WO2024009732A1 - ポジ型感光性樹脂組成物 - Google Patents

ポジ型感光性樹脂組成物 Download PDF

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WO2024009732A1
WO2024009732A1 PCT/JP2023/022421 JP2023022421W WO2024009732A1 WO 2024009732 A1 WO2024009732 A1 WO 2024009732A1 JP 2023022421 W JP2023022421 W JP 2023022421W WO 2024009732 A1 WO2024009732 A1 WO 2024009732A1
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resin composition
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alkali
photosensitive resin
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良和 新井
絢子 高橋
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日本ポリテック株式会社
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
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    • G03F7/022Quinonediazides
    • G03F7/023Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]

Definitions

  • the present invention relates to a positive photosensitive resin composition. More specifically, the present invention relates to a positive photosensitive resin composition containing a quinonediazide compound as a radiation-sensitive compound.
  • the positive photosensitive resin composition can be used as an interlayer insulating film, planarizing film, or protective film for semiconductor devices, or as an insulating film, planarizing film, or partition material for display devices such as organic EL displays (OLEDs) and liquid crystal displays. It is widely used as.
  • partition materials are used at intervals between colored patterns in the display area or at edges around the display area in order to improve display characteristics.
  • partition walls are first formed, and organic material pixels are formed between the partition walls.
  • This partition wall is generally formed by photolithography using a photosensitive resin composition and has insulating properties.
  • a photosensitive resin composition is applied onto a substrate using a coating device, volatile components are removed by means such as heating, and then exposed to light through a mask, and then, in the case of a negative type, unexposed areas are In the case of a positive type, the exposed portion is developed by removing it with a developer such as an alkaline aqueous solution, and the resulting pattern is heat-treated to form partition walls (insulating film).
  • a film of an organic substance that emits light in three colors of red, green, and blue is formed between the partition walls to form pixels of an organic EL display device.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-281440 discloses a positive radiation-sensitive resin composition containing an alkali-soluble resin and a quinone diazide compound as a radiation-sensitive resin composition that exhibits high light-shielding properties by heat treatment after exposure. A composition in which titanium black is added is described.
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-116536 discloses a radiation-sensitive resin composition containing [A] an alkali-soluble resin, [B] a 1,2-quinonediazide compound, and [C] a colorant, in which carbon black This paper describes a method for blackening partition wall materials.
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-237310 discloses a positive radiation-sensitive resin composition containing an alkali-soluble resin and a quinone diazide compound as a radiation-sensitive resin composition that exhibits light-shielding properties by heat treatment after exposure. A composition to which a heat-sensitive dye is added is described.
  • Patent Document 4 International Publication No. 2017/069172 discloses at least one compound selected from (A) a binder resin, (B) a quinone diazide compound, and (C) a black dye defined by a color index of Solvent Black 27 to 47.
  • a positive-working photosensitive resin composition containing various types of black dye is described.
  • a chemically amplified photosensitive resin composition generally includes a resin in which an alkali-soluble functional group is protected with an acid-decomposable group and a photoacid generator.
  • the acid generated from the photoacid generator during exposure promotes decomposition (deprotection) of acid-decomposable groups and regenerates alkali-soluble functional groups. This promotes alkali dissolution of the resin in exposed areas during development.
  • the acid derived from the photoacid generator is regenerated and participates in the decomposition of another acid-decomposable group.
  • the apparent quantum efficiency of a chemical amplification system based on the above reaction mechanism is expressed as the product of the quantum efficiency of acid generation and the reaction chain, so high sensitivity is achieved by using a photosensitive resin composition as a chemical amplification system. can do.
  • Patent Document 5 International Publication No. 2015/087830 discloses a polybenzoxazole precursor containing a specific repeating unit, a photoacid generator, a solvent, a crosslinking agent, and a group in which the acid group is protected with an acid-decomposable group.
  • a photosensitive resin composition containing the compound in the molecule is described.
  • Patent Document 6 International Publication No. 2020/246517 discloses a first resin (A) having a plurality of phenolic hydroxyl groups, at least a part of which is protected with an acid-decomposable group, and an epoxy resin.
  • the photosensitive resin composition tends to have low sensitivity, and as a result, the exposure time may become longer and productivity may decrease. Therefore, the photosensitive resin composition used to form the partition wall material, especially containing a colorant, is required to have higher sensitivity.
  • the photosensitive resin composition used to form a colored partition wall material it is necessary to use a considerable amount of a colorant in order to sufficiently enhance the light-shielding properties of the cured film.
  • a large amount of colorant is used in this way, the radiation irradiated to the photosensitive resin composition film is absorbed by the colorant, so the effective intensity of the radiation in the film decreases, and the photosensitive resin composition is not sufficiently exposed, resulting in poor pattern formation.
  • a black colorant is blended into a photosensitive resin composition to form a thick film, for example a film with a thickness of 2 to 3 ⁇ m, for the purpose of improving the image quality, making the display device more flexible, or saving power. This is noticeable.
  • a chemically amplified positive photosensitive resin composition has higher sensitivity than a positive photosensitive resin composition containing, for example, a quinonediazide compound as a radiation-sensitive compound.
  • photoacid generators used in chemical amplification systems are expensive, and positive photosensitive resin compositions for chemical amplification systems tend to have coating unevenness and promote decomposition of acid-decomposable groups.
  • Post Exposure Bake (PEB) is required for this purpose.
  • acid generated from a photoacid generator during exposure diffuses in the film during the PEB process, so the shape and size of the pattern, sensitivity, etc. may change depending on the PEB conditions. Therefore, it is difficult to form a step pattern on a thick film with high precision using a chemically amplified positive photosensitive resin composition.
  • the present inventors have proposed a positive photosensitive resin composition containing a quinonediazide compound as a radiation-sensitive compound, in which a hydrophobic resin which is an addition (co)polymer as a resin component, an alkali-soluble resin having a novolak skeleton, and a fluorine-based interface.
  • An object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin composition that can form a thick film pattern with high precision.
  • the present inventors have developed a positive-type compound containing a quinonediazide compound as a radiation-sensitive compound, a hydrophobic resin as an addition (co)polymer as a resin component, an alkali-soluble resin having a novolak skeleton, and a fluorosurfactant. It has been discovered that by adding a cresol novolac resin to a photosensitive resin composition, it is possible to suppress surface roughness and the generation of pores in step portions, and as a result, it is possible to form thick film patterns with high precision. Ta.
  • a hydrophobic resin (A) which is an addition (co)polymer, an alkali-soluble resin (B) having a structural unit represented by formula (1);
  • a positive photosensitive resin composition comprising a cresol novolac resin.
  • x is an integer of 0 to 3
  • R 1 is each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 2 is an organic group having an alkali-soluble functional group.
  • y is an integer of 0 to 3
  • R 3 is each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 4 is an organic group having no alkali-soluble functional group. .
  • the alkali-soluble resin (B) has a total of the structural units represented by the formula (1) and the structural units represented by the formula (2), based on all the structural units of the alkali-soluble resin (B).
  • Mw weight average molecular weight
  • the hydrophobic resin (A) has the formula (3) (In formula (3), R 5 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 6 is represented by SiR 7 R 8 R 9 , and R 7 , R 8 and R 9 are each independently is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, r is an integer of 0 to 5, and s is an integer of 0 to 5, provided that r+s is an integer of 1 to 5. It is an integer.)
  • the hydrophobic resin (A) has the formula (4) (In formula (4), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 12 is a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. At least one member selected from the group consisting of an alkyl group, a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • [12] [ The positive photosensitive resin composition according to any one of [1] to [11].
  • An organic EL device partition wall comprising a cured product of the positive photosensitive resin composition according to any one of [1] to [15].
  • An organic EL device insulating film comprising a cured product of the positive photosensitive resin composition according to any one of [1] to [15].
  • An organic EL device comprising a cured product of the positive photosensitive resin composition according to any one of [1] to [15].
  • (A) is an FE-SEM diagram of the sample surface of Comparative Example 1
  • (B) is an FE-SEM diagram of the sample surface of Example 1.
  • alkali-soluble means that the positive photosensitive resin composition or its components, or the film or cured film of the positive photosensitive resin composition is dissolved in a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. It means possible.
  • Alkali-soluble resin refers to a resin that can be dissolved in a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, either alone or in a state of being contained in a positive photosensitive resin composition unexposed or after exposure. means.
  • Alkali-soluble functional group means a group that has the ability to impart such alkali solubility to a positive-working photosensitive resin composition or its components, or a film or a cured film of a positive-working photosensitive resin composition.
  • alkali-soluble functional group include a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfo group, a phosphoric acid group, an acid anhydride group, and a mercapto group.
  • a "radically polymerizable functional group” means an ethylenically unsaturated group
  • a "radically polymerizable compound” means a compound having one or more ethylenically unsaturated groups.
  • structural unit refers to an atomic group that constitutes a part of the basic structure of a polymer, and this atomic group may have pendant atoms or pendant atomic groups.
  • a radical (co)polymer it means a unit derived from a radically polymerizable compound used as a monomer
  • a phenol novolak resin it means a unit derived from a radical polymerizable compound used as a monomer
  • a phenol novolac resin one molecule of phenol (C 6 H 5 OH) and one molecule of phenol (C 6 H 5 OH) It refers to the following units formed by the condensation reaction of formaldehyde (HCHO) molecules.
  • structural units having pendant groups side groups
  • structural units having pendant groups or groups derived therefrom that are used to form crosslinking sites and structural units having free pendant groups that are not involved in forming crosslinking sites. are considered to be different from each other.
  • polymers having branched molecular chains branched chains
  • the structural unit containing the branch point (branching unit) and the structural unit contained in the linear molecular chain are considered to be different from each other.
  • (meth)acrylic means acrylic or methacrylic
  • (meth)acrylate means acrylate or methacrylate
  • (meth)acryloyl means acryloyl or methacryloyl
  • ( “Meth)allyl” means allyl or methallyl.
  • (co)polymer means a homopolymer or a copolymer.
  • the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the resin, polymer, or copolymer are standard polystyrene equivalent values measured by gel permeation chromatography (GPC). means.
  • Phenolic hydroxyl group equivalent (Epoxy equivalent of raw material + molecular weight of carboxylic acid to be added) / (number of phenolic hydroxyl groups of carboxylic acid) means the value calculated by
  • the "resin component” refers to a hydrophobic resin (A), an alkali-soluble resin (B), a cresol novolak resin, and a copolymer having an optionally included alkali-soluble functional group.
  • Components corresponding to the fluorosurfactant (D) are not included in the hydrophobic resin (A), the alkali-soluble resin (B), and the optionally included copolymer having an alkali-soluble functional group. shall be.
  • solid content refers to a hydrophobic resin (A), an alkali-soluble resin (B), a quinonediazide compound (C), a fluorine-based surfactant (D), a cresol novolac resin, and an alkali-soluble functional group. It means the total mass of the components, including optional components such as the copolymer, the colorant (E), and the solubility promoter (F), and excluding the liquid solvent (G).
  • a positive photosensitive resin composition of one embodiment includes a hydrophobic resin (A) which is an addition (co)polymer, an alkali-soluble resin (B) having a structural unit represented by formula (1), and a quinonediazide. It contains a compound (C), a fluorosurfactant (D), and a cresol novolac resin.
  • a hydrophobic resin (A) which is an addition (co)polymer, an alkali-soluble resin (B) having a structural unit represented by formula (1), and a quinonediazide. It contains a compound (C), a fluorosurfactant (D), and a cresol novolac resin.
  • x is an integer of 0 to 3
  • R 1 is each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 2 is an organic group having an alkali-soluble functional group.
  • Hydrophobic resin (A) (also simply referred to as hydrophobic resin (A)), which is an addition (co)polymer, is unevenly distributed on the coating surface by the fluorine-based surfactant (D), resulting in positive photosensitive
  • This is a resin that makes the coating surface of a synthetic resin composition hardly soluble in an alkaline aqueous solution.
  • the hydrophobic resin (A) accompanies the fluorosurfactant (D) that moves to the surface of the film during the process of forming a film of the positive photosensitive resin composition. hardly moves toward the coating surface.
  • the hydrophobic resin (A) is present at a higher concentration on the surface of the film than inside the film, reducing the alkali solubility of the surface of the film.
  • the hydrophobic resin (A) serves as a resin component with low alkali solubility and suppresses dissolution of the coating surface in the unexposed areas, while in the exposed areas, the hydrophobic resin (A) contains a carboxylic acid compound derived from the quinonediazide compound (C), which has high alkali solubility.
  • C quinonediazide compound
  • the interior of the coating which has higher alkali solubility than the surface of the coating, rapidly progresses because the concentration of the hydrophobic resin (A) is relatively low. Thereby, the contrast between the exposed area and the unexposed area can be increased, and as a result, the pattern formability in a thick film of the positive photosensitive resin composition can be improved.
  • the hydrophobic resin (A) is not particularly limited as long as it is an addition (co)polymer, and may be a radical (co)polymer, a cationic (co)polymer, or an anionic (co)polymer.
  • examples of the hydrophobic resin (A) include olefin (co)polymers, (meth)acrylic (co)polymers, styrene (co)polymers, acrylamide (co)polymers, acrylonitrile (co)polymers, N -substituted maleimide (co)polymers, and derivatives of these resins. It is preferable that these resin derivatives have a hydrophobic group.
  • hydrophobic group examples include a silicon-containing group and a fluorine-containing group.
  • hydrophobic resin (A) a homopolymer or copolymer of a polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group is used as a base resin, and some or all of the alkali-soluble functional groups are replaced with the group having the above-mentioned hydrophobic group. Converted resins can also be used.
  • the hydrophobic resin (A) can be used alone or in combination of two or more types.
  • the hydrophobic resin (A) is a resin having at least one selected from the group consisting of a silicon-containing group and a fluorine-containing group.
  • the silicon-containing group and the fluorine-containing group may constitute the main chain of the hydrophobic resin (A), or may be pendant groups.
  • silicon-containing group examples include a silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group, a group having a cyclic siloxane structure, and a group having a silsesquioxane structure.
  • the silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group is mono-substituted, di-substituted or tri-substituted.
  • the substituents of the silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group may be the same or different.
  • the silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group is preferably trisubstituted.
  • the silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group may further have a substituent other than an alkyl group or an aryl group, such as a silyloxy group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group.
  • the number of ring members in the cyclic siloxane moiety of the group having a cyclic siloxane structure is preferably 6 to 14. Some or all of the hydrogen atoms on the silicon atoms of the group having a cyclic siloxane structure may be each independently substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group.
  • Some or all of the hydrogen atoms on the silicon atoms of the group having a silsesquioxane structure may be each independently substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group.
  • Aliphatic hydrocarbon group or aliphatic hydrocarbon group of a silyl group substituted with an aryl group aliphatic hydrocarbon group as a substituent of a group having a cyclic siloxane structure, as a substituent of a group having a silsesquioxane structure
  • the aliphatic hydrocarbon group and the aliphatic hydrocarbon group as a substituent of the silyloxy group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group are preferably aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. , more preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, etc.
  • Saturated hydrocarbon groups such as ethenyl, propenyl, butenyl, ethynyl, propynyl; cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclodecyl unsaturated monocyclic hydrocarbon groups such as cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, cyclooctenyl, cyclodecenyl; bicyclo [2.2.
  • Saturated polycyclic hydrocarbon groups such as heptanyl group, bicyclo[2.2.2]octanyl group, adamantyl group; and bicyclo[2.2.1]heptenyl group, bicyclo[2.2.2]octenyl group, etc. unsaturated polycyclic hydrocarbon groups.
  • the aryl group as a substituent of the group hydrocarbon group or the silyloxy group substituted with an aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
  • Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include phenyl group, naphthyl group, fluorenyl group, anthryl group, and phenanthrenyl group.
  • Examples of the silyl group substituted with an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisopropylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, diphenylmethylsilyl group, triphenylsilyl group, and trimethylsilyl group.
  • Examples include oxydimethylsilyl group.
  • Examples of the group having a cyclic siloxane structure include a pentamethylcyclotrisilyloxy group, a heptamethylcyclotetrasilyloxy group, and a nonamethylcyclopentasilyloxy group.
  • Examples of the group having a silsesquioxane structure include a silsesquioxanyl group, a heptamethylsilsesquioxanyl group, a heptaethylsilsesquioxanyl group, a hepta(n-propyl)silsesquioxanyl group, and a hepta( n-butyl)silsesquioxanyl group.
  • fluorine-containing group examples include a fluorine-substituted alkyl group, a fluorine-substituted aryl group, and a fluoroacryloyl group.
  • the fluorine-substituted alkyl group may be a perfluoroalkyl group or a partially fluorinated alkyl group.
  • the substituents of the fluorine-substituted alkyl group may be the same or different from each other.
  • the fluorine-substituted alkyl group may further have a substituent other than a fluorine atom, such as a hydroxy group.
  • the fluorine-substituted alkyl group is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a partially fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms or It is a partially fluorinated alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms and the partially fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, Pentafluoropropyl group, hexafluoroisopropyl group, heptafluoroisopropyl group, hexafluoro(2-methyl)isopropyl group, heptafluorobutyl group, nonafluorobutyl group, octafluoroisobutyl group, nonafluoro-tert-butyl group, perfluoroisobutyl group
  • Straight chain or branched fluorine-substituted alkyl groups such as pentyl group, nonafluorohexyl group, perfluoro(trimethyl)hexyl group, perfluorooctyl group, 2-perfluor
  • fluorine-substituted alkyl group having a hydroxy group as a substituent examples include -CH(CF 3 )OH, -C(CF 3 ) 2 OH, -C(CF 3 )(CH 3 )OH, and -C(C 2F 5 ) 2 OH, and -C(CF 3 ) 2 OH is preferred.
  • the fluorine-substituted aryl group may be a perfluoroaryl group or a partially fluorinated aryl group.
  • the substituents of the fluorine-substituted aryl group may be the same or different from each other.
  • the fluorine-substituted aryl group may further have a substituent other than a fluorine atom, such as a hydroxy group.
  • the fluorine-substituted aryl group is preferably a perfluoroaryl group having 6 to 20 carbon atoms or a partially fluorinated aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • Examples of the perfluoroaryl group having 6 to 20 carbon atoms and the partially fluorinated aryl group having 6 to 20 carbon atoms include p-fluorophenyl group, pentafluorophenyl group, and 3,5-di(trifluoromethyl ) phenyl group.
  • the fluorine-substituted aryl group is preferably a pentafluorophenyl group.
  • the hydrophobic resin (A) can be produced, for example, by radical polymerization of a polymerizable monomer having a hydrophobic group, or by radical copolymerization of a polymerizable monomer having a hydrophobic group and another polymerizable monomer. It can be manufactured by When producing the hydrophobic resin (A) by radical polymerization, a polymerization initiator and a RAFT (Reversible Addition Fragmentation Transfer) agent can be used as necessary.
  • the hydrophobic resin (A) is produced by reacting a resin having a functional group such as a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, or an epoxy group with a compound having a hydrophobic group to convert the functional group into a group containing a hydrophobic group. It can also be manufactured by
  • the hydrophobic resin (A) is a copolymer of a polymerizable monomer having a hydrophobic group and another polymerizable monomer.
  • the polymerizable monomer having a hydrophobic group include a polymerizable monomer having a silicon-containing group and a polymerizable monomer having a fluorine-containing group.
  • Examples of the polymerizable monomer having a silicon-containing group include trimethylvinylsilane, trimethylallylsilane, trimethyl(3-butenyl)silane, tert-butyldimethylvinylsilane, (trimethylsilyloxy)dimethylvinylsilane, (trimethylsilyloxy)dimethylallylsilane, and triethyl.
  • Examples of the polymerizable monomer having a fluorine-containing group include 2-perfluorohexylethyl (meth)acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl (meth)acrylate, and 2,2,3,3-tetrafluoro Propyl (meth)acrylate, 2-(1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl)(meth)acrylate, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl (meth) Acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl (meth)acrylate, 2-(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-methylpropyl )(meth)acrylate, 2-(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-phenylpropyl)(meth)acrylate, pentafluorophenyl(meth)acrylate, 3,5-bis(trifluoro Methyl) phenyl (meth)
  • polymerizable monomers include, for example, styrene; styrene derivatives such as ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, and p-ethylstyrene; acrylamide; acrylonitrile; ether compounds of vinyl alcohol such as vinyl-n-butyl ether; Methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, sec-butyl (meth)acrylate, tert- Butyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, glycid
  • the other polymerizable monomers may be polymerizable monomers having an alkali-soluble functional group.
  • the polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group include maleic acid derivatives such as monomethyl maleate, monoethyl maleate, and monoisopropyl maleate; (meth)acrylic acid, ⁇ -bromo(meth)acrylic acid, ⁇ -(meth)acrylic acid derivatives such as chloro(meth)acrylic acid, ⁇ -furyl(meth)acrylic acid, ⁇ -styryl(meth)acrylic acid; maleic acid, fumaric acid, cinnamic acid, ⁇ -cyanocinnamic acid, Unsaturated carboxylic acid compounds such as itaconic acid, crotonic acid, propiolic acid, 3-maleimidopropionic acid, 4-maleimidobutyric acid, 6-maleimidohexanoic acid; 4-hydroxystyrene, 4-hydroxyphenyl
  • R 5 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 6 is represented by SiR 7 R 8 R 9
  • R 7 , R 8 and R 9 are each independently is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms
  • r is an integer of 0 to 5
  • s is an integer of 0 to 5, provided that r+s is an integer of 1 to 5. is an integer)
  • R 5 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • R 7 , R 8 , and R 9 are each independently a methyl group, ethyl group, isopropyl group, tert-butyl group, or phenyl group.
  • r is preferably an integer of 0 to 3, more preferably 0.
  • s is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1.
  • 4-triethylsilyloxyphenyl methacrylate and 4-tert-butyldimethylsilyloxyphenyl methacrylate are particularly preferred.
  • R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 12 is a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • a phenyl group substituted with is preferable.
  • R 10 and R 11 are hydrogen atoms.
  • R 12 is at least one selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • a phenyl group substituted with a species is preferable, and a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms or a phenyl group is more preferable.
  • phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide are particularly preferred.
  • R 13 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 1 to 5.
  • R 13 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • a is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1.
  • 4-hydroxyphenyl methacrylate is particularly preferred.
  • the hydrophobic resin (A) has the formula (3) (In formula (3), R 5 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 6 is represented by SiR 7 R 8 R 9 , and R 7 , R 8 and R 9 are each independently is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, r is an integer of 0 to 5, and s is an integer of 0 to 5, provided that r+s is an integer of 1 to 5. ), and has at least one structural unit represented by formula (3), where s is an integer of 1 or more.
  • the hydrophobic resin (A) has the formula (4) (In formula (4), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 12 is a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms. At least one member selected from the group consisting of an alkyl group, a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. It is preferable to further have a structural unit represented by (a phenyl group substituted with ).
  • the hydrophobic resin (A) has the formula (5) (In formula (5), R 13 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 1 to 5.) It is preferable to further have a structural unit represented by the following.
  • a structural unit represented by formula (3), a structural unit represented by formula (4), and a structural unit represented by formula (5), where s is an integer of 1 or more are combined.
