WO2014126088A1 - 感光性樹脂組成物、これを用いた硬化膜の製造方法、硬化膜、液晶表示装置および有機el表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a photosensitive resin composition, a method for producing a cured film, a cured film, an organic EL display device, and a liquid crystal display device. More specifically, a positive photosensitive resin composition suitable for forming a flattening film, a protective film, and an interlayer insulating film of electronic components such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, an integrated circuit element, and a solid-state imaging device, and the same
- the present invention relates to a method for producing a cured film using the above.
- Organic EL display devices, liquid crystal display devices, and the like are provided with a patterned interlayer insulating film.
- photosensitive resin compositions are widely used because the number of steps for obtaining a required pattern shape is small and sufficient flatness is obtained.
- the interlayer insulating film in the above display device is desired to have high transparency. Yes. For this reason, an attempt has been made to use an acrylic resin having excellent transparency as a film forming component. For example, those described in Patent Documents 1 to 3 are known.
- the present invention is intended to solve such problems, and provides a photosensitive resin composition capable of improving chemical resistance and cured film adhesion while maintaining higher sensitivity.
- the purpose is to do.
- the structural unit which has a block isocyanate group is uniformly distributed in the composition of this invention by making the photosensitive resin composition contain the structural unit which has a blocked isocyanate group as a polymer,
- the composition of this invention It is presumed that the group derived from the structural unit having a blocked isocyanate group is evenly distributed in the cured film obtained by curing the product, and the chemical resistance can be improved.
- the above problem has been solved by the following means ⁇ 1>, preferably ⁇ 2> to ⁇ 12>.
- A a polymer component containing a polymer that satisfies at least one of the following (1) and (2): (1) (a1) a polymer having a structural unit having an acid group protected by an acid-decomposable group, and (a2) a structural unit having a crosslinkable group (excluding a blocked isocyanate group and OH group) Or (2) a polymer having the structural unit (a1) and a polymer having the structural unit (a2), (B) a photoacid generator, (C) contains a solvent, In the polymer component, at least one of a polymer having the structural unit (a1) and the structural unit (a2), a polymer having the structural unit (a1), and a polymer having the structural unit (a2).
- a photosensitive resin composition comprising at least one polymer containing the structural unit (a4) and not containing the structural unit (a1) and the structural unit (a2).
- a photosensitive resin composition comprising at least one polymer containing the structural unit (a4) and not containing the structural unit (a1) and the structural unit (a2).
- Formula (a4-1) (In general formula (a4-1), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, W represents a divalent linking group, and Z represents a monovalent organic group.)
- Formula (a4-2) (In general formula (a4-2), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents a divalent linking group, and Z represents a monovalent organic group.)
- the crosslinkable group contained in the structural unit (a2) is at least one selected from an epoxy group, an oxetanyl group, and —NH—CH 2 —OR (R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms).
- R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>.
- ⁇ 5> The photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the acid-decomposable group is a group having a structure protected in the form of an acetal.
- ⁇ 6> The photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the structural unit (a1) is a repeating unit represented by the following general formula (A2 ′).
- R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, and at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group or an aryl group, R 3 represents an alkyl group or an aryl group, and R 1 or R 2 and R 3 may be linked to form a cyclic ether, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents a simple group.
- ⁇ 7> (1) A step of applying the photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6> on a substrate, (2) a step of removing the solvent from the applied photosensitive resin composition; (3) A step of exposing the photosensitive resin composition from which the solvent has been removed with actinic rays, (4) developing the exposed photosensitive resin composition with an aqueous developer, and (5) The manufacturing method of a cured film including the post-baking process of thermosetting the developed photosensitive resin composition. ⁇ 8> The method for producing a cured film according to ⁇ 7>, including a step of exposing the entire surface after the developing step and before the post-baking step.
- ⁇ 9> A cured film obtained by curing the photosensitive resin composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>.
- ⁇ 10> A cured film obtained by the method for producing a cured film according to ⁇ 7> or ⁇ 8>.
- ⁇ 11> The cured film according to ⁇ 9> or ⁇ 10>, which is an interlayer insulating film.
- ⁇ 12> A liquid crystal display device or an organic EL display device having the cured film according to any one of ⁇ 9> to ⁇ 11>.
- FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration of an example of a liquid crystal display device.
- the schematic sectional drawing of the active matrix substrate in a liquid crystal display device is shown, and it has the cured film 17 which is an interlayer insulation film.
- 1 shows a conceptual diagram of a configuration of an example of an organic EL display device.
- a schematic cross-sectional view of a substrate in a bottom emission type organic EL display device is shown, and a planarizing film 4 is provided.
- the description which does not describe substitution and non-substitution includes what does not have a substituent and what has a substituent.
- the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
- the photosensitive resin composition of the present invention is (A) a polymer component containing a polymer satisfying at least one of the following (1) and (2) ( Hereinafter, also referred to as (A) polymer component or (A) component).
- (1) a1) a structural unit having an acid group protected with an acid-decomposable group (hereinafter also referred to as structural unit (a1)), and (a2) a crosslinkable group (however, a blocked isocyanate group and OH)
- a polymer hereinafter also referred to as the polymer (1) having a structural unit (excluding a group) (hereinafter also referred to as the structural unit (a2)), or (2) a weight having the structural unit (a1).
- a polymer having a coalescence and the structural unit (a2) (hereinafter also referred to as polymer (2)), (B) a photoacid generator, (C) contains a solvent,
- the polymer component (A) at least a polymer having the structural unit (a1) and the structural unit (a2), a polymer having the structural unit (a1), and a polymer having the structural unit (a2).
- 1 includes (a4) at least one structural unit having a blocked isocyanate group (hereinafter also referred to as structural unit (a4)), (3) At least one polymer that includes the structural unit (a4) and does not include the structural unit (a1) and the structural unit (a2) (hereinafter also referred to as polymer (3)) is included.
- the photosensitive resin composition of the present invention is preferably a chemically amplified positive photosensitive resin composition.
- the composition of the present invention will be described in detail.
- the composition of the present invention contains at least one of the polymer (1) and the polymer (2) as the polymer component (A).
- the composition of the present invention includes a polymer having the structural unit (a1) and the structural unit (a2), a polymer having the structural unit (a1), and the structural unit in the polymer component (A).
- At least one of the structural units (a4) is contained in at least one of the polymers having (a2), or the polymer (3) is further contained in the (A) polymer component.
- the composition of this invention may contain polymers other than these as (A) polymer component.
- the polymer component (A) in the present invention includes, in addition to the (1) polymer and / or the polymer (2), other polymers added as necessary, unless otherwise specified. means.
- the component (A) has at least a structural unit (a1) having a group in which an acid group is protected with an acid-decomposable group.
- a highly sensitive photosensitive resin composition can be obtained.
- group in which the acid group is protected with an acid-decomposable group those known as an acid group and an acid-decomposable group can be used, and are not particularly limited.
- Specific examples of the acid group preferably include a carboxyl group and a phenolic hydroxyl group.
- the acid-decomposable group is a group that is relatively easily decomposed by an acid (for example, an acetal group such as an ester structure of a group represented by the formula (A1), a tetrahydropyranyl ester group, or a tetrahydrofuranyl ester group) A functional group) or a group that is relatively difficult to decompose with an acid (for example, a tertiary alkyl group such as a tert-butyl ester group or a tertiary alkyl carbonate group such as a tert-butyl carbonate group).
- an acid for example, an acetal group such as an ester structure of a group represented by the formula (A1), a tetrahydropyranyl ester group, or a tetrahydrofuranyl ester group
- a functional group for example, a tertiary alkyl group such as a tert-butyl ester group or a
- the structural unit having a group in which the acid group is protected with an acid-decomposable group is a structural unit having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group, or a protected phenolic group protected with an acid-decomposable group.
- a structural unit having a hydroxyl group is preferred.
- the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group and the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group will be described in order. To do.
- the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is a protected carboxyl in which the carboxyl group of the structural unit having a carboxyl group is protected by an acid-decomposable group described in detail below.
- a structural unit having a group is not particularly limited, and a known structural unit can be used.
- a structural unit (a1-1-1) derived from an unsaturated carboxylic acid having at least one carboxyl group in the molecule, such as an unsaturated monocarboxylic acid, an unsaturated dicarboxylic acid, or an unsaturated tricarboxylic acid
- a structural unit (a1-1-2) having both an ethylenically unsaturated group and a structure derived from an acid anhydride.
- the structural units having both the unsaturated group and the structure derived from the acid anhydride will be described in order.
- ⁇ (a1-1-1) Structural Unit Derived from Unsaturated Carboxylic Acid etc. Having at least One Carboxyl Group in the Molecule >>>>>>>
- the unsaturated carboxylic acid used in the present invention as the structural unit (a1-1-1) derived from an unsaturated carboxylic acid having at least one carboxyl group in the molecule include those listed below. . That is, examples of the unsaturated monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, ⁇ -chloroacrylic acid, cinnamic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl-succinic acid, 2- (meth) acrylic acid.
- leuoxyethyl hexahydrophthalic acid and 2- (meth) acryloyloxyethyl-phthalic acid examples include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, and mesaconic acid.
- the acid anhydride may be sufficient as unsaturated polyhydric carboxylic acid used in order to obtain the structural unit which has a carboxyl group. Specific examples include maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, and the like.
- the unsaturated polyvalent carboxylic acid may be a mono (2-methacryloyloxyalkyl) ester of a polyvalent carboxylic acid, such as succinic acid mono (2-acryloyloxyethyl), succinic acid mono (2 -Methacryloyloxyethyl), mono (2-acryloyloxyethyl) phthalate, mono (2-methacryloyloxyethyl) phthalate and the like.
- the unsaturated polyvalent carboxylic acid may be a mono (meth) acrylate of a dicarboxy polymer at both ends, and examples thereof include ⁇ -carboxypolycaprolactone monoacrylate and ⁇ -carboxypolycaprolactone monomethacrylate.
- unsaturated carboxylic acid acrylic acid-2-carboxyethyl ester, methacrylic acid-2-carboxyethyl ester, maleic acid monoalkyl ester, fumaric acid monoalkyl ester, 4-carboxystyrene and the like can also be used.
- the structural unit (a1-1-1) derived from an unsaturated carboxylic acid having at least one carboxyl group in the molecule acrylic acid, methacrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl-succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl-phthalic acid, or unsaturated polycarboxylic acid anhydride It is preferable to use acrylic acid, methacrylic acid, and 2- (meth) acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid.
- the structural unit (a1-1-1) derived from an unsaturated carboxylic acid or the like having at least one carboxyl group in the molecule may be composed of one kind alone or two or more kinds. May be.
- (a1-1-2) Structural unit having both an ethylenically unsaturated group and a structure derived from an acid anhydride >>>>
- the structural unit (a1-1-2) having both an ethylenically unsaturated group and a structure derived from an acid anhydride is obtained by reacting a hydroxyl group present in the structural unit having an ethylenically unsaturated group with an acid anhydride.
- a unit derived from the obtained monomer is preferred.
- the acid anhydride known ones can be used, and specifically, maleic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, chlorendic anhydride, etc.
- phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, or succinic anhydride is preferable from the viewpoint of developability.
- the reaction rate of the acid anhydride with respect to the hydroxyl group is preferably 10 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol% from the viewpoint of developability.
- acid-decomposable group that can be used for the structural unit (a1-1) >>>>>>>>
- the acid-decomposable group that can be used for the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected by the acid-decomposable group the above-mentioned acid-decomposable groups can be used.
- these acid-decomposable groups it is a protected carboxyl group in which the carboxyl group is protected in the form of an acetal. It is preferable from the viewpoint of the storage stability of the composition.
- the carboxyl group is more preferably a protected carboxyl group protected in the form of an acetal represented by the following general formula (a1-10) from the viewpoint of sensitivity.
- the carboxyl group is a protected carboxyl group protected in the form of an acetal represented by the following general formula (a1-10)
- the entire protected carboxyl group is — (C ⁇ O) —O—CR 101
- the structure is R 102 (OR 103 ).
- R 101 and R 102 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, except that R 101 and R 102 are both hydrogen atoms, and R 103 represents an alkyl group.
- R 101 or R 102 and R 103 may be linked to form a cyclic ether.
- R 101 to R 103 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group, and the alkyl group may be linear, branched or cyclic.
- both R 101 and R 102 do not represent a hydrogen atom, and at least one of R 101 and R 102 represents an alkyl group.
- the linear or branched alkyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, neopentyl group, n Examples include -hexyl group, texyl group (2,3-dimethyl-2-butyl group), n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group and the like.
- the cyclic alkyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, more preferably 4 to 8 carbon atoms, and still more preferably 4 to 6 carbon atoms.
- Examples of the cyclic alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a norbornyl group, and an isobornyl group.
- the alkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, an aryl group, and an alkoxy group.
- R 101 , R 102 and R 103 When it has a halogen atom as a substituent, R 101 , R 102 and R 103 become a haloalkyl group, and when it has an aryl group as a substituent, R 101 , R 102 and R 103 become an aralkyl group.
- the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and among these, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable.
- the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include a phenyl group, an ⁇ -methylphenyl group, and a naphthyl group.
- the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- the cycloalkyl group may have a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms as a substituent. Or a branched alkyl group, it may have a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms as a substituent. These substituents may be further substituted with the above substituents.
- R 101 , R 102 and R 103 represent an aryl group
- the aryl group preferably has 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms. preferable.
- the aryl group may have a substituent, and preferred examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a silyl group, a cumenyl group, and a 1-naphthyl group.
- R 101 , R 102 and R 103 can be bonded together to form a ring together with the carbon atom to which they are bonded.
- Examples of the ring structure when R 101 and R 102 , R 101 and R 103 or R 102 and R 103 are bonded include a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a tetrahydrofuranyl group, an adamantyl group, and a tetrahydropyrani group. And the like.
- R 101 and R 102 be a hydrogen atom or a methyl group.
- radical polymerizable monomer used for forming the structural unit having a protected carboxyl group represented by the general formula (a1-10) a commercially available one may be used, or it may be synthesized by a known method. Things can also be used. For example, it can be synthesized by the synthesis method described in paragraph numbers 0037 to 0040 of JP2011-212494A.
- a first preferred embodiment of the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is a structural unit represented by the following general formula.
- General formula (A2 ') (In the general formula (A2 ′), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, and at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group or an aryl group, R 3 represents an alkyl group or an aryl group, and R 1 or R 2 and R 3 may be linked to form a cyclic ether, R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, and X represents a simple group.
- R 1 and R 2 are alkyl groups, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms are preferred. When R 1 and R 2 are aryl groups, a phenyl group is preferred. R 1 and R 2 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 3 represents an alkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. X represents a single bond or an arylene group, and a single bond is preferred.
- a second preferred embodiment of the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is a structural unit of the following general formula.
- R 121 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- L 1 represents a carbonyl group or a phenylene group
- R 122 to R 128 each independently represents a hydrogen atom or 1 to 4 carbon atoms.
- Represents an alkyl group of R 121 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- L 1 is preferably a carbonyl group.
- R 122 to R 128 are preferably hydrogen atoms.
- R represents a hydrogen atom or a methyl group.
- the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group is a protected phenolic group in which the structural unit having a phenolic hydroxyl group is protected by an acid-decomposable group described in detail below.
- ⁇ (a1-2-1) Structural Unit Having Phenolic Hydroxyl Group examples include a hydroxystyrene structural unit and a structural unit in a novolac resin.
- a structural unit derived from hydroxystyrene or ⁇ -methylhydroxystyrene includes: It is preferable from the viewpoint of sensitivity.
- a structural unit represented by the following general formula (a1-20) is also preferable from the viewpoint of sensitivity.
- R 220 represents a hydrogen atom or a methyl group
- R 221 represents a single bond or a divalent linking group
- R 222 represents a halogen atom or a straight chain of 1 to 5 carbon atoms or Represents a branched alkyl group
- a represents an integer of 1 to 5
- b represents an integer of 0 to 4
- a + b is 5 or less
- R 222 is 2 or more, these R 222 may be different from each other or the same.
- R 220 represents a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a methyl group.
- R 221 represents a single bond or a divalent linking group. A single bond is preferable because the sensitivity can be improved and the transparency of the cured film can be improved.
- the divalent linking group of R 221 may be exemplified alkylene groups, specific examples R 221 is an alkylene group, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, isopropylene group, n- butylene group, isobutylene group, tert -Butylene group, pentylene group, isopentylene group, neopentylene group, hexylene group and the like.
- R 221 is a single bond, a methylene group, or an ethylene group.
- the divalent linking group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, and an alkoxy group.
- A represents an integer of 1 to 5, but a is preferably 1 or 2 and more preferably 1 from the viewpoint of the effects of the present invention and the ease of production.
- the bonding position of the hydroxyl group in the benzene ring is preferably bonded to the 4-position when the carbon atom bonded to R 221 is defined as the reference (first position).
- R 222 is a halogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specifically, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, etc. It is done. Among these, a chlorine atom, a bromine atom, a methyl group, or an ethyl group is preferable from the viewpoint of easy production.
- B represents 0 or an integer of 1 to 4;
- the acid-decomposable group that can be used in the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected by the acid-decomposable group includes a structure having a protected carboxyl group protected by the acid-decomposable group Similar to the acid-decomposable group that can be used for the unit (a1-1), known ones can be used and are not particularly limited.
- a structural unit having a protected phenolic hydroxyl group protected with acetal is a basic physical property of the photosensitive resin composition, particularly sensitivity and pattern shape, storage stability of the photosensitive resin composition, contact This is preferable from the viewpoint of hole formability.
- the phenolic hydroxyl group is more preferably a protected phenolic hydroxyl group protected in the form of an acetal represented by the general formula (a1-10) from the viewpoint of sensitivity.
- the protected phenolic hydroxyl group as a whole is —Ar—O—CR 101 R
- the structure is 102 (OR 103 ).
- Ar represents an arylene group.
