WO2019009143A1 - 赤外線受光素子の製造方法、光センサの製造方法、積層体、レジスト組成物およびキット - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of manufacturing an infrared light receiving element and a method of manufacturing an optical sensor.
- the present invention also relates to a laminate and a resist composition used in a method of manufacturing an infrared light receiving element.
- the invention also relates to a kit for use in a method of manufacturing an optical sensor.
- CCDs charge coupled devices
- CMOS complementary metal oxide semiconductors
- Patent Document 3 a resin component (A) whose alkali solubility is increased by the action of an acid and an acid generator component (B) which generates an acid upon exposure are dissolved in an organic solvent (S) to form an organic solvent.
- S2 is a mixed solvent of 10 to 95% by mass of propylene glycol monomethyl ether and 5 to 90% by mass of other solvents
- the invention relates to a method of forming a resist pattern comprising the steps of forming a film, selectively exposing a thick film resist film, and alkaline developing the thick film resist film to form a resist pattern.
- Infrared light has a longer wavelength than visible light, so it is difficult to scatter, and it can be used for distance measurement and three-dimensional measurement.
- infrared rays are invisible to humans, animals, etc., even if the subject is illuminated with infrared rays at night, the subject is not noticed, and it is used for photographing nocturnal wild animals, without stimulating the other person as a crime prevention use. It can also be used to take pictures.
- an infrared sensitive optical sensor can be deployed in various applications.
- the optical sensor in order to improve the sensing accuracy, the image quality, etc., it is desirable to increase the signal / noise ratio (S / N ratio) of the target light for detection.
- the present invention provides the following.
- ⁇ 1> A method for producing an infrared light-receiving element, wherein a resist film pattern having a thickness of 5 ⁇ m or more is formed on a support using a resist composition, and then ion implantation is performed on the support using the resist film pattern as a mask.
- the manufacturing method of the infrared rays light receiving element as described in ⁇ 1> which forms a resist film with a thickness of 5 micrometers or more by one application
- the manufacturing method of the infrared rays light receiving element as described in ⁇ 1> or ⁇ 2> whose solid content concentration of ⁇ 3> resist composition is 25 mass% or more.
- ⁇ 5> The resist composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the resist composition contains a resin, and the content of the resin in the solid content of the resist composition is 95.0 to 99.9% by mass.
- Method of the infrared light receiving element of The manufacturing method of the infrared rays light receiving element as described in any one of ⁇ 1>- ⁇ 5> whose Onishi parameter of ⁇ 6> resin is 3.0 or less.
- ⁇ 8> The method for producing an infrared light-receiving element according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the resist composition is a positive photosensitive composition.
- An infrared ray receiving element is manufactured by the method for manufacturing an infrared ray receiving element according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, and then at least a part of the infrared ray receiving element on the region where ion implantation is performed.
- a method of manufacturing an optical sensor comprising forming an infrared transmission filter layer that shields visible light and transmits at least a part of infrared light.
- a method of producing an infrared light receiving element wherein a resist film pattern of 5 ⁇ m or more in thickness is formed on a support using a resist composition, and then ion implantation is performed on the support using the resist film pattern as a mask.
- Laminates used in A laminate having a resist film pattern with a thickness of 5 ⁇ m or more on a support The laminated body as described in ⁇ 11> in which the ⁇ 12> resist film contains resin and the Onishi parameter of resin is 3.0 or less.
- a method of producing an infrared light receiving element wherein a resist film pattern having a thickness of 5 ⁇ m or more is formed on a support using a resist composition, and then ion implantation is performed on the support using the resist film pattern
- a resist composition used to form a resist film pattern A resist composition comprising a resin having a repeating unit having a group which is decomposed by the action of an acid to form a polar group, and a photoacid generator, and having a solid content concentration of 25% by mass or more.
- a resist film pattern of 5 ⁇ m or more in thickness is formed on a support using a resist composition, Then, ion implantation is performed on the support using the pattern of the resist film as a mask to manufacture an infrared light receiving element, Then, an infrared transmission filter layer that shields visible light and transmits at least a portion of infrared light is formed on at least a part of the region where ion implantation of the infrared light receiving element is performed.
- a kit for use in a method of manufacturing an optical sensor comprising: A resist used for forming a resist film pattern, which contains a resin having a repeating unit having a group that is decomposed by the action of an acid to form a polar group, and a photoacid generator and has a solid content concentration of 25 mass% A composition, And a composition comprising an infrared ray transmitting filter composition containing a coloring material.
- the present invention it is possible to provide a method of manufacturing an infrared light receiving element and a method of manufacturing an optical sensor that can be detected by enhancing the S / N ratio of infrared light. Further, according to the present invention, it is possible to provide a laminate and a resist composition to be used in the method of manufacturing the infrared light receiving element. In addition, a kit can be provided which is used in the method of manufacturing the optical sensor.
- FIG. 2 illustrates one embodiment of a light sensor.
- the notation not describing substitution and non-substitution includes a group (atomic group) having a substituent as well as a group (atomic group) having no 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).
- exposure includes not only exposure using light but also drawing using particle beams such as electron beams and ion beams, unless otherwise specified.
- active ray or radiation such as a bright line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by an excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams and the like can be mentioned.
- a (meth) allyl group represents both or either of allyl and methallyl
- “(meth) acrylate” represents both or either of acrylate and methacrylate
- “(meth) "Acryl” represents both or either of acrylic and methacrylic
- “(meth) acryloyl” represents both or either of acryloyl and methacryloyl.
- the weight average molecular weight and the number average molecular weight are polystyrene equivalent values measured by GPC (gel permeation chromatography) method.
- GPC uses HLC-8120 (manufactured by Tosoh Corp.), TSK gel Multipore HXL-M (manufactured by Tosoh Corp., 7.8 mm ID ⁇ 30.0 cm) as a column, and THF (tetrahydrofuran) as an eluent.
- infrared light refers to light having a wavelength of 700 to 2500 nm.
- total solids refers to the total mass of all components of the composition excluding the solvent.
- the term "process" is included in the term if the intended function of the process is achieved, even if it can not be clearly distinguished from other processes, not only the independent process. .
- an infrared light receiving element is manufactured by the method of manufacturing an infrared light receiving element of the present invention.
- the method is characterized in that an infrared light transmission filter layer that shields visible light and transmits at least a part of infrared light is formed on at least a part of the region where ion implantation of the infrared light receiving element is performed.
- a resist film pattern having a thickness of 5 ⁇ m or more is formed on a support, and ion implantation is performed on the support to form a resist film on a portion of the support covered with the resist film. It is believed that the ions effectively shield the implanted ions at the time of ion implantation, and the ions can be effectively suppressed from being implanted into the support. For this reason, it is considered that ions can be selectively implanted into a portion exposed from the resist film of the support.
- the "infrared light receiving element” means an element used to receive infrared light.
- the “infrared light receiving element” in the present invention is not limited to one used for receiving only infrared light, and may receive light other than infrared light (for example, visible light) in addition to infrared light.
- infrared light may be received in a partial region of the element, and light (for example, visible light) other than infrared light may be received in another region. Whether light other than infrared light is to be received can be appropriately selected according to the application and purpose of the optical sensor.
- a resist composition is used to form a pattern 2 of a resist film having a thickness of 5 ⁇ m or more on a support 1 (FIG. 1).
- a resist composition it is preferable to apply a resist composition on the support 1 to form a resist film, and to form a pattern on the resist film to form a pattern 2 of the resist film.
- the pattern of the resist film is also referred to as a resist pattern.
- a kind of support body there is no limitation in particular as a kind of support body.
- a known semiconductor substrate such as a silicon substrate or a ZnO substrate can be used.
- an InGaAs substrate as a support. Since the InGaAs substrate is excellent in sensitivity to light over a wavelength of 1000 nm, an infrared light receiving element excellent in sensitivity to light over a wavelength of 1000 nm can be manufactured by using the InGaAs substrate.
- These substrates may be doped with impurities such as boron, aluminum, phosphorus and arsenic.
- the thickness of the resist pattern 2 is 5 ⁇ m or more, preferably 6 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and still more preferably 8 ⁇ m or more.
- the upper limit is not particularly limited, but is preferably 15 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less from the viewpoint of the pattern shape of the resist. If the thickness of the resist pattern 2 is 5 ⁇ m or more, the implanted ions can be effectively shielded at the time of ion implantation. If the thickness of the resist pattern 2 is 15 ⁇ m or less (preferably 10 ⁇ m or less), a good pattern shape can be maintained, and as a result, ions can be efficiently implanted in the targeted range at the time of ion implantation.
- the S / N ratio can be further enhanced.
- the resist pattern 2 of the above thickness may be formed by coating the resist composition twice or more, but it is preferable to form it by a single application from the viewpoint of manufacturing cost. That is, it is preferable to form a resist film having a thickness of 5 ⁇ m or more by one-time application of the resist composition and perform pattern formation on this resist film to form a resist pattern 2 having a thickness of 5 ⁇ m or more.
- the resist composition may be either a positive photosensitive composition or a negative photosensitive composition, but a positive photosensitive composition is preferable because it is easy to form a fine pattern.
- the solid content concentration of the resist composition is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 31% by mass or more, particularly preferably 32% by mass or more. preferable. If the solid content concentration of the resist composition is 25% by mass or more, it is easy to form a resist film having a thickness of 5 ⁇ m or more by one application. In particular, when the solid content concentration of the resist composition is 30% by mass or more, it is easy to form a resist pattern having a good pattern shape.
- the upper limit of the solid content concentration of the resist composition is preferably 45% by mass or less, more preferably 42.5% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.
- the viscosity at 25 ° C. of the resist composition is preferably 30 to 1000 mPa ⁇ s from the viewpoint of coatability, and more preferably 100 to 1000 mPa ⁇ s.
- the upper limit is preferably 800 mPa ⁇ s or less, more preferably 700 mPa ⁇ s or less, and still more preferably 600 mPa ⁇ s or less.
- the lower limit is preferably 150 mPa ⁇ s or more, more preferably 200 mPa ⁇ s or more, and still more preferably 300 mPa ⁇ s or more.
- the resist composition used in the present invention contains a resin, and the content of the resin in the solid content of the resist composition is preferably 95 to 99.9% by mass, and is 96 to 99.9% by mass. More preferably, the content is 97 to 99.9% by mass.
- the Onishi parameter of the resin contained in the resist composition is preferably 3.0 or less, more preferably 2.9 or less, still more preferably 2.8 or less, and 2.7 or less. Is particularly preferred.
- the lower limit is preferably, for example, 2.5 or more. If the Onishi parameter of the resin contained in the resist composition is 3.0 or less, it is easy to manufacture an infrared light receiving element having a high S / N ratio to infrared light. It is surmised that the reason why such an effect can be obtained is that a resist film which can easily shield the ions implanted at the time of ion implantation can be formed.
- the case where the Onishi parameter of the resin contained in the resist composition is 3.0 or less means the following. That is, when only one type of resin is contained in the resist composition, it means that the Onishi parameter of the resin itself is 3.0 or less. Moreover, when resin contained in a resist composition is 2 or more types, the value calculated from the sum of the product of content of each resin and a large west parameter is meant. Moreover, the Onishi parameter of each resin uses the value calculated by the above-mentioned formula.
- a resin having an Onishi parameter of 3.0 or less in the total resin preferably a resin having an Onishi parameter of 2.8 or less, more preferably an Onishi parameter of 2
- the content of the resin (less than or equal to 7) is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, and still more preferably 75 to 100% by mass.
- a well-known coating method can be used.
- drop method drop cast
- slit coating method spray method
- roll coating method spin coating method
- cast coating method cast coating method
- slit and spin method pre-wet method
- inkjet for example, on-demand method, piezo method, thermal method
- ejection system printing such as nozzle jet, flexo printing, screen printing, gravure printing, reverse offset printing, metal mask printing method, etc.
- a transfer method using a mold or the like may be mentioned, and a spin coating method is preferable.
- coating by spin coating is preferably performed at a rotational speed of 1000 to 2000 rpm.
- spin coating is carried out in order to spread it as a thin film as described in JP-A-10-142603, JP-A-11-302413, JP-A-2000-157922, or spin-off and drying. To do so, the rotational speed may be increased during application.
- the spin coat process described in "Advanced Color Filter Process Technology and Chemicals", Jan. 31, 2006, published by CMC can be suitably used.
- the drying temperature is preferably 80 to 150 ° C., more preferably 80 to 140 ° C., and still more preferably 80 to 130 ° C.
- the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, and still more preferably 60 to 600 seconds.
- a pattern formation method using a photolithography method a step of exposing a resist film formed on a support with an actinic ray or radiation (exposure step), and a step of developing the exposed resist film using a developer It is preferable to include (developing step).
- the exposure step is a step of exposing the resist film, and can be performed, for example, by the following method.
- the resist film formed as described above is irradiated with actinic rays or radiation through a predetermined mask. Note that, in the case of electron beam irradiation, drawing (direct drawing) not through a mask is common.
- the actinic ray or radiation is not particularly limited, and examples thereof include KrF excimer laser, ArF excimer laser, extreme ultraviolet (EUV, Extreme Ultra Violet), electron beam (EB, Electron Beam) and the like, and extreme ultraviolet or electron beam is particularly preferable. .
- the exposure may be immersion exposure.
- a resist film is formed using a positive photosensitive composition
- the bake accelerates the reaction of the exposed portion, and the sensitivity and the pattern shape become better.
- the heating temperature is preferably 80 to 150 ° C., more preferably 80 to 140 ° C., and still more preferably 80 to 130 ° C.
- the heating time is preferably 30 to 1000 seconds, more preferably 60 to 800 seconds, and still more preferably 60 to 600 seconds.
- the developing step is a step of developing the exposed resist film with a developer.
- the exposed portion of the resist film is developed and removed.
- the resist film is formed using the negative photosensitive composition, the unexposed part of the resist film is developed and removed.
- the developing solution (organic type developing solution) containing an organic solvent, the aqueous solution containing an alkali agent (alkali developing solution), etc. are mentioned. It can be appropriately selected according to the type of resist film.
- organic solvents are widely used as the organic solvent used in the organic developer, and, for example, ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, hydrocarbon solvents, etc. Solvents can be used.
- the organic solvent is selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents, and organic solvents containing at least one of a fluorine atom and a silicon atom.
- the hydrocarbon solvents or ketone solvents having 5 or more carbon atoms are more preferable, and the hydrocarbon solvents having 7 or more carbon atoms or the ketone solvents having 7 or more carbon atoms are particularly preferable.
- the ester solvent is a solvent having an ester bond in the molecule
- the ketone solvent is a solvent having a ketone group in the molecule
- the alcohol solvent is in the molecule.
- a solvent having an alcoholic hydroxyl group, an amide solvent is a solvent having an amide group in the molecule, and an ether solvent is a solvent having an ether bond in the molecule.
- a solvent having a plurality of the above-mentioned functional groups in one molecule is also present, in which case it corresponds to any solvent type containing the functional group possessed by the solvent.
- diethylene glycol monomethyl ether corresponds to both alcohol solvents and ether solvents in the above classification.
- a hydrocarbon type solvent is a hydrocarbon solvent which does not have a substituent.
- ester solvents As specific examples of ester solvents, ketone solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents, and hydrocarbon solvents, the description in paragraphs 0021 to 0026 of International Publication WO 2016/104565 can be referred to. The contents are incorporated herein.
- a plurality of the above organic solvents may be mixed, or may be used by mixing with a solvent other than the above or water.
- the water content of the entire developer is preferably less than 10% by mass, and it is more preferable that the developer not contain water substantially.
- the concentration of the organic solvent (total in the case of a plurality of mixtures) in the developer is preferably 50% by mass or more, more preferably 50 to 100% by mass, still more preferably 85 to 100% by mass, still more preferably 90 to 100% %, Particularly preferably 95 to 100% by mass. Most preferably, it consists essentially of an organic solvent.
- the case where it consists substantially only of an organic solvent shall include the case where a trace amount surfactant, an antioxidant, a stabilizer, an antifoamer, etc. are contained.
- the organic developer preferably contains an antioxidant, a basic compound, and a surfactant.
- an antioxidant and the basic compound the description in paragraphs 0047 to 0078 of International Publication WO 2016/104565 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- surfactant the thing similar to surfactant which the below-mentioned resist composition may contain can be used.
- alkali developer examples include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate and aqueous ammonia, primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine and di-amine.
- inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate and aqueous ammonia
- primary amines such as ethylamine and n-propylamine, diethylamine and di-amine.
- Secondary amines such as n-butylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and tetrapropylammonium hydroxide , Tetrabutylammonium hydroxide, tetrapentylammonium hydroxide, tetrahexylammonium hydroxide, tetraoctylammonium hydroxide, ethyltrimethy Tetraalkyl ammonium hydroxides such as ammonium hydroxide, butyl trimethyl ammonium hydroxide, methyl triamyl ammonium hydroxide, dibutyl dipentyl ammonium hydroxide, dimethyl bis (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, trimethyl phenyl ammonium hydroxide, tri
- the alkaline developer can be used by adding an appropriate amount of alcohol and surfactant to the above-mentioned alkaline aqueous solution.
- the alkali agent concentration of the alkali developer is preferably 0.1 to 20% by mass.
- the pH of the alkaline developer is preferably 10.0 to 15.0.
- the alkaline developing solution described in paragraph 0460 of JP-A-2014-048500 can also be used, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- a developing method for example, a method of immersing the support in a bath filled with a developer for a certain time (dip method), a method of developing by standing up the developer on the surface of the support by surface tension and standing for a certain time (Paddle method), a method of spraying a developer on the surface of a support (spray method), a method of continuing a discharge of a developer while scanning a developer discharge nozzle at a constant speed on a support rotating at a constant speed Dynamic dispensing method etc.
- the development time is not particularly limited, and is usually 10 to 300 seconds, preferably 20 to 120 seconds.
- the temperature of the developing solution is preferably 0 to 50 ° C., more preferably 15 to 35 ° C.
- both development using an organic developer and development using an alkaline developer may be performed (so-called double development may be performed). Thereby, a finer pattern can be formed.
- the organic solvent used for the rinse solution is preferably at least one organic solvent selected from the group consisting of hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents.
- the details of the organic solvent used for the rinse solution can be referred to the description of paragraphs [0081] to [0084] of WO 2016/104565, the content of which is incorporated herein.
- the method of the rinse treatment is not particularly limited, for example, a method of continuing to discharge the rinse liquid on the support rotating at a constant speed (rotation discharge method), the support in the bath filled with the rinse liquid for a predetermined time
- a method of immersion (dip method), a method of spraying a rinse solution on the surface of the support (spray method) or the like can be applied.
- the rinse time is not particularly limited, but is preferably 10 seconds to 300 seconds, more preferably 10 seconds to 180 seconds, and most preferably 20 seconds to 120 seconds.
- the temperature of the rinse solution is preferably 0 to 50 ° C., and more preferably 15 to 35 ° C.
- a process of removing the developer or the rinse solution adhering on the pattern with a supercritical fluid can be performed. Furthermore, after development processing or rinse processing or processing with a supercritical fluid, heat treatment can be performed to remove the solvent remaining in the pattern.
- the heating temperature is not particularly limited as long as a good resist pattern can be obtained, and is usually 40 to 160 ° C.
- the heating temperature is preferably 50 to 150 ° C., and most preferably 50 to 110 ° C.
- the heating time is not particularly limited as long as a good resist pattern can be obtained, but it is generally 15 to 300 seconds, preferably 15 to 180 seconds.
- Step of performing ion implantation to support In the method of manufacturing an infrared light receiving element of the present invention, ion implantation is performed on the support 1 using the resist pattern 2 formed as described above as a mask (FIG. 2). By doing this, an impurity is introduced into the exposed portion of the surface of the support from the resist pattern, and the photodiode portion 3 is formed on the support 1.
- the ion implantation is a method of ionizing impurities serving as donors and acceptors, accelerating them, and implanting them into a support to introduce the impurities.
- impurities include p-type impurities such as boron and aluminum, and n-type impurities such as phosphorus and arsenic, and it is preferable to select appropriately according to the purpose.
- a p-type impurity such as boron or aluminum.
- boron are more preferred.
- n-type impurity such as phosphorus or arsenic.
- the ion implantation conditions are not particularly limited.
- the amount of energy is preferably 100 to 5000 KeV.
- the upper limit is preferably 4000 KeV or less, more preferably 3000 KeV or less, and still more preferably 2000 KeV or less.
- the lower limit is preferably 150 KeV or more, more preferably 200 KeV or more, and still more preferably 300 KeV or more.
- the dose is preferably 1 ⁇ 10 12 to 1 ⁇ 10 14 cm ⁇ 2 .
- the upper limit is preferably 8 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 or less, more preferably 5 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 or less, and still more preferably 3 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 or less.
- the lower limit is preferably 2 ⁇ 10 12 cm ⁇ 2 or more, more preferably 3 ⁇ 10 12 cm ⁇ 2 or more, and still more preferably 5 ⁇ 10 12 cm ⁇ 2 or more.
- the ion implantation may be performed with the amount of energy being decreased stepwise, or may be performed with the amount of energy increased stepwise.
- the energy amount is reduced stepwise, an effect of reducing noise derived from damage to the resist pattern can be expected.
- increasing the amount of energy stepwise since ions can be injected deeper, it is expected that the signal intensity to be taken out can be increased.
- an infrared light receiving element is manufactured.
- the peeling method of a resist pattern A well-known method can be used.
- the resist removing solution reference can be made to paragraph Nos. 0011 to 0043 of JP-A-2014-142635, the contents of which are incorporated herein.
- the method may further include the step of forming an insulating film, a control electrode, a metal wiring layer, a source electrode, a drain electrode, and the like.
- an infrared light receiving element is manufactured by the method of manufacturing an infrared light receiving element of the present invention. Then, an infrared transmission filter layer that shields visible light and transmits at least a part of infrared light is formed on at least a part of the region where ion implantation of the infrared light receiving element is performed.
- thickness of an infrared rays permeable filter layer there is no limitation in particular as thickness of an infrared rays permeable filter layer. For example, 100 micrometers or less are preferable, 15 micrometers or less are more preferable, 5 micrometers or less are more preferable, and 1 micrometer or less is especially preferable.
- the lower limit is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.2 ⁇ m or more, and still more preferably 0.3 ⁇ m or more.
- the infrared ray transmitting filter layer for example, a filter layer having any of the following spectral characteristics (1) to (4) can be mentioned.
- the maximum value of the light transmittance in the thickness direction in the wavelength range of 400 to 640 nm is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and the light transmittance in the thickness direction
- a filter layer whose minimum value in the wavelength range of 800 to 1300 nm is 70% or more (preferably 75% or more, more preferably 80% or more). According to this filter layer, it is possible to block light having a wavelength of 400 to 640 nm and transmit infrared light having a wavelength of 720 nm.
- the maximum value of light transmittance in the thickness direction in the wavelength range of 400 to 750 nm is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and light transmittance in the thickness direction
- a filter layer whose minimum value in the wavelength range of 900 to 1300 nm is 70% or more (preferably 75% or more, more preferably 80% or more). According to this filter layer, it is possible to block light in the wavelength range of 400 to 750 nm and transmit infrared light having a wavelength of 850 nm.
- the maximum value of light transmittance in the thickness direction in the wavelength range of 400 to 850 nm is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and light transmittance in the thickness direction
- a filter layer whose minimum value in the wavelength range of 1000 to 1300 nm is 70% or more (preferably 75% or more, more preferably 80% or more). According to this filter layer, it is possible to block light in the wavelength range of 400 to 850 nm and transmit infrared radiation having a wavelength of 940 nm.
- the maximum value of light transmittance in the thickness direction in the wavelength range of 400 to 950 nm is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and light transmittance in the thickness direction
- a filter layer whose minimum value in the wavelength range of 1100 to 1300 nm is 70% or more (preferably 75% or more, more preferably 80% or more). According to this filter layer, it is possible to block light having a wavelength of 400 to 950 nm and transmit infrared light having a wavelength of 1040 nm.
- the infrared ray transmitting filter layer can be formed by applying an infrared ray transmitting filter composition containing a color material to an infrared ray receiving element.
- the details of the composition for infrared transmission filter will be described later.
- a known method can be used as a method of applying the composition for infrared transmission filter.
- dropping method drop casting
- slit coating method spraying method
- roll coating method spin coating method
- cast coating method slit and spin method
- pre-wet method for example, JP 2009-145395A
- Ink jet for example, on-demand method, piezo method, thermal method
- discharge system printing such as nozzle jet, flexographic printing, screen printing, gravure printing, reverse offset printing, metal mask printing method, etc.
- the application method in the inkjet is not particularly limited, and for example, the method (in particular, page 115-) disclosed in "Spread and usable inkjet-unlimited possibilities in patents-published in February 2005, resident Betechno Research" Methods described in JP-A-2003-262716, JP-A-2003-185831, JP-A-2003-261827, JP-A-2012-126830, JP-A-2006-169325, etc. It can be mentioned.
- application by spin coating is carried out in order to spread it as a thin film as described in JP-A-10-142603, JP-A-11-302413, JP-A-2000-157922, or spin-off and drying. To do so, the rotational speed may be increased during application.
- the spin coat process described in "Advanced Color Filter Process Technology and Chemicals", Jan. 31, 2006, published by CMC can be suitably used.
- the composition layer formed by applying the composition for infrared transmission filter may be dried (prebaked).
- the prebaking temperature is preferably 150 ° C. or less, more preferably 120 ° C. or less, and still more preferably 110 ° C. or less.
- the lower limit may be, for example, 50 ° C. or more, and may be 80 ° C. or more.
- the pre-bake time is preferably 10 seconds to 3000 seconds, more preferably 40 to 2500 seconds, and still more preferably 80 to 220 seconds. Prebaking can be performed using a hot plate, an oven, or the like.
- the step of forming a pattern may be further included in forming the infrared ray transmission filter layer.
- the pattern formation method include a pattern formation method using a photolithography method and a pattern formation method using a dry etching method.
- the process of forming a pattern will be described in detail.
- the pattern formation method using photolithography includes a step of exposing the composition layer in a pattern (exposure step), and a step of developing and removing the composition layer in the unexposed area to form a pattern (development step); Is preferred. If necessary, a step (post-baking step) may be provided to bake the developed pattern. Each step will be described below.
- the composition layer is exposed in a pattern.
- the composition layer can be pattern-exposed by exposing the composition layer through a mask having a predetermined mask pattern using an exposure apparatus such as a stepper. Thereby, the exposed portion can be cured.
- radiation which can be used at the time of exposure, ultraviolet rays such as g-line and i-line are preferable, and i-line is more preferable.
- Irradiation dose exposure dose
- exposure dose for example, preferably 0.03 ⁇ 2.5J / cm 2, more preferably 0.05 ⁇ 1.0J / cm 2, most preferably 0.08 ⁇ 0.5J / cm 2 .
- the oxygen concentration at the time of exposure can be appropriately selected, and in addition to being performed under the atmosphere, for example, under a low oxygen atmosphere having an oxygen concentration of 19% by volume or less (eg, 15% by volume, 5% by volume, substantially oxygen free , And may be exposed in a high oxygen atmosphere (for example, 22% by volume, 30% by volume, 50% by volume) in which the oxygen concentration exceeds 21% by volume.
- the exposure illuminance can be set appropriately, and can usually be selected from the range of 1000 W / m 2 to 100000 W / m 2 (for example, 5000 W / m 2 , 15000 W / m 2 , 35000 W / m 2 ) .
- Oxygen concentration and exposure illuminance may appropriately combined conditions, for example, illuminance 10000 W / m 2 at an oxygen concentration of 10 vol%, oxygen concentration of 35 vol% can be such illuminance 20000W / m 2.
- the composition layer in the unexposed area of the composition layer after exposure is developed and removed to form a pattern.
- the development removal of the composition layer in the unexposed area can be carried out using a developer.
- the composition layer in the unexposed area in the exposure step is eluted into the developer, and only the photocured area remains on the support.
- a developing solution an alkaline developing solution which does not damage the solid-state imaging device or circuit of the base is desirable.
- the temperature of the developing solution is preferably, for example, 20 to 30.degree.
- the development time is preferably 20 to 180 seconds.
- the process of shaking off the developer every 60 seconds and further supplying the developer anew may be repeated several times.
- alkaline agent used for a developing solution for example, ammonia water, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, diglycolamine, diethanolamine, hydroxyamine, ethylenediamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, Tetrabutylammonium hydroxide, ethyltrimethylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, dimethylbis (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7 -Organic alkaline compounds such as undecene, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate Um, sodium silicate, and inorganic alkaline compound such as sodium metasilicate.
- the alkaline agent is preferably a compound having a large molecular weight in terms of the environment and safety.
- an alkaline aqueous solution obtained by diluting such an alkaline agent with pure water is preferably used.
- the concentration of the alkaline agent in the alkaline aqueous solution is preferably 0.001 to 10% by mass, and more preferably 0.01 to 1% by mass.
- a surfactant may be added to the developer.
- the developer may be prepared once as a concentrate and diluted to a concentration required for use, from the viewpoint of transportation and storage convenience.
- the dilution ratio is not particularly limited, but can be set, for example, in the range of 1.5 to 100 times.
- Post-baking is a post-development heat treatment to complete film curing.
- the post-baking temperature is preferably 50 to 240 ° C., for example. From the viewpoint of film curing, 200 to 230 ° C. is more preferable.
- Patterning by the dry etching method cures the composition layer to form a hardened layer, and then forms a patterned photoresist layer on the hardened layer, and then the patterned photoresist layer is formed. It can carry out by methods, such as dry-etching using etching gas with respect to a hardened
- a prebaking process it is preferable to perform a prebaking process further.
- a process for forming a photoresist it is desirable that the heat treatment after exposure and the heat treatment (post-bake treatment) after development be performed.
- the description in paragraphs “0010” to “0067” of JP 2013-064993 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the method for producing an optical sensor of the present invention may further include the step of forming a layer other than the color filter layer and the infrared ray transmitting filter layer such as the infrared ray cut filter layer. These other layers may be formed before forming the infrared ray transmitting filter layer, or may be formed after forming the infrared ray transmitting filter layer.
- materials for producing an optical sensor such as a solid-state imaging device be a material which does not generate an alpha ray.
- materials for producing an optical sensor such as a solid-state imaging device be a material which does not generate an alpha ray.
- a high purity material in which radioactive elements such as uranium and thorium contained in the material are reduced.
- the content of uranium and thorium is preferably 5 mass ppb or less, and more preferably 1 mass ppb or less.
- Uranium and thorium are preferably not substantially contained, but may be contained within a range where soft errors do not occur, from the balance of purification and cost.
- an infrared cut filter layer 111 and an infrared transmission filter layer 114 are formed in the imaging region of the infrared light receiving element 110.
- the color filter layer 112 is stacked on the infrared cut filter layer 111.
- a microlens 115 is disposed on the incident light h ⁇ side of the color filter layer 112 and the infrared transmission filter layer 114. Then, a planarization layer 116 is formed to cover the microlenses 115.
- the optical sensor shown in FIG. 3 includes the color filter layer 112 and the infrared cut filter layer 111 in addition to the infrared transmission filter layer 114, the color filter layer 112 and the infrared cut filter layer 111 are not provided. It can also be an aspect.
- the laminate of the present invention is a laminate used in the above-described method of producing an infrared ray receiving element of the present invention, It is a laminated body which has a pattern of a resist film with a thickness of 5 ⁇ m or more on a support.
- the support includes the support described above.
- the thickness of the resist is 5 ⁇ m or more, preferably 6 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and still more preferably 8 ⁇ m or more.
- the resist film contains a resin, and the Onishi parameter of this resin is preferably 3.0 or less, more preferably 2.9 or less, still more preferably 2.8 or less, 2.7 or less Is particularly preferred. If the Onishi parameter of the resin is 3.0 or less, it is easy to manufacture an infrared light receiving element having a high S / N ratio to infrared light. Further, the content of the resin in the resist film is preferably 95.0 to 99.9% by mass, more preferably 96.0 to 99.9% by mass, and 97.0 to 99.9% by mass. It is further preferred that If the content of the resin is in the above range, it is easy to manufacture an infrared light receiving element having a high S / N ratio to infrared light.
- the resist composition used in the method for producing an infrared light receiving element of the present invention may be either a positive photosensitive composition or a negative photosensitive composition, but positive photosensitive from the viewpoint of easily forming a fine pattern. It is preferable that it is a composition.
- the resist composition is preferably a composition containing a resin which is decomposed by the action of an acid and whose solubility in a developer changes, and a photoacid generator. Such resist composition can be preferably used as a positive photosensitive composition.
- the solid content concentration of the resist composition is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 31% by mass or more, particularly preferably 32% by mass or more. preferable. If the solid content concentration of the resist composition is 25% by mass or more, it is easy to form a resist film having a thickness of 5 ⁇ m or more by one application. In particular, when the solid content concentration of the resist composition is 30% by mass or more, it is easy to form a resist pattern having a good pattern shape.
- the upper limit of the solid content concentration of the resist composition is preferably 45% by mass or less, more preferably 42.5% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.
- the viscosity at 25 ° C. of the resist composition is preferably 30 to 1000 mPa ⁇ s from the viewpoint of coatability, and more preferably 100 to 1000 mPa ⁇ s.
- the upper limit is preferably 800 mPa ⁇ s or less, more preferably 700 mPa ⁇ s or less, and still more preferably 600 mPa ⁇ s or less.
- the lower limit is preferably 150 mPa ⁇ s or more, more preferably 200 mPa ⁇ s or more, and still more preferably 300 mPa ⁇ s or more.
- the resist composition of the present invention preferably contains a resin having a repeating unit having a group which is decomposed by the action of an acid to generate a polar group, and a photoacid generator, and the solid content concentration is preferably 25% by mass or more .
- a resin having a repeating unit having a group which is decomposed by the action of an acid to generate a polar group and a photoacid generator, and the solid content concentration is preferably 25% by mass or more .
- the resist composition preferably contains a resin.
- the content of the resin in the solid content of the resist composition is preferably 95.0 to 99.9% by mass and 96.0 to 99.9% by mass with respect to the total solid content of the resist composition. Is more preferably 97.0 to 99.9% by mass.
- the Onishi parameter of the resin contained in the resist composition is preferably 3.0 or less, more preferably 2.9 or less, still more preferably 2.8 or less, and 2.7 or less. Is particularly preferred. If the Onishi parameter of the resin contained in the resist composition is 3.0 or less, it is easy to manufacture an infrared light receiving element having a high S / N ratio to infrared light. It is surmised that the reason why such an effect can be obtained is that a resist film which can easily shield the ions implanted at the time of ion implantation can be formed.
- the resist composition contains two or more resins, a resin having an Onishi parameter of 3.0 or less in the total resin (preferably a resin having an Onishi parameter of 2.8 or less, more preferably a resin having an Onishi parameter of 2.7 or less
- the content of (A) is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, and still more preferably 75 to 100% by mass.
- the resin contained in the resist composition is a resin (hereinafter also referred to as an acid-degradable resin) having a repeating unit having a group which is decomposed by the action of an acid to generate a polar group (hereinafter also referred to as "acid-degradable group"). It is preferable to include.
- Examples of the acid decomposable group possessed by the acid decomposable resin include a group having a structure in which a polar group is protected by a group which is released by the action of an acid (hereinafter, also referred to as a leaving group).
- a polar group a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, a fluorinated alcohol group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonylimide group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) methylene group, (alkylsulfonyl) (alkylcarbonyl) imide group Bis (alkylcarbonyl) methylene, bis (alkylcarbonyl) imide, bis (alkylsulfonyl) methylene, bis (alkylsulfonyl) imide, tris (alkylcarbonyl) methylene, tris (alkylsulfonyl) methylene and the like
- acidic groups groups that are conventionally used as a developer for resists and that dissociate in a 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
- Rx 11 ⁇ Rx 13 each independently represents an alkyl group (linear or branched) or a cycloalkyl group (monocyclic or polycyclic).
- the carbon number of the alkyl group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, and still more preferably 1 to 4.
- Rx 11 to Rx 13 are alkyl groups (linear or branched)
- at least two of Rx 11 to Rx 13 are preferably methyl groups. More preferably, Rx 11 to Rx 13 are each independently a linear or branched alkyl group, and still more preferably, Rx 11 to Rx 13 are each independently a linear alkyl group. Two of Rx 11 to Rx 13 may combine to form a ring.
- the ring formed by combining two of Rx 11 to Rx 13 includes a monocyclic cycloalkyl group such as cyclopentyl group and cyclohexyl group, norbornyl group, tetracyclodecanyl group, tetracyclododecanyl group, adamantyl group and the like And polycyclic cycloalkyl groups are preferred. Particularly preferred is a monocyclic cycloalkyl group having 5 to 6 carbon atoms.
- one of the methylene groups constituting the ring may be replaced by a hetero atom such as an oxygen atom or a group having a hetero atom (for example, a carbonyl group).
- a hetero atom such as an oxygen atom or a group having a hetero atom (for example, a carbonyl group).
- Rx 11 is a methyl group or an ethyl group and Rx 12 and Rx 13 are bonded to form the above-mentioned cycloalkyl group is preferable.
- each of R 36 to R 38 independently represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
- R 37 and R 38 may bond to each other to form a ring.
- the monovalent organic group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and an alkenyl group.
- R 36 is also preferably a hydrogen atom.
- L 1 and L 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group obtained by combining an alkylene group and an aryl group.
- M represents a single bond or a divalent linking group.
- Q represents an alkyl group, a cycloalkyl group which may contain a hetero atom, an aryl group which may contain a hetero atom, an amino group, an ammonium group, a mercapto group, a cyano group or an aldehyde group.