  • 4-triethylsilyloxyphenyl methacrylate or 4-tert-butyldimethylsilyloxyphenyl methacrylate is used as the polymerizable monomer having a hydrophobic group, and phenylmaleimide or N-cyclohexylmaleimide is used as the other polymerizable monomer. , 4-hydroxyphenyl methacrylate are particularly preferably used.
  • the content of silicon atoms is preferably 1.0% by mass to 10% by mass, more preferably 3.0% by mass, based on the mass of the hydrophobic resin (A). It is 0% by mass to 8.0% by mass.
  • the hydrophobic resin (A) having a silicon-containing group preferably contains a structural unit having a silicon-containing group in an amount of 3 mol% to 60 mol%, more preferably 5 mol% to 50 mol%, based on the total structural units of the hydrophobic resin (A). Contains in an amount of %.
  • the content of fluorine atoms is preferably from 1% by mass to 35% by mass, more preferably from 5% by mass, based on the mass of the hydrophobic resin (A). It is 30% by mass.
  • the hydrophobic resin (A) having a fluorine-containing group preferably contains structural units having a fluorine-containing group in an amount of 5 mol% to 55 mol%, more preferably 6 mol% to 50 mol%, based on all the structural units of the hydrophobic resin (A). Contains in an amount of %.
  • the hydrophobic resin (A) may or may not have an alkali-soluble functional group.
  • the hydrophobic resin (A) preferably contains a structural unit having an alkali-soluble functional group in a proportion of 20 mol% to 90 mol%, more preferably 30 mol% to 85 mol%, and even more preferably is contained in an amount of 40 mol% to 80 mol%. In one embodiment, the hydrophobic resin (A) does not have alkali-soluble functional groups.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the hydrophobic resin (A) is preferably 3,000 to 80,000, more preferably 4,000 to 70,000, even more preferably 5,000 to 60,000.
  • the number average molecular weight (Mn) of the hydrophobic resin (A) is preferably 1,000 to 30,000, more preferably 1,500 to 25,000, even more preferably 2,000 to 20,000.
  • the polydispersity (Mw/Mn) of the hydrophobic resin (A) is preferably 1.0 to 3.5, more preferably 1.1 to 3.0, even more preferably 1.2 to 2.8. .
  • the positive photosensitive resin composition contains 1% by mass to 50% by mass, preferably 2% to 40% by mass of the hydrophobic resin (A), more preferably 2% to 40% by mass, based on 100% by mass of solid content. contains 3% to 30% by mass. If the content of the hydrophobic resin (A) is 1% by mass or more based on the solid content of 100% by mass, the fluorosurfactant (D) can prevent the hydrophobic resin (A) from being unevenly distributed on the coating surface. The hydrophobic resin (A) becomes highly concentrated on the surface of the coating, and the surface of the coating becomes poorly soluble in an alkaline aqueous solution, making it possible to achieve high sensitivity.
  • the content of the hydrophobic resin (A) is 50% by mass or less based on 100% by mass of solid content, the carboxylic acid compound derived from the quinonediazide compound in the exposed area, other highly alkali-soluble resin components, and any Since the coating surface rapidly dissolves as the dissolution promoter dissolves, high sensitivity can be achieved.
  • the hydrophobic resin (A) is preferably 1% by mass to 50% by mass, more preferably 3% to 45% by mass, even more preferably 5% by mass, based on the total mass of the resin components. Contains from % to 40% by mass. If the content of the hydrophobic resin (A) is 1% by mass or more based on the total mass of the resin components, uneven distribution of the hydrophobic resin (A) on the coating surface is prevented by the fluorosurfactant (D). The hydrophobic resin (A) becomes highly concentrated on the surface of the coating, and the surface of the coating becomes poorly soluble in an alkaline aqueous solution, making it possible to achieve high sensitivity.
  • the content of the hydrophobic resin (A) is 50% by mass or less based on the total mass of the resin components, the carboxylic acid compound derived from the quinonediazide compound in the exposed area, other highly alkali-soluble resin components, and any Since the coating surface rapidly dissolves as the dissolution promoter dissolves, high sensitivity can be achieved.
  • the alkali-soluble resin (B) has a structural unit represented by formula (1).
  • x is an integer of 0 to 3
  • R 1 is each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 2 is an organic group having an alkali-soluble functional group.
  • x is preferably 0 or 1.
  • R 1 is preferably a methyl group.
  • R2 has an alkali-soluble functional group, but is not particularly limited, and includes an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an ester group, an ether group, a carbonyl group, and an arylene group.
  • the organic group is preferably an organic group containing a group, an amino group, an imino group, an imido group, an amide group, a heterocyclic group, a sulfonyl group, or a combination of two or more of these.
  • R2 is an alkali-soluble functional group, and an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an ester group, an ether group, a carbonyl group, an arylene group, an amino group. , an imino group, an imide group, an amide group, a heterocyclic group, a sulfonyl group, or a combination of two or more of these.
  • the number of carbon atoms in R 2 is, for example, 1 to 30, preferably 2 to 25.
  • alkali-soluble functional group examples include, but are not limited to, a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfo group, a phosphoric acid group, an acid anhydride group, and a mercapto group, with a phenolic hydroxyl group being preferred.
  • An alkali-soluble resin (B) having two or more types of alkali-soluble functional groups may be used.
  • the alkali-soluble resin (B) can be used alone or in combination of two or more types.
  • the alkali-soluble resin (B) contains preferably 20 mol% to 95 mol% of the structural unit represented by formula (1), more preferably 25 mol% to 90 mol%, based on all structural units of the alkali-soluble resin (B). More preferably, it is contained in an amount of 30 mol% to 85 mol%. When it is 20 mol % or more, alkali solubility is sufficiently expressed and the problem of residue at the bottom of the pattern does not occur. If it is 95 mol % or less, it will not affect the solubility of the unexposed area.
  • the alkali-soluble resin (B) may contain structural units other than the structural unit represented by formula (1).
  • Other structural units include a structural unit represented by the following formula (2).
  • y is an integer of 0 to 3
  • R 3 is each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • R 4 is an organic group having no alkali-soluble functional group. .
  • y is preferably 0 or 1.
  • R 3 is preferably a methyl group.
  • R4 is an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, alkylene group, alkenylene group, alkynylene group, ester group, ether group, carbonyl group, arylene group, amino group, imino group, imido group, amide group, hetero
  • An organic group containing a cyclic group, a sulfonyl group, or a combination of two or more of these is preferable.
  • the organic group of R4 may be a monovalent group or a polyvalent group, and in the case of a polyvalent group, it is bonded to other parts of the alkali-soluble resin (B) to form a crosslinked structure. It means that.
  • R 4 is preferably an organic group having a heterocyclic group, more preferably an organic group having an epoxy group. More specifically, R 4 is preferably an organic group (glycidyl group) represented by -CH 2 -Y (Y represents an epoxy group).
  • the alkali-soluble resin (B) has a total of the structural units represented by formula (1) and the structural units represented by formula (2), preferably 30 mol, based on all the structural units of the alkali-soluble resin (B). % to 100 mol%, more preferably 40 mol% to 100 mol%, even more preferably 50 mol% to 100 mol%. If it is 30 mol % or more, the effect of improving the compatibility between the hydrophobic resin (A) and the alkali-soluble resin (B) by adding the cresol novolak resin to the resin component can be sufficiently obtained.
  • the alkali-soluble resin (B) preferably contains a structural unit in which R 2 in formula (1) is an organic group having a phenolic hydroxyl group.
  • Examples of such alkali-soluble resin (B) include resins in which an organic group having a phenolic hydroxyl group is introduced into a novolac-type epoxy resin such as a phenol novolak-type epoxy resin and a cresol novolac-type epoxy resin.
  • Novolak type epoxy resins are resins in which glycidyl groups are introduced into the hydroxyl groups of phenol novolaks and cresol novolaks.
  • the novolac type epoxy resin into which an organic group having a phenolic hydroxyl group is introduced may have an alkali-soluble functional group other than the phenolic hydroxyl group.
  • the alkali-soluble resin (B) contains a structural unit represented by formula (1) and a structural unit represented by formula (2)
  • Such an alkali-soluble resin (B) can be obtained by reacting a part of the epoxy group of a novolac type epoxy resin with a carboxyl group of a hydroxybenzoic acid compound (hereinafter, this resin will be referred to as "epoxy group and phenol"). (Sometimes referred to as "resin having a functional hydroxyl group.")
  • This resin has an unreacted epoxy group derived from a novolac type epoxy resin and a phenolic hydroxyl group derived from a hydroxybenzoic acid compound. Since this resin is a thermosetting type, it is common knowledge for those skilled in the art that its structure cannot be uniquely described due to differences in the presence or absence of epoxy groups, types of functional groups, degree of polymerization, etc.
  • the epoxy groups of resins containing epoxy groups and phenolic hydroxyl groups form crosslinks through reaction with phenolic hydroxyl groups during heat treatment (post-bake) after development, thereby improving the chemical resistance, heat resistance, etc. of the film. be able to. Since phenolic hydroxyl groups contribute to solubility in alkaline aqueous solutions during development, resins with epoxy groups and phenolic hydroxyl groups also function as dissolution promoters for other resins when exposed to light at low doses.
  • a photosensitive resin composition can be made highly sensitive.
  • Reaction Formula 1 shows an example of a reaction in which one of the epoxy groups of a novolak-type epoxy resin reacts with a carboxy group of a hydroxybenzoic acid compound to form a resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group.
  • R 14 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 1 to 50.
  • Examples of the phenol novolac type epoxy resin include EPICLON (trademark) N-770 (DIC Corporation) and jER (trademark) -152 (Mitsubishi Chemical Corporation).
  • Examples of the cresol novolac type epoxy resin include EPICLON (trademark) N-695 (DIC Corporation) and EOCN (trademark) -102S (Nippon Kayaku Corporation).
  • the novolak epoxy resin is preferably at least one selected from the group consisting of phenol novolac epoxy resins and cresol novolac epoxy resins, and more preferably cresol novolak epoxy resins.
  • a positive photosensitive resin composition containing a resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group derived from a novolac type epoxy resin, particularly a cresol novolac type epoxy resin, has excellent pattern forming properties and easy adjustment of alkali solubility. Yes, there is less outgas.
  • Hydroxybenzoic acid compounds are compounds in which at least one of the 2nd to 6th positions of benzoic acid is substituted with a hydroxyl group, and examples include salicylic acid, 4-hydroxybenzoic acid, 2,3-dihydroxybenzoic acid, and 2,4-dihydroxybenzoic acid. Acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, 2-hydroxy-5-nitrobenzoic acid, 3-hydroxy-4- Examples include nitrobenzoic acid and 4-hydroxy-3-nitrobenzoic acid, and dihydroxybenzoic acid compounds are preferred from the standpoint of improving alkali developability. Hydroxybenzoic acid compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the alkali-soluble resin (B) is a reaction product of a novolak-type epoxy resin and a hydroxybenzoic acid compound, and has the formula (7) (In formula (7), b is an integer of 1 to 5, and * represents the bonding portion of the novolak epoxy resin with the residue other than the epoxy group involved in the reaction.)
  • the hydroxybenzoic acid compound is used in an amount of 0.2 to 0.95 equivalents per equivalent of the epoxy group of the novolak-type epoxy resin. It is preferably used in an amount of 0.3 to 0.9 equivalents, more preferably 0.4 to 0.8 equivalents.
  • the amount of the hydroxybenzoic acid compound is 0.2 equivalent or more, sufficient alkali solubility can be obtained, and when it is 0.95 equivalent or less, increase in molecular weight due to side reactions can be suppressed.
  • a catalyst may be used to promote the reaction between the epoxy group of the novolac type epoxy resin and the carboxy group of the hydroxybenzoic acid compound.
  • the amount of the catalyst used can be 0.1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the reaction raw material mixture consisting of the novolak epoxy resin and the hydroxybenzoic acid compound.
  • the reaction temperature can be 60 to 150°C and the reaction time can be 3 to 30 hours.
  • Examples of the catalyst used in this reaction include triethylamine, benzyldimethylamine, triethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium bromide, benzyltrimethylammonium iodide, triphenylphosphine, chromium octoate, and zirconium octoate.
  • the number average molecular weight (Mn) of the alkali-soluble resin (B) is preferably 500 to 8,000, more preferably 800 to 6,000, and still more preferably 1,000 to 5,000.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the alkali-soluble resin (B) is preferably 500 to 30,000, more preferably 2,000 to 25,000, even more preferably 3,000 to 20,000.
  • the alkali development rate is appropriate and the difference in dissolution rate between the exposed area and the unexposed area is sufficient, so that the resolution of the pattern is good. If the number average molecular weight is 8,000 or less or the weight average molecular weight is 30,000 or less, the coatability and alkali developability are good.
  • the alkali-soluble resin (B) is a resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group
  • the epoxy equivalent thereof is preferably 300 to 7000, more preferably 400 to 6000, still more preferably 500 to 5000. be.
  • the epoxy equivalent of the resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group is 300 or more, sufficient alkali solubility can be imparted to the resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group. If the epoxy equivalent of the resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group is 7000 or less, the strength and heat resistance of the cured film can be improved.
  • Epoxy equivalent weight is determined according to JIS K 7236:2009.
  • the positive photosensitive resin composition contains 5% to 60% by mass, preferably 10% to 50% by mass, more preferably 10% to 50% by mass of the alkali-soluble resin (B), based on 100% by mass of solid content. contains 15% to 40% by mass. If the content of the alkali-soluble resin (B) is 5% by mass or more based on the solid content of 100% by mass, phase separation from the hydrophobic resin (A) can be maintained and the surface of the hydrophobic resin (A) can be coated. It does not impede uneven distribution. If the content of the alkali-soluble resin (B) is 60% by mass or less based on the solid content of 100% by mass, phase separation from the hydrophobic resin (A) is maintained and the surface of the hydrophobic resin (A) is not coated. It does not interfere with uneven distribution and does not affect the solubility of unexposed areas.
  • the positive photosensitive resin composition contains preferably 15% to 80% by mass, more preferably 20% to 75% by mass, even more preferably 25% by mass of the alkali-soluble resin (B), based on the total mass of the resin components. Contains from % to 70% by mass. If the content of the alkali-soluble resin (B) is 15% by mass or more based on the total mass of the resin components, phase separation from the hydrophobic resin (A) can be maintained and the surface of the hydrophobic resin (A) can be coated. It does not impede uneven distribution.
  • the content of the alkali-soluble resin (B) is 80% by mass or less based on the total mass of the resin components, phase separation from the hydrophobic resin (A) will be maintained and the surface of the hydrophobic resin (A) will not be coated. It does not interfere with uneven distribution and does not affect the solubility of unexposed areas.
  • the positive photosensitive resin composition is a copolymer of a polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group and another polymerizable monomer, and is represented by formula (1). It may further contain an alkali-soluble resin having no structural unit (also simply referred to as "a copolymer having an alkali-soluble functional group").
  • alkali-soluble functional group contained in the copolymer having an alkali-soluble functional group examples include a phenolic hydroxyl group, a carboxy group, a sulfo group, a phosphoric acid group, an acid anhydride group, and a mercapto group.
  • the copolymer of a polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group and another polymerizable monomer may have two or more types of alkali-soluble functional groups.
  • the copolymer having an alkali-soluble functional group is one or more selected from the group consisting of an alicyclic structure, an aromatic structure, a polycyclic structure, an inorganic cyclic structure, and a heterocyclic structure. It is preferable to have a cyclic structure.
  • a copolymer having an alkali-soluble functional group can be produced, for example, by radical polymerizing a polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group and another polymerizable monomer.
  • a polymerization initiator and a RAFT (Reversible Addition Fragmentation Transfer) agent can be used as necessary.
  • an alkali-soluble functional group may be added to the copolymer.
  • the polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group for example, the polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group described for the hydrophobic resin (A) can be used.
  • the polymerizable monomer having an alkali-soluble functional group is preferably a polymerizable monomer having a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group, and is preferably a polymerizable monomer having a phenolic hydroxyl group. is even more preferable.
  • the other polymerizable monomer for example, the other polymerizable monomers described for the hydrophobic resin (A) can be used.
  • R 13 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 1 to 5.
  • R 13 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
  • a is preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1.
  • 4-hydroxyphenyl methacrylate is particularly preferred.
  • R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 12 is a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • a phenyl group substituted with is preferable.
  • R 10 and R 11 are hydrogen atoms.
  • R 12 is at least one selected from the group consisting of a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, a phenyl group, or a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • a phenyl group substituted with a species is preferable, and a cyclic alkyl group having 3 to 12 carbon atoms or a phenyl group is more preferable.
  • phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide are particularly preferred.
  • the copolymer having an alkali-soluble functional group has the formula (5) (In formula (5), R 13 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a is an integer of 1 to 5.), and a structural unit represented by formula (4) (In formula (4), R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 12 is a hydrogen atom or a straight chain having 1 to 6 carbon atoms.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer having an alkali-soluble functional group is preferably 3,000 to 80,000, more preferably 4,000 to 70,000, even more preferably 5,000 to 60,000.
  • the number average molecular weight (Mn) of the copolymer having an alkali-soluble functional group is preferably 1,000 to 30,000, more preferably 1,500 to 25,000, still more preferably 2,000 to 20,000.
  • the polydispersity (Mw/Mn) of the copolymer having an alkali-soluble functional group is preferably 1.0 to 3.5, more preferably 1.1 to 3.0, even more preferably 1.2 to 2. It is 8.
  • a positive photosensitive resin composition that has excellent coating properties, pattern formation properties, and alkali developability by setting the weight average molecular weight, number average molecular weight, and polydispersity of the copolymer having an alkali-soluble functional group to the above ranges. can be obtained.
  • the alkali-soluble functional group of the copolymer having an alkali-soluble functional group is a phenolic hydroxyl group
  • the phenolic hydroxyl group equivalent of the copolymer having an alkali-soluble functional group is preferably 60 to 400, more preferably 80. ⁇ 350, more preferably 100 ⁇ 300. If the phenolic hydroxyl equivalent of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 60 or more, the film thickness of the unexposed area can be sufficiently maintained during alkali development. If the phenolic hydroxyl equivalent of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 400 or less, desired alkali solubility can be obtained.
  • the positive photosensitive resin composition contains 1% to 70% by weight, preferably 3% to 60% by weight of the copolymer having an alkali-soluble functional group, based on 100% by weight solid content. , more preferably 5% to 50% by weight. If the content of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 1% by mass or more based on the solid content of 100% by mass, dissolution of the exposed area can be promoted to achieve high sensitivity, and after heat curing, The stability and durability of the film can be ensured. If the content of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 70% by mass or less based on the solid content of 100% by mass, a beautiful pattern can be formed without causing the problem of residue at the bottom of the exposed pattern.
  • the positive photosensitive resin composition preferably contains a copolymer having an alkali-soluble functional group in an amount of 1% by mass to 80% by mass, more preferably 3% by mass to 70% by mass, based on the total mass of resin components. It preferably contains 5% by mass to 60% by mass. If the content of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 1% by mass or more based on the total mass of the resin components, it is possible to promote dissolution of the exposed area and achieve high sensitivity. The stability and durability of the film can be ensured. If the content of the copolymer having an alkali-soluble functional group is 80% by mass or less based on the total mass of the resin components, a beautiful pattern can be formed without causing the problem of residue at the bottom of the exposed pattern.
  • quinonediazide compound (C) When the quinonediazide compound (C) is irradiated with radiation such as visible light, ultraviolet light, gamma rays, and electron beams, it undergoes the reaction shown in Reaction Formula 2 below to generate an alkali-soluble carboxylic acid compound.
  • the quinonediazide compound (C) before photosensitization, is added to the alkali-soluble resin (B), and the cresol novolac resin, and optionally a copolymer having an alkali-soluble functional group, such as an alkali-soluble functional group, such as a phenolic hydroxyl group. (e.g. hydrogen bond formation) to render these resins insoluble in aqueous alkaline solutions.
  • carboxylic acid compounds have a relatively larger molecular structure than acids generated from photoacid generators commonly used in chemically amplified resists, such as p-toluenesulfonic acid and 1-propanesulfonic acid, and are difficult to diffuse in the film. It's hard to do.
  • the quinonediazide compound (C) can be used alone or in combination of two or more.
  • the positive photosensitive resin composition preferably does not substantially contain a photoacid generator commonly used in chemically amplified resists, and contains only the quinonediazide compound (C) as a photosensitizer without containing the photoacid generator. It is more preferable to include.
  • substantially free of photoacid generator means that the amount of the photoacid generator contained in the positive photosensitive resin composition is 0.2 parts by mass based on the total of 100 parts by mass of the resin components. Hereinafter, it means 0.1 part by mass or less, or 0.05 part by mass or less.
  • high-resolution patterns can be formed without post-exposure heat treatment (PEB) required with typical chemically amplified resists.
  • the quinonediazide compound (C) has a relatively high quantum yield, and a carboxylic acid compound is efficiently generated in the exposed area.
  • PEB post-exposure heat treatment
  • the alkali-soluble resin (B) contains a resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group
  • PEB if PEB is omitted, the ring-opening polymerization of the epoxy group of the resin having an epoxy group and a phenolic hydroxyl group will not proceed.
  • the alkaline solubility of the resin having a group and a phenolic hydroxyl group can be maintained.
  • the quinonediazide compound (C) is a compound in which the sulfonic acid of quinonediazide is bonded to a polyhydroxy compound through an ester bond, a compound in which the sulfonic acid of quinonediazide is bonded to a polyamino compound through a sulfonamide bond, a compound in which the sulfonic acid of quinonediazide is bonded to a polyhydroxy polyamino compound through an ester bond, or Examples include those with sulfonamide bonds. From the viewpoint of contrast between exposed areas and unexposed areas, it is preferable that 20 mol % or more of the entire functional groups of the polyhydroxy compound, polyamino compound, or polyhydroxy polyamino compound be substituted with quinonediazide.
  • polyhydroxy compounds include Bis-Z, BisP-EZ, TekP-4HBPA, TrisP-HAP, TrisP-PA, TrisP-SA, TrisOCR-PA, BisOCHP-Z, BisP-MZ, BisP-PZ, BisP-IPZ, BisOCP-IPZ, BisP-CP, BisRS-2P, BisRS-3P, BisP-OCHP, Methylene Tris-FR-CR, BisRS-26X, DML-MBPC, DML-MBOC, DML-OCHP, DML-PCHP, DML-PC , DML-PTBP, DML-34X, DML-EP, DML-POP, Dimethylol-BisOC-P, DML-PFP, DML-PSBP, DML-MTrisPC, TriML-P, TriML-35XL, TML-BP, TML-HQ , TML-pp-BPF, TML-BPA, TMOM-BP, HML-TPPHBA, HML-TPHAP
  • the quinonediazide compound (C) is preferably a 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester or a 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester of a polyhydroxy compound.
  • the positive photosensitive resin composition contains 5 parts by weight to 70 parts by weight, preferably 7 parts to 65 parts by weight of the quinonediazide compound (C), based on a total of 100 parts by weight of the resin components. It preferably contains 10 to 60 parts by weight. If the content of the quinonediazide compound (C) is 5 parts by mass or more based on the above-mentioned total of 100 parts by mass, high sensitivity can be achieved. If the content of the quinonediazide compound (C) is 70 parts by mass or less based on the above-mentioned total of 100 parts by mass, the alkali developability is good.
