CN116149136A - 感光性组合物、层叠体、图案形成方法及带图案的层叠体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种形成含有抑制迁移且能够进行碱显影的金属纳米材料的层的感光性组合物、层叠体、图案形成方法及带图案的层叠体。在该感光性组合物、层叠体、图案形成方法及带图案的层叠体中,该感光性组合物含有金属纳米材料和碱溶性化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种感光性组合物、层叠体、图案形成方法及带图案的层叠体。
背景技术
含有银纳米线等金属纳米材料的层具有高导电性及透明性,因此作为透明导电膜是有用的。并且,含有银纳米线等的层能够形成强度高于一直以来被广泛使用的无机透明导电膜(例如,ITO膜、IZO膜等)的膜,因此期待作为可弯曲且可折叠的触摸面板用透明导电膜的用途。
形成含有银纳米线的层及使用该层的导电性图案的技术例如已在专利文献1~6中公开。
专利文献1:日本特开2019-117794号公报
专利文献2:国际公开第2010/021224号
专利文献3:日本特开2011-175972号公报
专利文献4:国际公开第2014/196154号
专利文献5:国际公开第2013/151052号
专利文献6:国际公开第2015/049939号
若在水分(湿度)较多的环境条件下对印刷电路板施加电压,则容易发生所谓的离子迁移(以下,有时简称为“迁移”),即,导电性图案(以下,有时简称为“图案”)的阳极的金属被离子化而移动至对置的阴极,并再次在阴极生成为金属的现象,有时会在配线间发生短路(short circuit)。在形成这种导电性图案时,例如,如专利文献1~6中公开那样,需要如下工序:在形成含有银纳米线的层之后,层叠其他树脂层等并实施蚀刻等。然而,这种工序容易使水残留在图案上,因此有时会恶化迁移。
发明内容
本发明是鉴于这种状况而完成的,本发明的一实施方式要解决的课题在于,提供一种形成含有抑制迁移且能够进行碱显影的金属纳米材料的层的感光性组合物。
本发明的另一实施方式要解决的课题在于,提供一种含有抑制迁移且能够进行碱显影的金属纳米材料的层叠体。
本发明的另一实施方式要解决的课题在于,提供一种使用上述层叠体的图案形成方法。
本发明的另一实施方式要解决的课题在于,提供一种由上述层叠体获得的带图案的层叠体。
本发明包括以下方式。
<1>一种感光性组合物,其含有金属纳米材料和碱溶性化合物。
<2>根据<1>所述的感光性组合物,其满足下述(1)及(2)中的至少一者。
(1)含有光聚合性化合物,碱溶性化合物为碱溶性树脂。
(2)碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
<3>根据<2>所述的感光性组合物,其中,碱溶性树脂为含羧基树脂。
<4>根据<2>或<3>所述的感光性组合物,其中,碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
<5>一种层叠体,其依次具有:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的感光层。
<6>一种层叠体,其依次具有:
基板;
含有金属纳米材料的层;及
含有碱溶性化合物的感光层。
<7>一种层叠体,其依次具有:
基板;
含有碱溶性化合物的感光层;及
含有金属纳米材料的层。
<8>根据<5>至<7>中任一项所述的层叠体,其满足下述(1)及(2)中的至少一者。
(1)含有光聚合性化合物,碱溶性化合物为碱溶性树脂。
(2)碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
<9>根据<8>所述的层叠体,其中,碱溶性树脂为含羧基树脂。
<10>根据<8>或<9>所述的层叠体,其中,碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
<11>根据<5>至<10>中任一项所述的层叠体,其在感光层的与具有基板的一侧相反的一侧具有阻氧层。
<12>根据<11>所述的层叠体,其中,阻氧层含有选自聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂中的一种以上。
<13>根据<5>至<12>中任一项所述的层叠体,其在基板的两个面具有感光层,
基板的365nm下的吸光度为0.5以上。
<14>一种图案形成方法,其包括:
准备<5>至<12>中任一项所述的层叠体的工序;
对感光层进行图案曝光的工序;及
对经图案曝光的感光层进行显影的工序。
<15>一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板以及含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
<16>一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
<17>一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
<18>一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
<19>一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
<20>根据<15>至<19>中任一项所述的图案形成方法,其中,第一感光层及第二感光层中的至少一个满足下述(1)及(2)中的至少一者。
(1)含有光聚合性化合物,碱溶性化合物为碱溶性树脂。
(2)碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
<21>根据<20>所述的图案形成方法,其中,碱溶性树脂为含羧基树脂。
<22>根据<20>或<21>所述的图案形成方法,其中,碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
<23>根据<15>至<22>中任一项所述的图案形成方法,其中,在第一感光层及第二感光层中的至少一个中,在感光层的与具有基板的一侧相反的一侧具有阻氧层。
<24>根据<23>所述的图案形成方法,其中,阻氧层含有选自聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂中的一种以上。
<25>根据<15>至<24>中任一项所述的图案形成方法,其中,基板的365nm下的吸光度为0.5以上。
<26>一种带图案的层叠体,其包括:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的被图案化的树脂层。
<27>根据<26>所述的带图案的层叠体,其中,碱溶性化合物为碱溶性树脂。
<28>根据<27>所述的带图案的层叠体,其中,碱溶性树脂为含羧基树脂。
发明效果
根据本发明的一实施方式,提供一种形成含有抑制迁移且能够进行碱显影的金属纳米材料的层的感光性组合物。
根据本发明的另一实施方式,提供一种含有抑制迁移且能够进行碱显影的金属纳米材料的层叠体。
根据本发明的另一实施方式,提供一种使用上述层叠体的图案形成方法。
根据本发明的另一实施方式,提供一种由上述层叠体获得的带图案的层叠体。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细说明。另外,本发明并不受以下实施方式的任何限制,可以在本发明的目标范围内适当加以变更来实施。
在本发明中,使用“~”表示的数值范围表示包括记载于“~”的前后的数值作为下限值及上限值的范围。在本发明中阶段性地记载的数值范围内,以某一数值范围记载的上限值或下限值可以替换为其他阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。并且,在本发明中记载的数值范围内,以某一数值范围记载的上限值或下限值也可以替换为实施例中示出的值。
在本发明中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸这两者或任一个,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯这两者或任一个。
在本发明中,在组合物中存在多个与各成分对应的物质的情况下,若无特别说明,则组合物中的各成分的量表示组合物中存在的多个物质的总量。
在本发明中,术语“工序”不仅包括独立的工序,而且即使在无法与其他工序明确地区分的情况下,只要能够实现工序所期望的目的,则也包括在本术语中。
在本发明中的基团(原子团)的表述中,未描述取代及未取代的表述既包括不具有取代基的基团(原子团),也包括具有取代基的基团(原子团)。例如,“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(未取代烷基),而且还包括具有取代基的烷基(取代烷基)。
在本发明中,“质量%”与“重量%”的含义相同,“质量份”与“重量份”的含义相同。
在本发明中,两个以上优选方式的组合为更优选的方式。
在本发明中,化学结构式有时以省略氢原子的简化结构式记载。
在本发明中,“固体成分”是指组合物的组成中除溶剂以外的成分。
在本发明中,若无特别说明,则重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)为使用凝胶渗透色谱(GPC)分析装置(管柱:“TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL”(TOSOH CORPORATION制)及“TSKgel G2000HxL”(TOSOH CORPORATION制)、检测器:差示折射仪、溶剂:四氢呋喃(THF))进行测定,并将聚苯乙烯用作标准物质进行换算而得的分子量。
在本发明中,若无特别说明,则当将存在分子量分布的化合物简称为分子量时为重均分子量。
在本发明中,若无特别说明,则聚合物的组成比为质量比。
在本发明中,序数词(例如,“第一”及“第二”)是为了区分构成要件而使用的术语,而不是限制构成要件的数量及构成要件的优劣的术语。
在本发明中,“曝光波长”表示对感光层进行曝光时照射的光中到达感光层的光的波长。例如,当经由具有波长选择性的滤波器对感光层进行曝光时,通过上述滤波器之前的光的波长不对应于曝光波长。在此,“波长选择性”表示透射特定的波长范围的光的性质。在本发明中,光的波长及光的强度使用公知的光谱仪(例如,RPS900-R、International LightTechnologies Inc.制)来测定。
在本发明中,“主波长”是指到达感光层的光的波长(即,曝光波长)中强度最强的光的波长。例如,在到达感光层的光具有365nm的波长和405nm的波长且365nm的波长的强度大于405nm的波长的强度的曝光光束的情况下,上述曝光光束的主波长为365nm。在本发明中,“曝光光束”表示用于对感光层进行曝光的光。
<感光性组合物>
本发明所涉及的感光性组合物含有金属纳米材料和碱溶性化合物。由感光性组合物形成的层含有碱溶性化合物,因此通过在曝光后进行碱显影,能够形成图案。推测由于树脂等基质材料未介于如此形成的图案之间,因此能够抑制迁移。以上,对所推测的机理进行了说明,但本发明的范围不受上述推测的任何限定。
[金属纳米材料]
作为金属纳米材料的材质,可以使用铜、银、锌、铁、铬、钼、镍、铝、金、铂、钯、两种以上它们的合金、ITO(Indium Tin Oxide(铟锡氧化物))、IZO(Indium Zinc Oxide(铟锌氧化物))、导电性二氧化硅等,但从电阻值、成本、烧结温度等观点出发,优选铜、银、镍、铝、金、铂、钯或它们的合金,更优选银、铜或它们的合金,尤其,从烧结温度及抗氧化的观点出发,进一步优选银或银的合金,尤其优选银。即,金属纳米材料尤其优选为银纳米材料。
金属纳米材料的形状并无特别限制,可以为公知的形状,作为金属纳米材料,优选金属纳米粒子或金属纳米线,更优选金属纳米粒子。
作为金属纳米粒子,可以为球状粒子,也可以为平板状粒子,也可以为不规则的形状的粒子。
从稳定性及融合温度的观点出发,上述金属纳米粒子的平均一次粒径优选为0.1nm~500nm,更优选为1nm~200nm,尤其优选为1nm~100nm。
本发明中的金属纳米粒子的平均一次粒径可以如下获得:通过扫描型电子显微镜(例如,S-3700N、Hitachi High-Tech Corporation制)拍摄100个粒子的扫描型电子显微镜照片(SEM图像),并使用图像处理测定装置(LUZEX AP;NIRECO CORPORATION制)来测定其粒径,求出算术平均值。即,本发明中所说的粒径在粒子的投影形状为圆形的情况下表示其直径,若为球形以外的不规则的形状,则表示视为面积与其投影面积相同的圆时的直径。
并且,作为上述金属纳米粒子,优选使用扁平状银粒子,更优选使用平板状银粒子,进一步优选使用多角柱状或圆柱状的平板状银粒子。
另外,本发明中的扁平状粒子包括平板状粒子(例如,多角柱状粒子、圆柱状粒子、椭圆状粒子)、椭圆体状粒子、纺锤体状粒子等。
从导电性的观点出发,上述金属纳米粒子还优选含有比银贵重的金属,在该情况下,更优选含有至少一部分被金包覆的扁平状粒子。在此,“比银贵重的金属”表示“具有比银的标准电极电位高的标准电极电位的金属”。
上述金属纳米粒子中的比银贵重的金属与银的比率优选为0.01原子%~5原子%,更优选为0.1原子%~2原子%,进一步优选为0.2原子%~0.5原子%。
另外,比银贵重的金属的含量例如可以在利用酸等溶解试样之后,通过高频感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma:ICP)发射光谱分析来测定。
作为扁平状金属粒子的大小(长轴长度),并无特别限制,可以根据目的适当选择,以平均当量圆直径计,优选为10nm~500nm,更优选为20nm~300nm,进一步优选为50nm~200nm。
扁平状金属粒子的厚度T优选为20nm以下,更优选为2nm~15nm,尤其优选为4nm~12nm。
粒子厚度T可以通过原子力显微镜(Atomic Force Microscopo:AFM)或透射型电子显微镜(TEM)来测定。
作为通过AFM测定平均粒子厚度的方法,例如可举出如下方法:将含有扁平状金属粒子的粒子分散液滴加到玻璃基板上,使其干燥,测定一个粒子的厚度。
作为通过TEM测定平均粒子厚度的方法,例如可举出如下方法:将含有扁平状金属粒子的粒子分散液滴加到硅基板上,使其干燥之后,通过碳蒸镀、金属蒸镀实施包覆处理,并通过聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)加工制作截面切片,通过TEM观察其截面,进行粒子的厚度测定(以下,还称为FIB-TEM。)。
金属纳米材料可以仅使用一种,也可以同时使用两种以上。
从抑制迁移的观点出发,金属纳米材料的含量相对于感光性组合物的固体成分的总质量优选为90质量%以上,例如可以为95质量%以上。
[碱溶性化合物]
碱溶性化合物并无特别限定,例如可以为碱溶性树脂、碱溶性光聚合性化合物等。
在本发明中,“树脂”表示数均分子量为2000以上的聚合物。
在本发明中,“碱溶性”表示在22℃的液体温度下在碳酸钠的1质量%水溶液100g中的溶解度为0.1g以上。
从由感光性组合物形成的层(以下,有时称为“感光层”)的固化性的观点出发,感光性组合物优选满足下述(1)及(2)中的至少一者。
(1)含有光聚合性化合物,碱溶性化合物为碱溶性树脂。
(2)所述碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
从显影性的观点出发,碱溶性树脂优选为含羧基树脂。
从显影性的观点出发,碱溶性光聚合性化合物优选为含羧基光聚合性化合物。
感光层在显影液中的溶解性因曝光而发生变化。作为感光层,例如可举出在显影液中的溶解性因曝光而增加的正型感光层(以下,有时简称为“正型感光层”。)及在显影液中的溶解性因曝光而下降的负型感光层(以下,有时简称为“负型感光层”。)。
在本发明中,“在显影液中的溶解性因曝光而增加”表示曝光部在显影液中的溶解性变得相对大于非曝光部在显影液中的溶解性。
在本发明中,“在显影液中的溶解性因曝光而下降”表示曝光部在显影液中的溶解性变得相对小于非曝光部在显影液中的溶解性。
从分辨率的观点出发,感光层优选为在显影液中的溶解性因曝光而增加的正型感光层。从得到的树脂图案的强度、耐热性及耐化学性的观点出发,感光层优选为在显影液中的溶解性因曝光而下降的负型感光层。
以下,作为本发明所涉及的感光性组合物的例子,对形成正型感光层的正型感光性组合物及形成负型感光层的负型感光性组合物进行具体说明。
〔正型感光性组合物〕
作为正型感光性组合物,只要含有金属纳米材料及碱溶性化合物,则并无限制。正型感光性组合物优选含有聚合物和光产酸剂,该聚合物具备具有被酸分解性树脂(即,酸分解性基团)保护的酸基的结构单元。并且,正型感光性组合物可以为含有萘醌二叠氮系化合物和苯酚酚醛清漆树脂作为光反应引发剂的正型感光性组合物。
正型感光性组合物更优选为含有聚合物和光产酸剂的化学增幅正型感光性组合物,该聚合物具备具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元。
(具备具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元的聚合物)
正型感光性组合物优选含有聚合物(以下,有时称为“聚合物X”。),该聚合物具备具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元(以下,有时称为“结构单元A”。)。正型感光性组合物可以含有单独一种聚合物X,也可以含有两种以上聚合物X。
在聚合物X中,被酸分解性基团保护的酸基在通过曝光产生的催化剂量的酸性物质(例如,酸)的作用下经脱保护反应而转化为酸基。通过在聚合物X中产生酸基,正型感光性组合物在显影液中的溶解性增加。聚合物X为碱溶性化合物(在一方式中,为碱溶性树脂)的一个方式。
聚合物X优选为加聚型聚合物,更优选为具有源自(甲基)丙烯酸或其酯的结构单元的聚合物。
-具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元-
聚合物X优选具备具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元(结构单元A)。通过聚合物X具有结构单元A,能够提高正型感光性组合物的灵敏度。
作为酸基,并无限制,可以利用公知的酸基。酸基优选为羧基或酚性羟基。
作为酸分解性基团,例如可举出相对容易被酸分解的基团及相对难以被酸分解的基团。作为相对容易被酸分解的基团,例如可举出缩醛型保护基(例如,1-烷氧基烷基、四氢吡喃基及四氢呋喃基)。作为相对难以被酸分解的基团,例如可举出叔烷基(例如,叔丁基)及叔烷氧基羰基(例如,叔丁氧基羰基)。上述中,酸分解性基团优选为缩醛型保护基。
从抑制树脂图案的线宽的变动的观点出发,酸分解性基团的分子量优选为300以下。
从灵敏度及分辨率的观点出发,结构单元A优选为由下式A1表示的结构单元、由式A2表示的结构单元或由式A3表示的结构单元,更优选为由式A3表示的结构单元。由式A3表示的结构单元为具有被缩醛型酸分解性基团保护的羧基的结构单元。
[化学式1]
式A1中,R11及R12分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,R11及R12中的至少一个为烷基或芳基,R13表示烷基或芳基,R11或R12与R13可以彼此连结而形成环状醚,R14表示氢原子或甲基,X1表示单键或二价的连接基团,R15表示取代基,n表示0~4的整数。
式A2中,R21及R22分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,R21及R22中的至少一个为烷基或芳基,R23表示烷基或芳基,R21或R22与R23可以彼此连结而形成环状醚,R24分别独立地表示羟基、卤原子、烷基、烷氧基、烯基、芳基、芳烷基、烷氧基羰基、羟基烷基、芳基羰基、芳氧基羰基或环烷基,m表示0~3的整数。
式A3中,R31及R32分别独立地表示氢原子、烷基或芳基,R31及R32中的至少一个为烷基或芳基,R33表示烷基或芳基,R31或R32与R33可以彼此连结而形成环状醚,R34表示氢原子或甲基,X0表示单键或亚芳基。
式A3中,在R31或R32为烷基的情况下,碳原子数优选为1~10的烷基。
式A3中,在R31或R32为芳基的情况下,优选为苯基。
式A3中,R31及R32分别独立地优选为氢原子或碳原子数1~4的烷基。
式A3中,R33优选为碳原子数1~10的烷基,更优选为碳原子数1~6的烷基。
式A3中,由R31~R33表示的烷基及芳基可以具有取代基。
式A3中,R31或R32与R33优选彼此连结而形成环状醚。上述环状醚的环元数优选为5或6,更优选为5。
式A3中,X0优选为单键。亚芳基可以具有取代基。
式A3中,从可进一步降低聚合物X的玻璃化转变温度(Tg)的观点出发,R34优选为氢原子。
式A3中的R34为氢原子的结构单元的含量相对于聚合物X中所含的结构单元A的总质量优选为20质量%以上。式A3中的R34为氢原子的结构单元在结构单元A中的含量可以通过峰值强度的强度比来确认,该峰值强度的强度比是根据13C-核磁共振谱(NMR)测定通过常规方法计算出的。
作为式A1~式A3的优选方式,可以参考国际公开第2018/179640号的0044段~0058段。
在式A1~式A3中,从灵敏度的观点出发,酸分解性基团优选为具有环状结构的基团,更优选为具有四氢呋喃环结构或四氢吡喃环结构的基团,进一步优选为具有四氢呋喃环结构的基团,尤其优选为四氢呋喃基。
聚合物X可以具有单独一种结构单元A,也可以具有两种以上结构单元A。
结构单元A的含量相对于聚合物X的总质量优选为10质量%~70质量%,更优选为15质量%~50质量%,尤其优选为20质量%~40质量%。通过结构单元A的含量在上述范围内,分辨率进一步提高。在聚合物X含有两种以上结构单元A的情况下,上述结构单元A的含量表示两种以上结构单元A的总含量。结构单元A的含量可以通过峰值强度的强度比来确认,该峰值强度的强度比是根据13C-NMR测定通过常规方法计算出的。
-具有酸基的结构单元-
聚合物X可以具备具有酸基的结构单元(以下,有时称为“结构单元B”。)。
结构单元B为具有未被酸分解性基团保护的酸基(即,不具有保护基的酸基)的结构单元。通过聚合物X具有结构单元B,形成图案时的灵敏度变得良好。并且,在曝光后的显影工序中容易溶解于碱性显影液中,因此能够缩短显影时间。
结构单元B中的酸基表示pKa为12以下的质子解离性基团。从提高灵敏度的观点出发,酸基的pKa优选为10以下,更优选为6以下。并且,酸基的pKa优选为-5以上。
作为酸基,例如可举出羧基、磺酰胺基、膦酸基、磺基、酚性羟基及磺酰亚胺基。酸基优选为羧基或酚性羟基,更优选为羧基。
聚合物X可以具有单独一种结构单元B,也可以具有两种以上结构单元B。
结构单元B的含量相对于聚合物X的总质量优选为0.01质量%~20质量%,更优选为0.01质量%~10质量%,尤其优选为0.1质量%~5质量%。通过结构单元B的含量在上述范围内,分辨率变得更良好。在聚合物X具有两种以上结构单元B的情况下,上述结构单元B的含量表示两种以上结构单元B的总含量。结构单元B的含量可以通过峰值强度的强度比来确认,该峰值强度的强度比是根据13C-NMR测定通过常规方法计算出的。
-其他结构单元-
聚合物X优选具有已述的结构单元A及结构单元B以外的其他结构单元(以下,有时称为“结构单元C”。)。通过调整结构单元C的种类及含量中的至少一个,能够调整聚合物X的各特性。通过聚合物X具有结构单元C,能够轻易调整聚合物X的玻璃化转变温度、酸值及亲水性/疏水性。
作为形成结构单元C的单体,例如可举出苯乙烯类、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸环状烷基酯、(甲基)丙烯酸芳基酯、不饱和二羧酸二酯、双环不饱和化合物、马来酰亚胺化合物、不饱和芳香族化合物、共轭二烯系化合物、不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸及不饱和二元羧酸酐。
从与基板的密合性的观点出发,形成结构单元C的单体优选为(甲基)丙烯酸烷基酯,更优选为具有碳原子数4~12的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯。作为(甲基)丙烯酸烷基酯,例如可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯及(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。