- At least one of L 1 and L 2 is a hydrogen atom, and at least one is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a group obtained by combining an alkylene group and an aryl group. At least two of Q, M and L 1 may combine to form a ring (preferably, a 5- or 6-membered ring).
- L 2 is preferably a secondary or tertiary alkyl group, and more preferably a tertiary alkyl group. Examples of secondary alkyl groups include isopropyl, cyclohexyl and norbornyl groups, and tertiary alkyl groups include tert-butyl and adamantane.
- Ar represents an aromatic ring group.
- Rn represents an alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group.
- Rn and Ar may bond to each other to form a non-aromatic ring.
- Ar is more preferably an aryl group.
- the repeating unit represented by the following general formula (AIa) or (AII) is preferable.
- Xa 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- T represents a single bond or a divalent linking group.
- Ya represents a group which is eliminated by the action of an acid.
- Ya is preferably a group represented by any one of formulas (Y11) to (Y14) described above. However, when Ya is a group represented by the formula (Y11) and two of Rx 11 , Rx 12 and Rx 13 combine to form a ring, the carbon number of Rx 11 , Rx 12 and Rx 13 The total of is 11 or more.
- Examples of the alkyl group represented by Xa 1 include a methyl group or a group represented by —CH 2 —R 11 .
- R 11 represents a halogen atom (such as fluorine atom), a hydroxy group or a monovalent organic group, and examples thereof include an alkyl group having 5 or less carbon atoms and an acyl group having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms Is an alkyl group, more preferably a methyl group.
- Xa 1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group or a hydroxymethyl group.
- Examples of the divalent linking group represented by T include an alkylene group, -COO-Rt-, -O-Rt- and the like.
- Rt represents an alkylene group or a cycloalkylene group.
- T is preferably a single bond or -COO-Rt-.
- Rt is preferably an alkylene group having a carbon number of 1 to 5, and more preferably -CH 2 -,-(CH 2 ) 2- or-(CH 2 ) 3- .
- each of R 61 , R 62 and R 63 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
- R 62 may combine with Ar 6 to form a ring, in which case R 62 represents a single bond or an alkylene group.
- X 6 represents a single bond, -COO-, or -CONR 64- .
- R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- L 6 represents a single bond or an alkylene group, and a single bond is preferable.
- Ar 6 represents an (n + 1) -valent aromatic ring group, and when it forms a ring by bonding to R 62, it represents an (n + 2) -valent aromatic ring group.
- the aromatic ring group represented by Ar 6 is preferably a benzene ring group or a naphthalene ring group, and more preferably a benzene ring group.
- Y 2 each independently represents a hydrogen atom or a group capable of leaving under the action of an acid when n ⁇ 2. However, at least one of Y 2 represents a group capable of leaving by the action of an acid.
- the group leaving by the action of an acid as Y 2 is preferably a group represented by any one of formulas (Y11) to (Y14) described above.
- Y 2 is a group represented by the formula (Y 12) and two of Rx 11 , Rx 12 and Rx 13 combine to form a ring, carbons of Rx 11 , Rx 12 and Rx 13 The sum of the numbers is 11 or more.
- n represents an integer of 1 to 4;
- Each of the above groups in the formula (AIa) and the formula (AII) may have a substituent.
- substituents include an alkyl group (1 to 4 carbon atoms), a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group (1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, and an alkoxycarbonyl group (2 to 6 carbon atoms).
- an acid-degradable (meth) acrylic acid tertiary alkyl ester-based repeating unit (Xa 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and T represents a single bond Is a repeating unit).
- the acid decomposable resin may contain only one type of repeating unit having an acid degradable group, or may contain two or more types.
- the content of the repeating unit having an acid decomposable group in the acid decomposable resin is preferably 5 to 90 mol% with respect to all the repeating units in the acid decomposable resin.
- the lower limit is preferably 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and still more preferably 20 mol% or more.
- the upper limit is more preferably 85 mol% or less, still more preferably 80 mol% or less.
- the acid decomposable resin may contain a repeating unit having an acid group as a repeating unit other than the repeating unit having an acid degradable group.
- a repeating unit having an acid group a carboxyl group, a sulfonamide group, a sulfonyl imide group, a bis sulfonyl imide group, a phenolic hydroxyl group etc. are mentioned.
- the phenolic hydroxyl group is a group formed by substituting a hydrogen atom of an aromatic ring group with a hydroxyl group.
- the aromatic ring is a monocyclic or polycyclic aromatic ring, and is, for example, an aromatic carbon which may have a substituent having a carbon number of 6 to 18, such as benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, etc.
- a hydrogen ring or a heterocycle such as, for example, a thiophene ring, furan ring, pyrrole ring, benzothiophene ring, benzofuran ring, benzopyrrole ring, triazine ring, imidazole ring, benzoimidazole ring, triazole ring, thiadiazole ring, thiazole ring, etc. Mention may be made of the aromatic ring hetero ring which contains. Among them, a benzene ring and a naphthalene ring are preferable from the viewpoint of resolution, and a benzene ring is most preferable.
- the repeating unit having an acid group is preferably a repeating unit having a phenolic hydroxyl group.
- the repeating unit represented by following formula (30) is preferable.
- R 31 , R 32 and R 33 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a halogen atom, a cyano group or an alkoxycarbonyl group.
- R 33 may combine with Ar 3 to form a ring, in which case R 33 represents an alkylene group.
- X 3 represents a single bond or a divalent linking group.
- Ar 3 represents an (n 3 +1) -valent aromatic ring group, and when it forms a ring by bonding to R 33, it represents an (n 3 +2) -valent aromatic ring group.
- n3 represents an integer of 1 to 4;
- the (n3 + 1) -valent aromatic ring group represented by Ar 3 is, for example, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms such as benzene ring, naphthalene ring group or anthracene ring group, thiophene ring group, furan ring group, pyrrole Aromatic ring group containing a hetero ring such as ring group, benzothiophene ring group, benzofuran ring group, benzopyrrole ring group, triazine ring group, imidazole ring group, benzoimidazole ring group, triazole ring group, thiadiazole ring group, thiazole ring group Can be mentioned.
- Ar 3 is preferably a benzene ring group.
- the (n3 + 1) -valent aromatic ring group represented by Ar 3 may further have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.
- Examples of the divalent linking group represented by X 3 include —COO— or —CONR 64 —.
- R 64 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
- X 3 a single bond, -COO- or -CONH- is preferable, and a single bond or -COO- is more preferable.
- N3 represents an integer of 1 to 4, preferably 1 or 2, and more preferably 1.
- the acid-degradable resin may contain only one type of repeating unit having an acid group, or may contain two or more types.
- the content of the repeating unit having an acid group in the acid decomposable resin is preferably 5 to 90 mol% with respect to all the repeating units in the acid decomposable resin.
- the lower limit is preferably 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and still more preferably 20 mol% or more.
- the upper limit is more preferably 85 mol% or less, still more preferably 80 mol% or less.
- the acid-degradable resin may further contain a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonic acid ester) structure as a repeating unit other than the repeating unit having an acid-degradable group.
- a repeating unit having a lactone structure or a sultone (cyclic sulfonic acid ester) structure the description in paragraphs 0161 to 0170 of International Publication WO 2016/104565 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- the acid decomposable resin is a repeating unit containing an organic group having a polar group as a repeating unit other than a repeating unit having an acid decomposable group, particularly a repeating unit having an alicyclic hydrocarbon structure substituted with a polar group. Can be included. When the acid-degradable resin contains such a repeating unit, the adhesion to the support and the developer affinity are improved.
- the polar group is preferably a hydroxyl group or a cyano group.
- an alicyclic hydrocarbon structure an adamantyl group, a diamantyl group, and a norbornane group are preferable.
- the description of Paragraph No. 0172 of international publication WO2016 / 104565 can be referred to, and this content is included in this specification.
- the acid decomposable resin can have a cyclic hydrocarbon structure having no polar group and a repeating unit not exhibiting acid degradability, as a repeating unit other than the repeating unit having an acid degradable group.
- a repeating unit the repeating unit represented by Formula (IV) is mentioned.
- R 5 represents a hydrocarbon group having at least one cyclic structure and no polar group.
- Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group or a -CH 2 -O-Ra 2 group.
- Ra 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an acyl group.
- Ra 2 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxymethyl group or a trifluoromethyl group, particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group.
- the cyclic structure possessed by R 5 includes a monocyclic hydrocarbon group and a polycyclic hydrocarbon group.
- the monocyclic hydrocarbon group for example, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group and the like, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms such as cyclohexenyl group and the like And alkenyl groups and phenyl groups.
- the polycyclic hydrocarbon group includes a ring-aggregated hydrocarbon group and a bridged cyclic hydrocarbon group.
- ring-aggregated hydrocarbon groups include bicyclohexyl, perhydronaphthalenyl, biphenyl, 4-cyclohexylphenyl and the like.
- a bridged cyclic hydrocarbon group for example, a bicyclic hydrocarbon ring group such as a pinane ring group, a bornane ring group, a norpinane ring group, a norbornane ring group, a bicyclooctane ring group, a homobredan ring group, an adamantane ring group, a tricyclo [ 5.2.1.0 Tricyclic hydrocarbon ring group such as 2,6 !
- Decane ring group tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane ring group, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
- Examples thereof include tetracyclic hydrocarbon ring groups such as a [1, 7 10 ] dodecane ring group and a perhydro-1, 4-methano-5, 8-methanonaphthalene ring group.
- the bridged cyclic hydrocarbon group a fused cyclic group in which a plurality of 5- to 8-membered cycloalkane rings are fused can be mentioned.
- These cyclic hydrocarbon structures may have a substituent.
- substituents include a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group and an alkoxycarbonyl group.
- the acid decomposable resin has a cyclic hydrocarbon structure having no polar group and contains a repeating unit not showing acid decomposability
- the content thereof is the total repeating units in the acid decomposable resin.
- the amount is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 2 to 20 mol%.
- acid decomposable resin resin of the following structure etc. are mentioned, for example.
- the numerical value attached to each repeating unit is a molar ratio.
- the weight-average molecular weight of the acid-degradable resin is preferably 1,000 to 200,000, more preferably 2,000 to 20,000, still more preferably 3,000 to 15,000, particularly preferably 3, It is from 000 to 11,000.
- the weight average molecular weight is 1,000 to 200,000, the film forming property and the developability are excellent.
- the degree of dispersion (molecular weight distribution) of the acid-degradable resin is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.6, and 1.0 to 2.0. Is more preferred.
- the Onishi parameter of the acid-degradable resin is preferably 3.0 or less, more preferably 2.9 or less, still more preferably 2.8 or less, particularly preferably 2.7 or less preferable.
- the lower limit is preferably, for example, 2.5 or more.
- the content of the acid-degradable resin is preferably 30 to 99.9% by mass with respect to the total solid content of the resist composition.
- the lower limit is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 96% by mass or more, 97% by mass It is particularly preferable to be the above.
- the acid-degradable resin only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
- the content of the acid-degradable resin in the total amount of the resin contained in the resist composition is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, and 70 to 100% by mass. It is further preferable that the ratio is 80 to 100% by mass.
- the resist composition may contain a hydrophobic resin as a resin.
- the hydrophobic resin is preferably designed to be localized at the interface, but unlike the surfactant, it does not necessarily have to have a hydrophilic group in the molecule, which contributes to the uniform mixing of polar / nonpolar substances. You do not have to.
- As an effect of adding a hydrophobic resin suppression of outgassing can be mentioned.
- As the hydrophobic resin the description in paragraphs 0336 to 0374 of International Publication WO 2016/104565 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- the resist composition preferably contains a photoacid generator.
- the photoacid generator may be in the form of a low molecular weight compound, or may be in a form incorporated into a part of a polymer, but is preferably in the form of a low molecular weight compound.
- the molecular weight is preferably 3,000 or less, more preferably 2,000 or less, and still more preferably 1,000 or less.
- the photoacid generator is not particularly limited, but an organic acid such as sulfonic acid, bis (alkylsulfonyl) imide or tris (alkylsulfonyl) methide by irradiation with an actinic ray or radiation, preferably electron beam or extreme ultraviolet ray.
- an actinic ray or radiation preferably electron beam or extreme ultraviolet ray.
- produces at least any of is preferable.
- the compounds represented by the following formulas (ZI), (ZII) and (ZIII) can be mentioned more preferably, and the compounds represented by the formula (ZI) are more preferable.
- each of R 201 , R 202 and R 203 independently represents an organic group.
- the organic group R 201, R 202 and R 203 represents an aryl group, an alkyl group, such as cycloalkyl groups.
- the aryl group include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms.
- Preferred examples of the alkyl group and the cycloalkyl group include linear or branched alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms.
- the aforementioned aryl group, alkyl group and cycloalkyl group may further have a substituent.
- halogen atoms such as nitro group and fluorine atom, carboxyl group, hydroxyl group, amino group, cyano group, alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 15), cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 15) , An aryl group (preferably having a carbon number of 6 to 14), an alkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 7), an acyl group (preferably having a carbon number of 2 to 12), an alkoxycarbonyloxy group (preferably having a carbon number of 2 to 7) And the like, but is not limited thereto.
- two of R 201 to R 203 may combine to form a ring structure, and the ring structure formed is an oxygen atom, a sulfur atom, an ester bond, an amide bond, a carbonyl in the ring It may contain a group.
- the group formed by bonding of two of R 201 to R 203 include an alkylene group (eg, a butylene group and a pentylene group).
- the number of aromatic rings included in the cation part (S + (R 201 ) (R 202 ) (R 203 )) is 2 or less from the viewpoint of improving the pattern shape by light transmittance improvement. It is preferable that the number is 1 or less, more preferably 1 or less, and it is more preferable that the aromatic ring is not contained.
- Z ⁇ represents a non-nucleophilic anion (an anion having a very low ability to cause a nucleophilic reaction).
- non-nucleophilic anion for example, sulfonic acid anion (aliphatic sulfonic acid anion, aromatic sulfonic acid anion, camphor sulfonic acid anion, etc.), carboxylic acid anion (aliphatic carboxylic acid anion, aromatic carboxylic acid anion, aralkyl Examples thereof include carboxylic acid anions, sulfonylimide anions, bis (alkylsulfonyl) imide anions and tris (alkylsulfonyl) methide anions.
- the aliphatic moiety in the aliphatic sulfonic acid anion and aliphatic carboxylic acid anion may be an alkyl group or a cycloalkyl group, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and the carbon number 3-30 cycloalkyl groups can be mentioned.
- an aryl group having preferably 6 to 14 carbon atoms such as a phenyl group, a tolyl group and a naphthyl group can be mentioned.
- the alkyl group, cycloalkyl group and aryl group mentioned above may have a substituent.
- substituents include a halogen atom such as a nitro group and a fluorine atom, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 15), and a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 15).
- An aryl group (preferably having a carbon number of 6 to 14), an alkoxycarbonyl group (preferably having a carbon number of 2 to 7), an acyl group (preferably having a carbon number of 2 to 12), an alkoxycarbonyloxy group (preferably having a carbon number of 2 to 7), alkylthio group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkylsulfonyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms), alkyliminosulfonyl group (preferably 1 to 15 carbon atoms), aryloxysulfonyl group (preferably carbon) 6 to 20), alkyl aryloxysulfonyl group (preferably having a carbon number of 7 to 20), cycloalkyl aryl Oxysulfonyl group (preferably having 10 to 20 carbon atoms), alkyloxyalkyloxy group (preferably having 5 to 20 carbon atoms), cycloalkylalkyloxyalkyloxy group (preferably having 8 to 20 carbon atoms) and
- the aralkyl group in the aralkylcarboxylic acid anion is preferably an aralkyl group having a carbon number of 7 to 12, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group and a naphthylbutyl group.
- a saccharin anion As a sulfonyl imide anion, a saccharin anion can be mentioned, for example.
- the alkyl group in the bis (alkylsulfonyl) imide anion and tris (alkylsulfonyl) methide anion is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
- substituent of these alkyl groups include halogen atoms, alkyl groups substituted with halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyloxysulfonyl groups, aryloxysulfonyl groups, cycloalkyl aryloxysulfonyl groups, etc.
- a fluorine atom or an alkyl group substituted by a fluorine atom is preferred.
- the alkyl groups in the bis (alkylsulfonyl) imide anion may be bonded to each other to form a ring structure. This increases the acid strength.
- non-nucleophilic anions include, for example, fluorinated phosphorus (eg, PF 6 ⁇ ), fluorinated boron (eg, BF 4 ⁇ ), fluorinated antimony (eg, SbF 6 ⁇ ), etc. .
- an aliphatic sulfonic acid anion in which at least the ⁇ -position of sulfonic acid is substituted with a fluorine atom, a fluorine atom or an aromatic sulfonic acid anion substituted with a group having a fluorine atom, and an alkyl group is a fluorine atom
- an alkyl group is a fluorine atom
- bis (alkylsulfonyl) imide anions substituted with and tris (alkylsulfonyl) methide anions wherein the alkyl group is substituted with a fluorine atom are bis (alkylsulfonyl) imide anions substituted with and tris (alkylsulfonyl) methide anions wherein the alkyl group is substituted with a fluorine atom.
- non-nucleophilic anion more preferably a perfluoroaliphatic sulfonic acid anion (more preferably 4 to 8 carbon atoms), a benzenesulfonic acid anion having a fluorine atom, still more preferably a nonafluorobutanesulfonic acid anion, perfluorooctane It is a sulfonate anion, a pentafluorobenzene sulfonate anion, or a 3,5-bis (trifluoromethyl) benzene sulfonate anion.
- the generated acid has a pKa of -1 or less.
- anion represented by the following formula (AN1) is also mentioned as a preferred embodiment.
- each of Xf independently represents a fluorine atom or an alkyl group substituted with at least one fluorine atom.
- R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, and when there are a plurality of R 1 's and R 2' s , they may be the same or different.
- L represents a divalent linking group, and when two or more L is present, L may be the same or different.
- A represents a cyclic organic group.
- x represents an integer of 1 to 20
- y represents an integer of 0 to 10
- z represents an integer of 0 to 10.
- the alkyl group in the alkyl group substituted by a fluorine atom of Xf preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
- Preferred as Xf is a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- Xf include fluorine atom, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 , C 4 F 9 , CH 2 CF 3 , CH 2 CH 2 CF 3 , CH 2 C 2 F 5 , and CH 2 CH 2 C 2 F 5 , CH 2 C 3 F 7 , CH 2 CH 2 C 3 F 7 , CH 2 C 4 F 9 , CH 2 CH 2 C 4 F 9 are mentioned, and among them, a fluorine atom, CF 3 is preferable. In particular, it is preferable that both Xf be a fluorine atom.
- the alkyl group of R 1 and R 2 may have a substituent (preferably a fluorine atom) and preferably has 1 to 4 carbon atoms. More preferably, it is a C 1-4 perfluoroalkyl group.
- Each of R 1 and R 2 is preferably a fluorine atom or CF 3 .
- X is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5.
- y is preferably 0 to 4, more preferably 0.
- z is preferably 0 to 5, and more preferably 0 to 3.
- the divalent linking group for L is not particularly limited, and -COO-, -OCO-, -CO-, -O-, -S-, -SO-, -SO 2- , an alkylene group, a cycloalkylene group, Examples thereof include an alkenylene group and a linking group in which a plurality of these are linked, and a linking group having 12 or less carbon atoms in total is preferred.
- -COO-, -OCO-, -CO- and -O- are preferable, and -COO- and -OCO- are more preferable.
- the cyclic organic group for A is not particularly limited as long as it is a group having a cyclic structure, and an aliphatic ring, an aromatic hydrocarbon ring, a heterocyclic ring (not only one having aromaticity but also aromaticity) And the like.
- the aliphatic ring may be monocyclic or polycyclic, and may be monocyclic cycloalkyl ring such as cyclopentyl ring, cyclohexyl ring, cyclooctyl ring, norbornyl ring, tricyclodecanyl ring, tetracyclodecanyl ring, tetracyclododeca ring Polycyclic cycloalkyl rings such as nyl ring and adamantyl ring are preferred.
- the aromatic hydrocarbon ring include benzene ring, naphthalene ring, phenanthrene ring, anthracene ring and the like.
- heterocyclic ring examples include furan ring, thiophene ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, pyridine ring, piperidine ring, decahydroisoquinoline ring, lactone ring and the like.
- the above-mentioned cyclic organic group may have a substituent, and as the substituent, an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably having 1 to 12 carbon atoms), cycloalkyl Group (which may be any of monocyclic, polycyclic or spiro ring, preferably having 3 to 20 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), hydroxy group, alkoxy group, ester group, amide group And urethane groups, ureido groups, thioether groups, sulfonamide groups, sulfonic acid ester groups and the like.
- the carbon constituting the cyclic organic group (carbon contributing to ring formation) may be carbonyl carbon.
- Each of R 204 to R 207 independently represents an aryl group, an alkyl group or a cycloalkyl group.
- the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 are the same as the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the compound (ZI) described above.
- the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 204 to R 207 may have a substituent. As this substituent, there may be mentioned those which the aryl group, alkyl group and cycloalkyl group of R 201 to R 203 in the above-mentioned compound (ZI) may have.
- Z in formula (ZI) - - Equation (ZII) Represents a non-nucleophilic anion, Z in formula (ZI) - - Equation (ZII), Z in (ZIII) can be the same as the non-nucleophilic anion.
- the photoacid generator is an acid (volume 130 ⁇ 3 or more in size) by irradiation with an electron beam or extreme ultraviolet light from the viewpoint of suppressing the diffusion of the acid generated upon exposure to the non-exposed part and improving the resolution.
- the volume is more preferably 190 ⁇ 3 or more the size of the acid (more preferably a compound capable of generating a sulfonic acid), volume 270 ⁇ 3 or more dimensions more preferably the acid (more preferably sulfonic acid) is a compound that generates, it is particularly preferable (more preferably sulfonic acid) acid volume 400 ⁇ 3 or more in size is a compound that generates.
- the volume is more preferably preferably at 2000 ⁇ 3 or less, and 1500 ⁇ 3 or less.
- the value of the above volume was determined using "WinMOPAC" manufactured by Fujitsu Limited. That is, first, the chemical structure of the acid according to each example is input, and then, the most stable conformation of each acid is determined by molecular force field calculation using the MM3 method with this structure as an initial structure, and then The "accessible volume" of each acid can be calculated by performing molecular orbital calculation using the PM3 method for these most stable conformations.
- 1 ⁇ is 1 ⁇ 10 ⁇ 10 m.
- the photoacid generators can be used alone or in combination of two or more.
- the content of the photoacid generator is preferably 0.1 to 30% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, and still more preferably 3 to 20% by mass with respect to the total solid content of the resist composition. %, Particularly preferably 3 to 15% by mass.
- the resist composition preferably contains a solvent.
- the solvent preferably contains a solvent satisfying the following conditions (a) to (c) (also referred to as “solvent (S)").
- the A represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the solvent (S), and the B represents the boiling point (° C.) of the solvent (S).
- said solvent (S) consists only of 1 type of solvent
- said A represents the viscosity (mPa * s) of the said solvent
- said B represents the boiling point (degreeC) of the said solvent.
- said solvent (S) is a mixed solvent which consists of 2 types of solvents
- said A is calculated by a following formula (a1)
- said B is calculated by a following formula (b1).
- A ⁇ 1 ⁇ X1 * ⁇ 2 ⁇ X2 (a1)
- B T1 * X1 + T2 * X2 (b1)
- ⁇ 1 represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the first type solvent
- T1 represents the boiling point (° C.) of the first type solvent
- X1 represents the mass ratio of the first type solvent to the total mass of the mixed solvent
- ⁇ 2 represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the second type solvent
- T2 represents the boiling point (° C.) of the second type solvent
- X2 represents the mass ratio of the second type solvent to the total mass of the mixed solvent.
- said solvent (S) is a mixed solvent which consists of n types of solvent
- said A is computed by a following formula (a2)
- said B is computed by a following formula (b2).
- A ⁇ 1 ⁇ X 1 * ⁇ 2 ⁇ X 2 * ... ⁇ n ⁇ X n (a 2)
- B T1 * X1 + T2 * X2 +... Tn * Xn (b2)
- ⁇ 1 represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the first type solvent
- T1 represents the boiling point (° C.) of the first type solvent
- X1 represents the mass ratio of the first type solvent to the total mass of the mixed solvent.
- ⁇ 2 represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the second type solvent
- T2 represents the boiling point (° C.) of the second type solvent
- X2 represents the mass ratio of the second type solvent to the total mass of the mixed solvent
- ⁇ n represents the viscosity (mPa ⁇ s) of the n-th solvent
- T n represents the boiling point (° C.) of the n-th solvent
- X n represents the mass ratio of the n-th solvent to the total mass of the mixed solvent.
- n represents an integer of 3 or more.
- the viscosity A (mPa ⁇ s) is a value at normal temperature and pressure (25 ° C./1 atm). One atm is 1.013 ⁇ 10 5 Pa. Further, the boiling point B (° C.) is a value at normal pressure (1 atm), and in the case of using two or more mixed solvents, the effect of the boiling point fluctuation due to azeotropy is not taken into account, Only).
- the viscosity A (mPa ⁇ s) of the solvent (S) preferably satisfies the following condition (b ′), and more preferably the following condition (b ′ ′).
- the boiling point B (° C.) of the solvent (S) preferably satisfies the following condition (c ′), and more preferably the following condition (c ′ ′).
- the solvent (S) is not particularly limited as long as the above conditions (a) to (c) are satisfied, and examples thereof include lactone solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, ether solvents, And aromatic organic solvents.
- the solvent (S) may be a single solvent or a mixed solvent of two or more solvents.
- lactone solvents examples include ⁇ -butyrolactone (GBL) and the like.
- ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone (CyHx), methyl-n-amyl ketone, methyl isoamyl ketone, 2-heptanone (MAK) and the like.
- ester solvents methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate (nBA), methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate (MMP), ethyl ethoxypropionate (EEP) Etc.
- monomethyl ethers such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, or dipropylene glycol monoacetate, 3-methoxybutyl acetate, etc.
- monoalkyl ethers such as monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether ⁇ e.g. , Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), etc. ⁇ , or monophenyl ether.
- alcohol solvents examples include monohydric alcohols such as 4-methyl-2-pentanol (MIBC), benzyl alcohol and 3-methoxybutanol, and polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol and dipropylene glycol.
- monoalkyl ethers such as monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether and monobutyl ether of the above polyhydric alcohols ⁇ eg, propylene glycol monomethyl ether (PGME) etc. ⁇ or monophenyl ether can be mentioned.
- ether-based solvent examples include cyclic ethers such as dioxane, and solvents containing an ether bond among the solvents described in the above-mentioned ester-based solvents and alcohol-based solvents.
- aromatic organic solvents include anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetole, butylphenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, amylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene, etc. It can be mentioned.
- the solvent (S) preferably contains at least one of an ether solvent, an ester solvent, and a ketone solvent, and is preferably propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate or ethoxy propionate. It is more preferable to include at least one of ethyl, cyclohexanone and methyl methoxypropionate, and it is further preferable to include at least one of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether.
- the mixing ratio of each solvent is A calculated by the above formulas (a1) and (a2) and B calculated by the above formulas (b1) and (b2) above. It is preferable to adjust so as to satisfy the conditions (a) to (c).
- the content of the solvent in the resist composition is preferably 40 to 70% by mass, more preferably 45 to 70% by mass, and 55 to 70% by mass with respect to the total mass of the resist composition. Is more preferred.
- the resist composition preferably contains an acid diffusion control agent.
- the acid diffusion control agent traps an acid generated from an acid generator or the like at the time of exposure, and acts as a quencher which suppresses the reaction of the acid decomposable resin in the unexposed area by the extra generated acid.
- the acid diffusion control agent a basic compound, a low molecular weight compound having a nitrogen atom and having a group capable of leaving by the action of an acid, a basic compound whose basicity decreases or disappears upon irradiation with actinic rays or radiation, or It is possible to use an onium salt which is relatively weak to the acid generator.
- R 200 , R 201 and R 202 may be the same or different, and a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 20), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of And 3 to 20) or an aryl group (having 6 to 20 carbon atoms), wherein R 201 and R 202 may bond to each other to form a ring.
- R 203 , R 204 , R 205 and R 206 which may be the same or different, each represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- alkyl group having a substituent As the alkyl group having a substituent, as the alkyl group having a substituent, an aminoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a cyanoalkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable.
- the alkyl group in these general formulas (A) and (E) is more preferably unsubstituted.
- Preferred compounds include guanidine, aminopyrrolidine, pyrazole, pyrazoline, piperazine, aminomorpholine, aminoalkyl morpholine, piperidine and the like, and more preferred compounds include imidazole structure, diazabicyclo structure, onium hydroxide structure, onium carboxylate Examples thereof include a compound having a structure, a trialkylamine structure, an aniline structure or a pyridine structure, an alkylamine derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond, and an aniline derivative having a hydroxyl group and / or an ether bond.
- the compound illustrated by Paragraph No. 0379 of US2012 / 0219913 gazette can be mentioned.
- an amine compound having a phenoxy group an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group can be preferably used.
- an amine compound having a phenoxy group an ammonium salt compound having a phenoxy group, an amine compound having a sulfonic acid ester group, and an ammonium salt compound having a sulfonic acid ester group can be preferably used.
- paragraph Nos. 0307 to 0311 of International Publication WO2016 / 104565 the contents of which are incorporated herein.
- the content of the basic compound is preferably 0.001 to 10% by mass, and preferably 0.01 to 5% by mass, based on the total solid content of the resist composition. It is more preferable that
- the above molar ratio is preferably 2.5 or more from the viewpoint of sensitivity and resolution, and is preferably 300 or less from the viewpoint of suppression of reduction in resolution due to thickening of the resist pattern due to aging after exposure and heat treatment.
- the above molar ratio is more preferably 5.0 to 200, and still more preferably 7.0 to 150.
- a low molecular weight compound having a nitrogen atom and having a group capable of leaving by the action of an acid is an amine having a group leaving on the nitrogen atom by the action of an acid. It is preferably a derivative.
- a group leaving by the action of an acid an acetal group, a carbonate group, a carbamate group, a tertiary ester group, a tertiary hydroxyl group and a hemiaminal ether group are preferable, and a carbamate group and a hemiaminal ether group are particularly preferable.
- the molecular weight of the compound (D-1) is preferably 100 to 1000, more preferably 100 to 700, and particularly preferably 100 to 500.
- the compound (D-1) may have a carbamate group having a protecting group on the nitrogen atom.
- the protective group constituting the carbamate group can be represented by the following formula (d-1).
- each Rb independently represents a hydrogen atom, an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10), a cycloalkyl group (preferably having a carbon number of 3 to 30), and an aryl group (preferably having a carbon number of 3 to 30), an aralkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10), or an alkoxyalkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 10).
- R b may be linked to each other to form a ring.
- the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group represented by R b are substituted with a functional group such as hydroxy group, cyano group, amino group, pyrrolidino group, piperidino group, morpholino group, oxo group, alkoxy group, halogen atom It may be The same applies to the alkoxyalkyl group represented by Rb.
- Rb is preferably a linear or branched alkyl group, a cycloalkyl group or an aryl group. More preferably, it is a linear or branched alkyl group or a cycloalkyl group.
- the compound (D-1) is preferably a compound having a structure represented by the following formula (6).
- Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group.
- l 2
- two Ras may be the same or different, and two Ras may be mutually linked to form a heterocyclic ring with the nitrogen atom in the formula.
- the hetero ring may contain a hetero atom other than the nitrogen atom in the formula.
- Rb has the same meaning as Rb in formula (d-1) above, and so are the preferable examples.
- l represents an integer of 0 to 2
- m represents an integer of 1 to 3
- l + m 3 is satisfied.
- the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Ra are the groups described above as the alkyl, cycloalkyl group, aryl group and aralkyl group as Rb may be substituted It may be substituted by the same group as
- compound (D-1) include the compounds described in paragraph 0475 of US2012 / 0135348, the contents of which are incorporated herein.
- the compound represented by the formula (6) can be synthesized based on JP-A-2007-298569, JP-A-2009-199021, and the like.
- the content of the compound (D-1) is preferably 0.001 to 20% by mass with respect to the total solid content of the resist composition, 0
- the content is more preferably in the range of .001 to 10% by mass, and further preferably in the range of 0.01 to 5% by mass.
- compound (PA) As a basic compound (hereinafter also referred to as “compound (PA)”) whose basicity is reduced or eliminated by irradiation with actinic rays or radiation, it has a proton acceptor functional group, and can be selected from actinic rays or radiation.
- the compound which is decomposed by irradiation and whose proton acceptor property decreases, disappears, or changes from proton acceptor property to acidity can be mentioned.
- the proton acceptor functional group is a functional group capable of electrostatically interacting with a proton or a functional group having an electron, for example, a functional group having a macrocyclic structure such as cyclic polyether, or ⁇ -conjugated It means a functional group having a nitrogen atom having a non-covalent electron pair that does not contribute.
- the nitrogen atom having a noncovalent electron pair not contributing to the ⁇ conjugation is, for example, a nitrogen atom having a partial structure shown in the following formula.
- the compound (PA) is decomposed by irradiation with an actinic ray or radiation to reduce or eliminate the proton acceptor property, or generate a compound which has been changed from the proton acceptor property to the acidity.
- the reduction, disappearance or change of the proton acceptor property from the proton acceptor property to the acidity is a change of the proton acceptor property caused by the addition of a proton to the proton acceptor functional group, specifically Means that when a proton adduct is formed from a compound (PA) having a proton acceptor functional group and a proton, the equilibrium constant in its chemical equilibrium decreases.
- the proton acceptor property can be confirmed by performing pH measurement.
- the compound (PA) can be referred to the description of paragraph Nos. 0312 to 0320 of International Publication WO 2016/104565, the contents of which are incorporated herein.
- the content of the compound (PA) is preferably 0.1 to 10% by mass, and 1 to 8% by mass with respect to the total solid content of the resist composition. It is more preferable that As the compound (PA), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- an onium salt which is relatively weak to the photoacid generator can be used as an acid diffusion controller.
- a photoacid generator and an onium salt that generates an acid that is a relatively weak acid (preferably a weak acid with a pKa of more than -1) to the acid generated from the photoacid generator are used in combination, the actinic light
- the acid generated from the photoacid generator collides with the onium salt having an unreacted weak acid anion upon irradiation with radiation, the weak acid is released by salt exchange to form an onium salt having a strong acid anion.
- the strong acid is exchanged to a weak acid having a lower catalytic ability, the acid is apparently inactivated to control the acid diffusion.
- paragraphs 0012 to 0013 of 2012-189977 and paragraphs 0029 to 0031 in JP 2012-252124 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the content is 0.5 to 10.0% by mass with respect to the total solid content of the resist composition.
- the content is preferably 0.5 to 8.0% by mass, and more preferably 1.0 to 8.0% by mass.
- the resist composition may further contain a surfactant.
- a surfactant any one or two or more of a fluorine-based and / or silicon-based surfactant (a fluorine-based surfactant, a silicon-based surfactant, a surfactant having both a fluorine atom and a silicon atom), or It is more preferable to contain
- fluorine-based and / or silicon-based surfactants examples include the surfactants described in [0276] of US Patent Application Publication No. 2008/0248425, such as EF-TOP EF301 and EF303 (Nihin Akita Kasei Co., Ltd.) Florard FC 430, 431, 4430 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), Megafac F 171, F 173, F 176, F 189, F 113, F 110, F 177, F 120, R 08 (manufactured by DIC Corporation), Surfron S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106, KH-20 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Troysol S-366 (manufactured by Troy Chemical Co., Ltd.), GF-300, GF-150 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) ), Surfron S-393 (manufactured by Se
- telomer method also referred to as telomer method
- oligomerization method also referred to as an oligomer method
- a surfactant using a polymer having a fluoroaliphatic group can be used.
- the fluoroaliphatic compound can be synthesized by the method described in JP-A-2002-90991.
- Megafac F178, F-470, F-473, F-475, F-476, F-472 manufactured by DIC Corporation
- acrylate (or methacrylate) having a C 6 F 13 group Copolymers of (poly (oxyalkylene)) acrylates (or methacrylates), acrylates (or methacrylates) with C 3 F 7 groups and (poly (oxyethylene)) acrylates (or methacrylates) and Examples thereof include copolymers with propylene)) acrylate (or methacrylate).
- surfactants may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the surfactant is preferably 0.0001 to 2% by mass, more preferably 0.0005 to 1% by mass with respect to the solid content of the resist composition. It is.
- the resist composition further promotes the solubility in a carboxylic acid onium salt, an acid multiplying agent, a dye, a plasticizer, a photosensitizer, a light absorber, an alkali soluble resin, a dissolution inhibitor and a developer, as needed
- a compound for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic or aliphatic compound having a carboxyl group
- a compound for example, a phenol compound having a molecular weight of 1000 or less, an alicyclic or aliphatic compound having a carboxyl group
- composition for infrared ray transmission filters is a composition for forming an infrared transmission filter layer in an optical sensor.
- the composition for an infrared transmission filter preferably has an Amin / Bmax of 5 or more, which is a ratio of the minimum absorbance Amin in the wavelength range of 400 to 640 nm and the maximum absorbance Bmax in the wavelength range of 1100 to 1300 nm. It is more preferably 7.5 or more, still more preferably 15 or more, and particularly preferably 30 or more.
- the absorbance A ⁇ at a certain wavelength ⁇ is defined by the following equation (1).
- a ⁇ -log (T ⁇ / 100) (1)
- a ⁇ is the absorbance at wavelength ⁇
- T ⁇ is the transmittance (%) at wavelength ⁇ .
- the value of absorbance may be a value measured in the state of a solution, or may be a value of a film formed by using a composition for an infrared transmission filter.