  • the fluorinated surfactant (D) is not particularly limited, but a surfactant having at least one fluorinated hydrocarbon group selected from the group consisting of a fluorinated alkyl group and a fluorinated alkylene group and a hydrophilic group is used. be able to.
  • fluorosurfactants (D) include perfluoroalkyl sulfonic acids, partially fluorinated alkyl sulfonic acids, perfluoroalkyl carboxylic acids, partially fluorinated alkyl carboxylic acids, perfluoroalkyl phosphoric esters, and partially fluorinated alkyl carboxylic acids.
  • fluorinated alkyl phosphate esters perfluoroalkyl trimethyl ammonium salts, partially fluorinated alkyl trimethyl ammonium salts, perfluoroalkyl betaines, partially fluorinated alkyl betaines, perfluoroalkyl EO adducts, and fluorotelomer alcohols.
  • the fluorine-based surfactant (D) includes a perfluoroalkyl group, a partially fluorinated alkyl group, a perfluoroalkylene group, or a partially fluorinated alkylene group, and a sulfo group, a carboxy group, a phosphoric acid group, an ammonium group, and an oxyalkylene group.
  • a homopolymer or copolymer having a hydrophilic group such as a polyoxyalkylene group in the molecule can also be used.
  • the fluorosurfactant (D) can be used alone or in combination of two or more.
  • the fluorosurfactant (D) preferably contains an acrylic copolymer having at least one fluorinated hydrocarbon group selected from the group consisting of a fluorinated alkyl group and a fluorinated alkylene group.
  • the acrylic copolymer can promote the migration of the hydrophobic resin (A) to the coating surface of the positive photosensitive resin composition, thereby making the coating surface more poorly soluble in alkali.
  • the acrylic copolymer has the formula (8) (In formula (8), R 15 is a hydrogen atom or a methyl group, L 1 is a divalent group having 1 to 30 carbon atoms, and Rf 1 may contain one or more ether bonds in the chain. It is a perfluoroalkyl group or a partially fluorinated alkyl group having 4 to 6 carbon atoms.)
  • a fluorine-containing polymerizable monomer represented by and formula (9) (In formula (9), R 16 is a hydrogen atom or a methyl group, R 17 is each independently a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and R 18 is a hydrogen atom or a carbon atom. It is an alkyl group of numbers 1 to 6, and c is an integer of 2 to 50.) It is a copolymer (D1) with a polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by:
  • the divalent group having 1 to 30 carbon atoms represented by L 1 may contain at least one heteroatom selected from the group consisting of oxygen atom, nitrogen atom, and sulfur atom, and carbon It may also contain a perfluoroalkyl group or a partially fluorinated alkyl group having 4 to 6 atoms.
  • Rf 1 is preferably -C 4 F 9 or -C 6 F 13 .
  • the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (8) can be used alone or in combination of two or more types.
  • the linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms represented by R 17 includes ethylene group, propylene group, tetramethylene group, and isobutylene group.
  • R 17 may be the same or different from each other.
  • R 17 is preferably a propylene group, a tetramethylene group, or an isobutylene group, and a plurality of the same groups are connected via adjacent oxygen atoms to form a polyoxypropylene chain, a polyoxytetramethylene chain, and a polyoxytetramethylene chain. It is more preferable to form a chain or a polyoxyisobutylene chain.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 18 includes, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an n-hexyl group. can be mentioned.
  • the polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by formula (9) can be used alone or in combination of two or more types.
  • the copolymer (D1) contains, in addition to the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (8) and the polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by formula (9), other polymers. It may also be a copolymer with a monomer.
  • polymerizable monomers include, for example, formula (10) (In formula (10), R 19 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 20 is a straight chain, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms.) Polymerizable monomers represented by:
  • the linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms represented by R 20 includes, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-butyl group, and an n-butyl group.
  • polymerizable monomers include aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, and p-methoxystyrene; and maleimide, methylmaleimide, ethylmaleimide, n-propylmaleimide, isopropylmaleimide, Also included are maleimide compounds such as n-butylmaleimide, n-hexylmaleimide, n-octylmaleimide, n-dodecylmaleimide, stearylmaleimide, phenylmaleimide, and cyclohexylmaleimide.
  • aromatic vinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, and p-methoxystyrene
  • maleimide methylmaleimide, ethylmaleimide, n-propylmaleimide, isopropy
  • polymerizable monomers can be used alone or in combination of two or more types.
  • the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (8) and the polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by formula (9) in copolymer (D1) are
  • the mass ratio (mass of the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (8)/mass of the polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by formula (9)) is preferably 10/90. ⁇ 70/30, more preferably 15/85 ⁇ 60/40, even more preferably 25/75 ⁇ 50/50.
  • the copolymer (D1) includes, for example, a fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (8), a polymerizable monomer having a polyoxyalkylene group represented by formula (9), and optionally Other polymerizable monomers can be obtained by radical polymerization using a polymerization initiator in an organic solvent.
  • organic solvents examples include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone; dimethyl Examples include sulfoxides such as sulfoxide; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane; and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone
  • esters such as ethyl acetate, butyl acetate, and propylene glycol monomethyl ether acetate
  • polymerization initiator examples include peroxide polymerization initiators such as benzoyl peroxide, and azo polymerization initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile. If necessary, a chain transfer agent such as lauryl mercaptan, 2-mercaptoethanol, thioglycerol, ethylthioglycolic acid, octylthioglycolic acid, etc. may be used.
  • peroxide polymerization initiators such as benzoyl peroxide
  • azo polymerization initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile.
  • a chain transfer agent such as lauryl mercaptan, 2-mercaptoethanol, thioglycerol, ethylthioglycolic acid, octylthioglycolic acid, etc. may be used.
  • the number average molecular weight (Mn) of the copolymer (D1) is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 2,500 to 100,000, since it has good compatibility or miscibility with the resin component and provides excellent leveling properties. It is 50,000.
  • the fluorine atom content of the copolymer (D1) is preferably 2 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and even more preferably It is 10 to 25% by mass.
  • the fluorine atom content of the copolymer (D1) is a value calculated from the mass ratio of fluorine atoms based on the total mass of the polymerizable monomers used.
  • the acrylic copolymer has the formula (11) (In formula (11), R 21 is a radically polymerizable functional group, L 2 is a divalent group having 1 to 8 carbon atoms, L 3 is a divalent group having 1 to 8 carbon atoms, Rf 2 is each independently a fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and d is an integer of 1 to 100.)
  • a fluorine-containing polymerizable monomer represented by and formula (12) (In formula (12), R 22 is a hydrogen atom or a methyl group, R 23 is each independently a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and R 24 is a hydrogen atom or a carbon atom. It is an alkyl group of numbers 1 to 6, and e is an integer of 1 to 80.) It is a copolymer (D2) with a polymerizable monomer having an oxyalkylene group represented by:
  • R 21 may be the same or different from each other.
  • the divalent group having 1 to 8 carbon atoms represented by L 2 may contain at least one heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom and a nitrogen atom.
  • the divalent group having 1 to 8 carbon atoms represented by L 3 may contain at least one heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom and a nitrogen atom.
  • the fluorinated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms represented by Rf 2 is specifically -CF 2 - (perfluoromethylene group), -CF 2 CF 2 - (perfluoromethylene group) (ethylene group), -CF 2 CF 2 CF 2 -, -CF 2 CF(CF 3 )-, and -CF(CF 3 )CF 2 -.
  • the moiety represented by -(Rf 2 O) d Rf 2 - in formula (11) preferably contains a combination of a perfluoromethylene group and a perfluoroethylene group.
  • the molar ratio of perfluoromethylene groups to perfluoroethylene groups is preferably from 1/10 to 10/1.
  • d is preferably 3 to 100, more preferably 6 to 70.
  • the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (11) preferably has 18 to 200 fluorine atoms, more preferably 25 to 150 fluorine atoms. Including pcs.
  • the fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (11) can be used alone or in combination of two or more types.
  • the linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms represented by R 23 includes an ethylene group, a propylene group, a tetramethylene group, and an isobutylene group.
  • R 23 may be the same or different from each other.
  • R 23 is preferably an ethylene group or a propylene group, and a plurality of the same groups are connected via adjacent oxygen atoms to form a polyoxyethylene chain, a polyoxypropylene chain, or a polyoxyethylene chain. It is more preferable to form a chain in which an ethylene chain and a polyoxypropylene chain are combined.
  • the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 24 includes, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an n-hexyl group. can be mentioned.
  • e is preferably 3 to 50.
  • the polymerizable monomer having an oxyalkylene group represented by formula (12) can be used alone or in combination of two or more types.
  • Copolymer (D2) contains a fluorine-containing polymerizable monomer represented by formula (11), a polymerizable monomer having an oxyalkylene group represented by formula (12), and other polymerizable monomers. It may also be a copolymer with a monomer. Examples of other polymerizable monomers include those described for copolymer (D1).
  • the copolymer (D2) can be obtained by the radical polymerization described for the copolymer (D1).
  • the number average molecular weight (Mn) of the copolymer (D2) is preferably 500 to 20,000, more preferably 1,500 to 1,500, since it has good compatibility or miscibility with the resin component and provides excellent leveling properties.
  • 10,000, and the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer (D2) is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000.
  • the fluorine atom content of the copolymer (D2) is preferably 2 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, even more preferably It is 10 to 25% by mass.
  • the fluorine atom content of the copolymer (D2) is a value calculated from the mass ratio of fluorine atoms based on the total mass of the polymerizable monomers used.
  • fluorosurfactant (D) examples include Megafac (trademark) F-251, F-281, F-430, F-444, R-40, F-553, F-554, F-555. , F-556, F-557, F-558, F-559, F-562, and F-563 (product name, DIC Corporation), and Surflon (trademark) S-242, S-243, S-386 , S-420, and S-611 (trade name, AGC Seimi Chemical Co., Ltd.).
  • the fluorosurfactant (D) is preferably Megafac (trademark) F-563, F-559, F-554, R-40, or F-562, more preferably Megafac (trademark) F- 563, F-554, or R-40.
  • the content of the fluorosurfactant (D) in the positive photosensitive resin composition is preferably 0.01 parts by mass to 5 parts by mass, more preferably 0.01 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of the resin components. 0.03 parts by mass to 3 parts by mass, more preferably 0.05 parts by mass to 2 parts by mass. If the content of the fluorine-based surfactant (D) is 0.01 parts by mass or more based on the above-mentioned total of 100 parts by mass, the leveling properties of the positive-working photosensitive resin composition will be improved, so the positive-working photosensitive resin composition will be improved.
  • the hydrophobic resin composition can be uniformly applied to the substrate, thereby promoting uneven distribution of the hydrophobic resin (A).
  • the positive photosensitive resin composition can be cured without adversely affecting the cured film after post-baking. It is possible to improve leveling properties and promote uneven distribution of the hydrophobic resin (A).
  • the positive photosensitive resin composition contains a cresol novolak resin. By adding the cresol novolac resin, it is possible to suppress surface roughness and generation of pores in the stepped portion.
  • the positive photosensitive resin composition has a hydrophobic resin (A) which is an addition (co)polymer as a resin component and a novolak skeleton represented by formula (1).
  • A hydrophobic resin
  • B alkali-soluble resin
  • phase separation occurs between the hydrophobic resin (A) and the alkali-soluble resin (B) inside the coating, and surface roughness and pores occur in the step portion.
  • cresol novolak resin By adding the cresol novolak resin to this resin component, the compatibility between the hydrophobic resin (A) and the alkali-soluble resin (B) is improved, and phase separation within the coating is suppressed. As a result, surface roughness and generation of pores in the stepped portions are suppressed.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the cresol novolak resin is preferably 500 or more, more preferably 1000 or more, and still more preferably 1500 or more.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the cresol novolac resin is preferably 17,500 or less, more preferably 15,000 or less, still more preferably 12,500 or less. Any combination of these lower limit values and upper limit values may be used.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the cresol novolac resin is preferably 500 to 17,500, more preferably 1,000 to 15,000, and still more preferably 1,500 to 12,500.
  • cresol novolak resin examples include TR4020G, TR4080G, and TR4000B (trade names, Asahi Yokuzai Co., Ltd.).
  • the positive photosensitive resin composition contains 0.1% to 40% by weight of a cresol novolac resin, preferably 0.2% to 30% by weight, based on 100% by weight solid content. It preferably contains 0.3% by mass to 20% by mass. If the content of the cresol novolak resin is 0.1% by mass or more based on 100% by mass of solid content, the surface smoothness of the stepped portion can be sufficiently improved. If the content of the cresol novolac resin is 40% by mass or less based on 100% by mass of solid content, there will be no reduction in sensitivity and no influence on the solubility of the unexposed area.
  • the positive photosensitive resin composition preferably contains cresol novolac resin in an amount of 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, still more preferably 0.7% by mass or more, based on the total mass of the resin components.
  • the positive photosensitive resin composition preferably contains a cresol novolak resin in an amount of 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less, based on the total mass of the resin components. Any combination of these lower limit values and upper limit values may be used.
  • the positive photosensitive resin composition preferably contains a cresol novolac resin in an amount of 0.5% by mass to 35% by mass, more preferably 0.6% by mass to 30% by mass, even more preferably Contains 0.7% by mass to 25% by mass.
  • the content of the cresol novolac resin is 0.5% by mass or more based on the total mass of the resin components, the surface smoothness of the stepped portion can be sufficiently improved. If the content of the cresol novolac resin is 35% by mass or less based on the total mass of the resin components, there will be no reduction in sensitivity and no influence on the solubility of the unexposed area.
  • the positive photosensitive resin composition may further contain at least one colorant (E) selected from the group consisting of black dyes and black pigments.
  • E colorant
  • the positive photosensitive resin composition may further contain at least one colorant (E) selected from the group consisting of black dyes and black pigments.
  • the carboxylic acid compound derived from the quinonediazide compound (C) has low diffusivity in the coating, it remains near the coating surface and contributes to promoting dissolution of the coating surface in the exposed area. Since the concentration of the hydrophobic resin (A) inside the coating is relatively low, the alkali solubility is relatively high. Therefore, even if radiation does not sufficiently penetrate into the inside of the film, by using the positive photosensitive resin composition of this embodiment, a thick film pattern with high sensitivity and precision can be formed.
  • black dye examples include dyes defined by the color index (C.I.) of Solvent Black 27 to 47.
  • the black dye is preferably Solvent Black 27, 29 or 34 C.I. I. It is specified by. Solvent Black 27-47 C.I. I.
  • the light-shielding property of the film of the positive photosensitive resin composition after curing can be maintained.
  • a positive photosensitive resin composition containing a black dye has less colorant residue during development than a positive photosensitive resin composition containing a black pigment, and can form a high-definition pattern.
  • black pigments include carbon black, carbon nanotubes, acetylene black, graphite, iron black, aniline black, titanium black, perylene pigments, and lactam pigments. It is also possible to use surface-treated black pigments.
  • examples of commercially available perylene pigments include BASF's K0084, K0086, Pigment Black 21, 30, 31, 32, 33, and 34.
  • An example of a commercially available lactam pigment is IrgaphorTM Black S0100CF from BASF. Since it has high light-shielding properties, the black pigment is preferably at least one selected from the group consisting of carbon black, titanium black, perylene pigments, and lactam pigments.
  • the content of the colorant (E) in the positive photosensitive resin composition is preferably 10 to 150 parts by mass, more preferably 15 to 100 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of the resin components. , more preferably 20 to 80 parts by mass. If the content of the colorant (E) is 10 parts by mass or more based on the above-mentioned total of 100 parts by mass, sufficient light-shielding properties can be obtained, and especially when the colorant (E) contains a black dye, curing The light-shielding properties of the subsequent coating can be maintained.
  • the content of the colorant (E) is 150 parts by mass or less based on the above-mentioned total of 100 parts by mass, the residual film rate and sensitivity are appropriate, and especially when the colorant (E) contains a black dye, the coating can be imparted with high heat resistance.
  • the positive photosensitive resin composition includes, as optional components, a dissolution promoter (F), a thermosetting agent, a second surfactant other than the fluorosurfactant (D), and a second colorant other than the colorant (E). etc. can be included.
  • optional components are defined as those that do not apply to any of (A) to (E), cresol novolac resins, and copolymers having alkali-soluble functional groups.
  • the positive photosensitive resin composition may further contain a dissolution promoter (F) for improving the solubility of the alkali-soluble portion in a developer during development.
  • a dissolution promoter (F) for improving the solubility of the alkali-soluble portion in a developer during development.
  • the solubility promoter (F) include organic low molecular compounds selected from the group consisting of compounds having a carboxy group and compounds having a phenolic hydroxyl group.
  • the solubility promoter (F) can be used alone or in combination of two or more.
  • a "low molecular compound” refers to a compound with a molecular weight of 1000 or less.
  • the organic low-molecular compound has one or more carboxy groups or multiple phenolic hydroxyl groups and is alkali-soluble.
  • organic low-molecular compounds include aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, caproic acid, diethyl acetic acid, enanthic acid, and caprylic acid; oxalic acid, and malonic acid. acids, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, brassylic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, dimethylmalonic acid, methylsuccinic acid, tetramethylsuccinic acid, citraconic acid, etc.
  • aliphatic monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, caproic acid, diethyl acetic acid, enanthic acid, and caprylic acid
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as aliphatic tricarboxylic acids such as tricarballylic acid, aconitic acid, and camphoronic acid; aromatic monocarboxylic acids such as benzoic acid, toluic acid, cumic acid, and mesitylenic acid; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and tricarboxylic acid; Aromatic polycarboxylic acids such as mellitic acid, trimesic acid, merophanic acid, pyromellitic acid, and hemimellitic acid; Aromatic hydroxycarboxylic acids such as dihydroxybenzoic acid, trihydroxybenzoic acid, and gallic acid; Phenyl acetic acid, hydroatropaic acid, and hydrosilicic acid Other carboxylic acids such as cinnamic acid, mandelic acid, phenylsuccinic acid, atropaic acid, cinnamic acid, methyl cinnamate, benzyl
  • the content of the dissolution promoter (F) in the positive photosensitive resin composition can be 0.1 parts by mass to 50 parts by mass, preferably 1 part by mass, based on a total of 100 parts by mass of the resin components. parts to 35 parts by weight, more preferably 2 parts to 20 parts by weight. If the content of the dissolution promoter (F) is 0.1 part by mass or more based on the above total 100 parts by mass, it can effectively promote the dissolution of the resin component, and if it is 50 parts by mass or less. Excessive dissolution of the resin component can be suppressed, and the pattern formability and surface quality of the film can be improved.
  • the positive photosensitive resin composition can be dissolved or dispersed in a solvent (G) and used as a coating composition in a solution or dispersion state.
  • a solvent for example, in a solution obtained by dissolving a hydrophobic resin (A), an alkali-soluble resin (B), a cresol novolac resin, and optionally a copolymer having an alkali-soluble functional group in a solvent (G), By mixing the quinonediazide compound (C), the fluorine-based surfactant (D), and optional components such as a dissolution promoter (E), a thermosetting agent, and other surfactants as necessary, in a predetermined ratio, A coating composition containing a positive photosensitive resin composition can be prepared. The viscosity of the coating composition can be adjusted to suit the application method used by varying the amount of solvent (G).
  • Examples of the solvent (G) include glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosolve acetate; diethylene glycol Diethylene glycol compounds such as monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether; propylene glycol monoalkyl ether acetate compounds such as propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl am
  • the solid content concentration of the coating composition can be appropriately determined depending on the intended use.
  • the solid content concentration of the coating composition may be 1 to 60% by weight, 3 to 50% by weight, or 5 to 40% by weight.
  • dispersion mixing method when using pigments, known methods can be used.
  • ball types such as ball mills, sand mills, bead mills, paint shakers, and rocking mills, blade types such as kneaders, paddle mixers, planetary mixers, and Henschel mixers, roll types such as three-roll mixers, and others such as Laikai machines, colloid mills, Ultrasonic waves, a homogenizer, a rotation/revolution mixer, etc.
  • a bead mill From the viewpoint of dispersion efficiency and fine dispersion, it is preferable to use a bead mill.
  • the prepared coating composition is usually filtered before use.
  • filtration means include Millipore filters with a pore size of 0.05 to 1.0 ⁇ m.
  • the coating composition prepared in this way also has excellent long-term storage stability.
  • a coating composition is prepared by dissolving or dispersing the positive photosensitive resin composition in a solvent.
  • the coating composition can be applied to the substrate surface, and the solvent can be removed by heating or other means to form a film.
  • the method of applying the coating composition to the substrate surface is not particularly limited, and for example, a spray method, a roll coating method, a slit method, or a spin coating method can be used.
  • the solvent is usually removed by heating to form a film (prebaking). Heating conditions vary depending on the type and blending ratio of each component, but the coating is usually obtained by heating at 70 to 130°C, for example, for 30 seconds to 20 minutes on a hot plate, or for 1 to 60 minutes in an oven. Can be done. In one embodiment, the thickness of the coating formed is 2-3 ⁇ m.
  • the prebaked film is irradiated with radiation (for example, visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, electron beams, gamma rays, or synchrotron radiation) through a photomask having a predetermined pattern (exposure step).
  • radiation for example, visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, electron beams, gamma rays, or synchrotron radiation
  • Preferred radiation is ultraviolet to visible light having a wavelength of 250 to 450 nm.
  • the radiation is i-line.
  • the radiation is ghi radiation.
  • developing solutions include inorganic alkali compounds 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- Secondary amines such as n-propylamine; Tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine; Alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine; Quaternary amines such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and choline and alkaline compounds such as cyclic amines such as pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene, 1,5-diazabic
  • An aqueous solution of can be used.
  • An aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol, a surfactant, etc. to an alkaline aqueous solution can also be used as the developer.
  • the development time is usually 30 to 180 seconds.
  • the developing method may be a piling method, a shower method, a dipping method, or the like. After development, a pattern can be formed on the film by washing with running water for 30 to 90 seconds, removing unnecessary parts, and air drying with compressed air or compressed nitrogen.
  • a cured film can be obtained by heat-treating the patterned film at 100 to 350°C for 20 to 200 minutes using a heating device such as a hot plate or an oven (post-baking, heat treatment, etc.). process).
  • a heating device such as a hot plate or an oven (post-baking, heat treatment, etc.). process).
  • the temperature may be kept constant, the temperature may be raised continuously, or the temperature may be raised stepwise.
  • the heat treatment is preferably performed under a nitrogen gas atmosphere.
  • a positive photosensitive resin composition is applied so that the film thickness after prebaking is 3.0 ⁇ 0.3 ⁇ m, prebaked at 125°C for 120 seconds to form a film, and then heated to 23°C.
  • Remaining film rate (%) Film thickness after development ( ⁇ m) / Film thickness before development ( ⁇ m)
  • the residual film ratio defined by is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more.
  • the residual film rate is an index of the solubility of the unexposed area, and the higher the residual film rate, the greater the difference in solubility between the exposed and unexposed areas, which makes it possible to form thick film patterns with large height differences with high precision. can.