- Examples of the radical polymerizable monomer used for forming a structural unit having a protected phenolic hydroxyl group in which the phenolic hydroxyl group is protected in the form of an acetal include paragraph number 0042 of JP2011-215590A. And the like.
- a 1-alkoxyalkyl protector of 4-hydroxyphenyl methacrylate and a tetrahydropyranyl protector of 4-hydroxyphenyl methacrylate are preferable from the viewpoint of transparency.
- acetal protecting group for the phenolic hydroxyl group examples include a 1-alkoxyalkyl group, such as a 1-ethoxyethyl group, a 1-methoxyethyl group, a 1-n-butoxyethyl group, and a 1-isobutoxyethyl group.
- 1- (2-chloroethoxy) ethyl group, 1- (2-ethylhexyloxy) ethyl group, 1-n-propoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1- (2-cyclohexylethoxy) ethyl group, 1 -A benzyloxyethyl group etc. can be mentioned, These can be used individually or in combination of 2 or more types.
- the radical polymerizable monomer used for forming the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected by the acid-decomposable group a commercially available one may be used, or a known method may be used. What was synthesize
- combined by can also be used. For example, it can be synthesized by reacting a compound having a phenolic hydroxyl group with vinyl ether in the presence of an acid catalyst. In the above synthesis, a monomer having a phenolic hydroxyl group may be previously copolymerized with another monomer, and then reacted with vinyl ether in the presence of an acid catalyst.
- the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group the following structural units can be exemplified, but the present invention is not limited thereto.
- the structural unit (a1) is 20 to 100 in the polymer containing the structural unit (a1).
- the mol% is preferable, and 30 to 90 mol% is more preferable.
- the polymer containing the structural unit (a1) contains the following structural unit (a2)
- the single structural unit (a1) is contained in the polymer containing the structural unit (a1) and the structural unit (a2). From the viewpoint of sensitivity, it is preferably 3 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol%.
- the acid-decomposable group that can be used in the structural unit (a1) is a structural unit having a protected carboxyl group in which the carboxyl group is protected in the form of an acetal
- the content is preferably 20 to 50 mol%.
- the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is more developed than the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with the acid-decomposable group. Is characterized by being fast. Therefore, when it is desired to develop quickly, the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is preferred. Conversely, when it is desired to delay the development, it is preferable to use the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group.
- the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is more developed than the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with the acid-decomposable group. Is characterized by being fast. Therefore, when it is desired to develop quickly, the structural unit (a1-1) having a protected carboxyl group protected with an acid-decomposable group is preferred. Conversely, when it is desired to delay the development, it is preferable to use the structural unit (a1-2) having a protected phenolic hydroxyl group protected with an acid-decomposable group.
- the component (A) has a structural unit having (a2) a crosslinkable group (excluding a blocked isocyanate group and an OH group).
- the crosslinkable group in this invention is at least 1 sort (s) chosen from carboxylic acid or phenolic hydroxyl group, and the group which can start a crosslinking reaction above 90 degreeC, for example.
- the OH group is excluded from the crosslinkable group of the present invention because it has low crosslinking reactivity with the carboxylic acid and the phenolic hydroxyl group and cannot sufficiently improve the chemical resistance.
- Preferred embodiments of the structural unit having a bridging group include an epoxy group, an oxetanyl group, a group represented by —NH—CH 2 —O—R (R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms), and an ethylenically unsaturated group. And a structural unit containing at least one selected from the group consisting of an epoxy group, an oxetanyl group, and —NH—CH 2 —O—R (R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). It is preferably at least one selected from the group described above.
- the component (A) preferably includes a structural unit containing at least one of an epoxy group and an oxetanyl group, and includes a structural unit containing an epoxy group. Is particularly preferred. In more detail, the following are mentioned.
- the (A) polymer component preferably contains a structural unit (structural unit (a2-1)) having an epoxy group and / or an oxetanyl group.
- the structural unit (a2-1) having an epoxy group and / or oxetanyl group is preferably a structural unit having an alicyclic epoxy group and / or oxetanyl group, more preferably a structural unit having an oxetanyl group. preferable.
- the structural unit (a2-1) having an epoxy group and / or oxetanyl group may have at least one epoxy group or oxetanyl group in one structural unit, one or more epoxy groups and one It may have an oxetanyl group, two or more epoxy groups, or two or more oxetanyl groups, and is not particularly limited, but preferably has a total of 1 to 3 epoxy groups and / or oxetanyl groups, It is more preferable to have one or two epoxy groups and / or oxetanyl groups in total, and it is even more preferable to have one epoxy group or oxetanyl group.
- radical polymerizable monomer used for forming the structural unit having an epoxy group include, for example, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl ⁇ -ethyl acrylate, and glycidyl ⁇ -n-propyl acrylate.
- radical polymerizable monomer used for forming the structural unit having an oxetanyl group include (meth) having an oxetanyl group described in paragraph Nos. 0011 to 0016 of JP-A No. 2001-330953, for example. Examples thereof include acrylate esters and compounds described in paragraph No. 0027 of JP2012-088459A, the contents of which are incorporated herein.
- Specific examples of the radical polymerizable monomer used for forming the structural unit (a2-1) having the epoxy group and / or oxetanyl group include a monomer having a methacrylic ester structure and an acrylic ester structure. It is preferable that it is a monomer to contain.
- glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, methyl (3-ethyloxetane-3-yl) methyl, and methacrylic acid ( 3-ethyloxetane-3-yl) methyl most preferred is acrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl) methyl and methacrylic acid (3-ethyloxetane-3-yl) methyl.
- These structural units can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
- the structural unit (a2-1) having the epoxy group and / or oxetanyl group the description in paragraph numbers 0053 to 0055 of JP2011-215590A can be referred to.
- R represents a hydrogen atom or a methyl group.
- an oxetanyl group is preferable from the viewpoint of sensitivity. From the viewpoint of transmittance (transparency), an alicyclic epoxy group and an oxetanyl group are preferred. As mentioned above, in this invention, as an epoxy group and / or an oxetanyl group, an alicyclic epoxy group and an oxetanyl group are preferable, and an oxetanyl group is especially preferable.
- (a2-2) Structural unit having an ethylenically unsaturated group >>>
- One example of the structural unit (a2) having a crosslinking group is a structural unit (a2-2) having an ethylenically unsaturated group (hereinafter also referred to as “structural unit (a2-2)”).
- the structural unit (a2-2) having an ethylenically unsaturated group is preferably a structural unit having an ethylenically unsaturated group in the side chain, having an ethylenically unsaturated group at the terminal, and having 3 to 16 carbon atoms.
- a structural unit having a side chain is more preferred.
- the copolymer used in the present invention is also preferably a structural unit (a2-3) having a group represented by —NH—CH 2 —O—R (R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms).
- R is preferably an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group, but is preferably a linear or branched alkyl group.
- the structural unit (a2) is more preferably a structural unit having a group represented by the following general formula (1).
- General formula (1) (In the above formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.) R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkyl group may be a linear, branched or cyclic alkyl group, but is preferably a linear or branched alkyl group.
- R 2 examples include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a cyclohexyl group, and an n-hexyl group. Of these, i-butyl, n-butyl and methyl are preferred.
- the structural unit (a2) is 5 to 90% in the polymer containing the structural unit (a2).
- the mol% is preferable, and 20 to 80 mol% is more preferable.
- the structural unit (a2) is a polymer containing the structural unit (a1) and the structural unit (a2). From the viewpoint of sensitivity, it is preferably 3 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol%.
- the structural unit (a2) is preferably contained in an amount of 3 to 70 mol%, more preferably 10 to 60 mol% in all the structural units of the component (A), regardless of any embodiment. preferable.
- the cured film obtained from the photosensitive resin composition has good transparency, chemical resistance and ITO sputtering resistance.
- the composition of the present invention includes (a4) a polymer containing a structural unit having a blocked isocyanate group, thereby improving chemical resistance and cured film adhesion (particularly cured film adhesion after the PCT test). be able to.
- the following mechanism is not clear, but by blending a polymer containing a structural unit having a blocked isocyanate group in the photosensitive resin composition, the affinity between the composition of the present invention and the interface of the base substrate is caused by the blocked isocyanate group. It is presumed that the adhesiveness of the cured film can be improved because the properties of the composition of the present invention and the base substrate are easily bonded.
- the structural unit which has a block isocyanate group is uniformly distributed in the composition of this invention by making the photosensitive resin composition contain the structural unit which has a blocked isocyanate group as a polymer,
- the composition of this invention It is presumed that the group derived from the structural unit having a blocked isocyanate group is evenly distributed in the cured film obtained by curing the product, and the chemical resistance can be improved.
- the blocked isocyanate group is a protecting group obtained by reacting a compound having a hydrogen atom capable of reacting with an isocyanate group (usually called a blocking agent) to protect the isocyanate group.
- the introduced protecting group is a hydrogen atom removed from the blocking agent and is usually called a blocking group.
- A is a protecting group.
- the blocking agent used in the present invention for example, the blocking agent described in paragraph 0009 of JP-A-5-186564, the blocking agent described in paragraph 0022 of JP-A-2002-275231 can be used, These contents are incorporated herein.
- compounds having a phenolic hydroxyl group such as phenol, naphthol, cresol, xylenol, halogen-substituted phenol; oxime compounds such as acetoxime, formaldoxime, cyclohexaneoxime, methylethylketoxime; pyrazole, methylpyrazole, dimethylpyrazole, etc.
- Alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol, butanol, cyclohexanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, alkyl lactate, etc .; activity of ethyl acetoacetate, diethyl malonate, acetylacetone, etc.
- the blocking group used in the present invention is preferably a group derived from a compound having a phenolic hydroxyl group, an oxime compound or an alcohol compound, more preferably a group derived from an oxime compound or an alcohol compound, and an oxime group. More preferred are groups derived from compounds.
- at least one type of blocked isocyanate group may be included in the structural unit having one (a4) blocked isocyanate group, but two or more types are included. Moreover, it is more preferable that 1 type is included.
- the upper limit of the number of blocked isocyanate groups in the structural unit having one blocked isocyanate group is not particularly defined, but for example, preferably 5 or less in the structural unit having one blocked isocyanate group, and one blocked isocyanate group It is more preferable that the number is 3 or less in the structural unit having, and 1 is particularly preferable.
- the structural unit (a4) having a blocked isocyanate group used in the present invention is preferably a vinyl polymer, and more preferably a repeating unit represented by the following general formula (a4-1).
- Formula (a4-1) (In general formula (a4-1), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, W represents a divalent linking group, and Z represents a monovalent organic group.)
- W represents a divalent linking group.
- the divalent linking group include a linear, branched or cyclic alkylene group, —O—, —COO—, —S—, —NR—, —CO—, —NRCO—, —SO 2 — and the like. And those composed of a combination of these groups.
- R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a hydrogen atom.
- the divalent linking group — (CH 2 ) m — (m is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and a cyclic group having 5 to 10 carbon atoms.
- An alkylene group or a group composed of at least one of these groups and —O—, —COO—, —S—, —NH— and —CO— is preferable.
- Z is a group (blocking group described above) that can be eliminated by heating.
- the group that is eliminated by heating refers to, for example, a group that is eliminated when heated at 90 to 250 ° C.
- Z is not particularly limited, but for example, a monovalent organic group is preferable.
- the monovalent organic group include an alkyl group and an aryl group, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a group consisting of a combination thereof is preferable.
- Such a monovalent organic group include —N ⁇ R ′, —OR ′, —NR ′, —SR ′, or these groups and at least —O—, —CO—, and —COOR ′. What consists of a combination with one is preferable.
- R ′ is a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, a branched chain having 3 to 10 carbon atoms, or a cyclic alkyl group having 3 to 10 carbon atoms (preferably a straight chain having 1 to 7 carbon atoms, carbon A branched alkyl group having 3 to 7 carbon atoms or a cyclic alkyl group having 3 to 7 carbon atoms), an aryl group having 6 to 10 carbon atoms (preferably a phenyl group), or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms and the carbon number Are preferably a combination of 1 to 10 alkylene groups.
- —NR ′ preferably forms a heterocyclic structure.
- the hetero atom in the heterocyclic structure preferably contains a nitrogen atom, more preferably contains two or more nitrogen atoms, and more preferably contains two nitrogen atoms.
- a 5- to 8-membered ring structure is preferable, and a 5- to 7-membered ring structure is more preferable.
- a condensed ring may be used, but a single ring is preferable.
- the substituent has a —CO group or an alkyl group (preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group, more preferably a methyl group). It is preferable.
- the formula weight of Z is preferably 20 to 300, and more preferably 30 to 150. It is preferable that the formula amount of Z is not too large because unnecessary components of the final cured film can be reduced.
- the formula weight of Z means the mass of the Z portion per one structural unit having a blocked isocyanate group.
- a repeating unit represented by the following general formula (a4-1-2) is more preferable.
- General formula (a4-1-2) (In the general formula (a4-2), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, X represents an arylene group or —C ( ⁇ O) — group, Y represents a divalent linking group, and Z represents one Represents a valent organic group.)
- X represents an arylene group or —C ( ⁇ O) — group, and when X is an arylene group, a phenylene group is preferred.
- Y represents a divalent linking group.
- the divalent linking group include a linear, branched or cyclic alkylene group, —O—, —COO—, —S—, —NR—, —CO—, —NRCO—, —SO 2 — and the like. And those composed of a combination of these groups.
- R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a hydrogen atom.
- the divalent linking group — (CH 2 ) m — (m is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and a cyclic group having 5 to 10 carbon atoms.
- Z represents a monovalent organic group and has the same meaning as Z in general formula (a4-2) described above, and the preferred range is also the same.
- the structural unit (a4) having a blocked isocyanate group used in the present invention is more preferably a repeating unit represented by the following general formula (a4-2).
- Formula (a4-2) (In general formula (a4-2), R 4 represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents a divalent linking group, and Z represents a monovalent organic group.)
- Y and Z have the same meanings as Y and Z in general formula (a4-1-2) described above, and preferred ranges are also the same.
- Rx is a hydrogen atom or a methyl group.
- the structural unit (a4) is preferably 0.1 to 30 mol% in the polymer containing the structural unit (a4). 20 mol% is more preferable, and 2 to 15 mol% is more preferable.
- the structural unit (a4) is contained in the polymer (2), that is, the structural unit (a4) is a polymer having the structural unit (a1) or a polymer having the structural unit (a2).
- the structural unit (a4) is preferably 0.1 to 40 mol%, more preferably 1 to 30 mol% in the polymer containing the structural unit (a4). % Is more preferable.
- the structural unit (a4) is preferably 1 to 90 mol% in the polymer containing the structural unit (a4), and is 2 to 70 mol. % Is more preferable, and 3 to 50 mol% is more preferable.
- the structural unit (a4) is preferably contained in an amount of 0.1 to 30 mol%, preferably 1 to 20 mol% in all the structural units of the component (A), regardless of any embodiment. It is more preferable to contain 2 to 15 mol%.
- content of a structural unit (a4) can also be 5 mol% or less among all the structural units of (A) component, and in this case, there exists an advantage that it is excellent in the residual film rate after a post-baking.
- the cured film obtained from the composition of the present invention has good transparency, chemical resistance and ITO sputtering resistance.
- the formula weight of the structural unit (a4) is 100. Is preferably 500 to 500, and more preferably 150 to 400.
- the polymer containing the structural unit (a4) has, for example, a molecular weight of 8000 or more, preferably 9000 or more.
- the upper limit of the molecular weight of the polymer containing the structural unit (a4) is not particularly limited, but is preferably 50000 or less, and more preferably 30000 or less.
- the composition of the present invention preferably contains substantially no polymer containing the structural unit (a4) having a molecular weight of less than 8000, and the content of the polymer containing the structural unit (a4) having a molecular weight of less than 8000. Is more preferably 0% by mass.
- the component (A) may have another structural unit (a3) in addition to the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the structural unit (a4).
- the structural unit (a3) may be contained in any one of the polymer (1), the polymer (2), and the polymer (3).
- the composition of the present invention contains another polymer component having the structural unit (a3). May be.
- the blending amount of the polymer component is In the coalescence component, it is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 20% by mass or less.
- a monomer used as the said structural unit (a3) For example, styrenes, (meth) acrylic-acid alkylester, (meth) acrylic-acid cyclic alkylester, (meth) acrylic-acid arylester, unsaturated dicarboxylic acid List acid diesters, bicyclounsaturated compounds, maleimide compounds, unsaturated aromatic compounds, conjugated diene compounds, unsaturated monocarboxylic acids, unsaturated dicarboxylic acids, unsaturated dicarboxylic acid anhydrides, and other unsaturated compounds Can do. Moreover, you may have the structural unit which has an acid group so that it may mention later.
- the monomer which becomes said structural unit (a3) can be used individually or in combination of 2 or more types.
- the structural unit (a3) includes a structural unit containing at least an acid group.
- At least one of the polymer (1), the polymer (2), and the polymer (3) is at least The aspect containing the structural unit containing an acid group.
- the structural unit (a3) is styrene, methyl styrene, hydroxy styrene, ⁇ -methyl styrene, acetoxy styrene, methoxy styrene, ethoxy styrene, chlorostyrene, methyl vinyl benzoate, ethyl vinyl benzoate, 4-hydroxy Benzoic acid (3-methacryloyloxypropyl) ester, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, (meth) 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, (meth) acryloylmorpholine, N-cyclohexylmale
- a group having a styrene or an aliphatic cyclic skeleton as the structural unit (a3) is preferable from the viewpoint of electrical characteristics.
- Specific examples include styrene, methylstyrene, hydroxystyrene, ⁇ -methylstyrene, dicyclopentanyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, and benzyl (meth) acrylate.
- (meth) acrylic acid alkyl ester is preferable as the structural unit (a3) from the viewpoint of adhesion.
- Specific examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate, and methyl (meth) acrylate is more preferable.
- the content of the structural unit (a3) is preferably 60 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, and further preferably 40 mol% or less.