- the composition for infrared transmission filter is applied on a glass substrate by a method such as spin coating so that the thickness of the film after drying becomes a predetermined thickness, and a hot plate is It is preferable to measure using a membrane prepared by drying at 100 ° C. for 120 seconds.
- the thickness of the film can be measured on a substrate having a film using a stylus profilometer (DEKTAK150 manufactured by ULVAC, Inc.).
- the absorbance can be measured using a conventionally known spectrophotometer.
- the measurement conditions of the absorbance are not particularly limited, under the conditions adjusted so that the minimum value A of the absorbance in the wavelength range of 400 to 640 nm is 0.1 to 3.0, the absorbance in the wavelength range of 1100 to 1300 nm It is preferable to measure the maximum value B. The measurement error can be further reduced by measuring the absorbance under such conditions.
- the method of adjusting the minimum value A of the absorbance in the wavelength range of 400 to 640 nm to be 0.1 to 3.0 is not particularly limited. For example, in the case of measuring the absorbance in the state of a solution, there is a method of adjusting the optical path length of the sample cell. Moreover, when measuring a light absorbency in the state of a film
- the composition for an infrared transmission filter satisfies any of the following spectral characteristics (1) to (4).
- Amin2 / Bmax2 which is the ratio of the minimum value Amin2 of absorbance in the wavelength range of 400 to 750 nm to the maximum value Bmax2 of absorbance in the range of wavelength 900 to 1300 nm, is 5 or more and 7.5 or more Is preferably 15 or more, more preferably 30 or more. According to this aspect, it is possible to form a film capable of transmitting an infrared ray having a wavelength of 850 nm by shielding light having a wavelength of 400 to 750 nm.
- Amin3 / Bmax3 which is the ratio of the minimum value Amin3 of absorbance in the wavelength range of 400 to 850 nm to the maximum value Bmax3 of absorbance in the range of wavelength 1000 to 1300 nm, is 5 or more and 7.5 or more Is preferably 15 or more, more preferably 30 or more. According to this aspect, it is possible to block light having a wavelength of 400 to 830 nm to form a film capable of transmitting infrared light having a wavelength of 940 nm.
- Amin4 / Bmax4 which is the ratio of the minimum value Amin4 of absorbance in the wavelength range of 400 to 950 nm to the maximum value Bmax4 of absorbance in the range of wavelength 1100 to 1300 nm, is 5 or more and 7.5 or more Is preferably 15 or more, more preferably 30 or more. According to this aspect, it is possible to form a film capable of transmitting an infrared ray having a wavelength of 1040 nm by shielding light having a wavelength of 400 to 950 nm.
- the maximum value of light transmittance in the film thickness direction is in the wavelength range of 400 to 640 nm. It is preferable that the spectral characteristics be 20% or less and 70% or more of the minimum value of the light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 1100 to 1300 nm.
- the maximum value in the wavelength range of 400 to 640 nm is preferably 15% or less, more preferably 10% or less.
- the minimum value in the wavelength range of 1100 to 1300 nm is preferably 75% or more, and more preferably 80% or more.
- the composition for an infrared transmission filter satisfies the spectral characteristics of any one of the following (11) to (14).
- the light transmittance in the film thickness direction in the wavelength range of 400 to 750 nm The maximum value is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and the minimum value of light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 900 to 1300 nm is 70% or more (preferably) The aspect which is 75% or more, More preferably, it is 80% or more.
- the light transmittance in the film thickness direction in the wavelength range of 400 to 830 nm The maximum value is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and the minimum value of the light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 1000 to 1300 nm is 70% or more (preferably) The aspect which is 75% or more, More preferably, it is 80% or more.
- the light transmittance in the film thickness direction in the wavelength range of 400 to 950 nm The maximum value is 20% or less (preferably 15% or less, more preferably 10% or less), and the minimum value of light transmittance in the thickness direction of the film in the wavelength range of 1100 to 1300 nm is 70% or more (preferably) The aspect which is 75% or more, More preferably, it is 80% or more.
- the composition for infrared ray transmission filter contains a colorant.
- the content of the coloring material is preferably 35 to 80% by mass with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter. 40 mass% or more is preferable, 45 mass% or more is more preferable, 50 mass% or more is still more preferable, and 55 mass% or more is especially preferable for a minimum. 75 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 70 mass% or less is more preferable.
- the colorant include colorants that block visible light, which will be described later, and infrared absorbing dyes.
- the content of the coloring material is particularly preferably 50 to 75% by mass with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the composition for an infrared transmission filter preferably contains a color material (hereinafter, also referred to as a light shielding material) that shields visible light and transmits at least a part of infrared light.
- the light shielding material is preferably a coloring material that absorbs light in the violet to red wavelength region.
- the light blocking material is preferably a color material that blocks light in a wavelength range of 400 to 640 nm.
- the light blocking material is preferably a color material that transmits light of a wavelength of 1100 to 1300 nm.
- the light shielding material preferably satisfies at least one of the following requirements (1) and (2).
- a black color is formed by a combination of two or more chromatic colorants, including two or more chromatic colorants.
- a chromatic coloring agent means coloring agents other than a white coloring agent and a black coloring agent.
- the organic black colorant used for the light shielding material means a material which absorbs visible light but transmits at least a part of infrared light. Therefore, in the present invention, the organic black colorant used for the light shielding material does not include a black colorant that absorbs both visible light and infrared light, such as carbon black and titanium black.
- the organic black colorant is preferably a colorant having a maximum absorption wavelength in the range of 400 nm to 700 nm.
- the light shielding material has, for example, an A / B ratio of 4.5 or more, which is a ratio of the minimum value A of the absorbance in the wavelength range of 400 to 640 nm and the minimum value B of the absorbance in the range of wavelength 1100 to 1300 nm.
- the above characteristics may be satisfied by one kind of material, or may be satisfied by a combination of plural materials.
- the organic type black coloring agent may satisfy
- the above-mentioned spectral characteristics may be satisfied by a combination of an organic black colorant and a chromatic colorant.
- the chromatic colorant is preferably a colorant selected from red colorants, green colorants, blue colorants, yellow colorants, purple colorants and orange colorants.
- the chromatic coloring agent may be a pigment or a dye. Preferably it is a pigment.
- the pigment preferably has an average particle size (r) of 20 nm ⁇ r ⁇ 300 nm, more preferably 25 nm ⁇ r ⁇ 250 nm, and still more preferably 30 nm ⁇ r ⁇ 200 nm.
- the "average particle size" as used herein means the average particle size of secondary particles in which primary particles of the pigment are collected.
- the particle size distribution of secondary particles of the usable pigment (hereinafter, also simply referred to as “particle size distribution”) is 70% by mass or more of secondary particles included in the range of average particle size ⁇ 100 nm. Is preferable, and 80% by mass or more is more preferable.
- the particle size distribution of the secondary particles can be measured using the scattering intensity distribution.
- the pigment is preferably an organic pigment.
- organic pigment include the following. Color Index (CI) Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34, 35, 35: 1, 36, 36: 1, 37, 37: 1, 40, 42, 43, 35, 53, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 86, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 125, 126, 127, 128, 128, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170 171,172,173,174,175,176,
- the dye is not particularly limited, and known dyes can be used.
- the chemical structure includes pyrazole azo, anilinoazo, triarylmethane, anthraquinone, anthrapyridone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine, Dyes such as xanthene dyes, phthalocyanine dyes, benzopyran dyes, indigo dyes, and pyromethene dyes can be used. In addition, multimers of these dyes may be used. Further, dyes described in JP-A-2015-028144 and JP-A-2015-34966 can also be used.
- the light shielding material preferably contains two or more selected from red colorants, blue colorants, yellow colorants, purple colorants and green colorants. That is, the light shielding material preferably forms a black color by a combination of two or more types of colorants selected from red colorants, blue colorants, yellow colorants, purple colorants and green colorants. Examples of preferable combinations include the following. (1) An embodiment containing a red colorant and a blue colorant. (2) An embodiment containing a red colorant, a blue colorant and a yellow colorant. (3) An embodiment containing a red coloring agent, a blue coloring agent, a yellow coloring agent and a purple coloring agent.
- An embodiment containing a red coloring agent, a blue coloring agent, a yellow coloring agent, a purple coloring agent and a green coloring agent An embodiment containing a red colorant, a blue colorant, a yellow colorant and a green colorant. (6) An embodiment containing a red colorant, a blue colorant and a green colorant. (7) An embodiment containing a yellow colorant and a purple colorant.
- the mass ratio of red colorant, blue colorant, yellow colorant, purple colorant and green colorant is red colorant: blue colorant: yellow colorant: purple colorant: green colorant
- the agent is 10 to 80: 20 to 80: 5 to 40: 5 to 40, and it is 10 to 60:30 to 80: 5 to 30: 5 to 30: 5 to 30. More preferably, it is 10 to 40:40 to 80: 5 to 20: 5 to 20: 5 to 20.
- the ratio is preferably 80: 5 to 40: 5 to 40, more preferably 10 to 60:30 to 80: 5 to 30: 5 to 30, and further preferably 10 to 40:40 to 80: 5 to 20: 5. It is more preferable that the value is 20.
- C.I. I. Pigment Yellow 139, 150, 185 are preferable, and C.I. I. Pigment Yellow 139, 150 is more preferable, C.I. I. Pigment Yellow 139 is more preferable.
- a blue coloring agent C.I. I. Pigment Blue 15: 6 is preferred.
- a purple coloring agent C.I. I. Pigment Violet 23 is preferred.
- a red coloring agent Pigment Red 122, 177, 224, 254 is preferable, Pigment Red 122, 177254 is more preferable, and Pigment Red 254 is still more preferable.
- a green coloring agent C.I. I. Pigment Green 7, 36, 58, 59 are preferred.
- examples of the organic black colorant include bisbenzofuranone compounds, azomethine compounds, perylene compounds, azo compounds and the like, and bisbenzofuranone compounds and perylene compounds are preferable.
- examples of the bisbenzofuranone compounds include the compounds described in JP-A-2010-534726, JP-A-2012-515233, JP-A-2012-515234, etc.
- perylene compounds C.I. I. Pigment Black 31, 32 and the like.
- Examples of the azomethine compound include those described in JP-A-1-170601, JP-A-2-32664 and the like, and can be obtained, for example, as "Chromo fine black A1103" manufactured by Dainichiseika.
- the details of the bisbenzofuranone compound can be referred to the description in paragraphs [0014] to [0037] of JP-A-2010-534726, the contents of which are incorporated herein.
- an organic black colorant when used as a light shielding material, it is preferable to use it in combination with a chromatic colorant.
- a chromatic colorant By using an organic black colorant and a chromatic colorant in combination, excellent spectral characteristics are easily obtained.
- the chromatic colorant used in combination with the organic black colorant include red colorants, blue colorants, purple colorants and the like, and red colorants and blue colorants are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
- the mixing ratio of the chromatic coloring agent to the organic black coloring agent is preferably 10 to 200 parts by mass, more preferably 15 to 150 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the organic black coloring agent. preferable.
- the content of the pigment in the light shielding material is preferably 95% by mass or more, more preferably 97% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more based on the total amount of the light shielding material. preferable.
- the content of the light shielding material is preferably 10 to 80% by mass with respect to the total solid content of the composition for infrared transmission filter.
- the lower limit is preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, still more preferably 45% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more.
- 75 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 70 mass% or less is more preferable.
- the composition for infrared ray transmission filters can contain an infrared ray absorbing dye as a coloring material.
- the infrared absorbing dye has a role of limiting the transmitted light (infrared) to a longer wavelength side.
- the infrared absorbing dye a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength range of infrared range (preferably, a wavelength of more than 700 nm and 1300 nm or less) can be preferably used.
- the infrared absorbing dye may be a pigment or a dye.
- the infrared absorbing compound is preferably a compound having a maximum absorption wavelength in the range of 700 to 1000 nm.
- the infrared absorbing compound is a pyrrolopyrrole compound, cyanine compound, squarylium compound, phthalocyanine compound, naphthalocyanine compound, quaterylene compound, merocyanine compound, croconium compound, oxonol compound, diimonium compound, dithiol compound, triarylmethane compound, piromethene compound
- At least one selected from a compound, an azomethine compound, an anthraquinone compound and a dibenzofuranone compound is preferable, and at least one selected from a pyrrolopyrrole compound, a cyanine compound, a squarylium compound, a phthalocyanine compound, a naphthalocyanine compound and a diimmonium compound is more preferable.
- At least one selected from pyrrole compounds, cyanine compounds and squarylium compounds More preferably, pyrrolo-pyrrole compounds are particularly preferred.
- the details of pyrrolopyrrole compounds, squarylium compounds and cyanine compounds can be referred to the description of paragraphs 0021 to 0091 of International Publication WO 2016/190162, the contents of which are incorporated herein.
- squarylium compounds compounds described in paragraphs 0044 to 0049 of JP 2011-208101 A, compounds described in paragraphs 0060 to 0061 of Patent No.
- diimmonium compounds include, for example, the compounds described in JP-A-2008-528706, the contents of which are incorporated herein.
- phthalocyanine compound include, for example, a compound described in paragraph 0093 of JP-A-2012-77153, an oxytitanium phthalocyanine described in JP-A-2006-343631, and a paragraph number of JP-A-2013-195480.
- the compounds described in 0013 to 0029 are included, the contents of which are incorporated herein.
- Specific examples of the naphthalocyanine compound include, for example, the compounds described in paragraph “0093” of JP 2012-77153 A, the contents of which are incorporated herein.
- infrared absorbing compound a compound described in JP-A-2016-146619 can also be used, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the pyrrolopyrrole compound is preferably a compound represented by the formula (PP).
- R 1a and R 1b each independently represent an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group
- R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent
- R 2 and R 3 represent R 4 may be combined with each other to form a ring
- each R 4 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, -BR 4A R 4B , or a metal atom
- R 4 is an R R 4A and R 4B may each independently represent a substituent, which may be covalently bonded or coordinated with at least one selected from 1 a 1 , R 1 b and R 3 .
- R 1a and R 1b is independently preferably an aryl group or a heteroaryl group, and more preferably an aryl group.
- the alkyl group, the aryl group and the heteroaryl group represented by R 1a and R 1b may have a substituent or may be unsubstituted.
- the substituent include an alkoxy group, a hydroxy group, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, -OCOR 11 , -SOR 12 , -SO 2 R 13 and the like.
- R 11 to R 13 independently represents a hydrocarbon group or a heteroaryl group. Further, examples of the substituent include those described in paragraph Nos.
- an alkoxy group, hydroxy group, a cyano group, a nitro group, -OCOR 11, -SOR 12, is -SO 2 R 13 preferred.
- a group represented by R 1a and R 1b an aryl group having an alkoxy group having a branched alkyl group as a substituent, an aryl group having a hydroxy group as a substituent, or a group represented by —OCOR 11 is substituted It is preferable that it is an aryl group having as a group.
- the carbon number of the branched alkyl group is preferably 3 to 30, and more preferably 3 to 20.
- At least one of R 2 and R 3 is preferably an electron-withdrawing group, R 2 is an electron-withdrawing group (preferably a cyano group), and more preferably R 3 is a heteroaryl group.
- the heteroaryl group is preferably a 5- or 6-membered ring.
- the heteroaryl group is preferably a single ring or a fused ring, preferably a single ring or a fused ring having 2 to 8 condensations, and more preferably a single ring or a fused ring having 2 to 4 condensations.
- the number of heteroatoms constituting the heteroaryl group is preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2.
- hetero atom a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom are illustrated, for example.
- the heteroaryl group preferably has one or more nitrogen atoms.
- Two R 2 s in Formula (PP) may be identical to or different from each other.
- two R 3 's in Formula (PP) may be the same or different.
- R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, preferably a group represented by heteroaryl group or -BR 4A R 4B, a hydrogen atom, an alkyl group, represented by an aryl group or -BR 4A R 4B Is more preferably a group represented by -BR 4A R 4B .
- the substituent represented by R 4A and R 4B is preferably a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a heteroaryl group, more preferably an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, and an aryl group Particularly preferred. These groups may further have a substituent.
- Two R 4 's in the formula (PP) may be the same or different.
- infrared absorbing compound for example, SDO-C33 (Arimoto Chemical Industries Co., Ltd.), EEX Color IR-14, EEX Color IR-10A, EEX Color TX-EX-801B, EEX Color TX-EX-805K ( A product of Nippon Shokubai), Shigenox NIA-8041, Shigenox NIA-8042, Shigenox NIA-814, Shigenox NIA-820, Shigenox NIA-839 (Hakoko Chemical Co., Ltd.), Epolite V-63, Epolight 3801, Epolight 3036 (EPOLIN), PRO-JET 825 LDI Film Co., Ltd., NK-3027, NK-5060 (manufactured by Hayashibara Co., Ltd.), YKR-3070 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), and the like.
- SDO-C33 Align Chemical Industries Co., Ltd.
- EEX Color IR-14 EEX
- the content of the infrared ray absorbing dye is preferably 1 to 30% by mass with respect to the total solid content of the composition for infrared ray transmission filter. 25 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 20 mass% or less is more preferable. 3 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 5 mass% or more is more preferable.
- the total amount of the infrared absorbing dye and the light shielding material is preferably 35 to 80% by mass of the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the infrared absorbing dye in the total amount of the infrared absorbing dye and the light shielding material is preferably 5 to 40% by mass. 30 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 25 mass% or less is more preferable. 10 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 15 mass% or more is more preferable.
- the infrared absorbing dye may be used alone or in combination of two or more. When two or more infrared absorbing dyes are used in combination, the total is preferably in the above range.
- the composition for infrared transmission filter may contain other infrared absorbers other than the infrared absorbing dye.
- Other infrared absorbers include inorganic particles and the like.
- the shape of the inorganic particles is not particularly limited, and may be spherical, non-spherical, sheet-like, wire-like or tube-like.
- metal oxide particles or metal particles are preferable.
- metal oxide particles examples include indium tin oxide (ITO) particles, antimony tin oxide (ATO) particles, zinc oxide (ZnO) particles, Al-doped zinc oxide (Al-doped ZnO) particles, fluorine-doped tin dioxide (F-doped) SnO 2 ) particles, niobium-doped titanium dioxide (Nb-doped TiO 2 ) particles, etc. may be mentioned.
- metal particles include silver (Ag) particles, gold (Au) particles, copper (Cu) particles, nickel (Ni) particles, and the like.
- a tungsten oxide type compound can also be used as an inorganic particle.
- the tungsten oxide based compound is preferably cesium tungsten oxide. For details of the tungsten oxide based compound, paragraph 0080 of JP-A-2016-006476 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- the content of the other infrared ray absorbers is preferably 1 to 30% by mass with respect to the total solid content of the composition for infrared ray transmission filters . 20 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 10 mass% or less is more preferable. 3 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 5 mass% or more is more preferable.
- the composition for an infrared transmission filter preferably contains a curable compound.
- a curable compound known compounds which can be crosslinked by a radical, an acid or heat can be used.
- a compound having a group having an ethylenically unsaturated bond, a compound having a cyclic ether group, and the like can be mentioned.
- the group having an ethylenically unsaturated bond include a vinyl group, a (meth) allyl group and a (meth) acryloyl group.
- the cyclic ether group may, for example, be an epoxy group or an oxetanyl group.
- the curable compound is preferably a radically polymerizable compound or a cationically polymerizable compound, and more preferably a radically polymerizable compound.
- the content of the curable compound is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the lower limit is, for example, more preferably 0.5% by mass or more, and still more preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is, for example, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.
- the curable compounds may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, it is preferable that a total amount becomes said range.
- the radically polymerizable compound is not particularly limited as long as it is a compound that can be polymerized by the action of a radical.
- a compound having one or more groups having an ethylenically unsaturated bond is preferable, a compound having two or more groups having an ethylenically unsaturated bond is more preferable, and a group having an ethylenically unsaturated bond Compounds having 3 or more of are more preferred.
- the upper limit of the number of groups having an ethylenically unsaturated bond is, for example, preferably 15 or less, more preferably 6 or less.
- a (meth) acryloyl group is preferable.
- the radically polymerizable compound is preferably a 3 to 15 functional (meth) acrylate compound, and more preferably a 3 to 6 functional (meth) acrylate compound.
- the radically polymerizable compound may be in the form of a monomer or a polymer, but a monomer is preferred.
- the molecular weight of the monomer type radically polymerizable compound is preferably 200 to 3,000. 2500 or less are preferable and, as for the upper limit of molecular weight, 2000 or less is still more preferable.
- the lower limit of the molecular weight is preferably 250 or more, and more preferably 300 or more.
- the content of the radically polymerizable compound is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the lower limit is, for example, more preferably 0.5% by mass or more, and still more preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is, for example, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.
- the radically polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more. When two or more radically polymerizable compounds are used in combination, the total amount thereof is preferably in the above range.
- (Cationically polymerizable compound) As a cationically polymerizable compound, the compound which has a cationically polymerizable group is mentioned.
- the cationically polymerizable group include cyclic ether groups such as epoxy group and oxetanyl group, and unsaturated carbon double bond groups such as vinyl ether group and isobutene group.
- the cationically polymerizable compound is preferably a compound having a cyclic ether group, and more preferably a compound having an epoxy group.
- the compound which has one or more epoxy groups in 1 molecule is mentioned, and the compound which has two or more epoxy groups is preferable.
- the number of epoxy groups is preferably 1 to 100 in one molecule.
- the upper limit of the epoxy group may be, for example, 10 or less, or 5 or less.
- the lower limit of the epoxy group is preferably 2 or more.
- the compound having an epoxy group may be a low molecular weight compound (for example, having a molecular weight of less than 2000, and further having a molecular weight of less than 1000), or a macromolecular (for example, having a molecular weight of 1000 or more, in the case of a polymer, a weight average molecular weight is 1000 or more) may be sufficient.
- the weight average molecular weight of the compound having an epoxy group is preferably 200 to 100,000, and more preferably 500 to 50,000.
- the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 10000 or less, more preferably 5000 or less, and still more preferably 3000 or less.
- an epoxy resin can be used preferably.
- the epoxy resin include epoxy resins which are glycidyl ethers of phenol compounds, epoxy resins which are glycidyl ethers of various novolak resins, alicyclic epoxy resins, aliphatic epoxy resins, heterocyclic epoxy resins, glycidyl ester resins
- Epoxy resin, glycidyl amine epoxy resin, epoxy resin obtained by glycidylating halogenated phenols, condensate of silicon compound having an epoxy group and silicon compound other than the above, polymerizable unsaturated compound having an epoxy group, and others Copolymers with other polymerizable unsaturated compounds may, for example, be mentioned.
- the epoxy equivalent of the epoxy resin is preferably 310 to 3300 g / eq, more preferably 310 to 1700 g / eq, and still more preferably 310 to 1000 g / eq.
- a commercial item can also be used for an epoxy resin.
- EHPE 3150 manufactured by Daicel Co., Ltd.
- EPICLON N-695 manufactured by DIC Co., Ltd.
- Marproof G-0150 M G-0105 SA, G-0130 SP, G-0250 SP, G-1005 S, G-1005 SA, G -1010S, G-2050M, G-01100, G-01758 (manufactured by NOF Corporation, epoxy group-containing polymer) and the like.
- the content of the cationically polymerizable compound is preferably 0.1 to 40% by mass with respect to the total solid content of the composition for infrared transmission filter.
- the lower limit is, for example, more preferably 0.5% by mass or more, and still more preferably 1% by mass or more.
- the upper limit is, for example, more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.
- the cationically polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more. When two or more types of cationically polymerizable compounds are used in combination, the total amount is preferably in the above range.
- composition for an infrared transmission filter contains a radically polymerizable compound and a cationically polymerizable compound
- the composition for an infrared transmission filter can contain a photoinitiator.
- a photoinitiator an optical radical polymerization initiator, an optical cationic polymerization initiator, etc. are mentioned. It is preferable to select and use according to the kind of curable compound.
- a radically polymerizable compound is used as the curable compound, it is preferable to use a photoradical polymerization initiator as the photoinitiator.
- a cationically polymerizable compound is used as the curable compound, it is preferable to use a photocationic polymerization initiator as the photoinitiator.
- limiting in particular as a photoinitiator It can select suitably from well-known photoinitiators. For example, compounds having photosensitivity to light in the ultraviolet region to the visible region are preferred.
- the content of the photoinitiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and still more preferably 1 to 20% by mass, relative to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter. If the content of the photoinitiator is in the above range, better sensitivity and pattern formability can be obtained.
- the composition for an infrared transmission filter may contain only one type of photoinitiator, or two or more types. When two or more types of photoinitiators are contained, it is preferable that the total amount of them becomes the said range.
- a radical photopolymerization initiator for example, a halogenated hydrocarbon derivative (for example, a compound having a triazine skeleton, a compound having an oxadiazole skeleton, etc.), an acylphosphine compound, a hexaarylbiimidazole, an oxime compound, an organic peroxide And thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ⁇ -hydroxy ketone compounds, ⁇ -amino ketone compounds and the like.
- a halogenated hydrocarbon derivative for example, a compound having a triazine skeleton, a compound having an oxadiazole skeleton, etc.
- an acylphosphine compound for example, a compound having a triazine skeleton, a compound having an oxadiazole skeleton, etc.
- an acylphosphine compound for example, a compound having a triazine skeleton, a
- the photopolymerization initiator is a trihalomethyl triazine compound, a benzyl dimethyl ketal compound, an ⁇ -hydroxy ketone compound, an ⁇ -amino ketone compound, an acyl phosphine compound, a phosphine oxide compound, a metallocene compound, an oxime compound, a triaryl imidazole from the viewpoint of exposure sensitivity.
- Dimers, onium compounds, benzothiazole compounds, benzophenone compounds, acetophenone compounds, cyclopentadiene-benzene-iron complexes, halomethyl oxadiazole compounds and 3-aryl substituted coumarin compounds are preferred, and oxime compounds, ⁇ -hydroxy ketone compounds, ⁇ -hydroxy ketone compounds More preferred are compounds selected from amino ketone compounds and acyl phosphine compounds, and more preferred are oxime compounds.
- the description in paragraphs 0065 to 0111 of JP-A-2014-130173 can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
- Examples of commercially available ⁇ -hydroxy ketone compounds include IRGACURE-184, DAROCUR-1173, IRGACURE-500, IRGACURE-2959, IRGACURE-127 (manufactured by BASF Corporation) and the like.
- Examples of commercially available ⁇ -amino ketone compounds include IRGACURE-907, IRGACURE-369, IRGACURE-379, and IRGACURE-379EG (manufactured by BASF Corporation).
- Examples of commercially available products of acyl phosphine compounds include IRGACURE-819, DAROCUR-TPO (all manufactured by BASF Corp.) and the like.
- the description in paragraphs 0212 to 0236 of International Publication WO 2016/190162 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- the oxime compound a compound described in JP-A-2001-233842, a compound described in JP-A-2000-80068, a compound described in JP-A-2006-342166, JP-A-2016-21012 The compounds described in and the like can be used.
- IRGACURE-OXE01, IRGACURE-OXE02, IRGACURE-OXE03, IRGACURE-OXE04 (above, made by BASF Corporation), TR-PBG-304 (made by Changzhou strong electronic new material Co., Ltd.), Adeka Optomer N-1919 (Photopolymerization initiator 2 described in JP-A-2012-14052, manufactured by ADEKA Co., Ltd.).
- the oxime compound it is also preferable to use a compound having no coloring property, or a compound having high transparency and which is difficult to discolor other components.
- the oxime compound which has a fluorine atom can also be used as an oxime compound.
- Specific examples of the oxime compound having a fluorine atom include the compounds described in JP-A-2010-262028, the compounds 24 and 36 to 40 described in JP-A-2014-500852, and JP-A-2013-164471. And the like (C-3) and the like, the contents of which are incorporated herein.
- an oxime compound having a nitro group can be used as the oxime compound.
- the oxime compound having a nitro group is also preferably a dimer.
- specific examples of the oxime compound having a nitro group compounds described in paragraphs 0031 to 0047 of JP2013-114249A and paragraphs 0008 to 0012 and 0070 to 0079 of JP2014-137466A, The compounds described in Paragraph Nos. 0007 to 0025 of Patent No. 4223071, Adeka ARKLS NCI-831 (manufactured by ADEKA Co., Ltd.) can be mentioned.
- an oxime compound having a benzofuran skeleton can also be used.
- Specific examples include OE-01 to OE-75 described in International Publication WO 2015/036910.
- the oxime compound is preferably a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength range of 350 nm to 500 nm, and more preferably a compound having a maximum absorption wavelength in a wavelength range of 360 nm to 480 nm.
- the oxime compound is preferably a compound having a high absorbance at 365 nm and 405 nm.
- the molar absorption coefficient of the oxime compound at 365 nm or 405 nm is preferably 1,000 to 300,000, more preferably 2,000 to 300,000, and 5,000 to 200, Particularly preferred is 000.
- the molar extinction coefficient of a compound can be measured using a known method. For example, it is preferable to measure at a concentration of 0.01 g / L using an ethyl acetate solvent with a spectrophotometer (Cary-5 spectrophotometer manufactured by Varian).
- the photo radical polymerization initiator contain an oxime compound and an ⁇ -amino ketone compound.
- the ⁇ -amino ketone compound is preferably 50 to 600 parts by mass, and more preferably 150 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the oxime compound.
- the content of the radical photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, still more preferably 1 to 20% by mass, relative to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter preferable. If the content of the photo radical polymerization initiator is in the above range, better sensitivity and pattern formability can be obtained.
- the composition for an infrared transmission filter may contain only one type of photo radical polymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types of photo radical polymerization initiators are contained, it is preferable that the total amount of them becomes the said range.
- Photo cationic polymerization initiator As a photocationic polymerization initiator, a photo-acid generator is mentioned. As a photoacid generator, an onium salt compound such as a diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, an iodonium salt or the like, which decomposes upon irradiation with light to generate an acid Sulfonate compounds such as sulfonate can be mentioned.
- the details of the photocationic polymerization initiator can be referred to the description of paragraphs 0139 to 0214 of JP-A-2009-258603, the contents of which are incorporated herein.
- the content of the cationic photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, still more preferably 1 to 20% by mass, relative to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter preferable. If the content of the photocationic polymerization initiator is in the above range, better sensitivity and pattern formability can be obtained.
- the composition for infrared ray transmission filter may contain only one type of photo cationic polymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types of photo cationic polymerization initiators are contained, the total amount of them is preferably in the above range.
- the composition for an infrared transmission filter preferably contains a resin.
- the resin is blended, for example, in applications of dispersing pigments and the like in the composition and applications of binders.
- resin used mainly for dispersing a pigment etc. is also called a dispersing agent.
- such application of the resin is an example, and the resin can also be used for purposes other than such application.
- the weight average molecular weight (Mw) of the resin is preferably 2,000 to 2,000,000.
- the upper limit is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less.
- 3,000 or more are preferable and, as for a minimum, 5,000 or more are more preferable.
- (meth) acrylic resin, epoxy resin, ene / thiol resin, polycarbonate resin, polyether resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyphenylene resin, polyarylene ether phosphine oxide resin, polyimide resin, Polyamide imide resin, polyolefin resin, cyclic olefin resin, polyester resin, styrene resin etc. are mentioned.
- One of these resins may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- cyclic olefin resin norbornene resin can be preferably used from a viewpoint of heat resistance improvement.
- Examples of commercially available products of norbornene resin include ARTON series (for example, ARTON F 4520) manufactured by JSR Corporation.
- the resin as described in the Example of international publication WO2016 / 088645 can also be used for resin.
- resin which has a repeating unit which has group which has an ethylenically unsaturated bond in a side chain as resin.
- Examples of the group having an ethylenically unsaturated bond include a (meth) acryloyl group).
- the main chain of the repeating unit and the group having an ethylenically unsaturated bond be bonded via a divalent linking group having an alicyclic structure.
- a resin having an acid group as the resin. According to this aspect, it is easy to form a pattern excellent in rectangularity.
- an acid group a carboxyl group, a phosphoric acid group, a sulfo group, a phenolic hydroxyl group etc. are mentioned, A carboxyl group is preferable.
- the resin having an acid group can be used, for example, as an alkali-soluble resin.
- a polymer having a carboxyl group in a side chain is preferable.
- alkali-soluble polymers such as methacrylic acid copolymer, acrylic acid copolymer, itaconic acid copolymer, crotonic acid copolymer, maleic acid copolymer, partially esterified maleic acid copolymer, novolac resin, etc.
- a phenolic resin, an acidic cellulose derivative having a carboxyl group in a side chain, and a resin obtained by adding an acid anhydride to a polymer having a hydroxy group are mentioned.
- copolymers of (meth) acrylic acid and other monomers copolymerizable therewith are suitable as the alkali-soluble resin.
- the resin having an acid group may further have a polymerizable group.
- the polymerizable group include allyl group, methallyl group, (meth) acryloyl group and the like.
- Commercially available products include Dianal NR series (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), Photomer 6173 (Carboxyl group-containing polyurethane acrylate oligomer, manufactured by Diamond Shamrock Co., Ltd.), Biscoat R-264, KS Resist 106 (all are Osaka organic) Chemical Industry Co., Ltd., Cyclomer P series (for example, ACA 230 AA), Plaxcel CF 200 series (all from Daicel Co., Ltd.), Ebecryl 3800 (Daicel UBC Co., Ltd.), Acrycure RD-F8 (Co., Ltd.) Nippon Catalyst Co., Ltd. and the like.
- the resin having an acid group is described in JP-A-2012-208494, paragraphs 0558 to 0571 (corresponding US patent application publication No. 2012/0235099, paragraphs 0685 to 0700), JP-A-2012-198408.
- No. 0076-0099 can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- the resin which has an acidic radical can also use a commercial item.
- Acrybase FF-426 manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.
- the like can be mentioned.
- the acid value of the resin having an acid group is preferably 30 to 200 mg KOH / g.
- the lower limit is preferably 50 mg KOH / g or more, and more preferably 70 mg KOH / g or more.
- 150 mgKOH / g or less is preferable and 120 mgKOH / g or less of an upper limit is more preferable.
- resin which has an acidic radical resin of the following structure etc. are mentioned, for example.
- resin of the following structural formulae Me represents a methyl group.
- the composition for infrared ray transmission filter can also contain resin as a dispersing agent.
- the dispersant includes an acidic dispersant (acidic resin) and a basic dispersant (basic resin).
- the acidic dispersant (acidic resin) represents a resin in which the amount of acid groups is larger than the amount of basic groups.
- the acidic dispersant (acidic resin) is preferably a resin in which the amount of acid groups accounts for 70 mol% or more when the total amount of the amount of acid groups and the amount of basic groups is 100 mol%. Resins consisting only of groups are more preferred.
- the acid group of the acidic dispersant (acidic resin) is preferably a carboxyl group.
- the acid value of the acidic dispersant is preferably 40 to 105 mg KOH / g, more preferably 50 to 105 mg KOH / g, and still more preferably 60 to 105 mg KOH / g.
- a basic dispersing agent represents resin whose quantity of a basic group is larger than the quantity of an acidic radical.
- the basic dispersant is preferably a resin in which the amount of basic groups exceeds 50% by mole, where the total amount of the amount of acid groups and the amount of basic groups is 100% by mole.
- the basic group possessed by the basic dispersant is preferably an amino group.
- the resin used as the dispersant preferably contains a repeating unit having an acid group.
- the resin used as the dispersing agent contains a repeating unit having an acid group, it is possible to further reduce the residue generated on the base of the pixel when forming a pattern by photolithography.
- the resin used as the dispersant is a graft copolymer.
- the graft copolymer is excellent in the dispersibility of the pigment and the dispersion stability after aging since the graft copolymer has affinity with the solvent by the graft chain.
- the details of the graft copolymer can be referred to the description of Paragraph Nos. 0025 to 0094 of JP-A-2012-255128, the contents of which are incorporated herein.
- the following resin is mentioned as a specific example of a graft copolymer.
- the following resin is also a resin having an acid group (alkali soluble resin).
- examples of the graft copolymer include the resins described in Paragraph Nos. 0072 to 0094 of JP 2012-255128 A, the contents of which are incorporated herein.
- an oligoimine dispersant containing a nitrogen atom in at least one of the main chain and the side chain as the resin (dispersant).
- the oligoimine dispersant comprises a structural unit having a partial structure X having a functional group having a pKa of 14 or less and a side chain containing a side chain Y having an atom number of 40 to 10,000, and having a main chain and a side chain
- the resin which has a basic nitrogen atom in at least one side is preferable.
- the basic nitrogen atom is not particularly limited as long as it is a nitrogen atom exhibiting basicity.
- oligoimine dispersant With regard to the oligoimine dispersant, the description in paragraphs [0102] to [0166] of JP 2012-255128 A can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- a resin having the following structure or a resin described in paragraph Nos. 0168 to 0174 of JP 2012-255128 A can be used.
- the dispersant is also available as a commercial product, and specific examples thereof include Disperbyk-111 (manufactured by BYK Chemie) and the like.
- pigment dispersants described in paragraphs 0041 to 0130 of JP-A-2014-130338 can also be used, the contents of which are incorporated herein.
- the resin etc. which have an acidic radical mentioned above can also be used as a dispersing agent.
- the content of the resin is preferably 14 to 70% by mass with respect to the total solid content of the composition for infrared transmission filter. 17 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 20 mass% or more is more preferable. 56 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 42 mass% or less is more preferable.
- the content of the resin having an acid group is preferably 14 to 70% by mass with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter. 17 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 20 mass% or more is more preferable. 56 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 42 mass% or less is more preferable.
- the lower limit of the mass ratio is preferably 0.5 or more, and more preferably 0.6 or more. 1.3 or less are preferable and, as for the upper limit of the said mass ratio, 1.2 or less is more preferable. If the mass ratio is in the above range, it is possible to form a pattern more excellent in rectangularity.