  • the optical density (OD value) of the cured film of the positive photosensitive resin composition may be 0.5 or more per 1 ⁇ m of film thickness. It is preferably 0.7 or more, more preferably 1.0 or more. If the OD value of the cured film is 0.5 or more per 1 ⁇ m of film thickness, sufficient light-shielding properties can be obtained.
  • a method for manufacturing an organic EL device partition wall or an organic EL device insulating film includes preparing a coating composition by dissolving or dispersing a positive photosensitive resin composition in a solvent, and applying the coating composition to a base material. forming a film by removing the solvent contained in the film, drying the film by irradiating the dried film with radiation through a photomask, and applying the exposed film to a developer. Developing by contacting them to form a pattern on the film, and heating the patterned film at a temperature of 100° C. to 350° C. to form an organic EL device partition wall or an organic EL device insulating film. Including.
  • the positive photosensitive resin composition of the present disclosure can form a thick film pattern with high sensitivity and precision even in an embodiment in which the positive photosensitive resin composition contains the colorant (E).
  • Organic EL element partition wall containing a cured product of a positive photosensitive resin composition. It is preferable that the positive photosensitive resin composition contains a colorant (E).
  • Organic EL element insulating film One embodiment is an organic EL element insulating film containing a cured product of a positive photosensitive resin composition. It is preferable that the positive photosensitive resin composition contains a colorant (E).
  • Organic EL element One embodiment is an organic EL device including a cured product of a positive photosensitive resin composition. It is preferable that the positive photosensitive resin composition contains a colorant (E).
  • the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the resin were calculated using a calibration curve created using a polystyrene standard material under the following measurement conditions.
  • the two obtained solutions were simultaneously added dropwise over 2 hours to 61.2 g of 1-methoxy-2-propyl acetate (Daicel Corporation) heated to 85°C under a nitrogen gas atmosphere in a 300 mL three-necked flask. After that, the mixture was reacted at 85°C for 3 hours.
  • the reaction solution cooled to room temperature was dropped into 815 g of toluene to precipitate a copolymer.
  • the precipitated copolymer was collected by filtration and vacuum dried at 90°C for 4 hours to collect 33.4g of white powder.
  • the number average molecular weight of the obtained PCX-01 was 6,600, and the weight average molecular weight was 11,600.
  • PCX-02e Copolymer having an alkali-soluble functional group
  • the two obtained solutions were simultaneously added dropwise over 2 hours to 61.2 g of 1-methoxy-2-propyl acetate (Daicel Corporation) heated to 85°C under a nitrogen gas atmosphere in a 300 mL three-necked flask. After that, the mixture was reacted at 85°C for 3 hours.
  • the reaction solution cooled to room temperature was dropped into 815 g of toluene to precipitate a copolymer.
  • the precipitated copolymer was collected by filtration and vacuum dried at 90°C for 4 hours to collect 32.4g of white powder.
  • the number average molecular weight of the obtained PCX-02e was 3100, the weight average molecular weight was 6700, and the phenolic hydroxyl equivalent was 210.
  • Hydrophobic resin (A) Production of resin with silicon-containing group (PCX-02e-TBDMS34) 4-hydroxyphenyl methacrylate (Showa Denko K.K. "PQMA") 15.9 g, 4-tert-butyl 16.6 g of dimethylsilyloxyphenyl methacrylate (PQMA-TBDMS) and 4.62 g of N-cyclohexylmaleimide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were completely added to 55.8 g of isopropyl acetate (Shinko Organic Chemical Industry Co., Ltd.) as a solvent.
  • PCX-02e-TBDMS34 4-hydroxyphenyl methacrylate
  • PQMA-TBDMS 4-tert-butyl 16.6 g of dimethylsilyloxyphenyl methacrylate
  • N-cyclohexylmaleimide Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • PCX-02e-TBDMS34 white powder
  • Hydrophobic resin (A) Production of resin with silicon-containing group (PCX-02e-TES34) 15.9 g of 4-hydroxyphenyl methacrylate (Showa Denko K.K. "PQMA"), 4-triethylsilyloxy 16.6 g of phenyl methacrylate (PQMA-TES) and 4.62 g of N-cyclohexylmaleimide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were completely dissolved in 55.8 g of isopropyl acetate (Shinko Organic Chemical Industry Co., Ltd.) as a solvent. Ta.
  • PCX-02e-TES34 silicon-containing group
  • PQMA 4-hydroxyphenyl methacrylate
  • PQMA-TES 4-triethylsilyloxy 16.6 g of phenyl methacrylate
  • N-cyclohexylmaleimide Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • V-601 dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate), Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • isopropyl acetate (Shinko Organic Chemical Industry Co., Ltd.); It was completely dissolved in 29g.
  • the two obtained solutions were simultaneously added to 90.4 g of isopropyl acetate (Shinko Organic Chemical Industry Co., Ltd.) heated to 89°C under a nitrogen gas atmosphere in a 300 mL three-necked flask equipped with a reflux tube. The mixture was added dropwise over a period of time, and then reacted at 89° C. for 4 hours.
  • PCX-02e-TES34 The number average molecular weight of the obtained PCX-02e-TES34 was 3,847, and the weight average molecular weight was 7,534.
  • Hydrophobic resin (A) Production of resin with fluorine-containing group (PCX-02e-C6SFMA36) 4-hydroxyphenyl methacrylate (Showa Denko K.K. "PQMA") 12.1 g, 2-perfluorohexyl 20.5 g of ethyl methacrylate (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 3.62 g of N-cyclohexylmaleimide (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were completely added to 84.5 g of isopropyl acetate (Shinko Organic Chemical Industry Co., Ltd.) as a solvent. Dissolved.
  • PCX-02e-C6SFMA36 4-hydroxyphenyl methacrylate
  • PQMA Showa Denko K.K.
  • PCX-02e-C6SFMA36 The precipitated copolymer was collected by filtration and vacuum dried at 80°C for 5 hours to collect 5.58g of white powder (PCX-02e-C6SFMA36).
  • the number average molecular weight of the obtained PCX-02e-C6SFMA36 was 2,869, and the weight average molecular weight was 5,743.
  • the molar ratio of the structural unit derived from 2-perfluorohexylethyl methacrylate, the structural unit represented by formula (4), and the structural unit represented by formula (5) is 36:6:58. Based on all the structural units, the structural units having an alkali-soluble functional group were 58 mol%.
  • the content of fluorine atoms was 24% by mass based on the mass of PCX-02e-C6SFMA36.
  • Alkali-soluble resin (B) Production of resin having epoxy groups and phenolic hydroxyl groups (N695OH70) In a 300 mL three-necked flask, 75.2 g of ⁇ -butyrolactone (Mitsubishi Chemical Corporation) was added as a solvent, and 37.8 g of EPICLON (trademark) N-695 (DIC Corporation, cresol novolac type epoxy resin, epoxy equivalent: 214) was charged and dissolved at 60° C. under a nitrogen gas atmosphere.
  • EPICLON trademark
  • Alkali-soluble resin (B) N695OH70 of Production Example 6 was used as the alkali-soluble resin (B).
  • TS-150A and TS-200A The structures of TS-150A and TS-200A are shown below.
  • TS-150A an average of 1.5 out of 3 Rs per molecule has a quinonediazide structure.
  • TS-200A out of 3 R's per molecule, 2.0 R's on average have a quinone diazide structure.
  • Fluorine surfactant (D) As the fluorosurfactant (D), Megafac (trademark) F-554, Megafac (trademark) R-40, and Megafac (trademark) F-563 (all manufactured by DIC Corporation) were used.
  • TR4080G weight average molecular weight (Mw): 4785
  • TR4020G weight average molecular weight (Mw): 9920
  • TR4000B weight average molecular weight (Mw): 3021) (all manufactured by Asahi Yokuzai Co., Ltd.) were used. used.
  • Shownol (trademark) BRG-556 weight average molecular weight (Mw): 558 or less, manufactured by Showa Denko Co., Ltd.
  • Showan (trademark) BRG-558 weight average molecular weight (Mw): 3000, Showa Denko Co., Ltd.) Denko Co., Ltd.
  • BRN-5834Y weight average molecular weight (Mw): 7400, Showa Denko Co., Ltd.
  • a positive photosensitive resin composition was bar coated on a glass substrate (size 100 mm x 100 mm x 1 mm) to a dry film thickness of 3.0 ⁇ 0.3 ⁇ m, and after vacuum drying at room temperature for 60 seconds, a hot plate with a lid was applied. Prebaking was performed on the plate by heating at 125° C. for 120 seconds. The film was exposed to light through a quartz photomask (having an aperture pattern of 10 ⁇ m in diameter) using an exposure device incorporating an ultra-high-pressure mercury lamp (trade name: Multilight ML-251A/B, manufactured by Ushio Inc.).
  • the exposure amount was measured using an ultraviolet integrated light meter (trade name: UIT-150, light receiving unit UVD-S365, manufactured by Ushio Inc.). After exposure, alkaline development was performed for 60 seconds with a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at a temperature of 23° C. using a spin development device (AD-1200, Takizawa Sangyo Co., Ltd.). The above procedure was repeated while changing the exposure amount, and the minimum exposure amount (mJ/cm 2 ) that could form a pattern with a hole diameter of 10 ⁇ m that completely reached the glass substrate after development was defined as the sensitivity.
  • the exposure amount was measured using an ultraviolet integrating light meter (trade name: UIT-150 light receiving unit UVD-S365, Ushio Inc.), and the exposure amount was adjusted to be 25% of the sensitivity of each formulation.
  • development was performed for 80 seconds with a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at a temperature of 23° C. using a spin development device (AD-1200, Takizawa Sangyo Co., Ltd.). Thereafter, post-baking was performed in an inert oven at 250° C. for 60 minutes in a nitrogen gas atmosphere to obtain a measurement sample.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the obtained sample was measured using a laser microscope (VK-X200, Keyence Corporation) at a magnification of 50 times and a measurement pitch of 0.02 ⁇ m, which was defined as an intermediate exposed area Ra. Regarding the evaluation of the roughness of the intermediate exposed area, Ra of less than 0.06 was considered to be a pass, and an Ra of 0.06 or more was judged to be a fail.
  • a positive photosensitive resin composition was bar coated on a glass substrate (size 100 mm x 100 mm x 1 mm) to a dry film thickness of 3.0 ⁇ 0.3 ⁇ m, and after vacuum drying at room temperature for 60 seconds, a hot plate with a lid was applied. Prebaking was performed on the plate by heating at 125° C. for 120 seconds. The dried film was exposed through a bandpass filter for mercury exposure (product name HB0365, Asahi Spectroscopy Co., Ltd.) using an exposure device incorporating an ultra-high pressure mercury lamp (product name Multilight ML-251A/B, Ushio Inc.). did.
  • the exposure amount was measured using an ultraviolet integrating light meter (trade name: UIT-150 light receiving unit UVD-S365, Ushio Inc.), and the exposure amount was adjusted to be 25% of the sensitivity of each formulation.
  • development was performed for 80 seconds with a 2.38% by mass tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at a temperature of 23° C. using a spin development device (AD-1200, Takizawa Sangyo Co., Ltd.). Thereafter, post-baking was performed in an inert oven at 250° C. for 60 minutes in a nitrogen gas atmosphere to obtain a measurement sample.
  • a positive photosensitive resin composition was bar coated on a glass substrate (size 100 mm x 100 mm x 1 mm) to a dry film thickness of 3.0 ⁇ 0.3 ⁇ m, and after vacuum drying at room temperature for 60 seconds, a hot plate with a lid was applied. Prebaking was performed on the plate by heating at 125° C. for 120 seconds. After measuring the dry film thickness using an optical film thickness measuring device (F20-NIR, Filmetrics Co., Ltd.), it was subjected to 2. Alkaline development was performed for 60 seconds using a 38% by mass aqueous tetramethylammonium hydroxide solution.
  • the film thickness after alkaline development was measured again using an optical film thickness measuring device (F20-NIR, Filmetrics Co., Ltd.), and the film thickness ( ⁇ m) dissolved before and after development was used as an index of the solubility of the unexposed area. .
  • [OD value of cured film] A positive photosensitive resin composition was spin-coated on a glass substrate (size 100 mm x 100 mm x 1 mm) to a dry film thickness of approximately 1.5 ⁇ m, and prebaked by heating at 125° C. for 120 seconds on a hot plate. Ta. Thereafter, a film was obtained by curing at 250° C. for 60 minutes in a nitrogen gas atmosphere. The OD value of the film after curing was measured with a transmission densitometer (BMT-1, Sakata Inx Engineering Co., Ltd.), corrected using the OD value of the glass alone, and converted into an OD value per 1 ⁇ m of film thickness. The thickness of the film was measured using an optical film thickness measuring device (F20-NIR, Filmetrics Co., Ltd.).
  • the positive photosensitive resin compositions of Examples 1 to 14 have solubility in the unexposed area of 0 ⁇ m, so they can increase the contrast between the exposed area and the unexposed area. Furthermore, since surface roughness in the intermediate exposed area was small and no pores were observed, it was determined that a thick film pattern having a step structure could be formed with high precision. Furthermore, it was confirmed that the exposure amount required to form a pattern with a hole diameter of 10 ⁇ m after development was 300 mJ/cm 2 or less, indicating high sensitivity.
  • the positive photosensitive resin composition according to the present disclosure can be suitably used in radiation lithography for forming partition walls or insulating films of organic EL elements.
  • an organic EL element having partition walls or an insulating film formed from a positive photosensitive resin composition according to an embodiment containing a colorant (E) is suitably used as an electronic component of a display device that exhibits good contrast. Ru.

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Abstract

付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)と、式(1)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、キノンジアジド化合物(C)と、フッ素系界面活性剤(D)と、クレゾールノボラック樹脂とを含むポジ型感光性樹脂組成物。 (式(1)において、xは0~3の整数であり、R1はそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、R2はアルカリ可溶性官能基を有する有機基である。)

Description

ポジ型感光性樹脂組成物
 本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物に関する。より詳細には、本発明は、感放射線化合物としてキノンジアジド化合物を含むポジ型感光性樹脂組成物に関する。
 ポジ型感光性樹脂組成物は、半導体デバイスの層間絶縁膜、平坦化膜、若しくは保護膜として、又は有機ELディスプレイ(OLED)、液晶ディスプレイ等の表示装置の絶縁膜、平坦化膜、若しくは隔壁材として、広く使用されている。
 例えば、有機ELディスプレイ等の表示装置においては、表示特性向上のために、表示領域内の着色パターンの間隔部又は表示領域周辺部分の縁等に隔壁材が用いられている。有機EL表示装置の製造では、有機物質の画素が互いに接触しないようにするため、まず隔壁が形成され、その隔壁の間に有機物質の画素が形成される。この隔壁は一般に、感光性樹脂組成物を用いるフォトリソグラフィによって形成され、絶縁性を有する。詳しくは、塗布装置を用いて感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、揮発成分を加熱等の手段で除去したのち、マスクを介して露光し、次いでネガ型の場合は未露光部分を、ポジ型の場合は露光部分をアルカリ水溶液等の現像液で除去することによって現像し、得られたパターンを加熱処理して、隔壁(絶縁膜)を形成する。次いでインクジェット法等によって、赤、緑、青の3色の光を発する有機物質を隔壁の間に成膜して、有機EL表示装置の画素を形成する。
 該分野では近年、表示装置の小型化、及び表示するコンテンツが多様化したことにより、画素の高性能化及び高精細化が要求されている。表示装置におけるコントラストを高め、視認性を向上させる目的で、着色剤を用いて隔壁材に遮光性を持たせる試みがなされている。
 特許文献1(特開2001-281440号公報)は、露光後の加熱処理により高い遮光性を示す感放射線性樹脂組成物として、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合物とを含むポジ型感放射線性樹脂組成物にチタンブラックを添加した組成物を記載している。