- 0 mol% may be sufficient, it can be set as 1 mol% or more, for example, Furthermore, it can be set as 5 mol% or more. When it is within the above numerical range, various properties of the cured film obtained from the photosensitive resin composition are improved.
- the structural unit (a3) preferably contains an acid group.
- the acid group in the present invention means a proton dissociable group having a pKa of less than 7.
- the acid group is usually incorporated into the polymer as a structural unit containing an acid group using a monomer capable of forming an acid group. By including such a structural unit containing an acid group in the polymer, the polymer tends to be easily dissolved in an alkaline developer.
- Acid groups used in the present invention include those derived from carboxylic acid groups, those derived from sulfonamide groups, those derived from phosphonic acid groups, those derived from sulfonic acid groups, those derived from phenolic hydroxyl groups, sulfones Amide groups, sulfonylimide groups and the like are exemplified, and those derived from carboxylic acid groups and / or those derived from phenolic hydroxyl groups are preferred.
- the structural unit containing an acid group used in the present invention is more preferably a structural unit derived from styrene, a structural unit derived from a vinyl compound, a structural unit derived from (meth) acrylic acid and / or an ester thereof. .
- the structural unit containing an acid group is preferably 1 to 80% by mole, more preferably 1 to 50% by mole, still more preferably 5 to 40% by mole, and particularly preferably 5 to 30% by mole of the structural unit of all polymer components. 5 to 20 mol% is particularly preferable.
- the structural unit (a1), the structural unit (a2), and the A polymer having other structural unit (a3) without including the structural unit (a4) may be included.
- Such a polymer is preferably a resin having a carboxyl group in the side chain.
- a resin having a carboxyl group in the side chain For example, JP-A-59-44615, JP-B-54-34327, JP-B-58-12777, JP-B-54-25957, JP-A-59-53836, JP-A-59-71048
- methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, maleic acid copolymer, partially esterified maleic acid copolymer, etc. and side chain
- acidic cellulose derivatives having a carboxyl group those obtained by adding an acid anhydride to a polymer having a hydroxyl group
- high molecular polymers having a (meth) acryloyl group in the side chain examples thereof include acidic cellulose derivatives having a carboxyl group, those obtained by adding an acid anhydride to a
- benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymer 2-hydroxyethyl (meth) acrylate / benzyl (meth) acrylate / (meth) acrylic acid copolymer, described in JP-A-7-140654 2-hydroxypropyl (meth) acrylate / polystyrene macromonomer / benzyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate / polymethyl methacrylate macromonomer / benzyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, 2 -Hydroxyethyl methacrylate / polystyrene macromonomer / methyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, 2-hydroxyethyl methacrylate / polystyrene macromonomer / benzyl methacrylate / methacrylic acid
- Known polymer compounds described in JP-A-2003-233179, JP-A-2009-52020, and the like can be used, and the contents thereof are incorporated herein. These polymers may contain only 1 type and may contain 2 or more types.
- SMA 1000P As these polymers, commercially available SMA 1000P, SMA 2000P, SMA 3000P, SMA 1440F, SMA 17352P, SMA 2625P, SMA 3840F (above, manufactured by Sartomer), ARUFON UC-3000, ARUFON UC-3510, ARUFON UC-3900, ARUFON UC-3910, ARUFON UC-3920, ARUFON UC-3080 (above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), Joncryl 690, Joncryl 678, Joncryl 67, Joncryl 586 (above, manufactured by BASF, etc.) You can also.
- the molecular weight of the polymer (A) is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight, preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 50,000, and still more preferably 10,000 to 50,000. 000 range. Various characteristics are favorable in the range of said numerical value.
- the ratio (dispersity) between the number average molecular weight and the weight average molecular weight is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.5 to 3.5.
- (A) Polymer Production Method Various methods for synthesizing the component (A) are known. For example, at least the structural units represented by the structural unit (a1) and the structural unit (a3) are formed. Therefore, it can be synthesized by polymerizing a radical polymerizable monomer mixture containing a radical polymerizable monomer used for the purpose in an organic solvent using a radical polymerization initiator. It can also be synthesized by a so-called polymer reaction.
- the polymer preferably contains 50 mol% or more, and 80 mol% or more of the structural unit derived from (meth) acrylic acid and / or its ester with respect to all the structural units. More preferred.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains the component (A) in a proportion of 50 to 99.9 parts by mass, and in a proportion of 70 to 98 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content. More preferred.
- the photosensitive resin composition of the present invention contains (B) a photoacid generator.
- a photoacid generator also referred to as “component (B)”
- a compound that reacts with actinic rays having a wavelength of 300 nm or more, preferably 300 to 450 nm, and generates an acid is preferable.
- the chemical structure is not limited.
- a photoacid generator that is not directly sensitive to an actinic ray having a wavelength of 300 nm or more can also be used as a sensitizer if it is a compound that reacts with an actinic ray having a wavelength of 300 nm or more and generates an acid when used in combination with a sensitizer.
- the photoacid generator used in the present invention is preferably a photoacid generator that generates an acid having a pKa of 4 or less, more preferably a photoacid generator that generates an acid having a pKa of 3 or less, and an acid of 2 or less. Most preferred are photoacid generators that generate.
- photoacid generator examples include trichloromethyl-s-triazines, sulfonium salts and iodonium salts, quaternary ammonium salts, diazomethane compounds, imide sulfonate compounds, and oxime sulfonate compounds. Among these, it is preferable to use an oxime sulfonate compound from the viewpoint of insulation.
- photoacid generators can be used singly or in combination of two or more.
- trichloromethyl-s-triazines diaryliodonium salts, triarylsulfonium salts, quaternary ammonium salts, and diazomethane derivatives include the compounds described in paragraph numbers 0083 to 0088 of JP2011-212494A. It can be illustrated.
- Preferred examples of the oxime sulfonate compound that is, a compound having an oxime sulfonate structure include compounds having an oxime sulfonate structure represented by the following general formula (B1).
- the alkyl group for R 21 is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the alkyl group represented by R 21 has a halogen atom, an aryl group having 6 to 11 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a cycloalkyl group (7,7-dimethyl-2-oxonorbornyl group). It may be substituted with a bridged alicyclic group, preferably a bicycloalkyl group or the like.
- aryl group for R 21 an aryl group having 6 to 11 carbon atoms is preferable, and a phenyl group or a naphthyl group is more preferable.
- the aryl group of R 21 may be substituted with a lower alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom.
- the above compound containing an oxime sulfonate structure represented by the above general formula (B1) is also preferably an oxime sulfonate compound represented by the following general formula (B2).
- R 42 represents an alkyl group or an aryl group
- X represents an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom
- m4 represents an integer of 0 to 3
- m4 represents 2 or When X is 3, the plurality of X may be the same or different.
- the alkyl group as X is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the alkoxy group as X is preferably a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
- the halogen atom as X is preferably a chlorine atom or a fluorine atom.
- m4 is preferably 0 or 1.
- m4 is 1
- X is a methyl group
- substitution position of X is the ortho position
- R 42 is a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
- 7,7- A compound that is a dimethyl-2-oxonorbornylmethyl group or a p-toluyl group is particularly preferred.
- the compound containing an oxime sulfonate structure represented by the above general formula (B1) is also preferably an oxime sulfonate compound represented by the following general formula (B3).
- R 43 has the same meaning as R 42 in the formula (B2), and X 1 is a halogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, cyano Represents a group or a nitro group, and n4 represents an integer of 0 to 5.
- R 43 in the above general formula (B3) is methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-octyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluoro-n-propyl group.
- Perfluoro-n-butyl group, p-tolyl group, 4-chlorophenyl group or pentafluorophenyl group is preferred, and n-octyl group is particularly preferred.
- X 1 is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methoxy group.
- n4 is preferably from 0 to 2, particularly preferably from 0 to 1.
- the compound containing an oxime sulfonate structure represented by the above general formula (B1) is also preferably a compound represented by the following general formula (OS-1).
- R 101 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, a sulfo group, a cyano group, an aryl group, or Represents a heteroaryl group.
- R102 represents an alkyl group or an aryl group.
- X 101 represents —O—, —S—, —NH—, —NR 105 —, —CH 2 —, —CR 106 H—, or —CR 105 R 107 —, wherein R 105 to R 107 are alkyl groups.
- R 121 to R 124 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an amino group, an alkoxycarbonyl group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an amide group, a sulfo group, a cyano group, Or an aryl group is represented. Two of R 121 to R 124 may be bonded to each other to form a ring.
- R 121 to R 124 are preferably a hydrogen atom, a halogen atom and an alkyl group, and an embodiment in which at least two of R 121 to R 124 are bonded to each other to form an aryl group is also preferred. Among these, an embodiment in which R 121 to R 124 are all hydrogen atoms is preferable from the viewpoint of sensitivity. Any of the aforementioned functional groups may further have a substituent.
- the compound represented by the general formula (OS-1) is, for example, a compound represented by the general formula (OS-2) described in paragraph numbers 0087 to 0089 of JP2012-163937A which is incorporated herein by reference.
- the compound containing the oxime sulfonate structure represented by the above general formula (B1) includes the following general formula (OS-3), the following general formula (OS-4), or the following general formula (OS-5). It is preferable that it is an oxime sulfonate compound represented by these.
- R 22 , R 25 and R 28 each independently represents an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group
- R 23 , R 26 and R 29 Each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a halogen atom
- R 24 , R 27 and R 30 each independently represent a halogen atom, an alkyl group, an alkyloxy group, a sulfonic acid group, an aminosulfonyl group or an alkoxysulfonyl group.
- X 1 to X 3 each independently represents an oxygen atom or a sulfur atom
- n 1 to n 3 each independently represents 1 or 2
- m 1 to m 3 each independently represents an integer of 0 to 6 Represents.
- the compound having an oxime sulfonate structure represented by the general formula (B1-1) is, for example, a compound represented by the general formula (OS-6) to JP-A-2012-163937 described in paragraph 0117. Particularly preferred is a compound represented by any of (OS-11), the contents of which are incorporated herein.
- oxime sulfonate compounds represented by the general formula (OS-3) to the general formula (OS-5) include compounds described in paragraph numbers 0114 to 0120 of JP2011-221494A. However, the present invention is not limited to these.
- the photoacid generator is based on 100 parts by mass of all resin components (preferably a solid content, more preferably a total of copolymers) in the photosensitive resin composition. 0.1 to 10 parts by mass is preferably used, and 0.5 to 10 parts by mass is more preferably used. Two or more kinds can be used in combination.
- the photosensitive resin composition of the present invention contains (D) a solvent.
- the photosensitive resin composition of the present invention is preferably prepared as a solution in which the essential components of the present invention and further optional components described below are dissolved in the solvent (D).
- known solvents can be used, such as ethylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, ethylene glycol monoalkyl ether acetates, propylene.
- Glycol monoalkyl ethers, propylene glycol dialkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ether acetates, diethylene glycol dialkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ether acetates, dipropylene glycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol Examples include monoalkyl ether acetates, esters, ketones, amides, lactones and the like.
- Specific examples of the (D) solvent used in the photosensitive resin composition of the present invention include the solvents described in paragraph numbers 0174 to 0178 of JP2011-221494A, and the paragraph numbers of JP2012-194290A. Examples include the solvents described in 0167 to 0168, the contents of which are incorporated herein.
- the solvent that can be used in the present invention is a single type or a combination of two types, more preferably a combination of two types, propylene glycol monoalkyl ether acetates or dialkyl ethers, diacetates. And diethylene glycol dialkyl ethers or esters and butylene glycol alkyl ether acetates are more preferably used in combination.
- Component D is preferably a solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher and lower than 160 ° C., a solvent having a boiling point of 160 ° C. or higher, or a mixture thereof.
- Solvents having a boiling point of 130 ° C. or higher and lower than 160 ° C. include propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 146 ° C.), propylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 158 ° C.), propylene glycol methyl-n-butyl ether (boiling point 155 ° C.), propylene glycol An example is methyl-n-propyl ether (boiling point 131 ° C.).
- Solvents having a boiling point of 160 ° C or higher include ethyl 3-ethoxypropionate (boiling point 170 ° C), diethylene glycol methyl ethyl ether (boiling point 176 ° C), propylene glycol monomethyl ether propionate (boiling point 160 ° C), dipropylene glycol methyl ether acetate.
- the content of the solvent (D) in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 50 to 95 parts by mass, preferably 60 to 90 parts by mass, per 100 parts by mass of the total resin components in the photosensitive resin composition. More preferably it is.
- the photosensitive resin composition of the present invention includes an acid proliferation agent, a development accelerator, a plasticizer, a thermal radical generator, a thermal acid generator, an ultraviolet absorber, a thickener, and an organic or inorganic precipitation inhibitor.
- Known additives such as can be added.
- the description of paragraph numbers 0201 to 0224 of JP2012-8859A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the photosensitive resin composition of this invention contains other crosslinking agents other than an alicyclic epoxy compound as needed.
- a crosslinking agent other than the alicyclic epoxy compound By adding a crosslinking agent other than the alicyclic epoxy compound, the cured film obtained from the photosensitive resin composition of the present invention can be made stronger.
- the crosslinking agent is not limited as long as a crosslinking reaction is caused by heat (excluding the polymer component (A) above).
- a compound having two or more epoxy groups or oxetanyl groups in the molecule described below, an alkoxymethyl group-containing crosslinking agent, or a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond, A blocked isocyanate compound different from the structural unit (a4) having a blocked isocyanate group to be used can be added.
- the addition amount of the crosslinking agent in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 50 parts by mass, and 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive resin composition. The amount is more preferably part by mass, and further preferably 0.5 to 20 parts by mass. By adding in this range, a cured film having excellent mechanical strength and solvent resistance can be obtained.
- a plurality of crosslinking agents may be used in combination. In that case, the content is calculated by adding all the crosslinking agents.
- Low molecular crosslinkable compound examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, aliphatic epoxy resin and the like.
- JER152, JER157S70, JER157S65, JER806, JER828, JER1007 are commercially available products described in paragraph No. 0189 of JP2011-221494, etc.
- bisphenol A type epoxy resins bisphenol F type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins and aliphatic epoxy resins are more preferable, and bisphenol A type epoxy resins are particularly preferable.
- Aron Oxetane OXT-121, OXT-221, OX-SQ, and PNOX above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- the compound containing an oxetanyl group is preferably used alone or mixed with a compound containing an epoxy group.
- alkoxymethyl group-containing crosslinking agents described in paragraphs 0107 to 0108 of JP2012-8223A and compounds having at least one ethylenically unsaturated double bond are also preferably used. The contents of which are incorporated herein by reference.
- alkoxymethyl group-containing crosslinking agent alkoxymethylated glycoluril is preferable.
- the photosensitive resin composition of the present invention may contain an alkoxysilane compound.
- an alkoxysilane compound When an alkoxysilane compound is used, the adhesion between the film formed from the photosensitive resin composition of the present invention and the substrate can be improved, or the properties of the film formed from the photosensitive resin composition of the present invention can be adjusted. Can do.
- the alkoxysilane compound a dialkoxysilane compound or a trialkoxysilane compound is preferable, and a trialkoxysilane compound is more preferable.
- the alkoxy group contained in the alkoxysilane compound preferably has 1 to 5 carbon atoms.
- the alkoxysilane compound that can be used in the photosensitive resin composition of the present invention is a base material, for example, a silicon compound such as silicon, silicon oxide, or silicon nitride, or a metal such as gold, copper, molybdenum, titanium, or aluminum.
- the compound improves the adhesion between the insulating film and the insulating film.
- a known silane coupling agent or the like is also effective.
- silane coupling agents include ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrialkoxysilane, ⁇ -glycidoxypropylalkyldialkoxysilane, and ⁇ -methacryloxy.
- ⁇ -glycidoxypropyltrialkoxysilane and ⁇ -methacryloxypropyltrialkoxysilane are more preferable, ⁇ -glycidoxypropyltrialkoxysilane is more preferable, and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is more preferable. Further preferred. These can be used alone or in combination of two or more.
- R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms having no reactive group
- R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group
- n is an integer of 1 to 3 It is. Specific examples thereof include the following compounds.
- Ph is a phenyl group.
- the alkoxysilane compound in the photosensitive resin composition of this invention is not specifically limited to these, A well-known thing can be used.
- the content of the alkoxysilane compound in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 30 parts by mass, and preferably 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the photosensitive composition. Is more preferable.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains a sensitizer in order to promote its decomposition in combination with (B) a photoacid generator.
- the sensitizer absorbs actinic rays or radiation and enters an electronically excited state.
- the sensitizer in an electronically excited state comes into contact with the photoacid generator, and effects such as electron transfer, energy transfer, and heat generation occur.
- a photo-acid generator raise
- Examples of preferred sensitizers include compounds belonging to the following compounds and having an absorption wavelength in any of the wavelength ranges from 350 nm to 450 nm.
- Polynuclear aromatics eg, pyrene, perylene, triphenylene, anthracene, 9,10-dibutoxyanthracene, 9,10-diethoxyanthracene, 3,7-dimethoxyanthracene, 9,10-dipropyloxyanthracene
- xanthenes Eg, fluorescein, eosin, erythrosine, rhodamine B, rose bengal
- xanthones eg, xanthone, thioxanthone, dimethylthioxanthone, diethylthioxanthone
- cyanines eg, thiacarbocyanine, oxacarbocyanine
- merocyanines For example, merocyanine, carbomerocyanine), rhodocyanines, oxonols, thiazines (eg, thionine, methylene blue, to
- polynuclear aromatics polynuclear aromatics, acridones, styryls, base styryls, and coumarins are preferable, and polynuclear aromatics are more preferable.
- polynuclear aromatics anthracene derivatives are most preferred.
- the addition amount of the sensitizer in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the photoacid generator in the photosensitive resin composition. More preferably, it is more preferably 50 to 200 parts by mass. Two or more kinds can be used in combination.
