正癸氧基、正十一烷氧基、正十二烷基氧基、正十三烷氧基、正十四烷氧基,正十五烷氧基、正十六烷氧基、正十七烷氧基、正十八烷氧基。
作為R23a ~R26a 為未經取代之烷硫基之情形時之例,可列舉:正丁基硫基、第二丁基硫基、第三丁基硫基、異丁基硫基、正戊基硫基、異戊基硫基、第三戊基硫基、正己基硫基、正庚基硫基、異庚基硫基、第三庚基硫基、正辛基硫基、異辛基硫基、第三辛基硫基、2-乙基己基硫基、正壬基硫基、正癸基硫基、正十一烷基硫基、正十二烷基硫基、正十三烷基硫基、正十四烷基硫基、正十五烷基硫基、正十六烷基硫基、正十七烷基硫基、正十八烷基硫基。
於R23a ~R26a 為經脂環式烴基取代之烷氧基或烷硫基之情形時,作為構成脂環式烴基之主骨架之脂環式烴之例,可列舉:環丙烷、環丁烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷、環癸烷、二環[2.1.1]己烷、二環[2.2.1]庚烷、二環[3.2.1]辛烷、二環[2.2.2]辛烷、及金剛烷。作為脂環式烴基,較佳為自該等脂環式烴去除1個氫原子而成之基。
於R23a ~R26a 為經雜環基取代之烷氧基或烷硫基之情形時,或R23a ~R26a 為雜環基氧基之情形時,作為構成雜環基或雜環基氧基之主骨架之雜環之例,可列舉:吡咯、噻吩、呋喃、吡喃、噻喃、咪唑、吡唑、噻唑、異噻唑、㗁唑、異㗁唑、吡啶、吡𠯤、嘧啶、嗒𠯤、吡咯啶、吡唑啶、咪唑啶、異㗁唑啶、異噻唑啶、哌啶、哌𠯤、嗎啉、硫代嗎啉、苯并二氫哌喃、硫代苯并二氫哌喃、異苯并二氫哌喃、異硫代苯并二氫哌喃、吲哚啉、異吲哚啉、吡啶、吲哚嗪、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、異喹啉、喹啉、萘啶、酞𠯤、喹㗁啉、喹唑啉、㖕啉、喋啶、吖啶、呸啶、啡啉、咔唑、咔啉、啡𠯤、Anthyridine、噻二唑、㗁二唑、三𠯤、三唑、四唑、苯并咪唑、苯并㗁唑、苯并噻唑、苯并噻二唑、苯并呋咱(benzofuroxan)、萘并咪唑、苯并三唑、四氮茚。又,該等雜環中,亦較佳為於具有共軛鍵之環上進行氫化之飽和雜環。 作為將烷氧基或烷硫基進行取代之雜環基、或雜環基氧基中所含有之雜環基,較佳為自上述雜環去除1個氫原子而成之基。
作為R23a ~R26a 為含有脂環式烴基之烷氧基之情形時之例,可列舉:環戊氧基、甲基環戊氧基、環己氧基、氟環己氧基、氯環己氧基、環己基甲氧基、甲基環己氧基、降𦯉基氧基、乙基環己氧基、環己基乙氧基、二甲基環己氧基、甲基環己基甲氧基、降𦯉基甲氧基、三甲基環己氧基、1-環己基丁氧基、金剛烷氧基、䓝基氧基、正丁基環己氧基、第三丁基環己氧基、𦯉基氧基、異𦯉基氧基、十氫萘氧基、二環戊二烯氧基、1-環己基戊氧基、甲基金剛烷氧基、金剛烷基甲氧基、4-戊基環己氧基、環己基環己氧基、金剛烷基乙氧基、二甲基金剛烷氧基。
作為R23a ~R26a 為雜環基氧基之情形時之例,可列舉:四氫呋喃氧基、糠基氧基、四氫糠基氧基、四氫吡喃氧基、丁內酯基氧基、吲哚氧基。
作為R23a ~R26a 為含有脂環式烴基之烷硫基之情形時之例,可列舉:環戊基硫基、環己基硫基、環己基甲硫基、降𦯉基硫基、異降𦯉基硫基。
作為R23a ~R26a 為雜環基硫基之情形時之例,可列舉糠基硫基、四氫呋喃基硫基。
作為R23a ~R26a 為烷氧基之未與氧原子鄰接之任意位置之亞甲基被取代為-CO-之基之情形時的例,可列舉:2-酮丁基-1-氧基、2-酮戊基-1-氧基、2-酮己基-1-氧基、2-酮庚基-1-氧基、2-酮辛基-1-氧基、3-酮丁基-1-氧基、4-酮戊基-1-氧基、5-酮己基-1-氧基、6-酮庚基-1-氧基、7-酮辛基-1-氧基、3-甲基-2-酮戊烷-4-氧基、2-酮戊烷-4-氧基、2-甲基-2-酮戊烷-4-氧基、3-酮庚烷-5-氧基、2-金剛酮-5-氧基。
作為R23a ~R26a 為烷硫基之未與硫原子鄰接之任意位置之亞甲基被取代為-CO-之基之情形時的例,可列舉:2-酮丁基-1-硫基、2-酮戊基-1-硫基、2-酮己基-1-硫基、2-酮庚基-1-硫基、2-酮辛基-1-硫基、3-酮丁基-1-硫基、4-酮戊基-1-硫基、5-酮己基-1-硫基、6-酮庚基-1-硫基、7-酮辛基-1-硫基、3-甲基-2-酮戊烷-4-硫基、2-酮戊烷-4-硫基、2-甲基-2-酮戊烷-4-硫基、3-酮庚烷-5-硫基。
作為式(c-5)所表示之萘二甲酸衍生物之適宜例,可列舉以下之化合物。 [化59]
[化60]
[化61]
[化62]
[化63]
[化64]
[化65]
[化66]
[化67]
又,作為其他光酸產生劑,可列舉:雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷、甲基磺醯基對甲苯磺醯基重氮甲烷、1-環己基磺醯基-1-(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(1-甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-乙基苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(3-甲基苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-甲氧基苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-氟苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-氯苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(4-第三丁基苯基磺醯基)重氮甲烷等雙磺醯基重氮甲烷類;2-甲基-2-(對甲苯磺醯基)苯丙酮、2-(環己基羰基)-2-(對甲苯磺醯基)丙烷、2-甲磺醯基-2-甲基(對甲基硫基)苯丙酮、2,4-二甲基-2-(對甲苯磺醯基)戊烷-3-酮等磺醯基羰基烷烴類;1-對甲苯磺醯基-1-環己基羰基重氮甲烷、1-重氮-1-甲基磺醯基-4-苯基-2-丁酮、1-環己基磺醯基-1-環己基羰基重氮甲烷、1-重氮-1-環己基磺醯基-3,3-二甲基-2-丁酮、1-重氮-1-(1,1-二甲基乙基磺醯基)-3,3-二甲基-2-丁酮、1-乙醯基-1-(1-甲基乙基磺醯基)重氮甲烷、1-重氮-1-(對甲苯磺醯基)-3,3-二甲基-2-丁酮、1-重氮-1-苯磺醯基-3,3-二甲基-2-丁酮、1-重氮-1-(對甲苯磺醯基)-3-甲基-2-丁酮、2-重氮-2-(對甲苯磺醯基)乙酸環己酯、2-重氮-2-苯磺醯基乙酸第三丁酯、2-重氮-2-甲磺醯基乙酸異丙酯、2-重氮-2-苯磺醯基乙酸環己酯、2-重氮-2-(對甲苯磺醯基)乙酸第三丁酯等磺醯基羰基重氮甲烷類;對甲苯磺酸-2-硝基苄基酯、對甲苯磺酸-2,6-二硝基苄基酯、對三氟甲基苯磺酸-2,4-二硝基苄基酯等硝基苄基衍生物;鄰苯三酚之甲磺酸酯、鄰苯三酚之苯磺酸酯、鄰苯三酚之對甲苯磺酸酯、鄰苯三酚之對甲氧基苯磺酸酯、鄰苯三酚之均三甲苯磺酸酯、鄰苯三酚之苄基磺酸酯、沒食子酸烷基酯之甲磺酸酯、沒食子酸烷基酯之苯磺酸酯、沒食子酸烷基酯之對甲苯磺酸酯、沒食子酸烷基酯(烷基之碳原子數為1以上15以下)之對甲氧基苯磺酸酯、沒食子酸烷基酯之均三甲苯磺酸酯、沒食子酸烷基酯之苄基磺酸酯等多羥基化合物與脂肪族或芳香族磺酸之酯類等。 該等光酸產生劑可單獨使用或組合2種以上使用。
該光酸產生劑可單獨使用,亦可組合2種以上使用。又,光酸產生劑之含量相對於第2態樣之感光性組合物之總質量,較佳為設為0.1質量%以上10質量%以下,更佳為設為0.5質量%以上3質量%以下。藉由將光酸產生劑之使用量設為上述範圍,容易製備具備良好之感度且均一之溶液且保存穩定性優異之第2態樣之感光性組合物。
作為藉由酸之作用而對於鹼之溶解性增大之樹脂,並無特別限定,可使用藉由酸之作用而使對於鹼之溶解性增大之任意樹脂。其中,較佳為含有選自由酚醛清漆樹脂(B1)、多羥基苯乙烯樹脂(B2)、及丙烯酸系樹脂(B3)所組成之群中之至少1種樹脂。
[酚醛清漆樹脂(B1)] 作為酚醛清漆樹脂(B1),可使用包含下述式(b1)所表示之結構單元之樹脂。
[化68]
上述式(b1)中,R1b 表示酸解離性溶解抑制基,R2b 、R3b 分別獨立地表示氫原子或碳原子數1以上6以下之烷基。
作為上述R1b 所表示之酸解離性溶解抑制基,較佳為下述式(b2)、(b3)所表示之基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀、支鏈狀、或環狀之烷基、乙烯氧基乙基、四氫吡喃基、四呋喃基、或三烷基矽烷基。
[化69]
上述式(b2)、(b3)中,R4b 、R5b 分別獨立地表示氫原子、或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基,R6b 表示碳原子數1以上10以下之直鏈狀、支鏈狀、或環狀之烷基,R7b 表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀、支鏈狀、或環狀之烷基,o表示0或1。
作為上述直鏈狀或支鏈狀之烷基,可列舉: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。又,作為上述環狀之烷基,可列舉環戊基、環己基等。
此處,作為上述式(b2)所表示之酸解離性溶解抑制基,具體而言,可列舉甲氧基乙基、乙氧基乙基、正丙氧基乙基、異丙氧基乙基、正丁氧基乙基、異丁氧基乙基、第三丁氧基乙基、環己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。又,作為上述式(b3)所表示之酸解離性溶解抑制基,具體而言,可列舉第三丁氧基羰基、第三丁氧基羰基甲基等。又,作為上述三烷基矽烷基,可列舉三甲基矽烷基、三-第三丁基二甲基矽烷基等各烷基之碳原子數為1以上6以下者。
[多羥基苯乙烯樹脂(B2)] 作為多羥基苯乙烯樹脂(B2),可使用含有下述式(b4)所表示之結構單元之樹脂。
[化70]
上述式(b4)中,R8b 表示氫原子或碳原子數1以上6以下之烷基,R9b 表示酸解離性溶解抑制基。
上述碳原子數1以上6以下之烷基例如為碳原子數1以上6以下之直鏈狀、支鏈狀、或環狀之烷基。作為直鏈狀或支鏈狀之烷基,可列舉甲基、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,作為環狀之烷基,可列舉環戊基、環己基等。
作為上述R9b 所表示之酸解離性溶解抑制基,可使用與上述式(b2)、(b3)所例示者相同之酸解離性溶解抑制基。
進而,多羥基苯乙烯樹脂(B2)可為了適度控制物理、化學特性而含有其他聚合性化合物作為結構單元。作為此種聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物、或陰離子聚合性化合物。又,作為此種聚合性化合物,例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等單羧酸類;馬來酸、富馬酸、伊康酸等二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯類;馬來酸二乙酯、富馬酸二丁酯等二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等含乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等含乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等含醯胺鍵之聚合性化合物類;等。