- the mass ratio of the radically polymerizable compound to the resin having an acid group is preferably such that the resin having a radically polymerizable compound / acid group is from 0.4 to 1.4.
- the lower limit of the mass ratio is preferably 0.5 or more, and more preferably 0.6 or more. 1.3 or less are preferable and, as for the upper limit of the said mass ratio, 1.2 or less is more preferable. If the mass ratio is in the above range, it is possible to form a pattern more excellent in rectangularity.
- the composition for an infrared transmission filter may further contain a pigment derivative.
- the pigment derivative include a compound having a structure in which a part of the pigment is substituted with an acid group, a basic group, a group having a salt structure, or a phthalimidomethyl group.
- the compound represented by Formula (B1) is preferable.
- P represents a dye structure
- L represents a single bond or a linking group
- X represents an acid group, a basic group, a group having a salt structure or a phthalimidomethyl group
- m is an integer of 1 or more
- N represents an integer of 1 or more, and when m is 2 or more, the plurality of L and X may be different from each other, and when n is 2 or more, the plurality of X may be different from each other.
- P represents a dye structure, and a pyrrolopyrrole dye structure, a diketopyrrolopyrrole dye structure, a quinacridone dye structure, an anthraquinone dye structure, a dianthraquinone dye structure, a benzoisoindole dye structure, a thiazine indigo dye structure , Azo dye structure, quinophthalone dye structure, phthalocyanine dye structure, naphthalocyanine dye structure, dioxazine dye structure, perylene dye structure, perinone dye structure, benzimidazolone dye structure, benzothiazole dye structure, benzoimidazole dye structure and benzoxazole dye structure
- At least one selected from pyrrolopyrrole dye structures, diketopyrrolopyrrole dye structures, quinacridone dye structures and benzimidazolone dye structures is more preferred, and pyro Pyrrole dye structure is particularly preferred.
- L represents a single bond or a linking group.
- the linking group is preferably a group consisting of 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 sulfur atoms. It may be unsubstituted or may further have a substituent.
- X represents an acid group, a basic group, a group having a salt structure or a phthalimidomethyl group, and is preferably an acid group or a basic group.
- an acid group a carboxyl group, a sulfo group, etc. are mentioned.
- An amino group is mentioned as a basic group.
- Patent Publication Nos. Hei 3-45662, Hei 4-285669, Hei 6-145546, Hei 6-212088, Hei 6-240158, Hei 10-30063, The compounds described in JP-A-10-195326, International Publication WO2011 / 024896, paragraph Nos. 0086 to 0098, International Publication WO2012 / 102399, paragraph Nos. 0063 to 0094, etc. can also be used, and the contents thereof It is incorporated in the specification.
- the content of the pigment derivative is preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment. 3 mass parts or more are preferable, and 5 mass parts or more of a lower limit are more preferable. 40 mass parts or less are preferable, and 30 mass parts or less are more preferable.
- a pigment derivative may use only 1 type and may use 2 or more types. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes said range.
- the composition for an infrared transmission filter can contain a solvent.
- the solvent include organic solvents.
- the solvent is basically not particularly limited as long as the solubility of each component and the coating property of the composition are satisfied.
- the organic solvent include, for example, esters, ethers, ketones, aromatic hydrocarbons and the like. For details of these, reference can be made to paragraph No. 0223 of International Publication WO 2015/166779, the content of which is incorporated herein. Further, ester solvents substituted with a cyclic alkyl group and ketone solvents substituted with a cyclic alkyl group can also be preferably used.
- the organic solvent examples include dichloromethane, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, butyl acetate, methyl 3-methoxypropionate, 2-heptanone, cyclohexanone, Examples include cyclohexyl acetate, cyclopentanone, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monomethyl ether acetate.
- the organic solvent may be used singly or in combination of two or more.
- 3-methoxy-N, N-dimethylpropanamide and 3-butoxy-N, N-dimethylpropanamide are also preferable from the viewpoint of solubility improvement.
- aromatic hydrocarbons benzene, toluene, xylene, ethylbenzene etc.
- a solvent having a low metal content it is preferable to use a solvent having a low metal content, and the metal content of the solvent is preferably, for example, 10 parts per billion or less. If necessary, a solvent having a mass ppt (parts per trillion) level may be used, and such a high purity solvent is provided by, for example, Toyo Gosei Co., Ltd. (Chemical Industry Daily, November 13, 2015).
- a method of removing impurities such as metal from the solvent for example, distillation (molecular distillation, thin film distillation, etc.) and filtration using a filter can be mentioned.
- distillation molecular distillation, thin film distillation, etc.
- filtration using a filter As a filter hole diameter of a filter used for filtration, 10 micrometers or less are preferred, 5 micrometers or less are more preferred, and 3 micrometers or less are still more preferred.
- the material of the filter is preferably polytetrafluoroethylene, polyethylene or nylon.
- the solvent may contain isomers (compounds having the same number of atoms but different structures). Moreover, only one type of isomer may be contained, or two or more types may be contained.
- the organic solvent preferably has a peroxide content of 0.8 mmol / L or less, and more preferably contains substantially no peroxide.
- the content of the solvent is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 90% by mass, and still more preferably 30 to 90% by mass, with respect to the total amount of the curable composition. Further, in some cases, it is preferable that the curable composition does not contain aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, etc.) as a solvent because of environmental reasons and the like.
- aromatic hydrocarbons benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, etc.
- the composition for an infrared transmission filter can contain a polymerization inhibitor.
- a polymerization inhibitor hydroquinone, p-methoxyphenol, di-tert-butyl-p-cresol, pyrogallol, tert-butyl catechol, benzoquinone, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), Examples include 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol) and N-nitrosophenylhydroxyamine salts (ammonium salts, cerous salts and the like). Among them, p-methoxyphenol is preferred.
- the content of the polymerization inhibitor is preferably 0.001 to 5% by mass relative to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the composition for infrared ray transmission filter can contain a silane coupling agent.
- the silane coupling agent means a silane compound having a hydrolyzable group and other functional groups.
- the hydrolyzable group is a substituent which is directly bonded to a silicon atom and can form a siloxane bond by at least one of a hydrolysis reaction and a condensation reaction.
- a hydrolysable group a halogen atom, an alkoxy group, an acyloxy group etc. are mentioned, for example, An alkoxy group is preferable. That is, the silane coupling agent is preferably a compound having an alkoxysilyl group.
- a vinyl group, a styryl group, a (meth) acryloyl group, a mercapto group, an epoxy group, an oxetanyl group, an amino group, a ureido group, a sulfide group, an isocyanate group, a phenyl group, for example And the like, and (meth) acryloyl group and epoxy group are preferable.
- examples of commercially available silane coupling agents include KBM-602 (manufactured by Shin-Etsu Silicone).
- examples of the silane coupling agent include compounds described in paragraphs 0018 to 0036 of JP 2009-288703, and compounds described in paragraphs 0056 to 0066 of JP 2009-242604, and the contents thereof Is incorporated herein.
- the content of the silane coupling agent is preferably 0.01 to 15.0% by mass, and more preferably 0.05 to 10.0% by mass, relative to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter. Only one type of silane coupling agent may be used, or two or more types may be used. In the case of two or more types, the total amount is preferably in the above range.
- the composition for infrared ray transmission filter may contain a surfactant.
- a surfactant various surfactants such as a fluorine-based surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicon-based surfactant can be used.
- the surfactant can be referred to paragraphs WO238 / 0245 of International Publication WO2015 / 166779, and paragraphs 0258-0265 of International Publication WO2016 / 190162, the contents of which are incorporated herein.
- the surfactant is preferably a fluorine-based surfactant.
- the liquid properties in particular, the fluidity
- the liquid saving property can be further improved.
- a film with small thickness unevenness can also be formed.
- the fluorine content in the fluorine-based surfactant is preferably 3 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 7 to 25% by mass.
- the fluorine-based surfactant having a fluorine content in this range is effective in terms of the uniformity of the thickness of the coating film and the liquid saving property, and the solubility in the composition is also good.
- fluorine-based surfactant examples include the surfactants described in paragraph Nos. 0060 to 0064 of JP-A-2014-41318 (paragraph Nos. 0060 to 0064 of corresponding international publication 2014/17669) and the like, and the like. Examples thereof include the surfactants described in paragraphs 0117 to 0132 of JP2011-132503A, the contents of which are incorporated herein.
- the fluorine-based surfactant is a molecular structure having a functional group containing a fluorine atom, and an acrylic compound in which a portion of the functional group containing a fluorine atom is cleaved when heat is applied to volatilize the fluorine atom is also preferable. It can be used.
- a fluorochemical surfactant Megafuck DS series (Chemical Chemical Daily, February 22, 2016) manufactured by DIC Corporation (Nikkei Sangyo Shimbun, February 23, 2016), for example, Megafuck DS -21 can be mentioned.
- fluorinated surfactant it is also preferable to use a polymer of a fluorine atom-containing vinyl ether compound having a fluorinated alkyl group or a fluorinated alkylene ether group and a hydrophilic vinyl ether compound as the fluorinated surfactant.
- fluorine-based surfactants can be referred to the description of JP-A-2016-216602, the contents of which are incorporated herein.
- the fluorine-based surfactant a block polymer can also be used.
- the fluorine-based surfactant has a repeating unit derived from a (meth) acrylate compound having a fluorine atom and two or more (preferably five or more) alkyleneoxy groups (preferably ethyleneoxy and propyleneoxy) (meth)
- a fluorine-containing polymer compound containing a repeating unit derived from an acrylate compound can also be preferably used.
- the following compounds are also exemplified as the fluorinated surfactant used in the present invention.
- the weight average molecular weight of the above-mentioned compounds is preferably 3,000 to 50,000, for example, 14,000. In the above compounds,% indicating the proportion of repeating units is mol%.
- a fluorine-based surfactant a fluorine-containing polymer having an ethylenically unsaturated group in the side chain can also be used.
- compounds described in paragraph Nos. 0050 to 0090 and paragraphs 0289 to 0295 of JP-A-2010-164965 for example, Megaface RS-101, RS-102, RS-718K manufactured by DIC Corporation. , RS-72-K and the like.
- the fluorine-based surfactant compounds described in Paragraph Nos. 0015 to 0158 of JP-A-2015-117327 can also be used.
- the content of the surfactant is preferably 0.001% by mass to 5.0% by mass, and more preferably 0.005% to 3.0% by mass, with respect to the total solid content of the composition for an infrared transmission filter.
- the surfactant may be only one type, or two or more types. In the case of two or more types, the total amount is preferably in the above range.
- the composition for an infrared transmission filter can contain an ultraviolet absorber.
- an ultraviolet absorber conjugated diene compounds, aminobutadiene compounds, methyldibenzoyl compounds, coumarin compounds, salicylate compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds, acrylonitrile compounds, hydroxyphenyl triazine compounds and the like can be used. The details of these can be referred to the descriptions of paragraphs 0052 to 0072 of JP 2012-208374 A and paragraphs 0317 to 0334 of JP 2013-68814 A, the contents of which are incorporated herein.
- Examples of commercially available conjugated diene compounds include UV-503 (manufactured by Daito Kagaku Co., Ltd.).
- MYUA series Carbonate Formula Daily, February 1, 2016 made by Miyoshi Yushi may be used.
- the content of the ultraviolet absorber is preferably 0.01 to 10% by mass, and more preferably 0.01 to 5% by mass, with respect to the total solid content of the composition for infrared transmission filters .
- the ultraviolet absorber may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes said range.
- the composition for an infrared transmission filter can contain an antioxidant.
- an antioxidant a phenol compound, a phosphite compound, a thioether compound etc. are mentioned.
- the phenolic compound any phenolic compound known as a phenolic antioxidant can be used.
- a preferable phenol compound a hindered phenol compound is mentioned.
- part (ortho position) adjacent to phenolic hydroxyl group is preferable.
- the aforementioned substituent is preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 22 carbon atoms.
- the antioxidant is also preferably a compound having a phenol group and a phosphite group in the same molecule.
- a phosphorus antioxidant can also be used conveniently for antioxidant.
- a phosphorus antioxidant tris [2-[[2,4,8,10-tetrakis (1,1-dimethylethyl) dibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphepin-6 -Yl] oxy] ethyl] amine, tris [2-[(4,6,9,11-tetra-tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphepin-2-yl And the like]) oxy] ethyl] amine, ethyl phosphite bis (2,4-di-tert-butyl-6-methylphenyl) and the like.
- antioxidants examples include Adekastab AO-20, Adekastab AO-30, Adekastab AO-40, Adekastab AO-50, Adekastab AO-50F, Adekastab AO-60, Adekastab AO-60G, Adekastab AO-80. And Adekastab AO-330 (above, ADEKA Co., Ltd.) and the like.
- the content of the antioxidant is preferably 0.01 to 20% by mass, preferably 0.3 to 15% by mass, with respect to the total solid content of the composition for infrared transmission filter. It is more preferable that One type of antioxidant may be used or two or more types may be used. When using 2 or more types, it is preferable that a total amount becomes said range.
- the composition for an infrared transmission filter may be, if necessary, a sensitizer, a curing accelerator, a filler, a thermal curing accelerator, a plasticizer and other auxiliary agents (eg, conductive particles, a filler, an antifoamer, Flame retardants, leveling agents, release accelerators, perfumes, surface tension modifiers, chain transfer agents, etc.) may be contained. Properties such as film physical properties can be adjusted by appropriately containing these components. These components are described, for example, in JP-A-2012-003225, paragraph No. 0183 or later (corresponding to US Patent Application Publication No. 2013/0034812, paragraph No. 0237), JP-A-2008-250074, paragraph The descriptions of numbers 0101 to 0104, 0107 to 0109, etc. can be referred to, and the contents thereof are incorporated herein.
- the viscosity (25 ° C.) of the composition for an infrared transmission filter is preferably, for example, 1 to 100 mPa ⁇ s when a film is formed by coating.
- the lower limit is preferably 2 mPa ⁇ s or more, and more preferably 3 mPa ⁇ s or more.
- the upper limit is more preferably 50 mPa ⁇ s or less, still more preferably 30 mPa ⁇ s or less, and particularly preferably 15 mPa ⁇ s or less.
- the color filter composition preferably contains a chromatic coloring agent.
- the chromatic coloring agent may be a pigment or a dye.
- the details of the chromatic coloring agent include those described above.
- the content of the chromatic coloring agent is preferably 0.1 to 70% by mass with respect to the total solid content of the composition for a color filter. 0.5 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 1.0 mass% or more is more preferable. 60 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 50 mass% or less is more preferable.
- the composition for a color filter may further contain a curable compound, a photoinitiator, a resin, a solvent, a polymerization inhibitor, a surfactant, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and the like.
- a curable compound a photoinitiator, a resin, a solvent, a polymerization inhibitor, a surfactant, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and the like.
- composition for infrared cut filter which can be preferably used for formation of an infrared cut filter layer is explained.
- the composition for infrared cut filter preferably contains an infrared absorbing dye.
- the details of the infrared absorbing dye include those described above.
- the content of the infrared absorbing dye is preferably 0.1 to 70% by mass with respect to the total solid content of the infrared cut filter composition. 0.5 mass% or more is preferable, and, as for a lower limit, 1.0 mass% or more is more preferable. 60 mass% or less is preferable, and, as for the upper limit, 50 mass% or less is more preferable.
- the composition for infrared cut filter may further contain a curable compound, a photoinitiator, a resin, a solvent, a polymerization inhibitor, a surfactant, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant and the like.
- a curable compound a photoinitiator, a resin, a solvent, a polymerization inhibitor, a surfactant, a silane coupling agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant and the like.
- the kit of the present invention is a kit used for the method of manufacturing the light sensor of the present invention described above, A resist composition used for forming a resist film pattern, which contains a resin having a repeating unit having an acid-degradable group described above, and a photoacid generator, and has a solid content concentration of 25% by mass or more. And an infrared ray transmitting filter composition containing a coloring material. The details of the resist composition and the composition for an infrared transmission filter are as described above.
- the kit of the present invention preferably further comprises at least one selected from a color filter composition and an infrared ray cut filter composition.
- Resin A Resin of the following structure.
- the numerical value attached to the repeating unit is a molar ratio.
- Resin B Resin of the following structure.
- the numerical value attached to the repeating unit is a molar ratio.
- Resin C Resin of the following structure.
- the numerical value attached to the repeating unit is a molar ratio.
- Resin D Resin of the following structure.
- the numerical value attached to the repeating unit is a molar ratio.
- Resin E Resin of the following structure.
- the numerical value attached to the repeating unit is a molar ratio.
- the compositional ratio of the resin was calculated by 1 H-NMR (nuclear magnetic resonance) or 13 C-NMR measurement.
- the weight average molecular weight (Mw: in terms of polystyrene) of the resin was calculated by GPC (solvent: THF) measurement.
- composition for forming an infrared ray transmission filter layer (IR transmission composition)> (Preparation of pigment dispersions R-1, R-2, B-1, B-2, Y-1, Y-2, V-1, IR-1, Bk-2)
- IR transmission composition Preparation of pigment dispersions R-1, R-2, B-1, B-2, Y-1, Y-2, V-1, IR-1, Bk-2)
- the raw materials described in the following table are mixed, 230 parts by mass of zirconia beads having a diameter of 0.3 mm are further added, dispersion treatment is performed for 5 hours using a paint shaker, and the beads are separated by filtration to obtain each pigment dispersion Manufactured.
- IR transmitting compositions 1 to 4 were prepared by mixing the raw materials described in the following table.
- C4 Disperbyk-111 (manufactured by BYK Chemie)
- a p-type silicon substrate was used as a support. Boron was introduced into the p-type silicon substrate by ion implantation and heat treatment was performed to form an n-type well having a surface concentration of about 2 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 .
- the resist composition described in the following table was applied to the surface of the p-type silicon substrate on which the n-type well was formed, and a pattern was formed to form a resist pattern having a film thickness described in the following table.
- the resist pattern was formed such that one side of the photodiode portion formed by ion implantation had a width of 1.75 ⁇ m.
- phosphorus was implanted into the support at a dose of 2 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 and an energy of 80 KeV by ion implantation to form a p-type photodiode portion.
- the resist pattern was peeled and removed.
- the gate oxide film is formed only on the photodiode portion.
- boron was implanted under the conditions of a dose amount of 2 ⁇ 10 12 cm ⁇ 2 and an energy of 35 KeV by an ion implantation method to the support from which the resist pattern was peeled, to form a p-type first channel doped region. .
- a resist pattern covering the photodiode portion and the first channel doped region is formed on the support, and the ion implantation method is performed using this resist pattern as a mask, and the dose of phosphorus is 6 ⁇ 10 12 cm ⁇ 2 and the energy is 50 KeV.
- a phosphorus-doped polysilicon control electrode was formed on the support, and patterning was performed to form a control electrode.
- a MOS (metal-oxide-semiconductor) transistor was formed according to a known method.
- a first interlayer insulating film, a contact, a first metal interconnection, a second interlayer insulating film, a via for connecting the first metal interconnection and the second metal interconnection, a second metal interconnection, a passivation film It formed one by one.
- CT-4000 manufactured by Fujifilm Electronics Materials Co., Ltd.
- the IR transmitting composition was applied to form an infrared transmitting filter layer with a thickness of 1 ⁇ m to manufacture a light sensor.
- the light sensor of the example had a higher S / N ratio to infrared light than the light sensor of the comparative example.
- Example 1 light was produced in the same manner as in Example 1 except that, at the time of ion implantation of phosphorus, the dose amount was changed to the conditions of 8 ⁇ 10 13 cm ⁇ 2 and energy of 120 KeV to form the photodiode portion of the p layer.
- the sensor was manufactured.
- the S / N ratio of this light sensor was 57, which was a good result.
- the same effect can be obtained by changing the photoinitiator used for the IR transmission composition to the same amount of IRGACURE OXE01 (manufactured by BASF, photo radical polymerization initiator).
- Test Example 2 The composition for an infrared ray cut filter was applied to the infrared ray receiving element of each of Examples 1 to 11 manufactured in Test Example 1 by spin coating so that the film thickness after film formation was 1.0 ⁇ m. Subsequently, it heated at 100 degreeC for 2 minutes using the hotplate. Next, using an i-line stepper exposure apparatus FPA-3000i5 + (Canon Co., Ltd.), exposure was performed at a dose of 1000 mJ / cm 2 through a mask having a 2 ⁇ m square Bayer pattern. Subsequently, paddle development was performed at 23 ° C. for 60 seconds using a 0.3% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- TMAH tetramethylammonium hydroxide
- the red composition was patterned on the Bayer pattern of the infrared cut filter layer by heating at 200 ° C. for 5 minutes using a hot plate.
- the Green composition and the Blue composition were sequentially patterned to form colored patterns of red, green and blue to form a color filter layer.
- the above-mentioned IR transmitting composition 1 was applied by spin coating so that the film thickness after film formation was 2.0 ⁇ m.
- the obtained light sensor was irradiated with light from an infrared light emitting diode (infrared LED) light source under a low illuminance environment (0.001 Lux), an image was captured, and the image performance was evaluated.
- the S / N ratio to infrared was high, and the subject could be clearly recognized on the image. In addition, the incident angle dependency was good.
- composition for infrared cut filter, Red composition, Green composition and Blue composition used in Test Example 2 are as follows.
- Infrared absorber dispersion ⁇ 43.8 parts by mass Resin 103 ⁇ ⁇ ⁇ 5.5 parts by mass Polymerizable compound (ALONIX TO-2349, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) ⁇ 3.2 parts by mass Polymerizable compound (NK ester A-TMMT, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 3.2 parts by mass Photopolymerization initiator (IRGACURE-OXE01, manufactured by BASF Corporation) 1 part by mass ultraviolet light absorber (UV-503 Daito Chemical Co., Ltd.
- Red composition Red pigment dispersion liquid: 51.7 parts by mass Resin 104 (40% by mass PGMEA solution) 0.6 parts by mass Polymerizable compound 104: 0.6 parts by mass Photopolymerization initiator (IRGACURE-OXE01, BASF Manufactured by Co., Ltd. ⁇ 0.3 mass part surfactant 101 ⁇ 4.2 mass part PGMEA ⁇ ⁇ 42.6 mass part
- Green composition Green pigment dispersion ⁇ 73.7 parts by mass Resin 104 (40 mass% PGMEA solution) ⁇ 0.3 part by mass Polymerizable compound 101 ⁇ 1.2 parts by mass Photopolymerization initiator (IRGACURE-OXE01, BASF Corporation: 0.6 parts by weight
- Surfactant 101 4.2 parts by weight UV absorber (UV-503, manufactured by Daito Chemical Industries, Ltd.): 0.5 parts by weight PGMEA ⁇ 19.5 parts by mass
- the raw materials used for the infrared cut filter composition, the red composition, the green composition, and the blue composition are as follows.
- Infrared absorber dispersion liquid 2.5 parts by mass of infrared absorber A1, 0.5 parts by mass of pigment derivative B1, 1.8 parts by mass of dispersant C1, and 79.3 parts by mass of PGMEA are mixed To the mixed solution, 230 parts by mass of zirconia beads having a diameter of 0.3 mm were added, dispersion treatment was performed for 5 hours using a paint shaker, and the beads were separated by filtration to produce an infrared absorbent dispersion.
- Infrared absorbing agent A1 : Compound (A1) of the following structure.
- Pigment derivative B1 Compound (B1) of the following structure.
- the numerical value appended to the main chain is the molar ratio, and the numerical value appended to the side chain is the number of repeating units.
- Red pigment dispersion C.I. I. Pigment Red 254, 9.6 parts by mass
- C.I. I. A mixture of 4.3 parts by mass of Pigment Yellow 139, 6.8 parts by mass of a dispersant (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie), and 79.3 parts by mass of PGMEA is 0.3 mm in diameter 230 parts by mass of zirconia beads were added, dispersion was performed for 3 hours using a paint shaker, and the beads were separated by filtration to prepare a red pigment dispersion.
- a dispersant Dispersant (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie)
- 83.1 parts by mass of PGMEA is 0.3 mm in diameter 230 parts by mass of zirconia beads were added, dispersion was performed for 3 hours using a paint shaker, and the beads were separated by filtration to produce a green pigment dispersion.
- Blue pigment dispersion C.I. I. Pigment Blue 15: 6, 9.7 parts by mass, C.I. I. A mixture of 2.4 parts by mass of Pigment Violet 23, 5.5 parts by mass of a dispersant (Disperbyk-161, manufactured by BYK Chemie), and 82.4 parts by mass of PGMEA is 0.3 mm in diameter 230 parts by mass of zirconia beads were added, dispersion was performed for 3 hours using a paint shaker, and the beads were separated by filtration to produce a blue pigment dispersion.
- Polymerizable compound 101 KAYARAD DPHA (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
- Polymerizable compound 104 the following structure
- Support body 2 Pattern of resist film (resist pattern) 3: Photodiode section 110: Infrared light receiving element 111: Infrared cut filter layer 112: Color filter layer 114: Infrared transmission filter layer 115: 115 Microlens, 116: flattening layer
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Abstract
赤外線のS/N比を高めて検出できる赤外線受光素子の製造方法および光センサの製造方法を提供する。また、積層体、レジスト組成物およびキットを提供する。 本発明の赤外線受光素子の製造方法は、レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う。また、本発明の光センサの製造方法は、本発明の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する。
Description