作为结构单元C,可举出源自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、乙烯基苯甲酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、丙烯腈或乙二醇单乙酰乙酸酯单(甲基)丙烯酸酯的结构单元。作为结构单元C,还可举出源自日本特开2004-264623号公报的0021段~0024段中记载的化合物的结构单元。
从分辨率的观点出发,结构单元C优选为具有碱性基团的结构单元。作为碱性基团,例如可举出具有氮原子的基团。作为具有氮原子的基团,例如可举出脂肪族氨基、芳香族氨基及含氮杂芳香环基。碱性基团优选为脂肪族氨基。
作为脂肪族氨基,可以为伯氨基、仲氨基及叔氨基中的任一个,但从分辨率的观点出发,优选为仲氨基或叔氨基。
作为形成具有碱性基团的结构单元的单体,例如可举出甲基丙烯酸1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯、甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、丙烯酸2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯、甲基丙烯酸2-(二乙基氨基)乙酯、丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、丙烯酸2-(二乙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸N-(3-二甲基氨基)丙酯、丙烯酸N-(3-二甲基氨基)丙酯、甲基丙烯酸N-(3-二乙基氨基)丙酯、丙烯酸N-(3-二乙基氨基)丙酯、甲基丙烯酸2-(二异丙基氨基)乙酯、甲基丙烯酸2-吗啉代乙酯、丙烯酸2-吗啉代乙酯、N-[3-(二甲基氨基)丙基]丙烯酰胺、4-氨基苯乙烯、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、1-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、1-烯丙基咪唑及1-乙烯基-1,2,4-三唑。上述中,优选甲基丙烯酸1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基酯。
并且,作为结构单元C,从提高电特性的观点出发,优选具有芳香环的结构单元或具有脂肪族环式骨架的结构单元。作为形成这些结构单元的单体,例如可举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯及(甲基)丙烯酸苄酯。上述中,优选(甲基)丙烯酸环己酯。
聚合物X可以具有单独一种结构单元C,也可以具有两种以上结构单元C。
结构单元C的含量相对于聚合物X的总质量优选为90质量%以下,更优选为85质量%以下,尤其优选为80质量%以下。结构单元C的含量相对于聚合物X的总质量优选为10质量%以上,更优选为20质量%以上。通过结构单元C的含量在上述范围内,分辨率及与基板的密合性进一步提高。在聚合物X具有两种以上结构单元C的情况下,上述结构单元C的含量表示两种以上结构单元C的总含量。结构单元C的含量可以通过峰值强度的强度比来确认,该峰值强度的强度比是根据13C-NMR测定通过常规方法计算出的。
以下示出聚合物X的优选例。但是,聚合物X并不限于以下示例。另外,为了获得优选的物性,分别适当选择了以下所示的聚合物X中的各结构单元的比率及重均分子量。
[化学式2]
-玻璃化转变温度-
聚合物X的玻璃化转变温度(Tg)优选为90℃以下,更优选为20℃~60℃,尤其优选为30℃~50℃。在使用后述的转印材料来形成正型感光层的情况下,通过聚合物X的玻璃化转变温度在上述范围内,能够提高正型感光层的转印性。
作为将聚合物X的Tg调整在上述范围内的方法,例如可举出使用FOX式的方法。根据FOX式,例如可以根据目标聚合物X中的各结构单元的均聚物的Tg及各结构单元的质量分数来调整目标聚合物X的Tg。
以下,以具有第一结构单元及第二结构单元的共聚物为例对FOX式进行说明。
在将第一结构单元的均聚物的玻璃化转变温度设为Tg1、将共聚物中的第一结构单元的质量分数设为W1、将第二结构单元的均聚物的玻璃化转变温度设为Tg2、将共聚物中的第二结构单元的质量分数设为W2的情况下,具有第一结构单元及第二结构单元的共聚物的玻璃化转变温度Tg0(单位:K)可以根据下式来推断。
FOX式:1/Tg0=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)
并且,通过调整聚合物的重均分子量,还能够调整聚合物的Tg。
-酸值-
从分辨率的观点出发,聚合物X的酸值优选为0mgKOH/g~50mgKOH/g,更优选为0mgKOH/g~20mgKOH/g,尤其优选为0mgKOH/g~10mgKOH/g。
聚合物的酸值表示中和每1g聚合物的酸性成分所需的氢氧化钾的质量。以下,对具体测定方法进行说明。首先,将测定试样溶解于含有四氢呋喃及水的混合溶剂(体积比∶四氢呋喃/水=9/1)中。使用电位差滴定装置(例如,商品名:AT-510、KYOTO ELECTRONICSMANUFACTURING CO.,LTD.制)在25℃下用0.1mol/L氢氧化钠水溶液对得到的溶液进行中和滴定。以滴定pH曲线的拐点为滴定终点,同下式计算酸值。
A=56.11×Vs×0.1×f/w
A:酸值(mgKOH/g)
Vs:滴定所需的0.1mol/L氢氧化钠水溶液的使用量(mL)
f:0.1mol/L氢氧化钠水溶液的滴定率
w:测定试样的质量(g)(固体成分换算)
-重均分子量-
聚合物X的重均分子量(Mw)以聚苯乙烯换算重均分子量计优选为60,000以下。在使用后述的转印材料来形成正型感光层的情况下,通过聚合物X的重均分子量为60,000以下,能够在低温(例如,130℃以下)下转印正型感光层。
聚合物X的重均分子量优选为2,000~60,000,更优选为3,000~50,000。
聚合物X的数均分子量与重均分子量之比(分散度)优选为1.0~5.0,更优选为1.05~3.5。
聚合物X的重均分子量通过GPC(凝胶渗透色谱法)来测定。作为测定装置,可以使用各种市售的装置。以下,对通过GPC测定聚合物X的重均分子量的方法进行具体说明。
作为测定装置,使用HLC(注册商标)-8220GPC(TOSOH CORPORATION制)。
作为管柱,使用串联连结各一个TSKgel(注册商标)Super HZM-M(4.6mm ID×15cm、TOSOH CORPORATION制)、Super HZ4000(4.6mmID×15cm、TOSOH CORPORATION制)、Super HZ3000(4.6mmID×15cm、TOSOH CORPORATION制)及Super HZ2000(4.6mmID×15cm、TOSOH CORPORATION制)而成的管柱。
作为洗脱液,使用THP(四氢呋喃)。
关于测定条件,将试样浓度设为0.2质量%,将流速设为0.35mL/min,将样品注入量设为10μL,并且将测定温度设为40℃。
作为检测器,使用差示折射率(RI)检测器。
校准曲线使用TOSOH CORPORATION制“标准试样TSK standard,polystyrene”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”及“A-1000”这七个样品中的任一个来制作。
-含量-
从高分辨率的观点出发,聚合物X的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为50质量%~99.9质量%,更优选为70质量%~98质量%。
-制造方法-
作为聚合物X的制造方法,并无限制,可以使用公知的方法。例如,可以通过在有机溶剂中使用聚合引发剂聚合用于形成结构单元A的单体、进而根据需要,用于形成结构单元B的单体及用于形成结构单元C的单体来制造聚合物X。并且,聚合物X也可以通过所谓的高分子反应来制造。
(其他聚合物)
除聚合物X以外,正型感光性组合物还可以含有不具备具有被酸分解性基团保护的酸基的结构单元的聚合物(以下,有时称为“其他聚合物”。)。
作为其他聚合物,例如可举出聚羟基苯乙烯。作为聚羟基苯乙烯的市售品,可举出Sartomer Company Inc.制SMA 1000P、SMA 2000P、SMA 3000P、SMA 1440F、SMA 17352P、SMA2625P及SMA 3840F、TOAGOSEI CO.,LTD.制ARUFON UC-3000、ARUFON UC-3510、ARUFON UC-3900、ARUFON UC-3910、ARUFON UC-3920及ARUFON UC-3080、以及BASF公司制Joncryl 690、Joncryl 678、Joncryl 67及Joncryl 586。
正型感光性组合物可以含有单独一种其他聚合物,也可以含有两种以上其他聚合物。
在正型感光性组合物含有其他聚合物的情况下,其他聚合物的含量相对于聚合物成分的总质量优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下,尤其优选为20质量%以下。
在本发明中,“聚合物成分”为正型感光性组合物中所含的所有聚合物的统称。例如,在正型感光性组合物含有聚合物X和其他聚合物的情况下,将聚合物X及其他聚合物统称为“聚合物成分”。另外,对应于后述的交联剂、分散剂及表面活性剂的化合物即使为高分子化合物,也不含聚合物成分。
聚合物成分的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为50质量%~99.9质量%,更优选为70质量%~98质量%。
(光产酸剂)
正型感光性组合物含有感光性化合物。正型感光性组合物优选含有光产酸剂作为感光性化合物。光产酸剂为照射活化光线(例如,紫外线、远紫外线、X射线及电子束)时能够产生酸的化合物。
作为光产酸剂,优选通过感应波长300nm以上(优选为,波长300nm~450nm)的活化光线而产生酸的化合物。并且,关于不直接感应波长300nm以上的活化光线的光产酸剂,只要是通过与敏化剂一并使用来感应波长300nm以上的活化光线而产生酸的化合物,则也能够与敏化剂组合在一起优选使用。
光产酸剂优选为产生pKa为4以下的酸的光产酸剂,更优选为产生pKa为3以下的酸的光产酸剂,尤其优选为产生pKa为2以下的酸的光产酸剂。源自光产酸剂的酸的pKa的下限并无限制。源自光产酸剂的酸的pKa例如优选为-10.0以上。
作为光产酸剂,例如可举出离子性光产酸剂及非离子性光产酸剂。
作为离子性光产酸剂,例如可举出鎓盐化合物。作为鎓盐化合物,例如可举出二芳基碘鎓盐化合物、三芳基锍盐化合物及季铵盐化合物。离子性光产酸剂优选为鎓盐化合物,尤其优选为三芳基锍盐化合物及二芳基碘鎓盐化合物中的至少一个。
作为离子性光产酸剂,还可以优选使用日本特开2014-85643号公报的0114段~0133段中记载的离子性光产酸剂。
作为非离子性光产酸剂,例如可举出三氯甲基均三嗪化合物、重氮甲烷化合物、酰亚胺磺酸酯化合物及肟磺酸酯化合物。从灵敏度、分辨率及与基板的密合性的观点出发,非离子性光产酸剂优选为肟磺酸酯化合物。
作为三氯甲基均三嗪化合物、重氮甲烷化合物及酰亚胺磺酸酯化合物的具体例,可举出日本特开2011-221494号公报的0083段~0088段中记载的化合物。
作为肟磺酸酯化合物,可以优选使用国际公开第2018/179640号的0084段~0088段中记载的肟磺酸酯化合物。
从灵敏度及分辨率的观点出发,光产酸剂优选为选自鎓盐化合物及肟磺酸酯化合物中的至少一种化合物,更优选为肟磺酸酯化合物。
作为光产酸剂的优选例,可举出具有以下结构的光产酸剂。
[化学式3]
作为在波长405nm下具有吸收的光产酸剂,例如,ADEKA ARKLS(注册商标)SP-601(ADEKA CORPORATION制)。
正型感光性组合物可以含有单独一种光产酸剂,也可以含有两种以上光产酸剂。
从灵敏度及分辨率的观点出发,光产酸剂的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.1质量%~10质量%,更优选为0.5质量%~5质量%。
(其他添加剂)
除上述各成分以外,正型感光性组合物还可以含有公知的添加剂。作为添加剂,例如可举出敏化剂、碱性化合物、杂环状化合物、烷氧基硅烷化合物及表面活性剂。
-增塑剂-
正型感光性组合物可以以改进可塑性为目的含有增塑剂。
从赋予可塑性的观点出发,增塑剂优选在分子中具有亚烷氧基。增塑剂中所含的亚烷氧基优选具有下述结构。
[化学式4]
上述式中,R表示碳原子数2~8的亚烷基,n表示1~50的整数,*表示与其他原子的键合部位。
另外,若含有具有上述结构的亚烷氧基的化合物(以下,称为“化合物X”。)、聚合物X及光产酸剂的正型感光层的可塑性未比不含化合物X的正型感光层的可塑性提高,则化合物X不对应于本发明中的增塑剂。并且,任意使用的表面活性剂通常不以能够赋予正型感光层可塑性的量来使用,因此不对应于本发明中的增塑剂。
作为增塑剂,例如可举出具有下述结构的化合物。但是,增塑剂并不限定于下述化合物。
[化学式5]
增塑剂的重均分子量优选小于聚合物X的重均分子量。从赋予可塑性的观点出发,增塑剂的重均分子量优选为500以上且小于10,000,更优选为700以上且小于5,000,尤其优选为800以上且小于4,000。
正型感光性组合物可以含有单独一种增塑剂,也可以含有两种以上增塑剂。
从与基板的密合性的观点出发,增塑剂的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为1质量%~50质量%,更优选为2质量%~20质量%。
-敏化剂-
正型感光性组合物优选含有敏化剂。
敏化剂通过吸收活化光线而成为电子激发状态。通过成为电子激发状态的敏化剂与光产酸剂的接触产生电子迁移、能量迁移、发热等作用。光产酸剂在上述作用下生成酸。因此,通过正型感光性组合物含有敏化剂,能够提高曝光灵敏度。
作为敏化剂,优选选自蒽衍生物、吖啶酮衍生物、噻吨酮衍生物、香豆素衍生物、碱性苯乙烯基衍生物及二苯乙烯基苯衍生物中的至少一种化合物,更优选蒽衍生物。
蒽衍生物优选为蒽、9,10-二丁氧基蒽、9,10-二氯蒽、2-乙基-9,10-二甲氧基蒽、9-羟甲基蒽、9-溴蒽、9-氯蒽、9,10-二溴蒽、2-乙基蒽或9,10-二甲氧基蒽。
作为敏化剂,可举出国际公开第2015/093271号的0139段~0141段中记载的化合物。
正型感光性组合物可以含有单独一种敏化剂,也可以含有两种以上敏化剂。
敏化剂的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0质量%~10质量%,更优选为0.1质量%~10质量%。
-碱性化合物-
正型感光性组合物优选含有碱性化合物。
作为碱性化合物,例如可举出脂肪族胺、芳香族胺、杂环式胺、季铵氢氧化物及羧酸的季铵盐。作为碱性化合物的具体例,可举出日本特开2011-221494号公报的0204段~0207段中记载的化合物,并将其内容通过参考援用于本说明书中。
作为脂肪族胺,例如可举出三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、二正戊胺、三正戊胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二环己胺及二环己基甲胺。
作为芳香族胺,例如可举出苯胺、苄胺、N,N-二甲基苯胺及二苯胺。
作为杂环式胺,例如可举出吡啶、2-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-苯基吡啶、4-苯基吡啶、N-甲基-4-苯基吡啶、4-二甲基氨基吡啶、咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、2-苯基苯并咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、尼古丁、烟酸、烟酰胺、喹啉、8-羟基喹啉、吡嗪、吡唑、哒嗪、嘌呤、吡咯烷、哌啶、哌嗪、吗啉、4-甲基吗啉、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯及1,8-二氮杂双环[5.3.0]-7-十一碳烯。
作为季铵氢氧化物,例如可举出四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四正丁基氢氧化铵及四正己基氢氧化铵等。
作为羧酸的季铵盐,例如可举出乙酸四甲基铵、苯甲酸四甲基铵、乙酸四正丁基铵及苯甲酸四正丁基铵。
从金属纳米材料的防锈性和导电图案的直线性的观点出发,碱性化合物优选为苯并三唑化合物。
作为苯并三唑化合物,只要是具有苯并三唑骨架的化合物,则并无限制,可以利用公知的苯并三唑化合物。作为苯并三唑化合物,例如可举出1,2,3-苯并三唑、1-[N,N-双(2-乙基己基)氨基甲基]苯并三唑、5-羧基苯并三唑、1-(羟甲基)-1H-苯并三唑、1-乙酰基-1H-苯并三唑、1-氨基苯并三唑、9-(1H-苯并三唑-1-基甲基)-9H-咔唑、1-氯-1H-苯并三唑、1-(2-吡啶基)苯并三唑、1-羟基苯并三唑、1-甲基苯并三唑、1-乙基苯并三唑、1-(1’-羟乙基)苯并三唑、1-(2’-羟乙基)苯并三唑、1-丙基苯并三唑、1-(1’-羟丙基)苯并三唑、1-(2’-羟丙基)苯并三唑、1-(3’-羟丙基)苯并三唑、4-羟基-1H-苯并三唑、5-甲基-1H-苯并三唑、甲基苯并三唑-5-羧酸酯、乙基苯并三唑-5-羧酸酯、叔丁基-苯并三唑-5-羧酸酯、环戊基乙基-苯并三唑-5-羧酸酯、1H-苯并三唑-1-乙腈、1H-苯并三唑-1-甲醛、2-甲基-2H-苯并三唑及2-乙基-2H-苯并三唑。
正型感光性组合物可以含有单独一种碱性化合物,也可以含有两种以上碱性化合物。
碱性化合物的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.001质量%~5质量%,更优选为0.005质量%~3质量%。
-杂环状化合物-
正型感光性组合物可以含有杂环状化合物。
作为杂环状化合物,例如可举出在分子内具有环氧基或氧杂环丁基的化合物、具有烷氧基甲基的杂环状化合物、含氧杂环状化合物(例如,环状醚及环状酯(例如,内酯))、含氮杂环状化合物(例如,环状胺及恶唑啉)。杂环状化合物可以为含有在d轨道具有电子的元素(例如,硅、硫及磷)的杂环状化合物。
作为在分子内具有环氧基的化合物,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂及脂肪族环氧树脂。
在分子内具有环氧基的化合物优选为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂或脂肪族环氧树脂,更优选为脂肪族环氧树脂。
在分子内具有环氧基的化合物可以以市售品的形式获取。作为在分子内具有环氧基的化合物的市售品,例如可举出Mitsubishi Chemical Corporation制JER828、JER1007、JER157S70及JER157S65、以及日本特开2011-221494号公报的0189段中记载的市售品。
作为上述以外的市售品,例如可举出ADEKA CORPORATION制ADEKA RESIN EP-4000S、EP-4003S、EP-4010S及EP-4011S、Nippon Kayaku Co.,Ltd.制NC-2000、NC-3000、NC-7300、XD-1000、EPPN-501、EPPN-502、Nagase ChemteX Corporation制DENACOL EX-611、EX-612、EX-614、EX-614B、EX-622、EX-512、EX-521、EX-411、EX-421、EX-313、EX-314、EX-321、EX-211、EX-212、EX-810、EX-811、EX-850、EX-851、EX-821、EX-830、EX-832、EX-841、EX-911、EX-941、EX-920、EX-931、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L、DLC-201、DLC-203、DLC-204、DLC-205、DLC-206、DLC-301、DLC-402、EX-111,EX-121、EX-141、EX-145、EX-146、EX-147、EX-171及EX-192、NIPPON STEEL Chemical&Material Co.,Ltd.制YH-300、YH-301、YH-302、YH-315、YH-324及YH-325、以及Daicel Corporation制CELLOXIDE 2021P、2081、2000、3000、EHPE3150、EPOLEAD GT400、CELVENUS B0134及B0177。
作为在分子内具有氧杂环丁基的化合物,例如可举出TOAGOSEI CO.,LTD.制ARONOXETANE OXT-201、OXT-211、OXT-212、OXT-213、OXT-121、OXT-221、OX-SQ及PNOX。
并且,具有氧杂环丁基的化合物优选单独使用或与具有环氧基的化合物一并使用。
上述中,从耐蚀刻性及线宽稳定性的观点出发,杂环状化合物优选为具有环氧基的化合物。
正型感光性组合物可以含有单独一种杂环状化合物,也可以含有两种以上杂环状化合物。
从与基板的密合性及耐蚀刻性的观点出发,杂环状化合物的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.01质量%~50质量%,更优选为0.1质量%~10质量%,尤其优选为1质量%~5质量%。
-烷氧基硅烷化合物-
正型感光性组合物可以含有烷氧基硅烷化合物。
作为烷氧基硅烷化合物,例如可举出γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷、γ-氯丙基三烷氧基硅烷、γ-巯基丙基三烷氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三烷氧基硅烷及乙烯基三烷氧基硅烷。
上述中,烷氧基硅烷化合物优选为三烷氧基硅烷化合物,更优选为γ-环氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷,进一步优选为γ-环氧丙氧基丙基三烷氧基硅烷,尤其优选为3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。
正型感光性组合物可以含有单独一种烷氧基硅烷化合物,也可以含有两种以上烷氧基硅烷化合物。
从与基板的密合性及耐蚀刻性的观点出发,烷氧基硅烷化合物的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.1质量%~50质量%,更优选为0.5质量%~40质量%,尤其优选为1.0质量%~30质量%。
-表面活性剂-
从膜厚的均匀性的观点出发,正型感光性组合物优选含有表面活性剂。
作为表面活性剂,例如可举出阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、非离子系(nonionic)表面活性剂及两性表面活性剂。表面活性剂优选为非离子表面活性剂。
作为非离子系表面活性剂,例如可举出聚氧乙烯高级烷基醚类、聚氧乙烯高级烷基苯基醚类、聚乙二醇的高级脂肪酸二酯类、硅酮系表面活性剂及氟系表面活性剂。
作为非离子系表面活性剂的市售品,例如可举出KP(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)、POLYFLOW(KYOEISHA CHEMICAL CO.,LTD.制)、EFTOP(JEM CO公司制)、MEGAFACE(注册商标)(DIC CORPORATION制)、Fluorad(Sumitomo 3M Limited制)、AsahiGuard(注册商标)(AGC Inc.制)、Surflon(注册商标)(AGC SEIMI CHEMICAL CO.,LTD.制)、PolyFox(OMNOVA SOLUTIONS INC.制)及SH-8400(Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)。