[丙烯酸系樹脂(B3)] 作為丙烯酸系樹脂(B3),可使用含有下述式(b5)~(b7)所表示之結構單元之樹脂。
[化71]
上述式(b5)~(b7)中,R10b 、及R14b ~R19b 分別獨立地表示氫原子、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基、氟原子、或碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基,R11b ~R13b 分別獨立地表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基、或碳原子數5以上20以下之脂肪族環式基,R12b 及R13b 亦可相互鍵結,與兩者所鍵結之碳原子一併形成碳原子數5以上20以下之烴環,Yb 表示可具有取代基之脂肪族環式基或烷基,p表示0以上4以下之整數,q表示0或1。
再者,作為上述直鏈狀或支鏈狀之烷基,可列舉甲基、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。又,氟化烷基係上述烷基之氫原子之一部分或全部被取代為氟原子之基。 作為脂肪族環式基之具體例,可列舉:單環烷烴、二環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等自聚環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基。具體而言,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單環烷烴、或金剛烷、降𦯉烷、異𦯉烷、三環癸烷、四環十二烷等自聚環烷烴去除1個氫原子而成之基。尤佳為自環己烷、金剛烷去除1個氫原子而成之基(亦可進而具有取代基)。
於上述R12b 及R13b 未相互鍵結而形成烴環之情形時,作為上述R11b 、R12b 、及R13b ,就高對比度且解像度、焦點深度等良好之方面而言,較佳為碳原子數2以上4以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基。作為上述R15b 、R16b 、R18b 、R19b ,較佳為氫原子或甲基。
上述R12b 及R13b 亦可與兩者所鍵結之碳原子一併形成碳原子數5以上20以下之脂肪族環式基。作為此種脂肪族環式基之具體例,可列舉:單環烷烴、二環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等自聚環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基。具體而言,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單環烷烴;或金剛烷、降𦯉烷、異𦯉烷、三環癸烷、四環十二烷等自聚環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基。尤佳為自環己烷、金剛烷去除1個以上之氫原子而成之基(亦可進而具有取代基)。
進而於上述R12b 及R13b 所形成之脂肪族環式基於其環骨架上具有取代基之情形時,作為該取代基之例,可列舉:羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等極性基;或碳原子數1以上4以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基。作為極性基,尤佳為氧原子(=O)。
上述Yb 為脂肪族環式基或烷基,可列舉單環烷烴、二環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等自聚環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基等。具體而言,可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單環烷烴;或金剛烷、降𦯉烷、異𦯉烷、三環癸烷、四環十二烷等自聚環烷烴去除1個以上之氫原子而成之基等。尤佳為自金剛烷去除1個以上之氫原子而成之基(亦可進而具有取代基)。
進而於上述Yb 之脂肪族環式基於其環骨架上具有取代基之情形時,作為該取代基之例,可列舉:羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等極性基;或碳原子數1以上4以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基。作為極性基,尤佳為氧原子(=O)。
又,於Yb 為烷基之情形時,較佳為碳原子數1以上20以下、較佳為6以上15以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基。此種烷基尤佳為烷氧基烷基,作為此種烷氧基烷基,可列舉:1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-正丙氧基乙基、1-異丙氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-異丁氧基乙基、1-第三丁氧基乙基、1-甲氧基丙基、1-乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基-乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。
作為上述式(b5)所表示之結構單元之較佳具體例,可列舉下述式(b5-1)~(b5-33)所表示之結構單元。
[化72]
上述式(b5-1)~(b5-33)中,R20b 表示氫原子或甲基。
作為上述式(b6)所表示之結構單元之較佳具體例,可列舉下述式(b6-1)~(b6-25)所表示之結構單元。
[化73]
上述式(b6-1)~(b6-25)中,R20b 表示氫原子或甲基。
作為上述式(b7)所表示之結構單元之較佳具體例,可列舉下述式(b7-1)~(b7-15)所表示之結構單元。
[化74]
上述式(b7-1)~(b7-15)中,R20b 表示氫原子或甲基。
進而,丙烯酸系樹脂(B3)較佳為包含含有相對於上述式(b5)~(b7)所表示之結構單元,自進而具有醚鍵之聚合性化合物衍生之結構單元的共聚物之樹脂。
作為上述具有醚鍵之聚合性化合物,可例示具有醚鍵及酯鍵之(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物,作為具體例,可列舉:(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等。又,上述具有醚鍵之聚合性化合物較佳為(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯。該等聚合性化合物可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
進而,於丙烯酸系樹脂(B3)中,為了適度地控制物理、化學特性而含有其他聚合性化合物作為結構單元。作為此種聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物、或陰離子聚合性化合物。
作為此種聚合性化合物,例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等單羧酸類;馬來酸、富馬酸、伊康酸等二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯類;馬來酸二乙酯、富馬酸二丁酯等二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等含乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等含乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等含醯胺鍵之聚合性化合物類;等。
又,作為聚合性化合物,可列舉:具有酸非解離性之脂肪族多環式基之(甲基)丙烯酸酯類、含乙烯基之芳香族化合物類等。作為酸非解離性之脂肪族多環式基,尤其是三環癸基、金剛烷基、四環十二烷基、異𦯉基、降𦯉基等就工業上容易獲取等方面而言較佳。該等脂肪族多環式基亦可具有碳原子數1以上5以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基作為取代基。
作為具有酸非解離性之脂肪族多環式基之(甲基)丙烯酸酯類,具體而言,可例示提供下述式(b8-1)~(b8-5)之結構單元之(甲基)丙烯酸酯類。
[化75]
上述式(b8-1)~(b8-5)中,R21b 表示氫原子或甲基。
上述之感光性樹脂之中,較佳為使用丙烯酸系樹脂(B3)。此種丙烯酸系樹脂(B3)之中,較佳為具有上述式(b5)所表示之結構單元、自(甲基)丙烯酸衍生之結構單元、自(甲基)丙烯酸烷基酯類衍生之結構單元、及自(甲基)丙烯酸芳基酯類衍生之結構單元的共聚物。
作為此種共聚物,較佳為下述式(b9)所表示之共聚物。
[化76]
上述式(b9)中,R22b 表示氫原子或甲基,R23b 表示碳原子數2以上4以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基,Xb 表示與其所鍵結之碳原子一併形成之碳原子數5以上20以下之烴環,R24b 表示碳原子數1以上6以下之直鏈狀或支鏈狀之烷基或碳原子數1以上6以下之烷氧基烷基,R25b 表示碳原子數6以上12以下之芳基。
進而於上述式(b9)所表示之共聚物中,s、t、u、v表示各結構單元之莫耳比,s為8莫耳%以上45莫耳%以下,t為10莫耳%以上65莫耳%以下,u為3莫耳%以上25莫耳%以下,v為6莫耳%以上25莫耳%以下。
感光性樹脂之聚苯乙烯換算質量平均分子量較佳為10000以上600000以下,更佳為20000以上400000以下,進而較佳為30000以上300000以下。藉由設為此種質量平均分子量,可不使與基板表面之剝離性降低而保持感光性樹脂層之充分強度,進而可防止鍍覆時之輪廓之膨脹、或龜裂之產生。
又,感光性樹脂較佳為分散度為1.05以上之樹脂。此處,分散度係用質量平均分子量除以數量平均分子量所得之值。藉由設為此種分散度,可避免由於對於所需鍍覆之應力抗性或鍍覆處理,而獲得之金屬層容易膨脹之問題。
樹脂之含量相對於第2態樣之感光性組合物之總質量,較佳為設為5質量%以上60質量%以下。
第2態樣之感光性組合物較佳為為了提高龜裂耐性,進而含有鹼可溶性樹脂。 作為鹼可溶性樹脂,較佳為選自由酚醛清漆樹脂(C1)、多羥基苯乙烯樹脂(C2)、及丙烯酸系樹脂(C3)所組成之群中之至少1種樹脂。
[酚醛清漆樹脂(C1)] 酚醛清漆樹脂例如可藉由使具有酚性羥基之芳香族化合物(以下,僅稱為「酚類」)與醛類於酸觸媒下進行加成縮合而獲得。