 特許文献2(特開2002-116536号公報)は、[A]アルカリ可溶性樹脂、[B]1,2-キノンジアジド化合物、及び[C]着色剤を含有する感放射線性樹脂組成物において、カーボンブラックを用いて隔壁材を黒色化する方法を記載している。
 特許文献3(特開2010-237310号公報)は、露光後の加熱処理により遮光性を示す感放射線性樹脂組成物として、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合物とを含むポジ型感放射線性樹脂組成物に感熱色素を添加した組成物を記載している。
 特許文献4(国際公開第2017/069172号)は、(A)バインダー樹脂、(B)キノンジアジド化合物、及び(C)ソルベントブラック27~47のカラーインデックスで規定される黒色染料から選ばれた少なくとも1種の黒色染料を含有するポジ型感光性樹脂組成物を記載している。
 一方で、ポジ型感光性樹脂組成物の感度を高める手法として、感光性樹脂組成物を化学増幅系とすることが広く知られている。化学増幅系の感光性樹脂組成物は、一般に、アルカリ可溶性官能基が酸分解性基で保護された樹脂と、光酸発生剤とを含む。露光時に光酸発生剤から発生した酸は、酸分解性基の分解(脱保護)を促進してアルカリ可溶性官能基を再生させる。これにより現像時に露光部における樹脂のアルカリ溶解が促進される。光酸発生剤由来の酸は、ある酸分解性基を分解した後に再生して、別の酸分解性基の分解に関与する。上記の反応機構に基づく化学増幅系のみかけの量子効率は、酸発生の量子効率と反応連鎖の積で表されることから、感光性樹脂組成物を化学増幅系とすることで高感度を達成することができる。
 特許文献5(国際公開第2015/087830号)は、特定の繰り返し単位を含むポリベンゾオキサゾール前駆体、光酸発生剤、溶剤、架橋剤、及び酸基が酸分解性基で保護された基を分子中に有する化合物を含有する感光性樹脂組成物を記載している。
 特許文献6(国際公開第2020/246517号)は、複数のフェノール性水酸基を有し、複数のフェノール性水酸基の少なくとも一部が酸分解性基で保護された第1樹脂(A)と、エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する第2樹脂(B)と、黒色染料及び黒色顔料からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤(C)と、光酸発生剤(D)とを含有するポジ型感光性樹脂組成物を記載している。
特開2001-281440号公報 特開2002-116536号公報 特開2010-237310号公報 国際公開第2017/069172号 国際公開第2015/087830号 国際公開第2020/246517号
 しかし、隔壁材に遮光性を持たせた場合、感光性樹脂組成物が低感度となる傾向があり、その結果、露光時間が長くなり生産性が低下するおそれがある。そのため、特に着色剤を含む隔壁材の形成に使用される感光性樹脂組成物は、より高感度であることが要求される。
 着色された隔壁材の形成に使用される感光性樹脂組成物では、硬化した膜の遮光性を十分高めるために、着色剤を相当量使用する必要がある。このように多量の着色剤を用いた場合、感光性樹脂組成物の被膜に照射された放射線が着色剤により吸収されるために、被膜中の放射線の有効強度が低下し、感光性樹脂組成物が十分に露光されず、結果としてパターン形成性が低下する。このことは、表示装置の画質向上、フレキシブル化又は省電力化を目的として、黒色の着色剤を感光性樹脂組成物に配合して、厚い被膜、例えば厚さ2~3μmの被膜を形成する場合に顕著である。
 化学増幅系のポジ型感光性樹脂組成物は、例えばキノンジアジド化合物を感放射線化合物として含むポジ型感光性樹脂組成物と比較して感度が高い。しかし、化学増幅系に使用される光酸発生剤は高価であり、化学増幅系のポジ型感光性樹脂組成物は、被膜に塗工ムラが発生しやすく、酸分解性基の分解を促進するための露光後ベーク(PEB、Post Exposure Bake)を必要とする。また、化学増幅系では、露光時に光酸発生剤から発生した酸がPEB工程時に被膜中を拡散するため、PEBの条件によってはパターンの形状及び寸法、感度などが変化する場合がある。そのため、化学増幅系のポジ型感光性樹脂組成物を用いて、厚い被膜に段差パターンを高精度で形成することは難しい。
 段差パターンを高精度で形成するためには、露光部と未露光部の溶解性の差が大きいことに加え、段差部分(中間露光部)における表面荒れ及び細孔の発生を抑制することが重要である。本発明者らは、感放射線化合物としてキノンジアジド化合物を含むポジ型感光性樹脂組成物において、樹脂成分として付加(共)重合体である疎水性樹脂とノボラック骨格を有するアルカリ可溶性樹脂と、フッ素系界面活性剤とを組み合わせることにより、被膜表面のアルカリ可溶性を相対的に低下させることができ、その結果、露光部と未露光部のコントラストを増加させることができることを見出した。しかしながら、段差部分における表面平滑性には改善の余地があった。
 本発明の目的は、厚膜パターンを高精度で形成することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することである。
 本発明者らは、感放射線化合物としてのキノンジアジド化合物と、樹脂成分としての付加(共)重合体である疎水性樹脂及びノボラック骨格を有するアルカリ可溶性樹脂と、フッ素系界面活性剤とを含むポジ型感光性樹脂組成物において、クレゾールノボラック樹脂を添加することにより、段差部分における表面荒れ及び細孔の発生を抑制することができ、その結果、高精度で厚膜パターンを形成することができることを見出した。
 すなわち、本発明は次の態様を含む。
[1]
 付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)と、
 式(1)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、
 キノンジアジド化合物(C)と、
 フッ素系界面活性剤(D)と、
 クレゾールノボラック樹脂と
を含むポジ型感光性樹脂組成物。
(式(1)において、xは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有する有機基である。)
[2]
 前記式(1)中、前記アルカリ可溶性官能基がフェノール性水酸基である、[1]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[3]
 前記アルカリ可溶性樹脂(B)が、式(2)で表される構造単位を更に有する、[1]又は[2]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
(式(2)において、yは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有さない有機基である。)
[4]
 前記式(2)中、Rがエポキシ基を有する有機基である、[3]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[5]
 前記アルカリ可溶性樹脂(B)が、前記アルカリ可溶性樹脂(B)の全構造単位を基準として、前記式(1)で表される構造単位と前記式(2)で表される構造単位を合計で30mol%~100mol%の量で含む、[3]又は[4]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[6]
 前記クレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)が500~17500である、[1]~[5]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[7]
 前記クレゾールノボラック樹脂を、樹脂成分の合計質量を基準として0.5質量%~35質量%含む、[1]~[6]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[8]
 前記疎水性樹脂(A)が、ケイ素含有基及びフッ素含有基からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する樹脂である、[1]~[7]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[9]
 前記疎水性樹脂(A)が、式(3)
(式(3)において、Rは水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、RはSiRで表され、R、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数6~20のアリール基であり、rは0~5の整数であり、sは0~5の整数であり、但しr+sは1~5の整数である。)
で表される構造単位を有し、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位を少なくとも1つ有する、[8]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[10]
 前記疎水性樹脂(A)が、式(4)
(式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)
で表される構造単位を更に有する、[9]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[11]
 前記フッ素系界面活性剤(D)が、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つのフッ素化炭化水素基を有するアクリル系共重合体を含む、[1]~[10]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[12]
 アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体であって、前記式(1)で表される構造単位を有しないアルカリ可溶性樹脂を更に含む、[1]~[11]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[13]
 黒色染料及び黒色顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の着色剤(E)を更に含む、[1]~[12]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[14]
 前記着色剤(E)を、樹脂成分の合計100質量部を基準として10質量部~150質量部含む、[13]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[15]
 前記ポジ型感光性樹脂組成物の硬化被膜の光学濃度(OD値)が膜厚1μmあたり0.5以上である、[13]又は[14]に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
[16]
 [1]~[15]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子隔壁。
[17]
 [1]~[15]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子絶縁膜。
[18]
 [1]~[15]のいずれかに記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子。
 本発明によれば、厚膜パターンを高精度で形成することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することができる。
(A)は、比較例1のサンプル表面のFE-SEM図であり、(B)は、実施例1のサンプル表面のFE-SEM図である。
 以下に本発明について詳細に説明する。
 本明細書では、数値範囲について「~」を使用する場合には、両端の数値は、それぞれ上限値及び下限値であり、数値範囲に含まれる。
 本開示において「アルカリ可溶性」とは、ポジ型感光性樹脂組成物若しくはその成分、又はポジ型感光性樹脂組成物の被膜若しくは硬化被膜が、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解可能であることを意味する。「アルカリ可溶性樹脂」とは、単体で、又は未露光若しくは露光後のポジ型感光性樹脂組成物に含有された状態で、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に溶解可能である樹脂を意味する。「アルカリ可溶性官能基」とは、そのようなアルカリ可溶性を、ポジ型感光性樹脂組成物若しくはその成分、又はポジ型感光性樹脂組成物の被膜若しくは硬化被膜に付与する能力を有する基を意味する。アルカリ可溶性官能基としては、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、酸無水物基、及びメルカプト基が挙げられる。
 本開示において「ラジカル重合性官能基」とは、エチレン性不飽和基を意味し、「ラジカル重合性化合物」とは、1又は複数のエチレン性不飽和基を有する化合物を意味する。
 本開示において「構造単位」とは、高分子の基本構造の一部分を構成する原子団を意味し、この原子団はペンダント原子又はペンダント原子団を有してもよい。例えば、ラジカル(共)重合体の場合は、単量体として使用したラジカル重合性化合物に由来する単位を意味し、フェノールノボラック樹脂の場合は、1分子のフェノール(COH)と1分子のホルムアルデヒド(HCHO)の縮合反応より形成される以下の単位を意味する。ペンダント基(側基)を有する構造単位について、架橋部位の形成に使用されているペンダント基又はそれに由来する基を有する構造単位と、架橋部位の形成に関与していない遊離ペンダント基を有する構造単位とは、互いに異なるものとみなす。枝分かれ分子鎖(分岐鎖)を有する高分子について、分岐点を含む構造単位(分岐単位)と線状分子鎖に含まれる構造単位とは、互いに異なるものとみなす。
 本開示において「(メタ)アクリル」とはアクリル又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリロイル」とはアクリロイル又はメタクリロイルを意味し、「(メタ)アリル」とはアリル又はメタリルを意味する。
 本開示において「(共)重合体」とは単独重合体又は共重合体を意味する。
 本開示において、樹脂、重合体、又は共重合体の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、gel permeation chromatography)によって測定される、標準ポリスチレン換算値を意味する。
 本開示において、フェノール性水酸基当量は、樹脂を構成する構造単位の分子量及び組成比から計算される理論値である。具体的には、フェノール性水酸基当量は、樹脂がn種類の単量体i(i=1~nの自然数)の(共)重合体であるときに、下記式:
によって算出される値を意味する。式中、単量体i(i=1~n)の共重合比(モル基準)の合計は1である。
 後述するエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂の場合、フェノール性水酸基当量は、下記式:
フェノール性水酸基当量=
(原料のエポキシ当量+付加させるカルボン酸の分子量)/(カルボン酸のフェノール性水酸基数)
によって算出される値を意味する。
 本開示において「樹脂成分」とは疎水性樹脂(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)、及びクレゾールノボラック樹脂、並びに任意選択的に含まれるアルカリ可溶性官能基を有する共重合体を意味する。フッ素系界面活性剤(D)に該当する成分は、疎水性樹脂(A)、及びアルカリ可溶性樹脂(B)、並びに任意選択的に含まれるアルカリ可溶性官能基を有する共重合体には含めないものとする。
 本開示において「固形分」とは、疎水性樹脂(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)、キノンジアジド化合物(C)、フッ素系界面活性剤(D)、及びクレゾールノボラック樹脂、並びにアルカリ可溶性官能基を有する共重合体、着色剤(E)、溶解促進剤(F)等の任意成分を含み、液体の溶媒(G)を除く成分の合計質量を意味する。
[ポジ型感光性樹脂組成物]
 一実施態様のポジ型感光性樹脂組成物は、付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)と、式(1)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、キノンジアジド化合物(C)と、フッ素系界面活性剤(D)と、クレゾールノボラック樹脂とを含む。
(式(1)において、xは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有する有機基である。)
〈疎水性樹脂(A)〉
 付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)(単に疎水性樹脂(A)ともいう)は、フッ素系界面活性剤(D)によって被膜表面へのその偏在化が促進され、ポジ型感光性樹脂組成物の被膜表面をアルカリ水溶液に対して難溶化する樹脂である。いかなる理論に拘束される訳ではないが、疎水性樹脂(A)は、ポジ型感光性樹脂組成物の被膜の形成過程で、被膜表面に移動するフッ素系界面活性剤(D)に随伴して被膜表面に向かって移動しやすい。そのため、被膜形成後に、疎水性樹脂(A)は、被膜内部と比べて被膜表面により高濃度で存在し、被膜表面のアルカリ溶解性を低下させる。現像時には、疎水性樹脂(A)は、アルカリ低溶解性の樹脂成分として未露光部の被膜表面の溶解を抑制しつつ、露光部ではキノンジアジド化合物(C)由来のカルボン酸化合物、アルカリ可溶性の高い他の樹脂成分、及び任意の溶解促進剤の溶解に伴い、被膜から現像液中に放出される。露光部において被膜表面が一旦溶解すると、疎水性樹脂(A)の濃度が相対的に低いために被膜表面に比べアルカリ溶解性の高い被膜内部の溶解は速やかに進行する。これにより、露光部と未露光部のコントラストを増加させることができ、その結果、ポジ型感光性樹脂組成物の厚膜におけるパターン形成性を高めることができる。
 疎水性樹脂(A)は、付加(共)重合体であれば特に限定されず、ラジカル(共)重合体、カチオン(共)重合体、又はアニオン(共)重合体であってよい。疎水性樹脂(A)としては、例えば、オレフィン(共)重合体、(メタ)アクリル(共)重合体、スチレン(共)重合体、アクリルアミド(共)重合体、アクリロニトリル(共)重合体、N-置換マレイミド(共)重合体、及びこれらの樹脂の誘導体が挙げられる。これらの樹脂の誘導体は、疎水性基を有することが好ましい。疎水性基としては、例えば、ケイ素含有基、及びフッ素含有基が挙げられる。疎水性樹脂(A)として、アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体の単独重合体又は共重合体をベース樹脂として、アルカリ可溶性官能基の一部又は全てを上記疎水性基を有する基に変換した樹脂を使用することもできる。疎水性樹脂(A)は、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。
 一実施態様では、疎水性樹脂(A)は、ケイ素含有基及びフッ素含有基からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する樹脂である。ケイ素含有基及びフッ素含有基は、疎水性樹脂(A)の主鎖を構成してもよく、ペンダント基であってもよい。
 ケイ素含有基としては、例えば、脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基、環状シロキサン構造を有する基、及びシルセスキオキサン構造を有する基が挙げられる。
 脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基は、1置換体、2置換体又は3置換体である。脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基の置換基は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基は3置換体であることが好ましい。脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基は、アルキル基又はアリール基以外の置換基、例えば脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリルオキシ基を更に有してもよい。
 環状シロキサン構造を有する基の環状シロキサン部位の環員数は6~14であることが好ましい。環状シロキサン構造を有する基のケイ素原子上の水素原子の一部又は全てが、それぞれ独立して脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されていてもよい。
 シルセスキオキサン構造を有する基のケイ素原子上の水素原子の一部又は全てが、それぞれ独立して脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されていてもよい。
 脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基の脂肪族炭化水素基、環状シロキサン構造を有する基の置換基としての脂肪族炭化水素基、シルセスキオキサン構造を有する基の置換基としての脂肪族炭化水素基、及び脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリルオキシ基の置換基としての脂肪族炭化水素基は、好ましくは炭素原子数1~20の脂肪族炭化水素基であり、より好ましくは炭素原子数1~8の脂肪族炭化水素基である。炭素原子数1~20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等の飽和炭化水素基;エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、エチニル基、プロピニル基等の不飽和炭化水素基;シクロプロピル基、シクロブチル基、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、シクロデシル基、シクロドデシル基等の飽和単環炭化水素基;シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基等の不飽和単環炭化水素基;ビシクロ[2.2.1]ヘプタニル基、ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、アダマンチル基等の飽和多環炭化水素基;及びビシクロ[2.2.1]ヘプテニル基、ビシクロ[2.2.2]オクテニル基等の不飽和多環炭化水素基が挙げられる。
 脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基のアリール基、環状シロキサン構造を有する基の置換基としてのアリール基、シルセスキオキサン構造を有する基の置換基としてのアリール基、及び脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリルオキシ基の置換基としてのアリール基は、好ましくは炭素原子数6~20のアリール基であり、より好ましくは炭素原子数6~14のアリール基である。炭素原子数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントリル基、及びフェナントレニル基が挙げられる。
 脂肪族炭化水素基又はアリール基で置換されたシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基、及びトリメチルシリルオキシジメチルシリル基が挙げられる。
 環状シロキサン構造を有する基としては、例えば、ペンタメチルシクロトリシリルオキシ基、ヘプタメチルシクロテトラシリルオキシ基、及びノナメチルシクロペンタシリルオキシ基が挙げられる。
 シルセスキオキサン構造を有する基としては、例えば、シルセスキオキサニル基、ヘプタメチルシルセスキオキサニル基、ヘプタエチルシルセスキオキサニル基、ヘプタ(n-プロピル)シルセスキオキサニル基、及びヘプタ(n-ブチル)シルセスキオキサニル基が挙げられる。
 フッ素含有基としては、例えば、フッ素置換アルキル基、フッ素置換アリール基、及びフルオロアクリロイル基が挙げられる。
 フッ素置換アルキル基は、パーフルオロアルキル基であってもよく、部分フッ素化アルキル基であってもよい。フッ素置換アルキル基の置換基は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。フッ素置換アルキル基は、フッ素原子以外の置換基、例えばヒドロキシ基を更に有してもよい。
 フッ素置換アルキル基は、好ましくは炭素原子数1~20のパーフルオロアルキル基又は炭素原子数1~20の部分フッ素化アルキル基であり、より好ましくは炭素原子数1~8のパーフルオロアルキル基又は炭素原子数1~8の部分フッ素化アルキル基である。炭素原子数1~20のパーフルオロアルキル基及び炭素原子数1~20の部分フッ素化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ヘキサフルオロ(2-メチル)イソプロピル基、ヘプタフルオロブチル基、ノナフルオロブチル基、オクタフルオロイソブチル基、ノナフルオロ-tert-ブチル基、パーフルオロイソペンチル基、ノナフルオロヘキシル基、パーフルオロ(トリメチル)ヘキシル基、パーフルオロオクチル基、2-パーフルオロヘキシルエチル基等の直鎖又は分岐フッ素置換アルキル基;及び2,2,3,3-テトラフルオロシクロブチル基、パーフルオロシクロヘキシル基等の環状フッ素置換アルキル基が挙げられる。フッ素置換アルキル基は、2,2,2-トリフルオロエチル基、又は2-パーフルオロヘキシルエチル基であることが好ましい。
 置換基としてヒドロキシ基を有するフッ素置換アルキル基としては、例えば、-CH(CF)OH、-C(CFOH、-C(CF)(CH)OH、及び-C(COHが挙げられ、-C(CFOHが好ましい。
 フッ素置換アリール基は、パーフルオロアリール基であってもよく、部分フッ素化アリール基であってもよい。フッ素置換アリール基の置換基は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。フッ素置換アリール基は、フッ素原子以外の置換基、例えばヒドロキシ基を更に有してもよい。
 フッ素置換アリール基は、好ましくは炭素原子数6~20のパーフルオロアリール基又は炭素原子数6~20の部分フッ素化アリール基である。炭素原子数6~20のパーフルオロアリール基及び炭素原子数6~20の部分フッ素化アリール基としては、例えば、p-フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、及び3,5-ジ(トリフルオロメチル)フェニル基が挙げられる。フッ素置換アリール基は、ペンタフルオロフェニル基であることが好ましい。
 疎水性樹脂(A)は、例えば、疎水性基を有する重合性単量体をラジカル重合させることにより、又は疎水性基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体をラジカル共重合させることにより製造することができる。疎水性樹脂(A)をラジカル重合によって製造する場合、必要に応じて重合開始剤及びRAFT(Reversible Addition Fragmentation Transfer、可逆的付加開裂型連鎖移動)剤を使用することができる。疎水性基を有する重合性単量体及びその他の重合性単量体が有する重合性官能基としては、例えば、CH=CH-、CH=C(CH)-、CH=CHCO-、CH=C(CH)CO-、-OC-CH=CH-CO-等のラジカル重合性官能基が挙げられる。疎水性樹脂(A)は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、エポキシ基等の官能基を有する樹脂を疎水性基を有する化合物と反応させて、当該官能基を疎水性基を含む基に変換することにより製造することもできる。
 一実施態様では、疎水性樹脂(A)は、疎水性基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体の共重合体である。疎水性基を有する重合性単量体としては、例えば、ケイ素含有基を有する重合性単量体、及びフッ素含有基を有する重合性単量体が挙げられる。
 ケイ素含有基を有する重合性単量体としては、例えば、トリメチルビニルシラン、トリメチルアリルシラン、トリメチル(3-ブテニル)シラン、tert-ブチルジメチルビニルシラン、(トリメチルシリルオキシ)ジメチルビニルシラン、(トリメチルシリルオキシ)ジメチルアリルシラン、トリエチルビニルシラン、トリエチルアリルシラン、トリエチル(3-ブテニル)シラン、(トリメチルシリル)メチル(メタ)アクリレート、2-(トリメチルシリル)エチル(メタ)アクリレート、3-(トリメチルシリル)プロピル(メタ)アクリレート、t-ブチルジメチルシリル(メタ)アクリレート、トリイソプロピルシリルメチル(メタ)アクリレート、ビス(トリメチルシリルメチル)メチル(メタ)アクリレート、4-(トリメチルシリル)シクロヘキシル(メタ)アクリレート、3-[(トリメチルシリルオキシ)ジメチルシリル]プロピル(メタ)アクリレート、3-[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、4-トリメチルシリルオキシフェニル(メタ)アクリレート、4-トリエチルシリルオキシフェニル(メタ)アクリレート、4-トリイソプロピルシリルオキシフェニル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルジメチルシリルオキシフェニル(メタ)アクリレート、ビニルヘプタメチルシクロテトラシロキサン、及び3-(ヘプタメチルシルセスキオキサニル)プロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。
 フッ素含有基を有する重合性単量体としては、例えば、2-パーフルオロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル)(メタ)アクリレート、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、2-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-メチルプロピル)(メタ)アクリレート、2-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-フェニルプロピル)(メタ)アクリレート、ペンタフルオロフェニル(メタ)アクリレート、3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル(メタ)アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルビニルエーテル、2-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロピル)ビニルエーテル、2,3,4,5,6-ペンタフルオロスチレン、イソプロピル2-フルオロアクリレート、tert-ブチル2-フルオロアクリレート、シクロヘキシル2-フルオロアクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル2-フルオロアクリレート、イソプロピル2-(トリフルオロメチル)アクリレート、tert-ブチル2-(トリフルオロメチル)アクリレート、シクロヘキシル2-(トリフルオロメチル)アクリレート、及び4-tert-ブチルシクロヘキシル2-(トリフルオロメチル)アクリレートが挙げられる。
 その他の重合性単量体としては、例えば、スチレン;α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-エチルスチレン等のスチレン誘導体;アクリルアミド;アクリロニトリル;ビニル-n-ブチルエーテル等のビニルアルコールのエーテル化合物;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;及びフェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のN-置換マレイミドが挙げられる。
 その他の重合性単量体は、アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体であってもよい。アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体としては、例えば、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノイソプロピル等のマレイン酸誘導体;(メタ)アクリル酸、α-ブロモ(メタ)アクリル酸、α-クロル(メタ)アクリル酸、β-フリル(メタ)アクリル酸、β-スチリル(メタ)アクリル酸等の(メタ)アクリル酸誘導体;マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、α-シアノケイ皮酸、イタコン酸、クロトン酸、プロピオール酸、3-マレイミドプロピオン酸、4-マレイミド酪酸、6-マレイミドヘキサン酸等の不飽和カルボン酸化合物;4-ヒドロキシスチレン、4-ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、3,5-ジメチル-4-ヒドロキシベンジルアクリルアミド、4-ヒドロキシフェニルアクリルアミド、4-ヒドロキシフェニルマレイミド等のフェノール性水酸基を有する重合性単量体;(メタ)アリルスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸等のスルホ基を有する重合性単量体;リン酸モノ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)等のリン酸基を有する重合性単量体;及び無水イタコン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸無水物等の酸無水物基を有する重合性単量体が挙げられる。
 疎水性基を有する重合性単量体として、重合後に式(3)
(式(3)において、Rは水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、RはSiRで表され、R、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数6~20のアリール基であり、rは0~5の整数であり、sは0~5の整数であり、但しr+sは1~5の整数である。)で表される構造単位のうち、sが1以上の整数である構造単位を形成するものが好ましい。Rは水素原子又はメチル基であることが好ましい。R、R、及びRはそれぞれ独立してメチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、又はフェニル基であることが好ましい。rは0~3の整数であることが好ましく、0であることがより好ましい。sは1~3の整数であることが好ましく、1であることがより好ましい。そのような疎水性基を有する重合性単量体として、4-トリエチルシリルオキシフェニルメタクリレート、及び4-tert-ブチルジメチルシリルオキシフェニルメタクリレートが特に好ましい。