本発明は、赤外線受光素子の製造方法および光センサの製造方法に関する。また、本発明は、赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体およびレジスト組成物に関する。また、本発明は、光センサの製造方法に用いられるキットに関する。
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ機能付き携帯電話などには、カラー画像の固体撮像素子である、CCD(電荷結合素子)や、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)が用いられている。これら固体撮像素子の製造工程においては、支持体上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入することが行なわれている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、特許文献3には、酸の作用によりアルカリ可溶性が増大する樹脂成分(A)および露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)が有機溶剤(S)に溶解してなり、有機溶剤(S)が、プロピレングリコールモノメチルエーテル10~95質量%と、その他の溶剤(S2)5~90質量%との混合溶剤であるポジ型レジスト組成物を用いて膜厚1~15μmの厚膜レジスト膜を形成する工程、厚膜レジスト膜を選択的に露光する工程、および厚膜レジスト膜をアルカリ現像してレジストパターンを形成する工程を含むレジストパターン形成方法に関する発明が記載されている。
一方、近年において、赤外線に感知する光センサについての検討がなされている。赤外線は可視光線に比べて波長が長いので散乱しにくく、距離計測や、3次元計測などにも活用可能である。また、赤外線は人間、動物などの目に見えないので、夜間に被写体を赤外線で照らしても被写体に気付かれることなく、夜行性の野生動物を撮影する用途、防犯用途として相手を刺激せずに撮影することにも使用可能である。このように、赤外線に感知する光センサは、様々な用途に展開が可能である。
光センサにおいて、センシング精度や画質などを高めるにあたり、目的の光の信号/雑音比(S/N比)を高めて検出することが望ましい。
一方、従来の可視光の受光に用いられる素子の製造においては、支持体上に厚さ4μm以下のレジスト膜のパターンを形成したのち、このレジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行っていた。本発明者の検討によれば、このような素子を用いて赤外線に感知する光センサを製造したところ、ノイズを含みやすく、赤外線に対するS/N比が十分ではないことが分かった。
よって、本発明の目的は、赤外線のS/N比を高めて検出できる赤外線受光素子の製造方法および光センサの製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、この赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体およびレジスト組成物を提供することにある。また、本発明の目的は、この光センサの製造方法に用いられるキットを提供することにある。
本発明者の検討によれば、支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、このレジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行うことにより、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。よって、本発明は以下を提供する。
<1> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法。
<2> レジスト組成物の1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成する、<1>に記載の赤外線受光素子の製造方法。
<3> レジスト組成物の固形分濃度が25質量%以上である、<1>または<2>に記載の赤外線受光素子の製造方法。
<4> レジスト組成物の25℃における粘度が100~1000mPa・sである、<1>~<3>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<5> レジスト組成物は樹脂を含み、レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量が95.0~99.9質量%である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<6> 樹脂の大西パラメータが3.0以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<7> 樹脂の大西パラメータが2.8以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<8> レジスト組成物は、ポジ型感光性組成物である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<9> レジスト組成物は、酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、光センサの製造方法。
<11> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体であって、
支持体上に、厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを有する、積層体。
<12> レジスト膜は樹脂を含み、樹脂の大西パラメータが3.0以下である、<11>に記載の積層体。
<13> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う赤外線受光素子の製造方法の、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物であって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上であるレジスト組成物。
<14> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成し、
次いで、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行って赤外線受光素子を製造し、
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、
光センサの製造方法に用いられるキットであって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上である、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物と、
色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物と、を含むキット。
<1> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法。
<2> レジスト組成物の1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成する、<1>に記載の赤外線受光素子の製造方法。
<3> レジスト組成物の固形分濃度が25質量%以上である、<1>または<2>に記載の赤外線受光素子の製造方法。
<4> レジスト組成物の25℃における粘度が100~1000mPa・sである、<1>~<3>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<5> レジスト組成物は樹脂を含み、レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量が95.0~99.9質量%である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<6> 樹脂の大西パラメータが3.0以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<7> 樹脂の大西パラメータが2.8以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<8> レジスト組成物は、ポジ型感光性組成物である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<9> レジスト組成物は、酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有する、<1>~<8>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、光センサの製造方法。
<11> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体であって、
支持体上に、厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを有する、積層体。
<12> レジスト膜は樹脂を含み、樹脂の大西パラメータが3.0以下である、<11>に記載の積層体。
<13> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う赤外線受光素子の製造方法の、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物であって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上であるレジスト組成物。
<14> レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成し、
次いで、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行って赤外線受光素子を製造し、
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、
光センサの製造方法に用いられるキットであって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上である、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物と、
色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物と、を含むキット。
本発明によれば、赤外線のS/N比を高めて検出できる赤外線受光素子の製造方法および光センサの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、この赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体およびレジスト組成物を提供することができる。また、この光センサの製造方法に用いられるキットを提供することができる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、(メタ)アリル基は、アリルおよびメタリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。GPCは、HLC-8120(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSK gel Multipore HXL-M (東ソー(株)製、7.8mmID×30.0cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた方法に準ずる事ができる。
本明細書において、赤外線とは、波長700~2500nmの光をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含する。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含する。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線を用いた描画も露光に含める。また、露光に用いられる光としては、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等の活性光線または放射線が挙げられる。
本明細書において、(メタ)アリル基は、アリルおよびメタリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。GPCは、HLC-8120(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSK gel Multipore HXL-M (東ソー(株)製、7.8mmID×30.0cm)を、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた方法に準ずる事ができる。
本明細書において、赤外線とは、波長700~2500nmの光をいう。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全成分から溶剤を除いた成分の総質量をいう。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<赤外線受光素子の製造方法、光センサの製造方法>
本発明の赤外線受光素子の製造方法は、レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う工程を含むことを特徴とする。
本発明の赤外線受光素子の製造方法は、レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、レジスト膜のパターンをマスクとして支持体に対してイオン注入を行う工程を含むことを特徴とする。
また、本発明の光センサの製造方法は、本発明の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する工程を含むことを特徴とする。
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する工程を含むことを特徴とする。
本発明によれば、支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成して、支持体に対してイオン注入を行うことにより、支持体におけるレジスト膜で覆われた部位では、レジスト膜によってイオン注入時に打ち込まれたイオンを効果的に遮蔽でき、支持体にイオンが注入されることを効果的に抑制できると考えられる。このため、支持体のレジスト膜から露出した部位に対して選択的にイオンを注入できると考えられる。支持体に対してこのようにイオン注入を行うことにより、詳細な理由は不明であるが、赤外線に対する感度を高めつつ、ノイズに対する感度を低下させることができ、その結果、後述する実施例に示されるように、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子や光センサを製造することができる。
なお、本明細書において、「赤外線受光素子」とは、赤外線の受光に用いられる素子のことを意味する。本発明における「赤外線受光素子」は、赤外線のみの受光に用いられるものに限定されず、赤外線の他に、更に、赤外線以外の光(例えば可視光など)を受光するものであってもよい。例えば、素子の一部の領域で赤外線を受光させ、他の領域で赤外線以外の光(例えば可視光など)を受光させるものであってもよい。赤外線以外の光を受光させるかどうかは、光センサの用途や目的に応じて適宜選択することができる。
以下、本発明の赤外線受光素子の製造方法および光センサの製造方法について詳細に説明する。
(赤外線受光素子の製造方法)
[レジストパターンを形成する工程]
本発明の赤外線受光素子の製造方法においては、レジスト組成物を用いて支持体1上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターン2を形成する(図1)。本発明では、支持体1上にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対してパターン形成を行ってレジスト膜のパターン2を形成することが好ましい。以下、レジスト膜のパターンをレジストパターンともいう。
[レジストパターンを形成する工程]
本発明の赤外線受光素子の製造方法においては、レジスト組成物を用いて支持体1上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターン2を形成する(図1)。本発明では、支持体1上にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対してパターン形成を行ってレジスト膜のパターン2を形成することが好ましい。以下、レジスト膜のパターンをレジストパターンともいう。
支持体の種類としては、特に限定は無い。例えば、シリコン基板、ZnO基板等の公知の半導体基板を用いることができる。また、支持体としてInGaAs基板を用いることも好ましい。InGaAs基板は、波長1000nmを超える光に対する感度が良好であるため、InGaAs基板を用いることで、波長1000nmを超える光に対する感度に優れた赤外線受光素子を製造することができる。これらの基板は、ホウ素、アルミニウム、リン、ヒ素などの不純物がドーピングされていてもよい。
レジストパターン2の厚さは、5μm以上であり、6μm以上であることが好ましく、7μm以上であることがより好ましく、8μm以上であることが更に好ましい。上限は特に限定はないが、レジストのパターン形状の観点から15μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。レジストパターン2の厚さが5μm以上であれば、イオン注入時において、打ち込まれたイオンを効果的に遮蔽できる。レジストパターン2の厚さが15μm以下(好ましくは10μm以下)であれば、良好なパターン形状を維持でき、その結果、イオン注入時において狙った範囲に効率よくイオンを注入することができ、赤外線に対するS/N比をより高めることができる。
上記厚さのレジストパターン2は、レジスト組成物を2回以上塗り重ねて形成してもよいが、製造コストの観点から1回の塗布で形成することが好ましい。すなわち、レジスト組成物の1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対してパターン形成を行って、厚さ5μm以上のレジストパターン2を形成することが好ましい。
上記厚さのレジストパターン2は、レジスト組成物を2回以上塗り重ねて形成してもよいが、製造コストの観点から1回の塗布で形成することが好ましい。すなわち、レジスト組成物の1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成し、このレジスト膜に対してパターン形成を行って、厚さ5μm以上のレジストパターン2を形成することが好ましい。
レジスト組成物としては、ポジ型感光性組成物、ネガ型感光性組成物のいずれでもよいが、微細なパターンを形成し易いという理由からポジ型感光性組成物であることが好ましい。
レジスト組成物の固形分濃度は、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、31質量%以上であることが更に好ましく、32質量%以上であることが特に好ましい。レジスト組成物の固形分濃度が25質量%以上であれば、1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成し易い。特に、レジスト組成物の固形分濃度が30質量%以上の場合においては、パターン形状の良いレジストパターンを形成し易い。レジスト組成物の固形分濃度の上限は、45質量%以下であることが好ましく、42.5質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
レジスト組成物の25℃における粘度は、塗布性の観点から30~1000mPa・sであることが好ましく、100~1000mPa・sであることがより好ましい。上限は、800mPa・s以下であることが好ましく、700mPa・s以下であることがより好ましく、600mPa・s以下であることが更に好ましい。下限は、150mPa・s以上であることが好ましく、200mPa・s以上であることがより好ましく、300mPa・s以上であることが更に好ましい。
本発明で用いられるレジスト組成物は樹脂を含み、レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量が95~99.9質量%であることが好ましく、96~99.9質量%であることがより好ましく、97~99.9質量%であることが更に好ましい。
また、レジスト組成物に含まれる樹脂の大西パラメータは、3.0以下であることが好ましく、2.9以下であることがより好ましく、2.8以下であることが更に好ましく、2.7以下であることが特に好ましい。下限は、例えば2.5以上であることが好ましい。レジスト組成物に含まれる樹脂の大西パラメータが3.0以下であれば、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子を製造し易い。このような効果が得られる理由としては、イオン注入時に打ち込まれたイオンをより効果的に遮蔽し易いレジスト膜を形成できたためであると推測される。なお、大西パラメータとは、下記式で定義される値である。
大西パラメータ=C、HおよびOの原子数の和/(C原子数-O原子数)
大西パラメータ=C、HおよびOの原子数の和/(C原子数-O原子数)
本発明において、レジスト組成物に含まれる樹脂の大西パラメータが3.0以下である場合とは、つぎのことを意味する。すなわち、レジスト組成物に含まれる樹脂が1種類のみである場合は、その樹脂自体の大西パラメータが3.0以下であることを意味する。また、レジスト組成物に含まれる樹脂が2種類以上である場合は、各樹脂の含有量と大西パラメータの積の和から算出される値を意味する。また、各樹脂の大西パラメータは、前述の計算式により算出した値を用いる。
本発明で用いられるレジスト組成物が樹脂を2種類以上含む場合、樹脂全量中における大西パラメータが3.0以下の樹脂(好ましくは大西パラメータが2.8以下の樹脂、より好ましくは大西パラメータが2.7以下の樹脂)の含有量は50~100質量%であることが好ましく、60~100質量%であることがより好ましく、75~100質量%であることが更に好ましい。
レジスト組成物の詳細については後述する。
レジスト組成物の塗布方法としては、特に限定はなく、公知の塗布方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);スリットコート法;スプレー法;ロールコート法;スピンコート法;流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009-145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法などが挙げられ、スピンコート法が好ましい。また、スピンコート法での塗布は、1000~2000rpmの回転数で行うことが好ましい。また、スピンコート法での塗布は、特開平10-142603号公報、特開平11-302413号公報、特開2000-157922号公報に記載されているように、薄膜として広げるためや、振り切り乾燥を行うために、回転速度を塗布中に高めても良い。また「最先端カラーフィルターのプロセス技術とケミカルス」2006年1月31日、シーエムシー出版記載のスピンコートプロセスも好適に使用することができる。
支持体上にレジスト組成物を塗布した後、乾燥処理を行ってもよい。乾燥条件は、レジスト組成物の種類に応じて適宜調整することができる。例えば、乾燥温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。
次に、パターン形成方法について説明する。パターン形成方法としては、特に限定はなく、従来公知のフォトリソグラフィ法を用いて行うことが好ましい。フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法としては、支持体上に形成したレジスト膜を活性光線又は放射線で露光する工程(露光工程)、及び、現像液を用いて露光されたレジスト膜を現像する工程(現像工程)を含むことが好ましい。
露光工程は、レジスト膜を露光する工程であり、例えば次の方法により行うことができる。
上記のようにして形成したレジスト膜に対し、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する。なお、電子ビームの照射では、マスクを介さない描画(直描)が一般的である。活性光線又は放射線としては特に限定されないが、例えばKrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、極紫外線(EUV、Extreme Ultra Violet)、電子線(EB、Electron Beam)等であり、極紫外線又は電子線が特に好ましい。露光は液浸露光であってもよい。
上記のようにして形成したレジスト膜に対し、所定のマスクを通して活性光線又は放射線を照射する。なお、電子ビームの照射では、マスクを介さない描画(直描)が一般的である。活性光線又は放射線としては特に限定されないが、例えばKrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、極紫外線(EUV、Extreme Ultra Violet)、電子線(EB、Electron Beam)等であり、極紫外線又は電子線が特に好ましい。露光は液浸露光であってもよい。
ポジ型感光性組成物を用いてレジスト膜を形成した場合においては、露光後、現像を行う前にベーク(加熱)を行うことが好ましい。ベークにより露光部の反応が促進され、感度やパターン形状がより良好となる。加熱温度は80~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、80~130℃が更に好ましい。加熱時間は30~1000秒が好ましく、60~800秒がより好ましく、60~600秒が更に好ましい。
現像工程は、露光されたレジスト膜を現像液によって現像する工程である。なお、ポジ型感光性組成物を用いてレジスト膜を形成した場合においては、レジスト膜の露光部が現像されて除去される。一方、ネガ型感光性組成物を用いてレジスト膜を形成した場合においては、レジスト膜の未露光部が現像されて除去される。
現像液としては、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)、アルカリ剤を含む水溶液(アルカリ現像液)などが挙げられる。レジスト膜の種類に応じて適宜選択することができる。
有機系現像液に用いられる有機溶剤としては、種々の有機溶剤が広く使用されるが、たとえば、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤等の溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤、フッ素原子及びケイ素原子の少なくとも一方を含有する有機溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤であることが好ましく、炭化水素系溶剤、エステル系またはケトン系溶剤が好ましく、エステル系またはケトン系溶剤が更に好ましく、レジスト膜への浸透抑制の観点から、炭素数5以上の炭化水素系溶剤又は炭素数5以上のケトン系溶剤がより好ましく、炭素数7以上の炭化水素系溶剤又は炭素数7以上のケトン系溶剤が特に好ましい。なお、本発明において、エステル系溶剤とは分子内にエステル結合を有する溶剤のことであり、ケトン系溶剤とは分子内にケトン基を有する溶剤のことであり、アルコール系溶剤とは分子内にアルコール性水酸基を有する溶剤のことであり、アミド系溶剤とは分子内にアミド基を有する溶剤のことであり、エーテル系溶剤とは分子内にエーテル結合を有する溶剤のことである。これらの中には、1分子内に上記官能基を複数種有する溶剤も存在するが、その場合は、その溶剤の有する官能基を含むいずれの溶剤種にも相当するものとする。例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテルは、上記分類中の、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤いずれにも相当するものとする。また、炭化水素系溶剤とは置換基を有さない炭化水素溶剤のことである。エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤の具体例としては、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0021~0026の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
上記の有機溶剤は、複数混合してもよいし、上記以外の溶剤や水と混合し使用してもよい。但し、本発明の効果を十分に奏するためには、現像液全体としての含水率が10質量%未満であることが好ましく、実質的に水分を含有しないことがより好ましい。現像液における有機溶剤(複数混合の場合は合計)の濃度は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは50~100質量%、さらに好ましくは85~100質量%、さらにより好ましくは90~100質量%、特に好ましくは95~100質量%である。最も好ましくは、実質的に有機溶剤のみからなる場合である。なお、実質的に有機溶剤のみからなる場合とは、微量の界面活性剤、酸化防止剤、安定剤、消泡剤などを含有する場合を含むものとする。
有機系現像液は、酸化防止剤、塩基性化合物、界面活性剤を含有することも好ましい。酸化防止剤、塩基性化合物としては、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0047~0078の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。界面活性剤としては、後述のレジスト組成物が含有し得る界面活性剤と同様のものを用いることができる。
アルカリ現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n-プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ-n-ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン類、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラペンチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、メチルトリアミルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルジペンチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルベンジルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環状アミン類等のアルカリ剤を含む水溶液(アルカリ性水溶液)を使用することができる。アルカリ現像液は、更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ現像液のアルカリ剤濃度は、0.1~20質量%であることが好ましい。アルカリ現像液のpHは、10.0~15.0であることが好ましい。アルカリ現像液としては、特開2014-048500号公報の段落番号0460に記載されたアルカリ現像液を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
現像方法としては、たとえば、現像液が満たされた槽中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができる。また、現像を行う工程の後に、他の溶媒に置換しながら、現像を停止する工程を実施してもよい。現像時間は特に制限はなく、通常は10~300秒であり、好ましくは20~120秒である。現像液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃がより好ましい。
現像工程では、有機系現像液を用いた現像と、アルカリ現像液を用いた現像を両方行ってもよい(いわゆる二重現像を行ってもよい)。これにより、より微細なパターンを形成することができる。
現像液を用いて現像を行った場合、リンス処理を行うことも好ましい。アルカリ現像液を用いて現像を行った場合は、リンス処理におけるリンス液としては、純水を使用し、界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。有機系現像液を用いて現像を行った場合は、リンス処理におけるリンス液としては、有機溶剤を含むリンス液を用いることが好ましい。リンス液に用いられる有機溶剤としては、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤及びエーテル系溶剤からなる群より選択される少なくとも1種の有機溶剤が好ましい。リンス液に用いられる有機溶剤の詳細については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0081~0084の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
リンス処理の方法は特に限定されないが、たとえば、一定速度で回転している支持体上にリンス液を吐出しつづける方法(回転吐出法)、リンス液が満たされた槽中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)などを適用することができる。リンス時間には特に制限はないが、好ましくは10秒~300秒であり、より好ましくは10秒~180秒であり、最も好ましくは20秒~120秒である。リンス液の温度は0~50℃が好ましく、15~35℃が更に好ましい。
また、現像処理又はリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液又はリンス液を超臨界流体により除去する処理を行うことができる。さらに、現像処理又はリンス処理又は超臨界流体による処理の後、パターン中に残存する溶剤を除去するために加熱処理を行うことができる。加熱温度は、良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されるものではなく、通常40~160℃である。加熱温度は50~150℃が好ましく、50~110℃が最も好ましい。加熱時間に関しては良好なレジストパターンが得られる限り特に限定されないが、通常15~300秒であり、好ましくは、15~180秒である。
[支持体に対してイオン注入を行う工程]
本発明の赤外線受光素子の製造方法では、上述のようにして形成したレジストパターン2をマスクとして支持体1に対してイオン注入を行う(図2)。このようにすることで、支持体表面のレジストパターンからの露出部に不純物が導入されて、支持体1にフォトダイオード部3が形成される。
本発明の赤外線受光素子の製造方法では、上述のようにして形成したレジストパターン2をマスクとして支持体1に対してイオン注入を行う(図2)。このようにすることで、支持体表面のレジストパターンからの露出部に不純物が導入されて、支持体1にフォトダイオード部3が形成される。
ここで、イオン注入とは、ドナーやアクセプターとなる不純物をイオン化し、加速して支持体に打ち込んで不純物を導入する方法である。前述の不純物としては、ホウ素、アルミニウムなどのp型不純物、リン、ヒ素などのn型不純物などが挙げられ、目的に応じて適宜選択することが好ましい。例えば、n型半導体基板や、n型ウエルが形成された基板を支持体として用い、この支持体に対してイオン注入を行う場合には、ホウ素、アルミニウムなどのp型不純物を選択することが好ましく、ホウ素がより好ましい。また、p型半導体基板やp型ウエルが形成された基板を支持体として用い、この支持体に対してイオン注入を行う場合には、リン、ヒ素などのn型不純物を選択することが好ましい。
イオン注入条件としては、特に限定はない。例えば、エネルギー量としては、100~5000KeVが好ましい。上限は、4000KeV以下であることが好ましく、3000KeV以下であることがより好ましく、2000KeV以下であることが更に好ましい。下限は、150KeV以上であることが好ましく、200KeV以上であることがより好ましく、300KeV以上であることが更に好ましい。ドーズ量としては、1×1012~1×1014cm-2が好ましい。上限は、8×1013cm-2以下であることが好ましく、5×1013cm-2以下であることがより好ましく、3×1013cm-2以下であることが更に好ましい。下限は、2×1012cm-2以上であることが好ましく、3×1012cm-2以上であることがより好ましく、5×1012cm-2以上であることが更に好ましい。
また、イオン注入は、段階的にエネルギー量を低下させて行ってもよく、段階的にエネルギー量を増加させて行ってもよい。段階的にエネルギー量を低下させて行う場合は、レジストパターンがダメージを受けることに由来するノイズを低減できるという効果が期待できる。段階的にエネルギー量を増加させて行う場合は、より深くまでイオンを注入できるので取りだすシグナル強度を大きくできるという効果が期待できる。
このような工程を経て、赤外線受光素子が製造される。本発明においては、イオン注入を行ったのち、支持体からレジストパターンを剥離することが好ましい。レジストパターンの剥離方法としては特に限定は無く、公知の方法を用いることができる。例えば、レジスト除去液を用いて剥離することが好ましい。レジスト除去液としては、特開2014-142635号公報の段落番号0011~0043を参照でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、支持体からレジストパターンを剥離する前、または、剥離した後に、支持体表面に絶縁膜を形成することも好ましい。絶縁膜の材質としては、SiO2、ZrO2などが挙げられる。また、支持体からレジストパターンを剥離した後、絶縁膜、制御電極、金属配線層、ソース電極、ドレイン電極などを形成する工程をさらに有していてもよい。
(光センサの製造方法)
次に、本発明の光センサの製造方法について説明する。本発明の光センサの製造方法は、本発明の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する。
次に、本発明の光センサの製造方法について説明する。本発明の光センサの製造方法は、本発明の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、
次いで、赤外線受光素子のイオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する。
赤外線透過フィルタ層の厚さとしては、特に限定はない。例えば、100μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましく、1μm以下が特に好ましい。下限値は、0.1μm以上が好ましく、0.2μm以上がより好ましく、0.3μm以上が更に好ましい。
赤外線透過フィルタ層の好ましい例として、例えば、以下の(1)~(4)のいずれかの分光特性を有するフィルタ層が挙げられる。
(1):厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長720nmの赤外線を透過させることができる。
(2):厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmの赤外線を透過させることができる。
(3):厚み方向における光の透過率の、波長400~850nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~850nmの範囲の光を遮光して、波長940nmの赤外線を透過させることができる。
(4):厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmの赤外線を透過させることができる。
(1):厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長720nmの赤外線を透過させることができる。
(2):厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmの赤外線を透過させることができる。
(3):厚み方向における光の透過率の、波長400~850nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~850nmの範囲の光を遮光して、波長940nmの赤外線を透過させることができる。
(4):厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)であるフィルタ層。このフィルタ層によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmの赤外線を透過させることができる。
赤外線透過フィルタ層は、色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物を、赤外線受光素子に塗布して形成することができる。赤外線透過フィルタ用組成物の詳細については後述する。
赤外線透過フィルタ用組成物の塗布方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、滴下法(ドロップキャスト);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(スピンコーティング);流延塗布法;スリットアンドスピン法;プリウェット法(たとえば、特開2009-145395号公報に記載されている方法);インクジェット(例えばオンデマンド方式、ピエゾ方式、サーマル方式)、ノズルジェット等の吐出系印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、反転オフセット印刷、メタルマスク印刷法などの各種印刷法;金型等を用いた転写法;ナノインプリント法などが挙げられる。インクジェットでの適用方法としては、特に限定されず、例えば「広がる・使えるインクジェット-特許に見る無限の可能性-、2005年2月発行、住ベテクノリサーチ」に示された方法(特に115ページ~133ページ)や、特開2003-262716号公報、特開2003-185831号公報、特開2003-261827号公報、特開2012-126830号公報、特開2006-169325号公報などに記載の方法が挙げられる。また、スピンコート法での塗布は、特開平10-142603号公報、特開平11-302413号公報、特開2000-157922号公報に記載されているように、薄膜として広げるためや、振り切り乾燥を行うために、回転速度を塗布中に高めても良い。また「最先端カラーフィルターのプロセス技術とケミカルス」2006年1月31日、シーエムシー出版記載のスピンコートプロセスも好適に使用することができる。
赤外線透過フィルタ用組成物を塗布して形成した組成物層は、乾燥(プリベーク)してもよい。プリベークを行う場合、プリベーク温度は、150℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、110℃以下が更に好ましい。下限は、例えば、50℃以上とすることができ、80℃以上とすることもできる。プリベーク時間は、10秒~3000秒が好ましく、40~2500秒がより好ましく、80~220秒がさらに好ましい。プリベークは、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
赤外線透過フィルタ層を形成するに際して、更にパターンを形成する工程を含んでいてもよい。パターン形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いたパターン形成方法や、ドライエッチング法を用いたパターン形成方法が挙げられる。以下、パターンを形成する工程について詳細に説明する。
(フォトリソグラフィ法でパターン形成する場合)
フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。必要に応じて、現像されたパターンをベークする工程(ポストベーク工程)を設けてもよい。以下、各工程について説明する。
フォトリソグラフィ法でのパターン形成方法は、組成物層に対しパターン状に露光する工程(露光工程)と、未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する工程(現像工程)と、を含むことが好ましい。必要に応じて、現像されたパターンをベークする工程(ポストベーク工程)を設けてもよい。以下、各工程について説明する。
<<露光工程>>
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、組成物層をパターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく、i線がより好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましく、0.08~0.5J/cm2が最も好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、35000W/m2)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
露光工程では組成物層をパターン状に露光する。例えば、組成物層に対し、ステッパー等の露光装置を用いて、所定のマスクパターンを有するマスクを介して露光することで、組成物層をパターン露光することができる。これにより、露光部分を硬化することができる。露光に際して用いることができる放射線(光)としては、g線、i線等の紫外線が好ましく、i線がより好ましい。照射量(露光量)は、例えば、0.03~2.5J/cm2が好ましく、0.05~1.0J/cm2がより好ましく、0.08~0.5J/cm2が最も好ましい。露光時における酸素濃度については適宜選択することができ、大気下で行う他に、例えば酸素濃度が19体積%以下の低酸素雰囲気下(例えば、15体積%、5体積%、実質的に無酸素)で露光してもよく、酸素濃度が21体積%を超える高酸素雰囲気下(例えば、22体積%、30体積%、50体積%)で露光してもよい。また、露光照度は適宜設定することが可能であり、通常1000W/m2~100000W/m2(例えば、5000W/m2、15000W/m2、35000W/m2)の範囲から選択することができる。酸素濃度と露光照度は適宜条件を組み合わせてよく、例えば、酸素濃度10体積%で照度10000W/m2、酸素濃度35体積%で照度20000W/m2などとすることができる。
<<現像工程>>
次に、露光後の組成物層における未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する。未露光部の組成物層の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが支持体上に残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や回路などにダメージを与えない、アルカリ現像液が望ましい。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
次に、露光後の組成物層における未露光部の組成物層を現像除去してパターンを形成する。未露光部の組成物層の現像除去は、現像液を用いて行うことができる。これにより、露光工程における未露光部の組成物層が現像液に溶出し、光硬化した部分だけが支持体上に残る。現像液としては、下地の固体撮像素子や回路などにダメージを与えない、アルカリ現像液が望ましい。現像液の温度は、例えば、20~30℃が好ましい。現像時間は、20~180秒が好ましい。また、残渣除去性を向上するため、現像液を60秒ごとに振り切り、更に新たに現像液を供給する工程を数回繰り返してもよい。
現像液に用いるアルカリ剤としては、例えば、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、ジエタノールアミン、ヒドロキシアミン、エチレンジアミン、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、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルビス(2-ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセンなどの有機アルカリ性化合物や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどの無機アルカリ性化合物が挙げられる。アルカリ剤は、分子量が大きい化合物の方が環境面および安全面で好ましい。現像液は、これらのアルカリ剤を純水で希釈したアルカリ性水溶液が好ましく使用される。アルカリ性水溶液のアルカリ剤の濃度は、0.001~10質量%が好ましく、0.01~1質量%がより好ましい。また、現像液には、界面活性剤を添加して用いてもよい。現像液は、移送や保管の便宜などの観点より、一旦濃縮液として製造し、使用時に必要な濃度に希釈してもよい。希釈倍率は特に限定されないが、例えば1.5~100倍の範囲に設定することができる。なお、このようなアルカリ性水溶液からなる現像液を使用した場合には、現像後純水で洗浄(リンス)することが好ましい。
現像後、乾燥を施した後に加熱処理(ポストベーク)を行うこともできる。ポストベークは、膜の硬化を完全なものとするための現像後の加熱処理である。ポストベークを行う場合、ポストベーク温度は、例えば50~240℃が好ましい。膜硬化の観点から、200~230℃がより好ましい。
(ドライエッチング法でパターン形成する場合)
ドライエッチング法でのパターン形成は、組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングするなどの方法で行うことができる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。ドライエッチング法でのパターン形成については、特開2013-064993号公報の段落番号0010~0067の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
ドライエッチング法でのパターン形成は、組成物層を硬化して硬化物層を形成し、次いで、この硬化物層上にパターニングされたフォトレジスト層を形成し、次いで、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして硬化物層に対してエッチングガスを用いてドライエッチングするなどの方法で行うことができる。フォトレジスト層の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。ドライエッチング法でのパターン形成については、特開2013-064993号公報の段落番号0010~0067の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の光センサの製造方法は、更に、カラーフィルタ層や、赤外線カットフィルタ層などの赤外線透過フィルタ層以外の他の層を形成する工程を含んでいてもよい。これらの他の層は、赤外線透過フィルタ層を形成する前に形成してもよく、赤外線透過フィルタ層を形成した後に形成してもよい。
固体撮像素子等の光センサを作製するための材料 (カバーガラスなども含めた各種材料) は、α線を発生しない材料であることが好ましい。材料からのα線発生を抑制するために、材料が含むウランやトリウムなどの放射性元素を低減した高純度材料を使用することが好ましい。ウラン、トリウムの含有量は5質量ppb以下であることが好ましく、1質量ppb以下であることが好ましい。ウラン、トリウムは実質含まれないことが好ましいが、高純度化とコストのバランスから、ソフトエラーが起きない範囲で含んでいても良い。また、α線を発生する材料を、α線を遮蔽する材料で被覆して用いることも好ましい。
光センサの一実施形態について、図3を用いて説明する。この光センサは、赤外線受光素子110の撮像領域に、赤外線カットフィルタ層111と、赤外線透過フィルタ層114が形成されている。また、赤外線カットフィルタ層111上には、カラーフィルタ層112が積層している。カラーフィルタ層112および赤外線透過フィルタ層114の入射光hν側には、マイクロレンズ115が配置されている。そして、マイクロレンズ115を覆うように平坦化層116が形成されている。
なお、図3に示す光センサは、赤外線透過フィルタ層114の他に、カラーフィルタ層112と赤外線カットフィルタ層111とを有しているが、カラーフィルタ層112と赤外線カットフィルタ層111を設けない態様とすることもできる。
<積層体>
次に、本発明の積層体について説明する。
本発明の積層体は、上述した本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体であって、
支持体上に、厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを有する、積層体である。
次に、本発明の積層体について説明する。
本発明の積層体は、上述した本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体であって、
支持体上に、厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを有する、積層体である。
支持体としては、上述した支持体が挙げられる。レジストの厚さは、5μm以上であり、6μm以上であることが好ましく、7μm以上であることがより好ましく、8μm以上であることが更に好ましい。
レジスト膜は、樹脂を含み、この樹脂の大西パラメータが3.0以下であることが好ましく、2.9以下であることがより好ましく、2.8以下であることが更に好ましく、2.7以下であることが特に好ましい。樹脂の大西パラメータが3.0以下であれば、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子を製造し易い。また、レジスト膜における樹脂の含有量は95.0~99.9質量%であることが好ましく、96.0~99.9質量%であることがより好ましく、97.0~99.9質量%であることが更に好ましい。樹脂の含有量が上記範囲であれば、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子を製造し易い。
<レジスト組成物>
次に、本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられるレジスト組成物について説明する。本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられるレジスト組成物は、ポジ型感光性組成物、ネガ型感光性組成物のいずれでもよいが、微細なパターンを形成し易いという理由からポジ型感光性組成物であることが好ましい。また、レジスト組成物としては、酸の作用によって分解し、現像液に対する溶解性が変化する樹脂と、光酸発生剤とを含む組成物であることが好ましい。このようなレジスト組成物は、ポジ型感光性組成物として好ましく用いることができる。
次に、本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられるレジスト組成物について説明する。本発明の赤外線受光素子の製造方法に用いられるレジスト組成物は、ポジ型感光性組成物、ネガ型感光性組成物のいずれでもよいが、微細なパターンを形成し易いという理由からポジ型感光性組成物であることが好ましい。また、レジスト組成物としては、酸の作用によって分解し、現像液に対する溶解性が変化する樹脂と、光酸発生剤とを含む組成物であることが好ましい。このようなレジスト組成物は、ポジ型感光性組成物として好ましく用いることができる。
レジスト組成物の固形分濃度は、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、31質量%以上であることが更に好ましく、32質量%以上であることが特に好ましい。レジスト組成物の固形分濃度が25質量%以上であれば、1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成し易い。特に、レジスト組成物の固形分濃度が30質量%以上の場合においては、パターン形状の良いレジストパターンを形成し易い。レジスト組成物の固形分濃度の上限は、45質量%以下であることが好ましく、42.5質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
レジスト組成物の25℃における粘度は、塗布性の観点から30~1000mPa・sであることが好ましく、100~1000mPa・sであることがより好ましい。上限は、800mPa・s以下であることが好ましく、700mPa・s以下であることがより好ましく、600mPa・s以下であることが更に好ましい。下限は、150mPa・s以上であることが好ましく、200mPa・s以上であることがより好ましく、300mPa・s以上であることが更に好ましい。
本発明のレジスト組成物は、酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上であることが好ましい。以下、レジスト組成物に用いられる各成分について説明する。
<<樹脂>>
レジスト組成物は、樹脂を含有することが好ましい。レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して95.0~99.9質量%であることが好ましく、96.0~99.9質量%であることがより好ましく、97.0~99.9質量%であることが更に好ましい。
レジスト組成物は、樹脂を含有することが好ましい。レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して95.0~99.9質量%であることが好ましく、96.0~99.9質量%であることがより好ましく、97.0~99.9質量%であることが更に好ましい。
レジスト組成物に含まれる樹脂の大西パラメータは、3.0以下であることが好ましく、2.9以下であることがより好ましく、2.8以下であることが更に好ましく、2.7以下であることが特に好ましい。レジスト組成物に含まれる樹脂の大西パラメータが3.0以下であれば、赤外線に対するS/N比の高い赤外線受光素子を製造し易い。このような効果が得られる理由としては、イオン注入時に打ち込まれたイオンをより効果的に遮蔽し易いレジスト膜を形成できたためであると推測される。
レジスト組成物が樹脂を2種類以上含む場合、樹脂全量中における大西パラメータが3.0以下の樹脂(好ましくは大西パラメータが2.8以下の樹脂、より好ましくは大西パラメータが2.7以下の樹脂)の含有量は50~100質量%であることが好ましく、60~100質量%であることがより好ましく、75~100質量%であることが更に好ましい。
レジスト組成物に含まれる樹脂は、酸の作用により分解し極性基を生じる基(以下、「酸分解性基」ともいう)を有する繰り返し単位を有する樹脂(以下、酸分解性樹脂ともいう)を含むことが好ましい。
酸分解性樹脂が有する酸分解性基としては、極性基が酸の作用により脱離する基(以下、脱離基ともいう)で保護された構造を有する基が挙げられる。極性基としては、フェノール性水酸基、カルボキシル基、フッ素化アルコール基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)メチレン基、(アルキルスルホニル)(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルカルボニル)メチレン基、ビス(アルキルカルボニル)イミド基、ビス(アルキルスルホニル)メチレン基、ビス(アルキルスルホニル)イミド基、トリス(アルキルカルボニル)メチレン基、トリス(アルキルスルホニル)メチレン基等の酸性基(従来レジストの現像液として用いられている、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液中で解離する基)、又はアルコール性水酸基等が挙げられる。好ましい極性基としては、カルボキシル基、フッ素化アルコール基(好ましくはヘキサフルオロイソプロパノール基)、スルホン酸基が挙げられる。
脱離基としては、例えば下記式(Y11)~(Y14)のいずれかで表される基を挙げることができる。
式(Y11):-C(Rx11)(Rx12)(Rx13)
式(Y12):-C(=O)OC(Rx11)(Rx12)(Rx13)
式(Y13):-C(R36)(R37)(OR38)
式(Y14):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y11):-C(Rx11)(Rx12)(Rx13)
式(Y12):-C(=O)OC(Rx11)(Rx12)(Rx13)
式(Y13):-C(R36)(R37)(OR38)
式(Y14):-C(Rn)(H)(Ar)
式(Y11)、(Y12)中、Rx11~Rx13は、各々独立に、アルキル基(直鎖若しくは分岐)又はシクロアルキル基(単環若しくは多環)を表す。アルキル基の炭素数は1~12であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることがさらに好ましい。Rx11~Rx13の全てがアルキル基(直鎖若しくは分岐)である場合、Rx11~Rx13のうち少なくとも2つはメチル基であることが好ましい。より好ましくは、Rx11~Rx13が各々独立に、直鎖又は分岐のアルキル基であり、さらに好ましくは、Rx11~Rx13が各々独立に、直鎖のアルキル基である。Rx11~Rx13の2つが結合して、環を形成してもよい。Rx11~Rx13の2つが結合して形成される環としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの単環のシクロアルキル基、ノルボルニル基、テトラシクロデカニル基、テトラシクロドデカニル基、アダマンチル基などの多環のシクロアルキル基が好ましい。炭素数5~6の単環のシクロアルキル基が特に好ましい。また、上記のシクロアルキル基は、例えば、環を構成するメチレン基の1つが、酸素原子等のヘテロ原子、又は、ヘテロ原子を有する基(例えばカルボニル基等)で置き換わっていてもよい。
式(Y11)、(Y12)で表される基は、例えば、Rx11がメチル基又はエチル基であり、Rx12とRx13とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
式(Y11)、(Y12)で表される基は、例えば、Rx11がメチル基又はエチル基であり、Rx12とRx13とが結合して上述のシクロアルキル基を形成している態様が好ましい。
式(Y13)中、R36~R38は、各々独立に、水素原子又は1価の有機基を表す。R37とR38とは、互いに結合して環を形成してもよい。1価の有機基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び、アルケニル基等が挙げられる。R36は水素原子であることも好ましい。
式(Y13)としては下記式(Y3-1)で表される構造がより好ましい。
L1及びL2は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基を表す。
Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、アルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基又はアルデヒド基を表す。
L1及びL2のうち少なくとも1つは水素原子であり、少なくとも1つはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
Q、M、L1の少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
パターン形状の安定性の観点からは、L2が2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基がより好ましい。2級アルキル基は、イソプロピル基、シクロヘキシル基やノルボルニル基、3級アルキル基は、tert-ブチル基やアダマンタンを挙げることができる。
Mは、単結合又は2価の連結基を表す。
Qは、アルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、シアノ基又はアルデヒド基を表す。
L1及びL2のうち少なくとも1つは水素原子であり、少なくとも1つはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアルキレン基とアリール基とを組み合わせた基であることが好ましい。
Q、M、L1の少なくとも2つが結合して環(好ましくは、5員若しくは6員環)を形成してもよい。
パターン形状の安定性の観点からは、L2が2級又は3級アルキル基であることが好ましく、3級アルキル基がより好ましい。2級アルキル基は、イソプロピル基、シクロヘキシル基やノルボルニル基、3級アルキル基は、tert-ブチル基やアダマンタンを挙げることができる。
式(Y14)中、Arは、芳香環基を表す。Rnは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を表す。RnとArとは互いに結合して非芳香族環を形成してもよい。Arはより好ましくはアリール基である。
式(AIa)において、Xa1は、水素原子、又はアルキル基を表す。Tは、単結合又は2価の連結基を表す。Yaは酸の作用により脱離する基を表す。Yaは前述の式(Y11)~(Y14)のいずれかで表される基であることが好ましい。ただし、Yaが式(Y11)で表される基であって、Rx11、Rx12及びRx13のうちの2つが結合して環を形成する場合、Rx11、Rx12及びRx13の炭素数の合計は11以上である。