作為上述酚類,例如可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、鄰乙基苯酚、間乙基苯酚、對乙基苯酚、鄰丁基苯酚、間丁基苯酚、對丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、對苯基苯酚、間苯二酚、對苯二酚、對苯二酚單甲醚、鄰苯三酚、間苯三酚、羥基二苯基、雙酚A、沒食子酸、沒食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。 作為上述醛類,例如可列舉:甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。 加成縮合反應時之觸媒並無特別限定,例如若為酸觸媒,則使用鹽酸、硝酸、硫酸、蟻酸、草酸、乙酸等。
再者,藉由使用鄰甲酚;將樹脂中之羥基之氫原子取代為其他取代基;或使用大量之醛類,能夠進一步提高酚醛清漆樹脂之柔軟性。
酚醛清漆樹脂(C1)之質量平均分子量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,較佳為1000以上50000以下。
[多羥基苯乙烯樹脂(C2)] 作為構成多羥基苯乙烯樹脂(C2)之羥基苯乙烯系化合物,可列舉對羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等。 進而,多羥基苯乙烯樹脂(C2)較佳為設為與苯乙烯樹脂之共聚物。作為構成此種苯乙烯樹脂之苯乙烯系化合物,可列舉:苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
多羥基苯乙烯樹脂(C2)之質量平均分子量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,較佳為1000以上50000以下。
[丙烯酸系樹脂(C3)] 作為丙烯酸系樹脂(C3),較佳為含有自具有醚鍵之聚合性化合物衍生之結構單元、及自具有羧基之聚合性化合物衍生之結構單元。
作為上述具有醚鍵之聚合性化合物,可例示(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、3-甲氧基(甲基)丙烯酸丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等具有醚鍵及酯鍵之(甲基)丙烯酸衍生物等。上述具有醚鍵之聚合性化合物較佳為丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯。該等聚合性化合物可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
作為上述具有羧基之聚合性化合物,可例示丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等單羧酸類;馬來酸、富馬酸、伊康酸等二羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之化合物;等。上述具有羧基之聚合性化合物較佳為丙烯酸、甲基丙烯酸。該等聚合性化合物可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
丙烯酸系樹脂(C3)之質量平均分子量於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,較佳為50000以上800000以下。
鹼可溶性樹脂之含量於將上述感光性樹脂與鹼可溶性樹脂之合計設為100質量份之情形時,較佳為0質量份以上80質量份以下,更佳為0質量份以上60質量份以下。藉由將鹼可溶性樹脂之含量設為上述之範圍,有可提高龜裂耐性,防止顯影時之膜減少之傾向。
第2態樣之感光性樹脂組合物為了提高包含感光性組合物之膜之儲存穩定性等,較佳為進而含有酸擴散控制劑。作為酸擴散控制劑,較佳為含氮化合物(D1),進而視需要,可含有有機羧酸、或磷之含氧酸或者其衍生物(D2)。
[含氮化合物(D1)] 作為含氮化合物(D1),可列舉:三甲基胺、二乙基胺、三乙基胺、二-正丙基胺、三正丙基胺、三正戊基胺、三苄基胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正己基胺、正庚基胺、正辛基胺、正壬基胺、乙二胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、四亞甲基二胺、六亞甲基二胺、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯甲酮、4,4'-二胺基二苯基胺、甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、丙醯胺、苯甲醯胺、吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮、甲基脲、1,1-二甲基脲、1,3-二甲基脲、1,1,3,3,-四甲基脲、1,3-二苯基脲、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、8-羥基喹啉、吖啶、嘌呤、吡咯啶、哌啶、2,4,6-三(2-吡啶基)-對稱三𠯤、嗎啉、4-甲基嗎啉、哌𠯤、1,4-二甲基哌𠯤、1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷、吡啶等。該等可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
含氮化合物(D1)相對於上述感光性樹脂及鹼可溶性樹脂之合計質量100質量份,通常於0質量份以上5質量份以下之範圍內使用,尤佳為於0質量份以上3質量份以下之範圍內使用。
[有機羧酸、或磷之含氧酸或者其衍生物(D2)] 有機羧酸、或磷之含氧酸或者其衍生物(D2)中,作為有機羧酸,具體而言,適宜為丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸、苯甲酸、水楊酸等,尤佳為水楊酸。
作為磷之含氧酸或其衍生物,可列舉:磷酸、磷酸二-正丁酯、磷酸二苯基酯等磷酸及該等酯之類之衍生物;膦酸、膦酸二甲基酯、膦酸-二正丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯基酯、膦酸二苄基酯等膦酸及該等酯之類之衍生物;次膦酸、苯基次膦酸等次膦酸及該等酯之類之衍生物;等。該等之中,尤佳為膦酸。該等可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
有機羧酸、或磷之含氧酸或者其衍生物(D2)相對於上述感光性樹脂及上述鹼可溶性樹脂之合計質量100質量份,通常於0質量份以上5質量份以下之範圍內使用,尤佳為於0質量份以上3質量份以下之範圍內使用。
又,為了穩定地形成鹽,有機羧酸、或磷之含氧酸或者其衍生物(D2)較佳為使用與上述含氮化合物(D1)同等量。
第2態樣之感光性組合物含有有機溶劑。有機溶劑之種類於不阻礙本發明之目的之範圍內並無特別限定,可自先前正型之感光性樹脂組合物中所使用之有機溶劑適當選擇而使用。
作為有機溶劑之具體例,除第1態樣之感光性組合物中所列舉之溶劑以外,亦可列舉:丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基異戊酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、乙二醇單乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇、二丙二醇單乙酸酯之單甲醚、單乙醚、單丙醚、單丁醚、單苯基醚等多元醇類及其衍生物;二㗁烷等環式醚類;蟻酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基乙酸丁酯、3-甲基-3-甲氧基乙酸丁酯等酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;等。該等可單獨使用,亦可組合2種以上使用。
有機溶劑之含量於不阻礙本發明之目的之範圍並無特別限定,例如只要於感光性樹脂組合物之固形物成分濃度成為2質量%以上55質量%以下之範圍內適當調整即可。於如藉由旋轉塗佈法等所獲得之感光性樹脂層之膜厚成為10 μm以上之厚膜用途中使用感光性組合物之情形時,較佳為於感光性樹脂組合物之固形物成分濃度成為30質量%以上55質量%以下之範圍內使用有機溶劑。
第2態樣之感光性組合物為了提高可塑性,亦可進而含有聚乙烯樹脂。作為聚乙烯樹脂之具體例,可列舉:聚氯乙烯、聚苯乙烯、多羥基苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯苯甲酸、聚乙烯甲基醚、聚乙烯乙基醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯苯酚、及該等之共聚物等。聚乙烯樹脂就玻璃轉移點較低之方面而言,較佳為聚乙烯甲基醚。
又,第2態樣之感光性組合物為了提高使用感光性組合物所形成之氫障壁膜與基板、尤其是金屬基板之接著性,亦可進而含有接著助劑。
第2感光性組合物為了微調整對於顯影液之溶解性,亦可進而含有酸、酸酐、或高沸點溶劑。
作為酸及酸酐之具體例,可列舉:乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸、苯甲酸、桂皮酸等單羧酸類;乳酸、2-羥基丁酸、3-羥基丁酸、水楊酸、間羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、2-羥基桂皮酸、3-羥基桂皮酸、4-羥基桂皮酸、5-羥基間苯二甲酸、紫丁香酸等羥基單羧酸類;草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、伊康酸、六氫鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2-環己烷二羧酸、1,2,4-環己烷三羧酸、丁烷四羧酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸、環戊烷四羧酸、丁烷四羧酸、1,2,5,8-萘四羧酸等多元羧酸類;伊康酸酐、琥珀酸酐、檸康酸酐、十二烯基琥珀酸酐、三苯胺甲酸酐、馬來酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙環庚烯二甲酸酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸酐、環戊烷四羧酸二酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯三甲酸酐、二苯甲酮四羧酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸酐、甘油三偏苯三甲酸酐等酸酐;等。
又,作為高沸點溶劑之具體例,可列舉:N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、二甲基亞碸、苄基乙基醚、二己醚、丙酮基丙酮、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、馬來酸二乙酯、γ-丁內酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、苯基乙酸溶纖劑等。
第2態樣之感光性組合物為了提高感度,亦可進而含有增感劑。