 その他の重合性単量体として、重合後に式(4)
(式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)で表される構造単位を形成するものが好ましい。R10及びR11は、水素原子であることが好ましい。R12は、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基であることが好ましく、炭素原子数3~12の環状アルキル基、又はフェニル基であることがより好ましい。そのようなその他の重合性単量体として、フェニルマレイミド及びN-シクロヘキシルマレイミドが特に好ましい。
 アルカリ可溶性官能基を有するその他の重合性単量体として、重合後に式(5)
(式(5)において、R13は水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、aは1~5の整数である。)で表される構造単位を形成するものが好ましい。R13は水素原子又はメチル基であることが好ましい。aは1~3の整数であることが好ましく、1であることがより好ましい。そのようなアルカリ可溶性官能基を有するその他の重合性単量体として、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートが特に好ましい。
 一実施態様では、疎水性樹脂(A)は、式(3)
(式(3)において、Rは水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、RはSiRで表され、R、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数6~20のアリール基であり、rは0~5の整数であり、sは0~5の整数であり、但しr+sは1~5の整数である。)で表される構造単位を有し、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位を少なくとも1つ有する。
 この実施態様において、疎水性樹脂(A)は、式(4)
(式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)で表される構造単位を更に有することが好ましい。
 この実施態様において、疎水性樹脂(A)は、式(5)
(式(5)において、R13は水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、aは1~5の整数である。)で表される構造単位を更に有することが好ましい。
 上記疎水性樹脂(A)において、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位と式(4)で表される構造単位と式(5)で表される構造単位のモル比は、式(3):式(4):式(5)=5~60:3~10:20~90であることが好ましく、式(3):式(4):式(5)=6~50:4~9:30~85であることがより好ましい。
 疎水性基を有する重合性単量体として、4-トリエチルシリルオキシフェニルメタクリレート、又は4-tert-ブチルジメチルシリルオキシフェニルメタクリレートを用い、その他の重合性単量体としてフェニルマレイミド又はN-シクロヘキシルマレイミドと、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートとを用いることが特に好ましい。これらの重合性単量体をラジカル重合させた樹脂を用いることにより、ポジ型感光性樹脂組成物の感度及びパターン形成性を向上させるとともに、アウトガスも低減することができる。
 疎水性樹脂(A)がケイ素含有基を有する場合、ケイ素原子の含有量は、疎水性樹脂(A)の質量を基準として、好ましくは1.0質量%~10質量%、より好ましくは3.0質量%~8.0質量%である。ケイ素含有基を有する疎水性樹脂(A)は、疎水性樹脂(A)の全構造単位を基準として、ケイ素含有基を有する構造単位を好ましくは3mol%~60mol%、より好ましくは5mol%~50mol%の量で含む。
 疎水性樹脂(A)がフッ素含有基を有する場合、フッ素原子の含有量は、疎水性樹脂(A)の質量を基準として、好ましくは1質量%~35質量%、より好ましくは5質量%~30質量%である。フッ素含有基を有する疎水性樹脂(A)は、疎水性樹脂(A)の全構造単位を基準として、フッ素含有基を有する構造単位を好ましくは5mol%~55mol%、より好ましくは6mol%~50mol%の量で含む。
 疎水性樹脂(A)は、アルカリ可溶性官能基を有してもよく、有さなくてもよい。疎水性樹脂(A)は、疎水性樹脂(A)の全構造単位を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する構造単位を好ましくは20mol%~90mol%、より好ましくは30mol%~85mol%、更に好ましくは40mol%~80mol%の量で含む。一実施態様では、疎水性樹脂(A)はアルカリ可溶性官能基を有さない。
 疎水性樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは3000~80000、より好ましくは4000~70000、更に好ましくは5000~60000である。疎水性樹脂(A)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは1000~30000、より好ましくは1500~25000、更に好ましくは2000~20000である。疎水性樹脂(A)の多分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1.0~3.5、より好ましくは1.1~3.0、更に好ましくは1.2~2.8である。重量平均分子量、数平均分子量及び多分散度を上記範囲とすることで、感度及びパターン形成性に優れたポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、固形分100質量%を基準として、疎水性樹脂(A)を1質量%~50質量%、好ましくは2質量%~40質量%、より好ましくは3質量%~30質量%含む。疎水性樹脂(A)の含有量が、固形分100質量%を基準として1質量%以上であれば、フッ素系界面活性剤(D)によって被膜表面への疎水性樹脂(A)の偏在化が促進され、被膜表面で疎水性樹脂(A)が高濃度になり、被膜表面がアルカリ水溶液に対し難溶化するため、高感度化が実現できる。疎水性樹脂(A)の含有量が、固形分100質量%を基準として50質量%以下であれば、露光部におけるキノンジアジド化合物由来のカルボン酸化合物、アルカリ可溶性の高い他の樹脂成分、及び任意の溶解促進剤の溶解に伴う被膜表面の溶解が速やかに進行するため、高感度化が実現できる。
 ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、疎水性樹脂(A)を好ましくは1質量%~50質量%、より好ましくは3質量%~45質量%、更に好ましくは5質量%~40質量%含む。疎水性樹脂(A)の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として1質量%以上であれば、フッ素系界面活性剤(D)によって被膜表面への疎水性樹脂(A)の偏在化が促進され、被膜表面で疎水性樹脂(A)が高濃度になり、被膜表面がアルカリ水溶液に対し難溶化するため、高感度化が実現できる。疎水性樹脂(A)の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として50質量%以下であれば、露光部におけるキノンジアジド化合物由来のカルボン酸化合物、アルカリ可溶性の高い他の樹脂成分、及び任意の溶解促進剤の溶解に伴う被膜表面の溶解が速やかに進行するため、高感度化が実現できる。
〈アルカリ可溶性樹脂(B)〉
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、式(1)で表される構造単位を有する。
 式(1)において、xは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有する有機基である。xは0又は1が好ましい。Rはメチル基が好ましい。Rは、特に限定されないが、アルカリ可溶性官能基を有し、かつ、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アリーレン基、アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、複素環基、スルホニル基、又はこれらのうちの2つ以上を組み合わせた基を含む有機基であることが好ましい。一実施態様では、Rは、アルカリ可溶性官能基、及びアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アリーレン基、アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、複素環基、スルホニル基、又はこれらのうちの2つ以上を組み合わせた基で構成される有機基である。Rの炭素原子数は、例えば、1~30、好ましくは2~25である。アルカリ可溶性官能基としては、特に限定されないが、フェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、酸無水物基、及びメルカプト基が挙げられ、フェノール性水酸基が好ましい。式(1)において、Rは、好ましくは1つ以上のフェノール性水酸基を有する有機基であり、より好ましくは-CHCH(OH)CH-O-(C=O)-X(Xは、1つ以上の水酸基で置換されたフェニル基を表す。)で表される有機基である。
 2種類以上のアルカリ可溶性官能基を有するアルカリ可溶性樹脂(B)を使用してもよい。アルカリ可溶性樹脂(B)は、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。
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、アルカリ可溶性樹脂(B)の全構造単位を基準として、式(1)で表される構造単位を好ましくは20mol%~95mol%、より好ましくは25mol%~90mol%、更に好ましく30mol%~85mol%の量で含む。20mol%以上であれば、アルカリ可溶性が十分に発現し、パターン底部における残渣の問題を引き起こさない。95mol%以下であれば、未露光部の溶解性に影響を与えない。
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、式(1)で表される構造単位以外の、他の構造単位を含んでもよい。他の構造単位としては、下記式(2)で表される構造単位が挙げられる。
(式(2)において、yは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有さない有機基である。)
 式(2)において、yは0又は1が好ましい。Rはメチル基が好ましい。Rは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、アリーレン基、アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、複素環基、スルホニル基、又はこれらのうちの2つ以上を組み合わせた基を含む有機基であることが好ましい。Rの有機基は、1価基であっても多価基であってもよく、多価基の場合はアルカリ可溶性樹脂(B)の他の部分と結合して架橋構造が形成されていることを意味する。Rの炭素原子数は、例えば、1~30、好ましくは1~20、より好ましくは2~10である。式(2)において、Rは、好ましくは複素環基を有する有機基であり、より好ましくはエポキシ基を有する有機基である。より具体的には、Rは、-CH-Y(Yはエポキシ基を表す。)で表される有機基(グリシジル基)であることが好ましい。
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、アルカリ可溶性樹脂(B)の全構造単位を基準として、式(1)で表される構造単位と式(2)で表される構造単位を合計で、好ましくは30mol%~100mol%、より好ましくは40mol%~100mol%、更に好ましく50mol%~100mol%の量で含む。30mol%以上であれば、樹脂成分にクレゾールノボラック樹脂を添加することによる、疎水性樹脂(A)とアルカリ可溶性樹脂(B)の相溶性を向上させる効果が、十分に得られる。
 アルカリ可溶性樹脂(B)は、式(1)中のRがフェノール性水酸基を有する有機基である構造単位を含むことが好ましい。このようなアルカリ可溶性樹脂(B)としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂に、フェノール性水酸基を有する有機基が導入された樹脂が挙げられる。ノボラック型エポキシ樹脂は、フェノールノボラック及びクレゾールノボラックの水酸基の部分にグリシジル基が導入された樹脂である。フェノール性水酸基を有する有機基が導入されたノボラック型エポキシ樹脂は、フェノール性水酸基以外のアルカリ可溶性官能基を有していてもよい。
 アルカリ可溶性樹脂(B)が、式(1)で表される構造単位と式(2)で表される構造単位とを含む場合、アルカリ可溶性樹脂(B)は、式(1)中のRがフェノール性水酸基を有する有機基である構造単位と、式(2)中のRがエポキシ基を有する有機基である構造単位を含むことが好ましい。より好ましくは、アルカリ可溶性樹脂(B)は、式(1)中のRが-CHCH(OH)CH-O-(C=O)-X(Xは、1つ以上の水酸基で置換されたフェニル基を表す。)で表される有機基である構造単位と、式(2)中のRが-CH-Y(Yはエポキシ基を表す。)で表される有機基である構造単位を含む。
 このようなアルカリ可溶性樹脂(B)は、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基の一部と、ヒドロキシ安息香酸化合物のカルボキシ基を反応させることで得ることができる(以下、この樹脂を「エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂」と呼ぶ場合がある。)。この樹脂は、ノボラック型エポキシ樹脂由来の未反応のエポキシ基と、ヒドロキシ安息香酸化合物由来のフェノール性水酸基を有する。この樹脂は熱硬化型であるため、当業者の常識として、エポキシ基の有無、官能基の種類、重合度等の違いからその構造を一義的に記載することができない。エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂のエポキシ基は、現像後の加熱処理(ポストベーク)時にフェノール性水酸基との反応により架橋を形成し、これにより被膜の耐薬品性、耐熱性などを向上させることができる。フェノール性水酸基は現像時のアルカリ水溶液に対する可溶性に寄与することから、エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂は、低露光量で露光したときに他の樹脂の溶解促進剤としても機能し、これにより感光性樹脂組成物を高感度にすることができる。
 ノボラック型エポキシ樹脂が有するエポキシ基の1つと、ヒドロキシ安息香酸化合物のカルボキシ基とが反応し、エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂となる反応の例を次の反応式1に示す。
 ノボラック型エポキシ樹脂の構造の一例を式(6)に示す。式(6)において、R14は、水素原子、又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、mは1~50の整数である。
 フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、EPICLON(商標)N-770(DIC株式会社)、及びjER(商標)-152(三菱ケミカル株式会社)が挙げられる。クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、EPICLON(商標)N-695(DIC株式会社)、及びEOCN(商標)-102S(日本化薬株式会社)が挙げられる。
 ノボラック型エポキシ樹脂は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であることがより好ましい。ノボラック型エポキシ樹脂、特にクレゾールノボラック型エポキシ樹脂に由来するエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂を含むポジ型感光性樹脂組成物は、パターン形成性に優れており、アルカリ溶解性の調節が容易であり、アウトガスが少ない。
 ヒドロキシ安息香酸化合物は、安息香酸の2~6位の少なくとも1つが水酸基で置換された化合物であり、例えば、サリチル酸、4-ヒドロキシ安息香酸、2,3-ジヒドロキシ安息香酸、2,4-ジヒドロキシ安息香酸、2,5-ジヒドロキシ安息香酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、3,5-ジヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ-5-ニトロ安息香酸、3-ヒドロキシ-4-ニトロ安息香酸、及び4-ヒドロキシ-3-ニトロ安息香酸が挙げられ、アルカリ現像性を高める点でジヒドロキシ安息香酸化合物が好ましい。ヒドロキシ安息香酸化合物は、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。
 一実施態様では、アルカリ可溶性樹脂(B)は、ノボラック型エポキシ樹脂とヒドロキシ安息香酸化合物との反応物であって、式(7)
(式(7)において、bは1~5の整数であり、*は、ノボラック型エポキシ樹脂の、反応にかかるエポキシ基を除く残基との結合部を表す。)の構造を有する。
 ノボラック型エポキシ樹脂とヒドロキシ安息香酸化合物からアルカリ可溶性樹脂(B)を得る方法では、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、ヒドロキシ安息香酸化合物を0.2~0.95当量使用することができ、好ましくは0.3~0.9当量、更に好ましくは0.4~0.8当量使用する。ヒドロキシ安息香酸化合物が0.2当量以上であれば、十分なアルカリ溶解性を得ることができ、0.95当量以下であれば、副反応による分子量増加を抑制することができる。
 ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基とヒドロキシ安息香酸化合物のカルボキシ基との反応を促進させるために、触媒を使用してもよい。触媒の使用量は、ノボラック型エポキシ樹脂及びヒドロキシ安息香酸化合物からなる反応原料混合物100質量部を基準として0.1~10質量部とすることができる。反応温度は60~150℃、反応時間は3~30時間とすることができる。この反応で使用する触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムアイオダイド、トリフェニルホスフィン、オクタン酸クロム、及びオクタン酸ジルコニウムが挙げられる。
 アルカリ可溶性樹脂(B)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは500~8000、より好ましくは800~6000、更に好ましくは1000~5000である。アルカリ可溶性樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは500~30000、より好ましくは2000~25000、更に好ましくは3000~20000である。数平均分子量が500以上、又は重量平均分子量が500以上であれば、アルカリ現像速度が適切で露光部と未露光部との溶解速度差が十分なためパターンの解像度が良好である。数平均分子量が8000以下、又は重量平均分子量が30000以下であれば、塗工性及びアルカリ現像性が良好である。
 アルカリ可溶性樹脂(B)が、エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂である場合、そのエポキシ当量は、好ましくは300~7000であり、より好ましくは400~6000であり、更に好ましくは500~5000である。エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂のエポキシ当量が300以上であれば、エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂に十分なアルカリ溶解性を付与することができる。エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂のエポキシ当量が7000以下であれば、硬化後の被膜の強度及び耐熱性を高めることができる。エポキシ当量は、JIS K 7236:2009によって決定される。
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、固形分100質量%を基準として、アルカリ可溶性樹脂(B)を5質量%~60質量%、好ましくは10質量%~50質量%、より好ましくは15質量%~40質量%含む。アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、固形分100質量%を基準として5質量%以上であれば、疎水性樹脂(A)との相分離を保ち、疎水性樹脂(A)の表面への偏在化の妨げにならない。アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、固形分100質量%を基準として60質量%以下であれば、疎水性樹脂(A)との相分離を保ち、疎水性樹脂(A)の表面への偏在化の妨げにならず、未露光部の溶解性に影響を与えない。
 ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、アルカリ可溶性樹脂(B)を好ましくは15質量%~80質量%、より好ましくは20質量%~75質量%、更に好ましくは25質量%~70質量%含む。アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として15質量%以上であれば、疎水性樹脂(A)との相分離を保ち、疎水性樹脂(A)の表面への偏在化の妨げにならない。アルカリ可溶性樹脂(B)の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として80質量%以下であれば、疎水性樹脂(A)との相分離を保ち、疎水性樹脂(A)の表面への偏在化の妨げにならず、未露光部の溶解性に影響を与えない。
〈アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体であって、式(1)で表される構造単位を有しないアルカリ可溶性樹脂〉
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体であって、式(1)で表される構造単位を有しないアルカリ可溶性樹脂(単に「アルカリ可溶性官能基を有する共重合体」ともいう。)を更に含んでもよい。
 アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の有するアルカリ可溶性官能基としては、例えば、フェノール性水酸基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、酸無水物基、及びメルカプト基が挙げられる。アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体の共重合体は、2種類以上のアルカリ可溶性官能基を有してもよい。アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体及びその他の重合性単量体が有する重合性官能基としては、例えば、CH=CH-、CH=C(CH)-、CH=CHCO-、CH=C(CH)CO-、-OC-CH=CH-CO-等のラジカル重合性官能基が挙げられる。
 耐熱性の観点から、アルカリ可溶性官能基を有する共重合体は、脂環式構造、芳香族構造、多環式構造、無機環式構造、及び複素環式構造からなる群より選ばれる1又は複数の環式構造を有することが好ましい。
 アルカリ可溶性官能基を有する共重合体は、例えば、アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体をラジカル重合させることにより製造することができる。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体をラジカル重合によって製造する場合、必要に応じて重合開始剤及びRAFT(Reversible Addition Fragmentation Transfer、可逆的付加開裂型連鎖移動)剤を使用することができる。ラジカル重合により共重合体を合成した後に、アルカリ可溶性官能基を前記共重合体に付加してもよい。
 アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体として、例えば、疎水性樹脂(A)について記載したアルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体を使用することができる。
 感度の観点から、アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体は、カルボキシ基又はフェノール性水酸基を有する重合性単量体であることが好ましく、フェノール性水酸基を有する重合性単量体であることが更に好ましい。
 その他の重合性単量体として、例えば、疎水性樹脂(A)について記載したその他の重合性単量体を使用することができる。
 アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体として、重合後に式(5)
(式(5)において、R13は水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、aは1~5の整数である。)で表される構造単位を形成するものが好ましい。R13は水素原子又はメチル基であることが好ましい。aは1~3の整数であることが好ましく、1であることがより好ましい。そのようなアルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体として、4-ヒドロキシフェニルメタクリレートが特に好ましい。
 その他の重合性単量体として、重合後に式(4)
(式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)で表される構造単位を形成するものが好ましい。R10及びR11は、水素原子であることが好ましい。R12は、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基であることが好ましく、炭素原子数3~12の環状アルキル基、又はフェニル基であることがより好ましい。そのようなその他の重合性単量体として、フェニルマレイミド及びN-シクロヘキシルマレイミドが特に好ましい。
 一実施態様では、アルカリ可溶性官能基を有する共重合体は、式(5)
(式(5)において、R13は水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、aは1~5の整数である。)で表される構造単位、及び式(4)
(式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)で表される構造単位を有する。
 アルカリ可溶性官能基を有する共重合体において、式(5)で表される構造単位と式(4)で表される構造単位のモル比は、式(5):式(4)=70~95:30~5であることが好ましく、式(5):式(4)=75~90:25~10であることがより好ましい。
 アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体として4-ヒドロキシフェニルメタクリレートを用い、その他の重合性単量体としてフェニルマレイミド又はN-シクロヘキシルマレイミドを用いることが特に好ましい。これらの重合性単量体をラジカル重合させた樹脂を用いることにより、ポジ型感光性樹脂組成物の被膜の形状維持性及び現像性を向上させるとともに、アウトガスも低減することができる。
 アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは3000~80000、より好ましくは4000~70000、更に好ましくは5000~60000である。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の数平均分子量(Mn)は、好ましくは1000~30000、より好ましくは1500~25000、更に好ましくは2000~20000である。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の多分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1.0~3.5、より好ましくは1.1~3.0、更に好ましくは1.2~2.8である。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の重量平均分子量、数平均分子量及び多分散度を上記範囲とすることで、塗工性、パターン形成性及びアルカリ現像性に優れたポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
 アルカリ可溶性官能基を有する共重合体のアルカリ可溶性官能基がフェノール性水酸基である場合、アルカリ可溶性官能基を有する共重合体のフェノール性水酸基当量は、好ましくは60~400であり、より好ましくは80~350であり、更に好ましくは100~300である。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体のフェノール性水酸基当量が60以上であれば、アルカリ現像時に未露光部の膜厚を十分に保持することができる。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体のフェノール性水酸基当量が400以下であれば、所望のアルカリ溶解性を得ることができる。
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、固形分100質量%を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する共重合体を1質量%~70質量%、好ましくは3質量%~60質量%、より好ましくは5質量%~50質量%含む。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の含有量が、固形分100質量%を基準として1質量%以上であれば、露光部の溶解を促進して高感度を実現することができ、熱硬化後の被膜の安定性及び耐久性を確保することができる。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の含有量が、固形分100質量%を基準として70質量%以下であれば、露光部パターン底部の残渣の問題を起こさず、綺麗なパターンが形成できる。
 ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する共重合体を好ましくは1質量%~80質量%、より好ましくは3質量%~70質量%、更に好ましくは5質量%~60質量%含む。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として1質量%以上であれば、露光部の溶解を促進して高感度を実現することができ、熱硬化後の被膜の安定性及び耐久性を確保することができる。アルカリ可溶性官能基を有する共重合体の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として80質量%以下であれば、露光部パターン底部の残渣の問題を起こさず、綺麗なパターンが形成できる。
〈キノンジアジド化合物(C)〉
 キノンジアジド化合物(C)は、可視光、紫外光、γ線、電子線等の放射線が照射されると下記反応式2に示す反応を経てアルカリ可溶性のカルボン酸化合物を生成する。キノンジアジド化合物(C)は、感光前にはアルカリ可溶性樹脂(B)、及びクレゾールノボラック樹脂、並びに任意選択的に含まれるアルカリ可溶性官能基を有する共重合体、のアルカリ可溶性官能基、例えばフェノール性水酸基と相互作用(例えば水素結合形成)して、それらの樹脂をアルカリ水溶液に対して不溶化させる。その一方で、放射線が照射された部分にアルカリ可溶性のカルボン酸化合物が存在することで、その部分にある樹脂がカルボン酸化合物と一緒にアルカリ水溶液に溶解し易くなる。更に、カルボン酸化合物は、化学増幅レジストに一般に使用される光酸発生剤から生じる酸、例えばp-トルエンスルホン酸、1-プロパンスルホン酸などよりも分子構造が相対的に大きく、被膜中で拡散しにくい。これらが相乗的に作用する結果、未露光部と露光部のアルカリ溶解性の差を大きくすることができ、それにより低露光量でも高感度で高解像度のパターンを形成することができる。キノンジアジド化合物(C)は、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。ポジ型感光性樹脂組成物は、化学増幅レジストに一般に使用される光酸発生剤を実質的に含まないことが好ましく、当該光酸発生剤を含まずに感光剤としてキノンジアジド化合物(C)のみを含むことがより好ましい。「光酸発生剤を実質的に含まない」とは、ポジ型感光性樹脂組成物に含まれる上記光酸発生剤の量が、樹脂成分の合計100質量部を基準として、0.2質量部以下、0.1質量部以下、又は0.05質量部以下であることを意味する。
 一実施態様では、一般的な化学増幅レジストに必要な露光後の加熱処理(PEB)を行わずに、高解像度のパターンを形成することができる。キノンジアジド化合物(C)は量子収率が比較的高く、露光部でカルボン酸化合物が効率よく生成される。PEBを省略することにより、キノンジアジド化合物(C)から生じた酸がPEB工程の高温環境下で未露光部に過度に拡散することに起因するパターン形成性の低下を回避することができる。また、アルカリ可溶性樹脂(B)がエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂を含む場合、PEBを省略するとエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂のエポキシ基の開環重合が進行しないため、現像時にエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂のアルカリ溶解性を維持することができる。