并且,作为非离子系表面活性剂,可举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及它们的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(以上为BASF公司制)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(以上为BASF公司制)、Solsperse 20000(以上为Lubrizol Japan Limited制)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(以上为PUJIPILM Wako Pure Chemical Corporation制)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(以上为Takemoto Oil&Pat Co.,Ltd.制)、OLFINE E1010、Surfynol104、400、440(以上为Nissin Chemical Industry Co.,Ltd.制)等。
表面活性剂优选为含有由下述式I-1表示的结构单元SA及结构单元SB且通过以四氢呋喃(THF)为溶剂时的凝胶渗透色谱法测定的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)为1,000以上且10,000以下的共聚物。
[化学式6]
式(I-1)中,R401及R403分别独立地表示氢原子或甲基,R402表示碳原子数1以上且4以下的直链亚烷基,R404表示氢原子或碳原子数1以上且4以下的烷基,L表示碳原子数3以上且6以下的亚烷基,p及q为表示聚合比的质量百分比,p表示10质量%以上且80质量%以下的数值,q表示20质量%以上且90质量%以下的数值,r表示1以上且18以下的整数,s表示1以上且10以下的整数,*表示与其他结构的键合部位。
L优选为由下述式(I-2)表示的支链亚烷基。式(I-2)中的R405表示碳原子数1以上且4以下的烷基,从相溶性的观点出发,优选为碳原子数1以上且3以下的烷基,更优选为碳原子数2或3的烷基。p与q之和(p+q)优选为p+q=100,即,100质量%。
[化学式7]
含有由上述式1-1表示的结构单元SA及结构单元SB的共聚物的重均分子量(Mw)优选为1,500以上且5,000以下。
作为氟系表面活性剂的市售品,例如可举出MEGAFACE F-171、F-172、F-173、F-176、F-177、F-141、F-142、F-143、F-144、F-437、F-475、F-477、F-479、F-482、F-551-A、F-552、F-554、F-555-A、F-556、F-557、F-558、F-559、F-560、F-561、F-565、F-563、F-568、F-575、F-780、EXP、MFS-330、MFS-578、MFS-579、MFS-586、MFS-587、R-41、R-41-LM、R-01、R-40、R-40-LM、RS-43、TF-1956、RS-90、R-94、RS-72-K、DS-21(以上为DIC CORPORATION制)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上为Sumitomo 3M Limited制)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上为AGC Inc.制)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上为OMNOVA SOLUTIONS INC.制)、Ftergent 710FL、710FM、610FM、601AD、601ADH2、602A、215M、245F、251、212M、250、209F、222F、208G、710LA、710FS、730LM、650AC、681、683(以上为NEOS COMPANY LIMITED制)等。
并且,作为氟系表面活性剂,还可以优选使用具有带含有氟原子的官能团的分子结构且氟原子因加热时含有氟原子的官能团的部分被切断而挥发的丙烯酸系化合物。作为这种氟系表面活性剂,可举出DIC CORPORATION制MEGAFACEDS系列(The Chemical Daily(2016年2月22日)、Nikkei Business Daily(2016年2月23日)),例如可举出MEGAFACE DS-21。
作为氟系表面活性剂,还优选使用具有氟化烷基或氟化亚烷基醚基的含氟原子乙烯醚化合物和亲水性乙烯醚化合物的聚合物。
作为氟系表面活性剂,还可以使用嵌段聚合物。
作为氟系表面活性剂,还可以优选使用含有源自具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的结构单元和源自具有两个以上(优选为五个以上)亚烷氧基(优选为亚乙氧基、亚丙氧基)的(甲基)丙烯酸酯化合物的结构单元的含氟高分子化合物。
并且,作为氟系表面活性剂,还可以使用在侧链具有含烯属不饱和键的基团的含氟聚合物。可举出MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K、RS-72-K(以上为DIC CORPORATION制)等。
作为氟系表面活性剂,从提高环境适应性的观点出发,优选源自全氟辛酸(PFOA)及全氟辛烷磺酸(PFOS)等具有碳原子数7以上的直链状全氟烷基的化合物的代替材料的表面活性剂。
作为硅酮系表面活性剂,可举出由硅氧烷键构成的直链状聚合物及在侧链或末端导入有有机基团的改性硅氧烷聚合物。
作为硅酮系表面活性剂的具体例,可举出DOWSIL 8032 ADDITIVE、TORAYSILICONE DC3PA、TORAY SILICONE SH7PA、TORAY SILICONE DC11PA、TORAY SILICONESH21PA、TORAY SILICONE SH28PA、TORAY SILICONE SH29PA、TORAY SILICONE SH30PA、TORAY SILICONE SH8400(以上为Dow Corning Toray Co.,Ltd.制)以及X-22-4952、X-22-4272、X-22-6266、KF-351A、K354L、KF-355A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、X-22-6191、X-22-4515、KF-6004、KP-341、KF-6001、KF-6002(以上为Shin-Etsu Silicone Co.,Ltd.制)、F-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上为Momentive performanceMaterials Inc.制)、BYK307、BYK323、BYK330(以上为BYK Japan KK制)等。
作为表面活性剂,还可以使用日本专利第4502784号公报的0017段及日本特开2009-237362号公报的0060段~0071段中记载的表面活性剂。
正型感光性组合物可以含有单独一种表面活性剂,也可以含有两种以上表面活性剂。
表面活性剂的含量相对于正型感光性组合物的固体成分的总质量优选为10质量%以下,更优选为0.001质量%~10质量%,尤其优选为0.01质量%~3质量%。
增塑剂、敏化剂、碱性化合物、杂环状化合物、烷氧基硅烷化合物及表面活性剂分别还记载于国际公开第2018/179640号的0097段~0127段中。其内容通过参考援用于本说明书中。
-其他成分-
正型感光性组合物可以含有上述添加剂以外的成分(以下,有时称为“其他成分”。)。作为其他成分,例如可举出抗氧化剂、粘接促进剂、抗迁移添加剂、分散剂、酸增殖剂、显影促进剂、导电性纤维、着色剂、热产酸剂、紫外线吸收剂、增稠剂、交联剂及有机或无机抗沉淀剂。关于其他成分的优选方式,在日本特开2014-85643号公报的0165段~0184段中分别有记载,其内容通过参考援用于本说明书中。
〔负型感光层〕
作为负型感光性组合物,只要含有金属纳米材料及碱溶性化合物,则并无限制。从图案形成性的观点出发,负型感光性组合物优选含有具有酸基的聚合物、光聚合性化合物及光聚合引发剂。作为负型感光性组合物的材料,例如可以使用日本特开2016-224162号公报中记载的材料。
[具有酸基的聚合物]
负型感光性组合物优选含有具有酸基的聚合物(以下,有时称为“聚合物Y”。)。聚合物Y为碱溶性化合物(在一方式中,为碱溶性树脂)的一个方式。
作为酸基,例如可举出羧基、磺基、磷酸基及膦酸基。酸基优选为羧基。
从碱显影性的观点出发,聚合物Y优选为酸值60mgKOH/g以上的碱溶性树脂,更优选为酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂。
作为酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂,例如可举出日本特开2011-95716号公报的0025段中记载的聚合物中酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂、日本特开2010-237589号公报的0033段~0052段中记载的聚合物中酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂及日本特开2016-224162号公报的0053段~0068段中记载的粘合剂聚合物中酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂等。在此,“丙烯酸树脂”表示含有源自(甲基)丙烯酸的结构单元及源自(甲基)丙烯酸酯的结构单元中的至少一个的树脂。丙烯酸树脂中的源自(甲基)丙烯酸的结构单元及源自(甲基)丙烯酸酯的结构单元的含量相对于丙烯酸树脂的总质量优选为30质量%~100质量%,更优选为50质量%~100质量%。
聚合物Y中的具有酸基的结构单元的含量相对于聚合物Y的总质量优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~40质量%,尤其优选为12质量%~30质量%。
聚合物Y可以具有反应性基团。作为反应性基团,优选可聚合的基团。作为可聚合的基团,例如可举出烯属不饱和基团、缩聚性基团(例如,羟基及羧基)及加聚反应性基团(例如,环氧基及异氰酸酯基)。
从碱显影性的观点出发,聚合物Y的酸值优选为60mgKOH/g~200mgKOH/g,更优选为100mgKOH/g~200mgKOH/g,尤其优选为150mgKOH/g~200mgKOH/g。
聚合物Y的重均分子量优选为1,000以上,更优选为10,000以上,尤其优选为20,000~100,000。
聚合物Y可以具有源自非酸性单体的结构单元。作为非酸性单体,例如可举出(甲基)丙烯酸酯、乙烯醇的酯化合物、(甲基)丙烯腈及芳香族乙烯基化合物。
作为(甲基)丙烯酸酯,例如可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苄酯。
作为乙烯醇的酯化合物,例如可举出乙酸乙烯酯。
作为芳香族乙烯基化合物,例如可举出苯乙烯及苯乙烯衍生物。
非酸性单体优选为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、苯乙烯、苯乙烯衍生物或(甲基)丙烯酸苄酯。从分辨率、与基板的密合性、耐蚀刻性及显影时凝聚物减少的观点出发,非酸性单体更优选为苯乙烯、苯乙烯衍生物或(甲基)丙烯酸苄酯。
聚合物Y可以在侧链具有直链结构、支链结构及脂环结构中的任一个。通过使用含有在侧链具有支链结构的基团的单体或含有在侧链具有脂环结构的基团的单体,能够将支链结构或脂环结构导入到聚合物Y的侧链中。具有脂环结构的基团可以为单环或多环。
作为含有在侧链具有支链结构的基团的单体的具体例,可举出(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸叔戊酯、(甲基)丙烯酸仲戊酯、(甲基)丙烯酸2-辛酯、(甲基)丙烯酸3-辛酯及(甲基)丙烯酸叔辛酯等。其中,优选(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯,更优选甲基丙烯酸异丙酯或甲基丙烯酸叔丁酯。
作为含有在侧链具有脂环结构的基团的单体的具体例,可举出具有单环的脂肪族烃基的单体及具有多环的脂肪族烃基的单体。并且,可举出具有碳原子数5~20的脂环式烃基的(甲基)丙烯酸酯。作为更具体的例子,可举出(甲基)丙烯酸(双环〔2.2.1]庚基-2)酯、(甲基)丙烯酸-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3-甲基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3,5-二甲基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3-乙基金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3-甲基-5-乙基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3,5,8-三乙基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-3,5-二甲基-8-乙基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸3-羟基-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸八氢-4,7-薄荷醇茚-5-基酯、(甲基)丙烯酸八氢-4,7-薄荷醇茚-1-基甲酯、(甲基)丙烯酸-1-薄荷酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸-3-羟基-2,6,6-三甲基-双环〔3.1.1〕庚酯、(甲基)丙烯酸-3,7,7-三甲基-4-羟基-双环〔4.1.0〕庚酯、(甲基)丙烯酸(降)冰片酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸葑酯、(甲基)丙烯酸-2,2,5-三甲基环己酯及(甲基)丙烯酸环己酯等。这些(甲基)丙烯酸酯中,优选(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸(降)冰片酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸-1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸葑酯、(甲基)丙烯酸1-薄荷酯或(甲基)丙烯酸三环癸酯,更优选(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸(降)冰片酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸-2-金刚烷基酯或(甲基)丙烯酸三环癸酯。
负型感光性组合物可以含有单独一种聚合物Y,也可以含有两种以上聚合物Y。
从感光性的观点出发,聚合物Y的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为10质量%~90质量%,更优选为20质量%~80质量%,尤其优选为30质量%~70质量%。
[光聚合性化合物]
从固化性的观点出发,负型感光性组合物优选含有光聚合性化合物。
从显影性的观点出发,光聚合性化合物优选含有酸基。含有酸基的光聚合性化合物为碱溶性光聚合性化合物的一个方式。
作为酸基,例如可举出羧基、磺基、磷酸基及膦酸基。酸基优选为羧基。
作为光聚合性化合物,并无限制,可以利用公知的光聚合性化合物。光聚合性化合物优选为烯属不饱和化合物。烯属不饱和化合物为具有一个以上烯属不饱和基团的化合物。烯属不饱和化合物有助于负型感光性组合物的感光性(即,光固化性)及固化膜的强度。
烯属不饱和基团优选为(甲基)丙烯酰基。
烯属不饱和化合物优选为(甲基)丙烯酸酯化合物。
作为烯属不饱和化合物,例如可举出己内酯改性(甲基)丙烯酸酯化合物〔例如,Nippon Kayaku Co.,Ltd.制KAYARAD(注册商标)DPCA-20及SHIN-NA KAMURA CHEMICAL CO,LTD.制A-9300-1CL〕、环氧烷改性(甲基)丙烯酸酯化合物〔例如,Nippon Kayaku Co.,Ltd.制KAYARAD RP-1040、SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制ATM-35E及A-9300、以及DAICEL-ALLNEX LTD.制EBECRYL(注册商标)135〕、乙氧基化甘油三丙烯酸酯〔例如,SHIN-NAKAMURACHEMICAL CO,LTD.制A-GLY-9E〕、ARONIX(注册商标)TO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、ARONIX M-520(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、ARONIX M-510(TOAGOSEI CO.,LTD.制)及氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物〔例如,8UX-015A(TAISEI FINE CHEMICAL CO,.LTD.制)、UA-32P(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)及UA-1100H(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)〕。
作为烯属不饱和化合物,也可以使用日本特开2004-239942号公报的0025段~0030段中记载的具有酸基的光聚合性化合物。
负型感光性组合物优选含有具有两个以上烯属不饱和基团的化合物作为烯属不饱和化合物。以下,有时将具有X个烯属不饱和基团的烯属不饱和化合物称为“X官能烯属不饱和化合物”。
作为2官能烯属不饱和化合物,例如可举出三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(A-DCP、SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯(DCP、SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(A-NOD-N、SHIN-NAKAMURACHEMICAL CO,LTD.制)及1,6-己二醇二丙烯酸酯(A-HD-N、SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)。
作为2官能烯属不饱和化合物,还优选使用具有双酚结构的2官能烯属不饱和化合物。
作为具有双酚结构的2官能烯属不饱和化合物,例如可举出日本特开2016-224162号公报的0072段~0080段中记载的化合物。并且,作为具有双酚结构的2官能烯属不饱和化合物,可举出环氧烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯。
作为环氧烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯,例如可举出在双酚A的两端分别加成平均各5摩尔的环氧乙烷而得的乙二醇的二甲基丙烯酸酯、在双酚A的两端分别加成平均2摩尔的环氧乙烷而得的乙二醇的二甲基丙烯酸酯、在双酚A的两端分别加成平均5摩尔的环氧乙烷而得的乙二醇的二甲基丙烯酸酯、在双酚A的两端分别加成平均6摩尔的环氧乙烷和平均2摩尔的环氧丙烷而得的亚烷基二醇的二甲基丙烯酸酯及在双酚A的两端加成平均15摩尔的环氧乙烷和平均2摩尔的环氧丙烷而得的亚烷基二醇的二甲基丙烯酸酯。
作为环氧烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯的具体例,可举出2,2-双(4-(甲基丙烯酰氧基二乙氧基)苯基)丙烷及2,2-双(4-(甲基丙烯酰氧基乙氧基丙氧基)苯基)丙烷。
作为环氧烷改性双酚A二(甲基)丙烯酸酯的市售品,例如可举出BPE-500(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)。
作为3官能以上的烯属不饱和化合物,例如可举出二季戊四醇(三/四/五/六)(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇(三/四)(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸(甲基)丙烯酸酯及甘油三(甲基)丙烯酸酯。
“(三/四/五/六)(甲基)丙烯酸酯”为包括三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸酯及六(甲基)丙烯酸酯的概念。“(三/四)(甲基)丙烯酸酯”为包括三(甲基)丙烯酸酯及四(甲基)丙烯酸酯的概念。
3官能以上的烯属不饱和化合物优选为在季戊四醇的羟基的末端加成平均9摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯、在季戊四醇的羟基的末端加成平均12摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯、在季戊四醇的羟基的末端加成平均15摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯、在季戊四醇的羟基的末端加成平均20摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯、在季戊四醇的羟基的末端加成平均28摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯或在季戊四醇的羟基的末端加成平均35摩尔的环氧乙烷而得的四甲基丙烯酸酯。
光聚合性化合物的分子量优选为200~3,000,更优选为280~2,200,尤其优选为300~2,200。在光聚合性化合物为具有分子量分布的化合物(例如,聚合物)的情况下,光聚合性化合物的重均分子量(Mw)优选为200~3,000,更优选为280~2,200,尤其优选为300~2,200。
负型感光性组合物可以含有单独一种光聚合性化合物,也可以含有两种以上光聚合性化合物。
光聚合性化合物的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为10质量%~70质量%,更优选为20质量%~60质量%,尤其优选为20质量%~50质量%。
[光聚合引发剂]
负型感光性组合物含有感光性化合物。负型感光性组合物优选含有光聚合引发剂作为感光性化合物。光聚合引发剂通过接收活化光线(例如,紫外线及可见光线)来引发光聚合性化合物的聚合。光聚合引发剂为光反应引发剂的一种。
作为光聚合引发剂,例如可举出具有肟酯结构的光聚合引发剂、具有α-氨基烷基苯酮结构的光聚合引发剂、具有α-羟基烷基苯酮结构的光聚合引发剂、具有酰基氧化膦结构的光聚合引发剂及具有N-苯基甘氨酸结构的光聚合引发剂等。光聚合引发剂优选为选自具有肟酯结构的光聚合引发剂、具有α-氨基烷基苯酮结构的光聚合引发剂、具有α-羟基烷基苯酮结构的光聚合引发剂及具有N-苯基甘氨酸结构的光聚合引发剂中的至少一种。
光聚合引发剂例如还优选为选自2,4,5-三芳基咪唑二聚体及其衍生物中的至少一种。另外,在2,4,5-三芳基咪唑二聚体及其衍生物中,两个2,4,5-三芳基咪唑结构分别可以相同,也可以不同。
作为2,4,5-三芳基咪唑二聚体的衍生物的优选例,可举出2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(邻氯苯基)-4,5-二(甲氧基苯基)咪唑二聚体、2-(邻氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体、2-(邻甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体及2-(对甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体。
作为光聚合引发剂,例如可以使用日本特开2011-95716号公报的0031段~0042段及日本特开2015-14783号公报的0064段~0081段中记载的聚合引发剂。