氫障壁劑(B)之含量相對於第2態樣之感光性組合物中之相當於基材成分(A)之樹脂的質量,較佳為0.01質量%以上30質量%以下,更佳為0.05質量%以上20質量%以下,尤佳為0.1質量%以上10質量%以下。藉由設為上述範圍,可獲得良好之顯影性,並且獲得具有氫障壁性能之圖案。
(3)第3態樣之感光性組合物 第3態樣之感光性組合物係含有具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂、酸交聯性物質、光酸產生劑、氫障壁劑(B)、及有機溶劑之負型感光性組合物。
作為第3態樣之感光性組合物中之具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂,例如可使用多羥基苯乙烯系樹脂。 多羥基苯乙烯系樹脂至少具有源自羥基苯乙烯之結構單元。 此處「羥基苯乙烯」係設為如下概念,該概念包括羥基苯乙烯、及鍵結於羥基苯乙烯之α位之氫原子被取代為鹵素原子、烷基、鹵化烷基等其他取代基而成者、以及該等衍生物之羥基苯乙烯衍生物(單體)。 「羥基苯乙烯衍生物」係設為包括如下者:至少維持苯環與鍵結於其之羥基,例如鍵結於羥基苯乙烯之α位之氫原子被取代為鹵素原子、碳原子數1以上5以下之烷基、鹵化烷基等其他取代基而成者;以及於羥基苯乙烯之羥基所鍵結之苯環上進而鍵結有碳原子數1以上5以下之烷基者,或於該羥基所鍵結之苯環上進而鍵結有1個以上2個以下之羥基者(此時,羥基之數量之合計為2以上3以下)等。 作為鹵素原子,可列舉氯原子、氟原子、溴原子等,較佳為氟原子。 再者,「羥基苯乙烯之α位」只要無特別說明,則指苯環所鍵結之碳原子。
源自該羥基苯乙烯之結構單元例如由下述式(b-1)表示。
[化77]
上述式(b-1)中,Rb1 表示氫原子、烷基、鹵素原子、或鹵化烷基,Rb2 表示碳原子數1以上5以下之烷基,p表示1以上3以下之整數,q表示0以上2以下之整數。
Rb1 之烷基較佳為碳原子數1以上5以下。又,較佳為直鏈狀或支鏈狀之烷基,可列舉: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。該等之中,工業上較佳為甲基。 作為鹵素原子,可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,較佳為氟原子。 鹵化烷基係上述碳原子數1以上5以下之烷基之氫原子之一部或全部被取代為鹵素原子之基。其中,較佳為氫原子全部被取代為氟原子之烷基。又,較佳為直鏈狀或支鏈狀之氟化烷基,更佳為三氟甲基、六氟乙基、七氟丙基、九氟丁基等,最佳為三氟甲基(-CF3 )。 作為Rb1 ,較佳為氫原子或甲基,更佳為氫原子。
作為Rb2 之碳原子數1以上5以下之烷基,可列舉與Rb1 之情形相同之基。 q為0以上2以下之整數。該等之中,較佳為0或1,工業上尤佳為0。 關於Rb2 之取代位置,於q為1之情形時,可為鄰位、間位、對位之任一種,進而於q為2之情形時,可組合任意之取代位置。 p為1以上3以下之整數,較佳為1。 關於羥基之取代位置,於p為1之情形時,可為鄰位、間位、對位之任一種,就能夠容易地獲取且價格較低之方面而言,較佳為對位。進而於p為2或3之情形時,可組合任意之取代位置。
上述式(b-1)所表示之結構單元可單獨使用或組合2種以上使用。
多羥基苯乙烯系樹脂中,源自羥基苯乙烯之結構單元之比率相對於構成多羥基苯乙烯系樹脂之全部結構單元,較佳為60莫耳%以上100莫耳%以下,更佳為70莫耳%以上100莫耳%以下,進而較佳為80莫耳%以上100莫耳%以下。藉由設為上述範圍內,可獲得製成感光性組合物時適度之鹼溶解性。
多羥基苯乙烯系樹脂較佳為進而具有源自苯乙烯之結構單元。 此處「源自苯乙烯之結構單元」係定義為包含苯乙烯及苯乙烯衍生物(其中,不包括羥基苯乙烯)之乙烯性雙鍵斷鍵而成之結構單元。 「苯乙烯衍生物」係定義為包含:鍵結於苯乙烯之α位之氫原子被取代為鹵素原子、烷基、鹵化烷基等其他取代基之衍生物、以及苯乙烯之苯基之氫原子被取代為碳原子數1以上5以下之烷基等取代基之衍生物等。 作為鹵素原子,可列舉氯原子、氟原子、溴原子等,較佳為氟原子。 再者,「苯乙烯之α位」只要無特別說明,則指苯環所鍵結之碳原子。
源自該苯乙烯之結構單元例如以下述式(b-2)表示。式中,Rb1 、Rb2 、q係與上述式(b-1)含義相同。
[化78]
作為Rb1 及Rb2 ,可列舉與上述式(b-1)之Rb1 及Rb2 分別相同之基。 q為0以上2以下之整數。該等之中,較佳為0或1,工業上尤佳為0。 關於Rb2 之取代位置,於q為1之情形時,可為鄰位、間位、對位之任一種,進而於q為2之情形時,可組合任意之取代位置。
上述式(b-2)所表示之結構單元可單獨使用或組合2種以上使用。
多羥基苯乙烯系樹脂中,源自苯乙烯之結構單元之比率相對於構成多羥基苯乙烯系樹脂之全部結構單元,較佳為40莫耳%以下,更佳為30莫耳%以下,進而較佳為20莫耳%以下。藉由設為上述範圍,可獲得於製成感光性組合物時適度之鹼溶解性,並且與其他結構單元之平衡性亦變得良好。
再者,多羥基苯乙烯系樹脂亦可具有除源自羥基苯乙烯之結構單元或源自苯乙烯之結構單元以外之其他結構單元。更佳為上述多羥基苯乙烯系樹脂係僅包含源自羥基苯乙烯之結構單元之聚合物、或包含源自羥基苯乙烯之結構單元與源自苯乙烯之結構單元之共聚物。
多羥基苯乙烯系樹脂之質量平均分子量並無特別限定,較佳為1500以上40000以下,更佳為2000以上8000以下。
又,作為具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂,亦可使用酚醛清漆樹脂。該酚醛清漆樹脂可藉由使酚類與醛類於酸觸媒之存在下進行加成縮合而獲得。
作為酚類,可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚等甲酚類;2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚等二甲苯酚類;鄰乙基苯酚、間乙基苯酚、對乙基苯酚、2-異丙基苯酚、3-異丙基苯酚、4-異丙基苯酚、鄰丁基苯酚、間丁基苯酚、對丁基苯酚、對第三丁基苯酚等烷基苯酚類;2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚等三烷基苯酚類;間苯二酚、鄰苯二酚、對苯二酚、對苯二酚單甲醚、鄰苯三酚、間苯三酚等多酚類;烷基間苯二酚、烷基鄰苯二酚、烷基對苯二酚等烷基多酚類(烷基多酚類中所含有之烷基之碳原子數為1以上4以下);α-萘酚、β-萘酚、羥基二苯基、雙酚A等。該等酚類可單獨使用或組合2種以上使用。 該等酚類之中,較佳為間甲酚、對甲酚,更佳為併用間甲酚與對甲酚。於該情形時,可藉由調整兩者之調配比率而調整感度等各種特性。
作為醛類,可列舉甲醛、多聚甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。該等醛類可單獨使用或組合2種以上使用。
作為酸觸媒,可列舉:鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、亞磷酸等無機酸類;蟻酸、草酸、乙酸、二乙基硫酸、對甲苯磺酸等有機酸類;乙酸鋅等金屬鹽類等。該等酸觸媒可單獨使用或組合2種以上使用。
作為如此獲得之酚醛清漆樹脂,具體而言,可列舉:苯酚/甲醛縮合酚醛清漆樹脂、甲酚/甲醛縮合酚醛清漆樹脂、苯酚-萘酚/甲醛縮合酚醛清漆樹脂等。
酚醛清漆樹脂之質量平均分子量並無特別限定,較佳為1000以上30000以下,更佳為3000以上25000以下。
又,作為具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂,亦可使用苯酚-苯二甲醇縮合樹脂、甲酚-苯二甲醇縮合樹脂、苯酚-二環戊二烯縮合樹脂等。
具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂之含量相對於第3態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為20質量%以上80質量%以下,更佳為35質量%以上65質量%以下。藉由設為上述範圍,有容易取得顯影性之平衡性之傾向。
作為第3態樣之感光性組合物中之酸交聯性物質,並無特別限定,可使用先前公知之酸交聯性物質。
作為酸交聯性物質,具體而言,可列舉:具有羥基或烷氧基之胺基樹脂、例如三聚氰胺樹脂、脲樹脂、胍胺樹脂、乙胍𠯤樹脂、苯并胍胺樹脂、甘脲-甲醛樹脂、琥珀醯胺-甲醛樹脂、伸乙脲-甲醛樹脂等。該等酸交聯性物質係藉由如下方式容易地獲得,即,使三聚氰胺、尿素、胍胺、乙胍𠯤、苯并胍胺、甘脲、琥珀醯胺、伸乙脲於沸騰水中與福馬林反應而進行羥甲基化、或者使其進而與低級醇反應而進行烷氧基化。實用上,可以NIKALAC MX-750、NIKALAC MW-30、NIKALAC MW100LM等三聚氰胺樹脂、NIKALAC MX-290等脲樹脂(均為三和化學公司製造)之形式獲取。又,亦可將Cymel 1123、Cymel 1128(三井氰胺公司製造)等苯并胍胺樹脂以市售品之形式獲取。
又,亦可使用1,3,5-三(甲氧基甲氧基)苯、1,2,4-三(異丙氧基甲氧基)苯、1,4-雙(第二丁氧基甲氧基)苯等具有烷氧基之苯化合物、2,6-二羥基甲基-對第三丁基苯酚等具有羥基或烷氧基之苯酚化合物等。 該等酸交聯性物質可單獨使用或組合2種以上使用。
酸交聯性物質之含量相對於具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂100質量份,較佳為5質量份以上50質量份以下,更佳為10質量份以上30質量份以下。藉由設為上述範圍,感光性組合物之硬化性、圖案化特性變得良好。
作為第3態樣之感光性組合物中之光酸產生劑,並無特別限定,可使用先前公知之光酸產生劑。作為較佳之光酸產生劑,可列舉:關於第2感光性組合物進行過說明之光酸產生劑。
光酸產生劑之含量相對於具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂100質量份,較佳為0.05質量份以上30質量份以下,更佳為0.1質量份以上10質量份以下。藉由設為上述範圍,感光性組合物之硬化性變得良好。
第3態樣之感光性組合物如上述般含有氫障壁劑(B)。使該化合物含於感光性組合物中時,能夠實現具有氫障壁性能之圖案形成。
氫障壁劑(B)之含量相對於第3態樣之感光性組合物中之相當於基材成分(A)之樹脂之質量,較佳為0.01質量%以上30質量%以下,更佳為0.05質量%以上20質量%以下,尤佳為0.1質量%以上10質量%以下。藉由設為上述範圍,可獲得良好之顯影性,並且獲得具有氫障壁性能之圖案。
第3態樣之感光性組合物亦可進而含有具有4個以上之酚性羥基之分子量未達2000之化合物。