 キノンジアジド化合物(C)としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合又はスルホンアミド結合したもの等が挙げられる。露光部と未露光部のコントラストの観点から、ポリヒドロキシ化合物、ポリアミノ化合物又はポリヒドロキシポリアミノ化合物の官能基全体の20mol%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。
 ポリヒドロキシ化合物としては、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、メチレントリス-FR-CR、BisRS-26X、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、ジメチロール-BisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP(以上、商品名、本州化学工業株式会社)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A、46DMOC、46DMOEP、TM-BIP-A(以上、商品名、旭有機材株式会社)、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP-AP(商品名、本州化学工業株式会社)等が挙げられるが、これらに限定されない。
 キノンジアジド化合物(C)は、ポリヒドロキシ化合物の1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸エステル又は1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸エステルであることが好ましい。
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計100質量部を基準として、キノンジアジド化合物(C)を5質量部~70質量部、好ましくは7質量部~65質量部、より好ましくは10質量部~60質量部含む。キノンジアジド化合物(C)の含有量が、上記合計100質量部を基準として5質量部以上であれば、高感度を実現することができる。キノンジアジド化合物(C)の含有量が、上記合計100質量部を基準として70質量部以下であればアルカリ現像性が良好である。
〈フッ素系界面活性剤(D)〉
 フッ素系界面活性剤(D)は特に限定されないが、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つのフッ素化炭化水素基と親水性基とを有する界面活性剤を使用することができる。そのようなフッ素系界面活性剤(D)としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、部分フッ素化アルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸、部分フッ素化アルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルリン酸エステル、部分フッ素化アルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、部分フッ素化アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルベタイン、部分フッ素化アルキルベタイン、パーフルオロアルキルEO付加物、及びフッ素テロマーアルコールが挙げられる。フッ素系界面活性剤(D)としては、パーフルオロアルキル基、部分フッ素化アルキル基、パーフルオロアルキレン基又は部分フッ素化アルキレン基と、スルホ基、カルボキシ基、リン酸基、アンモニウム基、オキシアルキレン基、ポリオキシアルキレン基等の親水性基とを分子内に有する単独重合体又は共重合体も使用することができる。フッ素系界面活性剤(D)は、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。
 フッ素系界面活性剤(D)は、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つのフッ素化炭化水素基を有するアクリル系共重合体を含むことが好ましい。上記アクリル系共重合体は、ポジ型感光性樹脂組成物の被膜表面への疎水性樹脂(A)の移動を促進して、被膜表面をよりアルカリ難溶性にすることができる。
 一実施態様では、上記アクリル系共重合体は、式(8)
(式(8)において、R15は水素原子又はメチル基であり、Lは炭素原子数1~30の2価基であり、Rfは鎖中に1若しくは複数のエーテル結合を含んでもよい炭素原子数4~6のパーフルオロアルキル基又は部分フッ素化アルキル基である。)
で表される含フッ素重合性単量体と、式(9)
(式(9)において、R16は水素原子又はメチル基であり、R17はそれぞれ独立して炭素原子数2~4の直鎖又は分岐のアルキレン基であり、R18は水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、cは2~50の整数である。)
で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体との共重合体(D1)である。
 式(8)において、Lで表される炭素原子数1~30の2価基は、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含んでもよく、炭素原子数4~6のパーフルオロアルキル基又は部分フッ素化アルキル基を含んでもよい。Lは、-OCHCH-、-OCHCHNH(C=O)OCH(CHOCHCH)CHOCHCH-、-OCHCHNH(C=O)OCH(CHOCHCH13)CHOCHCH-、-OCHCHN(C)SO-、-OCHCHNH(C=O)OCHCH-、-OCHCH(OH)CHO-、又は-N(C)CHCH-であることが好ましい。
 式(8)において、Rfは、-C又は-C13であることが好ましい。
 式(8)で表される含フッ素重合性単量体は、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。
 式(9)において、R17で表される炭素原子数2~4の直鎖又は分岐のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、及びイソブチレン基が挙げられる。R17は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。レベリング性の観点から、R17は、プロピレン基、テトラメチレン基、又はイソブチレン基であることが好ましく、同じ基が隣接する酸素原子を介して複数連結して、ポリオキシプロピレン鎖、ポリオキシテトラメチレン鎖、又はポリオキシイソブチレン鎖を形成することがより好ましい。
 式(9)において、R18で表される炭素原子数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、及びn-ヘキシル基が挙げられる。
 式(9)で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体は、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。
 共重合体(D1)は、式(8)で表される含フッ素重合性単量体、式(9)で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体に加えて、その他の重合性単量体との共重合体であってもよい。
 その他の重合性単量体としては、例えば、式(10)
(式(10)において、R19は水素原子又はメチル基であり、R20は炭素原子数1~18の直鎖、分岐又は環状のアルキル基である。)
で表される重合性単量体が挙げられる。
 式(10)において、R20で表される炭素原子数1~18の直鎖、分岐又は環状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ドデシル基、ステアリル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、アダマンチル基、及びジシクロペンタニル基が挙げられる。
 その他の重合性単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン等の芳香族ビニル化合物;及びマレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、n-プロピルマレイミド、イソプロピルマレイミド、n-ブチルマレイミド、n-ヘキシルマレイミド、n-オクチルマレイミド、n-ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド化合物も挙げられる。
 その他の重合性単量体は、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。
 レベリング性の観点から、共重合体(D1)における、式(8)で表される含フッ素重合性単量体と式(9)で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体の質量比(式(8)で表される含フッ素重合性単量体の質量/式(9)で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体の質量)は、好ましくは10/90~70/30、より好ましくは15/85~60/40、更に好ましくは25/75~50/50である。その他の重合性単量体を用いる場合は、共重合体(D1)の質量を基準として、その他の重合性単量体が50質量%以下となる量で使用することが好ましい。
 共重合体(D1)は、例えば、式(8)で表される含フッ素重合性単量体、式(9)で表されるポリオキシアルキレン基を有する重合性単量体、及び必要に応じてその他の重合性単量体を、有機溶媒中、重合開始剤を使用してラジカル重合させることにより得ることができる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;及びトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル等の過酸化物重合開始剤、及び2,2’-アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ重合開始剤が挙げられる。必要に応じて、ラウリルメルカプタン、2-メルカプトエタノール、チオグリセロール、エチルチオグリコール酸、オクチルチオグリコール酸等の連鎖移動剤を使用してもよい。
 樹脂成分との相溶性又は混和性が良好であり、優れたレベリング性が得られることから、共重合体(D1)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは2000~100000、より好ましくは2500~50000である。
 樹脂成分との相溶性又は混和性、及びレベリング性の観点から、共重合体(D1)のフッ素原子含有率は、好ましくは2~40質量%、より好ましくは5~30質量%、更に好ましくは10~25質量%である。共重合体(D1)のフッ素原子含有率は、用いた重合性単量体の合計質量を基準として、フッ素原子の質量比率から算出される値である。
 別の実施態様では、上記アクリル系共重合体は、式(11)
(式(11)において、R21はラジカル重合性官能基であり、Lは炭素原子数1~8の2価基であり、Lは炭素原子数1~8の2価基であり、Rfはそれぞれ独立して炭素原子数1~3のフッ素化アルキレン基であり、dは1~100の整数である。)
で表される含フッ素重合性単量体と、式(12)
(式(12)において、R22は水素原子又はメチル基であり、R23はそれぞれ独立して炭素原子数2~4の直鎖又は分岐のアルキレン基であり、R24は水素原子又は炭素原子数1~6のアルキル基であり、eは1~80の整数である。)
で表されるオキシアルキレン基を有する重合性単量体との共重合体(D2)である。
 式(11)において、R21で表されるラジカル重合性官能基としては、例えば、CH=CHCO-、CH=C(CH)CO-、及びCH=CH-C-が挙げられる。R21は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。R21は、入手容易性及びラジカル重合性の観点から、CH=CHCO-、又はCH=C(CH)CO-であることが好ましく、レベリング性に優れることからCH=CHCO-であることがより好ましい。
 式(11)において、Lで表される炭素原子数1~8の2価基は、酸素原子、及び窒素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含んでもよい。Lは、-OCH-、-OCHCH-、-OCHCHNH(C=O)OCH-、-OCHCHNH(C=O)OCHCH-、-OCHCHCHCHOCHCH(OH)CHO(C=O)-、-OCHCH(OH)CHO(C=O)-、-OCHCH(OH)CHOCH-、又は-CHOCH-であることが好ましく、-OCH-、又は-OCHCHNH(C=O)OCH-であることがより好ましく、-OCH-であることが更に好ましい。
 式(11)において、Lで表される炭素原子数1~8の2価基は、酸素原子、及び窒素原子からなる群より選ばれる少なくとも1つのヘテロ原子を含んでもよい。Lは、-CHO-、-CHCHO-、-CHO(C=O)NHCHCHO-、-CHCHO(C=O)NHCHCHO-、-(C=O)OCHCH(OH)CHOCHCHCHCHO-、-(C=O)OCHCH(OH)CHO-、-CHOCHCH(OH)CHO-、又は-CHOCH-であることが好ましく、-CHO-、又は-CHO(C=O)NHCHCHO-であることがより好ましく、-CHO-であることが更に好ましい。
 式(11)において、Rfで表される炭素原子数1~3のフッ素化アルキレン基は、具体的には、-CF-(パーフルオロメチレン基)、-CFCF-(パーフルオロエチレン基)、-CFCFCF-、-CFCF(CF)-、及び-CF(CF)CF-からなる群より選ばれることが好ましい。
 レベリング性の観点から、式(11)において、-(RfO)Rf-で表される部位は、パーフルオロメチレン基及びパーフルオロエチレン基の組合せを含むことが好ましい。この実施態様において、パーフルオロメチレン基とパーフルオロエチレン基のモル比(パーフルオロメチレン基のモル数/パーフルオロエチレン基のモル数)は、1/10~10/1であることが好ましい。
 式(11)において、dは、好ましくは3~100、より好ましくは6~70である。
 樹脂成分との相溶性又は混和性、及びレベリング性の観点から、式(11)で表される含フッ素重合性単量体は、フッ素原子を好ましくは18~200個、より好ましくは25~150個含む。
 式(11)で表される含フッ素重合性単量体は、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。
 式(12)において、R23で表される炭素原子数2~4の直鎖又は分岐のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、及びイソブチレン基が挙げられる。R23は同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。レベリング性の観点から、R23は、エチレン基、又はプロピレン基であることが好ましく、同じ基が隣接する酸素原子を介して複数連結して、ポリオキシエチレン鎖、ポリオキシプロピレン鎖、又はポリオキシエチレン鎖とポリオキシプロピレン鎖が結合した鎖を形成することがより好ましい。
 式(12)において、R24で表される炭素原子数1~6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、及びn-ヘキシル基が挙げられる。
 式(12)において、eは、好ましくは3~50である。
 式(12)で表されるオキシアルキレン基を有する重合性単量体は、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。
 共重合体(D2)は、式(11)で表される含フッ素重合性単量体、式(12)で表されるオキシアルキレン基を有する重合性単量体に加えて、その他の重合性単量体との共重合体であってもよい。その他の重合性単量体としては、例えば、共重合体(D1)について説明したものが挙げられる。
 共重合体(D2)は、共重合体(D1)について説明したラジカル重合により得ることができる。
 樹脂成分との相溶性又は混和性が良好であり、優れたレベリング性が得られることから、共重合体(D2)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは500~20000、より好ましくは1500~10000であり、共重合体(D2)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2000~100000、より好ましくは3000~50000である。
 樹脂成分との相溶性又は混和性、及びレベリング性の観点から、共重合体(D2)のフッ素原子含有率は、好ましくは2~40質量%、より好ましくは5~30質量%、更に好ましくは10~25質量%である。共重合体(D2)のフッ素原子含有率は、用いた重合性単量体の合計質量を基準として、フッ素原子の質量比率から算出される値である。
 フッ素系界面活性剤(D)の具体例としては、メガファック(商標)F-251、F-281、F-430、F-444、R-40、F-553、F-554、F-555、F-556、F-557、F-558、F-559、F-562、及びF-563(商品名、DIC株式会社)、並びにサーフロン(商標)S-242、S-243、S-386、S-420、及びS-611(商品名、AGCセイミケミカル株式会社)が挙げられる。フッ素系界面活性剤(D)は、好ましくはメガファック(商標)F-563、F-559、F-554、R-40、又はF-562であり、より好ましくはメガファック(商標)F-563、F-554、又はR-40である。
 ポジ型感光性樹脂組成物中のフッ素系界面活性剤(D)の含有量は、樹脂成分の合計100質量部を基準として、好ましくは0.01質量部~5質量部、より好ましくは0.03質量部~3質量部、更に好ましくは0.05質量部~2質量部である。フッ素系界面活性剤(D)の含有量が、上記合計100質量部を基準として0.01質量部以上であれば、ポジ型感光性樹脂組成物のレベリング性が改善されるため、ポジ型感光性樹脂組成物を均一に基板に塗布することができ、これにより疎水性樹脂(A)の偏在化を促進することができる。フッ素系界面活性剤(D)の含有量が、上記合計100質量部を基準として5質量部以下であれば、ポストベーク後の硬化膜に悪影響を与えずに、ポジ型感光性樹脂組成物のレベリング性を高め、かつ疎水性樹脂(A)の偏在化を促進することができる。
〈クレゾールノボラック樹脂〉
 ポジ型感光性樹脂組成物は、クレゾールノボラック樹脂を含む。クレゾールノボラック樹脂を添加することにより、段差部分における表面荒れ及び細孔の発生を抑制することができる。いかなる理論に拘束される訳ではないが、ポジ型感光性樹脂組成物において、樹脂成分として付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)と式(1)で表されるノボラック骨格を有するアルカリ可溶性樹脂(B)とを用いた場合、被膜内部において疎水性樹脂(A)とアルカリ可溶性樹脂(B)との間で相分離が起き、段差部分において表面荒れ及び細孔が発生する。この樹脂成分にクレゾールノボラック樹脂を添加することにより、疎水性樹脂(A)とアルカリ可溶性樹脂(B)の相溶性が向上し、被膜内部での相分離が抑制される。その結果、段差部分における表面荒れ及び細孔の発生が抑制される。
 クレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、更に好ましくは1500以上である。クレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは17500以下、より好ましくは15000以下、更に好ましくは12500以下である。これらの下限値と上限値の組み合わせは、いかなる組み合わせでもよい。クレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは500~17500、より好ましくは1000~15000、更に好ましくは1500~12500である。重量平均分子量を上記範囲とすることで、パターン底部の残渣を発生させずに、段差部の平滑性を改善することができる。
 クレゾールノボラック樹脂としては、例えば、TR4020G、TR4080G、及びTR4000B(以上、商品名、旭有機材株式会社)が挙げられる。
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物は、固形分100質量%を基準として、クレゾールノボラック樹脂を0.1質量%~40質量%、好ましくは0.2質量%~30質量%、より好ましくは0.3質量%~20質量%含む。クレゾールノボラック樹脂の含有量が、固形分100質量%を基準として0.1質量%以上であれば、十分に段差部の表面平滑性を改善することができる。クレゾールノボラック樹脂の含有量が、固形分100質量%を基準として40質量%以下であれば、感度の低下及び未露光部の溶解性への影響が生じない。
 ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、クレゾールノボラック樹脂を好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上、更に好ましくは0.7質量%以上含む。ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、クレゾールノボラック樹脂を好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下含む。これらの下限値と上限値の組み合わせは、いかなる組み合わせでもよい。ポジ型感光性樹脂組成物は、樹脂成分の合計質量を基準として、クレゾールノボラック樹脂を好ましくは0.5質量%~35質量%、より好ましくは0.6質量%~30質量%、更に好ましくは0.7質量%~25質量%含む。クレゾールノボラック樹脂の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として0.5質量%以上であれば、十分に段差部の表面平滑性を改善することができる。クレゾールノボラック樹脂の含有量が、樹脂成分の合計質量を基準として35質量%以下であれば、感度の低下及び未露光部の溶解性への影響が生じない。
〈着色剤(E)〉
 ポジ型感光性樹脂組成物は、黒色染料及び黒色顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の着色剤(E)を更に含んでもよい。着色剤(E)を含む感光性樹脂組成物を用いて有機EL素子に黒色の隔壁を形成することにより、有機ELディスプレイ等の表示装置の視認性を向上させることができる。この実施態様では、着色剤(E)が存在するために露光時の放射線の透過量が被膜の表面から内部にかけて急激に低下する。そのため、キノンジアジド化合物(C)由来のカルボン酸化合物は、被膜表面の近傍では比較的多く発生するが、被膜内部では発生しにくい。キノンジアジド化合物(C)由来のカルボン酸化合物は被膜中での拡散性が低いため、被膜表面の近傍に留まって露光部の被膜表面の溶解促進に寄与する。被膜内部は疎水性樹脂(A)の濃度が相対的に低いためにアルカリ可溶性が相対的に高い。そのため、被膜内部まで十分に放射線が透過しない場合であっても、この実施態様のポジ型感光性樹脂組成物を用いることにより、高感度で高精度の厚膜パターンを形成することができる。
 黒色染料としては、例えば、ソルベントブラック27~47のカラーインデックス(C.I.)で規定される染料が挙げられる。黒色染料は、好ましくは、ソルベントブラック27、29又は34のC.I.で規定されるものである。ソルベントブラック27~47のC.I.で規定される染料のうち少なくとも1種類を黒色染料として用いた場合、硬化後のポジ型感光性樹脂組成物の被膜の遮光性を維持することができる。黒色染料を含むポジ型感光性樹脂組成物は、黒色顔料を含むポジ型感光性樹脂組成物と比較して、現像時に着色剤の残渣が少なく、高精細のパターンを形成することができる。
 黒色顔料としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、チタンブラック、ペリレン系顔料、及びラクタム系顔料が挙げられる。これらの黒色顔料に表面処理を施したものを使用することもできる。市販のペリレン系顔料の例としては、BASF社のK0084、K0086、ピグメントブラック21、30、31、32、33、及び34が挙げられる。市販のラクタム系顔料の例としては、BASF社のIrgaphor(商標)ブラック S0100CFが挙げられる。高い遮光性を有することから、黒色顔料は、好ましくはカーボンブラック、チタンブラック、ペリレン系顔料、及びラクタム系顔料からなる群より選択される少なくとも1種である。
 ポジ型感光性樹脂組成物中の着色剤(E)の含有量は、樹脂成分の合計100質量部を基準として、好ましくは10~150質量部であり、より好ましくは15~100質量部であり、更に好ましくは20~80質量部である。着色剤(E)の含有量が、上記合計100質量部を基準として10質量部以上であれば、十分な遮光性を得ることができ、特に着色剤(E)が黒色染料を含む場合、硬化後の被膜の遮光性を維持することができる。着色剤(E)の含有量が、上記合計100質量部を基準として150質量部以下であれば、残膜率及び感度が適切であり、特に着色剤(E)が黒色染料を含む場合、被膜に高い耐熱性を付与することができる。
〈任意成分〉
 ポジ型感光性樹脂組成物は任意成分として、溶解促進剤(F)、熱硬化剤、フッ素系界面活性剤(D)以外の第2界面活性剤、着色剤(E)以外の第2着色剤等を含むことができる。本開示において、任意成分は(A)~(E)、クレゾールノボラック樹脂、及びアルカリ可溶性官能基を有する共重合体のいずれにも当てはまらないものと定義する。
〈溶解促進剤(F)〉
 ポジ型感光性樹脂組成物は、現像時にアルカリ可溶性部分の現像液への溶解性を向上させるための溶解促進剤(F)を更に含んでもよい。溶解促進剤(F)として、カルボキシ基を有する化合物及びフェノール性水酸基を有する化合物からなる群より選択される有機低分子化合物が挙げられる。溶解促進剤(F)は、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。
 本開示において「低分子化合物」とは分子量1000以下の化合物をいう。上記有機低分子化合物は、1若しくは複数のカルボキシ基又は複数のフェノール性水酸基を有しておりアルカリ可溶性である。
 そのような有機低分子化合物としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、ジエチル酢酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪族モノカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチルコハク酸、テトラメチルコハク酸、シトラコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;トリカルバリル酸、アコニット酸、カンホロン酸等の脂肪族トリカルボン酸;安息香酸、トルイル酸、クミン酸、メシチレン酸等の芳香族モノカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、ピロメリット酸、ヘミメリット酸等の芳香族ポリカルボン酸;ジヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸、没食子酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸;フェニル酢酸、ヒドロアトロパ酸、ヒドロケイ皮酸、マンデル酸、フェニルコハク酸、アトロパ酸、ケイ皮酸、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸ベンジル、シンナミリデン酢酸、クマル酸、ウンベル酸等のその他のカルボン酸;カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、1,2,4-ベンゼントリオール、ピロガロール、フロログルシノール、ビスフェノール等の芳香族ポリオールなどが挙げられる。
 ポジ型感光性樹脂組成物中の溶解促進剤(F)の含有量は、樹脂成分の合計100質量部を基準として、0.1質量部~50質量部とすることができ、好ましくは1質量部~35質量部であり、より好ましくは2質量部~20質量部である。溶解促進剤(F)の含有量が、上記合計100質量部を基準として0.1質量部以上であれば、樹脂成分の溶解を効果的に促進することができ、50質量部以下であれば樹脂成分の過度の溶解を抑制して、被膜のパターン形成性、及び表面品質を高めることができる。
[コーティング組成物]
〈溶媒(G)〉
 ポジ型感光性樹脂組成物は、溶媒(G)に溶解又は分散させて溶液状態又は分散液状態のコーティング組成物として用いることができる。例えば、疎水性樹脂(A)、アルカリ可溶性樹脂(B)、及びクレゾールノボラック樹脂、並びに必要に応じてアルカリ可溶性官能基を有する共重合体を溶媒(G)に溶解して得られた溶液に、キノンジアジド化合物(C)、及びフッ素系界面活性剤(D)、並びに必要に応じて溶解促進剤(E)、熱硬化剤、その他界面活性剤等の任意成分を所定の割合で混合することにより、ポジ型感光性樹脂組成物を含むコーティング組成物を調製することができる。コーティング組成物は、溶媒(G)の量を変化させることにより、使用する塗布方法に適した粘度に調整することができる。
 溶媒(G)としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル;メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコール化合物;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エチルエーテルアセテート等のプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート化合物;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン;2-ヒドロキシプロピオン酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-2-メチルブタン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、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、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル;及びN-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド化合物が挙げられる。溶媒(G)は、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。
 コーティング組成物の固形分濃度は、使用目的により適宜決定することができる。例えば、コーティング組成物の固形分濃度は1~60質量%としてもよく、3~50質量%、又は5~40質量%としてもよい。
 顔料を使用する場合の分散混合方法については公知の方法を使用することができる。例えば、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、ペイントシェーカー、ロッキングミル等のボール型、ニーダー、パドルミキサー、プラネタリミキサー、ヘンシェルミキサー等のブレード型、3本ロールミキサー等のロール型、その他としてライカイ機、コロイドミル、超音波、ホモジナイザー、自転・公転ミキサーなどを使用してもよい。分散効率及び微分散化の観点からビーズミルを使用することが好ましい。
 調製されたコーティング組成物は、通常、使用前にろ過される。ろ過の手段としては、例えば孔径0.05~1.0μmのミリポアフィルターが挙げられる。
 このように調製されたコーティング組成物は、長期間の貯蔵安定性にも優れている。
[ポジ型感光性樹脂組成物の使用方法]
 ポジ型感光性樹脂組成物を放射線リソグラフィーに使用する場合、まず、ポジ型感光性樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散してコーティング組成物を調製する。次に、コーティング組成物を基板表面に塗布し、加熱等の手段により溶媒を除去して、被膜を形成することができる。基板表面へのコーティング組成物の塗布方法は特に限定されず、例えば、スプレー法、ロールコート法、スリット法、又はスピンコート法を使用することができる。
 コーティング組成物を基板表面に塗布した後、通常、加熱により溶媒を除去して被膜を形成する(プリベーク)。加熱条件は各成分の種類及び配合割合によっても異なるが、通常70~130℃で、例えばホットプレート上なら30秒~20分間、オーブン中では1~60分間加熱処理をすることによって被膜を得ることができる。一実施態様では、形成された被膜の厚さは2~3μmである。
 次にプリベークされた被膜に所定のパターンを有するフォトマスクを介して放射線(例えば、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、ガンマ線、又はシンクロトロン放射線)を照射する(露光工程)。好ましい放射線は、250~450nmの波長を有する紫外線乃至可視光線である。一実施態様では、放射線はi線である。別の実施態様では、放射線はghi線である。
 露光工程の後、被膜を現像液に接触させることにより現像し、不要な部分を除去して被膜にパターンを形成する(現像工程)。現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、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化合物;エチルアミン、n-プロピルアミン等の第一級アミン;ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン等の第二級アミン;トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三級アミン;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;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第四級アンモニウム塩;及びピロール、ピペリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノナン等の環状アミン等のアルカリ化合物の水溶液を用いることができる。アルカリ水溶液に、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒、界面活性剤などを適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。現像時間は通常30~180秒間である。現像方法は液盛り法、シャワー法、ディッピング法等のいずれでもよい。現像後、流水洗浄を30~90秒間行い、不要な部分を除去し、圧縮空気又は圧縮窒素で風乾させることによって、被膜にパターンを形成することができる。