Xa1が表すアルキル基としては、例えば、メチル基又は-CH2-R11で表される基が挙げられる。R11は、ハロゲン原子(フッ素原子など)、ヒドロキシ基又は1価の有機基を表し、例えば、炭素数5以下のアルキル基、炭素数5以下のアシル基が挙げられ、好ましくは炭素数3以下のアルキル基であり、更に好ましくはメチル基である。Xa1は、一態様において、好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基又はヒドロキシメチル基等である。
Tが表す2価の連結基としては、アルキレン基、-COO-Rt-、-O-Rt-等が挙げられる。式中、Rtは、アルキレン基又はシクロアルキレン基を表す。Tは、単結合又は-COO-Rt-が好ましい。Rtは、炭素数1~5のアルキレン基が好ましく、-CH2-、-(CH2)2-、-(CH2)3-がより好ましい。
式(AII)中、R61、R62及びR63は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、又はアルコキシカルボニル基を表す。R62はAr6と結合して環を形成していてもよく、その場合のR62は単結合又はアルキレン基を表す。
X6は、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表す。R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
L6は、単結合又はアルキレン基を表し、単結合が好ましい。
Ar6は、(n+1)価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。Ar6が表す芳香環基は、ベンゼン環基又はナフタレン環基であることが好ましく、ベンゼン環基であることがより好ましい。
Y2は、n≧2の場合には各々独立に、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。但し、Y2の少なくとも1つは、酸の作用により脱離する基を表す。Y2としての酸の作用により脱離する基は、前述の式(Y11)~(Y14)のいずれかで表される基であることが好ましい。ただし、Y2が式(Y12)で表される基であって、Rx11、Rx12及びRx13のうちの2つが結合して環を形成する場合、Rx11、Rx12及びRx13の炭素数の合計は11以上である。
nは1~4の整数を表す。
X6は、単結合、-COO-、又は-CONR64-を表す。R64は、水素原子又はアルキル基を表す。
L6は、単結合又はアルキレン基を表し、単結合が好ましい。
Ar6は、(n+1)価の芳香環基を表し、R62と結合して環を形成する場合には(n+2)価の芳香環基を表す。Ar6が表す芳香環基は、ベンゼン環基又はナフタレン環基であることが好ましく、ベンゼン環基であることがより好ましい。
Y2は、n≧2の場合には各々独立に、水素原子又は酸の作用により脱離する基を表す。但し、Y2の少なくとも1つは、酸の作用により脱離する基を表す。Y2としての酸の作用により脱離する基は、前述の式(Y11)~(Y14)のいずれかで表される基であることが好ましい。ただし、Y2が式(Y12)で表される基であって、Rx11、Rx12及びRx13のうちの2つが結合して環を形成する場合、Rx11、Rx12及びRx13の炭素数の合計は11以上である。
nは1~4の整数を表す。
式(AIa)、式(AII)における上記の各基は置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基(炭素数1~4)、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基(炭素数1~4)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(炭素数2~6)などが挙げられる。
式(AIa)で表される繰り返し単位としては、好ましくは、酸分解性(メタ)アクリル酸3級アルキルエステル系繰り返し単位(Xa1が水素原子又はメチル基を表し、かつ、Tが単結合を表す繰り返し単位)である。
酸分解性基を有する繰り返し単位については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0150~0159、0210~0224、特開2014-232309号公報の段落番号0227~0233、0270~0272、特開2012-208447号公報の段落番号0123~0131の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。酸分解性樹脂における酸分解性基を有する繰り返し単位の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、5~90モル%であることが好ましい。下限は、10モル%以上であることが好ましく、15モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることが更に好ましい。上限は、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。
酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位として、酸基を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。酸基としては、カルボキシル基、スルホンアミド基、スルホニルイミド基、ビススルホニルイミド基、フェノール性水酸基などが挙げられる。フェノール性水酸基とは、芳香環基の水素原子を水酸基で置換してなる基である。芳香環は単環又は多環の芳香環であり、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環などの炭素数6~18の置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環、又は、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾピロール環、トリアジン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、トリアゾール環、チアジアゾール環、チアゾール環等のヘテロ環を含む芳香環ヘテロ環を挙げることができる。なかでも、ベンゼン環、ナフタレン環が解像性の観点で好ましく、ベンゼン環が最も好ましい。
酸基を有する繰り返し単位としては、フェノール性水酸基を有する繰り返し単位であることが好ましい。フェノール性水酸基を有する繰り返し単位としては、下記式(30)で表される繰り返し単位が好ましい。
式(30)
式(30)
式(30)中、R31、R32及びR33は、各々独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、シアノ基又はアルコキシカルボニル基を表す。R33はAr3と結合して環を形成していてもよく、その場合のR33はアルキレン基を表す。X3は、単結合又は2価の連結基を表す。Ar3は、(n3+1)価の芳香環基を表し、R33と結合して環を形成する場合には(n3+2)価の芳香環基を表す。n3は、1~4の整数を表す。
Ar3が表す(n3+1)価の芳香環基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環基、アントラセン環基などの炭素数6~18の芳香族炭化水素基、チオフェン環基、フラン環基、ピロール環基、ベンゾチオフェン環基、ベンゾフラン環基、ベンゾピロール環基、トリアジン環基、イミダゾール環基、ベンゾイミダゾール環基、トリアゾール環基、チアジアゾール環基、チアゾール環基等のヘテロ環を含む芳香環基が挙げられる。Ar3は、ベンゼン環基であることが好ましい。Ar3が表す(n3+1)価の芳香環基は、更に置換基を有していても良い。置換基としては、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
X3が表す2価の連結基としては、-COO-又は-CONR64-が挙げられる。R64は、水素原子またはアルキル基を表す。X3としては、単結合、-COO-、-CONH-が好ましく、単結合、-COO-がより好ましい。
n3は1~4の整数を表し、1又は2を表すことが好ましく、1を表すことがより好ましい。
フェノール性水酸基を有する繰り返し単位については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0131~0147、特開2014-232309号公報の段落番号0177~0178の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
酸分解性樹脂は、酸基を有する繰り返し単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。酸分解性樹脂における酸基を有する繰り返し単位の含有量は、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、5~90モル%であることが好ましい。下限は、10モル%以上であることが好ましく、15モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることが更に好ましい。上限は、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。
酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位として、更に、ラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位を含んでいてもよい。ラクトン構造又はスルトン(環状スルホン酸エステル)構造を有する繰り返し単位については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0161~0170の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位として、極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位、特に、極性基で置換された脂環炭化水素構造を有する繰り返し単位を含むことができる。酸分解性樹脂がこのような繰り返し単位を含むことにより、支持体との密着性、現像液親和性が向上する。極性基としては水酸基、シアノ基が好ましい。脂環炭化水素構造としては、アダマンチル基、ジアマンチル基、ノルボルナン基が好ましい。極性基を有する有機基を含有する繰り返し単位については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0172の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
酸分解性樹脂は、酸分解性基を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位として、極性基を持たない環状炭化水素構造を有し、かつ、酸分解性を示さない繰り返し単位を有することができる。このような繰り返し単位としては、式(IV)で表される繰り返し単位が挙げられる。
上記式(IV)中、R5は、少なくとも一つの環状構造を有し極性基を有さない炭化水素基を表す。Raは水素原子、アルキル基又は-CH2-O-Ra2基を表す。Ra2は、水素原子、アルキル基又はアシル基を表す。Ra2は、水素原子、メチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基が好ましく、水素原子、メチル基が特に好ましい。
R5が有する環状構造には、単環式炭化水素基及び多環式炭化水素基が含まれる。単環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基などの炭素数3~12のシクロアルキル基、シクロへキセニル基などの炭素数3~12のシクロアルケニル基、フェニル基などが挙げられる。多環式炭化水素基としては、環集合炭化水素基、架橋環式炭化水素基が挙げられる。環集合炭化水素基の例としては、ビシクロヘキシル基、パーヒドロナフタレニル基、ビフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基などが挙げられる。架橋環式炭化水素基として、例えば、ピナン環基、ボルナン環基、ノルピナン環基、ノルボルナン環基、ビシクロオクタン環基などの2環式炭化水素環基、ホモブレダン環基、アダマンタン環基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環基、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン環基などの3環式炭化水素環基、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン環基、パーヒドロ-1,4-メタノ-5,8-メタノナフタレン環基などの4環式炭化水素環基などが挙げられる。また、架橋環式炭化水素基の例としては、5~8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環基などが挙げられる。
これらの環状炭化水素構造は置換基を有していてもよい。置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基などが挙げられる。
酸分解性樹脂は、極性基を持たない環状炭化水素構造を有し、かつ、酸分解性を示さない繰り返し単位を含有する場合、その含有量としては、酸分解性樹脂中の全繰り返し単位に対し、1~40モル%が好ましく、より好ましくは2~20モル%である。
酸分解性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは1,000~200,000であり、より好ましくは2,000~20,000、更により好ましくは3,000~15,000、特に好ましくは3,000~11,000である。重量平均分子量が1,000~200,000であれば、製膜性や現像性に優れる。
酸分解性樹脂の分散度(分子量分布)は、1.0~3.0であることが好ましく、1.0~2.6であることがより好ましく、1.0~2.0であることが更に好ましい。分子量分布の小さいものほど、解像度、レジスト形状が優れ、且つレジストパターンの側壁がスムーズである。
酸分解性樹脂の大西パラメータは、3.0以下であることが好ましく、2.9以下であることがより好ましく、2.8以下であることが更に好ましく、2.7以下であることが特に好ましい。下限は、例えば2.5以上であることが好ましい。
酸分解性樹脂の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して30~99.9質量%が好ましい。下限は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましく、95質量%以上がより一層好ましく、96質量%以上であることが更に一層好ましく、97質量%以上であることが特に好ましい。酸分解性樹脂は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、レジスト組成物に含まれる樹脂の全量中における酸分解性樹脂の含有量は、50~100質量%であることが好ましく、60~100質量%であることがより好ましく、70~100質量%であることが更に好ましく、80~100質量%であることが特に好ましい。
レジスト組成物は、樹脂として疎水性樹脂を含有してもよい。疎水性樹脂は界面に偏在するように設計されることが好ましいが、界面活性剤とは異なり、必ずしも分子内に親水基を有する必要はなく、極性/非極性物質を均一に混合することに寄与しなくてもよい。疎水性樹脂を添加することの効果として、アウトガスの抑制などを挙げることができる。疎水性樹脂としては、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0336~0374の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
<<光酸発生剤>>
レジスト組成物は、光酸発生剤を含有することが好ましい。光酸発生剤は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であっても良いが、低分子化合物の形態であることが好ましい。光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
レジスト組成物は、光酸発生剤を含有することが好ましい。光酸発生剤は、低分子化合物の形態であっても良く、重合体の一部に組み込まれた形態であっても良いが、低分子化合物の形態であることが好ましい。光酸発生剤が、低分子化合物の形態である場合、分子量が3000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることが更に好ましい。
光酸発生剤としては、特に限定されないが、活性光線又は放射線、好ましくは電子線又は極紫外線の照射により、有機酸、例えば、スルホン酸、ビス(アルキルスルホニル)イミド、又はトリス(アルキルスルホニル)メチドの少なくともいずれかを発生する化合物が好ましい。より好ましくは下記式(ZI)、(ZII)、(ZIII)で表される化合物を挙げることができ、式(ZI)で表される化合物であることがより好ましい。
上記式(ZI)において、R201、R202及びR203は、各々独立に、有機基を表す。R201、R202及びR203が表す有機基としては、アリール基、アルキル基、シクロアルキル基などが挙げられる。アリール基としては、炭素数6~14のアリール基を挙げることができる。アルキル基及びシクロアルキル基としては、好ましくは、炭素数1~10の直鎖又は分岐アルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基を挙げることができる。上述したアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
式(ZI)において、R201~R203のうち2つが結合して環構造を形成してもよく、形成される環構造は、環内に酸素原子、硫黄原子、エステル結合、アミド結合、カルボニル基を含んでいてもよい。R201~R203の内の2つが結合して形成する基としては、アルキレン基(例えば、ブチレン基、ペンチレン基)を挙げることができる。
式(ZI)において、カチオン部(S+(R201)(R202)(R203))に含まれる芳香環の数は、光透過性向上によるパターン形状の良化の観点から2個以下であることが好ましく、1個以下であることがより好ましく、芳香環を含まないことが更に好ましい。
式(ZI)において、Z-は、非求核性アニオン(求核反応を起こす能力が著しく低いアニオン)を表す。非求核性アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン(脂肪族スルホン酸アニオン、芳香族スルホン酸アニオン、カンファースルホン酸アニオンなど)、カルボン酸アニオン(脂肪族カルボン酸アニオン、芳香族カルボン酸アニオン、アラルキルカルボン酸アニオンなど)、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオン等を挙げられる。
脂肪族スルホン酸アニオン及び脂肪族カルボン酸アニオンにおける脂肪族部位は、アルキル基であってもシクロアルキル基であってもよく、好ましくは炭素数1~30の直鎖又は分岐のアルキル基及び炭素数3~30のシクロアルキル基が挙げられる。
芳香族スルホン酸アニオン及び芳香族カルボン酸アニオンにおける芳香族基としては、好ましくは炭素数6~14のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等を挙げることができる。
上記で挙げたアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよい。この具体例としては、ニトロ基、フッ素原子などのハロゲン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~15)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~15)、アリール基(好ましくは炭素数6~14)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~7)、アシル基(好ましくは炭素数2~12)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~7)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アルキルイミノスルホニル基(好ましくは炭素数1~15)、アリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数6~20)、アルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数7~20)、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基(好ましくは炭素数10~20)、アルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数5~20)、シクロアルキルアルキルオキシアルキルオキシ基(好ましくは炭素数8~20)等を挙げることができる。各基が有するアリール基及び環構造については、置換基として更にアルキル基(好ましくは炭素数1~15)を挙げることができる。
アラルキルカルボン酸アニオンにおけるアラルキル基としては、好ましくは炭素数7~12のアラルキル基、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ナフチルブチル基等を挙げることができる。
スルホニルイミドアニオンとしては、例えば、サッカリンアニオンを挙げることができる。
ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、トリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンにおけるアルキル基は、炭素数1~5のアルキル基が好ましい。これらのアルキル基の置換基としてはハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、シクロアルキルアリールオキシスルホニル基等を挙げることができ、フッ素原子又はフッ素原子で置換されたアルキル基が好ましい。また、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオンにおけるアルキル基は、互いに結合して環構造を形成してもよい。これにより、酸強度が増加する。
その他の非求核性アニオンとしては、例えば、弗素化燐(例えば、PF6
-)、弗素化硼素(例えば、BF4
-)、弗素化アンチモン(例えば、SbF6
-)等を挙げることができる。
非求核性アニオンとしては、スルホン酸の少なくともα位がフッ素原子で置換された脂肪族スルホン酸アニオン、フッ素原子又はフッ素原子を有する基で置換された芳香族スルホン酸アニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、アルキル基がフッ素原子で置換されたトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンが好ましい。非求核性アニオンとして、より好ましくはパーフロロ脂肪族スルホン酸アニオン(更に好ましくは炭素数4~8)、フッ素原子を有するベンゼンスルホン酸アニオン、更により好ましくはノナフロロブタンスルホン酸アニオン、パーフロロオクタンスルホン酸アニオン、ペンタフロロベンゼンスルホン酸アニオン、3,5-ビス(トリフロロメチル)ベンゼンスルホン酸アニオンである。
酸強度の観点からは、発生酸のpKaが-1以下であることが、感度向上のために好ましい。
また、非求核性アニオンとしては、以下の式(AN1)で表されるアニオンも好ましい態様として挙げられる。
式中、Xfは、それぞれ独立に、フッ素原子、又は少なくとも1つのフッ素原子で置換されたアルキル基を表す。R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、又は、アルキル基を表し、複数存在する場合のR1、R2は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。Lは、二価の連結基を表し、複数存在する場合のLは同一でも異なっていてもよい。Aは、環状の有機基を表す。xは1~20の整数を表し、yは0~10の整数を表し、zは0~10の整数を表す。
Xfのフッ素原子で置換されたアルキル基におけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1~10であり、より好ましくは炭素数1~4である。Xfとして好ましくは、フッ素原子又は炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。Xfの具体例としては、フッ素原子、CF3、C2F5、C3F7、C4F9、CH2CF3、CH2CH2CF3、CH2C2F5、CH2CH2C2F5、CH2C3F7、CH2CH2C3F7、CH2C4F9、CH2CH2C4F9が挙げられ、中でもフッ素原子、CF3が好ましい。特に、双方のXfがフッ素原子であることが好ましい。
R1、R2のアルキル基は、置換基(好ましくはフッ素原子)を有していてもよく、炭素数1~4のものが好ましい。更に好ましくは炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。R1、R2としては、好ましくはフッ素原子又はCF3である。
xは1~10が好ましく、1~5がより好ましい。yは0~4が好ましく、0がより好ましい。zは0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
Lの2価の連結基としては特に限定されず、―COO-、-OCO-、-CO-、-O-、-S―、-SO―、―SO2-、アルキレン基、シクロアルキレン基、アルケニレン基又はこれらの複数が連結した連結基などを挙げることができ、総炭素数12以下の連結基が好ましい。このなかでも―COO-、-OCO-、-CO-、-O-が好ましく、―COO-、-OCO-がより好ましい。
Aの環状の有機基としては、環状構造を有する基であれば特に限定されず、脂肪族環、芳香族炭化水素環、複素環(芳香族性を有するものだけでなく、芳香族性を有さない環も含む)等を含む基が挙げられる。脂肪族環としては、単環でも多環でもよく、シクロペンチル環、シクロヘキシル環、シクロオクチル環などの単環のシクロアルキル環、ノルボルニル環、トリシクロデカニル環、テトラシクロデカニル環、テトラシクロドデカニル環、アダマンチル環などの多環のシクロアルキル環が好ましい。芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナンスレン環、アントラセン環等が挙げられる。複素環としては、フラン環、チオフェン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピペリジン環、デカヒドロイソキノリン環、ラクトン環などが挙げられる。
上記環状の有機基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれであっても良く、炭素数1~12が好ましい)、シクロアルキル基(単環、多環、スピロ環のいずれであっても良く、炭素数3~20が好ましい)、アリール基(炭素数6~14が好ましい)、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エステル基、アミド基、ウレタン基、ウレイド基、チオエーテル基、スルホンアミド基、スルホン酸エステル基等が挙げられる。なお、環状の有機基を構成する炭素(環形成に寄与する炭素)はカルボニル炭素であっても良い。
式(AN1)の詳細については国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0259の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
式(ZII)、(ZIII)中、
R204~R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204~R207は、各々独立に、アリール基、アルキル基又はシクロアルキル基を表す。
R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基としては、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基として説明したアリール基と同様である。
R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられる。
R204~R207のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。この置換基としても、前述の化合物(ZI)におけるR201~R203のアリール基、アルキル基、シクロアルキル基が有していてもよいものが挙げられる。
式(ZII)、(ZIII)においてZ-は、非求核性アニオンを表し、式(ZI)におけるZ-の非求核性アニオンと同様のものを挙げることができる。
光酸発生剤は、露光で発生した酸の非露光部への拡散を抑制し解像性を良好にする観点から、電子線又は極紫外線の照射により、体積130Å3以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが好ましく、体積190Å3以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることがより好ましく、体積270Å3以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが更に好ましく、体積400Å3以上の大きさの酸(より好ましくはスルホン酸)を発生する化合物であることが特に好ましい。ただし、感度や塗布溶剤溶解性の観点から、上記体積は、2000Å3以下であることが好ましく、1500Å3以下であることが更に好ましい。上記体積の値は、富士通株式会社製の「WinMOPAC」を用いて求めた。すなわち、まず、各例に係る酸の化学構造を入力し、次に、この構造を初期構造としてMM3法を用いた分子力場計算により、各酸の最安定立体配座を決定し、その後、これら最安定立体配座についてPM3法を用いた分子軌道計算を行うことにより、各酸の「accessible volume」を計算することができる。1Åは1×10-10mである。
光酸発生剤としては、特開2014-41328号公報の段落番号0368~0377、特開2013-228681号公報の段落番号0240~0262(対応する米国特許出願公開第2015/004533号明細書の段落番号0339)が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、好ましい具体例として以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
光酸発生剤は、1種類単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。光酸発生剤の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して、0.1~30質量%が好ましく、より好ましくは0.5~25質量%であり、更に好ましくは3~20質量%であり、特に好ましくは3~15質量%である。
<<溶剤>>
レジスト組成物は、溶剤を含むことが好ましい。溶剤としては、下記の条件(a)~(c)を満たす溶剤(「溶剤(S)」とも言う)を含むことが好ましい。
レジスト組成物は、溶剤を含むことが好ましい。溶剤としては、下記の条件(a)~(c)を満たす溶剤(「溶剤(S)」とも言う)を含むことが好ましい。
(a) A>-0.026*B+5
(b) 0.9<A<2.5
(c) 120<B<160
(b) 0.9<A<2.5
(c) 120<B<160
上記Aは上記溶剤(S)の粘度(mPa・s)を表し、上記Bは上記溶剤(S)の沸点(℃)を表す。
上記溶剤(S)が1種の溶剤のみからなる場合、上記Aは上記溶剤の粘度(mPa・s)を表し、上記Bは上記溶剤の沸点(℃)を表す。
上記溶剤(S)が2種の溶剤からなる混合溶剤である場合は、上記Aは下記式(a1)で算出され、上記Bは下記式(b1)で算出される。
A=μ1^X1*μ2^X2 (a1)
B=T1*X1+T2*X2 (b1)
μ1は1種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T1は1種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X1は混合溶剤の全質量に対する1種目の溶剤の質量比率を表す。
μ2は2種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T2は2種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X2は混合溶剤の全質量に対する2種目の溶剤の質量比率を表す。
上記溶剤(S)がn種の溶剤からなる混合溶剤である場合は、上記Aは下記式(a2)で算出され、上記Bは下記式(b2)で算出される。
A=μ1^X1*μ2^X2*・・・μn^Xn (a2)
B=T1*X1+T2*X2+・・・Tn*Xn (b2)
μ1は1種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T1は1種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X1は混合溶剤の全質量に対する1種目の溶剤の質量比率を表す。
μ2は2種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T2は2種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X2は混合溶剤の全質量に対する2種目の溶剤の質量比率を表す。
μnはn種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、Tnはn種目の溶剤の沸点(℃)を表し、Xnは混合溶剤の全質量に対するn種目の溶剤の質量比率を表す。
nは3以上の整数を表す。
上記溶剤(S)が1種の溶剤のみからなる場合、上記Aは上記溶剤の粘度(mPa・s)を表し、上記Bは上記溶剤の沸点(℃)を表す。
上記溶剤(S)が2種の溶剤からなる混合溶剤である場合は、上記Aは下記式(a1)で算出され、上記Bは下記式(b1)で算出される。
A=μ1^X1*μ2^X2 (a1)
B=T1*X1+T2*X2 (b1)
μ1は1種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T1は1種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X1は混合溶剤の全質量に対する1種目の溶剤の質量比率を表す。
μ2は2種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T2は2種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X2は混合溶剤の全質量に対する2種目の溶剤の質量比率を表す。
上記溶剤(S)がn種の溶剤からなる混合溶剤である場合は、上記Aは下記式(a2)で算出され、上記Bは下記式(b2)で算出される。
A=μ1^X1*μ2^X2*・・・μn^Xn (a2)
B=T1*X1+T2*X2+・・・Tn*Xn (b2)
μ1は1種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T1は1種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X1は混合溶剤の全質量に対する1種目の溶剤の質量比率を表す。
μ2は2種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、T2は2種目の溶剤の沸点(℃)を表し、X2は混合溶剤の全質量に対する2種目の溶剤の質量比率を表す。
μnはn種目の溶剤の粘度(mPa・s)を表し、Tnはn種目の溶剤の沸点(℃)を表し、Xnは混合溶剤の全質量に対するn種目の溶剤の質量比率を表す。
nは3以上の整数を表す。
上記粘度A(mPa・s)は常温常圧(25℃/1atm)時の値である。1atmは、1.013×105Paである。また、上記沸点B(℃)は常圧(1atm)時の値であり、2種以上の混合溶剤を用いる場合、共沸による沸点変動の影響は考慮せず、上記式(b1)又は(b2)のみに沿うものとする。
なお、式(a1)及び(b1)において、X1+X2=1である。
式(a2)及び(b2)において、X1+X2+・・・Xn=1である。
式(a2)及び(b2)において、X1+X2+・・・Xn=1である。
溶剤(S)の粘度A(mPa・s)は、下記条件(b’)を満たすことが好ましく、下記条件(b’’)を満たすことがより好ましい。
(b’) 1.0<A<2.0
(b’’) 1.0<A<1.5
(b’) 1.0<A<2.0
(b’’) 1.0<A<1.5
溶剤(S)の沸点B(℃)は、下記条件(c’)を満たすことが好ましく、下記条件(c’’)を満たすことがより好ましい。
(c’) 136<B<160
(c’’) 140<B<150
(c’) 136<B<160
(c’’) 140<B<150
溶剤(S)は、上記条件(a)~(c)を満たすものであれば、特に制限はないが、例えば、ラクトン系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、及び芳香族系有機溶剤が挙げられる。溶剤(S)は、1種のみの溶剤でもよく、2種以上の溶剤の混合溶剤であってもよい。
ラクトン系溶剤としては、γ-ブチロラクトン(GBL)等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン(CyHx)、メチル-n-アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2-ヘプタノン(MAK)などが挙げられる。
エステル系溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル(nBA)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、エトキシプロピオン酸エチル(EEP)などが挙げられる。さらに、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル{例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等}、またはモノフェニルエーテルが挙げられる。
アルコール系溶剤としては、4-メチル-2-ペンタノール(MIBC)、ベンジルアルコール、3-メトキシブタノール等の1価のアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコールが挙げられる。さらに、上記多価アルコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル{例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等}、またはモノフェニルエーテルが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、ジオキサンのような環式エーテル類、上記エステル系溶剤及びアルコール系溶剤に記載の溶剤のうち、エーテル結合を含む溶剤が挙げられる。
芳香族系有機溶剤としては、アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレンなどが挙げられる。
ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン(CyHx)、メチル-n-アミルケトン、メチルイソアミルケトン、2-ヘプタノン(MAK)などが挙げられる。
エステル系溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル(nBA)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル(MMP)、エトキシプロピオン酸エチル(EEP)などが挙げられる。さらに、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート、3-メトキシブチルアセテート等のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル{例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等}、またはモノフェニルエーテルが挙げられる。
アルコール系溶剤としては、4-メチル-2-ペンタノール(MIBC)、ベンジルアルコール、3-メトキシブタノール等の1価のアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコールが挙げられる。さらに、上記多価アルコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル{例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等}、またはモノフェニルエーテルが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、ジオキサンのような環式エーテル類、上記エステル系溶剤及びアルコール系溶剤に記載の溶剤のうち、エーテル結合を含む溶剤が挙げられる。
芳香族系有機溶剤としては、アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレンなどが挙げられる。
溶剤(S)は、上記溶剤の中でも、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、及びケトン系溶剤の少なくとも1種を含むことが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、エトキシプロピオン酸エチル、シクロヘキサノン及びメトキシプロピオン酸メチルの少なくとも1種を含むことがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びプロピレングリコールモノメチルエーテルの少なくとも1種を含むことが更に好ましい。
溶剤を2種以上使用する場合の各溶剤の混合比率は、上記式(a1)及び式(a2)によって算出されるA、並びに上記式(b1)及び(b2)によって算出されるBが、上記条件(a)~(c)を満たすように調整することが好ましい。
レジスト組成物中の溶剤の含有量は、レジスト組成物の全質量に対して40~70質量%であることが好ましく、45~70質量%であることがより好ましく、55~70質量%であることが更に好ましい。
<<酸拡散制御剤>>
レジスト組成物は、酸拡散制御剤を含有することが好ましい。酸拡散制御剤は、露光時に酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用するものである。酸拡散制御剤としては、塩基性化合物、窒素原子を有し酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物、又は、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を使用することができる。
レジスト組成物は、酸拡散制御剤を含有することが好ましい。酸拡散制御剤は、露光時に酸発生剤等から発生する酸をトラップし、余分な発生酸による、未露光部における酸分解性樹脂の反応を抑制するクエンチャーとして作用するものである。酸拡散制御剤としては、塩基性化合物、窒素原子を有し酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物、活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物、又は、酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を使用することができる。
塩基性化合物としては、好ましくは、下記式(A)~(E)で示される構造を有する化合物を挙げることができる。
式(A)及び(E)中、R200、R201及びR202は、同一でも異なってもよく、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~20)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20)又はアリール基(炭素数6~20)を表し、ここで、R201とR202は、互いに結合して環を形成してもよい。R203、R204、R205及びR206は、同一でも異なってもよく、炭素数1~20個のアルキル基を表す。
上記アルキル基について、置換基を有するアルキル基としては、炭素数1~20のアミノアルキル基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、又は炭素数1~20のシアノアルキル基が好ましい。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
これら一般式(A)及び(E)中のアルキル基は、無置換であることがより好ましい。
好ましい化合物として、グアニジン、アミノピロリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピペラジン、アミノモルホリン、アミノアルキルモルフォリン、ピペリジン等を挙げることができ、更に好ましい化合物として、イミダゾール構造、ジアザビシクロ構造、オニウムヒドロキシド構造、オニウムカルボキシレート構造、トリアルキルアミン構造、アニリン構造又はピリジン構造を有する化合物、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアルキルアミン誘導体、水酸基及び/又はエーテル結合を有するアニリン誘導体等を挙げることができる。好ましい化合物の具体例としては、US2012/0219913号公報の段落番号0379に例示された化合物を挙げることができる。
また、塩基性化合物は、フェノキシ基を有するアミン化合物、フェノキシ基を有するアンモニウム塩化合物、スルホン酸エステル基を有するアミン化合物及びスルホン酸エステル基を有するアンモニウム塩化合物を好ましく用いることができる。これらの詳細については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0307~0311を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
レジスト組成物が塩基性化合物を含有する場合、塩基性化合物の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して0.001~10質量%であることが好ましく、0.01~5質量%であることがより好ましい。また、光酸発生剤(複数種類有する場合はその合計)と塩基性化合物のレジスト組成物中の割合は、モル比で、光酸発生剤/塩基性化合物=2.5~300であることが好ましい。感度、解像度の点から前述のモル比は2.5以上が好ましく、露光後加熱処理までの経時によるレジストパターンの太りによる解像度の低下抑制の点から300以下が好ましい。前述のモル比は、より好ましくは5.0~200であり、更に好ましくは7.0~150である。
窒素原子を有し酸の作用により脱離する基を有する低分子化合物(以下、「化合物(D-1)」ともいう。)は、酸の作用により脱離する基を窒素原子上に有するアミン誘導体であることが好ましい。酸の作用により脱離する基として、アセタール基、カルボネート基、カルバメート基、3級エステル基、3級水酸基、ヘミアミナールエーテル基が好ましく、カルバメート基、ヘミアミナールエーテル基であることが特に好ましい。化合物(D-1)の分子量は、100~1000が好ましく、100~700がより好ましく、100~500が特に好ましい。
化合物(D-1)は、窒素原子上に保護基を有するカルバメート基を有してもよい。カルバメート基を構成する保護基としては、下記式(d-1)で表すことができる。
式(d-1)において、Rbは、各々独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1~10)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30)、アリール基(好ましくは炭素数3~30)、アラルキル基(好ましくは炭素数1~10)、又はアルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1~10)を表す。Rbは相互に連結して環を形成していてもよい。
Rbが示すアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、オキソ基等の官能基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。Rbが示すアルコキシアルキル基についても同様である。Rbとして好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基である。より好ましくは、直鎖状、又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基である。2つのRbが相互に連結して形成する環としては、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式炭化水素基若しくはその誘導体等が挙げられる。式(d-1)で表される基の具体的な構造としては、US2012/0135348号公報の段落番号0466に開示された構造を挙げることができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
化合物(D-1)は、下記式(6)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
式(6)において、Raは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキル基を表す。lが2のとき、2つのRaは同じでも異なっていてもよく、2つのRaは相互に連結して式中の窒素原子と共に複素環を形成していてもよい。複素環には式中の窒素原子以外のヘテロ原子を含んでいてもよい。
Rbは、上記式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、Rbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
Rbは、上記式(d-1)におけるRbと同義であり、好ましい例も同様である。
lは0~2の整数を表し、mは1~3の整数を表し、l+m=3を満たす。
式(6)において、Raとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、Rbとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が置換されていてもよい基として前述した基と同様な基で置換されていてもよい。
化合物(D-1)の具体例としては、US2012/0135348号公報の段落番号0475に記載された化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
式(6)で表される化合物は、特開2007-298569号公報、特開2009-199021号公報などに基づき合成することができる。
レジスト組成物が化合物(D-1)を含有する場合、化合物(D-1)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して0.001~20質量%であることが好ましく、0.001~10質量%であることがより好ましく、0.01~5質量%であることが更に好ましい。
活性光線又は放射線の照射により塩基性が低下又は消失する塩基性化合物(以下、「化合物(PA)」ともいう。)としては、プロトンアクセプター性官能基を有し、且つ、活性光線又は放射線の照射により分解して、プロトンアクセプター性が低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化する化合物が挙げられる。
プロトンアクセプター性官能基とは、プロトンと静電的に相互作用し得る基或いは電子を有する官能基であって、例えば、環状ポリエーテル等のマクロサイクリック構造を有する官能基や、π共役に寄与しない非共有電子対をもった窒素原子を有する官能基を意味する。π共役に寄与しない非共有電子対を有する窒素原子とは、例えば、下記式に示す部分構造を有する窒素原子である。
プロトンアクセプター性官能基の好ましい部分構造として、例えば、クラウンエーテル、アザクラウンエーテル、1~3級アミン、ピリジン、イミダゾール、ピラジン構造などを挙げることができる。
化合物(PA)は、活性光線又は放射線の照射により分解してプロトンアクセプター性が低下、消失するか、又はプロトンアクセプター性から酸性に変化した化合物を発生する。ここでプロトンアクセプター性の低下、消失、又はプロトンアクセプター性から酸性への変化とは、プロトンアクセプター性官能基にプロトンが付加することに起因するプロトンアクセプター性の変化であり、具体的には、プロトンアクセプター性官能基を有する化合物(PA)とプロトンからプロトン付加体が生成する時、その化学平衡に於ける平衡定数が減少することを意味する。プロトンアクセプター性は、pH測定を行うことによって確認することができる。化合物(PA)については、国際公開WO2016/104565号公報の段落番号0312~0320の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
レジスト組成物が化合物(PA)を含有する場合、化合物(PA)の含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して0.1~10質量%であることが好ましく、1~8質量%であることがより好ましい。化合物(PA)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
レジスト組成物では、光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を酸拡散制御剤として使用することができる。光酸発生剤と、光酸発生剤から生じた酸に対して相対的に弱酸(好ましくはpKaが-1超の弱酸)である酸を発生するオニウム塩を混合して用いた場合、活性光線又は放射線の照射により光酸発生剤から生じた酸が未反応の弱酸アニオンを有するオニウム塩と衝突すると、塩交換により弱酸を放出して強酸アニオンを有するオニウム塩を生じる。この過程で強酸がより触媒能の低い弱酸に交換されるため、見かけ上、酸が失活して酸拡散の制御を行うことができる。これらの化合物については、特開2012-242799号公報の段落番号0191~0210、特開2013-6827号公報の段落番号0037~0039、特開2013-8020号公報の段落番号0027~0029、特開2012-189977号公報の段落番号0012~0013、特開2012-252124号公報の段落番号0029~0031の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
レジスト組成物が、光酸発生剤に対して相対的に弱酸となるオニウム塩を含有する場合、その含有量は、レジスト組成物の全固形分に対して0.5~10.0質量%であることが好ましく、0.5~8.0質量%であることがより好ましく、1.0~8.0質量%であることがさらに好ましい。
<<界面活性剤>>
レジスト組成物は、更に界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
レジスト組成物は、更に界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤(フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素原子と珪素原子の両方を有する界面活性剤)のいずれか、あるいは2種以上を含有することがより好ましい。
フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤として、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の[0276]に記載の界面活性剤が挙げられ、例えばエフトップEF301、EF303(新秋田化成(株)製)、フロラードFC430、431、4430(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F173、F176、F189、F113、F110、F177、F120、R08(DIC(株)製)、サーフロンS-382、SC101、102、103、104、105、106、KH-20(旭硝子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル(株)製)、GF-300、GF-150(東亞合成(株)製)、サーフロンS-393(セイミケミカル(株)製)、エフトップEF121、EF122A、EF122B、RF122C、EF125M、EF135M、EF351、EF352、EF801、EF802、EF601((株)ジェムコ製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520(OMNOVA社製)、FTX-204G、208G、218G、230G、204D、208D、212D、218D、222D((株)ネオス製)等が挙げられる。またポリシロキサンポリマーKP-341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いることができる。
また、界面活性剤としては、上記に示すような公知のものの他に、テロメリゼーション法(テロマー法ともいわれる)若しくはオリゴメリゼーション法(オリゴマー法ともいわれる)により製造されたフルオロ脂肪族化合物から導かれたフルオロ脂肪族基を有する重合体を用いた界面活性剤を用いることが出来る。フルオロ脂肪族化合物は、特開2002-90991号公報に記載された方法によって合成することが出来る。
上記に当てはまる界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476、F-472(DIC(株)製)、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。
上記に当てはまる界面活性剤として、メガファックF178、F-470、F-473、F-475、F-476、F-472(DIC(株)製)、C6F13基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシアルキレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体、C3F7基を有するアクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシエチレン))アクリレート(又はメタクリレート)と(ポリ(オキシプロピレン))アクリレート(又はメタクリレート)との共重合体等を挙げることができる。
また、本発明では、米国特許出願公開第2008/0248425号明細書の段落番号0280に記載の、フッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤以外の他の界面活性剤を使用することもできる。
これらの界面活性剤は単独で使用してもよいし、また、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
レジスト組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、レジスト組成物の固形分に対して、好ましくは0.0001~2質量%、より好ましくは0.0005~1質量%である。
<<その他の添加剤>>
レジスト組成物は、必要に応じて更に、カルボン酸オニウム塩、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
レジスト組成物は、必要に応じて更に、カルボン酸オニウム塩、酸増殖剤、染料、可塑剤、光増感剤、光吸収剤、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻止剤及び現像液に対する溶解性を促進させる化合物(例えば、分子量1000以下のフェノール化合物、カルボキシル基を有する脂環族、又は脂肪族化合物)等を含有させることができる。
<赤外線透過フィルタ用組成物>
次に、赤外線透過フィルタ用組成物について説明する。この組成物は、光センサにおける赤外線透過フィルタ層形成用の組成物である。赤外線透過フィルタ用組成物は、波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aminと、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmaxとの比であるAmin/Bmaxが5以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、15以上であることが更に好ましく、30以上であることが特に好ましい。
次に、赤外線透過フィルタ用組成物について説明する。この組成物は、光センサにおける赤外線透過フィルタ層形成用の組成物である。赤外線透過フィルタ用組成物は、波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aminと、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmaxとの比であるAmin/Bmaxが5以上であることが好ましく、7.5以上であることがより好ましく、15以上であることが更に好ましく、30以上であることが特に好ましい。
ある波長λにおける吸光度Aλは、以下の式(1)により定義される。
Aλ=-log(Tλ/100) ・・・(1)
Aλは、波長λにおける吸光度であり、Tλは、波長λにおける透過率(%)である。
本発明において、吸光度の値は、溶液の状態で測定した値であってもよく、赤外線透過フィルタ用組成物を用いて製膜した膜での値であってもよい。膜の状態で吸光度を測定する場合は、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜の厚さが所定の厚さとなるように赤外線透過フィルタ用組成物を塗布し、ホットプレートを用いて100℃、120秒間乾燥して調製した膜を用いて測定することが好ましい。膜の厚さは、膜を有する基板について、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定することができる。
Aλ=-log(Tλ/100) ・・・(1)
Aλは、波長λにおける吸光度であり、Tλは、波長λにおける透過率(%)である。
本発明において、吸光度の値は、溶液の状態で測定した値であってもよく、赤外線透過フィルタ用組成物を用いて製膜した膜での値であってもよい。膜の状態で吸光度を測定する場合は、ガラス基板上にスピンコート等の方法により、乾燥後の膜の厚さが所定の厚さとなるように赤外線透過フィルタ用組成物を塗布し、ホットプレートを用いて100℃、120秒間乾燥して調製した膜を用いて測定することが好ましい。膜の厚さは、膜を有する基板について、触針式表面形状測定器(ULVAC社製 DEKTAK150)を用いて測定することができる。
また、吸光度は、従来公知の分光光度計を用いて測定できる。吸光度の測定条件は特に限定はないが、波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aが、0.1~3.0になるように調整した条件で、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bを測定することが好ましい。このような条件で吸光度を測定することで、測定誤差をより小さくできる。波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aが、0.1~3.0になるように調整する方法としては、特に限定はない。例えば、溶液の状態で吸光度を測定する場合は、試料セルの光路長を調整する方法が挙げられる。また、膜の状態で吸光度を測定する場合は、膜厚を調整する方法などが挙げられる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、以下の(1)~(4)のいずれかの分光特性を満たしていることがより好ましい。