- the photosensitive resin composition of the present invention may contain a basic compound.
- the basic compound can be arbitrarily selected from those used in chemically amplified resists. Examples include aliphatic amines, aromatic amines, heterocyclic amines, quaternary ammonium hydroxides, quaternary ammonium salts of carboxylic acids, and the like. Specific examples thereof include compounds described in JP-A 2011-212494, paragraphs 0204 to 0207, the contents of which are incorporated herein.
- the basic compounds that can be used in the present invention may be used singly or in combination of two or more.
- the content of the basic compound in the photosensitive resin composition of the present invention is 0.001 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the photosensitive resin composition when other basic compounds are included.
- the amount is 0.005 to 1 part by mass.
- the photosensitive resin composition of the present invention may contain a surfactant.
- a surfactant any of anionic, cationic, nonionic, or amphoteric can be used, but a preferred surfactant is a nonionic surfactant.
- the surfactant used in the composition of the present invention include those described in paragraph Nos. 0201 to 0205 in JP2012-88459A, and paragraphs 0185 to 0188 in JP2011-215580A. Can be used and these descriptions are incorporated herein.
- nonionic surfactants include polyoxyethylene higher alkyl ethers, polyoxyethylene higher alkyl phenyl ethers, higher fatty acid diesters of polyoxyethylene glycol, silicone-based and fluorine-based surfactants.
- KP-341, X-22-822 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- Polyflow No. 99C manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
- F Top manufactured by Mitsubishi Materials Kasei Co., Ltd.
- MegaFac manufactured by DIC Corporation
- Florard Novec FC-4430 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.
- Surflon S-242 Manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd.
- PolyFoxPF-6320 manufactured by OMNOVA
- SH-8400 Toray Dow Corning Silicone
- footgent FTX-218G manufactured by Neos
- the surfactant contains the structural unit A and the structural unit B represented by the following general formula (I-1), and is converted to polystyrene measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as a solvent.
- a copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 or more and 10,000 or less can be given as a preferred example.
- R 401 and R 403 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
- R 402 represents a linear alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
- R 404 represents a hydrogen atom or C represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- L represents an alkylene group having 3 to 6 carbon atoms
- p and q are mass percentages representing a polymerization ratio
- p is 10 mass% to 80 mass%.
- a numerical value is represented, q represents a numerical value of 20% by mass or more and 90% by mass or less, r represents an integer of 1 to 18 and s represents an integer of 1 to 10)
- L is preferably a branched alkylene group represented by the following general formula (I-2).
- R 405 in the general formula (I-2) represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms in terms of compatibility and wettability to the coated surface. A number 2 or 3 alkyl group is more preferred.
- the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is more preferably from 1,500 to 5,000.
- the addition amount of the surfactant in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 10 parts by mass or less, and 0.001 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the photosensitive resin composition. More preferably, the amount is 0.01 to 3 parts by mass.
- the photosensitive resin composition of the present invention may contain an antioxidant.
- an antioxidant a well-known antioxidant can be contained. By adding an antioxidant, there is an advantage that coloring of the cured film can be prevented, or a decrease in film thickness due to decomposition can be reduced, and heat-resistant transparency is excellent.
- antioxidants include phosphorus antioxidants, amides, hydrazides, hindered amine antioxidants, sulfur antioxidants, phenol antioxidants, ascorbic acids, zinc sulfate, sugars, Examples thereof include nitrates, sulfites, thiosulfates, and hydroxylamine derivatives.
- phenol-based antioxidants amide-based antioxidants, hydrazide-based antioxidants, and sulfur-based antioxidants are particularly preferable from the viewpoint of coloring the cured film and reducing the film thickness. preferable. These may be used individually by 1 type and may mix 2 or more types. Specific examples include the compounds described in JP-A-2005-29515, paragraphs 0026 to 0031, the contents of which are incorporated herein. Preferred commercial products include ADK STAB AO-60, ADK STAB AO-80, IRGANOX 1726, IRGANOX 1035 and IRGANOX 1098.
- the content of the antioxidant is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass, based on the total solid content of the photosensitive resin composition. It is particularly preferably 5 to 4% by mass. By setting it within this range, sufficient transparency of the formed film can be obtained, and the sensitivity at the time of pattern formation becomes good.
- additives other than antioxidants various ultraviolet absorbers described in “New Development of Polymer Additives (Nikkan Kogyo Shimbun Co., Ltd.)”, metal deactivators, and the like are used in the present invention. You may add to a resin composition.
- an acid proliferating agent can be used for the purpose of improving sensitivity.
- the acid proliferating agent that can be used in the present invention is a compound that can further generate an acid by an acid-catalyzed reaction to increase the acid concentration in the reaction system, and is a compound that exists stably in the absence of an acid. is there.
- Specific examples of such an acid proliferating agent include the acid proliferating agents described in paragraph numbers 0226 to 0228 of JP2011-212494A, the contents of which are incorporated herein.
- the photosensitive resin composition of the present invention can contain a development accelerator.
- a development accelerator the description in paragraphs 0171 to 0172 of JP2012-042837A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- a development accelerator may be used individually by 1 type, and can also use 2 or more types together.
- the addition amount of the development accelerator in the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 0 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive composition, from the viewpoint of sensitivity and residual film ratio. 1 to 20 parts by mass is more preferable, and 0.5 to 10 parts by mass is most preferable.
- thermal radical generators described in paragraphs 0120 to 0121 of JP2012-8223A, nitrogen-containing compounds and thermal acid generators described in WO2011-133604A1 can be used. Is incorporated herein by reference.
- a resin composition can be prepared by preparing a solution in which components are dissolved in a solvent in advance and then mixing them in a predetermined ratio.
- the composition solution prepared as described above can be used after being filtered using, for example, a filter having a pore size of 0.2 ⁇ m.
- the method for producing a cured film of the present invention preferably includes the following steps (1) to (5).
- substrate (2) A step of removing the solvent from the applied photosensitive resin composition; (3) The process of exposing the photosensitive resin composition from which the solvent was removed with actinic rays; (4) A step of developing the exposed photosensitive resin composition with an aqueous developer; (5) A post-baking step of thermosetting the developed photosensitive resin composition.
- Each step will be described below in order.
- the photosensitive resin composition of the present invention is preferably applied onto a substrate to form a wet film containing a solvent.
- substrate cleaning such as alkali cleaning or plasma cleaning
- the method for treating the substrate surface with hexamethyldisilazane is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the substrate is exposed to hexamethyldisilazane vapor.
- the substrate include inorganic substrates, resins, and resin composite materials.
- the inorganic substrate examples include glass, quartz, silicone, silicon nitride, and a composite substrate in which molybdenum, titanium, aluminum, copper, or the like is vapor-deposited on such a substrate.
- the resins include polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, allyl diglycol carbonate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, poly Fluorine resins such as benzazole, polyphenylene sulfide, polycycloolefin, norbornene resin, polychlorotrifluoroethylene, liquid crystal polymer, acrylic resin, epoxy resin, silicone resin, ionomer resin, cyanate resin, crosslinked fumaric acid diester, cyclic polyolefin, aromatic Made of synthetic resin such as aromatic ether, maleimide
- the coating method on the substrate is not particularly limited, and for example, a slit coating method, a spray method, a roll coating method, a spin coating method, a casting coating method, a slit and spin method, or the like can be used.
- the wet film thickness when applied is not particularly limited, and can be applied with a film thickness according to the application, but it is usually used in the range of 0.5 to 10 ⁇ m.
- the solvent removal step (2) the solvent is removed from the applied film by vacuum (vacuum) and / or heating to form a dry coating film on the substrate.
- the heating conditions for the solvent removal step are preferably 70 to 130 ° C. and about 30 to 300 seconds. When the temperature and time are in the above ranges, the pattern adhesiveness is better and the residue tends to be further reduced.
- the substrate provided with the coating film is irradiated with an actinic ray having a predetermined pattern.
- the photoacid generator is decomposed to generate an acid.
- the acid-decomposable group contained in the coating film component is hydrolyzed to produce a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group.
- an exposure light source using actinic light a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultrahigh-pressure mercury lamp, a chemical lamp, an LED light source, an excimer laser generator, etc.
- g-line (436 nm), i-line (365 nm), Actinic rays having a wavelength of 300 nm to 450 nm, such as 405 nm), can be preferably used.
- irradiation light can also be adjusted through spectral filters, such as a long wavelength cut filter, a short wavelength cut filter, and a band pass filter, as needed.
- the exposure amount is preferably 1 to 500 mj / cm 2 .
- various types of exposure machines such as a mirror projection aligner, a stepper, a scanner, a proximity, a contact, a microlens array, and a laser exposure can be used.
- PEB Post Exposure Bake
- the temperature for performing PEB is preferably 30 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or higher and 110 ° C. or lower, and particularly preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
- the acid-decomposable group in the present invention has low activation energy for acid decomposition and is easily decomposed by an acid derived from an acid generator by exposure to generate a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, PEB is not necessarily performed.
- a positive image can also be formed by development.
- a polymer having a liberated carboxyl group or phenolic hydroxyl group is developed using an alkaline developer.
- a positive image is formed by removing an exposed area containing a resin composition having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group that is easily dissolved in an alkaline developer.
- the developer used in the development step preferably contains a basic compound.
- Examples of the basic compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate; alkalis such as sodium bicarbonate and potassium bicarbonate Metal bicarbonates; ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and choline hydroxide; aqueous solutions such as sodium silicate and sodium metasilicate can be used.
- An aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant to the alkaline aqueous solution can also be used as a developer.
- Preferred examples of the developer include 0.4% aqueous solution, 0.5% aqueous solution, 0.7% aqueous solution and 2.38% aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide.
- the pH of the developer is preferably 10.0 to 14.0.
- the development time is preferably 30 to 500 seconds, and the development method may be either a liquid piling method or a dipping method. After development, washing with running water is usually performed for 30 to 300 seconds to form a desired pattern.
- a rinsing step can also be performed after development. In the rinsing step, the developed substrate and the development residue are removed by washing the developed substrate with pure water or the like.
- a known method can be used as the rinsing method. For example, shower rinse and dip rinse can be mentioned.
- the acid-decomposable group is thermally decomposed to generate a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, and crosslinked with an epoxy group, a crosslinking agent, etc.
- a cured film can be formed.
- This heating is performed using a heating device such as a hot plate or an oven at a predetermined temperature, for example, 180 to 250 ° C. for a predetermined time, for example, 5 to 90 minutes on the hot plate, 30 to 120 minutes for the oven. It is preferable to By proceeding with such a crosslinking reaction, it is possible to form a protective film and an interlayer insulating film that are superior in heat resistance, hardness, and the like.
- post-baking can be performed after baking at a relatively low temperature (addition of a middle baking process).
- middle baking it is preferable to post-bake at a high temperature of 200 ° C. or higher after heating at 90 to 150 ° C. for 1 to 60 minutes.
- middle baking and post-baking can be heated in three or more stages. The taper angle of the pattern can be adjusted by devising such middle baking and post baking.
- These heating methods can use well-known heating methods, such as a hotplate, oven, and an infrared heater.
- the entire surface of the patterned substrate was re-exposed with actinic rays (post-exposure), and then post-baked to generate an acid from the photoacid generator present in the unexposed portion, thereby performing a crosslinking step. It can function as a catalyst to promote, and can accelerate the curing reaction of the film.
- the preferred exposure amount in the case of including a post-exposure step preferably 100 ⁇ 3,000mJ / cm 2, particularly preferably 100 ⁇ 500mJ / cm 2.
- the cured film obtained from the photosensitive resin composition of the present invention can also be used as a dry etching resist.
- dry etching processes such as ashing, plasma etching, and ozone etching can be performed as the etching process.
- the cured film of the present invention is a cured film obtained by curing the photosensitive resin composition of the present invention.
- the cured film of the present invention can be suitably used as an interlayer insulating film.
- the cured film of this invention is a cured film obtained by the manufacturing method of the cured film of this invention.
- an interlayer insulating film having excellent insulation and high transparency even when baked at high temperatures can be obtained. Since the interlayer insulating film using the photosensitive resin composition of the present invention has high transparency and excellent cured film physical properties, it is useful for applications of organic EL display devices and liquid crystal display devices.
- the liquid crystal display device of the present invention comprises the cured film of the present invention.
- the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited except that it has a flattening film and an interlayer insulating film formed using the photosensitive resin composition of the present invention, and known liquid crystal displays having various structures.
- An apparatus can be mentioned.
- specific examples of TFT (Thin-Film Transistor) included in the liquid crystal display device of the present invention include amorphous silicon-TFT, low-temperature polysilicon-TFT, oxide semiconductor TFT, and the like. Since the cured film of the present invention is excellent in electrical characteristics, it can be preferably used in combination with these TFTs.
- the liquid crystal driving methods that can be adopted by the liquid crystal display device of the present invention include TN (Twisted Nematic) method, VA (Virtual Alignment) method, IPS (In-Place-Switching) method, FFS (Frings Field Switching) method, OCB (Optical). Compensated Bend) method and the like.
- the cured film of the present invention can also be used in a COA (Color Filter on Array) type liquid crystal display device.
- the organic insulating film (115) of JP-A-2005-284291, -346054 can be used as the organic insulating film (212).
- the alignment method of the liquid crystal alignment film that the liquid crystal display device of the present invention can take include a rubbing alignment method and a photo alignment method.
- the polymer orientation may be supported by a PSA (Polymer Sustained Alignment) technique described in JP-A Nos. 2003-149647 and 2011-257734.
- the photosensitive resin composition of this invention and the cured film of this invention are not limited to the said use, It can be used for various uses.
- a protective film for the color filter in addition to the planarization film and interlayer insulating film, a protective film for the color filter, a spacer for keeping the thickness of the liquid crystal layer in the liquid crystal display device constant, a microlens provided on the color filter in the solid-state imaging device, etc.
- FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view showing an example of an active matrix liquid crystal display device 10.
- the color liquid crystal display device 10 is a liquid crystal panel having a backlight unit 12 on the back surface, and the liquid crystal panel includes all pixels disposed between two glass substrates 14 and 15 having a polarizing film attached thereto.
- the elements of the TFT 16 corresponding to are arranged.
- Each element formed on the glass substrate is wired with an ITO transparent electrode 19 that forms a pixel electrode through a contact hole 18 formed in the cured film 17.
- an RGB color filter 22 in which a liquid crystal 20 layer and a black matrix are arranged is provided.
- the light source of the backlight is not particularly limited, and a known light source can be used.
- the liquid crystal display device can be a 3D (stereoscopic) type or a touch panel type. Further, it can be made flexible, and can be used as the second interphase insulating film (48) of JP 2011-145686 A or the interphase insulating film (520) of JP 2009-258758 A.
- the organic EL display device of the present invention comprises the cured film of the present invention.
- the organic EL display device of the present invention is not particularly limited except that it has a flattening film and an interlayer insulating film formed using the photosensitive resin composition of the present invention, and various known structures having various structures. Examples thereof include an organic EL display device and a liquid crystal display device.
- specific examples of TFT (Thin-Film Transistor) included in the organic EL display device of the present invention include amorphous silicon-TFT, low-temperature polysilicon-TFT, oxide semiconductor TFT, and the like. Since the cured film of the present invention is excellent in electrical characteristics, it can be preferably used in combination with these TFTs.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of an example of an organic EL display device.
- a schematic cross-sectional view of a substrate in a bottom emission type organic EL display device is shown, and a planarizing film 4 is provided.
- a bottom gate type TFT 1 is formed on a glass substrate 6, and an insulating film 3 made of Si 3 N 4 is formed so as to cover the TFT 1.
- a contact hole (not shown) is formed in the insulating film 3, and then a wiring 2 (height: 1.0 ⁇ m) connected to the TFT 1 through the contact hole is formed on the insulating film 3.
- the wiring 2 is for connecting the TFT 1 with an organic EL element formed between the TFTs 1 or in a later process.
- the flattening layer 4 is formed on the insulating film 3 in a state where the unevenness due to the wiring 2 is embedded.
- a bottom emission type organic EL element is formed on the planarizing film 4. That is, the first electrode 5 made of ITO is formed on the planarizing film 4 so as to be connected to the wiring 2 through the contact hole 7.
- the first electrode 5 corresponds to the anode of the organic EL element.
- An insulating film 8 having a shape covering the periphery of the first electrode 5 is formed. By providing the insulating film 8, a short circuit between the first electrode 5 and the second electrode formed in the subsequent process is prevented. can do. Further, although not shown in FIG.
- a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer are sequentially deposited through a desired pattern mask, and then a second layer made of Al is formed on the entire surface above the substrate.
- An active matrix organic material in which two electrodes are formed and sealed by bonding using a sealing glass plate and an ultraviolet curable epoxy resin, and each organic EL element is connected to a TFT 1 for driving it.
- An EL display device is obtained.
- a resist pattern formed using the photosensitive resin composition of the present invention as a structural member of a MEMS device can be used as a partition wall or mechanically driven. Used as part of the part.
- MEMS devices include parts such as SAW filters, BAW filters, gyro sensors, display micro shutters, image sensors, electronic paper, inkjet heads, biochips, sealants, and the like. More specific examples are exemplified in JP-T-2007-522531, JP-A-2008-250200, JP-A-2009-263544, and the like.
- the photosensitive resin composition of the present invention is excellent in flatness and transparency, for example, the bank layer (16) and the planarization film (57) described in FIG. 2 of JP-A-2011-107476, JP-A-2010-
- MATHF 2-tetrahydrofuranyl methacrylate (synthetic product)
- MAEVE 1-ethoxyethyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
- MACHOE 1- (cyclohexyloxy) ethyl methacrylate
- MATHP tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate
- GMA glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
- OXE-30 3-ethyl-3-oxetanylmethyl methacrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.)