 その後、パターンが形成された被膜を、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により、例えば100~350℃で、20~200分間加熱処理をすることによって硬化被膜を得ることができる(ポストベーク、加熱処理工程)。加熱処理において、温度を一定に維持してもよく、温度を連続的に上昇させてもよく、段階的に上昇させてもよい。加熱処理は、窒素ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
〈残膜率〉
 一実施態様では、ポジ型感光性樹脂組成物をプリベーク後の膜厚が3.0±0.3μmになるように塗布し、125℃で120秒プリベークして被膜を形成した後、温度23℃にて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で60秒間アルカリ現像したときに、下式:
残膜率(%)=現像後の膜厚(μm)/現像前の膜厚(μm)
で定義される残膜率が90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上である。残膜率は未露光部の溶解性の指標であり、残膜率が高いほど露光部と未露光部の溶解性の差が大きく、高低差の大きい厚膜パターンを高精度で形成することができる。
〈光学濃度〉
 ポジ型感光性樹脂組成物が着色剤(E)を含む実施態様において、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化被膜の光学濃度(OD値)は、膜厚1μmあたり0.5以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましく、1.0以上であることが更に好ましい。硬化被膜のOD値が膜厚1μmあたり0.5以上であれば、十分な遮光性を得ることができる。
 一実施態様の有機EL素子隔壁又は有機EL素子絶縁膜の製造方法は、ポジ型感光性樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散してコーティング組成物を調製すること、コーティング組成物を基材に塗布して被膜を形成すること、被膜に含まれる溶媒を除去して被膜を乾燥すること、乾燥した被膜に放射線をフォトマスク越しに照射して被膜を露光すること、露光された被膜を現像液に接触させることにより現像して、被膜にパターンを形成すること、及びパターンが形成された被膜を100℃~350℃の温度で加熱処理して、有機EL素子隔壁又は有機EL素子絶縁膜を形成することを含む。本開示のポジ型感光性樹脂組成物は、ポジ型感光性樹脂組成物が着色剤(E)を含む実施態様においても、高感度で高精度の厚膜パターンを形成することができる。
[有機EL素子隔壁]
 一実施態様は、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子隔壁である。ポジ型感光性樹脂組成物は着色剤(E)を含むことが好ましい。
[有機EL素子絶縁膜]
 一実施態様は、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子絶縁膜である。ポジ型感光性樹脂組成物は着色剤(E)を含むことが好ましい。
[有機EL素子]
 一実施態様は、ポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子である。ポジ型感光性樹脂組成物は着色剤(E)を含むことが好ましい。
 以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
(1)原料
 実施例及び比較例で使用した原料を以下のとおり製造又は入手した。
 樹脂の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)に関しては、以下の測定条件で、ポリスチレンの標準物質を使用して作成した検量線を用いて算出した。
 装置名:Shodex(商標)GPC-101
 カラム:Shodex(商標)LF-804
 移動相:テトラヒドロフラン
 流速:1.0mL/分
 検出器:Shodex(商標)RI-71
 温度:40℃
[製造例1]アルカリ可溶性官能基を有する共重合体(PCX-01):フェノール性水酸基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体の製造
 4-ヒドロキシフェニルメタクリレート(昭和電工株式会社「PQMA」)28.0g、及びN-シクロヘキシルマレイミド(株式会社日本触媒)7.89gを、溶媒である1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)77.1gに、重合開始剤としてV-601(ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、富士フイルム和光純薬株式会社)3.66gを、1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)14.6gにそれぞれ完全に溶解させた。得られた2つの溶液を、300mLの3つ口型フラスコ中、窒素ガス雰囲気下で85℃に加熱した1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)61.2gに同時に2時間かけて滴下し、その後85℃で3時間反応させた。室温まで冷却した反応溶液を815gのトルエン中に滴下し、共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体をろ過により回収し、90℃で4時間真空乾燥し白色の粉体を33.4g回収した。得られたPCX-01の数平均分子量は6600、重量平均分子量は11600であった。
[製造例2]アルカリ可溶性官能基を有する共重合体(PCX-02e):フェノール性水酸基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体の製造
 4-ヒドロキシフェニルメタクリレート(昭和電工株式会社「PQMA」)25.5g、及びN-シクロヘキシルマレイミド(株式会社日本触媒)4.50gを、溶媒である1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)77.1gに、重合開始剤としてV-601(ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、富士フイルム和光純薬株式会社)3.66gを、1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)14.6gにそれぞれ完全に溶解させた。得られた2つの溶液を、300mLの3つ口型フラスコ中、窒素ガス雰囲気下で85℃に加熱した1-メトキシ-2-プロピルアセテート(株式会社ダイセル)61.2gに同時に2時間かけて滴下し、その後85℃で3時間反応させた。室温まで冷却した反応溶液を815gのトルエン中に滴下し、共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体をろ過により回収し、90℃で4時間真空乾燥し白色の粉体を32.4g回収した。得られたPCX-02eの数平均分子量は3100、重量平均分子量は6700、フェノール性水酸基当量は210であった。
[製造例3]疎水性樹脂(A):ケイ素含有基を有する樹脂(PCX-02e-TBDMS34)の製造
 4-ヒドロキシフェニルメタクリレート(昭和電工株式会社「PQMA」)15.9g、4-tert-ブチルジメチルシリルオキシフェニルメタクリレート(PQMA-TBDMS)16.6g、及びN-シクロヘキシルマレイミド(東京化成工業株式会社)4.62gを、溶媒であるイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)55.8gに完全に溶解させた。重合開始剤としてV-601(ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、富士フイルム和光純薬株式会社)2.86gを、イソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)4.29gに完全に溶解させた。得られた2つの溶液を、還流管が付いた300mLの3つ口型フラスコ中、窒素ガス雰囲気下で89℃に加熱したイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)90.5gに、同時に2時間かけて滴下し、その後、89℃で4時間反応させた。室温まで冷却した反応溶液50gを、250gのヘキサンに滴下し、共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体をろ過により回収し、80℃で5時間真空乾燥し、白色の粉体(PCX-02e-TBDMS34)を9.73g回収した。得られたPCX-02e-TBDMS34の数平均分子量は3753、重量平均分子量は7581であった。PCX-02e-TBDMS34において、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位と式(4)で表される構造単位と式(5)で表される構造単位のモル比は、式(3):式(4):式(5)=32:7:61であり、全構造単位を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する構造単位は61mol%であった。ケイ素原子の含有量は、PCX-02e-TBDMS34の質量を基準として、4.0質量%であった。
[製造例4]疎水性樹脂(A):ケイ素含有基を有する樹脂(PCX-02e-TES34)の製造
 4-ヒドロキシフェニルメタクリレート(昭和電工株式会社「PQMA」)15.9g、4-トリエチルシリルオキシフェニルメタクリレート(PQMA-TES)16.6g、及びN-シクロヘキシルマレイミド(東京化成工業株式会社)4.62gを、溶媒であるイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)55.8gに完全に溶解させた。重合開始剤としてV-601(ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、富士フイルム和光純薬株式会社)2.86gを、イソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)4.29gに完全に溶解させた。得られた2つの溶液を、還流管が付いた300mLの3つ口型フラスコ中、窒素ガス雰囲気下で89℃に加熱したイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)90.4gに、同時に2時間かけて滴下し、その後、89℃で4時間反応させた。室温まで冷却した反応溶液50gを、200gのヘキサンと50gのトルエンの混合溶媒に滴下し、共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体をろ過により回収し、80℃で5時間真空乾燥し、白色の粉体(PCX-02e-TES34)を9.49g回収した。得られたPCX-02e-TES34の数平均分子量は3847、重量平均分子量は7534であった。PCX-02e-TES34において、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位と式(4)で表される構造単位と式(5)で表される構造単位のモル比は、式(3):式(4):式(5)=32:7:61であり、全構造単位を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する構造単位は61mol%であった。ケイ素原子の含有量は、PCX-02e-TES34の質量を基準として、4.0質量%であった。
[製造例5]疎水性樹脂(A):フッ素含有基を有する樹脂(PCX-02e-C6SFMA36)の製造
 4-ヒドロキシフェニルメタクリレート(昭和電工株式会社「PQMA」)12.1g、2-パーフルオロヘキシルエチルメタクリレート(東京化成工業株式会社)20.5g、及びN-シクロヘキシルマレイミド(東京化成工業株式会社)3.62gを、溶媒であるイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)84.5gに完全に溶解させた。重合開始剤としてV-601(ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、富士フイルム和光純薬株式会社)3.74gを、イソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)14.9gに完全に溶解させた。得られた2つの溶液を、還流管が付いた300mLの3つ口型フラスコ中、窒素ガス雰囲気下で89℃に加熱したイソプロピルアセテート(神港有機化学工業株式会社)51.0gに、同時に2時間かけて滴下し、その後、89℃で4時間反応させた。室温まで冷却した反応溶液50gを、250gのヘキサンに滴下し、共重合体を沈殿させた。沈殿した共重合体をろ過により回収し、80℃で5時間真空乾燥し、白色の粉体(PCX-02e-C6SFMA36)を5.58g回収した。得られたPCX-02e-C6SFMA36の数平均分子量は2869、重量平均分子量は5743であった。PCX-02e-C6SFMA36において、2-パーフルオロヘキシルエチルメタクリレートに由来する構造単位と式(4)で表される構造単位と式(5)で表される構造単位のモル比は36:6:58であり、全構造単位を基準として、アルカリ可溶性官能基を有する構造単位は58mol%であった。フッ素原子の含有量は、PCX-02e-C6SFMA36の質量を基準として、24質量%であった。
[製造例6]アルカリ可溶性樹脂(B):エポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂(N695OH70)の製造
 300mLの3つ口型フラスコに溶媒としてγ-ブチロラクトン(三菱ケミカル株式会社)75.2g、及びEPICLON(商標)N-695(DIC株式会社、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量214)37.8gを仕込み、窒素ガス雰囲気下、60℃で溶解させた。そこへヒドロキシ安息香酸化合物として3,5-ジヒドロキシ安息香酸(富士フイルム和光純薬株式会社)20.1g(エポキシ1当量に対して0.65当量)、及び反応触媒としてトリフェニルホスフィン(東京化成工業株式会社)0.166g(0.660mmol)を追加し、110℃で21時間反応させた。反応溶液を室温に戻し、γ-ブチロラクトンで固形分20質量%に希釈し、溶液をろ過して274.2gのエポキシ基及びフェノール性水酸基を有する樹脂(N695OH70)の溶液を得た。得られた反応物の数平均分子量は3000、重量平均分子量は5100、エポキシ当量は2200、フェノール性水酸基当量は161であった。
[疎水性樹脂(A)]
 疎水性樹脂(A)として、製造例3のPCX-02e-TBDMS34、及び製造例4のPCX-02e-TES34(ケイ素含有基を有する樹脂)、並びに製造例5のPCX-02e-C6SFMA36(フッ素含有基を有する樹脂)を使用した。
[アルカリ可溶性樹脂(B)]
 アルカリ可溶性樹脂(B)として、製造例6のN695OH70を使用した。
[キノンジアジド化合物(C)]
 キノンジアジド化合物(C)として、TS-150A及びTS-200A(4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(TrisP-PA)と6-ジアゾ-5,6-ジヒドロ-5-オキソナフタレン-1-スルホン酸(1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸)とのエステル、東洋合成工業株式会社);TPPA(4)-150DF(4,4’-[1-[4-[1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(TrisP-PA)の1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸エステル、東洋合成工業株式会社);並びにTHDPP-280(2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(2’,4’-ジヒドロキシフェニル)プロパンの1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸エステル、東洋合成工業株式会社)を使用した。
 TS-150A及びTS-200Aの構造を以下に示す。TS-150Aは、1分子あたり3個のRのうち、平均で1.5個のRがキノンジアジド構造を有する。TS-200Aは、1分子あたり3個のRのうち、平均で2.0個のRがキノンジアジド構造を有する。
[フッ素系界面活性剤(D)]
 フッ素系界面活性剤(D)として、メガファック(商標)F-554、メガファック(商標)R-40、及びメガファック(商標)F-563(全てDIC株式会社)を使用した。
[クレゾールノボラック樹脂]
 クレゾールノボラック樹脂として、TR4080G(重量平均分子量(Mw):4785)、TR4020G(重量平均分子量(Mw):9920)、及びTR4000B(重量平均分子量(Mw):3021)(全て旭有機材株式会社)を使用した。
[アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体の共重合体]
 アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体の共重合体として、製造例1のPCX-01、及び製造例2のPCX-02eを使用した。
 フェノールノボラック樹脂として、ショウノール(商標)BRG-556(重量平均分子量(Mw):558以下、昭和電工株式会社製)、ショウノール(商標)BRG-558(重量平均分子量(Mw):3000、昭和電工株式会社製)、及びBRN-5834Y(重量平均分子量(Mw):7400、昭和電工株式会社製)を使用した。
[着色剤(E)]
 着色剤として、黒色染料であるVALIFAST(商標)BLACK 3820(ソルベントブラック27のC.I.で規定される黒色染料、オリエント化学工業株式会社)、及びVALIFAST(商標)BLACK 3804(ソルベントブラック34のC.I.で規定される黒色染料、オリエント化学工業株式会社)を使用した。
[溶解促進剤(F)]
 溶解促進剤(F)としてフロログルシノールを使用した。
[溶媒(G)]
 溶媒(G)としてγ-ブチロラクトン(GBL)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(PGMEA)の混合溶媒(GBL:PGMEA=40:60(質量比))を使用した。
(2)評価方法
 実施例及び比較例で使用した評価方法は以下のとおりである。
[感度]
 ガラス基板(大きさ100mm×100mm×1mm)にポジ型感光性樹脂組成物を乾燥膜厚が3.0±0.3μmになるようにバーコートし、常温真空乾燥60秒間の後、蓋つきホットプレート上125℃で120秒加熱してプリベークを行った。超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置(商品名マルチライトML-251A/B、ウシオ電機株式会社)で石英製のフォトマスク(φ10μmの開口パターンを有するもの)を介して被膜を露光した。露光量は紫外線積算光量計(商品名UIT-150 受光部 UVD-S365、ウシオ電機株式会社)を用いて測定した。露光後、スピン現像装置(AD-1200、滝沢産業株式会社)を用い、温度23℃にて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で60秒間アルカリ現像を行なった。露光量を変えながら上記手順を繰り返して、現像後にガラス基板に完全に達するホール径10μmのパターンが形成できる最小露光量(mJ/cm)を感度とした。
[中間露光部Raの評価方法]
 ガラス基板(大きさ100mm×100mm×1mm)にポジ型感光性樹脂組成物を乾燥膜厚が3.0±0.3μmになるようにバーコートし、常温真空乾燥60秒間の後、蓋つきホットプレート上125℃で120秒加熱してプリベークを行った。乾燥被膜を、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置(商品名マルチライトML-251A/B、ウシオ電機株式会社)で水銀露光用バンドパスフィルター(商品名HB0365、朝日分光株式会社)を介して露光した。露光量を紫外線積算光量計(商品名UIT-150 受光部 UVD-S365、ウシオ電機株式会社)を用いて測定し、露光量が各配合の感度の25%となるように調整した。露光後、スピン現像装置(AD-1200、滝沢産業株式会社)を用い、温度23℃にて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で、80秒間現像した。その後、イナートオーブンにおいて、窒素ガス雰囲気下で250℃、60分間ポストベークを行い、測定サンプルを得た。得られたサンプルの表面をレーザーマイクロスコープ(VK-X200、株式会社キーエンス)を用いて、倍率50倍、測定ピッチ0.02μmで算術平均荒さRaを測定し、中間露光部Raとした。中間露光部の荒れ具合の評価について、Raが0.06未満を合格、0.06以上を不合格とした。
[中間露光部の細孔有無]
 ガラス基板(大きさ100mm×100mm×1mm)にポジ型感光性樹脂組成物を乾燥膜厚が3.0±0.3μmになるようにバーコートし、常温真空乾燥60秒間の後、蓋つきホットプレート上125℃で120秒加熱してプリベークを行った。乾燥被膜を、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置(商品名マルチライトML-251A/B、ウシオ電機株式会社)で水銀露光用バンドパスフィルター(商品名HB0365、朝日分光株式会社)を介して露光した。露光量を紫外線積算光量計(商品名UIT-150 受光部 UVD-S365、ウシオ電機株式会社)を用いて測定し、露光量が各配合の感度の25%となるように調整した。露光後、スピン現像装置(AD-1200、滝沢産業株式会社)を用い、温度23℃にて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で、80秒間現像した。その後、イナートオーブンにおいて、窒素ガス雰囲気下で250℃、60分間ポストベークを行い、測定サンプルを得た。得られたサンプルを10mm角に切り出し、全自動イオンコーター(JFC1500、日本電子株式会社)でサンプル表面を25s×2セットの条件で白金蒸着し、FE-SEM(JSM-7600F、日本電子株式会社)にサンプルを導入し、加速電圧2.0kV、LEI(Lower Secondary Electron Image)モードで、倍率15000倍においてサンプルを観察した。細孔有無の評価について、図1の(A)(比較例1)のように、サンプル表面に微細な穴(細孔)が見られる場合を細孔有とし、図1の(B)(実施例1)のように、サンプル表面に微細な穴(細孔)が見られない場合を細孔無しとした。
[未露光部溶解性]
 ガラス基板(大きさ100mm×100mm×1mm)にポジ型感光性樹脂組成物を乾燥膜厚が3.0±0.3μmになるようにバーコートし、常温真空乾燥60秒間の後、蓋つきホットプレート上125℃で120秒加熱してプリベークを行った。乾燥膜厚を光学式膜厚測定装置(F20-NIR、フィルメトリクス株式会社)を用いて測定した後、スピン現像装置(AD-1200、滝沢産業株式会社)を用い、温度23℃にて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で60秒間アルカリ現像を行なった。アルカリ現像後の膜厚を再び光学式膜厚測定装置(F20-NIR、フィルメトリクス株式会社)を用いて測定し、現像前後で溶解した膜厚(μm)を未露光部溶解性の指標とした。未露光部溶解性が0μmであることは、下式:
 残膜率(%)=現像後の膜厚(μm)/現像前の膜厚(μm)
で定義される残膜率が100%であることと等価である。
[硬化被膜のOD値]
 ガラス基板(大きさ100mm×100mm×1mm)にポジ型感光性樹脂組成物を乾燥膜厚が約1.5μmになるようにスピンコートし、ホットプレート上125℃で120秒加熱してプリベークを行った。その後、窒素ガス雰囲気下250℃で60分硬化させることにより被膜を得た。硬化後の被膜のOD値を透過濃度計(BMT-1、サカタインクスエンジニアリング株式会社)で測定し、ガラスのみのOD値で補正を行って、被膜の厚さ1μm当たりのOD値に換算した。被膜の厚みは光学式膜厚測定装置(F20-NIR、フィルメトリクス株式会社)を用いて測定した。
(3)ポジ型感光性樹脂組成物の調製及び評価
[実施例1~14、比較例1~4]
 表1に記載の組成で樹脂成分及びフェノールノボラック樹脂を溶媒(G)中で混合して溶解して得られた溶液に、表1に記載のキノンジアジド化合物(C)、フッ素系界面活性剤(D)、着色剤(E)、及び溶解促進剤(F)を加えて、更に混合した。成分が溶解したことを目視で確認した後、孔径0.22μmのミリポアフィルターで濾過し、固形分濃度12質量%のポジ型感光性樹脂組成物を調製した。表1における組成の質量部は固形分換算値である。実施例1~14、及び比較例1~4のポジ型感光性樹脂組成物の評価結果を表1に示す。
 表1の評価結果より、実施例1~14のポジ型感光性樹脂組成物は、その未露光部溶解性が0μmであることから、露光部と未露光部のコントラストを増加させることができ、更に中間露光部の表面荒れが小さく、細孔も観察されなかったことから段差構造を有する厚膜パターンを高精度で形成することができると判断した。更に、現像後にホール径10μmのパターンが形成できる露光量が300mJ/cm以下であり、高感度であることも確認された。これに対し、クレゾールノボラック樹脂に代えてフェノールノボラック樹脂を添加した比較例1~3のポジ型感光性樹脂組成物、及び、クレゾールノボラック樹脂を添加しなかった比較例4のポジ型感光性樹脂組成物は、中間露光部Raが不合格(0.06以上)であり、サンプル表面に細孔が観察された。フェノールノボラック樹脂の場合、ベンゼン環上にアルキル基が無いため、アルカリ可溶性樹脂(B)には相溶するが、疎水性樹脂(A)に相溶できず、結果として両者の相分離を和らげる効果がないと推定される。このことから、クレゾールノボラック樹脂を添加することにより、段差部分における表面荒れ及び細孔の発生を抑制できることが確認された。
 本開示によるポジ型感光性樹脂組成物は、有機EL素子の隔壁又は絶縁膜を形成する放射線リソグラフィーに好適に利用することができる。特に、着色剤(E)を含む実施態様のポジ型感光性樹脂組成物から形成された隔壁又は絶縁膜を備えた有機EL素子は、良好なコントラストを示す表示装置の電子部品として好適に使用される。

Claims (18)

  1.  付加(共)重合体である疎水性樹脂(A)と、
     式(1)で表される構造単位を有するアルカリ可溶性樹脂(B)と、
     キノンジアジド化合物(C)と、
     フッ素系界面活性剤(D)と、
     クレゾールノボラック樹脂と
    を含むポジ型感光性樹脂組成物。
    (式(1)において、xは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有する有機基である。)
  2.  前記式(1)中、前記アルカリ可溶性官能基がフェノール性水酸基である、請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  3.  前記アルカリ可溶性樹脂(B)が、式(2)で表される構造単位を更に有する、請求項1に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
    (式(2)において、yは0~3の整数であり、Rはそれぞれ独立に炭素原子数1~5のアルキル基であり、Rはアルカリ可溶性官能基を有さない有機基である。)
  4.  前記式(2)中、Rがエポキシ基を有する有機基である、請求項3に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  5.  前記アルカリ可溶性樹脂(B)が、前記アルカリ可溶性樹脂(B)の全構造単位を基準として、前記式(1)で表される構造単位と前記式(2)で表される構造単位を合計で30mol%~100mol%の量で含む、請求項3又は4に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  6.  前記クレゾールノボラック樹脂の重量平均分子量(Mw)が500~17500である、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  7.  前記クレゾールノボラック樹脂を、樹脂成分の合計質量を基準として0.5質量%~35質量%含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  8.  前記疎水性樹脂(A)が、ケイ素含有基及びフッ素含有基からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する樹脂である、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  9.  前記疎水性樹脂(A)が、式(3)
    (式(3)において、Rは水素原子又は炭素原子数1~5のアルキル基であり、RはSiRで表され、R、R及びRはそれぞれ独立して炭素原子数1~8のアルキル基又は炭素原子数6~20のアリール基であり、rは0~5の整数であり、sは0~5の整数であり、但しr+sは1~5の整数である。)
    で表される構造単位を有し、sが1以上の整数である式(3)で表される構造単位を少なくとも1つ有する、請求項8に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  10.  前記疎水性樹脂(A)が、式(4)
    (式(4)において、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子、又は炭素原子数1~3のアルキル基であり、R12は、水素原子、炭素原子数1~6の直鎖アルキル基、炭素原子数3~12の環状アルキル基、フェニル基、又はヒドロキシ基、炭素原子数1~6のアルキル基及び炭素原子数1~6のアルコキシ基からなる群より選択される少なくとも1種で置換されたフェニル基である。)
    で表される構造単位を更に有する、請求項9に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  11.  前記フッ素系界面活性剤(D)が、フッ素化アルキル基及びフッ素化アルキレン基からなる群より選ばれる少なくとも1つのフッ素化炭化水素基を有するアクリル系共重合体を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  12.  アルカリ可溶性官能基を有する重合性単量体とその他の重合性単量体との共重合体であって、前記式(1)で表される構造単位を有しないアルカリ可溶性樹脂を更に含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  13.  黒色染料及び黒色顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の着色剤(E)を更に含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  14.  前記着色剤(E)を、樹脂成分の合計100質量部を基準として10質量部~150質量部含む、請求項13に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  15.  前記ポジ型感光性樹脂組成物の硬化被膜の光学濃度(OD値)が膜厚1μmあたり0.5以上である、請求項13に記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  16.  請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子隔壁。
  17.  請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子絶縁膜。
  18.  請求項1~4のいずれか一項に記載のポジ型感光性樹脂組成物の硬化物を含む有機EL素子。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241741A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Jsr Corp ソルダーレジスト用ポジ型ドライフィルム及びその硬化物並びにそれを備える回路基板及び電子部品
WO2017069172A1 (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 昭和電工株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物
JP2020126822A (ja) * 2019-02-06 2020-08-20 昭和電工株式会社 感光性樹脂組成物、有機el素子隔壁、及び有機el素子
WO2020246517A1 (ja) * 2019-06-03 2020-12-10 昭和電工株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、及び有機el素子隔壁
WO2023080254A1 (ja) * 2021-11-08 2023-05-11 株式会社レゾナック ポジ型感光性樹脂組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241741A (ja) * 2007-03-23 2008-10-09 Jsr Corp ソルダーレジスト用ポジ型ドライフィルム及びその硬化物並びにそれを備える回路基板及び電子部品
WO2017069172A1 (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 昭和電工株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物
JP2020126822A (ja) * 2019-02-06 2020-08-20 昭和電工株式会社 感光性樹脂組成物、有機el素子隔壁、及び有機el素子
WO2020246517A1 (ja) * 2019-06-03 2020-12-10 昭和電工株式会社 ポジ型感光性樹脂組成物、及び有機el素子隔壁
WO2023080254A1 (ja) * 2021-11-08 2023-05-11 株式会社レゾナック ポジ型感光性樹脂組成物

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