作為此種化合物,具體而言,除各種四羥基二苯甲酮、五羥基二苯甲酮、六羥基二苯甲酮、七羥基二苯甲酮等二苯甲酮化合物以外,可列舉:雙[2-羥基-3-(2'-羥基-5'-甲基苄基)-5-甲基苯基]甲烷、雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)-3,4-二羥基苯基甲烷、雙(4-羥基-2,5-二甲基苯基)-3,4-二羥基苯基甲烷、雙(4-羥基-3,5-二甲基苯基)-2,4-二羥基苯基甲烷、雙(4-羥基-2,5-二甲基苯基)-2,4-二羥基苯基甲烷、雙(3-環己基-4-羥基-6-甲基苯基)-3,4-二羥基苯基甲烷、雙(3-環己基-6-羥基-4-甲基苯基)-3,4-二羥基苯基甲烷、雙(4-羥基-2,3,5-三甲基苯基)-3,4-二羥基苯基甲烷等羥基芳基系化合物;2-(2,3,4-三羥基苯基)-2-(2',3',4'-三羥基苯基)丙烷、2-(2,4-二羥基苯基)-2-(2',4'-二羥基苯基)丙烷等雙(羥基苯基)烷烴系化合物;分子量未達2000之聚(鄰羥基苯乙烯)、聚(間羥基苯乙烯)、聚(對羥基苯乙烯)、聚(α-甲基-對羥基苯乙烯)、聚(4-羥基-3-甲基苯乙烯)等多羥基苯乙烯系化合物;等。該等二苯甲酮系化合物、羥基芳基系化合物、雙(羥基苯基)烷烴系化合物、多羥基苯乙烯系化合物亦可具有羥基以外之取代基。 該等化合物可單獨使用或組合2種以上使用。
具有4個以上之酚性羥基之分子量未達2000之化合物之含量相對於具有酚性羥基之鹼可溶性樹脂100質量份,較佳為0.5質量份以上5質量份以下。藉由設為上述範圍,可抑制將感光性組合物圖案化時之前端變細現象。
作為第3態樣之感光性組合物中之有機溶劑,可列舉第1態樣之感光性組合物中所例示之有機溶劑。 有機溶劑之含量較佳為第3態樣之感光性組合物之固形物成分濃度成為1質量%以上50質量%以下之量,更佳為成為5質量%以上30質量%以下之量。 第3態樣之感光性組合物亦可與第1態樣之感光性組合物同樣地,視需要含有上述各種添加劑。
(4)第4態樣之感光性組合物 第4態樣之感光性組合物含有環氧化合物、及氫障壁劑(B),亦可進而任意地含有有機溶劑。
作為第4態樣之感光性組合物中之環氧化合物,例如可列舉:與作為上述環氧樹脂前驅物所列舉之環氧化合物相同者。
環氧化合物之含量相對於第4態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為55質量%以上99質量%以下,更佳為70質量%以上95質量%以下。藉由設為上述範圍,可提高塗膜形成能力。
第4態樣之感光性組合物含有上述氫障壁劑(B)。氫障壁劑(B)係含有咪唑環之化合物,因此於曝光時促進環氧化合物之硬化,而對感光性組合物賦予良好之圖案化特性及氫障壁性能。
氫障壁劑(B)之含量相對於環氧化合物100質量份,較佳為0.01質量份以上30質量份以下,更佳為0.05質量份以上20質量份以下,尤佳為0.1質量份以上10質量份以下。藉由設為上述範圍,可獲得圖案化特性及氫障壁性能。
作為第4態樣之感光性組合物中之有機溶劑,可列舉第1態樣之感光性組合物中所例示之有機溶劑。其中,較佳為丙二醇單甲醚、甲基乙基酮、環戊酮、環己酮、乙酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯等極性溶劑、甲苯等芳香族烴類、及該等之混合溶劑。 含有有機溶劑之情形時之有機溶劑之含量較佳為第4態樣之感光性組合物之固形物成分濃度成為1質量%以上50質量%以下之量,更佳為成為5質量%以上30質量%以下之量。
第4態樣之感光性組合物亦可與第1態樣之感光性組合物同樣地,視需要含有上述之各種添加劑。
再者,下述第5態樣中之含環氧基之多羧酸樹脂並不限於全部環氧基由與「具有醇性羥基之單羧酸」及「多元酸酐」之反應所消耗,通常於具有殘存之環氧基之方面上,亦相當於第4態樣之感光性組合物中之環氧樹脂。於該方面上,亦有作為第4態樣之感光性組合物中之環氧樹脂,可使用第4態樣之感光性組合物中之含環氧基之多羧酸樹脂之情形。本說明書中,第4態樣之感光性組合物中之環氧樹脂中,將第4態樣之感光性組合物中之含環氧基之多羧酸樹脂以外之樹脂稱為非羧酸改性環氧樹脂。
(5)第5態樣之感光性組合物 第5態樣之感光性組合物係含有含環氧基之多羧酸樹脂、光酸產生劑、氫障壁劑(B)、及有機溶劑之負型感光性組合物。
作為第5態樣之感光性組合物中之含環氧基之多羧酸樹脂,例如可使用如下樹脂,該樹脂係使1分子中具有2個以上之環氧基之環氧化合物與1分子中具有1個以上之醇性羥基之單羧酸反應而獲得反應物,使該反應物進而與多元酸酐進行反應而獲得。
作為一分子中具有2個以上之環氧基之環氧化合物,例如可列舉作為上述環氧樹脂前驅物所列舉之環氧化合物、與上述含環氧基之樹脂相同者。其中,可列舉:酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂、三(2,3-環氧基丙基)異氰尿酸酯、聯苯基二縮水甘油醚、脂環式環氧樹脂、共聚合型環氧樹脂等。
作為酚醛清漆型環氧樹脂,例如可列舉:使將苯酚、甲酚、鹵化苯酚、烷基苯酚等酚類與甲醛於酸性觸媒下反應所獲得之酚醛清漆類、與表氯醇或甲基表氯醇反應所獲得的環氧樹脂等。作為市售品,可列舉:EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1027、EPPN-201、BREN-S(均為日本化藥公司製造);DEN-431、DEN-439(均為陶氏化學公司製造);N-730、N-770、N-865、N-665、N-673、VH-4150(均為大日本油墨化學工業公司製造)等。
作為雙酚型環氧樹脂,例如可列舉:使雙酚A、雙酚F、雙酚S、四溴雙酚A等雙酚類與表氯醇或甲基表氯醇反應所獲得之環氧樹脂;或使雙酚A或雙酚F之二縮水甘油醚、上述雙酚類之縮合物、及表氯醇或甲基表氯醇進行反應所獲得之環氧樹脂等。作為市售品,可列舉:Epikote 1004、Epikote 1002、Epikote 4002、Epikote 4004(均為油化殼牌環氧樹脂公司製造)等。
作為三苯酚甲烷型環氧樹脂,例如可列舉:使三苯酚甲烷或三甲酚甲烷與表氯醇或甲基表氯醇反應所獲得之環氧樹脂等。作為市售品,可列舉EPPN-501、EPPN-502(均為日本化藥公司製造)等。
作為脂環式環氧樹脂,可列舉與上述脂環式環氧化合物相同者。作為市售品,可列舉:Daicel化學工業公司製造之Celloxide2021;三井石油化學工業公司製造之EPOMIK VG-3101;油化殼牌環氧樹脂公司製造之E-1031S、日本曹達公司製造之EPB-13、EPB-27等。又,作為共聚合型環氧樹脂,可列舉:作為甲基丙烯酸縮水甘油酯、苯乙烯及α-甲基苯乙烯之共聚物之日本油脂公司製造之CP-50M、CP-50S;或者甲基丙烯酸縮水甘油酯與環己基馬來醯亞胺等之共聚物等。
作為該等1分子中具有2個以上之環氧基之環氧樹脂之尤佳例,例如可列舉:甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂等。尤佳為α-羥基苯基-ω-氫聚(聯苯基二亞甲基-羥基伸苯基)與1-氯-2,3-環氧基丙烷之縮聚物、及α-2,3-環氧基丙氧基苯基-ω-氫聚{2-(2,3-環氧基丙氧基)-亞苄基-2,3-環氧基丙氧基伸苯基}。
作為1分子中具有1個以上之醇性羥基之單羧酸,例如可列舉:二羥甲基丙酸、二羥甲基乙酸、二羥甲基丁酸、二羥甲基戊酸、二羥甲基己酸、羥基新戊酸等羥基單羧酸類。該等之中,較佳為1分子中具有1個以上5個以下之醇性羥基之單羧酸。
作為多元酸酐,例如可列舉:琥珀酸酐、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐等。
上述環氧化合物與上述單羧酸之反應相對於環氧化合物之環氧基1當量,較佳為單羧酸0.1莫耳以上0.7莫耳以下,更佳為0.2莫耳以上0.5莫耳以下。於該反應中,較佳為不會與環氧化合物或多元酸酐反應之不具有羥基或羧基之有機溶劑。進而,為了促進反應而可使用觸媒(例如,三苯基膦、苄基二甲基胺、三烷基氯化胺、三苯基銻等)。於使用觸媒之情形時,尤其是反應結束後,使用有機過氧化物等使觸媒失活而成者係穩定且保存性良好,故而較佳。反應觸媒之使用量相對於反應混合物,較佳為0.1質量%以上10質量%以下,反應溫度較佳為60℃以上150℃以下。藉此,可獲得上述環氧化合物與上述單羧酸之反應物。
於該反應物與多元酸酐之反應中,較佳為使最終所獲得之含環氧基之多羧酸樹脂之酸價成為50 mgKOH/g以上150 mgKOH/g以下之量的多元酸酐進行反應。反應溫度較佳為60℃以上150℃以下。如此可獲得含環氧基之多羧酸樹脂。
該等含環氧基之多羧酸樹脂可單獨使用或組合2種以上使用。
含環氧基之多羧酸樹脂之含量相對於第5態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為30質量%以上80質量%以下,更佳為40質量%以上70質量%以下。藉由設為上述範圍,可提高塗膜形成能力。
作為第5態樣之感光性組合物中之光酸產生劑,可列舉:第2態樣之感光性組合物中所例示之光酸產生劑。 光酸產生劑之含量相對於第5態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為0.5質量%以上30質量%以下,更佳為1質量%以上20質量%以下。藉由設為上述範圍,感光性組合物之硬化性變得良好。
第5態樣之感光性組合物如上述般含有氫障壁劑(B)。使該化合物含於感光性組合物中時,能夠實現具有氫障壁性能之圖案形成。
氫障壁劑(B)之含量相對於第5態樣之感光性組合物中之相當於基材成分(A)之樹脂之質量,較佳為0.01質量%以上30質量%以下,更佳為0.05質量%以上20質量%以下,尤佳為0.1質量%以上10質量%以下。藉由設為上述範圍,可獲得良好之顯影性,並且獲得具有氫障壁性能之圖案。
第5態樣之感光性組合物亦可進而含有用以調整耐濕性、耐熱性、密接性等之改質成分。該改質成分可其自身藉由熱或紫外線等而硬化,亦可藉由熱或紫外線等而與含環氧基之多羧酸樹脂之殘存羥基或羧基等進行反應。具體而言,可列舉:1分子中具有1個以上之環氧基之環氧化合物、三聚氰胺衍生物(例如,六甲氧基三聚氰胺、六丁氧基化三聚氰胺、縮合六甲氧基三聚氰胺等)、雙酚A系化合物(例如,四羥甲基雙酚A等)、㗁唑啉化合物等。
作為1分子中具有1個以上之環氧基之環氧化合物,可列舉:Epikote 1009、1031(均為油化殼牌公司製造)、EPICLON N-3050、N-7050(均為大日本油墨化學工業公司製造)、DER-642U、DER-673MF(均為陶氏化學公司製造)等雙酚A型環氧樹脂;ST-2004、ST-2007(均為東都化成公司製造)等氫化雙酚A型環氧樹脂;YDF-2004、YDF-2007(均為東都化成公司製造)等雙酚F型環氧樹脂;SR-BBS、SR-TBA-400(均為阪本藥品工業公司製造)、YDB-600、YDB-715(均為東都化成公司製造)等溴化雙酚A型環氧樹脂;EPPN-201、EOCN-103、EOCN-1020、BREN(均為日本化藥公司製造)等酚醛清漆型環氧樹脂;大日本油墨化學工業公司製造之EPICLON N-880等雙酚A之酚醛清漆型環氧樹脂;大日本油墨化學工業公司製造之EPICLON TSR-601或ACR公司製造之R-1415-1等橡膠改性環氧樹脂;日本化藥公司製造之EBPS-200或大日本油墨化學工業公司製造之EPICLON EXA-1514等雙酚S型環氧樹脂;日本油脂公司製造之Purenma DGT等對苯二甲酸二縮水甘油酯;日產化學公司製造之TEPIC等三縮水甘油基異氰尿酸酯;油化殼牌公司製造之YX-4000等聯二甲苯酚型環氧樹脂;油化殼牌公司製造之YL-6056等雙酚型環氧樹脂;Daicel化學工業公司製造之Celloxide2021等脂環式環氧樹脂;等。
改質成分之含量相對於第5態樣之感光性組合物之固形物成分,較佳為50質量%以下,更佳為30質量%以下。
第5態樣之感光性組合物亦可進而與第1態樣之感光性組合物同樣地含有著色劑。