(1):波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Amin1と、波長800~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax1との比であるAmin1/Bmax1が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長720nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(2):波長400~750nmの範囲における吸光度の最小値Amin2と、波長900~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax2との比であるAmin2/Bmax2が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(3):波長400~850nmの範囲における吸光度の最小値Amin3と、波長1000~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax3との比であるAmin3/Bmax3が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(4):波長400~950nmの範囲における吸光度の最小値Amin4と、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax4との比であるAmin4/Bmax4が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(1):波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Amin1と、波長800~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax1との比であるAmin1/Bmax1が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~640nmの範囲の光を遮光して、波長720nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(2):波長400~750nmの範囲における吸光度の最小値Amin2と、波長900~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax2との比であるAmin2/Bmax2が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~750nmの範囲の光を遮光して、波長850nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(3):波長400~850nmの範囲における吸光度の最小値Amin3と、波長1000~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax3との比であるAmin3/Bmax3が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~830nmの範囲の光を遮光して、波長940nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
(4):波長400~950nmの範囲における吸光度の最小値Amin4と、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最大値Bmax4との比であるAmin4/Bmax4が5以上であり、7.5以上であることが好ましく、15以上であることがより好ましく、30以上であることが更に好ましい。この態様によれば、波長400~950nmの範囲の光を遮光して、波長1040nmの赤外線を透過可能な膜を形成することができる。
赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さが1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上である分光特性を満たしていることが好ましい。波長400~640nmの範囲における最大値は、15%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。波長1100~1300nmの範囲における最小値は、75%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、以下の(11)~(14)のいずれかの分光特性を満たしていることがより好ましい。
(11):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(12):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(13):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(14):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(11):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~640nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長800~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(12):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~750nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長900~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(13):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~830nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1000~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
(14):赤外線透過フィルタ用組成物を用いて厚さ1μm、2μm、3μm、4μmまたは5μmの膜を形成した際に、膜の厚み方向における光の透過率の、波長400~950nmの範囲における最大値が20%以下(好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下)であり、膜の厚み方向における光の透過率の、波長1100~1300nmの範囲における最小値が70%以上(好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上)である態様。
以下、赤外線透過フィルタ用組成物を構成し得る各成分について説明する。
<<色材>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、色材を含む。色材の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して35~80質量%であることが好ましい。下限は、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、55質量%以上が特に好ましい。上限は、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましい。色材としては、後述する可視光を遮光する色材、赤外線吸収色素などが挙げられる。色材の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して50~75質量%であることが特に好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、色材を含む。色材の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して35~80質量%であることが好ましい。下限は、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、55質量%以上が特に好ましい。上限は、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましい。色材としては、後述する可視光を遮光する色材、赤外線吸収色素などが挙げられる。色材の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して50~75質量%であることが特に好ましい。
(遮光材)
赤外線透過フィルタ用組成物は、可視光を遮光し、赤外線の少なくとも一部を透過させる色材(以下、遮光材ともいう)を含有することが好ましい。本発明において、遮光材は、紫色から赤色の波長領域の光を吸収する色材であることが好ましい。また、本発明において、遮光材は、波長400~640nmの波長領域の光を遮光する色材であることが好ましい。また、遮光材は、波長1100~1300nmの光を透過する色材であることが好ましい。本発明において、遮光材は、以下の(1)および(2)の少なくとも一方の要件を満たすことが好ましい。
(1):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(2):有機系黒色着色剤を含む。(2)の態様において、更に有彩色着色剤を含有することも好ましい。
なお、本発明において、有彩色着色剤とは、白色着色剤および黒色着色剤以外の着色剤を意味する。また、本発明において、遮光材に用いられる有機系黒色着色剤は、可視光を吸収するが、赤外線の少なくとも一部は透過する材料を意味する。したがって、本発明において、遮光材に用いられる有機系黒色着色剤は、可視光線および赤外線の両方を吸収する黒色着色剤、例えば、カーボンブラックやチタンブラックは含まない。有機系黒色着色剤は、波長400nm以上700nm以下の範囲に極大吸収波長を有する着色剤が好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、可視光を遮光し、赤外線の少なくとも一部を透過させる色材(以下、遮光材ともいう)を含有することが好ましい。本発明において、遮光材は、紫色から赤色の波長領域の光を吸収する色材であることが好ましい。また、本発明において、遮光材は、波長400~640nmの波長領域の光を遮光する色材であることが好ましい。また、遮光材は、波長1100~1300nmの光を透過する色材であることが好ましい。本発明において、遮光材は、以下の(1)および(2)の少なくとも一方の要件を満たすことが好ましい。
(1):2種類以上の有彩色着色剤を含み、2種以上の有彩色着色剤の組み合わせで黒色を形成している。
(2):有機系黒色着色剤を含む。(2)の態様において、更に有彩色着色剤を含有することも好ましい。
なお、本発明において、有彩色着色剤とは、白色着色剤および黒色着色剤以外の着色剤を意味する。また、本発明において、遮光材に用いられる有機系黒色着色剤は、可視光を吸収するが、赤外線の少なくとも一部は透過する材料を意味する。したがって、本発明において、遮光材に用いられる有機系黒色着色剤は、可視光線および赤外線の両方を吸収する黒色着色剤、例えば、カーボンブラックやチタンブラックは含まない。有機系黒色着色剤は、波長400nm以上700nm以下の範囲に極大吸収波長を有する着色剤が好ましい。
本発明において、遮光材は、例えば、波長400~640nmの範囲における吸光度の最小値Aと、波長1100~1300nmの範囲における吸光度の最小値Bとの比であるA/Bが4.5以上であることが好ましい。
上記の特性は、1種類の素材で満たしていてもよく、複数の素材の組み合わせで満たしていてもよい。例えば、上記(1)の態様の場合、複数の有彩色着色剤を組み合わせて上記分光特性を満たしていることが好ましい。また、上記(2)の態様の場合、有機系黒色着色剤が上記分光特性を満たしていてもよい。また、有機系黒色着色剤と有彩色着色剤との組み合わせで上記の分光特性を満たしていてもよい。
上記の特性は、1種類の素材で満たしていてもよく、複数の素材の組み合わせで満たしていてもよい。例えば、上記(1)の態様の場合、複数の有彩色着色剤を組み合わせて上記分光特性を満たしていることが好ましい。また、上記(2)の態様の場合、有機系黒色着色剤が上記分光特性を満たしていてもよい。また、有機系黒色着色剤と有彩色着色剤との組み合わせで上記の分光特性を満たしていてもよい。
本発明において、有彩色着色剤は、赤色着色剤、緑色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤およびオレンジ色着色剤から選ばれる着色剤であることが好ましい。有彩色着色剤は、顔料であってもよく、染料であってもよい。好ましくは顔料である。顔料は、平均粒径(r)が、20nm≦r≦300nmであることが好ましく、25nm≦r≦250nmであることがより好ましく、30nm≦r≦200nmであることが更に好ましい。ここでいう「平均粒径」とは、顔料の一次粒子が集合した二次粒子についての平均粒径を意味する。また、使用しうる顔料の二次粒子の粒径分布(以下、単に「粒径分布」ともいう。)は、平均粒径±100nmの範囲に含まれる二次粒子が全体の70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。なお、二次粒子の粒径分布は、散乱強度分布を用いて測定することができる。
顔料は、有機顔料であることが好ましい。有機顔料としては以下のものが挙げられる。
カラーインデックス(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上、赤色顔料)、
C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59等(以上、緑色顔料)、
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)、
これら有機顔料は、単独若しくは種々組合せて用いることができる。
カラーインデックス(C.I.)Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,138,139,147,148,150,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,185,187,188,193,194,199,213,214等(以上、黄色顔料)、
C.I.Pigment Orange 2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等(以上、オレンジ色顔料)、
C.I.Pigment Red 1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,155,166,168,169,170,171,172,175,176,177,178,179,184,185,187,188,190,200,202,206,207,208,209,210,216,220,224,226,242,246,254,255,264,270,272,279等(以上、赤色顔料)、
C.I.Pigment Green 7,10,36,37,58,59等(以上、緑色顔料)、
C.I.Pigment Violet 1,19,23,27,32,37,42等(以上、紫色顔料)、
C.I.Pigment Blue 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80等(以上、青色顔料)、
これら有機顔料は、単独若しくは種々組合せて用いることができる。
染料としては特に制限はなく、公知の染料が使用できる。化学構造としては、ピラゾールアゾ系、アニリノアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アントラピリドン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系、キサンテン系、フタロシアニン系、ベンゾピラン系、インジゴ系、ピロメテン系等の染料が使用できる。また、これらの染料の多量体を用いてもよい。また、特開2015-028144号公報、特開2015-34966号公報に記載の染料を用いることもできる。
遮光材は、赤色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤および緑色着色剤から選ばれる2種以上を含むことが好ましい。すなわち、遮光材は、赤色着色剤、青色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤および緑色着色剤から選ばれる2種類以上の着色剤の組み合わせで黒色を形成していることが好ましい。好ましい組み合わせとしては、例えば以下が挙げられる。
(1)赤色着色剤と青色着色剤とを含有する態様。
(2)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤とを含有する態様。
(3)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(4)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(5)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(6)赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(7)黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(1)赤色着色剤と青色着色剤とを含有する態様。
(2)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤とを含有する態様。
(3)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
(4)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(5)赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(6)赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤とを含有する態様。
(7)黄色着色剤と紫色着色剤とを含有する態様。
上記(1)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤=20~80:20~80であることが好ましく、20~60:40~80であることがより好ましく、20~50:50~80であることが更に好ましい。
上記(2)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(3)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(4)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(5)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(6)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(7)の態様において、黄色着色剤と紫色着色剤の質量比は、黄色着色剤:紫色着色剤=10~50:40~80であることが好ましく、20~40:50~70であることがより好ましく、30~40:60~70であることが更に好ましい。
上記(2)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(3)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤との質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(4)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と紫色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:紫色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(5)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と黄色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:黄色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:5~40:5~40であることが好ましく、10~60:30~80:5~30:5~30であることがより好ましく、10~40:40~80:5~20:5~20であることが更に好ましい。
上記(6)の態様において、赤色着色剤と青色着色剤と緑色着色剤の質量比は、赤色着色剤:青色着色剤:緑色着色剤=10~80:20~80:10~40であることが好ましく、10~60:30~80:10~30であることがより好ましく、10~40:40~80:10~20であることが更に好ましい。
上記(7)の態様において、黄色着色剤と紫色着色剤の質量比は、黄色着色剤:紫色着色剤=10~50:40~80であることが好ましく、20~40:50~70であることがより好ましく、30~40:60~70であることが更に好ましい。
黄色着色剤としては、C.I.Pigment Yellow 139,150,185が好ましく、C.I.Pigment Yellow 139,150がより好ましく、C.I.Pigment Yellow 139が更に好ましい。青色着色剤としては、C.I.Pigment Blue 15:6が好ましい。紫色着色剤としては、C.I.Pigment Violet 23が好ましい。赤色着色剤としては、Pigment Red 122,177,224,254が好ましく、Pigment Red 122,177254がより好ましく、Pigment Red 254が更に好ましい。緑色着色剤としては、C.I.Pigment Green 7、36、58、59が好ましい。
本発明において、有機系黒色着色剤としては、例えば、ビスベンゾフラノン化合物、アゾメチン化合物、ペリレン化合物、アゾ系化合物などが挙げられ、ビスベンゾフラノン化合物、ペリレン化合物が好ましい。ビスベンゾフラノン化合物としては、特表2010-534726号公報、特表2012-515233号公報、特表2012-515234号公報などに記載の化合物が挙げられ、例えば、BASF社製の「Irgaphor Black」として入手可能である。ペリレン化合物としては、C.I.Pigment Black 31、32などが挙げられる。アゾメチン化合物としては、特開平1-170601号公報、特開平2-34664号公報などに記載のものが挙げられ、例えば、大日精化社製の「クロモファインブラックA1103」として入手できる。ビスベンゾフラノン化合物の詳細については、特表2010-534726号公報の段落番号0014~0037の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、遮光材として有機系黒色着色剤を用いる場合、有彩色着色剤と組み合わせて使用することが好ましい。有機系黒色着色剤と有彩色着色剤とを併用することで、優れた分光特性が得られ易い。有機系黒色着色剤と組み合わせて用いる有彩色着色剤としては、例えば、赤色着色剤、青色着色剤、紫色着色剤などが挙げられ、赤色着色剤および青色着色剤が好ましい。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、有彩色着色剤と有機系黒色着色剤との混合割合は、有機系黒色着色剤100質量部に対して、有彩色着色剤が10~200質量部が好ましく、15~150質量部がより好ましい。
また、有彩色着色剤と有機系黒色着色剤との混合割合は、有機系黒色着色剤100質量部に対して、有彩色着色剤が10~200質量部が好ましく、15~150質量部がより好ましい。
本発明において、遮光材における顔料の含有量は、遮光材の全量に対して95質量%以上であることが好ましく、97質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることが更に好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物において、遮光材の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して10~80質量%であることが好ましい。下限は、30質量%以上が好ましく、35質量%以上がより好ましく、40質量%以上が更に好ましく、45質量%以上がより一層好ましく、50質量%以上が特に好ましい。上限は、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましい。
(赤外線吸収色素)
赤外線透過フィルタ用組成物は、色材として赤外線吸収色素を含有することができる。赤外線透過フィルタにおいて、赤外線吸収色素は、透過する光(赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。
赤外線透過フィルタ用組成物は、色材として赤外線吸収色素を含有することができる。赤外線透過フィルタにおいて、赤外線吸収色素は、透過する光(赤外線)をより長波長側に限定する役割を有している。
本発明において、赤外線吸収色素としては、赤外領域(好ましくは、波長700nmを超え1300nm以下)の波長領域に極大吸収波長を有する化合物を好ましく用いることができる。赤外線吸収色素は、顔料であってもよく、染料であってもよい。赤外線吸収化合物は、波長700~1000nmの範囲に極大吸収波長を有する化合物であることが好ましい。
本発明において、赤外線吸収化合物は、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、クアテリレン化合物、メロシアニン化合物、クロコニウム化合物、オキソノール化合物、ジイモニウム化合物、ジチオール化合物、トリアリールメタン化合物、ピロメテン化合物、アゾメチン化合物、アントラキノン化合物及びジベンゾフラノン化合物から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ピロロピロール化合物、シアニン化合物、スクアリリウム化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物およびジイモニウム化合物から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、ピロロピロール化合物、シアニン化合物およびスクアリリウム化合物から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ピロロピロール化合物が特に好ましい。ピロロピロール化合物、スクアリリウム化合物、シアニン化合物の詳細については、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0021~0091の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。スクアリリウム化合物の具体例としては、特開2011-208101号公報の段落番号0044~0049に記載の化合物、特許第6065169号公報の段落番号0060~0061に記載の化合物、国際公開WO2016/181987号公報の段落番号0040に記載の化合物、特開2015-176046号公報に記載の化合物、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0072に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。シアニン化合物の具体例としては、特開2009-108267号公報の段落番号0044~0045に記載の化合物、特開2002-194040号公報の段落番号0026~0030に記載の化合物、特開2015-172004号公報に記載の化合物、特開2015-172102号公報に記載の化合物、特開2008-88426号公報に記載の化合物、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0090に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。ジイモニウム化合物の具体例としては、例えば、特表2008-528706号公報に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。フタロシアニン化合物の具体例としては、例えば、特開2012-77153号公報の段落番号0093に記載の化合物、特開2006-343631号公報に記載のオキシチタニウムフタロシアニン、特開2013-195480号公報の段落番号0013~0029に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。ナフタロシアニン化合物の具体例としては、例えば、特開2012-77153号公報の段落番号0093に記載の化合物が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。また、赤外線吸収化合物としては、特開2016-146619号公報に記載された化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
ピロロピロール化合物としては、式(PP)で表される化合物であることが好ましい。
式中、R1aおよびR1bは、各々独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表し、R2およびR3は、各々独立に水素原子または置換基を表し、R2およびR3は、互いに結合して環を形成してもよく、R4は、各々独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、-BR4AR4B、または金属原子を表し、R4は、R1a、R1bおよびR3から選ばれる少なくとも一つと共有結合もしくは配位結合していてもよく、R4AおよびR4Bは、各々独立に置換基を表す。式(PP)の詳細については、特開2009-263614号公報の段落番号0017~0047、特開2011-68731号公報の段落番号0011~0036、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010~0024の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
R1aおよびR1bは、各々独立に、アリール基またはヘテロアリール基が好ましく、アリール基がより好ましい。また、R1aおよびR1bが表すアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-OCOR11、-SOR12、-SO2R13などが挙げられる。R11~R13は、それぞれ独立に、炭化水素基またはヘテロアリール基を表す。また、置換基としては、特開2009-263614号公報の段落番号0020~0022に記載された置換基が挙げられる。なかでも、置換基としては、アルコキシ基、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、-OCOR11、-SOR12、-SO2R13が好ましい。R1a、R1bで表される基としては、分岐アルキル基を有するアルコキシ基を置換基として有するアリール基、ヒドロキシ基を置換基として有するアリール基、または、-OCOR11で表される基を置換基として有するアリール基であることが好ましい。分岐アルキル基の炭素数は、3~30が好ましく、3~20がより好ましい。
R2およびR3の少なくとも一方は電子求引性基が好ましく、R2は電子求引性基(好ましくはシアノ基)を表し、R3はヘテロアリール基を表すことがより好ましい。ヘテロアリール基は、5員環または6員環が好ましい。また、ヘテロアリール基は、単環または縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~8の縮合環が好ましく、単環または縮合数が2~4の縮合環がより好ましい。ヘテロアリール基を構成するヘテロ原子の数は、1~3が好ましく、1~2がより好ましい。ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が例示される。ヘテロアリール基は、窒素原子を1個以上有することが好ましい。式(PP)における2個のR2同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、式(PP)における2個のR3同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。
R4は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基または-BR4AR4Bで表される基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基または-BR4AR4Bで表される基であることがより好ましく、-BR4AR4Bで表される基であることが更に好ましい。R4AおよびR4Bが表す置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、または、ヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基、または、ヘテロアリール基がより好ましく、アリール基が特に好ましい。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。式(PP)における2個のR4同士は同一であってもよく、異なっていてもよい。
式(PP)で表される化合物の具体例としては、下記化合物が挙げられる。以下の構造式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。また、ピロロピロール化合物としては、特開2009-263614号公報の段落番号0016~0058に記載の化合物、特開2011-68731号公報の段落番号0037~0052に記載の化合物、国際公開WO2015/166873号公報の段落番号0010~0033に記載の化合物などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、赤外線吸収化合物としては、市販品を用いることもできる。例えば、SDO-C33(有本化学工業(株)製)、イーエクスカラーIR-14、イーエクスカラーIR-10A、イーエクスカラーTX-EX-801B、イーエクスカラーTX-EX-805K((株)日本触媒製)、ShigenoxNIA-8041、ShigenoxNIA-8042、ShigenoxNIA-814、ShigenoxNIA-820、ShigenoxNIA-839(ハッコーケミカル社製)、EpoliteV-63、Epolight3801、Epolight3036(EPOLIN社製)、PRO-JET825LDI(富士フイルム(株)製)、NK-3027、NK-5060((株)林原製)、YKR-3070(三井化学(株)製)などが挙げられる。
赤外線透過フィルタ用組成物が赤外線吸収色素を含有する場合、赤外線吸収色素の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して1~30質量%であることが好ましい。上限は、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。また、赤外線吸収色素と遮光材との合計量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分の35~80質量%であることが好ましい。下限は、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましく、55質量%以上が特に好ましい。上限は、75質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましい。また、赤外線吸収色素と遮光材との合計量中における、赤外線吸収色素の含有量は、5~40質量%であることが好ましい。上限は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。下限は、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましい。赤外線透過フィルタ用組成物においては、赤外線吸収色素は1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。赤外線吸収色素を2種以上併用する場合は、その合計が上記範囲であることが好ましい。
<<他の赤外線吸収剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物において、赤外線吸収色素以外の他の赤外線吸収剤を含有することができる。他の赤外線吸収剤として、無機粒子などが挙げられる。無機粒子の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。無機粒子としては、金属酸化物粒子または金属粒子が好ましい。金属酸化物粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、酸化亜鉛(ZnO)粒子、Alドープ酸化亜鉛(AlドープZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、ニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子など挙げられる。また、無機粒子としては酸化タングステン系化合物を用いることもできる。酸化タングステン系化合物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。酸化タングステン系化合物の詳細については、特開2016-006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物において、赤外線吸収色素以外の他の赤外線吸収剤を含有することができる。他の赤外線吸収剤として、無機粒子などが挙げられる。無機粒子の形状は特に制限されず、球状、非球状を問わず、シート状、ワイヤー状、チューブ状であってもよい。無機粒子としては、金属酸化物粒子または金属粒子が好ましい。金属酸化物粒子としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)粒子、酸化アンチモンスズ(ATO)粒子、酸化亜鉛(ZnO)粒子、Alドープ酸化亜鉛(AlドープZnO)粒子、フッ素ドープ二酸化スズ(FドープSnO2)粒子、ニオブドープ二酸化チタン(NbドープTiO2)粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀(Ag)粒子、金(Au)粒子、銅(Cu)粒子、ニッケル(Ni)粒子など挙げられる。また、無機粒子としては酸化タングステン系化合物を用いることもできる。酸化タングステン系化合物は、セシウム酸化タングステンであることが好ましい。酸化タングステン系化合物の詳細については、特開2016-006476号公報の段落番号0080を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物が他の赤外線吸収剤を含有する場合、他の赤外線吸収剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して1~30質量%であることが好ましい。上限は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。下限は、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。
<<硬化性化合物>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、硬化性化合物を含有することが好ましい。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の化合物を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物、環状エーテル基を有する化合物等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。環状エーテル基としては、エポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。本発明において、硬化性化合物は、ラジカル重合性化合物またはカチオン重合性化合物が好ましく、ラジカル重合性化合物がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、硬化性化合物を含有することが好ましい。硬化性化合物としては、ラジカル、酸、熱により架橋可能な公知の化合物を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和結合を有する基を有する化合物、環状エーテル基を有する化合物等が挙げられる。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。環状エーテル基としては、エポキシ基、オキセタニル基などが挙げられる。本発明において、硬化性化合物は、ラジカル重合性化合物またはカチオン重合性化合物が好ましく、ラジカル重合性化合物がより好ましい。
硬化性化合物の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し、0.1~40質量%が好ましい。下限は、例えば0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。硬化性化合物は、1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
(ラジカル重合性化合物)
ラジカル重合性化合物としては、ラジカルの作用により重合可能な化合物であればよく、特に限定はない。ラジカル重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基を1個以上有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物がより好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を3個以上有する化合物が更に好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基の個数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、6個以下がより好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、スチリル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。ラジカル重合性化合物は、3~15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3~6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
ラジカル重合性化合物としては、ラジカルの作用により重合可能な化合物であればよく、特に限定はない。ラジカル重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する基を1個以上有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を2個以上有する化合物がより好ましく、エチレン性不飽和結合を有する基を3個以上有する化合物が更に好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基の個数の上限は、たとえば、15個以下が好ましく、6個以下がより好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、ビニル基、スチリル基、(メタ)アリル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。ラジカル重合性化合物は、3~15官能の(メタ)アクリレート化合物であることが好ましく、3~6官能の(メタ)アクリレート化合物であることがより好ましい。
ラジカル重合性化合物は、モノマー、ポリマーのいずれの形態であってもよいが、モノマーが好ましい。モノマータイプのラジカル重合性化合物の分子量は、200~3000であることが好ましい。分子量の上限は、2500以下が好ましく、2000以下が更に好ましい。分子量の下限は、250以上が好ましく、300以上が更に好ましい。
ラジカル重合性化合物の例としては、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0167~0194、特開2013-253224号公報の段落番号0033~0034の記載を参酌することができ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物がラジカル重合性化合物を含有する場合、ラジカル重合性化合物の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.1~40質量%が好ましい。下限は、例えば0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。ラジカル重合性化合物は1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。ラジカル重合性化合物を2種以上併用する場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(カチオン重合性化合物)
カチオン重合性化合物としては、カチオン重合性基を有する化合物が挙げられる。カチオン重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基などの環状エーテル基や、ビニルエーテル基やイソブテン基などの不飽和炭素二重結合基などが挙げる。カチオン重合性化合物は、環状エーテル基を有する化合物であることが好ましく、エポキシ基を有する化合物であることがより好ましい。
カチオン重合性化合物としては、カチオン重合性基を有する化合物が挙げられる。カチオン重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基などの環状エーテル基や、ビニルエーテル基やイソブテン基などの不飽和炭素二重結合基などが挙げる。カチオン重合性化合物は、環状エーテル基を有する化合物であることが好ましく、エポキシ基を有する化合物であることがより好ましい。
エポキシ基を有する化合物としては、1分子内にエポキシ基を1つ以上有する化合物が挙げられ、エポキシ基を2つ以上有する化合物が好ましい。エポキシ基は、1分子内に1~100個有することが好ましい。エポキシ基の上限は、例えば、10個以下とすることもでき、5個以下とすることもできる。エポキシ基の下限は、2個以上が好ましい。
エポキシ基を有する化合物は、低分子化合物(例えば、分子量2000未満、さらには、分子量1000未満)でもよいし、高分子化合物(macromolecule)(例えば、分子量1000以上、ポリマーの場合は、重量平均分子量が1000以上)のいずれでもよい。エポキシ基を有する化合物の重量平均分子量は、200~100000が好ましく、500~50000がより好ましい。重量平均分子量の上限は、10000以下が好ましく、5000以下がより好ましく、3000以下が更に好ましい。
エポキシ基を有する化合物としては、エポキシ樹脂を好ましく用いることができる。エポキシ樹脂としては、例えばフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体等が挙げられる。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、310~3300g/eqであることが好ましく、310~1700g/eqであることがより好ましく、310~1000g/eqであることが更に好ましい。
エポキシ樹脂は、市販品を用いることもできる。例えば、EHPE3150((株)ダイセル製)、EPICLON N-695(DIC(株)製)、マープルーフG-0150M、G-0105SA、G-0130SP、G-0250SP、G-1005S、G-1005SA、G-1010S、G-2050M、G-01100、G-01758(以上、日油(株)製、エポキシ基含有ポリマー)等が挙げられる。
エポキシ基を有する化合物としては、特開2013-011869号公報の段落番号0034~0036、特開2014-043556号公報の段落番号0147~0156、特開2014-089408号公報の段落番号0085~0092に記載された化合物を用いることもできる。これらの内容は、本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物がカチオン重合性化合物を含有する場合、カチオン重合性化合物の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.1~40質量%が好ましい。下限は、例えば0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましい。上限は、例えば、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。カチオン重合性化合物は1種単独であってもよいし、2種以上を併用してもよい。カチオン重合性化合物を2種以上併用する場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、赤外線透過フィルタ用組成物が、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物とを含む場合、両者の質量比は、ラジカル重合性化合物:カチオン重合性化合物=100:1~100:400が好ましく、100:1~100:100がより好ましい。
また、赤外線透過フィルタ用組成物が、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物とを含む場合、両者の質量比は、ラジカル重合性化合物:カチオン重合性化合物=100:1~100:400が好ましく、100:1~100:100がより好ましい。
<<光開始剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、光開始剤を含有することができる。光開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤などが挙げられる。硬化性化合物の種類に応じて選択して用いることが好ましい。硬化性化合物としてラジカル重合性化合物を用いた場合においては、光開始剤として光ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。また、硬化性化合物としてカチオン重合性化合物を用いた場合においては、光開始剤として光カチオン重合開始剤を用いることが好ましい。光開始剤としては、特に制限はなく、公知の光開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、光開始剤を含有することができる。光開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤などが挙げられる。硬化性化合物の種類に応じて選択して用いることが好ましい。硬化性化合物としてラジカル重合性化合物を用いた場合においては、光開始剤として光ラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。また、硬化性化合物としてカチオン重合性化合物を用いた場合においては、光開始剤として光カチオン重合開始剤を用いることが好ましい。光開始剤としては、特に制限はなく、公知の光開始剤の中から適宜選択することができる。例えば、紫外領域から可視領域の光線に対して感光性を有する化合物が好ましい。
光開始剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、1~20質量%が更に好ましい。光開始剤の含有量が上記範囲であれば、より良好な感度とパターン形成性が得られる。赤外線透過フィルタ用組成物は、光開始剤を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。光開始剤を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(光ラジカル重合開始剤)
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、アシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3-アリール置換クマリン化合物が好ましく、オキシム化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物がより好ましく、オキシム化合物が更に好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特開2014-130173号公報の段落0065~0111の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有する化合物、オキサジアゾール骨格を有する化合物など)、アシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物などが挙げられる。光重合開始剤は、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、アシルホスフィン化合物、ホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシム化合物、トリアリールイミダゾールダイマー、オニウム化合物、ベンゾチアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体、ハロメチルオキサジアゾール化合物および3-アリール置換クマリン化合物が好ましく、オキシム化合物、α-ヒドロキシケトン化合物、α-アミノケトン化合物、および、アシルホスフィン化合物から選ばれる化合物がより好ましく、オキシム化合物が更に好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、特開2014-130173号公報の段落0065~0111の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
α-ヒドロキシケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(以上、BASF社製)などが挙げられる。α-アミノケトン化合物の市販品としては、IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379、及び、IRGACURE-379EG(以上、BASF社製)などが挙げられる。アシルホスフィン化合物の市販品としては、IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(以上、BASF社製)などが挙げられる。
オキシム化合物としては、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0212~0236の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、オキシム化合物としては、特開2001-233842号公報に記載の化合物、特開2000-80068号公報に記載の化合物、特開2006-342166号公報に記載の化合物、特開2016-21012号公報に記載の化合物などを用いることができる。市販品としては、IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上、BASF社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカオプトマーN-1919((株)ADEKA製、特開2012-14052号公報に記載の光重合開始剤2)が挙げられる。また、オキシム化合物としては、着色性が無い化合物や、透明性が高く、その他の成分を変色させにくい化合物を用いることも好ましい。市販品としては、アデカアークルズNCI-730、NCI-831、NCI-930(以上、(株)ADEKA製)などが挙げられる。
また、オキシム化合物としては、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(C-3)などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、オキシム化合物としては、フッ素原子を有するオキシム化合物を用いることもできる。フッ素原子を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2010-262028号公報に記載の化合物、特表2014-500852号公報に記載の化合物24、36~40、特開2013-164471号公報に記載の化合物(C-3)などが挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、オキシム化合物としては、ニトロ基を有するオキシム化合物を用いることができる。ニトロ基を有するオキシム化合物は、二量体とすることも好ましい。ニトロ基を有するオキシム化合物の具体例としては、特開2013-114249号公報の段落番号0031~0047、特開2014-137466号公報の段落番号0008~0012、0070~0079に記載されている化合物、特許4223071号公報の段落番号0007~0025に記載されている化合物、アデカアークルズNCI-831((株)ADEKA製)が挙げられる。
また、オキシム化合物としては、ベンゾフラン骨格を有するオキシム化合物を用いることもできる。具体例としては、国際公開WO2015/036910号公報に記載されるOE-01~OE-75が挙げられる。
オキシム化合物は、350nm~500nmの波長領域に極大吸収波長を有する化合物が好ましく、360nm~480nmの波長領域に極大吸収波長を有する化合物がより好ましい。また、オキシム化合物は、365nm及び405nmの吸光度が高い化合物が好ましい。
オキシム化合物の365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
オキシム化合物の365nm又は405nmにおけるモル吸光係数は、感度の観点から、1,000~300,000であることが好ましく、2,000~300,000であることがより好ましく、5,000~200,000であることが特に好ましい。
化合物のモル吸光係数は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、分光光度計(Varian社製Cary-5 spectrophotometer)にて、酢酸エチル溶媒を用い、0.01g/Lの濃度で測定することが好ましい。
光ラジカル重合開始剤は、オキシム化合物とα-アミノケトン化合物とを含むことも好ましい。両者を併用することで、現像性が向上し、矩形性に優れたパターンを形成しやすい。オキシム化合物とα-アミノケトン化合物とを併用する場合、オキシム化合物100質量部に対して、α-アミノケトン化合物が50~600質量部が好ましく、150~400質量部がより好ましい。
光ラジカル重合開始剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、1~20質量%が更に好ましい。光ラジカル重合開始剤の含有量が上記範囲であれば、より良好な感度とパターン形成性が得られる。赤外線透過フィルタ用組成物は、光ラジカル重合開始剤を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。光ラジカル重合開始剤を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
(光カチオン重合開始剤)
光カチオン重合開始剤としては、光酸発生剤が挙げられる。光酸発生剤としては、光照射により分解して酸を発生する、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などのオニウム塩化合物、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o-ニトロベンジルスルホネート等のスルホネート化合物などを挙げることができる。光カチオン重合開始剤の詳細については特開2009-258603号公報の段落番号0139~0214の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
光カチオン重合開始剤としては、光酸発生剤が挙げられる。光酸発生剤としては、光照射により分解して酸を発生する、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などのオニウム塩化合物、イミドスルホネート、オキシムスルホネート、ジアゾジスルホン、ジスルホン、o-ニトロベンジルスルホネート等のスルホネート化合物などを挙げることができる。光カチオン重合開始剤の詳細については特開2009-258603号公報の段落番号0139~0214の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
光カチオン重合開始剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し0.1~50質量%が好ましく、0.5~30質量%がより好ましく、1~20質量%が更に好ましい。光カチオン重合開始剤の含有量が上記範囲であれば、より良好な感度とパターン形成性が得られる。赤外線透過フィルタ用組成物は、光カチオン重合開始剤を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。光カチオン重合開始剤を2種類以上含む場合は、それらの合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<樹脂>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂は、例えば顔料などを組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などを分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、樹脂を含有することが好ましい。樹脂は、例えば顔料などを組成物中で分散させる用途やバインダーの用途で配合される。なお、主に顔料などを分散させるために用いられる樹脂を分散剤ともいう。ただし、樹脂のこのような用途は一例であって、このような用途以外の目的で樹脂を使用することもできる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、2,000~2,000,000が好ましい。上限は、1,000,000以下が好ましく、500,000以下がより好ましい。下限は、3,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましい。
樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリアリーレンエーテルホスフィンオキシド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂から1種を単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。環状オレフィン樹脂としては、耐熱性向上の観点からノルボルネン樹脂が好ましく用いることができる。ノルボルネン樹脂の市販品としては、例えば、JSR(株)製のARTONシリーズ(例えば、ARTON F4520)などが挙げられる。また、樹脂は、国際公開WO2016/088645号公報の実施例に記載の樹脂を用いることもできる。また、樹脂として、側鎖にエチレン性不飽和結合を有する基を有する繰り返し単位を有する樹脂を用いることも好ましい。エチレン性不飽和結合を有する基としては、(メタ)アクリロイル基)などが挙げられる。また、繰り返し単位の主鎖と、エチレン性不飽和結合を有する基は、脂環構造を有する2価の連結基を介して結合していることが好ましい。
本発明において、樹脂として酸基を有する樹脂を用いることが好ましい。この態様によれば、矩形性に優れたパターンを形成しやすい。酸基としては、カルボキシル基、リン酸基、スルホ基、フェノール性水酸基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。酸基を有する樹脂は、例えば、アルカリ可溶性樹脂として用いることができる。
酸基を有する樹脂としては、側鎖にカルボキシル基を有するポリマーが好ましい。具体例としては、メタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体、ノボラック樹脂などのアルカリ可溶性フェノール樹脂、側鎖にカルボキシル基を有する酸性セルロース誘導体、ヒドロキシ基を有するポリマーに酸無水物を付加させた樹脂が挙げられる。特に、(メタ)アクリル酸と、これと共重合可能な他のモノマーとの共重合体が、アルカリ可溶性樹脂として好適である。
酸基を有する樹脂は、更に重合性基を有していてもよい。重合性基としては、アリル基、メタリル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられる。市販品としては、ダイヤナールNRシリーズ(三菱レイヨン(株)製)、Photomer6173(カルボキシル基含有ポリウレタンアクリレートオリゴマー、Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、ビスコートR-264、KSレジスト106(いずれも大阪有機化学工業株式会社製)、サイクロマーPシリーズ(例えば、ACA230AA)、プラクセル CF200シリーズ(いずれも(株)ダイセル製)、Ebecryl3800(ダイセルユーシービー(株)製)、アクリキュアーRD-F8((株)日本触媒製)などが挙げられる。
酸基を有する樹脂については、特開2012-208494号公報の段落番号0558~0571(対応する米国特許出願公開第2012/0235099号明細書の段落番号0685~0700)の記載、特開2012-198408号公報の段落番号0076~0099の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、酸基を有する樹脂は市販品を用いることもできる。例えば、アクリベースFF-426(藤倉化成(株)製)などが挙げられる。