作为光聚合引发剂的市售品,例如可举出1-[4-(苯硫基)苯基]-1,2-辛二酮-2-(邻苯甲酰肟)(商品名:IRGACURE(注册商标)OXE-01、BASF Japan Ltd.制)、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰肟)(商品名:IRGACURE OXE-02、BASFJapan Ltd.制)、IRGACURE OXE-03(BASF Japan Ltd.制)、IRGACURE OXE-04(BASF JapanLtd.制)、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(商品名:Omnirad 379EG、IGM Resins B.V.制)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙-1-酮(商品名:Omnirad 907、IGM Resins B.V.制)、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基丙酰基)苄基]苯基}-2-甲基丙-1-酮(商品名:Omnirad 127、IGM Resins B.V.制)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮-1(商品名:Omnirad 369、IGM Resins B.V.制)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(商品名:Omnirad 1173、IGM Resins B.V.制)、1-羟基环己基苯基酮(商品名:Omnirad 184、IGM Resins B.V.制)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮(商品名:Omnirad 651、IGM Resins B.V.制)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基膦氧化物(商品名:Omnirad TPO H、IGM Resins B.V.制)、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基膦氧化物(商品名:Omnirad 819、IGM Resins B.V.制)、肟酯系光聚合引发剂(商品名:Lunar 6、DKSH HoldingLtd.制)、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基双咪唑(别名:2-(2-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体)(商品名:B-CIM、Hampford Research Inc.制)及2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体(商品名:BCTB、Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)。
并且,作为光聚合引发剂的市售品,例如还可举出ADEKA CORPORATION制ADEKAARKLS NCI-930、ADEKA ARKLS NCI-730及ADEKA ARKLS N-1919T。
负型感光性组合物可以含有单独一种光聚合引发剂,也可以含有两种以上光聚合引发剂。
光聚合引发剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.1质量%以上,更优选为0.5质量%以上,尤其优选为1.0质量%以上。光聚合引发剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下。
[其他添加剂]
除上述各成分以外,负型感光性组合物还可以含有公知的添加剂。作为添加剂,例如可举出阻聚剂、增塑剂、敏化剂、氢供体、杂环状化合物及紫外线(UV)吸收剂。
(阻聚剂)
负型感光性组合物可以含有阻聚剂。
作为阻聚剂,例如可举出日本专利第4502784号公报的0018段中记载的热阻聚剂。阻聚剂优选为吩噻嗪、吩恶嗪、对苯二酚、四氯苯醌、苯酚靛酚钠、间氨基苯酚或4-甲氧基苯酚。
负型感光性组合物可以含有单独一种阻聚剂,也可以含有两种以上阻聚剂。
阻聚剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.01质量%~3质量%,更优选为0.01质量%~1质量%,尤其优选为0.01质量%~0.8质量%。
(增塑剂)
作为增塑剂,例如可举出上述正型感光性组合物中说明的增塑剂,优选的增塑剂也相同。
负型感光性组合物可以含有单独一种增塑剂,也可以含有两种以上增塑剂。
从与基板的密合性的观点出发,增塑剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为1质量%~50质量%,更优选为2质量%~20质量%。
(敏化剂)
负型感光性组合物可以含有敏化剂。
作为敏化剂,例如可举出二烷基氨基二苯甲酮化合物、吡唑啉化合物、蒽化合物、香豆素化合物、花青化合物、呫吨酮化合物、噻吨酮化合物、恶唑化合物、苯并恶唑化合物、噻唑化合物、苯并噻唑化合物、三唑化合物(例如,1,2,4-三唑)、芪化合物、三嗪化合物、噻吩化合物、萘二甲酰亚胺化合物、三芳胺化合物及氨基吖啶化合物。
作为敏化剂,可以使用染料或颜料。作为染料或颜料,例如可举出品红、酞菁绿、香豆素6、香豆素7、香豆素102、DOC碘化物、吲哚碳菁钠、金胺碱、醇盐绿S,副品红、结晶紫、甲基橙、尼罗蓝2B、维多利亚蓝、孔雀石绿(HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.制、AIZEN(注册商标)MALACHITE GREEN)、碱性蓝20及钻石绿(HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.制、AIZEN(注册商标)DIAMOND GREEN GH)。
作为染料,可以使用显色系染料。显色系染料是指具有通过照射光来显色的功能的化合物。作为显色系染料,例如可举出无色染料及荧烷染料。显色系染料优选为无色染料。
负型感光性组合物可以含有单独一种敏化剂,也可以含有两种以上敏化剂。
从提高对光源的灵敏度、通过聚合速度与链转移之间的平衡来提高固化速度的观点出发,敏化剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.01质量%~5质量%,更优选为0.05质量%~1质量%。
(氢供体)
负型感光性组合物可以含有氢供体。氢供体可以向光聚合引发剂提供氢。
作为氢供体,例如可举出双[4-(二甲基氨基)苯基]甲烷、双[4-(二乙基氨基)苯基]甲烷、硫醇化合物及无色结晶紫。
负型感光性组合物可以含有单独一种氢供体,也可以含有两种以上氢供体。
氢供体的含量相对于负型感光性组合物的总质量优选为0.01质量%~10质量%,更优选为0.05质量%~5质量%,尤其优选为0.1质量%~2质量%。
(杂环状化合物)
作为杂环状化合物,例如可举出上述正型感光性组合物中说明的杂环状化合物,优选的杂环状化合物也相同。
负型感光性组合物可以含有单独一种杂环状化合物,也可以含有两种以上杂环状化合物。
从与基板的密合性及耐蚀刻性的观点出发,杂环状化合物的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.01质量%~50质量%,更优选为0.1质量%~10质量%,尤其优选为1质量%~5质量%。
(紫外线(UV)吸收剂)
负型感光性组合物可以在不脱离本发明的主旨的范围内含有UV吸收剂。UV吸收剂能够降低负型感光层对曝光波长的透射率。
作为UV吸收剂,例如可举出二苯甲酮系UV吸收剂、苯并三唑系UV吸收剂、苯甲酸酯系UV吸收剂、水杨酸酯系UV吸收剂、三嗪系UV吸收剂、氰基丙烯酸酯系UV吸收剂。UV吸收剂优选为选自苯并三唑系UV吸收剂及三嗪系UV吸收剂中的至少一种UV吸收剂。
作为苯并三唑系UV吸收剂,例如可举出2-(2H-苯并三唑-2-基)-对甲酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-6-双(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-[5-氯(2H)-苯并三唑-2-基]-4-甲基-6-(叔丁基)苯酚、2-(2H-苯并三唑-基)-4,6-二叔戊基苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚。苯并三唑系UV吸收剂也可以为上述化合物的混合物、改性物、聚合物或衍生物。
作为三嗪系UV吸收剂,例如可举出2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚、2-[4-[(2-羟基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-[(2-羟基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-异辛氧基苯基)-s-三嗪。三嗪系UV吸收剂也可以为上述化合物的混合物、改性物、聚合物或衍生物。
负型感光性组合物可以含有单独一种UV吸收剂,也可以含有两种以上UV吸收剂。
从抑制曝光雾的产生及分辨率的观点出发,UV吸收剂的含量相对于负型感光性组合物的固体成分的总质量优选为0.1质量%~5质量%,更优选为0.1质量%~3质量%,尤其优选为0.1质量%~2质量%。
(其他成分)
负型感光性组合物可以含有上述添加剂以外的成分(以下,有时称为“其他成分”。)。作为其他成分,可举出抗氧化剂、粘接促进剂、抗迁移添加剂、分散剂、酸增殖剂、显影促进剂、着色剂、热自由基聚合引发剂、热产酸剂、增稠剂、交联剂及有机或无机抗沉淀剂。关于这些成分的优选方式,在日本特开2014-85643号公报的0165段~0184段中分别有记载,该公报的内容援用于本说明书中。
负型感光性组合物可以含有聚合物Y以外的树脂。作为上述树脂的优选例,可举出聚羟基苯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并恶唑树脂及聚硅氧烷树脂。负型感光层中所含的聚合物Y以外的树脂可以为单独一种,也可以为两种以上。
[溶剂]
作为溶剂,感光性组合物可以含有水,并且也可以含有有机溶剂。
作为有机溶剂,例如可举出乙二醇单烷基醚类、乙二醇二烷基醚类、乙二醇单烷基醚乙酸酯类、丙二醇单烷基醚类、丙二醇二烷基醚类、丙二醇单烷基醚乙酸酯类、二乙二醇二烷基醚类、二乙二醇单烷基醚乙酸酯类、二丙二醇单烷基醚类、二丙二醇二烷基醚类、二丙二醇单烷基醚乙酸酯类、酯类、酮类、酰胺类及内酯类。作为有机溶剂,还可举出日本特开2011-221494号公报的0174段~0178段中记载的有机溶剂及国际公开第2018/179640号的0092段~0094段中记载的有机溶剂,其内容通过参考援用于本说明书中。
根据需要,可以在已述的有机溶剂中添加苄基乙醚、二己醚、乙二醇单苯基醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、异佛尔酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醛、苯甲醇、苯甲醚、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、马来酸二乙酯、碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯。
并且,作为有机溶剂,优选沸点为130℃以上且低于160℃的有机溶剂、沸点为160℃以上的有机溶剂或它们的混合物。
作为沸点为130℃以上且低于160℃的有机溶剂,例如可举出丙二醇单甲醚乙酸酯(沸点146℃)、丙二醇单乙醚乙酸酯(沸点158℃)、丙二醇甲基正丁醚(沸点155℃)及丙二醇甲基正丙醚(沸点131℃)。
作为沸点为160℃以上的有机溶剂,例如可举出3-乙氧基丙酸乙酯(沸点170℃)、二乙二醇甲乙醚(沸点176℃)、丙二醇单甲醚丙酸酯(沸点160℃)、二丙二醇甲醚乙酸酯(沸点213℃)、3-甲氧基丁醚乙酸酯(沸点171℃)、二乙二醇二乙醚(沸点189℃)、二乙二醇二甲醚(沸点162℃)、丙二醇二乙酸酯(沸点190℃)、二乙二醇单乙醚乙酸酯(沸点220℃)、二丙二醇二甲醚(沸点175℃)及1,3-丁二醇二乙酸酯(沸点232℃)。
感光性组合物可以含有单独一种溶剂,也可以含有两种以上溶剂。
溶剂的含量相对于感光性组合物的固体成分100质量份优选为50质量份~1,900质量份,更优选为100质量份~900质量份。
[杂质等]
优选感光性组合物及后述的各层中所含的杂质较少。
作为杂质的具体例,可举出钠、钾、镁、钙、铁、锰、铜、铝、钛、铬、钴、镍、锌、锡及其离子。
各层中的杂质的含量以质量基准计优选为80ppm以下,更优选为10ppm以下,进一步优选为2ppm以下。下限并无特别限制,各层中的杂质的含量以质量基准计可以为1ppb以上或0.1ppm以上。
作为使杂质在上述范围内的方法,可举出作为各层的原料选择杂质的含量较少的原料、形成各层时防止杂质混入及清洗去除杂质。通过这种方法,能够使杂质量在上述范围内。
杂质例如可以通过ICP(Inductively Coupled Plasma(电感耦合等离子体))发射光谱分析法、原子吸收光谱法及离子色谱分析法等公知的方法来定量。
各层中的苯、甲醛、三氯乙烯、1,3-丁二烯、四氯化碳、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及己烷等化合物的含量优选较少。作为这些化合物在各层中的含量,以质量基准计,优选为100ppm以下,更优选为20ppm以下,进一步优选为4ppm以下。下限以质量基准计可以为10ppb以上,也可以为100ppb以上。这些化合物可以通过与上述金属杂质相同的方法来抑制含量。并且,可以通过公知的测定法来定量。
从提高可靠性及层合性的观点出发,各层中的水的含量优选为0.01质量%~1.0质量%,更优选为0.05质量%~0.5质量%。
<层叠体>
作为本发明所涉及的层叠体,可举出以下方式1~方式3的层叠体。
方式1的层叠体依次具有:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的感光层。
方式2的层叠体依次具有:
基板;
含有金属纳米材料的层;及
含有碱溶性化合物的感光层。
方式3的层叠体依次具有:
基板;
含有碱溶性化合物的感光层;及
含有金属纳米材料的层。
在方式1的层叠体中,在感光层中含有金属纳米材料,相对于此,在方式2及方式3的层叠体中,在与感光层不同的其他层中含有金属纳米材料。并且,方式2的层叠体在基板与感光层之间具有含有金属纳米材料的层,相对于此,方式3的层叠体在基板与含有金属纳米材料的层之间具有感光层。
本发明所涉及的层叠体可以优选用于后述的图案形成,并且可以考虑用途、工艺等适当使用如方式1~方式3那样具有不同层结构的层叠体。
以下,对方式1~方式3的层叠体进行详细说明。并且,有时将方式1~方式3的层叠体简单地统称为“层叠体”。
<<方式1的层叠体>>
[感光层A]
方式1的层叠体具有含有金属纳米材料和碱溶性化合物的感光层(以下,有时称为“感光层A”)。通过感光层A来抑制迁移,并且能够进行碱显影。
感光层A在感光性组合物中可含有上述材料。
各材料的细节如上所述,但将“感光性组合物”改称为“感光层A”。
并且,在感光层A含有溶剂的情况下,溶剂的含量相对于感光层A的总质量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,尤其优选为0.5质量%以下。
感光层A的厚度并无限制。从膜厚的均匀性的观点出发,感光层A的平均厚度优选为0.05μm以上,更优选为0.5μm以上,进一步优选为1μm以上。从分辨率的观点出发,感光层A的平均厚度优选为20μm以下,更优选为10μm以下,尤其优选为5μm以下。感光层A的平均厚度通过基于下述基板的平均厚度的测定方法的方法来测定。
<<方式2及方式3的层叠体>>
[含金属纳米材料的层]
方式2及方式3的层叠体具有含有金属纳米材料的层(以下,有时称为“含金属纳米材料的层”)。
含金属纳米材料的层在感光性组合物中可含有上述金属纳米材料和感光性化合物以外的材料。
各材料的细节如上所述,但将“感光性组合物”改称为“含金属纳米材料的层”。
并且,在含金属纳米材料的层含有溶剂的情况下,溶剂的含量相对于含金属纳米材料的层的总质量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,尤其优选为0.5质量%以下。
[感光层B]
方式2及方式3的层叠体具有含有碱溶性化合物的感光层(以下,有时称为“感光层B”)。
感光层B在感光性组合物中可含有上述金属纳米材料以外的材料。
各材料的细节如上所述,但将“感光性组合物”改称为“感光层B”。
并且,在感光层B含有溶剂的情况下,溶剂的含量相对于感光层B的总质量优选为2质量%以下,更优选为1质量%以下,尤其优选为0.5质量%以下。
感光层B的厚度并无限制。从膜厚的均匀性的观点出发,感光层B的平均厚度优选为0.05μm以上,更优选为0.5μm以上,进一步优选为1μm以上。从分辨率的观点出发,感光层B的平均厚度优选为20μm以下,更优选为10μm以下,尤其优选为5μm以下。感光层B的平均厚度通过基于上述基板的平均厚度的测定方法的方法来测定。
含金属纳米材料的层的厚度并无限制。从膜厚的均匀性的观点出发,含金属纳米材料的层的平均厚度优选为0.05μm以上,更优选为0.5μm以上,进一步优选为1μm以上。从分辨率的观点出发,含金属纳米材料的层的平均厚度优选为20μm以下,更优选为10μm以下,尤其优选为5μm以下。含金属纳米材料的层的平均厚度通过基于下述基板的平均厚度的测定方法的方法来测定。
感光层B及含金属纳米材料的层组合在一起具有与方式1的层叠体的感光层A相同的功能。即,通过感光层B及含金属纳米材料的层来抑制迁移,并且能够进行碱显影。
在一方式中,在感光层B与含金属纳米材料的层接触的情况下,两个层之间的边界有时并不一定是明确的。在该情况下,可以将感光层B和含金属纳米材料的层组合在一起视为一个层。在该方式中,在被视为一个层的上述层中,金属纳米材料有可能会因含金属纳米材料的层而存在偏在的区域,因此在被视为一个层的上述层内,有可能会存在金属纳米材料的分布不均。
感光层B与含金属纳米材料的层之间的边界是否明确例如可以通过使用扫描型电子显微镜(SEM)观察感光层B及含金属纳米材料的层的与面内方向垂直的方向上的截面来判断。
<<层结构的变形例>>
本发明所涉及的层叠体可以在基板的两个面具有感光层。两个面的感光层可以相同,也可以不同。关于不含金属纳米材料的感光层,优选与含有金属纳米材料的层一并使用。
例如,方式1的层叠体可以在基板的与具有感光层A的一侧相反的一侧具有感光层A,或者,也可以在基板的与具有感光层A的一侧相反的一侧具有感光层B及含金属纳米材料的层。可以依次具有基板、感光层B及含金属纳米材料的层,或者,也可以依次具有基板、含金属纳米材料的层及感光层B。
并且,方式2及方式3的层叠体可以在基板的与具有感光层B及含金属纳米材料的层的一侧相反的一侧具有感光层A,或者,也可以在基板的与具有感光层B及含金属纳米材料的层的一侧相反的一侧具有感光层B及含金属纳米材料的层。可以依次具有基板、感光层B及含金属纳米材料的层,或者,也可以依次具有基板、含金属纳米材料的层及感光层B。
在层叠体中,有时将存在于基板的一侧的感光层称为“第一感光层”,并且有时将存在于基板的另一侧的感光层称为“第二感光层”。并且,有时将感光层A及感光层B组合在一起简称为“感光层”。
作为第一感光层的种类和第二感光层的种类的组合,例如可举出以下组合。
(1)第一感光层为负型感光层,第二感光层为负型感光层。
(2)第一感光层为正型感光层,第二感光层为正型感光层。
(3)第一感光层为负型感光层,第二感光层为正型感光层。
(4)第一感光层为正型感光层,第二感光层为负型感光层。
[基板]
层叠体具有包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板。
在本发明中,“对曝光波长的光具有透射性的区域”表示曝光波长中主波长下的透射率为30%以上的区域。上述透射率优选为50%以上,更优选为60%以上,进一步优选为80%以上,尤其优选为90%以上。上述透射率的上限并无限制。上述透射率例如在100%以下的范围内确定即可。透射率使用公知的透射率测定器(例如,JASCO Corporation制V-700series)来测定。
对曝光波长的光具有透射性的区域可以配置于整个基板或基板的一部分。对曝光波长的光具有透射性的区域优选配置于与曝光工序中的曝光部对应的部分。对曝光波长的光具有透射性的区域优选配置于整个基板。即,基板优选为对曝光波长透明的基板。
作为基板的材料,例如可举出树脂材料及无机材料。
作为树脂材料,例如可举出聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚醚醚酮、丙烯酸树脂、环烯烃聚合物及聚碳酸酯。
作为无机材料,例如可举出玻璃及石英。
基板优选为树脂膜,更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜或环烯烃聚合物膜。
基板的厚度并无限制。从输送性、电特性及制膜性的观点出发,基板的平均厚度优选为10μm~100μm,更优选为10μm~60μm。基板的平均厚度设为通过使用扫描型电子显微镜(SEM)观察基板的与面内方向垂直的方向上的截面来测定的10处的厚度的平均值。
在层叠体的两个面具有感光层的情况下,基板在365nm下的吸光度优选为0.5以上。由此,例如,当使用365nm的光对第一感光层进行了曝光时,透射第一感光层之后的365nm的光被基板吸收,因此能够抑制第二感光层经由基板被365nm的光曝光。因此,容易在第一感光层和第二感光层形成不同形状的图案。
[其他层]
层叠体可以具有上述以外的层(以下,有时称为“其他层”。)。作为其他层,例如可举出临时支承体及保护膜。
以下,对临时支承体进行说明。如后述,临时支承体例如为在使用转印材料来形成感光层时使用的部件。在层叠体具有临时支承体的情况下,临时支承体通常可以配置于层叠体中的至少一个的面。具体而言,临时支承体可以配置于以基板为基准配置有第一感光层的一侧的最外层。并且,临时支承体也可以配置于以基板为基准配置有第二感光层的一侧的最外层。
作为临时支承体,例如可举出玻璃基板、树脂膜及纸。从强度及挠性的观点出发,临时支承体优选为树脂膜。作为树脂膜,例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、三醋酸纤维素膜、聚苯乙烯膜及聚碳酸酯膜。临时支承体优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,更优选为双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
作为临时支承体,可以使用具有挠性且在加压下或在加压及加热下不会发生显著的变形、收缩或伸长的膜。作为这种膜,例如可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(例如,双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)、三醋酸纤维素膜、聚苯乙烯膜、聚酰亚胺膜及聚碳酸酯膜。其中,作为临时支承体,尤其优选双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。并且,优选用作临时支承体的膜没有褶皱等变形、划伤等。
从能够经由临时支承体进行图案曝光的观点出发,临时支承体优选透明性高。临时支承体的365nm的透射率优选为60%以上,更优选为70%以上。
从经由临时支承体进行图案曝光时的图案形成性及临时支承体的透明性的观点出发,临时支承体的雾度越小越优选。具体而言,临时支承体的雾度优选为2%以下,更优选为0.5%以下,尤其优选为0.3%以下。
从经由临时支承体进行图案曝光时的图案形成性及临时支承体的透明性的观点出发,临时支承体中所含的微粒、异物及缺陷的数量越少越优选。直径1μm以上的微粒、异物及缺陷的数量优选为50个/10mm2以下,更优选为10个/10mm2以下,进一步优选为3个/10mm2以下,尤其优选为0个/10mm2。
临时支承体的厚度并无特别限制,但优选为5μm~200μm,从易处理性及通用性的观点出发,更优选为10μm~150μm,进一步优选为10μm~50μm。