- NBMA n-butoxymethylacrylamide (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
- MAA Methacrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries)
- MMA Methyl methacrylate (Wako Pure Chemical Industries)
- ⁇ Adjustment of photosensitive resin composition The polymer component, photoacid generator, alkoxysilane compound, crosslinking agent, sensitizer, basic compound, surfactant and other components were added to PGMEA so that the solid content ratio shown in the following table was obtained. The resulting mixture was dissolved and mixed until the concentration reached%, and filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a diameter of 0.2 ⁇ m to obtain photosensitive resin compositions of various Examples and Comparative Examples. In addition, the addition amount in the following table
- surface is a mass part.
- B-1 DTS-105, (triarylsulfonium salt) (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.)
- B-2 CGI1397 (manufactured by BASF Japan Ltd.)
- B-3 PAI101 (Midori Chemical Co., Ltd.)
- B-4 The following compound
- F-1 JER157S65 (manufactured by Mitsubishi Chemical Holdings Corporation) (bisphenol type epoxy compound)
- F-2 JER828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Holdings Corporation) (bisphenol type epoxy compound)
- G-1 ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
- G-2 Bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (KBE-846, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
- H-1 Diazabicyclononene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- H-2 2,4,5-triphenylimidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
- H-3 The following compound
- (Surfactant) I-1 Perfluoroalkyl group-containing nonionic surfactant represented by the following structural formula (F-554, manufactured by DIC)
- Each photosensitive resin composition was slit-coated on a glass substrate (Corning 1737, 0.7 mm thick (manufactured by Corning)) and then pre-baked on a hot plate at 95 ° C. for 140 seconds to volatilize the solvent.
- a photosensitive resin composition layer having a thickness of 4.0 ⁇ m was formed.
- the obtained photosensitive resin composition layer was exposed through a predetermined mask using MPA 5500CF (extra high pressure mercury lamp) manufactured by Canon Inc.
- the exposed photosensitive resin composition layer was developed with an alkali developer (0.4 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution) at 23 ° C./60 seconds, and then rinsed with ultrapure water for 20 seconds.
- this substrate was heated in an oven at 230 ° C. for 1 hour to obtain a cured film.
- the cured film was immersed in monoethanolamine at 60 ° C. for 5 minutes, the film was pulled up and the liquid on the surface was wiped off, and the film thickness was measured immediately.
- the film thickness before immersion was compared with the film thickness after immersion, and the increased ratio was expressed in percent. The results are shown in the table below. The smaller the numerical value, the better the peel resistance of the cured film, and A or B is a practical level.
- Swell ratio (%) film thickness after immersion ( ⁇ m) / film thickness before immersion ( ⁇ m) ⁇ 100 A: 100% or more and less than 105% B: 105% or more and less than 110% C: 110% or more D: 115% or more
- this substrate was heated in an oven at 230 ° C. for 1 hour to obtain a cured film.
- This cured film was treated with an unsaturated type super accelerated life test apparatus PC-304R8 (manufactured by Hirayama Seisakusho Co., Ltd.) under conditions of a temperature of 121 ° C., a humidity of 100%, and a pressure of 2.1 atm for 150 hours.
- PC-304R8 manufactured by Hirayama Seisakusho Co., Ltd.
- the obtained cured film was cut at 1 mm intervals vertically and horizontally, and a tape peeling test was performed using a scotch tape.
- the adhesion between the cured film and the substrate was evaluated from the area of the cured film transferred to the back surface of the tape. The results are shown in the following table.
- the photosensitive resin composition of the present invention was excellent in sensitivity, excellent in chemical resistance after thermosetting and adhesion to the substrate after PCT, both of which were above the practical level.
- the photosensitive resin composition of the comparative example was out of the practical level in chemical resistance or post-PCT substrate adhesion.
- Example 25 was performed in the same manner as in Example 1 except that the exposure machine was changed from MPA 5500CF manufactured by Canon Inc. to FX-803M (gh-Line stepper) manufactured by Nikon Corporation. The evaluation of sensitivity was the same level as in Example 1.
- Example 29 was performed in the same manner as in Example 1 except that the exposure machine was changed from MPA 5500CF manufactured by Canon Inc. to a 355 nm laser exposure machine and 355 nm laser exposure was performed.
- the 355 nm laser exposure machine “AEGIS” manufactured by Buoy Technology Co., Ltd. was used (wavelength 355 nm, pulse width 6 nsec), and the exposure amount was measured using “PE10B-V2” manufactured by OPHIR.
- the evaluation of sensitivity was the same level as in Example 1.
- a cured film 17 was formed as an interlayer insulating film as follows to obtain a liquid crystal display device. That is, using the photosensitive resin composition of Example 1, a cured film 17 was formed as an interlayer insulating film. When a driving voltage was applied to the obtained liquid crystal display device, it was found that the liquid crystal display device showed good display characteristics and high reliability.
- Example 31 A liquid crystal display device similar to that of Example 30 was changed to obtain the same liquid crystal display device. That is, after the photosensitive resin composition of Example 1 was applied by a slit coating method, the solvent was removed by heating on a hot plate at 90 ° C./120 seconds to form a photosensitive resin composition layer having a thickness of 3.0 ⁇ m. Formed. The obtained coating film was flat and had a good surface shape without unevenness. Further, the performance as a liquid crystal display device was as good as in Example 30.
- Example 32 was performed in the same manner as in Example 1 except that the exposure machine was changed from MPA 5500CF manufactured by Canon Inc. to a UV-LED light source exposure machine. The evaluation of sensitivity was the same level as in Example 1.
- the photosensitive resin compositions of the examples were excellent in the shape of the formed pattern regardless of the substrate and the exposure machine.
- Example 33 A liquid crystal display device similar to that of Example 32 was changed to obtain the same liquid crystal display device. That is, after the photosensitive resin composition of Example 1 was applied by a slit and spin method, the solvent was removed by heating on a hot plate at 90 ° C./120 seconds to form a photosensitive resin composition layer having a thickness of 3.0 ⁇ m. Formed. The obtained coating film was flat and had a good surface shape without unevenness. Further, the performance as a liquid crystal display device was as good as in Example 27.
- An organic EL display device using a thin film transistor (TFT) was produced by the following method (see FIG. 2).
- a bottom gate type TFT 1 was formed on a glass substrate 6, and an insulating film 3 made of Si 3 N 4 was formed so as to cover the TFT 1.
- a contact hole (not shown) is formed in the insulating film 3, and then a wiring 2 (height 1.0 ⁇ m) connected to the TFT 1 through the contact hole is formed on the insulating film 3. .
- the wiring 2 is used to connect the TFT 1 with an organic EL element formed between TFTs 1 or in a later process.
- the planarizing film 4 was formed on the insulating film 3 in a state where the unevenness due to the wiring 2 was embedded.
- the planarization film 4 is formed on the insulating film 3 by spin-coating the photosensitive resin composition of Example 16 on a substrate, pre-baking (90 ° C./120 seconds) on a hot plate, and then applying high pressure from above the mask. After irradiating 45 mJ / cm 2 (illuminance 20 mW / cm 2 ) with i-line (365 nm) using a mercury lamp, a pattern was formed by developing with an alkaline aqueous solution, and heat treatment was performed at 230 ° C./30 minutes.
- the applicability when applying the photosensitive resin composition was good, and no wrinkles or cracks were observed in the cured film obtained after exposure, development and baking. Furthermore, the average step of the wiring 2 was 500 nm, and the thickness of the prepared planarizing film 4 was 2,000 nm.
- a bottom emission type organic EL element was formed on the obtained flattening film 4.
- a first electrode 5 made of ITO was formed on the planarizing film 4 so as to be connected to the wiring 2 through the contact hole 7.
- a resist was applied, prebaked, exposed through a mask having a desired pattern, and developed.
- pattern processing was performed by wet etching using an ITO etchant.
- the resist pattern was stripped at 50 ° C. using a resist stripper (remover 100, manufactured by AZ Electronic Materials).
- the first electrode 5 thus obtained corresponds to the anode of the organic EL element.
- an insulating film 8 having a shape covering the periphery of the first electrode 5 was formed.
- the photosensitive resin composition of Example @@ was used, and the insulating film 8 was formed by the same method as described above. By providing this insulating film 8, it is possible to prevent a short circuit between the first electrode 5 and the second electrode formed in the subsequent process.
- a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer were sequentially deposited through a desired pattern mask in a vacuum deposition apparatus.
- a second electrode made of Al was formed on the entire surface above the substrate.
- substrate was taken out from the vapor deposition machine, and it sealed by bonding together using the glass plate for sealing, and an ultraviolet curable epoxy resin.
- TFT Thin Film Transistor
- Wiring 3 Insulating film 4: Flattened film 5: First electrode 6: Glass substrate 7: Contact hole 8: Insulating film 10: Liquid crystal display device 12: Backlight unit 14, 15: Glass substrate 16: TFT 17: Cured film 18: Contact hole 19: ITO transparent electrode 20: Liquid crystal 22: Color filter
Landscapes
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Abstract
Description
具体的には、以下の解決手段<1>により、好ましくは、<2>~<12>により、上記課題は解決された。
<1>(A)下記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす重合体を含む重合体成分、
(1)(a1)酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位、および(a2)架橋性基(ただし、ブロックイソシアネート基およびOH基を除く)を有する構成単位を有する重合体、または
(2)前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤を含有し、
前記重合体成分中、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を有する重合体、前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体の少なくとも1種に、(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位が少なくとも1種含まれているか、
(3)前記構成単位(a4)を含み、かつ、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を含まない重合体を少なくとも1種含む、感光性樹脂組成物。
<2>前記構成単位(a4)が下記一般式(a4-1)で表される、<1>に記載の感光性樹脂組成物。
一般式(a4-1)
<3>前記構成単位(a4)が下記一般式(a4-2)で表される、<2>に記載の感光性樹脂組成物。
一般式(a4-2)
<4>前記構成単位(a2) に含まれる架橋性基が、エポキシ基、オキセタニル基および-NH-CH2-OR(Rは炭素数1~20のアルキル基)から選ばれる少なくとも1種である、<1>~<3>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<5>前記酸分解性基がアセタールの形で保護された構造を有する基である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
<6>前記構成単位(a1)が、下記一般式(A2’)で表される繰り返し単位である、<1>~<5>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
<7>(1)<1>~<6>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線で露光する工程、
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液で現像する工程、および、
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化するポストベーク工程を含む、硬化膜の製造方法。
<8>前記現像工程後、ポストベーク工程前に、全面露光する工程を含む、<7>に記載の硬化膜の製造方法。
<9><1>~<6>のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
<10><7>または<8>に記載の硬化膜の製造方法で得られた硬化膜。
<11>層間絶縁膜である、<9>または<10>に記載の硬化膜。
<12><9>~<11>のいずれかに記載の硬化膜を有する、液晶表示装置または有機EL表示装置。
(1)(a1)酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位(以下、構成単位(a1)ともいう。)、および(a2)架橋性基(ただし、ブロックイソシアネート基およびOH基を除く)を有する構成単位(以下、構成単位(a2)ともいう。)を有する重合体(以下、重合体(1)ともいう。)、または
(2)前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体(以下、重合体(2)ともいう。)、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤を含有し、