作為第5態樣之感光性組合物中之有機溶劑,可列舉第1態樣之感光性組合物中所例示之有機溶劑。 有機溶劑之含量較佳為第5態樣之感光性組合物之固形物成分濃度成為1質量%以上50質量%以下之量,更佳為成為5質量%以上30質量%以下之量。
氫障壁膜形成用組合物或第1~5態樣之感光性組合物亦可視需要含有各種添加劑。作為添加劑,可列舉:增感劑、硬化促進劑、填充劑、密接性賦予劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗凝聚劑、熱聚合抑制劑、消泡劑、調平劑、界面活性劑、增黏劑等。
作為增感劑,例如較佳為於9位及10位具有烷氧基之蒽化合物(9,10-二烷氧基-蒽衍生物)。作為烷氧基,可列舉碳原子數1以上4以下之烷氧基。9,10-二烷氧基-蒽衍生物亦可進而具有取代基。作為取代基,可列舉:鹵素原子、碳原子數1以上4以下之烷基、磺酸烷基酯基、羧酸烷基酯基等。作為磺酸烷基酯基或羧酸烷基酯基中之烷基,可列舉碳原子數1以上4以下之烷基。該等取代基之取代位置較佳為2位。
作為9,10-二烷氧基-蒽衍生物,例如可列舉:9,10-二甲氧基-蒽、9,10-二乙氧基-蒽、9,10-二丙氧基-蒽、9,10-二甲氧基-2-乙基-蒽、9,10-二乙氧基-2-乙基-蒽、9,10-二丙氧基-2-乙基-蒽、9,10-二甲氧基-2-氯-蒽、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸甲基酯、9,10-二乙氧基蒽-2-磺酸甲基酯、9,10-二甲氧基蒽-2-羧酸甲基酯等。
該等化合物係藉由如下方式獲得:將蒽醌衍生物於鹼水溶液中利用鋅粉末、亞硫酸氫鹽、鈀-碳、硼氫化鈉等還原劑進行處理,製成9,10-二羥基蒽衍生物後,利用二甲基硫酸、二乙基硫酸等硫酸酯、甲苯磺酸甲酯、甲苯磺酸乙酯、甲苯磺酸丙酯、甲苯磺酸單乙二醇酯等甲苯磺酸酯、或苯磺酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸丙酯等苯磺酸酯將9,10位進行烷氧基化。
該等增感劑可單獨使用或組合2種以上使用。
關於增感劑之含量,於各組合物含有光酸產生劑之情形時,相對於光酸產生劑,以莫耳比計較佳為0.1以上6以下,更佳為0.2以上4以下。藉由設為上述範圍,各組合物之感度、硬化性變得良好。
作為填充劑,可列舉:硫酸鋇、鈦酸鋇、二氧化矽、滑石、黏土、碳酸鎂、碳酸鈣、氧化鋁、雲母等公知之填充劑。 填充劑之含量相對於各組合物之固形物成分,較佳為60質量%以下,更佳為5質量%以上40質量%以下。
作為界面活性劑,可列舉:BM-1000、BM-1100(均為BM Chemie公司製造)、MEGAFAC F142D、MEGAFAC F172、MEGAFAC F173、MEGAFAC F183(均為大日本油墨化學工業公司製造)、Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均為Sumitomo 3M公司製造)、Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均為旭硝子公司製造)、SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均為Toray Silicone公司製造)等市售之氟系界面活性劑,並不限定於該等。
作為增黏劑,可列舉:超微粉二氧化矽、蒙脫石等。
作為消泡劑及/或調平劑,可列舉聚矽氧系高分子、氟系高分子等。
作為密接性賦予劑,可列舉矽烷偶合劑等。 又,氫障壁膜形成用組合物或第1~5態樣之感光性組合物可將1-(N,N-二(2-乙基己基)胺基)甲基-1H-苯并三唑、1-(N,N-二(2-乙基己基)胺基)甲基-1H-甲基苯并三唑、羧基苯并三唑、苯并三唑、甲基苯并三唑、二羥丙基苯并三唑、雙胺基甲基苯并三唑等苯并三唑衍生物等單獨或組合2種以上用作任意之添加劑。
關於氫障壁膜形成用組合物或第1~5態樣之感光性組合物可含有之上述各種添加劑之添加量,除特別記載之情形外,只要於相對於組合物整體,為0.001質量%以上10質量%以下之範圍內適當進行調整即可,較佳為0.1質量%以上5質量%以下。
<感光性組合物之製備方法> 感光性組合物係藉由利用攪拌機將上述各成分進行混合而製備。再者,亦可使用膜濾器等進行過濾以使所製備之感光性組合物變得均一。
≪氫障壁膜之製造方法≫ 使用以上所說明之含有氫障壁劑(B)之氫障壁膜形成用組合物,藉此可形成含有氫障壁劑(B)之氫障壁膜。
關於氫障壁膜形成用組合物含有聚縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂(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、聚芳酯等)、FR-AS樹脂、FR-ABS樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚醚醚酮樹脂、氟系樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯胺雙馬來醯亞胺樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚苯并㗁唑樹脂、聚苯并噻唑樹脂、聚苯并咪唑樹脂、聚矽氧樹脂、BT樹脂、聚甲基戊烯、超高分子量聚乙烯、FR-聚丙烯、(甲基)丙烯酸系樹脂(例如,聚甲基丙烯酸甲酯等)、及聚苯乙烯等樹脂材料作為基材成分(A)之情形,氫障壁膜之形成方法係如上所述。
於氫障壁膜形成用組合物含有熱硬化性材料作為基材成分(A)之情形時,藉由塗佈等方法將氫障壁膜形成用組合物膜化後,將所形成之膜加熱至與硬化性材料之種類匹配之溫度而使之硬化,藉此可形成氫障壁膜。
於氫障壁膜形成用組合物為上述各種感光性組合物之情形時,典型而言,藉由如下方法製造氫障壁膜,該方法包括: 將氫障壁膜形成用組合物塗佈於基板上而形成塗佈膜;及 對塗佈膜進行曝光。
更具體而言,首先,藉由適當之塗佈方法形成塗膜。例如,使用輥式塗佈機、反向塗佈機、棒式塗佈機等接觸轉印型塗佈裝置或旋轉塗佈法(旋轉式塗佈裝置)、淋幕式平面塗裝機等非接觸型塗佈裝置於基板上塗佈感光性組合物並進行乾燥,藉此可形成塗佈膜。 乾燥方法並無特別限定,例如可列舉:(1)利用加熱板於80℃以上120℃以下、較佳為90℃以上100℃以下之溫度下進行60秒以上120秒以下之預烤的方法;(2)於室溫下放置數小時以上數天以下之方法;(3)放入至熱風加熱器或紅外線加熱器中數十分鐘以上且數小時以下而將溶劑去除之方法等。
繼而,對於塗佈膜,位置選擇性地照射電磁波而進行曝光。於感光性組合物為藉由曝光而硬化之負型感光性組合物之情形時,亦可對塗佈膜之整面進行曝光。 於位置選擇性地進行曝光之情形時,電磁波可經由正型或負型之遮罩進行照射,亦可直接照射。曝光量亦根據感光性組合物之組成而不同,例如較佳為5 mJ/cm2 以上500 mJ/cm2 以下左右。
於對塗佈膜進行整面曝光之情形時,可將經曝光之塗佈膜直接用作氫障壁膜。 於位置選擇性地進行曝光之情形時,藉由顯影液對曝光後之塗佈膜進行顯影,藉此獲得圖案化成所需形狀之氫障壁膜。 顯影方法並無特別限定,例如可使用浸漬法、噴霧法等。作為顯影液,可列舉單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有機系之顯影液;或氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨、四級銨鹽等之水溶液。
對於顯影後之經圖案化之氫障壁膜,較佳為以200℃以上250℃以下左右進行後烘烤。
如此所形成之氫障壁膜係無特別限定地用於要求遮蔽氫氣之各種用途,尤其適用用於下述之電子元件。
再者,氫障壁膜由於可抑制分子量及分子尺寸較小之氫氣之透過,故而亦可抑制分子尺寸大於氫之氣體之透過。作為此種氣體,可列舉:氮氣、氧氣、臭氧氣體、水蒸氣、一氧化碳氣體、二氧化碳氣體、氮氧化物氣體、及硫氧化物氣體等。
≪電子元件≫ 使用以上所說明之氫障壁膜形成用組合物所形成之氫障壁膜適宜用於具備鈍化膜之電子元件。 鈍化膜係為了保護半導體層等功能層免受離子或氣體等或物理損害等而設置之膜。
作為電子元件,並無特別限定,可較佳地列舉具備有機導電層、有機半導體層、有機發光層等之有機電子元件。 作為電子元件之適宜具體例,可列舉:LED元件及有機EL元件等發光元件、半導體元件、太陽電池元件、及固態攝像元件。
鈍化膜例如包含金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、或金屬碳氧化物等。更具體而言,較佳為使用包含選自Si、Al、In、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce、及Ta中之1種以上之金屬之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、或碳氧化物等。 該等材料之中,較佳為選自Si、Al、In、Sn、Zn、及Ti中之金屬之氧化物、氮化物、或氮氧化物,更佳為Si、或Al之氧化物、或者氮化物,尤佳為氮化矽(Si氮化物)。 該等亦可含有其他元素作為次要成分。例如,氮化矽可含有氫而成為氫化氮化矽,亦可進而含有氧而成為氫化氮氧化矽。 Si之氧化物膜、或氮化物膜亦可為藉由對含有聚矽氮烷、聚矽氧烷、聚環氧矽氮烷、或聚矽烷等含矽聚合物之組合物之塗膜進行煅燒所形成之氧化物膜、或氮化物膜。 就鈍化膜之保護性能之方面而言,鈍化膜較佳為包含氮化矽(SiN)。
以上所說明之鈍化膜由於其原材料及製造方法,而有包含可使氫氣、或氨或者胺類等之氫氣產生之化合物之情形。 包含氮化矽之鈍化膜尤其容易產生氫氣。
另一方面,電子元件大多如有機EL元件般為了驅動元件而具備TFT。又,電子元件亦大多具備包含銅等金屬之配線。 TFT有因由與氫氣接觸所引起之還原反應而有損性能之虞,關於金屬配線,亦有因由氫氣引起之還原而導致電氣特性產生變化之虞。
然而,於電子元件一併具備鈍化膜與氫障壁膜之情形時, 自鈍化膜產生之氫氣由氫障壁膜所遮蔽,而可抑制會受氫氣之影響之構件產生不良影響。 氫障壁膜較佳為設置於例如TFT等欲保護以免受氫影響之對象物、與氫產生源之間。 於有存在於電子元件之外部環境中之氫滲入至電子元件內之保護對象物之虞之情形時,亦可於設置於電子元件與外部環境接觸之面之硬塗層中調配氫障壁劑而形成氫障壁膜。 又,於保護電子元件內之TFT等保護對象物免受自鈍化膜等成為氫產生源之膜產生之氫影響的情形時,較佳為於成為氫產生源之膜與保護對象物之間形成氫障壁膜。於該情形時,例如可將平坦化膜作為氫障壁膜。
如上所述,於具備鈍化膜之電子元件中,若設置氫障壁膜,則可保護TFT或金屬配線等有受到氫之不良影響之虞之構件,而可製造動作之可靠性較高之電子元件。 [實施例]
以下,示出實施例對本發明進一步具體地進行說明,但本發明之範圍並不限定於該等實施例。