作为临时支承体的优选方式,例如,在日本特开2014-85643号公报的0017段~0018段、日本特开2016-27363号公报的0019段~0026段、国际公开第2012/081680号的0041段~0057段及国际公开第2018/179370号的0029段~0040段中有记载,这些公报的内容援用于本说明书中。
在层叠体具有保护膜的情况下,保护膜通常可以配置于层叠体中的至少一个的面。具体而言,保护膜可以配置于以基板为基准配置有第一感光层的一侧的最外层。并且,保护膜也可以配置于以基板为基准配置有第二感光层的一侧的最外层。
以下,对保护膜进行说明。作为保护膜,例如可举出树脂膜及纸。从强度及挠性的观点出发,保护膜优选为树脂膜。作为树脂膜,例如可举出聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、三醋酸纤维素膜、聚苯乙烯膜及聚碳酸酯膜。树脂膜优选为聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
保护膜优选具有光透射性。通过保护膜具有光透射性,能够经由保护膜进行曝光。
保护膜的厚度并无限制。保护膜的平均厚度例如在1μm~2mm的范围内确定即可。保护膜的平均厚度通过基于上述基板的平均厚度的测定方法的方法来测定。
作为其他层,例如还可举出热塑性树脂层及中间层。
以下,对热塑性树脂层进行说明。热塑性树脂层含有树脂。树脂的一部分或全部为热塑性树脂。热塑性树脂层优选含有热塑性树脂。
热塑性树脂优选为碱溶性树脂。作为碱溶性树脂,例如可举出丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、聚氨酯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚缩醛树脂、聚羟基苯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并恶唑树脂、聚硅氧烷树脂、聚乙烯亚胺、聚烯丙胺及聚亚烷基二醇。
作为碱溶性树脂,从显影性及与相邻的层的密合性的观点出发,优选丙烯酸树脂。丙烯酸树脂表示具有选自源自(甲基)丙烯酸的结构单元、源自(甲基)丙烯酸酯的结构单元及源自(甲基)丙烯酰胺的结构单元中的至少一种结构单元的树脂。在丙烯酸树脂中,源自(甲基)丙烯酸的结构单元、源自(甲基)丙烯酸酯的结构单元及源自(甲基)丙烯酰胺的结构单元的总含量相对于丙烯酸树脂的总质量优选为50质量%以上。其中,源自(甲基)丙烯酸的结构单元及源自(甲基)丙烯酸酯的结构单元的总含量相对于丙烯酸树脂的总质量优选为30质量%~100质量%,更优选为50质量%~100质量%。
碱溶性树脂优选为具有酸基的聚合物。作为酸基,例如可举出羧基、磺基、磷酸基及膦酸基,优选羧基。
从显影性的观点出发,碱溶性树脂优选为酸值40mgKOH/g以上的碱溶性树脂,更优选为酸值40mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂。碱溶性树脂的酸值优选为300mgKOH/g以下,更优选为250mgKOH/g以下,进一步优选为200mgKOH/g以下,尤其优选为160mgKOH/g以下。
作为酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂,例如可举出日本特开2011-095716号公报的0025段中记载的聚合物中作为酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂的碱溶性树脂、日本特开2010-237589号公报的0033段~0052段中记载的聚合物中的酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂及日本特开2016-224162号公报的0053段~0068段中记载的粘合剂聚合物中酸值60mgKOH/g以上的含羧基丙烯酸树脂。含羧基丙烯酸树脂中具有羧基的结构单元的共聚比相对于丙烯酸树脂的总质量优选为5质量%~50质量%,更优选为10质量%~40质量%,尤其优选为12质量%~30质量%。作为碱溶性树脂,从显影性及与相邻的层的密合性的观点出发,尤其优选具有源自(甲基)丙烯酸的结构单元的丙烯酸树脂。
碱溶性树脂可以具有反应性基团。作为反应性基团,例如可举出可加聚的基团。作为反应性基团,例如可举出烯属不饱和基团缩聚性基团(例如,羟基及羧基)及加聚反应性基团(例如,环氧基及(嵌段)异氰酸酯基)。
碱溶性树脂的重均分子量(Mw)优选为1,000以上,更优选为1万~10万,尤其优选为2万~5万。
碱溶性树脂可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
从显影性及与相邻的层的密合性的观点出发,碱溶性树脂的含量相对于热塑性树脂层的总质量优选为10质量%~99质量%,更优选为20质量%~90质量%,进一步优选为40质量%~80质量%,尤其优选为50质量%~75质量%。
热塑性树脂层优选含有显色时的波长范围400nm~780nm下的最大吸收波长为450nm以上且最大吸收波长因酸、碱或自由基而发生变化的色素(以下,有时称为“色素B”。)。从曝光部及非曝光部的视觉辨认性以及分辨率的观点出发,色素B优选为最大吸收波长因酸或自由基而发生变化的色素,更优选为最大吸收波长因酸而发生变化的色素。从曝光部及非曝光部的视觉辨认性以及分辨率的观点出发,热塑性树脂层优选含有作为色素B的最大吸收波长因酸而发生变化的色素及通过光产生酸的化合物这两者。
色素B可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
从曝光部及非曝光部的视觉辨认性的观点出发,色素B的含量相对于热塑性树脂层的总质量优选为0.2质量%以上,更优选为0.2质量%~6质量%,进一步优选为0.2质量%~5质量%,尤其优选为0.25质量%~3.0质量%。
色素B的含量表示使热塑性树脂层中所含的色素B全部成为显色状态时的色素的含量。以下,以通过自由基显色的色素为例,对色素B的含量的定量方法进行说明。制备将色素0.001g溶解于甲基乙基酮100mL中而得的溶液及将色素0.01g溶解于甲基乙基酮100mL中而得的溶液。向得到的各溶液中添加光自由基聚合引发剂Irgacure OXE01(商品名、BASFJapan Ltd.),并通过照射365nm的光来产生自由基,从而使所有色素成为显色状态。然后,在大气气氛下,使用分光光度计(UV3100、SHIMADZU CORPORATION制)来测定液体温度为25℃的各溶液的吸光度,制作出校准曲线。接着,代替色素将热塑性树脂层0.1g溶解于甲基乙基酮中,除此之外,通过与上述相同的方法测定使色素全部显色后的溶液的吸光度。根据校准曲线由得到的含有热塑性树脂层的溶液的吸光度计算热塑性树脂层中所含的色素的量。
热塑性树脂层可以含有通过光产生酸、碱或自由基的化合物(以下,有时称为“化合物C”。)。作为化合物C,优选接受紫外线及可见光线等活化光线来产生酸、碱或自由基的化合物。作为化合物C,可以使用公知的光产酸剂、光产碱剂及光自由基聚合引发剂(光自由基产生剂)。
从分辨率的观点出发,热塑性树脂层可以含有光产酸剂。作为光产酸剂,例如可举出光阳离子聚合引发剂。
作为光产酸剂,从灵敏度及分辨率的观点出发,优选含有选自鎓盐化合物及肟磺酸酯化合物中的至少一种化合物,从灵敏度、分辨率及密合性的观点出发,更优选含有肟磺酸酯化合物。并且,作为光产酸剂,还优选具有以下结构的光产酸剂。
[化学式8]
热塑性树脂层可以含有光自由基聚合引发剂。作为光自由基聚合引发剂,可举出上述负型感光层可含有的光聚合引发剂中的光自由基聚合引发剂。
热塑性树脂层可以含有光产碱剂。作为光产碱剂,例如可举出2-硝基苄基环己基氨基甲酸酯、三苯基甲醇、邻氨基甲酰基羟酰胺、邻氨基甲酰肟、[[(2,6-二硝基苄基)氧基]羰基]环己胺、双[[(2-硝基苄基)氧基]羰基]己-1,6-二胺、4-(甲硫基苯甲酰基)-1-甲基-1-吗啉代乙烷、(4-吗啉代苯甲酰基)-1-苄基-1-二甲基氨基丙烷、N-(2-硝基苄氧基羰基)吡咯烷、六氨合钴(III)三(硼酸三苯基甲酯)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁酮、2,6-二甲基-3,5-二乙酰基-4-(2-硝基苯基)-1,4-二氢吡啶及2,6-二甲基-3,5-二乙酰基-4-(2,4-二硝基苯基)-1,4-二氢吡啶。
化合物C可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
从曝光部及非曝光部的视觉辨认性以及分辨率的观点出发,化合物C的含量相对于热塑性树脂层的总质量优选为0.1质量%~10质量%,更优选为0.5质量%~5质量%。
从分辨率、与相邻的层的密合性及显影性的观点出发,热塑性树脂层优选含有增塑剂。增塑剂优选分子量(在为低聚物或聚合物且具有分子量分布的情况下,为重均分子量)小于碱溶性树脂。增塑剂的分子量(重均分子量)优选为200~2,000。增塑剂只要是与碱溶性树脂相溶而表现出可塑性的化合物,则并无特别限制,但从赋予可塑性的观点出发,增塑剂优选在分子中具有亚烷氧基,更优选为聚亚烷基二醇化合物。增塑剂中所含的亚烷氧基更优选具有聚亚乙氧基结构或聚亚丙氧基结构。
并且,从分辨率及保存稳定性的观点出发,增塑剂优选含有(甲基)丙烯酸酯化合物。从相溶性、分辨率及与相邻的层的密合性的观点出发,更优选碱溶性树脂为丙烯酸树脂且增塑剂含有(甲基)丙烯酸酯化合物。作为用作增塑剂的(甲基)丙烯酸酯化合物,可举出记载为上述负型感光层中所含的光聚合性化合物的(甲基)丙烯酸酯化合物。
在热塑性树脂层含有(甲基)丙烯酸酯化合物作为增塑剂的情况下,从热塑性树脂层与相邻的层的密合性的观点出发,优选即使在经曝光的曝光部中(甲基)丙烯酸酯化合物也不聚合。并且,作为用作增塑剂的(甲基)丙烯酸酯化合物,从热塑性树脂层的分辨率、与相邻的层的密合性及显影性的观点出发,优选在一个分子中具有两个以上(甲基)丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。进而,作为用作增塑剂的(甲基)丙烯酸酯化合物,还优选具有酸基的(甲基)丙烯酸酯化合物或氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物。
增塑剂可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
从热塑性树脂层的分辨率、与相邻的层的密合性及显影性的观点出发,增塑剂的含量相对于热塑性树脂层的总质量优选为1质量%~70质量%,更优选为10质量%~60质量%,尤其优选为20质量%~50质量%。
热塑性树脂层可以含有敏化剂。作为敏化剂,并无特别限制,可举出上述负型感光层可含有的敏化剂。
敏化剂可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
敏化剂的含量可以根据目的适当选择,但从提高对光源的灵敏度以及曝光部及非曝光部的视觉辨认性的观点出发,相对于热塑性树脂层的总质量优选为0.01质量%~5质量%,更优选为0.05质量%~1质量%。
除上述成分以外,热塑性树脂层还可以根据需要含有表面活性剂等公知的添加剂。并且,关于热塑性树脂层,记载于日本特开2014-085643号公报的0189段~0193段,该公报中记载的内容援用于本说明书中。
从与相邻的层的密合性的观点出发,热塑性树脂层的厚度优选为1μm以上,更优选为2μm以上。从显影性及分辨率的观点出发,热塑性树脂层的厚度优选为20μm以下,更优选为10μm以下,尤其优选为8μm以下。
以下,对中间层进行说明。作为中间层,例如优选使用含有水溶性树脂的水溶性树脂层。并且,作为中间层,例如还使用日本特开平5-072724号公报中记载为“分离层”的具有阻氧功能的阻氧层。若中间层为阻氧层,则曝光时的灵敏度提高,曝光机的时间负荷降低,生产率提高。用作中间层的阻氧层可以从公知的层中适当选择。优选表现出较低的透氧性且分散或溶解于水或碱性水溶液(例如,22℃的碳酸钠的1质量%水溶液)中的阻氧层。在层叠体具有阻氧层的情况下,层叠体优选在感光层的与具有基板的一侧相反的一侧具有阻氧层。
中间层优选配置于感光层与热塑性树脂层之间。
作为中间层的一种的水溶性树脂层含有树脂。树脂的一部分或全部为水溶性树脂。作为可用作水溶性树脂的树脂,例如可举出聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂。并且,作为水溶性树脂,例如还可举出(甲基)丙烯酸/乙烯基化合物的共聚物。作为(甲基)丙烯酸/乙烯基化合物的共聚物,优选(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸烯丙酯的共聚物,更优选甲基丙烯酸/甲基丙烯酸烯丙酯的共聚物。在水溶性树脂为(甲基)丙烯酸/乙烯基化合物的共聚物的情况下,作为各组成比(摩尔%),例如优选为90/10~20/80,更优选为80/20~30/70。
作为水溶性树脂层的一个方式的阻氧层优选含有选自聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂中的一种以上。
作为水溶性树脂的重均分子量,优选为5,000以上,更优选为7,000以上,尤其优选为10,000以上。并且,作为水溶性树脂的重均分子量,优选为200,000以下,更优选为100,000以下,尤其优选为50,000以下。作为水溶性树脂的分散度(Mw/Mn),优选为1~10,更优选为1~5。
从进一步提高水溶性树脂层的层间混合抑制能力的观点出发,水溶性树脂层中的树脂优选为与配置于水溶性树脂层的一个面侧的层中所含的树脂及配置于另一个面侧的层中所含的树脂不同的树脂。
从进一步提高阻氧性及层间混合抑制能力的观点出发,水溶性树脂优选含有聚乙烯醇,更优选含有聚乙烯醇及聚乙烯吡咯烷酮这两者。
水溶性树脂可以单独使用一种,也可以使用两种以上。
从进一步提高阻氧性及层间混合抑制能力的观点出发,水溶性树脂的含量相对于水溶性树脂层的总质量优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,尤其优选为90质量%以上。水溶性树脂的含量的上限并无限制。水溶性树脂的含量相对于水溶性树脂层的总质量优选为99.9质量%以下,更优选为99.8质量%以下。
中间层可以根据需要含有表面活性剂之类的公知的添加剂。作为表面活性剂,例如可举出上述“正型感光层”项中说明的表面活性剂。
中间层的厚度优选为0.1μm~5μm,更优选为0.5μm~3μm。若中间层的厚度在上述范围内,则层间混合抑制能力优异,却不降低阻氧性。并且,还能够抑制显影时的中间层的去除时间增加。
<图案形成方法>
作为本发明所涉及的图案形成方法,可举出以下方式1~方式6的图案形成方法。
方式1的图案形成方法包括:
准备本发明所涉及的层叠体的工序;
对感光层进行图案曝光的工序;及
对经图案曝光的感光层进行显影的工序。
方式2的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板以及含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
方式3的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
方式4的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
方式5的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
方式6的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对第一感光层进行曝光的工序;
对第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
本发明所涉及的图案形成方法可以优选用于使用上述层叠体的图案形成,并且可以考虑层叠体的层结构适当使用如方式1~方式6那样与各种层结构对应的图案形成方法。
以下,将方式2的图案形成方法列举为代表例,对本发明所涉及的图案形成方法进行详细说明。针对方式2的图案形成方法的说明也可以同样地适用于方式3~方式6的图案形成方法。另外,关于方式1的图案形成方法,可以对使用第一感光层及第二感光层这两个层的结构以外的部分同样地适用方式2的图案形成方法的说明。
方式2的图案形成方法包括:
准备层叠体的工序,该层叠体依次具有含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板以及含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第二感光层(以下,有时称为“准备工序”);
对第一感光层进行曝光的工序(以下,有时称为“曝光工序(1)”);
对第二感光层进行曝光的工序(以下,有时称为“曝光工序(2)”);
对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序(以下,有时称为“显影工序(1)”);及
对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序(以下,有时称为“显影工序(2)”。),
对第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系(以下,有时称为“特定曝光条件”)。
方式2所涉及的图案形成方法通过包括上述工序,能够抑制曝光雾的产生,从而能够形成分辨率优异的树脂图案。推测方式2的图案形成方法发挥上述效果的理由如下。如上所述,为了抑制曝光雾的产生,例如,若使用紫外线吸收材料来提高感光层的光学浓度,则得到的树脂图案的分辨率有可能会恶化。另一方面,本发明所涉及的图案形成方法包括准备工序、曝光工序(1)、曝光工序(2)、显影工序(1)及显影工序(2),曝光工序(1)中的曝光波长的主波长λ1及曝光工序(2)中的曝光波长的主波长λ2互不相同,由此能够对第一感光层及第二感光层分别选择性地或优先进行曝光。因此,本发明所涉及的图案形成方法能够抑制曝光雾的产生,从而能够形成分辨率优异的树脂图案。
以下,对方式2的图案形成方法的各工序进行具体说明。
<<准备工序>>
方式2的图案形成方法包括准备层叠体的工序,该层叠体依次具有第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板(以下,有时简称为“基板”。)及第二感光层。
在本发明中,“准备层叠体”表示使层叠体成为可使用的状态,若无特别说明,则包括准备预先制造的层叠体及制造层叠体。即,本发明所涉及的图案形成方法中使用的层叠体可以为预先制造的层叠体,也可以为在准备工序中制造的层叠体。
作为层叠体,方式2的图案形成方法可以优选使用上述本发明所涉及的层叠体。
[感光层的灵敏度]
优选第一感光层及第二感光层分别具有特定的曝光灵敏度。由此,能够有效地抑制曝光雾的产生。
具体而言,在第一感光层及第二感光层的灵敏度满足以下关系1及关系2的情况下,能够有效地抑制曝光雾的产生。
关系1:1.1≤E1r/E2
关系2:1.1≤E2r/E1
在此,E1r表示从层叠体的第二感光层侧通过具有上述主波长λ2的光进行曝光时第一感光层不反应的最高曝光量,E2表示在对第二感光层进行曝光的工序中通过具有主波长λ2的光对第二感光层进行曝光时的曝光量,E2r表示从层叠体的第一感光层侧通过具有主波长λ1的光进行曝光时第二感光层不反应的最高曝光量,E1表示在对第一感光层进行曝光的工序中通过具有主波长λ1的光对第一感光层进行曝光时的曝光量。上述各曝光量的单位相同。上述各曝光量的单位例如为mJ/cm2。
对上述灵敏度条件进行详细叙述。在对夹着基板相对的第一感光层及第二感光层分别进行曝光的过程(即,曝光工序(1)及曝光工序(2))中,第一感光层通过具有主波长λ1的曝光光束进行曝光,第二感光层通过具有主波长λ2的曝光光束进行曝光。进而,在上述过程中,第一感光层处于还从基板侧被透射第二感光层及基板而来的具有主波长λ2的曝光光束曝光的状态,第二感光层处于还从基板侧被透射第一感光层及基板而来的具有主波长λ1的曝光光束曝光的状态。
因此,要求第一感光层及第二感光层分别不通过从基板侧透射过来的曝光光束进行反应,即,不通过从基板侧透射过来的曝光光束产生曝光雾。若感光层通过透射基板而来的曝光光束进行反应,则例如会形成不希望的曝光图案,从而对最终的配线品质造成不良影响。为了避免曝光雾,在第一感光层的情况下,只要处于第一感光层从第二感光层侧被曝光时不发生反应的最高曝光量E1r高于第二感光层的曝光量E2的状态即可。这对第二感光层也是相同的。
作为E1r/E2的值及E2r/E1的值,分别优选为1.1以上,更优选为1.15以上,尤其优选为1.2以上。通过使E1r/E2、E2r/E1成为这种比率,即使曝光量存在些许工艺变动,也能够在不产生曝光雾的情况下进行稳定的图案化。E1r/E2及E2r/E1的上限并无特别限制,只要作为感光层具有适当的性能,则可以设定为任意值。
为了使E1r/E2及E2r/E1成为如上所述的比率,可以通过调整感光层对主波长λ1及主波长λ2各自的吸光系数来实现。更具体而言,通过适当选择用于各感光层的光反应引发剂、敏化剂、链转移剂等光反应所涉及的化合物,可获得具有如上所述的性能的感光层。
例如,在通过以405nm为主波长的光对第一感光层进行曝光且通过以365nm为主波长的光对第二感光层进行曝光的情况下,通过减小第一感光层对波长365nm的吸光系数,能够使由透射第二感光层及基板而来的波长365nm的曝光光束产生的曝光雾不易产生。并且,例如通过在第二感光层中导入吸收波长365nm的光的化合物来控制透射第二感光层及基板的光的量的方法也可以用作用于抑制第一感光层中的曝光雾的产生的技术方法。另一方面,例如通过减小第二感光层对波长405nm的吸光系数,能够与第一感光层相同地抑制第二感光层中的曝光雾的产生。
关于第一感光层和第二感光层各自的灵敏度,还优选满足以下关系3及关系4。
关系3:3≤S12/S11
关系4:3≤S21/S22
在此,S12表示第一感光层对主波长λ2的光谱灵敏度,S11表示第一感光层对主波长λ1的光谱灵敏度,S21表示第二感光层对主波长λ1的光谱灵敏度,S22表示第二感光层对主波长λ2的光谱灵敏度。上述各光谱灵敏度的单位相同。上述各光谱灵敏度的单位例如为mJ/cm2。
光谱灵敏度是指通过具有特定的波长的光进行曝光时感光层进行反应所需的最低曝光量。本发明中所说的光谱灵敏度(即,感光层进行反应所需的最低曝光量)的值越小,感光层的灵敏度越高。通常,感光层根据波长具有不同的吸光系数,并且光反应引发剂及敏化剂根据波长具有不同的量子产率,因此感光层的灵敏度通常也会根据波长而不同。为了抑制曝光雾,例如优选第一感光层对主波长λ2的光谱灵敏度(S12)大,即,灵敏度低。通过S12/S11及S21/S22的比率为规定值以上,不易通过从基板侧透射过来的曝光光束进行反应,从而能够获得良好的图案化性能。
作为S12/S11的值及S21/S22的值,分别优选为3以上,更优选为4以上,尤其优选为5以上。S12/S11的值及S21/S22的值的上限并无特别限制,只要作为感光层具有适当的性能,则可以设定为任意值。具有这种性能的感光层可以通过调整感光层对上述主波长λ1及主波长λ2各自的吸光系数的方法来获得。
在测定光谱灵敏度时,经由曝光尺对感光层照射特定波长的曝光光束,接着进行显影操作。在负型感光层中,可以将曝光部残留的最低曝光量设为光谱灵敏度。另一方面,在正型感光层中,可以将曝光部被去除的最低曝光量设为光谱灵敏度。
第一感光层及第二感光层优选含有互不相同的感光性化合物。通过第一感光层及第二感光层含有互不相同的感光性化合物,能够进一步抑制曝光雾的产生。
在本发明中,“互不相同的感光性化合物”表示曝光波长下的摩尔吸光系数的值互不相同的感光性化合物。第一感光层及第二感光层中,例如优选,在一个感光层中所含的感光性化合物中,波长365nm下的摩尔吸光系数的值大于波长405nm下的摩尔吸光系数的值,在另一个感光层中所含的感光性化合物中,波长405nm下的摩尔吸光系数的值大于波长365nm下的摩尔吸光系数的值。
关于“波长365nm下的摩尔吸光系数的值大于波长405nm下的摩尔吸光系数的值”,以下示出优选范围。在将波长365nm下的摩尔吸光系数的值设为100%的情况下,波长405nm下的摩尔吸光系数的值优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。波长405nm下的摩尔吸光系数的值的下限并无限制。在将波长365nm下的摩尔吸光系数的值设为100%的情况下,波长405nm下的摩尔吸光系数的值例如可以在0%以上的范围内确定。