前記(A)重合体成分中、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を有する重合体、前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体の少なくとも1つに、(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位(以下、構成単位(a4)ともいう。)が少なくとも1つ含まれているか、
(3)前記構成単位(a4)を含み、かつ、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を含まない重合体(以下、重合体(3)ともいう。)を少なくとも1種含む。
本発明の感光性樹脂組成物は、化学増幅ポジ型感光性樹脂組成物であることが好ましい。
以下、本発明の組成物について詳細に説明する。
本発明の組成物は、(A)重合体成分として、前記重合体(1)および前記重合体(2)の少なくとも一方を含む。また、本発明の組成物は、前記(A)重合体成分中、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を有する重合体、前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体の少なくとも1種に、前記構成単位(a4)が少なくとも1種含まれているか、前記(A)重合体成分中に、さらに前記重合体(3)を含む。
本発明の組成物は、(A)重合体成分として、これら以外の重合体を含んでいてもよい。
本発明における(A)重合体成分は、特に述べない限り、前記(1)重合体および/または前記重合体(2)に加え、必要に応じて添加される他の重合体を含めたものを意味する。
前記(A)成分は、(a1)酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位を少なくとも有する。(A)成分が構成単位(a1)を有することにより、極めて高感度な感光性樹脂組成物とすることができる。
本発明における「酸基が酸分解性基で保護された基」は、酸基および酸分解性基として公知のものを使用でき、特に限定されない。具体的な酸基としては、カルボキシル基、および、フェノール性水酸基が好ましく挙げられる。また、酸分解性基としては、酸により比較的分解し易い基(例えば、後述する式(A1)で表される基のエステル構造、テトラヒドロピラニルエステル基、または、テトラヒドロフラニルエステル基等のアセタール系官能基)や酸により比較的分解し難い基(例えば、tert-ブチルエステル基等の第三級アルキル基、tert-ブチルカーボネート基等の第三級アルキルカーボネート基)を用いることができる。
以下、酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)と、酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(a1-2)について、順にそれぞれ説明する。
上記酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)は、カルボキシル基を有する構成単位のカルボキシル基が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された保護カルボキシル基を有する構成単位である。
上記酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)に用いることができる上記カルボキシル基を有する構成単位としては、特に制限はなく公知の構成単位を用いることができる。例えば、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、不飽和トリカルボン酸などの、分子中に少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位(a1-1-1)や、エチレン性不飽和基と酸無水物由来の構造とを共に有する構成単位(a1-1-2)が挙げられる。
以下、上記カルボキシル基を有する構成単位として用いられる(a1-1-1)分子中に少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位と、(a1-1-2)エチレン性不飽和基と酸無水物由来の構造とを共に有する構成単位について、それぞれ順に説明する。
上記分子中に少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位(a1-1-1)として本発明で用いられる不飽和カルボン酸としては以下に挙げるようなものが用いられる。すなわち、不飽和モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、α-クロロアクリル酸、けい皮酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-コハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-フタル酸、などが挙げられる。また、不飽和ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸などが挙げられる。また、カルボキシル基を有する構成単位を得るために用いられる不飽和多価カルボン酸は、その酸無水物であってもよい。具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などが挙げられる。また、不飽和多価カルボン酸は、多価カルボン酸のモノ(2-メタクリロイロキシアルキル)エステルであってもよく、例えば、コハク酸モノ(2-アクリロイロキシエチル)、コハク酸モノ(2-メタクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-アクリロイロキシエチル)、フタル酸モノ(2-メタクリロイロキシエチル)などが挙げられる。さらに、不飽和多価カルボン酸は、その両末端ジカルボキシポリマーのモノ(メタ)アクリレートであってもよく、例えば、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレート、ω-カルボキシポリカプロラクトンモノメタクリレートなどが挙げられる。また、不飽和カルボン酸としては、アクリル酸-2-カルボキシエチルエステル、メタクリル酸-2-カルボキシエチルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、4-カルボキシスチレン等も用いることができる。
中でも、現像性の観点から、上記分子中に少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位(a1-1-1)を形成するためには、アクリル酸、メタクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-コハク酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-フタル酸、または不飽和多価カルボン酸の無水物等を用いることが好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、2-(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、を用いることがより好ましい。
上記分子中に少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和カルボン酸等に由来する構成単位(a1-1-1)は、1種単独で構成されていてもよいし、2種以上で構成されていてもよい。
エチレン性不飽和基と酸無水物由来の構造とを共に有する構成単位(a1-1-2)は、エチレン性不飽和基を有する構成単位中に存在する水酸基と酸無水物とを反応させて得られたモノマーに由来する単位であることが好ましい。
上記酸無水物としては、公知のものが使用でき、具体的には、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物などの酸無水物が挙げられる。これらの中では、現像性の観点から、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、または無水コハク酸、が好ましい。
上記酸無水物の水酸基に対する反応率は、現像性の観点から、好ましくは10~100モル%、より好ましくは30~100モル%である。
上記酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)に用いることができる上記酸分解性基としては上述の酸分解性基を用いることができる。
これらの酸分解性基の中でもカルボキシル基がアセタールの形で保護された保護カルボキシル基であることが、感光性樹脂組成物の基本物性、特に感度やパターン形状、コンタクトホールの形成性、感光性樹脂組成物の保存安定性の観点から好ましい。さらに酸分解性基の中でもカルボキシル基が下記一般式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護カルボキシル基であることが、感度の観点からより好ましい。なお、カルボキシル基が下記一般式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護カルボキシル基である場合、保護カルボキシル基の全体としては、-(C=O)-O-CR101R102(OR103)の構造となっている。
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示され、これらの中でもフッ素原子または塩素原子が好ましい。
また、上記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、より好ましくは炭素数6~12であり、具体的には、フェニル基、α-メチルフェニル基、ナフチル基等が例示でき、アリール基で置換されたアルキル基全体、すなわち、アラルキル基としては、ベンジル基、α-メチルベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が例示できる。
上記アルコキシ基としては、炭素数1~6のアルコキシ基が好ましく、より好ましくは炭素数1~4であり、メトキシ基またはエトキシ基がより好ましい。
また、上記アルキル基がシクロアルキル基である場合、上記シクロアルキル基は置換基として炭素数1~10の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を有していてもよく、アルキル基が直鎖状または分岐鎖状のアルキル基である場合には、置換基として炭素数3~12のシクロアルキル基を有していてもよい。
これらの置換基は、上記置換基でさらに置換されていてもよい。
一般式(A2’)
R1およびR2がアルキル基の場合、炭素数は1~10のアルキル基が好ましい。R1およびR2がアリール基の場合、フェニル基が好ましい。R1およびR2は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
R3は、アルキル基またはアリール基を表し、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、1~6のアルキル基がより好ましい。
Xは単結合またはアリーレン基を表し、単結合が好ましい。
R121は水素原子またはメチル基が好ましい。
L1はカルボニル基が好ましい。
R122~R128は、水素原子が好ましい。
上記酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(a1-2)は、フェノール性水酸基を有する構成単位が、以下で詳細に説明する酸分解性基によって保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位である。
上記フェノール性水酸基を有する構成単位としては、ヒドロキシスチレン系構成単位やノボラック系の樹脂における構成単位が挙げられるが、これらの中では、ヒドロキシスチレン、またはα-メチルヒドロキシスチレンに由来する構成単位が、感度の観点から好ましい。またフェノール性水酸基を有する構成単位として、下記一般式(a1-20)で表される構成単位も、感度の観点から好ましい。
また、R221は単結合または二価の連結基を示す。単結合である場合には、感度を向上させることができ、さらに硬化膜の透明性を向上させることができるので好ましい。R221の二価の連結基としてはアルキレン基が例示でき、R221がアルキレン基である具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、tert-ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。中でも、R221が単結合、メチレン基、エチレン基であることが好ましい。また、上記二価の連結基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。また、aは1~5の整数を表すが、本発明の効果の観点や、製造が容易であるという点から、aは1または2であることが好ましく、aが1であることがより好ましい。
また、ベンゼン環における水酸基の結合位置は、R221と結合している炭素原子を基準(1位)としたとき、4位に結合していることが好ましい。
R222はハロゲン原子または炭素数1~5の直鎖または分岐鎖状のアルキル基である。
具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。中でも製造が容易であるという点から、塩素原子、臭素原子、メチル基またはエチル基であることが好ましい。
また、bは0または1~4の整数を表す。
上記酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(a1-2)に用いることができる上記酸分解性基としては、上記酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)に用いることができる上記酸分解性基と同様に、公知のものを使用でき、特に限定されない。酸分解性基の中でもアセタールで保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位であることが、感光性樹脂組成物の基本物性、特に感度やパターン形状、感光性樹脂組成物の保存安定性、コンタクトホールの形成性の観点から好ましい。さらに、酸分解性基の中でもフェノール性水酸基が上記一般式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護フェノール性水酸基であることが、感度の観点からより好ましい。なお、フェノール性水酸基が上記一般式(a1-10)で表されるアセタールの形で保護された保護フェノール性水酸基である場合、保護フェノール性水酸基の全体としては、-Ar-O-CR101R102(OR103)の構造となっている。
なお、Arはアリーレン基を表す。
これらの中で、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートの1-アルコキシアルキル保護体、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートのテトラヒドロピラニル保護体、が透明性の観点から好ましい。
上記構成単位(a1)を含有する重合体が、実質的に、構成単位(a2)を含まない場合、構成単位(a1)は、該構成単位(a1)を含有する重合体中、20~100モル%が好ましく、30~90モル%がより好ましい。
上記構成単位(a1)を含有する重合体が、下記構成単位(a2)を含有する場合、単構成単位(a1)は、該構成単位(a1)と構成単位(a2)を含有する重合体中、感度の観点から3~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。また、特に上記構成単位(a1)に用いることができる上記酸分解性基がカルボキシル基がアセタールの形で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位である場合、20~50モル%が好ましい。
上記酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)は、上記酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(a1-2)に比べると、現像が速いという特徴がある。よって、速く現像したい場合には酸分解性基で保護された保護カルボキシル基を有する構成単位(a1-1)が好ましい。逆に現像を遅くしたい場合には酸分解性基で保護された保護フェノール性水酸基を有する構成単位(a1-2)を用いることが好ましい。
(A)成分は、(a2)架橋性基(ただし、ブロックイソシアネート基およびOH基を除く)を有する構成単位を有する。本発明における架橋性基は、カルボン酸またはフェノール性水酸基と、例えば、90℃以上で架橋反応が開始しうる基から選ばれる少なくとも1種である。ただし、OH基は、カルボン酸およびフェノール性水酸基との架橋反応性が低く、十分に耐薬品性を向上させることができないため、本発明の架橋性基からは除かれる。架橋基を有する構成単位の好ましい態様としては、エポキシ基、オキセタニル基、-NH-CH2-O-R(Rは炭素数1~20のアルキル基)で表される基およびエチレン性不飽和基よりなる群から選ばれた少なくとも1つを含む構成単位が挙げられ、エポキシ基、オキセタニル基、および、-NH-CH2-O-R(Rは炭素数1~20のアルキル基)で表される基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。その中でも、本発明の感光性樹脂組成物は、前記(A)成分が、エポキシ基およびオキセタニル基のうち少なくとも1つを含む構成単位を含むことがより好ましく、エポキシ基を含む構成単位を含むことが特に好ましい。より詳細には、以下のものが挙げられる。
前記(A)重合体成分は、エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(構成単位(a2-1))を含有することが好ましい。
上記エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)としては、脂環エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位であることが好ましく、オキセタニル基を有する構成単位であることがより好ましい。
上記エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)は、1つの構成単位中にエポキシ基またはオキセタニル基を少なくとも1つ有していればよく、1つ以上のエポキシ基および1つ以上オキセタニル基、2つ以上のエポキシ基、または、2つ以上のオキセタニル基を有していてもよく、特に限定されないが、エポキシ基および/またはオキセタニル基を合計1~3つ有することが好ましく、エポキシ基および/またはオキセタニル基を合計1または2つ有することがより好ましく、エポキシ基またはオキセタニル基を1つ有することがさらに好ましい。
オキセタニル基を有する構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、例えば、特開2001-330953号公報の段落番号0011~0016に記載のオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステルや、特開2012-088459公報の段落番号0027に記載されている化合物などが挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
上記エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)を形成するために用いられるラジカル重合性単量体の具体例としては、メタクリル酸エステル構造を含有するモノマー、アクリル酸エステル構造を含有するモノマーであることが好ましい。
上記エポキシ基および/またはオキセタニル基を有する構成単位(a2-1)としては、特開2011-215590号公報の段落番号0053~0055の記載を参酌できる。
上記架橋基を有する構成単位(a2)の1つとして、エチレン性不飽和基を有する構成単位(a2-2)が挙げられる(以下、「構成単位(a2-2)」ともいう。)。上記エチレン性不飽和基を有する構成単位(a2-2)としては、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位が好ましく、末端にエチレン性不飽和基を有し、炭素数3~16の側鎖を有する構成単位がより好ましい。
本発明で用いる共重合体は、-NH-CH2-O-R(Rは炭素数1~20のアルキル基)で表される基を有する構成単位(a2-3)も好ましい。構成単位(a2-3)を有することで、緩やかな加熱処理で硬化反応を起こすことができ、諸特性に優れた硬化膜を得ることができる。ここで、Rは炭素数1~9のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がより好ましい。また、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基のいずれであってもよいが、好ましくは、直鎖または分岐のアルキル基である。構成単位(a2)は、より好ましくは、下記一般式(1)で表される基を有する構成単位である。
一般式(1)
R2は、炭素数1~9のアルキル基が好ましく、炭素数1~4のアルキル基がさらに好ましい。また、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基のいずれであってもよいが、好ましくは、直鎖または分岐のアルキル基である。
R2の具体例としては、メチル基、エチル基、n-ブチル基、i-ブチル基、シクロヘキシル基、およびn-ヘキシル基を挙げることができる。中でもi-ブチル基、n-ブチル基、メチル基が好ましい。
上記構成単位(a2)を含有する重合体が、実質的に、構成単位(a1)を含まない場合、構成単位(a2)は、該構成単位(a2)を含有する重合体中、5~90モル%が好ましく、20~80モル%がより好ましい。
上記構成単位(a2)を含有する重合体が、上記構成単位(a1)を含有する場合、構成単位(a2)は、該構成単位(a1)と構成単位(a2)を含有する重合体中、感度の観点から3~70モル%が好ましく、10~60モル%がより好ましい。
本発明では、さらに、いずれの態様にかかわらず、(A)成分の全構成単位中、構成単位(a2)を3~70モル%含有することが好ましく、10~60モル%含有することがより好ましい。
上記の数値の範囲内であると、感光性樹脂組成物から得られる硬化膜の透明性、耐薬品性およびITOスパッタ耐性が良好となる。
本発明の組成物は、(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位を含む重合体を含むことにより、耐薬品性および硬化膜密着性(特に、PCT試験後の硬化膜密着性)を良好にすることができる。
以下のメカニズムは定かではないが、感光性樹脂組成物中にブロックイソシアネート基を有する構成単位を含む重合体を配合することによって、ブロックイソシアネート基により本発明の組成物と下地基板の界面との親和性が良好となり、本発明の組成物と下地基板とが結合しやすくなるため、硬化膜密着性を良好にできるものと推定される。また、感光性樹脂組成物中にブロックイソシアネート基を有する構成単位を重合体として含有させることによって、ブロックイソシアネート基を有する構成単位が、本発明の組成物中において均一に分布し、本発明の組成物が硬化された硬化膜中においてもブロックイソシアネート基を有する構成単位由来の基が均一に分布することになり、耐薬品性を良好にできるものと推定される。
本発明において、ブロックイソシアネート基とは、イソシアネート基と反応可能な水素原子を有する化合物(通常、ブロック剤と呼ばれる)を反応させて、イソシアネート基を保護した保護基である。導入された保護基は、ブロック剤から水素原子が外れたものであり、通常ブロック基と呼ばれる。例えば、A-C(=O)-NH-で表される構造において、Aが保護基である。
具体的には、フェノール、ナフトール、クレゾール、キシレノール、ハロゲン置換フェノール等のフェノール性水酸基を有する化合物;アセトキシム、ホルムアルドキシム、シクロヘキサンオキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム系化合物;ピラゾール、メチルピラゾール、ジメチルピラゾール等のピラゾール構造を有する化合物;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、乳酸アルキル等のアルコール系化合物;アセト酢酸エチル、マロン酸ジエチル、アセチルアセトン等の活性メチレンを有する化合物;アルキルメルカプタン、アリールメルカプタン等のメルカプタン系化合物;α-ラクタム、β-ラクタム、γ-ラクタム、δ-ラクタム等のラクタム系化合物、その他、イミド系化合物、イミダゾール系化合物、1級アミン、2級アミン、等が挙げられる。
本発明に用いられる前記(A)重合体成分では、1つの(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位中に、少なくとも1種のブロックイソシアネート基を含んでいればよいが、2種以上含んでいてもよく、1種含んでいることがより好ましい。
1つのブロックイソシアネート基を有する構成単位中、ブロックイソシアネート基の数の上限は特に定めるものではないが、例えば、1つのブロックイソシアネート基を有する構成単位中個5個以下が好ましく、1つのブロックイソシアネート基を有する構成単位中3個以下とすることがより好ましく、1個が特に好ましい。
一般式(a4-1)
一般式(a4-1)中、Zは、特に制限されるものではないが、例えば一価の有機基が好ましい。一価の有機基としては、例えば、アルキル基またはアリール基が挙げられ、炭素数が1~20のアルキル基、炭素数が6~20のアリール基、またはこれらの組み合わせからなる基が好ましい。このような一価の有機基の具体例としては、-N=R’、-OR’、-NR’、-SR’、またはこれらの基と-O-、-CO-および-COOR’の少なくとも1つとの組み合わせからなるものが好ましい。ここで、R’は、炭素数が1~10の直鎖、炭素数が3~10の分岐または、炭素数3~10の環状のアルキル基(好ましくは炭素数1~7の直鎖、炭素数3~7の分岐、または炭素数3~7の環状のアルキル基)、炭素数が6~10のアリール基(好ましくはフェニル基)、または、炭素数が6~10のアリール基と炭素数が1~10のアルキレン基との組み合わせからなる基が好ましい。
また、一価の有機基が前記-NR’を表す場合、-NR’がヘテロ環構造を形成することが好ましい。ヘテロ環構造中におけるヘテロ原子としては、窒素原子を含むことが好ましく、窒素原子を2つ以上含むことがより好ましく、窒素原子を2つ含むことがさらに好ましい。ヘテロ環構造としては、5~8員環構造が好ましく、5~7員環構造がより好ましい。縮合環であってもよいが、単環が好ましい。また、一価の有機基が前記-NR’を表す場合、置換基として、-CO基またはアルキル基(好ましくはメチル基、エチル基またはプロピル基であり、より好ましくはメチル基である)を有することが好ましい。
一般式(a4-1)中、Zの式量は、20~300であることが好ましく、30~150であることがより好ましい。Zの式量が大きすぎないようにすることにより、最終的な硬化膜の不要成分を少なくできるため好ましい。
ここで、Zの式量とは、ブロックイソシアネート基を有する構成単位1つあたりのZ部分の質量のことをいう。
一般式(a4-1-2)
一般式(a4-2)中、Zは一価の有機基を表し、上述した一般式(a4-2)中のZと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(a4-2)