酸基を有する樹脂の酸価は、30~200mgKOH/gが好ましい。下限は、50mgKOH/g以上が好ましく、70mgKOH/g以上がより好ましい。上限は、150mgKOH/g以下が好ましく、120mgKOH/g以下がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、分散剤としての樹脂を含むこともできる。分散剤は、酸性分散剤(酸性樹脂)、塩基性分散剤(塩基性樹脂)が挙げられる。ここで、酸性分散剤(酸性樹脂)とは、酸基の量が塩基性基の量よりも多い樹脂を表す。酸性分散剤(酸性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、酸基の量が70モル%以上を占める樹脂が好ましく、実質的に酸基のみからなる樹脂がより好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)が有する酸基は、カルボキシル基が好ましい。酸性分散剤(酸性樹脂)の酸価は、40~105mgKOH/gが好ましく、50~105mgKOH/gがより好ましく、60~105mgKOH/gがさらに好ましい。また、塩基性分散剤(塩基性樹脂)とは、塩基性基の量が酸基の量よりも多い樹脂を表す。塩基性分散剤(塩基性樹脂)は、酸基の量と塩基性基の量の合計量を100モル%としたときに、塩基性基の量が50モル%を超える樹脂が好ましい。塩基性分散剤が有する塩基性基は、アミノ基であることが好ましい。
分散剤として用いる樹脂は、酸基を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。分散剤として用いる樹脂が酸基を有する繰り返し単位を含むことにより、フォトリソグラフィ法によりパターン形成する際、画素の下地に発生する残渣をより低減することができる。
分散剤として用いる樹脂は、グラフト共重合体であることも好ましい。グラフト共重合体は、グラフト鎖によって溶剤との親和性を有するために、顔料の分散性、及び、経時後の分散安定性に優れる。グラフト共重合体の詳細は、特開2012-255128号公報の段落番号0025~0094の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、グラフト共重合体の具体例は、下記の樹脂が挙げられる。以下の樹脂は酸基を有する樹脂(アルカリ可溶性樹脂)でもある。また、グラフト共重合体としては特開2012-255128号公報の段落番号0072~0094に記載の樹脂が挙げられ、この内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明において、樹脂(分散剤)は、主鎖及び側鎖の少なくとも一方に窒素原子を含むオリゴイミン系分散剤を用いることも好ましい。オリゴイミン系分散剤としては、pKa14以下の官能基を有する部分構造Xを有する構造単位と、原子数40~10,000の側鎖Yを含む側鎖とを有し、かつ主鎖及び側鎖の少なくとも一方に塩基性窒素原子を有する樹脂が好ましい。塩基性窒素原子とは、塩基性を呈する窒素原子であれば特に制限はない。オリゴイミン系分散剤については、特開2012-255128号公報の段落番号0102~0166の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。オリゴイミン系分散剤としては、下記構造の樹脂や、特開2012-255128号公報の段落番号0168~0174に記載の樹脂を用いることができる。
分散剤は、市販品としても入手可能であり、そのような具体例としては、Disperbyk-111(BYKChemie社製)などが挙げられる。また、特開2014-130338号公報の段落番号0041~0130に記載された顔料分散剤を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、上述した酸基を有する樹脂などを分散剤として用いることもできる。
赤外線透過フィルタ用組成物が樹脂を含有する場合、樹脂の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し、14~70質量%が好ましい。下限は、17質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。上限は、56質量%以下が好ましく、42質量%以下がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物が酸基を有する樹脂を含有する場合、酸基を有する樹脂の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し、14~70質量%が好ましい。下限は、17質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。上限は、56質量%以下が好ましく、42質量%以下がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物が酸基を有する樹脂を含有する場合、酸基を有する樹脂の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対し、14~70質量%が好ましい。下限は、17質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。上限は、56質量%以下が好ましく、42質量%以下がより好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物がラジカル重合性化合物と樹脂とを含む場合、ラジカル重合性化合物と、樹脂との質量比は、ラジカル重合性化合物/樹脂=0.4~1.4であることが好ましい。上記質量比の下限は0.5以上が好ましく、0.6以上がより好ましい。上記質量比の上限は1.3以下が好ましく、1.2以下がより好ましい。上記質量比が、上記範囲であれば、より矩形性に優れたパターンを形成することができる。
また、ラジカル重合性化合物と酸基を有する樹脂との質量比は、ラジカル重合性化合物/酸基を有する樹脂=0.4~1.4であることが好ましい。上記質量比の下限は0.5以上が好ましく、0.6以上がより好ましい。上記質量比の上限は1.3以下が好ましく、1.2以下がより好ましい。上記質量比が、上記範囲であれば、より矩形性に優れたパターンを形成することができる。
また、ラジカル重合性化合物と酸基を有する樹脂との質量比は、ラジカル重合性化合物/酸基を有する樹脂=0.4~1.4であることが好ましい。上記質量比の下限は0.5以上が好ましく、0.6以上がより好ましい。上記質量比の上限は1.3以下が好ましく、1.2以下がより好ましい。上記質量比が、上記範囲であれば、より矩形性に優れたパターンを形成することができる。
<<顔料誘導体>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸基、塩基性基、塩構造を有する基又はフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、更に顔料誘導体を含有することができる。顔料誘導体としては、顔料の一部を、酸基、塩基性基、塩構造を有する基又はフタルイミドメチル基で置換した構造を有する化合物が挙げられる。顔料誘導体としては、式(B1)で表される化合物が好ましい。
式(B1)中、Pは、色素構造を表し、ピロロピロール色素構造、ジケトピロロピロール色素構造、キナクリドン色素構造、アントラキノン色素構造、ジアントラキノン色素構造、ベンゾイソインドール色素構造、チアジンインジゴ色素構造、アゾ色素構造、キノフタロン色素構造、フタロシアニン色素構造、ナフタロシアニン色素構造、ジオキサジン色素構造、ペリレン色素構造、ペリノン色素構造、ベンゾイミダゾロン色素構造、ベンゾチアゾール色素構造、ベンゾイミダゾール色素構造およびベンゾオキサゾール色素構造から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ピロロピロール色素構造、ジケトピロロピロール色素構造、キナクリドン色素構造およびベンゾイミダゾロン色素構造から選ばれる少なくとも1種が更に好ましく、ピロロピロール色素構造が特に好ましい。
式(B1)中、Lは単結合または連結基を表す。連結基としては、1~100個の炭素原子、0~10個の窒素原子、0~50個の酸素原子、1~200個の水素原子、および0~20個の硫黄原子から成り立つ基が好ましく、無置換でもよく、置換基を更に有していてもよい。
式(B1)中、Xは、酸基、塩基性基、塩構造を有する基またはフタルイミドメチル基を表し、酸基または塩基性基が好ましい。酸基としては、カルボキシル基、スルホ基等が挙げられる。塩基性基としてはアミノ基が挙げられる。
顔料誘導体としては、下記構造の化合物が挙げられる。また、特開昭56-118462号公報、特開昭63-264674号公報、特開平1-217077号公報、特開平3-9961号公報、特開平3-26767号公報、特開平3-153780号公報、特開平3-45662号公報、特開平4-285669号公報、特開平6-145546号公報、特開平6-212088号公報、特開平6-240158号公報、特開平10-30063号公報、特開平10-195326号公報、国際公開WO2011/024896号公報の段落番号0086~0098、国際公開WO2012/102399号公報の段落番号0063~0094等に記載の化合物を用いることもでき、この内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物が顔料誘導体を含有する場合、顔料誘導体の含有量は、顔料100質量部に対し、1~50質量部が好ましい。下限値は、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限値は、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。顔料誘導体の含有量が上記範囲であれば、顔料の分散性を高めて、顔料の凝集を効率よく抑制できる。顔料誘導体は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<溶剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。有機溶剤の例としては、例えば、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらの詳細については、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0223を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、環状アルキル基が置換したエステル系溶剤、環状アルキル基が置換したケトン系溶剤を好ましく用いることもできる。有機溶剤の具体例としては、ジクロロメタン、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸シクロヘキシル、シクロペンタノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。本発明において有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドも溶解性向上の観点から好ましい。ただし溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある(例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下とすることもでき、10質量ppm以下とすることもでき、1質量ppm以下とすることもできる)。
赤外線透過フィルタ用組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、有機溶剤が挙げられる。溶剤は、各成分の溶解性や組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に制限はない。有機溶剤の例としては、例えば、エステル類、エーテル類、ケトン類、芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらの詳細については、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0223を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。また、環状アルキル基が置換したエステル系溶剤、環状アルキル基が置換したケトン系溶剤を好ましく用いることもできる。有機溶剤の具体例としては、ジクロロメタン、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、酢酸シクロヘキシル、シクロペンタノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。本発明において有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドも溶解性向上の観点から好ましい。ただし溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)は、環境面等の理由により低減したほうがよい場合がある(例えば、有機溶剤全量に対して、50質量ppm(parts per million)以下とすることもでき、10質量ppm以下とすることもでき、1質量ppm以下とすることもできる)。
本発明においては、金属含有量の少ない溶剤を用いることが好ましく、溶剤の金属含有量は、例えば10質量ppb(parts per billion)以下であることが好ましい。必要に応じて質量ppt(parts per trillion)レベルの溶剤を用いてもよく、そのような高純度溶剤は例えば東洋合成社が提供している(化学工業日報、2015年11月13日)。
溶剤から金属等の不純物を除去する方法としては、例えば、蒸留(分子蒸留や薄膜蒸留等)やフィルタを用いたろ過を挙げることができる。ろ過に用いるフィルタのフィルタ孔径としては、10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましい。フィルタの材質は、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレンまたはナイロンが好ましい。
溶剤は、異性体(原子数が同じであるが構造が異なる化合物)が含まれていてもよい。また、異性体は、1種のみが含まれていてもよいし、複数種含まれていてもよい。
本発明において、有機溶剤は、過酸化物の含有率が0.8mmol/L以下であることが好ましく、過酸化物を実質的に含まないことがより好ましい。
溶剤の含有量は、硬化性組成物の全量に対し、10~90質量%であることが好ましく、20~90質量%であることがより好ましく、30~90質量%であることが更に好ましい。また、環境面等の理由により、硬化性組成物は、溶剤としての芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等)を含有しないことが好ましい場合もある。
<<重合禁止剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p-メトキシフェノールが好ましい。重合禁止剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.001~5質量%が好ましい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、重合禁止剤を含有することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、N-ニトロソフェニルヒドロキシアミン塩(アンモニウム塩、第一セリウム塩等)が挙げられる。中でも、p-メトキシフェノールが好ましい。重合禁止剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.001~5質量%が好ましい。
<<シランカップリング剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、スチリル基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤の市販品としては、例えば、KBM-602(信越シリコーン製)などが挙げられる。また、シランカップリング剤は、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、シランカップリング剤を含有することができる。本発明において、シランカップリング剤は、加水分解性基とそれ以外の官能基とを有するシラン化合物を意味する。また、加水分解性基とは、ケイ素原子に直結し、加水分解反応及び縮合反応の少なくともいずれかによってシロキサン結合を生じ得る置換基をいう。加水分解性基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基などが挙げられ、アルコキシ基が好ましい。すなわち、シランカップリング剤は、アルコキシシリル基を有する化合物が好ましい。また、加水分解性基以外の官能基としては、例えば、ビニル基、スチリル基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、エポキシ基、オキセタニル基、アミノ基、ウレイド基、スルフィド基、イソシアネート基、フェニル基などが挙げられ、(メタ)アクリロイル基およびエポキシ基が好ましい。シランカップリング剤の市販品としては、例えば、KBM-602(信越シリコーン製)などが挙げられる。また、シランカップリング剤は、特開2009-288703号公報の段落番号0018~0036に記載の化合物、特開2009-242604号公報の段落番号0056~0066に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
シランカップリング剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.01~15.0質量%が好ましく、0.05~10.0質量%がより好ましい。シランカップリング剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<界面活性剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0238~0245、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0258~0265を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、国際公開WO2015/166779号公報の段落番号0238~0245、国際公開WO2016/190162号公報の段落番号0258~0265を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明において、界面活性剤は、フッ素系界面活性剤であることが好ましい。赤外線透過フィルタ用組成物にフッ素系界面活性剤を含有させることで液特性(特に、流動性)がより向上し、省液性をより改善することができる。また、厚みムラの小さい膜を形成することもできる。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3~40質量%が好適であり、より好ましくは5~30質量%であり、特に好ましくは7~25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。
フッ素系界面活性剤として具体的には、特開2014-41318号公報の段落番号0060~0064(対応する国際公開2014/17669号公報の段落番号0060~0064)等に記載の界面活性剤、特開2011-132503号公報の段落番号0117~0132に記載の界面活性剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を含有する官能基を持つ分子構造で、熱を加えるとフッ素原子を含有する官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好適に使用できる。このようなフッ素系界面活性剤としては、DIC(株)製のメガファックDSシリーズ(化学工業日報、2016年2月22日)(日経産業新聞、2016年2月23日)、例えばメガファックDS-21が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤は、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との重合体を用いることも好ましい。このようなフッ素系界面活性剤は、特開2016-216602号公報の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれる。
フッ素系界面活性剤は、ブロックポリマーを用いることもできる。例えば特開2011-89090号公報に記載された化合物が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する繰り返し単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましく用いることができる。下記化合物も本発明で用いられるフッ素系界面活性剤として例示される。
上記の化合物の重量平均分子量は、好ましくは3,000~50,000であり、例えば、14,000である。上記の化合物中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
また、フッ素系界面活性剤は、エチレン性不飽和基を側鎖に有する含フッ素重合体を用いることもできる。具体例としては、特開2010-164965号公報の段落番号0050~0090および段落番号0289~0295に記載された化合物、例えばDIC(株)製のメガファックRS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K等が挙げられる。フッ素系界面活性剤は、特開2015-117327号公報の段落番号0015~0158に記載の化合物を用いることもできる。
界面活性剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.001質量%~5.0質量%が好ましく、0.005~3.0質量%がより好ましい。界面活性剤は、1種類のみでもよく、2種類以上でもよい。2種類以上の場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<紫外線吸収剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、共役ジエン化合物、アミノブタジエン化合物、メチルジベンゾイル化合物、クマリン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-68814号公報の段落番号0317~0334の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。共役ジエン化合物の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。
赤外線透過フィルタ用組成物は、紫外線吸収剤を含有することができる。紫外線吸収剤としては、共役ジエン化合物、アミノブタジエン化合物、メチルジベンゾイル化合物、クマリン化合物、サリシレート化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、アクリロニトリル化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン化合物などを用いることができる。これらの詳細については、特開2012-208374号公報の段落番号0052~0072、特開2013-68814号公報の段落番号0317~0334の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。共役ジエン化合物の市販品としては、例えば、UV-503(大東化学(株)製)などが挙げられる。また、ベンゾトリアゾール化合物としてはミヨシ油脂製のMYUAシリーズ(化学工業日報、2016年2月1日)を用いてもよい。
赤外線透過フィルタ用組成物において、紫外線吸収剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.01~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましい。本発明において、紫外線吸収剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<酸化防止剤>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性水酸基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA)などが挙げられる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤としては、フェノール化合物、亜リン酸エステル化合物、チオエーテル化合物などが挙げられる。フェノール化合物としては、フェノール系酸化防止剤として知られる任意のフェノール化合物を使用することができる。好ましいフェノール化合物としては、ヒンダードフェノール化合物が挙げられる。フェノール性水酸基に隣接する部位(オルト位)に置換基を有する化合物が好ましい。前述の置換基としては炭素数1~22の置換又は無置換のアルキル基が好ましい。また、酸化防止剤は、同一分子内にフェノール基と亜リン酸エステル基を有する化合物も好ましい。また、酸化防止剤は、リン系酸化防止剤も好適に使用することができる。リン系酸化防止剤としてはトリス[2-[[2,4,8,10-テトラキス(1,1-ジメチルエチル)ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、トリス[2-[(4,6,9,11-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン-2-イル)オキシ]エチル]アミン、亜リン酸エチルビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)などが挙げられる。酸化防止剤の市販品としては、例えば、アデカスタブ AO-20、アデカスタブ AO-30、アデカスタブ AO-40、アデカスタブ AO-50、アデカスタブ AO-50F、アデカスタブ AO-60、アデカスタブ AO-60G、アデカスタブ AO-80、アデカスタブ AO-330(以上、(株)ADEKA)などが挙げられる。
赤外線透過フィルタ用組成物において、酸化防止剤の含有量は、赤外線透過フィルタ用組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%であることが好ましく、0.3~15質量%であることがより好ましい。酸化防止剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。2種以上を用いる場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
<<その他成分>>
赤外線透過フィルタ用組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物は、必要に応じて、増感剤、硬化促進剤、フィラー、熱硬化促進剤、可塑剤及びその他の助剤類(例えば、導電性粒子、充填剤、消泡剤、難燃剤、レベリング剤、剥離促進剤、香料、表面張力調整剤、連鎖移動剤など)を含有してもよい。これらの成分を適宜含有させることにより、膜物性などの性質を調整することができる。これらの成分は、例えば、特開2012-003225号公報の段落番号0183以降(対応する米国特許出願公開第2013/0034812号明細書の段落番号0237)の記載、特開2008-250074号公報の段落番号0101~0104、0107~0109等の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
赤外線透過フィルタ用組成物の粘度(25℃)は、例えば、塗布により膜を形成する場合、1~100mPa・sであることが好ましい。下限は、2mPa・s以上がより好ましく、3mPa・s以上が更に好ましい。上限は、50mPa・s以下がより好ましく、30mPa・s以下が更に好ましく、15mPa・s以下が特に好ましい。
<カラーフィルタ用組成物>
次に、カラーフィルタ層の形成に好ましく用いることができる組成物(カラーフィルタ用組成物)について説明する。カラーフィルタ用組成物は、有彩色着色剤を含むことが好ましい。有彩色着色剤としては、顔料であってもよく、染料であってもよい。有彩色着色剤の詳細については、上述したものが挙げられる。有彩色着色剤の含有量は、カラーフィルタ用組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
次に、カラーフィルタ層の形成に好ましく用いることができる組成物(カラーフィルタ用組成物)について説明する。カラーフィルタ用組成物は、有彩色着色剤を含むことが好ましい。有彩色着色剤としては、顔料であってもよく、染料であってもよい。有彩色着色剤の詳細については、上述したものが挙げられる。有彩色着色剤の含有量は、カラーフィルタ用組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
カラーフィルタ用組成物は、更に、硬化性化合物、光開始剤、樹脂、溶剤、重合禁止剤、界面活性剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。これらの詳細については、上述した赤外線透過フィルタ用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、これらの材料の好ましい含有量についても赤外線透過フィルタ用組成物における含有量と同様である。
<赤外線カットフィルタ用組成物>
次に、赤外線カットフィルタ層の形成に好ましく用いることができる組成物(赤外線カットフィルタ用組成物)について説明する。赤外線カットフィルタ用組成物は、赤外線吸収色素を含むことが好ましい。赤外線吸収色素の詳細については、上述したものが挙げられる。赤外線吸収色素の含有量は、赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
次に、赤外線カットフィルタ層の形成に好ましく用いることができる組成物(赤外線カットフィルタ用組成物)について説明する。赤外線カットフィルタ用組成物は、赤外線吸収色素を含むことが好ましい。赤外線吸収色素の詳細については、上述したものが挙げられる。赤外線吸収色素の含有量は、赤外線カットフィルタ用組成物の全固形分に対して0.1~70質量%が好ましい。下限は、0.5質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましい。上限は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
赤外線カットフィルタ用組成物は、更に、硬化性化合物、光開始剤、樹脂、溶剤、重合禁止剤、界面活性剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。これらの詳細については、上述した赤外線透過フィルタ用組成物に用いられる前述の材料が挙げられ、好ましい範囲も同様である。また、これらの材料の好ましい含有量についても赤外線透過フィルタ用組成物における含有量と同様である。
<キット>
次に、本発明のキットについて説明する。本発明のキットは、上述した本発明の光センサの製造方法に用いられるキットであって、
上述した酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上である、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物と、
色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物と、を含む。レジスト組成物、赤外線透過フィルタ用組成物の詳細については、上述の通りである。本発明のキットは、更に、カラーフィルタ用組成物および赤外線カットフィルタ用組成物から選ばれる少なくとも1種を含むことも好ましい。
次に、本発明のキットについて説明する。本発明のキットは、上述した本発明の光センサの製造方法に用いられるキットであって、
上述した酸分解性基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上である、レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物と、
色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物と、を含む。レジスト組成物、赤外線透過フィルタ用組成物の詳細については、上述の通りである。本発明のキットは、更に、カラーフィルタ用組成物および赤外線カットフィルタ用組成物から選ばれる少なくとも1種を含むことも好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。
<レジスト組成物の粘度の測定方法>
25℃の温度に調整したレジスト組成物の1.2mlをRE-85L(東機産業株式会社製)に投入し、高粘度用ローターを使用してレジスト組成物の粘度を測定した。
25℃の温度に調整したレジスト組成物の1.2mlをRE-85L(東機産業株式会社製)に投入し、高粘度用ローターを使用してレジスト組成物の粘度を測定した。
[試験例1]
<レジスト組成物の調製>
下記の原料を混合してレジスト組成物1~8を調製した。なお、レジスト組成物の固形分濃度は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)の含有量で調整した。レジスト組成物の調製に用いた樹脂、レジスト組成物の固形分濃度、レジスト組成物の25℃の粘度について、下記表に合わせて記す。
下記表に記載の樹脂A~E:29.581質量部
光酸発生剤(下記構造の化合物):0.358質量部
酸拡散制御剤(下記構造の化合物):0.016質量部
界面活性剤(メガファックR-41、DIC(株)製):0.045質量部
PGMEA:残部
プロピレングリコールモノメチルエーテル:15.000質量部
<レジスト組成物の調製>
下記の原料を混合してレジスト組成物1~8を調製した。なお、レジスト組成物の固形分濃度は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)の含有量で調整した。レジスト組成物の調製に用いた樹脂、レジスト組成物の固形分濃度、レジスト組成物の25℃の粘度について、下記表に合わせて記す。
下記表に記載の樹脂A~E:29.581質量部
光酸発生剤(下記構造の化合物):0.358質量部
PGMEA:残部
プロピレングリコールモノメチルエーテル:15.000質量部
樹脂A:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=22,000、大西パラメータ=2.87)
樹脂B:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=21,000、大西パラメータ=2.84)
樹脂C:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=18,000、大西パラメータ=2.74)
樹脂D:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=20,000、大西パラメータ=2.73)
樹脂E:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=19,000、大西パラメータ=2.54)
なお、樹脂の組成比(繰り返し単位のモル比)は、1H-NMR(核磁気共鳴)または13C-NMR測定により算出した。樹脂の重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)はGPC(溶媒:THF)測定により算出した。樹脂の大西パラメータは、下記式より算出した。
大西パラメータ=C、HおよびOの原子数の和/(C原子数-O原子数)
樹脂B:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=21,000、大西パラメータ=2.84)
樹脂C:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=18,000、大西パラメータ=2.74)
樹脂D:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=20,000、大西パラメータ=2.73)
樹脂E:下記構造の樹脂。繰り返し単位に付記した数値はモル比である。Mw=19,000、大西パラメータ=2.54)
なお、樹脂の組成比(繰り返し単位のモル比)は、1H-NMR(核磁気共鳴)または13C-NMR測定により算出した。樹脂の重量平均分子量(Mw:ポリスチレン換算)はGPC(溶媒:THF)測定により算出した。樹脂の大西パラメータは、下記式より算出した。
大西パラメータ=C、HおよびOの原子数の和/(C原子数-O原子数)
<赤外線透過フィルタ層形成用組成物(IR透過組成物)の調製>
(顔料分散液R-1、R-2、B-1、B-2、Y-1、Y-2、V-1、IR-1、Bk-2の調製)
下記の表に記載の原料を混合し、更に直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して各顔料分散液を製造した。
(顔料分散液R-1、R-2、B-1、B-2、Y-1、Y-2、V-1、IR-1、Bk-2の調製)
下記の表に記載の原料を混合し、更に直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して各顔料分散液を製造した。
(IR透過組成物の調製)
下記の表に記載の原料を混合して、IR透過組成物1~4を調製した。
下記の表に記載の原料を混合して、IR透過組成物1~4を調製した。
上記表に記載の原料は以下の通りである。
(色材)
PR254 : C.I.Pigment Red 254
PB15:6 : C.I.Pigment Blue 15:6
PY139 : C.I.Pigment Yellow 139
PV23 : C.I.Pigment Violet 23
Pigment Black 32 : C.I.Pigment Black 32
A1:下記構造の化合物(赤外線吸収色素)。以下の式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
(色材)
PR254 : C.I.Pigment Red 254
PB15:6 : C.I.Pigment Blue 15:6
PY139 : C.I.Pigment Yellow 139
PV23 : C.I.Pigment Violet 23
Pigment Black 32 : C.I.Pigment Black 32
A1:下記構造の化合物(赤外線吸収色素)。以下の式中、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
(分散剤)
C1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=21000)
C2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=26000)
C3:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=21000)
C4:Disperbyk-111(BYKChemie社製)
C1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=21000)
C2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=26000)
C3:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。Mw=21000)
C4:Disperbyk-111(BYKChemie社製)
(樹脂)
P1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
P2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
P1:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
P2:下記構造の樹脂。(主鎖に付記した数値はモル比である。Mw=10,000、酸価=70mgKOH/g)
(硬化性化合物)
D1:KAYARAD RP-1040(日本化薬(株)製、ラジカル重合性化合物)
D2:アロニックス TO-2349(東亞合成(株)製、ラジカル重合性化合物)
D3:アロニックス M-305(東亞合成(株)製、ラジカル重合性化合物)
D4:NKエステル A-TMMT(新中村化学工業(株)製、ラジカル重合性化合物)
D1:KAYARAD RP-1040(日本化薬(株)製、ラジカル重合性化合物)
D2:アロニックス TO-2349(東亞合成(株)製、ラジカル重合性化合物)
D3:アロニックス M-305(東亞合成(株)製、ラジカル重合性化合物)
D4:NKエステル A-TMMT(新中村化学工業(株)製、ラジカル重合性化合物)
(光開始剤)
I1:IRGACURE OXE02(BASF製、光ラジカル重合開始剤)
I2:IRGACURE OXE03(BASF製、光ラジカル重合開始剤)
I3:下記構造の化合物
(紫外線吸収剤)
UV1:UV-503(大東化学(株)製)
(界面活性剤)
F1:下記混合物(Mw=14000)。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
(重合禁止剤)
G1:p-メトキシフェノール
(溶剤)
J1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
I1:IRGACURE OXE02(BASF製、光ラジカル重合開始剤)
I2:IRGACURE OXE03(BASF製、光ラジカル重合開始剤)
I3:下記構造の化合物
UV1:UV-503(大東化学(株)製)
(界面活性剤)
F1:下記混合物(Mw=14000)。下記の式中、繰り返し単位の割合を示す%はモル%である。
G1:p-メトキシフェノール
(溶剤)
J1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
<光センサの製造>
支持体としてp型シリコン基板を用いた。p型シリコン基板に対し、イオン注入にてボロンを導入し、熱処理を行い、表面濃度が約2×1016cm-3のn型ウエルを形成した。p型シリコン基板のn型ウエルを形成した側の表面に、下記表に記載のレジスト組成物を塗布し、パターン形成を行い、下記表に記載の膜厚のレジストパターンを形成した。なお、レジストパターンは、イオン注入によって形成されるフォトダイオード部の1辺が1.75μmとなるように形成した。
次に、レジストパターンをマスクとし、支持体に対してイオン注入法により、リンを、ドーズ量2×1013cm-2、エネルギー80KeVの条件で注入してp層のフォトダイオード部を形成した。次いで、ゲート酸化膜としてSiO2膜を、支持体およびレジストパターン上に形成した後、レジストパターンを剥離除去した。この操作により、フォトダイオード部上のみにゲート酸化膜が形成される。
次に、レジストパターンを剥離した支持体に対し、イオン注入法により、ボロンをドーズ量2×1012cm-2、エネルギー35KeVの条件で注入し、p型の第1のチャネルドープ領域を形成した。次いで、支持体上に、フォトダイオード部および第1のチャネルドープ領域を覆うレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてイオン注入法により、リンをドーズ量6×1012cm-2、エネルギー50KeVの条件で注入して、n型の第2のチャネルドープ領域を形成した。
次に、レジストパターンを剥離した後に、支持体上に、リンがドープされたポリシリコン制御電極を形成しパターニングを行い制御電極を形成した。次いで、公知の方法に従い、MOS(metal-oxide-semiconductor)トランジスタを形成した。次いで、公知の方法に従い、第1の層間絶縁膜、コンタクト、第1金属配線、第2の層間絶縁膜、第1金属配線と第2金属配線を接続するビア、第2金属配線、パッシベーション膜を順次形成した。このようにして赤外線受光素子を製造した。
このようにして製造した赤外線受光素子上に、CT-4000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布して膜厚0.1μmの下地膜を形成し、この下地膜上に下記表に記載のIR透過組成物を塗布し、膜厚1μmの赤外線透過フィルタ層を形成して光センサを製造した。
支持体としてp型シリコン基板を用いた。p型シリコン基板に対し、イオン注入にてボロンを導入し、熱処理を行い、表面濃度が約2×1016cm-3のn型ウエルを形成した。p型シリコン基板のn型ウエルを形成した側の表面に、下記表に記載のレジスト組成物を塗布し、パターン形成を行い、下記表に記載の膜厚のレジストパターンを形成した。なお、レジストパターンは、イオン注入によって形成されるフォトダイオード部の1辺が1.75μmとなるように形成した。
次に、レジストパターンをマスクとし、支持体に対してイオン注入法により、リンを、ドーズ量2×1013cm-2、エネルギー80KeVの条件で注入してp層のフォトダイオード部を形成した。次いで、ゲート酸化膜としてSiO2膜を、支持体およびレジストパターン上に形成した後、レジストパターンを剥離除去した。この操作により、フォトダイオード部上のみにゲート酸化膜が形成される。
次に、レジストパターンを剥離した支持体に対し、イオン注入法により、ボロンをドーズ量2×1012cm-2、エネルギー35KeVの条件で注入し、p型の第1のチャネルドープ領域を形成した。次いで、支持体上に、フォトダイオード部および第1のチャネルドープ領域を覆うレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてイオン注入法により、リンをドーズ量6×1012cm-2、エネルギー50KeVの条件で注入して、n型の第2のチャネルドープ領域を形成した。
次に、レジストパターンを剥離した後に、支持体上に、リンがドープされたポリシリコン制御電極を形成しパターニングを行い制御電極を形成した。次いで、公知の方法に従い、MOS(metal-oxide-semiconductor)トランジスタを形成した。次いで、公知の方法に従い、第1の層間絶縁膜、コンタクト、第1金属配線、第2の層間絶縁膜、第1金属配線と第2金属配線を接続するビア、第2金属配線、パッシベーション膜を順次形成した。このようにして赤外線受光素子を製造した。
このようにして製造した赤外線受光素子上に、CT-4000(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)を塗布して膜厚0.1μmの下地膜を形成し、この下地膜上に下記表に記載のIR透過組成物を塗布し、膜厚1μmの赤外線透過フィルタ層を形成して光センサを製造した。
<S/N比の評価>
赤外線透過フィルタ層を形成した赤外線受光素子をガラス基板にのせ、暗室にて、赤外線受光素子に対して赤外線を照射して、赤外線の照射および非照射時のシグナル強度比を比較してS/N比を評価した。
なお、実施例1~8、10、11、比較例1、2は、赤外線の光源として、赤外線パワーLED(850nm) OSI3XNE3E1E(OPTOSUPPLY社製)を用いた。また、実施例9は、赤外線の光源として、赤外線パワーLED(940nm) OSI5XNE3E1E(OPTOSUPPLY社製)を用いた。
赤外線透過フィルタ層を形成した赤外線受光素子をガラス基板にのせ、暗室にて、赤外線受光素子に対して赤外線を照射して、赤外線の照射および非照射時のシグナル強度比を比較してS/N比を評価した。
なお、実施例1~8、10、11、比較例1、2は、赤外線の光源として、赤外線パワーLED(850nm) OSI3XNE3E1E(OPTOSUPPLY社製)を用いた。また、実施例9は、赤外線の光源として、赤外線パワーLED(940nm) OSI5XNE3E1E(OPTOSUPPLY社製)を用いた。
上記表に示されるように、実施例の光センサは、比較例の光センサよりも赤外線に対するS/N比が高いものであった。
実施例1において、リンのイオン注入時において、ドーズ量を8×1013cm-2、エネルギー120KeVの条件に変更してp層のフォトダイオード部を形成した以外は実施例1と同様にして光センサを製造した。この光センサのS/N比は57であり、良好な結果であった。
各実施例において、IR透過組成物に用いる光開始剤を同量のIRGACURE OXE01(BASF製、光ラジカル重合開始剤)に変更しても同様の効果が得られる。
各実施例において、IR透過組成物に用いる光開始剤を同量のIRGACURE OXE01(BASF製、光ラジカル重合開始剤)に変更しても同様の効果が得られる。
[試験例2]
試験例1で製造した実施例1~11の赤外線受光素子に対し、赤外線カットフィルタ用組成物を、製膜後の膜厚が1.0μmになるように、スピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。
次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで2μm四方のベイヤーパターン(赤外線カットフィルタ層)を形成した。
次に、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターン上に、Red組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物、Blue組成物を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成してカラーフィルタ層を形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、上述したIR透過組成物1を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターンの抜け部分に、赤外線透過フィルタ層のパターニングを行った。これを公知の方法に従い光センサに組み込んだ。
得られた光センサについて、低照度の環境下(0.001Lux)で赤外発光ダイオード(赤外LED)光源から光を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。赤外線に対するS/N比が高く、画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、入射角依存性が良好であった。
試験例1で製造した実施例1~11の赤外線受光素子に対し、赤外線カットフィルタ用組成物を、製膜後の膜厚が1.0μmになるように、スピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。
次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで2μm四方のベイヤーパターン(赤外線カットフィルタ層)を形成した。
次に、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターン上に、Red組成物を製膜後の膜厚が1.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用い、100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用い、200℃で5分間加熱することで、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターン上にRed組成物をパターニングした。同様にGreen組成物、Blue組成物を順次パターニングし、赤、緑および青の着色パターンを形成してカラーフィルタ層を形成した。
次に、上記パターン形成した膜上に、上述したIR透過組成物1を、製膜後の膜厚が2.0μmになるようにスピンコート法で塗布した。次いで、ホットプレートを用いて100℃で2分間加熱した。次いで、i線ステッパー露光装置FPA-3000i5+(Canon(株)製)を用い、1000mJ/cm2の露光量にて、2μm四方のベイヤーパターンを有するマスクを介して露光した。次いで、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.3質量%水溶液を用い、23℃で60秒間パドル現像を行った。その後、スピンシャワーにてリンスを行い、さらに純水にて水洗した。次いで、ホットプレートを用いて、200℃で5分間加熱することで、赤外線カットフィルタ層のベイヤーパターンの抜け部分に、赤外線透過フィルタ層のパターニングを行った。これを公知の方法に従い光センサに組み込んだ。
得られた光センサについて、低照度の環境下(0.001Lux)で赤外発光ダイオード(赤外LED)光源から光を照射し、画像の取り込みを行い、画像性能を評価した。赤外線に対するS/N比が高く、画像上で被写体をはっきりと認識できた。また、入射角依存性が良好であった。
試験例2で得られた光センサについて、カバーガラスを上述した樹脂Cで被覆して不要なα線を遮蔽しても、試験例2で得られた光センサと同様の効果が得られる。
試験例2で使用した赤外線カットフィルタ用組成物、Red組成物、Green組成物、Blue組成物は以下の通りである。
(赤外線カットフィルタ用組成物)
赤外線吸収剤分散液 ・・・43.8質量部
樹脂103 ・・・5.5質量部
重合性化合物(アロニックス TO-2349、東亞合成(株)製) ・・・3.2質量部
重合性化合物(NKエステル A-TMMT、新中村化学工業(株)製) ・・・3.2質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・1質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・1.6質量部
界面活性剤101 ・・・0.025質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール) ・・・0.003質量部
着色防止剤(アデカスタブ AO-80、(株)ADEKA製) ・・・0.2質量部
PGMEA ・・・41.47質量部
赤外線吸収剤分散液 ・・・43.8質量部
樹脂103 ・・・5.5質量部
重合性化合物(アロニックス TO-2349、東亞合成(株)製) ・・・3.2質量部
重合性化合物(NKエステル A-TMMT、新中村化学工業(株)製) ・・・3.2質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・1質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・1.6質量部
界面活性剤101 ・・・0.025質量部
重合禁止剤(p-メトキシフェノール) ・・・0.003質量部
着色防止剤(アデカスタブ AO-80、(株)ADEKA製) ・・・0.2質量部
PGMEA ・・・41.47質量部
(Red組成物)
Red顔料分散液 ・・51.7質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・0.6質量部
重合性化合物104 ・・・0.6質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.3質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
PGMEA ・・・42.6質量部
Red顔料分散液 ・・51.7質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・0.6質量部
重合性化合物104 ・・・0.6質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.3質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
PGMEA ・・・42.6質量部
(Green組成物)
Green顔料分散液 ・・・73.7質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・0.3質量部
重合性化合物101 ・・・1.2質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.6質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.5質量部
PGMEA ・・・19.5質量部
Green顔料分散液 ・・・73.7質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・0.3質量部
重合性化合物101 ・・・1.2質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.6質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
紫外線吸収剤(UV-503、大東化学(株)製) ・・・0.5質量部
PGMEA ・・・19.5質量部
(Blue組成物)
Blue顔料分散液 44.9質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・2.1質量部
重合性化合物101 ・・・1.5質量部
重合性化合物104 ・・・0.7質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.8質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
PGMEA ・・・45.8質量部
Blue顔料分散液 44.9質量部
樹脂104(40質量%PGMEA溶液) ・・・2.1質量部
重合性化合物101 ・・・1.5質量部
重合性化合物104 ・・・0.7質量部
光重合開始剤(IRGACURE-OXE01、BASF社製) ・・・0.8質量部
界面活性剤101 ・・・4.2質量部
PGMEA ・・・45.8質量部
赤外線カットフィルタ用組成物、Red組成物、Green組成物、Blue組成物に使用した原料は以下の通りである。
・赤外線吸収剤分散液
赤外線吸収剤A1の2.5質量部と、顔料誘導体B1の0.5質量部と、分散剤C1の1.8質量部と、PGMEAの79.3質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して赤外線吸収剤分散液を製造した。
赤外線吸収剤A1::下記構造の化合物(A1)。
顔料誘導体B1:下記構造の化合物(B1)。
分散剤C1:下記構造の樹脂(C1)(Mw=20,000、酸価=105mgKOH/g)。主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。
赤外線吸収剤A1の2.5質量部と、顔料誘導体B1の0.5質量部と、分散剤C1の1.8質量部と、PGMEAの79.3質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて5時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離して赤外線吸収剤分散液を製造した。
赤外線吸収剤A1::下記構造の化合物(A1)。
顔料誘導体B1:下記構造の化合物(B1)。
分散剤C1:下記構造の樹脂(C1)(Mw=20,000、酸価=105mgKOH/g)。主鎖に付記した数値はモル比であり、側鎖に付記した数値は繰り返し単位の数である。
・Red顔料分散液
C.I.Pigment Red 254の9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139の4.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の6.8質量部、および、PGMEAの79.3質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してRed顔料分散液を製造した。
C.I.Pigment Red 254の9.6質量部、C.I.Pigment Yellow 139の4.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の6.8質量部、および、PGMEAの79.3質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してRed顔料分散液を製造した。
・Green顔料分散液
C.I.Pigment Green 36の6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150の5.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部、および、PGMEAの83.1質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してGreen顔料分散液を製造した。
C.I.Pigment Green 36の6.4質量部、C.I.Pigment Yellow 150の5.3質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.2質量部、および、PGMEAの83.1質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してGreen顔料分散液を製造した。
・Blue顔料分散液
C.I.Pigment Blue 15:6の9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23の2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.5質量部、および、PGMEAの82.4質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してBlue顔料分散液を製造した。
C.I.Pigment Blue 15:6の9.7質量部、C.I.Pigment Violet 23の2.4質量部、分散剤(Disperbyk-161、BYKChemie社製)の5.5質量部、および、PGMEAの82.4質量部とを混合した混合液に、直径0.3mmのジルコニアビーズ230質量部を加えて、ペイントシェーカーを用いて3時間分散処理を行い、ビーズをろ過で分離してBlue顔料分散液を製造した。
1:支持体、2:レジスト膜のパターン(レジストパターン)、3:フォトダイオード部、110:赤外線受光素子、111:赤外線カットフィルタ層、112:カラーフィルタ層、114:赤外線透過フィルタ層、115:マイクロレンズ、116:平坦化層
Claims (14)
- レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、前記レジスト膜のパターンをマスクとして前記支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物の1回の塗布で厚さ5μm以上のレジスト膜を形成する、請求項1に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物の固形分濃度が25質量%以上である、請求項1または2に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物の25℃における粘度が100~1000mPa・sである、請求項1~3のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物は樹脂を含み、前記レジスト組成物の固形分中における樹脂の含有量が95.0~99.9質量%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記樹脂の大西パラメータが3.0以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記樹脂の大西パラメータが2.8以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物は、ポジ型感光性組成物である、請求項1~7のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 前記レジスト組成物は、酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の赤外線受光素子の製造方法により赤外線受光素子を製造し、次いで、前記赤外線受光素子の前記イオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、光センサの製造方法。
- レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、前記レジスト膜のパターンをマスクとして前記支持体に対してイオン注入を行う、赤外線受光素子の製造方法に用いられる積層体であって、
支持体上に、厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを有する、積層体。 - 前記レジスト膜は樹脂を含み、前記樹脂の大西パラメータが3.0以下である、請求項11に記載の積層体。
- レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成したのち、前記レジスト膜のパターンをマスクとして前記支持体に対してイオン注入を行う赤外線受光素子の製造方法の、前記レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物であって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上であるレジスト組成物。 - レジスト組成物を用いて支持体上に厚さ5μm以上のレジスト膜のパターンを形成し、
次いで、前記レジスト膜のパターンをマスクとして前記支持体に対してイオン注入を行って赤外線受光素子を製造し、
次いで、前記赤外線受光素子の前記イオン注入が行われた領域上の少なくとも一部に、可視光を遮光し赤外線の少なくとも一部を透過させる赤外線透過フィルタ層を形成する、
光センサの製造方法に用いられるキットであって、
酸の作用により分解し極性基を生じる基を有する繰り返し単位を有する樹脂と、光酸発生剤とを含有し、固形分濃度が25質量%以上である、前記レジスト膜のパターンの形成に用いられるレジスト組成物と、
色材を含む赤外線透過フィルタ用組成物と、を含むキット。
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