关于“波长405nm下的摩尔吸光系数的值大于波长365nm下的摩尔吸光系数的值”,以下示出优选范围。在将波长405nm下的摩尔吸光系数的值设为100%的情况下,波长365nm下的摩尔吸光系数的值优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。波长365nm下的摩尔吸光系数的值的下限并无限制。在将波长405nm下的摩尔吸光系数的值设为100%的情况下,波长365nm下的摩尔吸光系数的值例如可以在0%以上的范围内确定。
例如,第一感光层及第二感光层中,优选,在波长365nm的强度大于波长405nm的强度的曝光波长下进行曝光的感光层含有波长365nm下的摩尔吸光系数的值大于波长405nm下的摩尔吸光系数的值的感光性化合物,在波长405nm的强度大于波长365nm的强度的曝光波长下进行曝光的感光层含有波长405nm下的摩尔吸光系数的值大于波长365nm下的摩尔吸光系数的值的感光性化合物。通过第一感光层及第二感光层含有如上所述的感光性化合物,能够进一步抑制曝光雾的产生。
[光吸收特性]
第一感光层优选具有吸收主波长λ2的光的性质。在对第二感光层进行曝光的工序(即,曝光工序(2))中,例如,依次透射第二感光层、基板以及第一感光层后的曝光光束有时会被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射而重新到达第二感光层。若通过被反射的曝光光束对第二感光层重新进行曝光,则分辨率有可能会下降。另一方面,具有吸收主波长λ2的光的性质的第一感光层能够吸收透射第二感光层及基板后的主波长λ2的光及被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射的主波长λ2的光。因此,可抑制第二感光层的再曝光导致的分辨率的下降。
第二感光层优选具有吸收主波长λ1的光的性质。在对第一感光层进行曝光的工序(即,曝光工序(1))中,例如,依次透射第一感光层、基板以及第二感光层后的曝光光束有时会被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射而重新到达第一感光层。若通过被反射的曝光光束对第一感光层重新进行曝光,则分辨率有可能会下降。另一方面,具有吸收主波长λ1的光的性质的第二感光层能够吸收透射第一感光层及基板后的主波长λ1的光及被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射的主波长λ1的光。因此,可抑制第一感光层的再曝光导致的分辨率的下降。
从抑制再曝光导致的分辨率的下降的观点出发,在一实施方式中,优选,第一感光层含有吸收主波长λ2的光的物质,或者,第二感光层含有吸收主波长λ1的光的物质。上述实施方式包括以下(1)~(3)。以下(1)~(3)中,优选(3)。
(1)第一感光层含有吸收主波长λ2的光的物质。
(2)第二感光层含有吸收主波长λ1的光的物质。
(3)第一感光层含有吸收主波长λ2的光的物质且第二感光层含有吸收主波长λ1的光的物质。
从抑制再曝光导致的分辨率的下降的观点出发,具有吸收特定的主波长的光的性质的层也可以为第一感光层及第二感光层以外的层。在一实施方式中,层叠体优选具有选自配置于基板与第一感光层之间的含有吸收主波长λ2的光的物质的层、经由第一感光层配置于基板上的含有吸收主波长λ2的光的物质的层、配置于基板与第二感光层之间的含有吸收主波长λ1的光的物质的层及经由第二感光层配置于基板上的含有吸收主波长λ1的光的物质的层中的至少一个。作为含有吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的层,例如可举出下述“其他层”中记载的层。含有吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的层优选为热塑性树脂层或中间层,更优选为热塑性树脂层。
作为吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质,例如可举出染料及颜料。作为吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质,例如还可举出近紫外线吸收剂。作为吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质,例如还可举出无机粒子。
优选吸收主波长λ2的光的物质及上述吸收主波长λ1的光的物质中的任一个为在400nm以上的波长区域具有吸收的物质。根据高压汞灯之类的光源的光谱分布,实际上,例如以400nm为边界选择曝光波长。例如,曝光工序(1)及曝光工序(2)中的任一工序中的曝光波长有时会在400nm以上的波长区域选择。在适用如上所述的曝光波长时,尤其优选吸收主波长λ2的光的物质及上述吸收主波长λ1的光的物质中的任一个为在400nm以上的波长区域具有吸收的物质。
作为在400nm以上的波长区域具有吸收的物质,例如可举出在400nm以上的波长区域具有吸收的染料及在400nm以上的波长区域具有吸收的颜料。作为在400nm以上的波长区域具有吸收的染料,例如可举出溶剂黄4、溶剂黄14、溶剂黄56、甲基黄、溶剂绿3、酸性黄3、酸性黄23、酸性黄36、酸性黄73、碱性黄1、碱性黄2、碱性黄7、酸性绿1、酸性绿3、酸性绿27、酸性绿50、酸性绿A及碱性绿1。作为在400nm以上的波长区域具有吸收的颜料,例如可举出颜料黄1、颜料黄14、颜料黄34、颜料黄93、颜料黄138、颜料黄150、颜料绿7、颜料绿36、颜料绿50及颜料绿58。作为在400nm以上的波长区域具有吸收的物质,例如还可举出在400nm以上的波长区域具有吸收的近紫外线吸收剂及在400nm以上的波长区域具有吸收的无机粒子。
在400nm以上的波长区域具有吸收的物质优选为在400nm以上的波长区域具有最大吸收波长λmax的物质。
吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的优选方式可以根据以下(1)~(4)来选择。通过具有与对象主波长对应的光吸收特性的物质,能够抑制再曝光导致的分辨率的下降。
(1)在主波长λ1为400nm以上的情况下,吸收主波长λ1的光的物质在400nm以上的波长区域具有吸收。
(2)在主波长λ1小于400nm的情况下,吸收主波长λ1的光的物质在小于400nm的波长区域具有吸收。
(3)在主波长λ2为400nm以上的情况下,吸收主波长λ2的光的物质在400nm以上的波长区域具有吸收。
(4)在主波长λ2小于400nm的情况下,吸收主波长λ2的光的物质在小于400nm的波长区域具有吸收。
吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量相对于含有上述物质的层的总质量优选为30质量%以下。通过将吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量最小化,能够抑制损害含有上述物质的层原本的功能。吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量的下限可以根据被反射的曝光光束重新到达感光层时的光量(以下,在本段中称为“反射光量”。)来确定。优选将吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量调整为反射光量与入射于对象感光层的曝光光束的量的比例成为50%以下(优选为20%以下,更优选为10%以下)。反射光量的计算例如根据感光层的吸光度及反射率、基板的吸光度及反射率、光掩模的吸光度及反射率以及吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的吸光度来进行。
[层叠体的制造方法]
作为层叠体的制造方法,并无限制,可以利用公知的方法。例如可举出如下方法:在基板的一个面形成第一感光层,然后在基板的另一个面形成第二感光层。第一感光层及第二感光层可以同时形成,也可以单独形成。以下,有时将第一感光层及第二感光层统称为“感光层”。若无特别说明,则术语“感光层”包括第一感光层、第二感光层、或第一感光层及第二感光层这两者。
作为形成感光层的方法,并无限制,可以利用公知的方法。作为形成感光层的方法,例如可举出涂布法及使用转印材料的方法。
形成第一感光层及第二感光层的方法可以相同,也可以不同。例如,可以通过涂布法或使用转印材料的方法来形成第一感光层及第二感光层。并且,也可以通过涂布法来形成第一感光层及第二感光层中的一个感光层,使用转印材料来形成另一个感光层。并且,在方式3~方式6的图案形成方法的情况下,可以准备用于形成上述感光层B(即,含有碱溶性化合物的感光性层)的感光性组合物及用于形成含金属纳米材料的层的含金属纳米材料的组合物,并适当使用涂布法、转印材料等。
(涂布法)
作为涂布法,并无限制,可以利用公知的方法。例如,可以通过将感光性组合物涂布到基板上来形成感光层。涂布在基板上的感光层形成用组合物可以根据需要通过公知的方法进行干燥。
作为感光性组合物的制备方法,例如可举出以任意比例混合目标感光层的原材料及溶剂的方法。混合方法并无限制,可以利用公知的方法。并且,感光层形成用组合物可以使用孔径0.2μm的过滤器等过滤。
作为涂布感光性组合物的方法,例如可举出狭缝涂布、旋涂、幕涂及喷墨涂布。涂布感光层形成用组合物的方法优选为狭缝涂布。
(转印工序)
作为使用转印材料的方法,例如可举出贴合基板和转印材料的方法。例如,可以通过将具有临时支承体和第一感光层的转印材料贴合到基板上而将第一感光层转印到基板上。
基板和转印材料的贴合优选使用辊等进行加压及加热的同时进行。压力例如可以在线压1,000N/m~10,000N/m的范围内确定。温度例如可以在40℃~130℃的范围内确定。在压力及温度中的至少任一个低于上述范围的情况下,层合时有可能被卷入的空气有可能无法从基板与感光层之间充分被挤出。在压力高于上述范围的情况下,感光层有可能会变形。在温度高于上述范围的情况下,感光层有可能会因热而分解或变质,导致其成为不优选的形态。
在贴合基板和转印材料时,例如可以使用层压机、真空层压机及可进一步提高生产率的自动切割层压机。并且,基板和转印材料的贴合也可以根据基板的材料通过卷对卷进行。
基板上的第一感光层的转印及基板上的第二感光层的转印可以同时进行,也可以单独进行。
转印材料例如可以通过将感光层形成用组合物涂布到临时支承体上来形成感光层。涂布在临时支承体上的感光层形成用组合物可以根据需要通过公知的方法进行干燥。作为临时支承体,可举出上述“其他层”项中说明的临时支承体,优选的临时支承体也相同。
在转印材料具有临时支承体和感光层的情况下,可以在感光层的与配置有临时支承体的面相反的一侧的面配置保护膜。作为保护膜,可举出上述“其他层”项中说明的保护膜,优选的保护膜也相同。
<<曝光工序(1)>>
方式2的图案形成方法包括对第一感光层进行曝光的工序(曝光工序(1))。在曝光工序(1)中,经曝光的第一感光层(即,曝光部)在显影液中的溶解性会发生变化。例如,在第一感光层为正型感光层的情况下,第一感光层的曝光部相较于未曝光部在显影液中的溶解性增加。例如,在第一感光层为负型感光层的情况下,第一感光层的曝光部相较于未曝光部在显影液中的溶解性降低。
作为对第一感光层进行曝光的方法,例如可举出使用光掩模的方法。例如,通过在第一感光层与光源之间配置光掩模,能够经由光掩模以图案状对第一感光层进行曝光。通过对第一感光层进行图案曝光,能够在第一感光层中形成曝光部及未曝光部。
在曝光工序(1)中,优选使第一感光层与光掩模接触来进行曝光。通过使第一感光层与光掩模接触来进行曝光的方式(还称为“接触曝光”。)能够提高分辨率。
并且,在曝光工序(1)中,除上述接触曝光以外,还可以适当选择使用近距离曝光方式、透镜系或反射镜系的投影曝光方式或使用曝光激光等的直接曝光方式。在透镜系的投影曝光方式的情况下,可以根据所需的分辨率、焦点深度使用具有适当的透镜数值孔径(NA)的曝光机。在直接曝光方式的情况下,可以直接对感光层进行描绘,也可以经由透镜对感光层进行缩小投影曝光。并且,曝光不仅可以在大气下进行,还可以在减压或真空下进行,并且还可以使水等液体介于光源与感光层之间来进行曝光。
在第一感光层上配置保护膜的情况下,可以经由保护膜对第一感光层进行曝光。在通过接触曝光对第一感光层进行曝光的情况下,从防止光掩模的污染及附着于光掩模上的异物对曝光的影响的观点出发,优选经由保护膜对第一感光层进行曝光。在经由保护膜对第一感光层进行曝光的情况下,优选在去除保护膜之后进行后述的显影工序(1)。
经由保护膜对第一感光层进行曝光时使用的保护膜优选为可透射曝光时照射的光的膜。作为保护膜,例如可以利用上述“其他层”项中说明的保护膜中可透射曝光时照射的光的保护膜。
在经由保护膜对第一感光层进行曝光的情况下,保护膜至少在第一曝光工序(1)之前配置于第一感光层上即可。
在第一感光层上配置有临时支承体的情况下,可以经由临时支承体对第一感光层进行曝光,也可以在从第一感光层去除临时支承体之后对第一感光层进行曝光。在通过接触曝光对第一感光层进行曝光的情况下,从防止光掩模的污染及附着于光掩模上的异物对曝光的影响的观点出发,优选经由临时支承体对第一感光层进行曝光。在经由临时支承体对第一感光层进行曝光的情况下,优选在去除临时支承体之后进行后述的显影工序(1)。
经由临时支承体对第一感光层进行曝光时使用的临时支承体优选为可透射曝光时照射的光的膜。作为临时支承体,例如可以利用上述“其他层”项中说明的临时支承体中可透射曝光时照射的光的临时支承体。
作为曝光的光源,只要是能够照射可改变第一感光层在显影液中的溶解性的波长区域(例如,365nm或405nm)的光的光源,则并无限制。作为曝光的光源,例如可举出超高压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯及发光二极管(LED)。
如上所述,曝光工序(1)中的曝光波长的主波长λ1只要与曝光工序(2)中的曝光波长的主波长λ2不同即可。曝光工序(1)中的曝光波长及主波长λ1例如可以在10nm~450nm的波长区域内确定。主波长λ1例如,优选在300nm~400nm或370nm~450nm的范围内,更优选在300nm~380nm或390nm~450nm的范围内。
曝光工序(1)中的曝光波长优选不包括波长365nm。在本发明中,“不包括波长365nm”表示,在将整个曝光波长区域内的强度的最大值(即,是指主波长的强度。以下相同。)设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长365nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长365nm的强度的下限并无限制。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长365nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(1)中的曝光波长不包括波长365nm的情况下,优选曝光工序(1)中的曝光波长在370nm~450nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下,更优选在380nm~430nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下,尤其优选在390nm~420nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长365nm的强度的下限并无限制。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
曝光工序(1)中的曝光波长还优选不包括波长405nm。在本发明中,“不包括波长405nm”表示,在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长405nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长405nm的强度的下限并无限制。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长405nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(1)中的曝光波长不包括波长405nm的情况下,优选曝光工序(1)中的曝光波长在300nm~400nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下,更优选在300nm~380nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下,尤其优选在350nm~380nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长405nm的强度的下限并无限制。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在一实施方式中,曝光工序(1)中的曝光波长优选为波长365nm的强度大于波长405nm的强度的曝光波长(以下,在本段中称为“条件(1-1)”。)或波长405nm的强度大于波长365nm的强度的曝光波长(以下,在本段中称为“条件(1-2)”。)。在条件(1-1)中将波长365nm的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。条件(1-1)中的波长405nm的强度的下限并无限制。在条件(1-1)中将波长365nm的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。另一方面,在条件(1-2)中将波长405nm的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。条件(1-2)中的波长365nm的强度的下限并无限制。在条件(1-2)中将波长405nm的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
作为曝光工序(1)中的调节曝光波长的方法,例如可举出使用具有波长选择性的滤波器的方法及使用可照射具有特定的波长的光的光源的方法。例如,通过经由具有波长选择性的滤波器对第一感光层进行曝光,能够将到达第一感光层的光的波长调节在特定的范围内。
曝光量优选为5mJ/cm2~1,000mJ/cm2,更优选为10mJ/cm2~500mJ/cm2,尤其优选为10mJ/cm2~200mJ/cm2。曝光量根据光源照度及曝光时间而定。并且,曝光量可以使用光量计来测定。
在曝光工序(1)中,也可以不使用光掩模而对第一感光层进行曝光。在不使用光掩模而对第一感光层进行曝光的情况下(以下,有时称为“无掩模曝光”。),例如可以使用直接描绘装置对第一感光层进行曝光。直接描绘装置可以使用活性能量射线直接描绘图像。作为无掩模曝光中的光源,例如可举出可照射波长350nm~410nm的光的激光器(例如,半导体激光器、气体激光器及固体激光器)及汞短弧灯(例如,超高压汞灯)。无掩模曝光中的曝光波长的主波长λ1只要与曝光工序(2)中的曝光波长的主波长λ2不同,则并无限制。曝光波长的优选范围如上所述。曝光量根据光源照度及层叠体的移动速度而定。描绘图案可以由计算机控制。
在曝光工序(1)中,可以从以基板为基准配置有第一感光层的一侧对第一感光层进行曝光,也可以从以基板为基准配置有第二感光层的一侧对第一感光层进行曝光。从抑制曝光雾的观点出发,在曝光工序(1)中,优选从以基板为基准配置有第一感光层的一侧对第一感光层进行曝光。
<<曝光工序(2)>>
方式2的图案形成方法包括对第二感光层进行曝光的工序(曝光工序(2))。在曝光工序(2)中,经曝光的第二感光层(曝光部)在显影液中的溶解性会发生变化。例如,在第二感光层为正型感光层的情况下,第二感光层的曝光部相较于未曝光部在显影液中的溶解性增加。例如,在第二感光层为负型感光层的情况下,第二感光层的曝光部相较于未曝光部在显影液中的溶解性降低。
作为对第二感光层进行曝光的方法,例如可举出使用光掩模的方法。例如,通过在第二感光层与光源之间配置光掩模,能够经由光掩模以图案状对第二感光层进行曝光。通过对第二感光层进行图案曝光,能够在第二感光层中形成曝光部及未曝光部。
在曝光工序(2)中,优选使层叠体与光掩模接触来进行曝光。通过使层叠体与光掩模接触来进行曝光的方式(还称为“接触曝光”。)能够提高分辨率。
在第二感光层上配置保护膜的情况下,可以经由保护膜对第二感光层进行曝光。在通过接触曝光对第二感光层进行曝光的情况下,从防止光掩模的污染及附着于光掩模上的异物对曝光的影响的观点出发,优选经由保护膜对第二感光层进行曝光。在经由保护膜对第二感光层进行曝光的情况下,优选在去除保护膜之后进行后述的显影工序(2)。
作为经由保护膜对第二感光层进行曝光时使用的保护膜,只要是可透射曝光时照射的光的膜,则并无限制。作为保护膜,例如可以利用上述“其他层”项中说明的保护膜中可透射曝光时照射的光的保护膜。
在第二感光层上配置有临时支承体的情况下,可以经由临时支承体对第二感光层进行曝光,也可以在从第二感光层去除临时支承体之后对第二感光层进行曝光。在通过接触曝光对第二感光层进行曝光的情况下,从防止光掩模的污染及附着于光掩模上的异物对曝光的影响的观点出发,优选经由临时支承体对第二感光层进行曝光。在经由临时支承体对第二感光层进行曝光的情况下,优选在去除临时支承体之后进行后述的显影工序(2)。
经由临时支承体对第二感光层进行曝光时使用的临时支承体优选为可透射曝光时照射的光的膜。作为临时支承体,例如可以利用上述“其他层”项中说明的临时支承体中可透射曝光时照射的光的临时支承体。
作为曝光的光源,只要是能够照射可改变第二感光层在显影液中的溶解性的波长区域(例如,365nm或405nm)的光的光源,则并无限制。作为曝光的光源,例如可举出超高压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯及发光二极管(LED)。
如上所述,曝光工序(2)中的曝光波长的主波长λ2只要与曝光工序(1)中的曝光波长的主波长λ1不同即可。曝光工序(2)中的曝光波长及主波长λ2例如可以在10nm~410nm的波长区域内确定。主波长λ2例如优选在300nm~400nm或370nm~450nm的范围内。更优选在300nm~380nm或390nm~450nm的范围内。例如,在曝光工序(1)中的主波长λ1在300nm~400nm(优选为300nm~380nm)的范围内的情况下,曝光工序(2)中的主波长λ2优选在370nm~450nm(优选为390nm~450nm)的范围内。例如,在曝光工序(1)中的主波长λ1在370nm~450nm(优选为390nm~450nm)的范围内的情况下,曝光工序(2)中的主波长λ2优选在300nm~400nm(优选为300nm~380nm)的范围内。