一般式(a4-2)中、YおよびZは、上述した一般式(a4-1-2)中のYおよびZと同義であり、好ましい範囲も同様である。
前記構成単位(a4)が前記重合体(1)に含まれる場合、構成単位(a4)は、該構成単位(a4)を含有する重合体中、0.1~30モル%が好ましく、1~20モル%がより好ましく、2~15モル%がさらに好ましい。
前記構成単位(a4)が前記重合体(2)に含まれる場合、すなわち、前記構成単位(a4)が、前記構成単位(a1)を有する重合体または前記構成単位(a2)を有する重合体の少なくとも一方に含まれる場合、構成単位(a4)は、該構成単位(a4)を含有する重合体中、0.1~40モル%が好ましく、1~30モル%がより好ましく、2~25モル%がさらに好ましい。
前記構成単位(a4)が前記重合体(3)に含まれる場合、構成単位(a4)は、該構成単位(a4)を含有する重合体中、1~90モル%が好ましく、2~70モル%がより好ましく、3~50モル%がさらに好ましい。
本発明では、さらに、いずれの態様にかかわらず、(A)成分の全構成単位中、構成単位(a4)を0.1~30モル%含有することが好ましく、1~20モル%含有することがより好ましく、2~15モル%含有することがさらに好ましい。また、(A)成分の全構成単位中、構成単位(a4)の含有量を5モル%以下とすることもでき、この場合、ポストベーク後の残膜率に優れるという利点がある。
上記の数値の範囲内であると、本発明の組成物から得られる硬化膜の透明性、耐薬品性およびITOスパッタ耐性が良好となる。
構成単位(a4)含む重合体の分子量を8000以上とすることにより、ブロックイソシアネート基を有する構成単位が、本発明の組成物中においてより均一に分布し、本発明の組成物が硬化された硬化膜中においてもブロックイソシアネート基を有する構成単位由来の基がより均一に分布することになり、本発明の耐薬品性効果が膜全体に渡ってより効果的に発揮されると推定される。
本発明の組成物中、分子量が8000未満の前記構成単位(a4)を含む重合体を実質的に含まないことが好ましく、分子量が8000未満の前記構成単位(a4)を含む重合体の含有量が0質量%であることがより好ましい。
本発明において、(A)成分は、前記構成単位(a1)、前記構成単位(a2)および前記構成単位(a4)に加えて、これら以外の他の構成単位(a3)を有していてもよい。構成単位(a3)は、前記重合体(1)、前記重合体(2)および前記重合体(3)のうちいずれの重合体が含んでいてもよい。また、前記重合体(1)、前記重合体(2)および前記重合体(3)とは別に、本発明の組成物には、構成単位(a3)を有する他の重合体成分が含有されていてもよい。前記重合体(1)、前記重合体(2)および前記重合体(3)とは別に、構成単位(a3)を有する他の重合体を含む場合、該重合体成分の配合量は、全重合体成分中、60質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。
前記重合体(1)が、さらに、1種または2種以上の前記構成単位(a3)を有する態様。
(第2の実施形態)
前記重合体(2)における前記構成単位(a1)を有する重合体が、さらに、1種または2種以上の前記構成単位(a3)を有する態様。
(第3の実施形態)
前記重合体(2)における前記構成単位(a2)を有する重合体が、さらに、1種または2種以上の前記構成単位(a3)を有する態様。
(第4の実施形態)
前記重合体(3)が、さらに、1種または2種以上の前記構成単位(a3)を有する態様。
前記第1~第4の実施形態のいずれかにおいて、前記構成単位(a3)として、少なくとも酸基を含む構成単位を含む態様。
前記第1~第4の実施形態のいずれかにおいて、前記構成単位(a3)として、前記重合体(1)、前記重合体(2)および前記重合体(3)のうち少なくともいずれかが、少なくとも酸基を含む構成単位を含む態様。
前記重合体(1)、前記重合体(2)および前記重合体(3)とは別に、前記構成単位(a3)を有する重合体を有する態様。この場合の前記構成単位(a3)としては、酸基を含む構成単位、前記構成単位(a2)以外の架橋性しうる基を有する構成単位等が例示される。
前記第1~第7の実施形態の2以上の組み合わせからなる形態。
本発明で用いられる酸基としては、カルボン酸基由来のもの、スルホンアミド基に由来のもの、ホスホン酸基に由来のもの、スルホン酸基に由来のもの、フェノール性水酸基に由来するもの、スルホンアミド基、スルホニルイミド基等が例示され、カルボン酸基由来のものおよび/またはフェノール性水酸基に由来のものが好ましい。
本発明で用いられる酸基を含む構成単位は、スチレンに由来する構成単位や、ビニル化合物に由来する構成単位、(メタ)アクリル酸および/またはそのエステルに由来する構成単位であることがより好ましい。例えば、特開2012-88459号公報の段落番号0021~0023および段落番号0029~0044記載の化合物を用いることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。なかでも、p-ヒドロキシスチレン、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸に由来する構成単位が好ましい。
その他にも、特開平7-207211号公報、特開平8-259876号公報、特開平10-300922号公報、特開平11-140144号公報、特開平11-174224号公報、特開2000-56118号公報、特開2003-233179号公報、特開2009-52020号公報等に記載の公知の高分子化合物を使用することができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
これらの重合体は、1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。
(A)重合体の分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で、好ましくは1,000~200,000、より好ましくは2,000~50,000の範囲であり、さらに好ましくは10,000~50,000の範囲である。上記の数値の範囲内であると、諸特性が良好である。数平均分子量と重量平均分子量の比(分散度)は1.0~5.0が好ましく1.5~3.5がより好ましい。
また、(A)成分の合成法についても、様々な方法が知られているが、一例を挙げると、少なくとも前記構成単位(a1)および前記構成単位(a3)で表される構成単位を形成するために用いられるラジカル重合性単量体を含むラジカル重合性単量体混合物を有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を用いて重合することにより合成することができる。また、いわゆる高分子反応で合成することもできる。
(A-1)重合体は、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルに由来する構成単位を、全構成単位に対し、50モル%以上含有することが好ましく、80モル%以上含有することがより好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(B)光酸発生剤を含有する。本発明で使用される光酸発生剤(「(B)成分」ともいう。)としては、波長300nm以上、好ましくは波長300~450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。本発明で使用される光酸発生剤としては、pKaが4以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましく、2以下の酸を発生する光酸発生剤が最も好ましい。
R21のアルキル基としては、炭素数1~10の、直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。R21のアルキル基は、ハロゲン原子、炭素数6~11のアリール基、炭素数1~10のアルコキシ基、または、シクロアルキル基(7,7-ジメチル-2-オキソノルボルニル基などの有橋式脂環基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されてもよい。
R21のアリール基としては、炭素数6~11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がより好ましい。R21のアリール基は、低級アルキル基、アルコキシ基あるいはハロゲン原子で置換されてもよい。
Xとしてのアルキル基は、炭素数1~4の直鎖状または分岐状アルキル基が好ましい。Xとしてのアルコキシ基は、炭素数1~4の直鎖状または分岐状アルコキシ基が好ましい。
Xとしてのハロゲン原子は、塩素原子またはフッ素原子が好ましい。m4は、0または1が好ましい。上記一般式(B2)中、m4が1であり、Xがメチル基であり、Xの置換位置がオルト位であり、R42が炭素数1~10の直鎖状アルキル基、7,7-ジメチル-2-オキソノルボルニルメチル基、またはp-トルイル基である化合物が特に好ましい。
X1としては、炭素数1~5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
n4としては、0~2が好ましく、0~1が特に好ましい。
X101は-O-、-S-、-NH-、-NR105-、-CH2-、-CR106H-、または、-CR105R107-を表し、R105~R107はアルキル基、または、アリール基を表す。
R121~R124は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アミド基、スルホ基、シアノ基、または、アリール基を表す。R121~R124のうち2つは、それぞれ互いに結合して環を形成してもよい。
R121~R124としては、水素原子、ハロゲン原子、および、アルキル基が好ましく、また、R121~R124のうち少なくとも2つが互いに結合してアリール基を形成する態様もまた、好ましく挙げられる。中でも、R121~R124がいずれも水素原子である態様が感度の観点から好ましい。
既述の官能基は、いずれも、さらに置換基を有していてもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(D)溶剤を含有する。本発明の感光性樹脂組成物は、本発明の必須成分と、さらに後述の任意の成分を(D)溶剤に溶解した溶液として調製されることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物に使用される(D)溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。また、本発明の感光性樹脂組成物に使用される(D)溶剤の具体例としては特開2011-221494号公報の段落番号0174~0178に記載の溶剤、特開2012-194290公報の段落番号0167~0168に記載の溶剤も挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
沸点130℃以上160℃未満の溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点146℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点158℃)、プロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(沸点155℃)、プロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(沸点131℃)が例示できる。
沸点160℃以上の溶剤としては、3-エトキシプロピオン酸エチル(沸点170℃)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(沸点176℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(沸点160℃)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、3-メトキシブチルエーテルアセテート(沸点171℃)、ジエチレングリコールジエチエルエーテル(沸点189℃)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点162℃)、プロピレングリコールジアセテート(沸点190℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点220℃)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点175℃)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)が例示できる。
本発明の感光性樹脂組成物には、上記成分に加えて、必要に応じて、他の架橋剤、アルコキシシラン化合物、増感剤、塩基性化合物、界面活性剤、酸化防止剤を好ましく加えることができる。さらに本発明の感光性樹脂組成物には、酸増殖剤、現像促進剤、可塑剤、熱ラジカル発生剤、熱酸発生剤、紫外線吸収剤、増粘剤、および、有機または無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を加えることができる。また、これらの化合物としては、例えば特開2012-88459号公報の段落番号0201~0224の記載も参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物は、必要に応じ、脂環式エポキシ化合物以外の他の架橋剤を含有することが好ましい。脂環式エポキシ化合物以外の他の架橋剤を添加することにより、本発明の感光性樹脂組成物により得られる硬化膜をより強固な膜とすることができる。
架橋剤としては、熱によって架橋反応が起こるものであれば制限は無い(上記(A)重合体成分を除く)。例えば、以下に述べる分子内に2個以上のエポキシ基またはオキセタニル基を有する化合物、アルコキシメチル基含有架橋剤、または、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物、上述した本発明で用いられる(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位とは異なるブロックイソシアネート化合物を添加することができる。
本発明の感光性樹脂組成物中における架橋剤の添加量は、感光性樹脂組成物の全固形分100質量部に対し、0.01~50質量部であることが好ましく、0.1~30質量部であることがより好ましく、0.5~20質量部であることがさらに好ましい。この範囲で添加することにより、機械的強度および耐溶剤性に優れた硬化膜が得られる。架橋剤は複数を併用することもでき、その場合は架橋剤を全て合算して含有量を計算する。
低分子架橋性化合物具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等を挙げることができる。
これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の感光性樹脂組成物は、アルコキシシラン化合物を含有させてもよい。アルコキシシラン化合物を用いると、本発明の感光性樹脂組成物により形成された膜と基板との密着性を向上できたり、本発明の感光性樹脂組成物により形成された膜の性質を調整することができる。アルコキシシラン化合物としては、ジアルコキシシラン化合物またはトリアルコキシシラン化合物が好ましく、トリアルコキシシラン化合物がより好ましい。アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の炭素数は1~5が好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物に用いることができるアルコキシシラン化合物は、基材となる無機物、例えば、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコン化合物、金、銅、モリブデン、チタン、アルミニウム等の金属と絶縁膜との密着性を向上させる化合物であることが好ましい。具体的には、公知のシランカップリング剤等も有効である。
シランカップリング剤としては、例えば、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、γ-グリシドキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルアルキルジアルコキシシラン、γ-クロロプロピルトリアルコキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリアルコキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシランが挙げられる。これらのうち、γ-グリシドキシプロピルトリアルコキシシランやγ-メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランがより好ましく、γ-グリシドキシプロピルトリアルコキシシランがさらに好ましく、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランがよりさらに好ましい。これらは1種単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。
(R1)4-n-Si-(OR2)n
一般式中、R1は反応性基を有さない炭素数1~20の炭化水素基であり、R2は炭素数1~3のアルキル基又はフェニル基であり、nは1~3の整数である。
具体例として以下の化合物をあげることができる。
本発明の感光性樹脂組成物におけるアルコキシシラン化合物の含有量は、感光性組成物中の全固形分100質量部に対して、0.1~30質量部が好ましく、0.5~20質量部がより好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、(B)光酸発生剤との組み合わせにおいて、その分解を促進させるために、増感剤を含有することが好ましい。増感剤は、活性光線または放射線を吸収して電子励起状態となる。電子励起状態となった増感剤は、光酸発生剤と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱などの作用が生じる。これにより光酸発生剤は化学変化を起こして分解し、酸を生成する。好ましい増感剤の例としては、以下の化合物類に属しており、かつ350nmから450nmの波長域のいずれかに吸収波長を有する化合物を挙げることができる。
これら増感剤の中でも、多核芳香族類、アクリドン類、スチリル類、ベーススチリル類、クマリン類が好ましく、多核芳香族類がより好ましい。多核芳香族類の中でもアントラセン誘導体が最も好ましい。
2種以上を併用することもできる。
本発明の感光性樹脂組成物は、塩基性化合物を含有してもよい。塩基性化合物としては、化学増幅レジストで用いられるものの中から任意に選択して使用することができる。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン、第四級アンモニウムヒドロキシド、カルボン酸の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの具体例としては、特開2011-221494号公報の段落番号0204~0207に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、または、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン界面活性剤である。本発明の組成物に用いられる界面活性剤としては、例えば、特開2012-88459号公報の段落番号0201~0205に記載のものや、特開2011-215580号公報の段落番号0185~0188に記載のものを用いることができ、これらの記載は本願明細書に組み込まれる。
ノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレン高級アルキルエーテル類、ポリオキシエチレン高級アルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレングリコールの高級脂肪酸ジエステル類、シリコーン系、フッ素系界面活性剤を挙げることができる。また、以下商品名で、KP-341、X-22-822(信越化学工業(株)製)、ポリフローNo.99C(共栄社化学(株)製)、エフトップ(三菱マテリアル化成社製)、メガファック(DIC(株)製)、フロラードノベックFC-4430(住友スリーエム(株)製)、サーフロンS-242(AGCセイミケミカル社製)、PolyFoxPF-6320(OMNOVA社製)、SH-8400(東レ・ダウコーニングシリコーン)、フタージェントFTX-218G(ネオス社製)等を挙げることができる。
また、界面活性剤として、下記一般式(I-1)で表される構成単位Aおよび構成単位Bを含み、テトラヒドロフラン(THF)を溶剤とした場合のゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が1,000以上10,000以下である共重合体を好ましい例として挙げることができる。
本発明の感光性樹脂組成物における界面活性剤の添加量は、感光性樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、0.001~10質量部であることがより好ましく、0.01~3質量部であることがさらに好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤としては、公知の酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤を添加することにより、硬化膜の着色を防止できる、または、分解による膜厚減少を低減でき、また、耐熱透明性に優れるという利点がある。
このような酸化防止剤としては、例えば、リン系酸化防止剤、アミド類、ヒドラジド類、ヒンダードアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、アスコルビン酸類、硫酸亜鉛、糖類、亜硝酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシルアミン誘導体などを挙げることができる。これらの中では、硬化膜の着色、膜厚減少の観点から特にフェノール系酸化防止剤、アミド系酸化防止剤、ヒドラジド系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤が好ましく、フェノール系酸化防止剤が最も好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合してもよい。
具体例としては、特開2005-29515号公報の段落番号0026~0031に記載の化合物を挙げる事ができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。好ましい市販品として、アデカスタブAO-60、アデカスタブAO-80、イルガノックス1726、イルガノックス1035、イルガノックス1098を挙げる事ができる。
また、酸化防止剤以外の添加剤として、“高分子添加剤の新展開((株)日刊工業新聞社)”に記載の各種紫外線吸収剤や、金属不活性化剤等を本発明の感光性樹脂組成物に添加してもよい。
本発明の感光性樹脂組成物は、感度向上を目的に、酸増殖剤を用いることができる。
本発明に用いることができる酸増殖剤は、酸触媒反応によってさらに酸を発生して反応系内の酸濃度を上昇させることができる化合物であり、酸が存在しない状態では安定に存在する化合物である。
このような酸増殖剤の具体例としては、特開2011-221494の段落番号0226~0228に記載の酸増殖剤が挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物は、現像促進剤を含有することができる。
現像促進剤としては、特開2012-042837号公報の段落番号0171~0172の記載を参酌でき、かかる内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の感光性樹脂組成物における現像促進剤の添加量は、感度と残膜率の観点から、感光性組成物の全固形分100質量部に対し、0~30質量部が好ましく、0.1~20質量部がより好ましく、0.5~10質量部であることが最も好ましい。
また、その他の添加剤としては特開2012-8223号公報の段落番号0120~0121に記載の熱ラジカル発生剤、WO2011/136074A1に記載の窒素含有化合物および熱酸発生剤も用いることができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
各成分を所定の割合でかつ任意の方法で混合し、撹拌溶解して感光性樹脂組成物を調製する。例えば、成分を、それぞれ予め溶剤に溶解させた溶液とした後、これらを所定の割合で混合して樹脂組成物を調製することもできる。以上のように調製した組成物溶液は、例えば孔径0.2μmのフィルター等を用いてろ過した後に、使用に供することもできる。
次に、本発明の硬化膜の製造方法を説明する。
本発明の硬化膜の製造方法は、以下の(1)~(5)の工程を含むことが好ましい。
(1)本発明の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程;
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程;
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線により露光する工程;
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液により現像する工程;
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化するポストベーク工程。
以下に各工程を順に説明する。
上記の基板としては、無機基板、樹脂、樹脂複合材料などが挙げられる。
無機基板としては、例えばガラス、石英、シリコーン、シリコンナイトライド、および、それらのような基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂からなる基板が挙げられる
これらの基板は、上記の形態のまま用いられる場合は少なく、通常、最終製品の形態によって、例えばTFT素子のような多層積層構造が形成されている。
基板への塗布方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法、流延塗布法、スリットアンドスピン法等の方法を用いることができる。
塗布したときの湿潤膜厚は特に限定されるものではなく、用途に応じた膜厚で塗布することができるが、通常は0.5~10μmの範囲で使用される。
更に、基板に本発明で用いられる組成物を塗布する前に、特開2009-145395号公報に記載されているような、所謂プリウェット法を適用することも可能である。
活性光線による露光光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、LED光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、g線(436nm)、i線(365nm)、h線(405nm)などの波長300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。露光量は好ましくは1~500mj/cm2である。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。