[合成例1]上述式(1)所表示之化合物之合成1 [化79] 於50 ml三口燒瓶中添加化合物A(2.00 g,8.12 mmol)及甲醇(20 g),氮氣置換後,利用水浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加二氮雜雙環十一烯(DBU;1.24 g,8.12 mmol),於60℃下反應4小時。反應結束後,冷卻至室溫(25℃)後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物1)。(產量=3.27g ,產率=95%,黃色黏稠液體)1 H-NMR(氘化DMSO, 400 MHz):陽離子 δ (ppm)=3.48 (CH2 , 2H), 3.40 (CH2 , 2H), 3.15 (CH2 , 2H), 2.65 (CH2 , 2H), 1.82 (CH2 , 2H), 1.70 - 1.45 (CH2 , 6H)、 陰離子 δ (ppm)=7.70 (CH, 1H), 7.22 (Ph, 2H), 7.15 (CH, 1H), 6.85 (Ph, 2H), 6.80 (CH, 1H), 5.63 (CH, 1H), 3.70 (CH3 , 3H), 2.85 - 2.65 (CH2 , 2H)
[合成例2]上述式(1)所表示之化合物之合成2 [化80] 於50 ml三口燒瓶中添加化合物A(2.00 g,8.12 mmol)及甲醇(20 g),氮氣置換後,利用水浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加二氮雜二環壬烯(DBN;1.11 g,8.12 mmol),於60℃下反應4小時。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物2)。(產量=2.91 g,產率=90%,黃色黏稠液體)1 H-NMR (氘化DMSO, 400 MHz): 陽離子 δ (ppm)=3.55 (CH2 , 2H), 3.40 - 3.25 (CH2 , 4H), 2.81 (CH2 , 2H), 2.00 (CH2 , 2H), 1.88 (CH2 , 2H) 陰離子δ (ppm)=7.70 (CH, 1H), 7.22(Ph, 2H), 7.15 (CH, 1H), 6.85 (Ph, 2H), 6.80 (CH, 1H), 5.63 (CH, 1H), 3.70 (CH3 , 3H), 2.85 - 2.65 (CH2 , 2H)
[合成例3]上述式(1)所表示之化合物之合成3 [化81] 於50 ml三口燒瓶中添加化合物A(2.00 g,8.12 mmol)及甲醇(20 g),氮氣置換後,利用水浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,添加咪唑(IM;0.55 g,8.12 mmol),於60℃下反應4小時。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物3)。(產量=2.43 g,產率=95%,白色固體)1 H-NMR (氘化DMSO, 400 MHz): 陽離子δ (ppm)=7.03 (CH, 2H), 7.65 (CH, 1H) 陰離子 δ (ppm)=7.86 (CH, 1H), 7.35 (3H), 6.99 (3H), 5.70 (CH, 1H), 3.71 (CH3 , 3H), 3.35 - 3.16 (CH2 , 2H)
針對原料之化合物A單獨成分、咪唑單獨成分、及所獲得之化合物3,分別使用X射線繞射測定裝置(RIGAKU(股)公司製造;商品名「全自動水平型多目的X射線繞射測定裝置SmartLab」),於以下之條件下進行X射線繞射圖案之測定。所獲得之化合物3由於原料之各單獨成分均顯示不同之反射圖案,故而判斷為鹽而並非單純之混合物。 *使用X射線:源自旋轉對陰極型X射線產生源之CuKα射線、45 kV-200 mA *掃描速度(2θ):4.0°/min *發散狹縫:(2/3)° *散射狹縫:(2/3)° 此外,基於封裝測定「通用測定>通用(集中法)」之標準條件設定。
[合成例4]上述式(1)所表示之化合物之合成4 [化82] 於20 ml茄形燒瓶中添加化合物A(1.60 g,6.50 mmol)及四氫呋喃(3 g),氮氣置換後,利用油浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加7-甲基-1,5,7-三氮雜二環[4.4.0]癸-5-烯(MTBD;1.00 g,6.50 mmol),於60℃下反應30分鐘。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物4)。(產量=2.5 g,產率=95%,黃色黏稠液體)1 H-NMR (氘化DMSO, 500 MHz): 陽離子 δ (ppm)=9.20 (NH, 1H), 3.27 - 3.22 (6H), 3.17 - 3.15 (2H), 2.90 (CH3 , 3H), 1.92 - 1.89 (2H), 1.81 - 1.79 (2H) 陰離子 δ (ppm)=7.67 (CH, 1H), 7.21 (2H), 7.12 (1H), 6.84 (2H), 6.79 (1H), 5.62 (CH, 1H), 3.71 (CH3 , 3H), 2.73 - 2.61 (CH2 , 2H)
[合成例5]上述式(1)所表示之化合物之合成5 [化83] 於20 ml茄形燒瓶中添加化合物A(1.50 g,6.09 mmol)及甲醇(9 g),氮氣置換後,利用油浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加1,5,7-三氮雜二環[4,4,0]癸-5-烯(TBD;0.85 g,6.09 mmol),於60℃下反應30分鐘。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物5)。(產量=2.2 g,產率=95%,黃色固體)1 H-NMR (氘化DMSO, 500 MHz): 陽離子 δ (ppm)=10.48 (NH, 2H), 3.22 - 3.17 (4H), 3.10 - 3.07 (4H), 1.86 - 1.81 (4H) 陰離子 δ (ppm)=7.71 (CH, 1H), 7.25 (2H), 7.17 (1H), 6.86 (2H), 6.80 (1H), 5.65 (CH, 1H), 3.71 (CH3 , 3H), 2.87 - 2.73 (CH2 , 2H)
[合成例6]上述式(1)所表示之化合物之合成6 [化84] 於20 ml茄形燒瓶中添加化合物A(1.50 g,6.09 mmol)及甲醇(9 g),氮氣置換後,利用油浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加1,1,3,3-四甲基胍(TMG;0.7 g,6.09 mmol),於60℃下反應30分鐘。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式(1)所表示之化合物(化合物6)。(產量=2.2 g,產率=100%,黃色固體)1 H-NMR (氘化DMSO, 500 MHz):陽離子 δ (ppm)=2.84 (6H) 陰離子 δ (ppm)=7.67 (CH, 1H), 7.21 (2H), 7.12 (1H), 6.85 (2H), 6.79 (1H), 5.62 (CH, 1H), 3.71 (CH3 , 3H), 2.28 - 2.64 (CH2 , 2H)
[合成例7]上述式(1)所表示之化合物之合成7 [化85] 於20 ml茄形燒瓶中添加化合物A(1.00 g,4.06 mmol)及甲醇(9 g),氮氣置換後,利用油浴以60℃進行加溫,而使化合物A溶解。繼而,依據上述方案,滴加亞胺基-三(二甲胺基)磷烷(0.72 g,4.06 mmol),於60℃下反應30分鐘。反應結束後,冷卻至室溫後,針對反應液,使用旋轉蒸發器將溶劑蒸餾去除,藉此獲得上述式所表示之化合物(化合物7)。(產量=1.7 g,產率=98%,黃色固體)1 H-NMR (氘化DMSO, 500 MHz): 陽離子 δ (ppm)=2.63 (9H), 2.61, 9H), 陰離子 δ (ppm)=7.65 (CH, 1H), 7.18 (2H), 7.10 (1H), 6.84 (2H), 6.84 (1H), 5.61 (CH, 1H), 3.71 (CH3 , 3H), 2.28 - 2.64 (CH2 , 2H)
[實施例1] 使下述結構之鹼可溶性樹脂12質量份、二季戊四醇六丙烯酸酯6質量份、下述結構之光聚合起始劑1.0質量份、表面調整劑(BYK-310、聚酯改性聚二甲基矽氧烷、BYK-Chemie Japan股份有限公司製造)0.04質量份、及氫障壁劑(上述之化合物3)2.0質量份溶解於混合溶劑中,而獲得加工性組合物。
作為混合溶劑,使用包含丙二醇單甲醚45質量份、二乙二醇單甲醚30質量份、及N,N,N',N'-四甲基脲之混合溶劑。
將鹼可溶性樹脂之結構、光聚合起始劑之結構、及氫障壁劑之結構記載於以下。關於鹼可溶性樹脂,各結構單元之右下之數字係樹脂中之各結構單元之含量(質量%)。 [化86]
將所獲得之感光性組合物利用旋轉塗佈機塗佈於SiN基板(於矽晶圓上具有SiN層之積層體)上後,將塗佈膜以105℃進行100秒預烤。使用紫外線硬化機,以曝光量50 mJ/cm2 對經預烤之塗佈膜進行整面曝光(ghi射線寬帶),而使塗佈膜硬化。將曝光後之塗佈膜於230℃下進行20分鐘後烘烤,藉此獲得膜厚2.0 μm之硬化膜。
針對具備硬化膜之SiN基板,對矽晶圓側進行加熱,藉由熱沈積光譜測定法(TDS,Thermal deposition spectrometry)法,測定自硬化膜之表面產生之分子量1之成分(氫自由基或氫離子)、分子量2之成分(氫氣)、及分子量18之成分(水蒸氣)之量。 氣體產生量之測定時之加熱係自50℃以10℃/分鐘之速度升溫至280℃而進行。於達到280℃時結束加熱。 將該等氣體之產生量(峰強度)示於表1。
[比較例1] 針對未形成硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式測定分子量1之成分(氫自由基或氫離子)、分子量2之成分(氫氣)、及分子量18之成分(水蒸氣)之產生量。 將該等氣體之產生量(峰強度)示於表1。 再者,產生氣體量係源自SiN表面之產生氣體量。
[比較例2] 不使用氫障壁劑,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得感光性組合物。使用所獲得之感光組合物,以與實施例1相同之方式於SiN基板上形成硬化膜。 針對具備硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式測定分子量1之成分(氫自由基或氫離子)、分子量2之成分(氫氣)、及分子量18之成分(水蒸氣)之產生量。 將該等氣體之產生量(峰強度)示於表1。
[比較例3] 以固形物成分中之比率成為20質量%之方式於感光性組合物中添加市售之分子篩粉末並以變得均一之方式進行分散,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得感光性組合物。使用所獲得之感光組合物,以與實施例1相同之方式於SiN基板上形成硬化膜。 針對具備硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式測定分子量1之成分(氫自由基或氫離子)、分子量2之成分(氫氣)、及分子量18之成分(水蒸氣)之產生量。 將該等氣體之產生量(峰強度)示於表1。
[表1]