在曝光工序(1)中的曝光波长不包括波长365nm的情况下,曝光工序(2)中的曝光波长优选不包括波长405nm。通过在曝光工序(1)及曝光工序(2)中采用如上所述的曝光波长,能够更选择性地对特定的感光层进行曝光。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长405nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长405nm的强度的下限并无限制。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长405nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(2)中的曝光波长不包括波长405nm的情况下,优选曝光工序(2)中的曝光波长在300nm~400nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下,更优选在300nm~380nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下,尤其优选在350nm~380nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为30%以下。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长405nm的强度的下限并无限制。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(1)中的曝光波长不包括波长405nm的情况下,曝光工序(2)中的曝光波长优选不包括波长365nm。通过在曝光工序(1)及曝光工序(2)中采用如上所述的曝光波长,能够更选择性地对特定的感光层进行曝光。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长365nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长365nm的强度的下限并无限制。在将整个曝光波长区域内的强度的最大值设为100%的情况下,波长365nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(2)中的曝光波长不包括波长365nm的情况下,优选曝光工序(2)中的曝光波长在370nm~450nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下,更优选在380nm~430nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下,尤其优选在390nm~420nm的波长区域内包括主波长,并且在将上述主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为30%以下。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度优选为20%以下,更优选为10%以下,进一步优选为5%以下,尤其优选为3%以下,最优选为1%以下。波长365nm的强度的下限并无限制。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度例如可以在0%以上的范围内确定。
在曝光工序(1)中的曝光波长为“波长365nm的强度大于波长405nm的强度的曝光波长”的情况下,曝光工序(2)中的曝光波长优选为波长405nm的强度大于波长365nm的强度的曝光波长(以下,在本段中称为“条件(2-1)”。)。条件(2-1)的优选方式与上述“曝光工序(1)”项中说明的条件(1-2)的优选方式相同。另一方面,在曝光工序(1)中的曝光波长为“波长405nm的强度大于波长365nm的强度的曝光波长”的情况下,曝光工序(2)中的曝光波长优选为波长365nm的强度大于波长405nm的强度的曝光波长(以下,在本段中称为“条件(2-2)”。)。条件(2-2)的优选方式与上述“曝光工序(1)”项中说明的条件(1-1)的优选方式相同。
作为曝光工序(2)中的调节曝光波长的方法,例如可举出使用具有波长选择性的滤波器的方法及使用可照射具有特定的波长的光的光源的方法。例如,通过经由具有波长选择性的滤波器对第二感光层进行曝光,能够将到达第二感光层的光的波长调节在特定的范围内。
曝光量优选为5mJ/cm2~1,000mJ/cm2,更优选为10mJ/cm2~500mJ/cm2,尤其优选为10mJ/cm2~200mJ/cm2。曝光量根据光源照度及曝光时间而定。并且,曝光量可以使用光量计来测定。
其中,上述主波长λ1及上述主波长λ2优选为以下方式。
从抑制曝光雾的观点出发,上述主波长λ1优选在超过395nm且500nm以下的范围内,更优选在396nm以上且456nm以下的范围内。
从抑制曝光雾的观点出发,上述主波长λ2优选在250nm以上且395nm以下的范围内,更优选在335nm以上且395nm以下的范围内。
并且,从抑制曝光雾的观点出发,进一步优选上述主波长λ1在超过395nm且500nm以下的范围内且上述主波长λ2在250nm以上且395nm以下的范围内,尤其优选上述主波长λ1在396nm以上且456nm以下的范围内且上述主波长λ2在335nm以上且395nm以下的范围内。
在方式2的图案形成方法中,曝光工序(1)中的曝光量及曝光工序(2)中的曝光量可以相同,也可以不同。
在曝光工序(2)中,也可以不使用光掩模而对第二感光层进行曝光。在不使用光掩模而对第一感光层进行曝光的情况下(以下,有时称为“无掩模曝光”。),例如可以使用直接描绘装置对第一感光层进行曝光。直接描绘装置可以使用活性能量射线直接描绘图像。作为无掩模曝光中的光源,例如可举出可照射波长350nm~410nm的光的激光器(例如,半导体激光器、气体激光器及固体激光器)及汞短弧灯(例如,超高压汞灯)。无掩模曝光中的曝光波长的主波长λ2只要与曝光工序(1)中的曝光波长的主波长λ1不同,则并无限制。曝光波长的优选范围如上所述。曝光量根据光源照度及层叠体的移动速度而定。描绘图案可以由计算机控制。
在曝光工序(2)中,可以从以基板为基准配置有第二感光层的一侧对第二感光层进行曝光,也可以从以基板为基准配置有第一感光层的一侧对第二感光层进行曝光。曝光工序(1)中的光的照射方向及曝光工序(2)中的光的照射方向可以相同,也可以不同。从抑制曝光雾的观点出发,在曝光工序(2)中,优选从以基板为基准配置有第二感光层的一侧对第二感光层进行曝光。
在一实施方式中,优选在第一感光层与用于对第一感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ2的光的部件或在第二感光层与用于对第二感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ1的光的部件。根据上述实施方式,如上述“光吸收特性”项中说明那样,能够抑制再曝光导致的分辨率的下降。即,配置于第一感光层与用于对第一感光层进行曝光的光源之间的吸收主波长λ2的光的部件能够吸收透射第二感光层及基板后的主波长λ2的光及被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射的主波长λ2的光。因此,可抑制第二感光层的再曝光导致的分辨率的下降。另一方面,配置于第二感光层与用于对第二感光层进行曝光的光源之间的吸收主波长λ1的光的部件能够吸收透射第一感光层及基板后的主波长λ1的光及被具有波长选择性的滤波器之类的部件反射的主波长λ1的光。因此,可抑制第一感光层的再曝光导致的分辨率的下降。上述实施方式包括以下(1)~(3)。以下(1)~(3)中,优选(3)。
(1)在第一感光层与用于对第一感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ2的光的部件。
(2)在第二感光层与用于对第二感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ1的光的部件。
(3)在第一感光层与用于对第一感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ2的光的部件,并且在第二感光层与用于对第二感光层进行曝光的光源之间配置有吸收主波长λ1的光的部件。
吸收主波长λ1的光的部件优选含有吸收主波长λ1的光的物质。吸收主波长λ2的光的部件优选含有吸收主波长λ2的光的物质。作为吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质,例如可举出上述“光吸收特性”项中说明的吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质。吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的优选方式与上述“光吸收特性”项中说明的吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的优选方式相同。进而,吸收主波长λ2的光的部件及吸收主波长λ1的光的部件中的任一个优选为含有在400nm以上的波长区域具有吸收的物质的部件。作为在400nm以上的波长区域具有吸收的物质,例如可举出上述“光吸收特性”项中说明的在400nm以上的波长区域具有吸收的物质。在400nm以上的波长区域具有吸收的物质的优选方式与上述“光吸收特性”项中说明的在400nm以上的波长区域具有吸收的物质的优选方式相同。
吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量例如在不影响曝光灵敏度的范围内确定。吸收主波长λ1或主波长λ2的光的物质的含量的下限例如在上述“光吸收特性”项中说明的范围内确定。
在方式2的图案形成方法中,曝光工序(1)及曝光工序(2)可以同时进行。并且,曝光工序(1)及曝光工序(2)也可以单独进行。曝光工序(2)可以在曝光工序(1)之前进行。并且,曝光工序(2)也可以在曝光工序(1)之后进行。从生产率的观点出发,曝光工序(1)及曝光工序(2)优选同时进行。
在本发明中,“同时进行对第一感光层进行曝光的工序(曝光工序(1))及对第二感光层进行曝光的工序(曝光工序(2))”并不限于完全同时进行对第一感光层进行的曝光及对第二感光层进行的曝光的情况,还包括对第一感光层进行曝光的期间和对第二感光层进行曝光的期间重复的情况。
在本发明中,“单独进行对第一感光层进行曝光的工序(曝光工序(1))及对第二感光层进行曝光的工序(曝光工序(2))”表示在对第一感光层进行曝光的期间和对第二感光层进行曝光的期间不重复的范围内分别对第一感光层及第二感光层进行曝光。
<<显影工序(1)>>
方式2的图案形成方法包括对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序(显影工序(1))。在显影工序(1)中,例如可以通过去除经曝光的第一感光层中在显影液中的溶解性相对较大的部分来形成第一树脂图案。
在本发明中,“经曝光的第一感光层”表示经曝光工序(1)的第一感光层,并不限于第一感光层的曝光部。
作为显影方法,并无限制,可以利用公知的方法。例如,可以使用显影液对第一感光层进行显影。
作为显影液,并无限制,可以利用公知的显影液。作为显影液,例如可举出日本特开平5-72724号公报中记载的显影液。作为优选的显影液,例如可举出国际公开第2015/093271号的0194段中记载的显影液。
显影液优选为含有pKa为7~13的化合物的碱水溶液系显影液。在上述碱水溶液系显影液中,pKa为7~13的化合物的浓度优选为0.05mol/L~5mol/L。
显影液例如可以含有可与水混和的有机溶剂及表面活性剂作为上述以外的成分。
显影液的温度优选为20℃~40℃。
作为显影方式,并无限制,可以利用公知的方法。作为显影方式,例如可举出旋覆浸没式显影、喷淋显影、喷淋及旋转显影以及浸渍显影。
作为显影方式的一例,对喷淋显影进行说明。例如,在第一感光层为负型感光层的情况下,通过使用喷淋器对经曝光的第一感光层喷洒显影液,能够去除第一感光层的未曝光部。并且,优选在显影后,通过喷淋器喷洒清洗剂等,并利用刷子等擦拭的同时,去除显影残渣。
显影工序(1)可以包括对第一树脂图案进行加热处理(还称为“后烘烤”。)的工序。
加热处理优选在8.1kPa~121.6kPa的环境下进行,更优选在8.1kPa~114.6kPa的环境下进行,尤其优选在8.1kPa~101.3kPa的环境下进行。
加热处理的温度优选为20℃~250℃,更优选为30℃~170℃,尤其优选为50℃~150℃。
加热处理的时间优选为1分钟~30分钟,更优选为2分钟~10分钟,尤其优选为2分钟~4分钟。
加热处理可以在空气环境下进行,也可以在氮置换环境下进行。
<<显影工序(2)>>
方式2的图案形成方法包括对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序(显影工序(2))。在显影工序(2)中,例如可以通过去除经曝光的第二感光层中在显影液中的溶解性相对较大的部分来形成第二树脂图案。
在本发明中,“经曝光的第二感光层”表示经曝光工序(2)的第二感光层,并不限于第二感光层的曝光部。
作为显影方法,并无限制,可以利用公知的方法。例如,可以使用显影液对第二感光层进行显影。
作为显影液,并无限制,可以利用公知的显影液。作为显影液,例如可举出日本特开平5-72724号公报中记载的显影液。作为优选的显影液,例如可举出国际公开第2015/093271号的0194段中记载的显影液。
显影液优选为含有pKa为7~13的化合物的碱水溶液系显影液。在上述碱水溶液系显影液中,pKa为7~13的化合物的浓度优选为0.05mol/L~5mol/L。
显影液例如可以含有可与水混和的有机溶剂及表面活性剂作为上述以外的成分。
显影液的温度优选为20℃~40℃。
作为显影方式,并无限制,可以利用公知的方法。作为显影方式,例如可举出旋覆浸没式显影、喷淋显影、喷淋及旋转显影以及浸渍显影。
作为显影方式的一例,对喷淋显影进行说明。例如,在第二感光层为负型感光层的情况下,通过使用喷淋器对经曝光的第二感光层喷洒显影液,能够去除第二感光层的未曝光部。并且,优选在显影后,通过喷淋器喷洒清洗剂等,并利用刷子等擦拭的同时,去除显影残渣。
显影工序(2)可以包括对第二树脂图案进行加热处理(还称为“后烘烤”。)的工序。
加热处理优选在8.1kPa~121.6kPa的环境下进行,更优选在8.1kPa~114.6kPa的环境下进行,尤其优选在8.1kPa~101.3kPa的环境下进行。
加热处理的温度优选为20℃~250℃,更优选为30℃~170℃,尤其优选为50℃~150℃。
加热处理的时间优选为1分钟~30分钟,更优选为2分钟~10分钟,尤其优选为2分钟~4分钟。
加热处理可以在空气环境下进行,也可以在氮置换环境下进行。
在方式2的图案形成方法中,显影工序(1)及显影工序(2)可以同时进行。并且,显影工序(1)及显影工序(2)也可以单独进行。显影工序(2)可以在显影工序(1)之前进行。并且,显影工序(2)也可以在显影工序(1)之后进行。从生产率的观点出发,显影工序(1)及显影工序(2)优选同时进行。
在本发明中,“同时进行对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序(显影工序(1))及对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序(显影工序(2))”并不限于完全同时进行对第一感光层进行的显影及对第二感光层进行的显影的情况,还包括对第一感光层进行显影的期间和对第二感光层进行显影的期间重复的情况。
在本发明中,“单独进行对经曝光的第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序(显影工序(1))及对经曝光的第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序(显影工序(2))”表示在对第一感光层进行显影的期间和对第二感光层进行显影的期间不重复的范围内分别对第一感光层及第二感光层进行显影。
在一实施方式中,优选同时进行曝光工序(1)及曝光工序(2),并且同时进行显影工序(1)及显影工序(2)。通过同时进行曝光工序(1)及曝光工序(2),并且同时进行显影工序(1)及显影工序(2),能够使从曝光后至开始显影为止的时间及环境相同,容易使产品品质稳定,除此之外,还能够缩短工序时长,从而能够削减工艺成本。另一方面,在一实施方式中,优选单独进行曝光工序(1)及曝光工序(2)或单独进行显影工序(1)及显影工序(2)。例如,关于第一感光层及第二感光层,在曝光后的反应进行速度大幅不同的情况下,或者,在需要远离感光层配置不同的曝光光源的情况下,曝光工序(1)及曝光工序(2)优选单独进行。并且,例如,在用于第一感光层的显影的显影液和用于第二感光层的显影的显影液不同的情况下,显影工序(1)及显影工序(2)优选单独进行。
<<清洗工序及干燥工序>>
从防止生产线的污染的观点出发,方式2的图案形成方法可以在显影工序(2)后根据需要包括清洗工序及干燥工序。
在清洗工序中,例如可以在常温(例如,25℃)下使用纯水来清洗基板。清洗时间例如可以适当设定在10秒~300秒的范围内。
在干燥工序中,例如可以使用鼓风机来干燥基板。鼓风机压力优选为0.1kg/cm2~5kg/cm2。
<<整面曝光工序>>
本发明所涉及的图案形成方法可以包括对第一树脂图案及第二树脂图案中的至少一个进行整面曝光的工序(以下,有时称为“整面曝光工序”。)。整面曝光工序优选在后述的去除工序之前进行。通过本发明所涉及的图案形成方法包括整面曝光工序,能够提高后述的去除工序中的树脂图案的去除性,并且进一步提高显影后残留的图案的反应度。例如,使用正型感光层形成的树脂图案通过进行整面曝光,可进一步提高后述的去除工序中的去除性。例如,使用负型感光层形成的树脂图案通过进行整面曝光,固化进一步进展,从而可提高树脂图案对工艺的耐性。
在整面曝光工序中,可以对第一树脂图案及第二树脂图案中的至少一个进行曝光。例如,在对第一树脂图案进行整面曝光的情况下,未配置第一树脂图案的部分可以进行曝光,也可以不进行曝光。并且,在对第二树脂图案进行整面曝光的情况下,未配置第二树脂图案的部分可以进行曝光,也可以不进行曝光。
在整面曝光工序中,从便利性的观点出发,优选对基板的整面进行曝光。
作为曝光的光源,并无限制,可以利用公知的光源。作为曝光的光源,例如可举出超高压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯及发光二极管(LED)。
从去除性的观点出发,曝光波长优选包括波长365nm或波长405nm。
从去除性的观点出发,曝光量优选为5mJ/cm2~1,000mJ/cm2,更优选为10mJ/cm2~800mJ/cm2,尤其优选为100mJ/cm2~500mJ/cm2。
从去除性的观点出发,曝光量优选为曝光工序(1)及曝光工序(2)中的至少一个工序中的曝光量以上,更优选大于曝光工序(1)及曝光工序(2)中的至少一个工序中的曝光量。
曝光照度优选为5mW/cm2~25,000mW/cm2,更优选为20mW/cm2~20,000mW/cm2,尤其优选为30mW/cm2~15,000mW/cm2。通过增加照度,可缩短整面曝光所需的时间。
<<加热工序>>
方式2的图案形成方法可以在整面曝光工序之间及在整面曝光工序和后述的去除工序之前中的至少一个时间段包括对第一树脂图案及第二树脂图案中的至少一个进行加热的工序(以下,有时称为“加热工序”。)。通过方式2的图案形成方法包括加热工序,能够轻易进行第一树脂图案及第二树脂图案的去除。例如,在使用正型感光层形成的树脂图案中,能够提高光产酸剂的反应速度及所产生的酸和正型感光性组合物的反应速度,因此能够提高去除性能。
作为加热装置,并无限制,可以利用公知的加热装置。作为加热装置,例如可举出红外线加热器、热风机及对流烘箱。
从去除性的观点出发,加热温度优选为30℃~100℃,更优选为30℃~80℃,尤其优选为30℃~60℃。
从去除性的观点出发,加热时间优选为1秒~600秒,更优选为1秒~120秒,尤其优选为5秒~60秒。在此,“加热时间”表示从基板表面达到设定温度时算起的时间,不包括升温期间的时间。
加热气氛优选为空气(相对湿度:10%RH~90%RH)。加热气氛可以为惰性气体(例如,氮气及氩气)。
压力优选为常压。
在基板上附着有大量的水的情况下,从提高加热效率的观点出发,可以在上述加热工序之前及加热工序期间中的至少一个时间段组合利用气刀等吹散多余的水的工序。
<<卷对卷方式>>
方式2的图案形成方法优选通过卷对卷方式来进行。作为卷对卷方式,并无限制,可以利用公知的卷对卷方式。例如,在本发明所涉及的图案形成方法中,可以通过在至少一个工序的前后分别设置至少展开基板的工序及至少卷绕基板的工序来一边输送基板一边进行加工。
<<其他工序>>
方式2的图案形成方法可以包括上述以外的工序。作为上述以外的工序,例如可举出以下工序。
[降低可见光线反射率的工序]
在基板具有导电性层的情况下,方式2的图案形成方法可以包括进行降低一部分或整个上述导电性层的可见光线反射率的处理的工序。
作为降低可见光线反射率的处理,例如可举出氧化处理。例如,在导电性层含有铜的情况下,可以通过对铜进行氧化处理来形成氧化铜以降低导电性层的可见光线反射率。
关于降低可见光线反射率的处理的优选方式,日本特开2014-150118号公报的0017段~0025段以及日本特开2013-206315号公报的0041段、0042段、0048段及0058段中有记载,其内容通过参考援用于本说明书中。
以上,将方式2的图案形成方法列举为代表例,对本发明所涉及的图案形成方法进行了说明。
从适用于以上说明的图案形成方法中的观点出发,方式2~方式6的图案形成方法中使用的层叠体优选具备以下特性A及特性B。
特性A:当将第一感光层的最大灵敏度波长设为λm1、将第二感光层的最大灵敏度波长设为λm2时,满足λm1≠λm2的关系。在此,最大灵敏度波长是指按光的波长求出感光层反应的最低曝光量作为光谱灵敏度时最低曝光量最小的波长。
特性B:上述基板对上述波长λm1及λm2的光具有至少50%以上的透射率。
另外,最大灵敏度波长例如可以如下确定。当经由Stouffer4105曝光尺对感光层照射特定波长的光时,将感光材料发生反应的最低曝光量设为Emin。通过改变照射波长,能够获取光谱灵敏度曲线。Emin根据波长而不同,因此具有最小值的波长成为最大灵敏度波长。
在负型感光层中,可以将曝光部残留的最低曝光量设为Emin。另一方面,在正型感光层中,可以将曝光部被去除的最低曝光量设为Emin。
另外,在光源光如高压汞灯那样具有离散的(如g射线、h射线、i射线那样)光量分布的情况下,或者,在使用滤波器等进行照射光的波长控制的情况下,将实际照射于感光材料的光中灵敏度最高的波长设为最大灵敏度波长。例如,假设在某个感光材料的光谱灵敏度曲线中,最小值位于290nm,第2小的值位于365nm(i射线)。高压汞灯基本上几乎不发射290nm的光,因此在利用高压汞灯对该感光材料进行曝光的情况下,365nm成为最大灵敏度波长。
方式2~方式6的图案形成方法中使用的层叠体为上述方式,由此能够抑制曝光雾的产生,从而能够形成分辨率优异的树脂图案。
推测方式2~方式6的图案形成方法中使用的层叠体发挥上述效果的理由如下。如上所述,为了抑制曝光雾的产生,例如,若使用紫外线吸收材料来提高感光层的光学浓度,则得到的树脂图案的分辨率有可能会恶化。另一方面,方式2~方式6的图案形成方法包括准备工序、曝光工序(1)、曝光工序(2)及显影工序(1),第一感光层的最大灵敏度波长λm1与第二感光层的最大灵敏度波长λm2互不相同,因此即使上述基板对上述波长λm1及λm2的光具有至少50%以上的透射率,也能够对第一感光层及第二感光层分别选择性地或优先进行曝光。因此,本发明所涉及的层叠体能够抑制曝光雾的产生,从而能够形成分辨率优异的树脂图案。
除后述以外,层叠体中的第一感光层、基板以及第二感光层的优选方式分别与图案形成方法中的第一感光层、基板以及第二感光层的优选方式相同。
并且,除后述以外,层叠体中的上述波长λm1及λm2的优选方式分别与在图案形成方法中的主波长λ1及λ2的优选方式中将主波长λ1及λ2替换为上述波长λm1及λm2的优选方式相同。
从抑制曝光雾的观点出发,上述波长λm1优选在超过395nm且500nm以下的范围内,更优选在396nm以上且456nm以下的范围内。
从抑制曝光雾的观点出发,上述波长λm2优选在250nm以上且395nm以下的范围内,更优选在335nm以上且395nm以下的范围内。
并且,从抑制曝光雾的观点出发,进一步优选上述波长λm1在超过395nm且500nm以下的范围内且上述波长λm2在250nm以上且395nm以下的范围内,尤其优选上述波长λm1在396nm以上且456nm以下的范围内且上述波长λm2在335nm以上且395nm以下的范围内。
从曝光雾抑制及分辨率的观点出发,上述第一感光层优选含有吸收上述波长λm2的光的物质。
并且,从曝光雾抑制及分辨率的观点出发,上述第一感光层中的波长λm2的光的透射率优选为70%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。另外,上述透射率的下限值为0%。
从曝光雾抑制及分辨率的观点出发,上述第二感光层优选含有吸收上述波长λm1的光的物质。
并且,从曝光雾抑制及分辨率的观点出发,上述第二感光层中的波长λm1的光的透射率优选为70%以下,更优选为50%以下,进一步优选为20%以下,尤其优选为10%以下,最优选为5%以下。另外,上述透射率的下限值为0%。
作为吸收上述波长λm2的光的物质及吸收上述波长λm1的光的物质,分别与吸收上述主波长λ2的光的物质及吸收上述主波长λ1的光的物质相同,优选方式也相同。
关于上述第一感光层及上述第二感光层,从曝光雾抑制及分辨率的观点出发,优选满足以下关系C及关系D。
关系C:3≤(Sm12/Sm11)
关系D:3≤(Sm21/Sm22)
在此,Sm12表示上述第一感光层对上述波长λm2的光谱灵敏度,Sm11表示上述第一感光层对上述波长λm1的光谱灵敏度,Sm21表示上述第二感光层对上述波长λm1的光谱灵敏度,Sm22表示上述第二感光层对上述波长λm2的光谱灵敏度。