酸触媒の生成した領域において、上記の加水分解反応を加速させるために、露光後加熱処理:Post Exposure Bake(以下、「PEB」ともいう。)を行うことができる。PEBにより、酸分解性基からのカルボキシル基またはフェノール性水酸基の生成を促進させることができる。PEBを行う場合の温度は、30℃以上130℃以下であることが好ましく、40℃以上110℃以下がより好ましく、50℃以上100℃以下が特に好ましい。
ただし、本発明における酸分解性基は、酸分解の活性化エネルギーが低く、露光による酸発生剤由来の酸により容易に分解し、カルボキシル基またはフェノール性水酸基を生じるため、必ずしもPEBを行うことなく、現像によりポジ画像を形成することもできる。
現像工程で使用する現像液には、塩基性化合物が含まれることが好ましい。塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物類;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩類;重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩類;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類;ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの水溶液を使用することができる。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
好ましい現像液として、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドの0.4%水溶液、0.5%水溶液、0.7%水溶液、2.38%水溶液を挙げる事ができる。
現像液のpHは、好ましくは10.0~14.0である。
現像時間は、好ましくは30~500秒間であり、また、現像の手法は液盛り法、ディップ法等の何れでもよい。現像後は、流水洗浄を、通常、30~300秒間行い、所望のパターンを形成させることができる。
現像の後に、リンス工程を行うこともできる。リンス工程では、現像後の基板を純水などで洗うことで、付着している現像液除去、現像残渣除去を行う。リンス方法は公知の方法を用いることができる。例えばシャワーリンスやディップリンスなどを挙げる事ができる。
ポストベークの前に、比較的低温でベークを行った後にポストベークすることもできる(ミドルベーク工程の追加)。ミドルベークを行う場合は、90~150℃で1~60分加熱した後に、200℃以上の高温でポストベークすることが好ましい。また、ミドルベーク、ポストベークを3段階以上の多段階に分けて加熱する事もできる。このようなミドルベーク、ポストベークの工夫により、パターンのテーパー角を調整することができる。これらの加熱は、ホットプレート、オーブン、赤外線ヒーターなど、公知の加熱方法を使用することができる。
なお、ポストベークに先立ち、パターンを形成した基板に活性光線により全面再露光(ポスト露光)した後、ポストベークすることにより未露光部分に存在する光酸発生剤から酸を発生させ、架橋工程を促進する触媒として機能させることができ、膜の硬化反応を促進することができる。ポスト露光工程を含む場合の好ましい露光量としては、100~3,000mJ/cm2が好ましく、100~500mJ/cm2が特に好ましい。
本発明の硬化膜は、本発明の感光性樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜である。
本発明の硬化膜は、層間絶縁膜として好適に用いることができる。また、本発明の硬化膜は、本発明の硬化膜の製造方法により得られた硬化膜であることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物により、絶縁性に優れ、高温でベークされた場合においても高い透明性を有する層間絶縁膜が得られる。本発明の感光性樹脂組成物を用いてなる層間絶縁膜は、高い透明性を有し、硬化膜物性に優れるため、有機EL表示装置や液晶表示装置の用途に有用である。
本発明の液晶表示装置は、本発明の硬化膜を具備することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置としては、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成される平坦化膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとる公知の液晶表示装置を挙げることができる。
例えば、本発明の液晶表示装置が具備するTFT(Thin-Film Transistor)の具体例としては、アモルファスシリコン-TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶駆動方式としてはTN(TwistedNematic)方式、VA(Virtical Alignment)方式、IPS(In-Place-Switching)方式、FFS(Frings Field Switching)方式、OCB(Optical Compensated Bend)方式などが挙げられる。
パネル構成においては、COA(Color Filter on Allay)方式の液晶表示装置でも本発明の硬化膜を用いることができ、例えば、特開2005-284291号公報の有機絶縁膜(115)や、特開2005-346054号公報の有機絶縁膜(212)として用いることができる。
また、本発明の液晶表示装置が取りうる液晶配向膜の具体的な配向方式としてはラビング配向法、光配向方などが挙げられる。また、特開2003-149647号公報や特開2011-257734号公報に記載のPSA(Polymer Sustained Alignment)技術によってポリマー配向支持されていてもよい。
また、本発明の感光性樹脂組成物および本発明の硬化膜は、上記用途に限定されず種々の用途に使用することができる。例えば、平坦化膜や層間絶縁膜以外にも、カラーフィルターの保護膜や、液晶表示装置における液晶層の厚みを一定に保持するためのスペーサーや固体撮像素子においてカラーフィルター上に設けられるマイクロレンズ等に好適に用いることができる。
図1は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置10の一例を示す概念的断面図である。このカラー液晶表示装置10は、背面にバックライトユニット12を有する液晶パネルであって、液晶パネルは、偏光フィルムが貼り付けられた2枚のガラス基板14,15の間に配置されたすべての画素に対応するTFT16の素子が配置されている。ガラス基板上に形成された各素子には、硬化膜17中に形成されたコンタクトホール18を通して、画素電極を形成するITO透明電極19が配線されている。ITO透明電極19の上には、液晶20の層とブラックマトリックスを配置したRGBカラーフィルター22が設けられている。
バックライトの光源としては、特に限定されず公知の光源を用いることができる。例えば白色LED、青色・赤色・緑色などの多色LED、蛍光灯(冷陰極管)、有機ELなどを挙げる事ができる。
また、液晶表示装置は、3D(立体視)型のものとしたり、タッチパネル型のものとしたりすることも可能である。さらにフレキシブル型にすることも可能であり、特開2011-145686号公報の第2相間絶縁膜(48)や、特開2009-258758号公報の相間絶縁膜(520)として用いることができる。
本発明の有機EL表示装置は、本発明の硬化膜を具備することを特徴とする。
本発明の有機EL表示装置としては、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いて形成される平坦化膜や層間絶縁膜を有すること以外は特に制限されず、様々な構造をとる公知の各種有機EL表示装置や液晶表示装置を挙げることができる。
例えば、本発明の有機EL表示装置が具備するTFT(Thin-Film Transistor)の具体例としては、アモルファスシリコン-TFT、低温ポリシリコンーTFT、酸化物半導体TFT等が挙げられる。本発明の硬化膜は電気特性に優れるため、これらのTFTに組み合わせて好ましく用いることができる。
図2は、有機EL表示装置の一例の構成概念図である。ボトムエミッション型の有機EL表示装置における基板の模式的断面図を示し、平坦化膜4を有している。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3が形成されている。絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)が絶縁膜3上に形成されている。配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
さらに、配線2の形成による凹凸を平坦化するために、配線2による凹凸を埋め込む状態で絶縁膜3上に平坦化層4が形成されている。
平坦化膜4上には、ボトムエミッション型の有機EL素子が形成されている。すなわち、平坦化膜4上に、ITOからなる第一電極5が、コンタクトホール7を介して配線2に接続させて形成されている。また、第一電極5は、有機EL素子の陽極に相当する。
第一電極5の周縁を覆う形状の絶縁膜8が形成されており、この絶縁膜8を設けることによって、第一電極5とこの後の工程で形成する第二電極との間のショートを防止することができる。
さらに、図2には図示していないが、所望のパターンマスクを介して、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層を順次蒸着して設け、次いで、基板上方の全面にAlから成る第二電極を形成し、封止用ガラス板と紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることで封止し、各有機EL素子にこれを駆動するためのTFT1が接続されてなるアクティブマトリックス型の有機EL表示装置が得られる。
MATHF:2-テトラヒドロフラニルメタクリレート(合成品)
MAEVE:1-エトキシエチルメタクリレート(和光純薬工業社製)
MACHOE:1-(シクロヘキシルオキシ)エチルメタクリレート
MATHP:テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イルメタクリレート
GMA:グリシジルメタクリレート(和光純薬工業社製)
OXE-30:3-エチル-3-オキセタニルメチルメタクリレート(大阪有機化学工業社製)
NBMA:n-ブトキシメチルアクリルアミド(三菱レイヨン(株)製)
MAA:メタクリル酸(和光純薬工業社製)
MMA:メチルメタクリレート(和光純薬工業社製)
St:スチレン(和光純薬工業社製)
DCPM:ジシクロペンタニルメタクリレート
HEMA:ヒドロキシエチルメタクリレート(和光純薬社製)
V-65:2,2‘-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
PGMEA:メトキシプロピルアセテート(昭和電工社製)
PGME プロピレングリコールモノメチルエーテル(日本乳化剤)
MEDG ジエチレングリコールエチルメチルエーテル):ハイソルブEDM(東邦化学工業社製)
メタクリル酸(86g、1mol)を15℃に冷却しておき、カンファースルホン酸(4.6g、0.02mol)添加した。その溶液に、2-ジヒドロフラン(71g、1mol、1.0当量)を滴下した。1時間撹拌した後に、飽和炭酸水素ナトリウム(500mL)を加え、酢酸エチル(500mL)で抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後、不溶物を濾過後40℃以下で減圧濃縮し、残渣の黄色油状物を減圧蒸留して沸点(bp.)54~56℃/3.5mmHg留分のメタクリル酸テトラヒドロ-2H-フラン-2-イル(MATHF)125gを無色油状物として得た(収率80%)。
市販のカレンズAOI((株)昭和電工製))(42.3g、0.30mol)にメチルエチルケトオキシム(27g、0.31mol)、ビスマストリス(2-エチルヘキサノエート)(日東化成社製、ネオスタンU-600、Bi含有量18.0~19.0%)(0.1g)、テトラヒドロフラン(200g)を室温にて加え、60℃に昇温後、5時間攪拌した。
室温に冷却した後、反応液に500mlの水を加え、200mlの酢酸エチルで有機層を抽出した。得られた有機層に硫酸マグネシウムを加え脱水し、ろ過後に減圧濃縮して、化合物a4-1を62.3g(収率:91.0%)得た。
1H-NMRスペクトル(300MHz、CDCl3)。δ=6.65(brs,1H),6.45(d,1H),6.19(dd,1H),5.83(d,1H),4.31(t,2H),3.59(m,2H), 2.49(q,2H),2.02(s.3H),1.18(t,3H)であった。
[a4-2~a4-12の合成]
a4-2からa4-12も、a4-1と同様の手法により合成した。
3つ口フラスコにPGMEA(89g)を入れ、窒素雰囲気下において90℃に昇温した。その溶液にMATHF(全単量体成分中の30mol%となる量)、GMA(全単量体成分中の30mol%となる量)、MOI-BM(全単量体成分中の10mol%となる量)、MAA(全単量体成分中の10mol%となる量)、MMA(全単量体成分中の20mol%となる量)、V-65(全単量体成分の合計100mol%に対して4mol%に相当)を溶解させ、2時間かけて滴下した。滴下終了後2時間攪拌し、反応を終了させた。それにより重合体A-1を得た。なお、PGMEAとその他の成分の合計量の比を60:40とした。すなわち、固形分濃度40%の重合体溶液を調製した。
<重合体A-2~A-25の合成例>
モノマー種類等を下記表に示す通りに変更し、他の重合体を合成した。下記表中、A2~A23の重合溶剤は全てPGMEAを使用し、A-24の重合溶剤にはMEDG、A-25の重合溶剤にはPGMEを使用した。固形分濃度は40質量部とした。
下記表記載の固形分比となるように、重合体成分、光酸発生剤、アルコキシシラン化合物、架橋剤、増感剤、塩基性化合物、界面活性剤およびその他の成分をPGMEAに固形分濃度25%になるまで溶解混合し、口径0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過して、各種実施例および比較例の感光性樹脂組成物を得た。なお、下記表中の添加量は、質量部である。
A-1~A-25:上述した重合体
B-1:DTS-105、(トリアリールスルホニウム塩)(みどり化学社製)
B-2:CGI1397(BASFジャパン(株)製)
2-ナフトール(10g)、クロロベンゼン(30mL)の懸濁溶液に塩化アルミニウム(10.6g)、2-クロロプロピオニルクロリド(10.1g)を添加し、混合液を40℃に加熱して2時間反応させた。氷冷下、反応液に4NHCl水溶液(60mL)を滴下し、酢酸エチル(50mL)を添加して分液した。有機層に炭酸カリウム(19.2g)を加え、40℃で1時間反応させた後、2NHCl水溶液(60mL)を添加して分液し、有機層を濃縮後、結晶をジイソプロピルエーテル(10mL)でリスラリーし、ろ過、乾燥してケトン化合物(6.5g)を得た。
得られたケトン化合物(3.0g)、メタノール(30mL)の懸濁溶液に酢酸(7.3g)、50質量%ヒドロキシルアミン水溶液(8.0g)を添加し、加熱還流した。放冷後、水(50mL)を加え、析出した結晶をろ過、冷メタノール洗浄後、乾燥してオキシム化合物(2.4g)を得た。
得られたオキシム化合物(1.8g)をアセトン(20mL)に溶解させ、氷冷下トリエチルアミン(1.5g)、p-トルエンスルホニルクロリド(2.4g)を添加し、室温に昇温して1時間反応させた。反応液に水(50mL)を添加し、析出した結晶をろ過後、メタノール(20mL)でリスラリーし、ろ過、乾燥してB-4(2.3g)を得た。
なお、B-4の1H-NMRスペクトル(300MHz、CDCl3)は、δ=8.3(d,1H),8.0(d,2H),7.9(d,1H),7.8(d,1H),7.6(dd,1H),7.4(dd,1H)7.3(d,2H),7.1(d.1H),5.6(q,1H),2.4(s,3H),1.7(d,3H)であった。
F-1:JER157S65((株)三菱ケミカルホールディングス製)(ビスフェノール型エポキシ化合物)
F-2:JER828((株)三菱ケミカルホールディングス製)(ビスフェノール型エポキシ化合物)
G-1:γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシシラン(KBM-403、信越化学工業社製)
G-2:ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(KBE-846、信越化学工業社製)
J-1:イルガノックス1098(BASF製)
ガラス基板(コーニング1737、0.7mm厚(コーニング社製))上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、95℃/140秒ホットプレート上でプリベークして溶剤を揮発させ、膜厚4.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
次に、得られた感光性樹脂組成物層を、キヤノン(株)製 MPA 5500CF(超高圧水銀ランプ)を用いて、所定のマスクを介して露光した。そして、露光後の感光性樹脂組成物層を、アルカリ現像液(0.4質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液)で23℃/60秒間現像した後、超純水で20秒リンスした。
これらの操作により5μmのホールを解像する時の最適i線露光量(Eopt)を感度とした。C以上が実用レベルである。
A:20mJ/cm2未満
B:20mJ/cm2以上、40mJ/cm2未満
C:40mJ/cm2以上、80mJ/cm2未満
D:80mJ/cm2以上、160mJ/cm2未満
E:160mJ/cm2以上
ガラス基板(コーニング1737、0.7mm厚(コーニング社製))上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で加熱により溶剤を除去し、膜厚4.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
得られた感光性樹脂組成物層を、キヤノン(株)製PLA-501F露光機(超高圧水銀ランプ)で積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で1時間加熱して硬化膜を得た。
その硬化膜をモノエタノールアミンに60℃で5分浸漬させ、その膜を引き上げて表面の液をふき取った後で、すぐに膜厚を測定した。浸漬前の膜厚と、浸漬後の膜厚とを比較して、増加した割合をパーセントで表記した。結果を下記表に示した。数値としては小さいほど硬化膜の剥離液耐性は良好であり、AまたはBが実用レベルである。
膨潤率(%)=浸漬後の膜厚(μm)/浸漬前の膜厚(μm)×100
A:100%以上105%未満
B:105%以上110%未満
C:110%以上
D:115%以上
ガラス基板(コーニング1737、0.7mm厚(コーニング社製))上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で加熱により溶剤を除去し、膜厚4.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
得られた感光性樹脂組成物層を、キヤノン(株)製PLA-501F露光機(超高圧水銀ランプ)で積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で1時間加熱して硬化膜を得た。
その硬化膜をNMPに80℃で10分浸漬させ、その膜を引き上げて表面の液をふき取った後で、すぐに膜厚を測定した。浸漬前の膜厚と、浸漬後の膜厚を比較して、増加した割合をパーセントで表記した。結果を下記表に示した。数値としては小さいほど硬化膜のNMP耐性は良好であり、AまたはBが実用レベルである。
膨潤率(%)=浸漬後の膜厚(μm)/浸漬前の膜厚(μm)×100
A:100%以上105%未満
B:105%以上110%未満
C:110%以上
D:115%以上
ITO(酸化インジウムスズ)基板、Mo(モリブデン)基板、チタン(Ti)基板、アルミニウム(Al)基板、銅(Cu)基板上に、各感光性樹脂組成物をスリット塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で加熱により溶剤を除去し、膜厚4.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。得られた感光性樹脂組成物層を、キヤノン(株)製PLA-501F露光機(超高圧水銀ランプ)で積算照射量が300mJ/cm2(照度:20mW/cm2、i線)となるように露光し、その後、この基板をオーブンにて230℃で1時間加熱して硬化膜を得た。この硬化膜を不飽和型超加速寿命試験装置PC-304R8((株)平山製作所製)にて、温度121℃、湿度100%、圧力2.1気圧の条件下で150時間処理した。得られた硬化膜にカッターを用いて、縦横に1mmの間隔で切り込みを入れ、スコッチテープを用いてテープ剥離試験を行った。テープ裏面に転写された硬化膜の面積から硬化膜と基板間の密着性を評価した。その結果を下記表に示した。数値としては小さいほど下地基板との密着性が高く、A、BまたはCが実用レベルである。
A:転写された面積が1%未満
B:転写された面積が1%以上3%未満
C:転写された面積が3%以上5%未満
D:転写された面積が5%以上
実施例25は、実施例1において、露光機を、キヤノン(株)製 MPA 5500CFから、Nikon(株)製FX-803M(gh-Line ステッパ)に変更した以外は同様に行った。感度の評価は実施例1と同レベルであった。
実施例29は、実施例1において、露光機を、キヤノン(株)製 MPA 5500CFから、355nmレーザー露光機に変更して355nmレーザー露光を行った以外は同様に行った。ここで、355nmレーザー露光機としては、株式会社ブイテクノロジー社製の「AEGIS」を使用し(波長355nm、パルス幅6nsec)、露光量はOPHIR社製の「PE10B-V2」を用いて測定した。
感度の評価は実施例1と同レベルであった。
特許第3321003号公報の図1に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、層間絶縁膜として硬化膜17を以下のようにして形成し、液晶表示装置を得た。すなわち、実施例1の感光性樹脂組成物を用い、層間絶縁膜として硬化膜17を形成した。
得られた液晶表示装置に対して、駆動電圧を印加したところ、良好な表示特性を示し、信頼性の高い液晶表示装置であることが分かった。
実施例30と以下の塗布プロセスのみ変更して、同様の液晶表示装置を得た。すなわち、実施例1の感光性樹脂組成物をスリットコート法にて塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で加熱により溶剤を除去し、膜厚3.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。得られた塗膜は、平坦でムラの無い良好な面状であった。また液晶表示装置としての性能も実施例30と同様に良好であった。
実施例32は、実施例1において、露光機を、キヤノン(株)製 MPA 5500CFから、UV-LED光源露光機に変更した以外は同様に行った。感度の評価は実施例1と同レベルであった。
実施例32と以下の塗布プロセスのみ変更して、同様の液晶表示装置を得た。すなわち、実施例1の感光性樹脂組成物をスリットアンドスピン法にて塗布した後、90℃/120秒ホットプレート上で加熱により溶剤を除去し、膜厚3.0μmの感光性樹脂組成物層を形成した。得られた塗膜は、平坦でムラの無い良好な面状であった。また液晶表示装置としての性能も実施例27と同様に良好であった。
薄膜トランジスター(TFT)を用いた有機EL表示装置を以下の方法で作製した(図2参照)。
ガラス基板6上にボトムゲート型のTFT1を形成し、このTFT1を覆う状態でSi3N4から成る絶縁膜3を形成した。次に、この絶縁膜3に、ここでは図示を省略したコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールを介してTFT1に接続される配線2(高さ1.0μm)を絶縁膜3上に形成した。この配線2は、TFT1間または、後の工程で形成される有機EL素子とTFT1とを接続するためのものである。
感光性樹脂組成物を塗布する際の塗布性は良好で、露光、現像、焼成の後に得られた硬化膜には、しわやクラックの発生は認められなかった。さらに、配線2の平均段差は500nm、作製した平坦化膜4の膜厚は2,000nmであった。
2:配線
3:絶縁膜
4:平坦化膜
5:第一電極
6:ガラス基板
7:コンタクトホール
8:絶縁膜
10:液晶表示装置
12:バックライトユニット
14,15:ガラス基板
16:TFT
17:硬化膜
18:コンタクトホール
19:ITO透明電極
20:液晶
22:カラーフィルター
Claims (12)
- (A)下記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす重合体を含む重合体成分、
(1)(a1)酸基が酸分解性基で保護された基を有する構成単位、および(a2)架橋性基(ただし、ブロックイソシアネート基およびOH基を除く)を有する構成単位を有する重合体、または
(2)前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体、
(B)光酸発生剤、
(C)溶剤を含有し、
前記重合体成分中、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を有する重合体、前記構成単位(a1)を有する重合体および前記構成単位(a2)を有する重合体の少なくとも1種に、(a4)ブロックイソシアネート基を有する構成単位が少なくとも1種含まれているか、
(3)前記構成単位(a4)を含み、かつ、前記構成単位(a1)および前記構成単位(a2)を含まない重合体を少なくとも1種含む、感光性樹脂組成物。 - 前記構成単位(a2) に含まれる架橋性基が、エポキシ基、オキセタニル基および-NH-CH2-OR(Rは炭素数1~20のアルキル基)から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記酸分解性基がアセタールの形で保護された構造を有する基である、請求項1~4いずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- (1)請求項1~6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布する工程、
(2)塗布された感光性樹脂組成物から溶剤を除去する工程、
(3)溶剤が除去された感光性樹脂組成物を活性光線で露光する工程、
(4)露光された感光性樹脂組成物を水性現像液で現像する工程、および、
(5)現像された感光性樹脂組成物を熱硬化するポストベーク工程を含む、硬化膜の製造方法。 - 前記現像工程後、ポストベーク工程前に、全面露光する工程を含む、請求項7に記載の硬化膜の製造方法。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を硬化してなる硬化膜。
- 請求項7または8に記載の硬化膜の製造方法で得られた硬化膜。
- 層間絶縁膜である、請求項9または10に記載の硬化膜。
- 請求項9~11のいずれか1項に記載の硬化膜を有する、液晶表示装置または有機EL表示装置。
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