根據實施例1與比較例1及2之比較,可知於使用含有特定結構之氫障壁劑之感光性組合物而SiN基板上形成硬化膜之情形時,可藉由硬化膜而有效地抑制自SiN產生之氣體之透過。 另一方面,根據比較例3與比較例1及2之比較,可知即便於使用感光性組合物所形成之硬化膜中添加分子篩等可吸附氫氣或水之材料,亦基本上無法藉由硬化膜而抑制自SiN產生之氣體之透過。
<實施例2~4、比較例4~5> [實施例2] 使用將實施例1之鹼可溶性樹脂之含環氧基之結構單元取代為源自甲基丙烯酸縮水甘油酯之結構單元而成之樹脂,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得氫障壁膜形成用組合物。
[比較例4] 不使用上述結構之氫障壁劑,除此以外,以與實施例2相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。
[實施例3] 使用將實施例1之鹼可溶性樹脂之含環氧基之結構單元取代為源自甲基丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯之結構單元而成之樹脂,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得氫障壁膜形成用組合物。
[比較例5] 不使用上述結構之氫障壁劑,除此以外,以與實施例3相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。
[實施例4] 將實施例1之氫障壁劑之添加量設為0.6質量份,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得氫障壁膜形成用組合物。
將所獲得之各組合物於SiN基板(於矽晶圓上具有SiN層之積層體)上製成塗膜後,將塗佈膜以80℃進行100秒預烤。使用紫外線硬化機,以曝光量50 mJ/cm2 對經預烤之塗佈膜進行整面曝光(ghi射線寬帶),而使塗佈膜硬化。將曝光後之塗佈膜於230℃下進行20分鐘後烘烤,藉此獲得膜厚2.0 μm之硬化膜。分別作為硬化膜2~4、及比較硬化膜4~5。 針對具備所獲得之各硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式,將各氣體之產生量進行比較,結果為,實施例之硬化膜2~3與對應之比較硬化膜4~5相比,有效地抑制了氣體之透過。又,於實施例之硬化膜4中,較比較例2有效地抑制了氣體之透過。
<實施例5~6、比較例6~7> [實施例5] 將作為基材成分之下述式(A-2)所表示之化合物100質量份、1質量份之下述式(a1-2-1)所表示之硬化劑及10質量份之氫障壁劑(上述之化合物3)進行混合而獲得氫障壁膜形成用組合物。 [化87] [化88]
[比較例6] 不使用氫障壁劑,除此以外,以與實施例5相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。
[實施例6] 代替上述式(A-2)所表示之化合物,將下述式(A-3)所表示之化合物設為100質量份,除此以外,以與實施例5相同之方式獲得氫障壁膜形成用組合物。 [化89]
[比較例7] 不使用氫障壁劑,除此以外,以與實施例6相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。
將所獲得之各組合物於SiN基板(矽晶圓上具有SiN層之積層體)上製成塗膜後,使用紫外線硬化機,以曝光量50 mJ/cm2 進行整面曝光(ghi射線寬帶),而獲得膜厚約2.0 μm之硬化膜。分別作為硬化膜5~6、及比較硬化膜6~7。 針對具備所獲得之各硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式,將各氣體之產生量進行比較,結果為,實施例之硬化膜5~6與對應之比較硬化膜6~7相比,有效地抑制了氣體之透過。
<實施例7~8、比較例8~9> [實施例7] 使用下述式(A-3)及下述式(A-4)所表示之混合樹脂成分(質量比(A-3):(A-4)=70:30)100質量份、下述式(a1-2-2)所表示之硬化劑(萘二甲酸衍生物)5質量份、氫障壁劑(上述之化合物3)15質量份、及丙二醇單甲醚乙酸酯700質量份作為基材成分並進行混合,而獲得氫障壁膜形成用組合物。 [化90] [化91] [化92]
[比較例8] 不使用氫障壁劑,除此以外,以與實施例7相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。
[實施例8] 將作為基材成分之混合樹脂成分設為下述式(A-5)及下述式(A-6)所表示之混合樹脂成分(質量比(A-5):(A-6)=70:30)100質量份,除此以外,以與實施例7相同之方式獲得氫障壁膜形成用組合物。 [化93] [化94]
[比較例9] 不使用氫障壁劑,除此以外,以與實施例8相同之方式獲得比較用之膜形成組合物。 將所獲得之各組合物於SiN基板(矽晶圓上具有SiN層之積層體)上製成塗膜後,將塗佈膜以80℃進行120秒預烤。使用紫外線硬化機,以曝光量50 mJ/cm2 對經預烤之塗佈膜進行整面曝光(ghi射線寬帶),而使塗佈膜硬化。將曝光後之塗佈膜於100℃下進行20分鐘烘烤,藉此獲得膜厚2.0 μm之硬化膜。分別作為硬化膜7~8、及比較硬化膜8~9。 針對具備所獲得之各硬化膜之SiN基板,以與實施例1相同之方式將各氣體之產生量進行比較,結果為,實施例之硬化膜7~8與對應之比較硬化膜8~9相比,有效地抑制了氣體之透過。

Claims (11)

  1. 一種氫障壁劑,其包含下式(1)所表示之化合物:
    Figure 108110651-A0305-02-0200-1
    (式(1)中,Xm+表示m價之抗衡陽離子,上述抗衡陽離子為非環式或環式之含氮脂肪族陽離子、含氮芳香族陽離子或金屬陽離子,上述金屬陽離子為選自由鹼土金屬元素、週期表14族中包含除碳、矽以外之元素之金屬元素、週期表15族中包含除氮、磷、砷以外之元素之金屬元素、週期表16族中包含除氧、硫、硒、碲以外之元素之金屬元素、鉿、及半金屬元素所組成之群中之金屬原子之陽離子、或含有上述金屬原子之原子團之陽離子,R1表示可具有取代基之芳香族基,R2表示可具有取代基之伸烷基,R3表示鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、或有機基,m表示1以上之整數,n表示0以上3以下之整數,R2亦可與R1鍵結而形成環結構)。
  2. 如請求項1之氫障壁劑,其中上述非環式或環式之含氮脂肪族陽離子 包含下述式(2)~(4)及(14)~(16)之任一者所表示之陽離子:
    Figure 108110651-A0305-02-0201-2
    (式(2)中,R11~R14分別獨立地表示氫原子、可具有取代基之烷基、可具有取代基之環烷基、可具有取代基之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基、或可具有取代基之雜環基,選自R11~R14中之至少1個為可具有取代基之烷基、可具有取代基之環烷基、可具有取代基之烯基、可具有取代基之炔基、可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基、或可具有取代基之雜環基,選自R11~R14中之至少2個亦可連結而形成環);(R21)2N+=C(NR22 2)2 (3)(式(3)中,R21分別獨立地表示氫原子、烷基或環烷基,R22分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、-C(=NR23)-NR23 2(3個R23分別獨立為氫原子、烷基或環烷基)、或者=C(-NR24 2)2(4個R24分別獨立為氫原子或有機基));
    Figure 108110651-A0305-02-0201-3
    (式(4)中,R31分別獨立地表示氫原子或有機基,s表示2以上6以下之整數);
    Figure 108110651-A0305-02-0202-4
    (上述式中,RH分別獨立地表示氫原子或烷基;R53、及R55分別獨立地表示烷基、或環烷基;R54表示伸烷基、伸環烷基、或將該等連結而成之2價基;R56表示伸烷基;R53~R56可分別獨立地被取代為鹵素原子、氰基、或硝基;至少2個R53亦可相互鍵結而形成環;R53及R54亦可相互鍵結而形成環;2個R55亦可相互鍵結而形成環)。
  3. 如請求項1之氫障壁劑,其中上述含氮芳香族陽離子包含下述式(5)及(7)~(13)之任一者所表示之陽離子:
    Figure 108110651-A0305-02-0202-5
    (式中,RH分別獨立地表示氫原子或烷基;R41、R45、R46、R47、R48、R50、R51、及R52分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、氰基、硝基、烷基、環烷基、烯基、或炔基;R42、及R49分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、環烷基、烯基、或炔基;R41~R52可分別獨立被取代為鹵素原子、氰基、或硝基;R41及R42亦可相互鍵結而形成環;至少2個R41亦可相互鍵結而形成 環;2個R43亦可相互鍵結而形成環;至少2個R45亦可相互鍵結而形成環;至少2個R46亦可相互鍵結而形成環;至少2個R47亦可相互鍵結而形成環;R48、及R49亦可相互鍵結而形成環;至少2個R48亦可相互鍵結而形成環;至少2個R50亦可相互鍵結而形成環;至少2個R51亦可相互鍵結而形成環;至少2個R52亦可相互鍵結而形成環)。
  4. 一種氫障壁膜形成用組合物,其含有基材成分(A)、及如請求項1之氫障壁劑(B)。
  5. 如請求項4之氫障壁膜形成用組合物,其中上述基材成分(A)含有鹼可溶性樹脂(A1)、及光聚合性化合物(A2),且該氫障壁膜形成用組合物進而含有光聚合起始劑(C)。
  6. 一種氫障壁膜,其含有如請求項1之氫障壁劑(B)。
  7. 一種氫障壁膜,其包含如請求項5之氫障壁膜形成用組合物之硬化物。
  8. 一種氫障壁膜之製造方法,其包括:將如請求項5之氫障壁膜形成用組合物塗佈於基板上而形成塗佈膜;及對上述塗佈膜進行曝光。
  9. 一種電子元件,其包含鈍化膜、及如請求項6或7之氫障壁膜。
  10. 如請求項9之電子元件,其進而包含薄膜電晶體(TFT)。
  11. 一種化合物作為氫障壁劑之應用,該化合物係下式(1)所表示之化合物:
    Figure 108110651-A0305-02-0204-6
    (式(1)中,Xm+表示m價之抗衡陽離子,上述抗衡陽離子為非環式或環式之含氮脂肪族陽離子、含氮芳香族陽離子或金屬陽離子,上述金屬陽離子為選自由鹼土金屬元素、週期表14族中包含除碳、矽以外之元素之金屬元素、週期表15族中包含除氮、磷、砷以外之元素之金屬元素、週期表16族中包含除氧、硫、硒、碲以外之元素之金屬元素、鉿、及半金屬元素所組成之群中之金屬原子之陽離子、或含有上述金屬原子之原子團之陽離子,R1表示可具有取代基之芳香族基,R2表示可具有取代基之伸烷基,R3表示鹵素原子、羥基、巰基、硫基、矽烷基、矽烷醇基、硝基、亞硝基、磺酸酯基、膦基、氧膦基、膦酸酯基、或有機基,m表示1以上之整數,n表示0以上3以下之整數,R2亦可與R1鍵結而形成環結構)。
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