作为Sm12/Sm11的值及Sm21/Sm22的值,分别优选为3以上,更优选为4以上,尤其优选为5以上。Sm12/Sm11的值及Sm21/Sm22的值的上限并无特别限制,只要作为感光层具有适当的性能,则可以设定为任意值。具有这种性能的感光层可以通过调整感光层对上述波长λm1及上述波长λm2各自的吸光系数的方法来获得。
<带图案的层叠体>
本发明所涉及的带图案的层叠体包括:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的被图案化的树脂层。
带图案的层叠体的制造方法并无特别限制,可以通过本发明所涉及的图案形成方法适当地制造。各材料的细节如上所述。
带图案的层叠体例如可以适当地用作印刷线路板、触摸面板传感器等。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行详细说明。另外,若无特别说明,则“份”及“%”为质量基准。
<术语>
以下缩写分别表示以下化合物。
“St”:苯乙烯(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制)
“AA”:丙烯酸(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)
“PGME”:丙二醇单甲醚(Showa Denko K.K.制)
“V-601”:2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸)二甲酯(FUJIFILM Wako Pure ChemicalCorporation制)
<碱溶性树脂1的合成>
向三口烧瓶中放入丙二醇单甲醚(PGME、Showa Denko K.K.、116.5质量份),并在氮气氛下升温至90℃。向维持在90℃±2℃的三口烧瓶溶液中历时2小时滴加了含有St(71.0质量份)、AA(29.0质量份)、V-601(4.0质量份)及PGME(116.5质量份)的溶液。滴加结束后,通过在90℃±2℃下搅拌2小时,得到碱溶性树脂1(固体成分浓度:30质量%、分子量:10,000、玻璃化转变温度:102℃、酸值:229mgKOH/g)。
<银纳米线的合成>
混合下述原料,在190℃下反应了30分钟。使反应物沉淀之后,除去作为上清液的乙二醇,晒干,并使其再分散于5L的去离子水中。利用玻璃过滤器(直径5μm、SPGFechnology Co.,Ltd制)过滤分散液,晒干,得到银纳米线(金属纳米材料)。
AgNO3(0.1M乙二醇溶液)0.5L
PVP(聚乙烯吡咯烷酮)(0.15M乙二醇溶液)0.5L
TBAC(四丁基氯化铵0.001M乙二醇溶液)0.5L
<基材1的制作>
使聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂碎片在亨舍尔混合机及桨式干燥机内干燥至含水率成为50ppm以下。接着,使该碎片材料在将加热器温度设定为280℃~300℃的挤出机内熔融。将熔融的聚酯树脂从冲模部排出至被施加静电的冷却辊上,得到非结晶基体。沿着基体前进方向以3.3倍的拉伸比拉伸该非结晶基体之后,沿着基体宽度方向以3.6倍的拉伸比进行拉伸,得到厚度97μm±2μm的膜。365nm下的吸光度为0.1。
<基材2的制作>
将紫外线吸收剂CONFOGUARD UV-001(FUJIFILM Holdings Corporation制)预先捏合到聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中,使其成为碎片的形态,与普通的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的碎片进行了混合。将所述紫外线吸收剂调节成相对于所有聚酯树脂成为0.4质量%的净含量。使这些碎片材料在亨舍尔混合机及桨式干燥机内干燥至含水率50ppm以下之后,在将加热器温度设定为280℃~300℃的挤出机内熔融。将熔融的聚酯树脂从冲模部排出至被施加静电的冷却辊上,得到非结晶基体。沿着基体前进方向以3.3倍的拉伸比拉伸该非结晶基体之后,沿着基体宽度方向以3.9倍的拉伸比进行拉伸,得到厚度97μm±2μm的膜。365nm下的吸光度为2.0。
<组合物的制作>
以表1~4所示的比率(质量份)混合各成分,制作出组合物1~11。
以下示出表1~4中记载的各成分的细节。
(溶剂)
“PGME”:丙二醇单甲醚(Showa Denko K.K.制)
“PGMEA”:丙二醇单甲醚乙酸酯(Daicel Corporation制)
(碱溶性化合物)
“碱溶性树脂1”:苯乙烯和丙烯酸的共聚物(71/29质量%、酸值226mgKOH/g、固体成分浓度30%、PGME溶液)
“碱溶性光聚合性化合物1”:ARONIX TO-2349(TOAGOSEI CO.,LTD.制)
“碱溶性树脂2”:HOA-MS(N)(KYOEISHA CHEMICAL CO.,LTD.制)
(其他基质材料)
“树脂1”:HPMC(TOMOE Engineering Co.,Ltd.制)
“光聚合性化合物1”:NK ESTER A-400(SHIN-NAKAMURA CHEMICAL CO,LTD.制)
“光聚合性化合物2”:丙烯酸-2-乙基己酯(Mitsubishi Chemical Corporation制)
“光聚合性化合物3”:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(A-TMPT、SHIN-NAKAMURACHEMICAL CO,LTD.制)
(光聚合引发剂)
“光聚合引发剂1”:IRGACURE OXE-01(BASF Japan Ltd.制)
“光聚合引发剂2”:2-(2-氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚体(Hampford ResearchInc.制)
“光聚合引发剂3”:Omnirad 754(IGM Resins B.V.制)
(敏化剂)
“敏化剂1”:EAB-F(HODOGAYA CHEMICAL CO.,LTD.制)
“敏化剂2”:香豆素7(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)
(链转移剂)
“链转移剂1”:N-苯基氨基甲酰基甲基-N-羧基甲基苯胺(FUJIFILM Wako PureChemical Corporation制)
(阻聚剂)
“阻聚剂1”:吩噻嗪(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation制)
(表面活性剂)
“表面活性剂1”:Triton X-100(Sigma-Aldrich Co.LLC制)
“表面活性剂2”:MEGAFACE F552(DIC CORPORATION制)
“表面活性剂3”:MEGAFACE F444(DIC CORPORATION制)
(其他添加剂)
“粘接促进剂1”:Sliquest A1100 GE(Momentive performance Materials Inc.制)
“抗氧化剂1”:Irganox 1010ff(BASF Japan Ltd.制)
“迁移防止剂1”:1,2,4-三唑(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)
(树脂)
“PVA-205”:聚乙烯醇系树脂(KURARAY CO.,LTD.制)
“PVP-K30”:聚乙烯吡咯烷酮系树脂(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.制)
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
<实施例1~14、比较例1>
通过以下方法分别在基板的单面上形成了树脂图案。
[转印材料的制作]
使用狭缝状喷嘴在临时支承体(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、厚度:16μm、雾度:0.12%)上涂布了表1~表4中记载的组合物。将临时支承体上的组合物在100℃的对流烘箱中干燥2分钟,形成了层。在层上贴合保护膜(聚丙烯膜、厚度:12μm、雾度:0.2%),制作出转印材料。
[层叠体的制作]
将根据表5及表6的记载选择的转印材料裁剪成50cm见方之后,从转印材料剥离了保护膜。接着,在辊温度90℃、线压0.8MPa、线速度3.0m/分的层合条件下,将转印材料贴合到基板(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、厚度:40μm)的单面上。具体而言,将用于形成层(1)的转印材料贴合到基板的单面上。
关于实施例4~14,用于形成层(2)的转印材料贴合到层(1)上。并且,关于实施例8~14,将用于形成层(3)的转印材料贴合到层(2)上。有时将层(1)~层(3)统称为“转印层”。根据以上步骤,制作出实施例1~14及比较例1的层叠体。
[图案形成]
在不剥离临时支承体的情况下,使具有线宽50μm、间隔宽度50μm、长度15mm的平行的两条配线图案和其前方的10mm的引出配线图案的玻璃掩模与层叠体密合,进行了曝光。
曝光条件设为如下曝光量:在“不包括405nm的曝光条件”下进行曝光之后,放置1小时,进行显影时,使残留线图案宽度在49.0μm至51.0μm的范围内。
“不包括405nm的曝光条件”:使用超高压汞灯(USH-2004MB、USHIO INC.制)经由汞曝光用带通滤波器(型号:HB0365、中心波长:365nm、Asahi Spectra Co.,Ltd.制)进行了曝光。主波长为365nm。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为0.5%以下。
曝光后放置1小时,然后通过显影形成了导电性配线图案。显影使用28℃的1.0%碳酸钾水溶液(显影液)通过喷淋显影进行了30秒。通过以上步骤,制作出实施例1~14及比较例1的带图案的层叠体。
<评价>
使用实施例1~14及比较例1中制作的带图案的层叠体对迁移进行了评价。将评价结果示于表5及表6。
[初始迁移]
针对带图案的层叠体,用OCA膜(MO-T015 LINTEC Corporation制)覆盖配线图案部分,将SEM用碳双面胶(Nisshin-EM制)粘贴到引出配线部分,并在常温下使其干燥一天,制作出评价用基板。使用接触式电阻测定器RM3548(HIOKI E.E.CORPORATION制)测定了配线间的导电性,并使用针形引线(HIOKI E.E.CORPORATION制、9772)、2端子探针测定了初始导电性。
以以下基准对初始表面电阻率进行了评价,并将满足基准A~D的基板判定为可实际使用。
(基准)
A:配线部电阻值为40Ω以下,并且非配线部绝缘。
B:配线部电阻值超过40Ω且为60Ω以下,并且非配线部绝缘。
C:配线部电阻值超过60Ω且为80Ω以下,并且非配线部绝缘。
D:配线部电阻值超过80Ω且为100Ω以下,并且非配线部绝缘。
E:配线部电阻值超过100Ω,或者,非配线部未绝缘。
[耐湿热性试验后的迁移]
在接触式电阻测定器RM3548(HIOKI E.E.CORPORATION制)中使用针形引线(9772)测定了在对带图案的层叠体的引出配线部施加5V的电压的状态下在65℃ 95%RH的环境下实施72小时耐湿热试验后的导电性。并且,利用显微镜确认了有无离子迁移。
以以下基准对电阻率上升进行了评价,将满足基准A~D的基板判定为可实际使用。
(基准)
A:配线部电阻值上升率为5%以下,并且未确认到离子迁移。
B:配线部电阻值上升率超过5%且为10%以下,并且未确认到离子迁移。
C:配线部电阻值上升率超过10%且为20%以下,或者,确认到10μm以下的离子迁移。
D:配线部电阻值上升率超过20%且为50%以下,或者,确认到超过10μm且40μm以下的离子迁移。
E:配线部电阻值超过50%,或者,确认到超过40μm的离子迁移。
[表5]
[表6]
<实施例15~27、比较例2>
通过以下方法分别在基板的两个面上形成了树脂图案。
[转印材料的制作]
使用狭缝状喷嘴在临时支承体(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、厚度:16μm、雾度:0.12%)上涂布了表1~表4中记载的组合物。将临时支承体上的组合物在100℃的对流烘箱中干燥2分钟,形成了层。在层上贴合保护膜(聚丙烯膜、厚度:12μm、雾度:0.2%),制作出转印材料。
[层叠体的制作]
将根据表7及表8的记载选择的转印材料裁剪成50cm见方之后,从转印材料剥离了保护膜。接着,在辊温度90℃、线压0.8MPa、线速度3.0m/分的层合条件下,将转印材料贴合到基板(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、厚度:40μm)的两个面上。具体而言,将用于形成层(4)的转印材料贴合到基板的一个面(第1面)上,然后将用于形成层(7)的转印材料贴合到基板的另一个面(第2面)上。
关于实施例18~27,将用于形成层(5)的转印材料贴合到层(4)上,将用于形成层(8)的转印材料贴合到层(7)上。并且,关于实施例21~27,将用于形成层(6)的转印材料贴合到层(5)上,将用于形成层(9)的转印材料贴合到层(8)上。有时将层(4)~层(9)统称为“转印层”。根据以上步骤,制作出实施例15~27及比较例2的层叠体。
[图案形成]
在不剥离临时支承体的情况下,使具有线宽3μm~40μm的线和空间图案的玻璃掩模(占空比1∶1)分别与层叠体的转印层密合。将玻璃掩模在层叠体的两个面上分别配置成俯视下玻璃掩模的线图案彼此正交。接着,对第一感光层及第二感光层同时进行了曝光。在对第一感光层及第二感光层同时进行曝光时,从以基板为基准配置有第一感光层的一侧对第一感光层进行了曝光,并且从以基板为基准配置有第二感光层的一侧对第二感光层进行了曝光。
各层的曝光条件是如下确定的。
第一感光层:设为在经由上述玻璃掩模在不包括365nm的曝光条件下对第一感光层进行曝光之后,放置1小时,进行显影时,在线50μm/间隔50μm的图案部中,使残留图案宽度在49.0μm至51.0μm的范围内的曝光量。
第二感光层:设为在经由上述玻璃掩模在不包括405nm的曝光条件下对第二感光层进行曝光之后,放置1小时,进行显影时,在线50μm/间隔50μm的图案部中,使残留图案宽度在49.0μm至51.0μm的范围内的曝光量。
另外,上述“不包括365nm的曝光条件”及“不包括405nm曝光条件”的记载的含义分别如下。
“不包括365nm的曝光条件”:使用超高压汞灯(USH-2004MB、USHIO INC.制)经由短波长截止滤波器(型号:LUO400、截止波长:400nm、Asahi Spectra Co.,Ltd.制)进行了曝光。主波长为405nm。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长365nm的强度为0.5%以下。
“不包括405nm的曝光条件”:使用超高压汞灯(USH-2004MB、USHIO INC.制)经由汞曝光用带通滤波器(型号:HB0365、中心波长:365nm、Asahi Spectra Co.,Ltd.制)进行了曝光。主波长为365nm。在将主波长的强度设为100%的情况下,波长405nm的强度为0.5%以下。
并且,在不包括365nm的曝光条件的情况下,曝光量是将405nm用受光器(UVD-C405、USHIO INC.制)安装于照度计(UIT-250、USHIO INC.制)并经由上述LU0400截止滤波器进行测定的。在不包括405nm的曝光条件的情况下,曝光量是将365nm用受光器(UVD-C365、USHIO INC.制)安装于照度计并经由上述带通滤波器(HB0365)进行测定的。
曝光后放置1小时,然后通过显影形成了导电性配线图案。显影使用28℃的1.0%碳酸钾水溶液(显影液)通过喷淋显影进行了30秒。
显影是对第一感光层及第二感光层同时进行的。通过以上步骤,制作出实施例15~27及比较例2的带图案的层叠体。
<评价>
使用实施例15~27及比较例2中制作的带图案的层叠体对曝光雾进行了评价。将评价结果示于表7及表8。
[曝光雾]
观察带图案的层叠体的表面中的非曝光部(仅限于非曝光部的相反侧的基板表面为曝光部的部分。以下,在本段中相同。),根据以下基准对曝光雾进行了评价。若产生曝光雾,则会在上述非曝光部中观察到源自感光层的残渣。将满足基准A的基板判定为可实际使用。
(基准)
A:当利用倍率50倍的光学显微镜进行观察时,在以基板为基准配置有第一感光层的一侧及以基板为基准配置有第二感光层的一侧均未观察到残渣。
B:当利用倍率50倍的光学显微镜进行观察时,在以基板为基准配置有第一感光层的一侧及以基板为基准配置有第二感光层的一侧中的至少一侧观察到残渣。
[表7]
[表8]
Claims (28)
1.一种感光性组合物,其含有金属纳米材料和碱溶性化合物。
2.根据权利要求1所述的感光性组合物,其满足下述(1)及(2)中的至少一者,
(1)含有光聚合性化合物,所述碱溶性化合物为碱溶性树脂,
(2)所述碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
3.根据权利要求2所述的感光性组合物,其中,
所述碱溶性树脂为含羧基树脂。
4.根据权利要求2或3所述的感光性组合物,其中,
所述碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
5.一种层叠体,其依次具有:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的感光层。
6.一种层叠体,其依次具有:
基板;
含有金属纳米材料的层;及
含有碱溶性化合物的感光层。
7.一种层叠体,其依次具有:
基板;
含有碱溶性化合物的感光层;及
含有金属纳米材料的层。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的层叠体,其满足下述(1)及(2)中的至少一者,
(1)含有光聚合性化合物,所述碱溶性化合物为碱溶性树脂,
(2)所述碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
9.根据权利要求8所述的层叠体,其中,
所述碱溶性树脂为含羧基树脂。
10.根据权利要求8所述的层叠体,其中,
所述碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
11.根据权利要求5至7中任一项所述的层叠体,其在所述感光层的与具有基板的一侧相反的一侧具有阻氧层。
12.根据权利要求11所述的层叠体,其中,
所述阻氧层含有选自聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂中的一种以上。
13.根据权利要求5至7中任一项所述的层叠体,其在所述基板的两个面具有所述感光层,
所述基板的365nm下的吸光度为0.5以上。
14.一种图案形成方法,其包括:
准备权利要求5至12中任一项所述的层叠体的工序;
对所述感光层进行图案曝光的工序;及
对经所述图案曝光的所述感光层进行显影的工序。
15.一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,所述层叠体依次具有含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板以及含有金属纳米材料和碱溶性化合物的第二感光层;
对所述第一感光层进行曝光的工序;
对所述第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的所述第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的所述第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对所述第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对所述第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
16.一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,所述层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对所述第一感光层进行曝光的工序;
对所述第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的所述第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的所述第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对所述第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对所述第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
17.一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,所述层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有金属纳米材料的层以及含有碱溶性化合物的第二感光层;
对所述第一感光层进行曝光的工序;
对所述第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的所述第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的所述第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对所述第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对所述第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
18.一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,所述层叠体依次具有含有金属纳米材料的层、含有碱溶性化合物的第一感光层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对所述第一感光层进行曝光的工序;
对所述第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的所述第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的所述第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对所述第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对所述第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
19.一种图案形成方法,其包括:
准备层叠体的工序,所述层叠体依次具有含有碱溶性化合物的第一感光层、含有金属纳米材料的层、包括对曝光波长的光具有透射性的区域的基板、含有碱溶性化合物的第二感光层以及含有金属纳米材料的层;
对所述第一感光层进行曝光的工序;
对所述第二感光层进行曝光的工序;
对经曝光的所述第一感光层进行显影来形成第一树脂图案的工序;及
对经曝光的所述第二感光层进行显影来形成第二树脂图案的工序,
对所述第一感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ1及对所述第二感光层进行曝光的工序中的曝光波长的主波长λ2满足λ1≠λ2的关系。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的图案形成方法,其中,
所述第一感光层及所述第二感光层中的至少一个满足下述(1)及(2)中的至少一者,
(1)含有光聚合性化合物,所述碱溶性化合物为碱溶性树脂,
(2)所述碱溶性化合物为碱溶性光聚合性化合物。
21.根据权利要求20所述的图案形成方法,其中,
所述碱溶性树脂为含羧基树脂。
22.根据权利要求20所述的图案形成方法,其中,
所述碱溶性光聚合性化合物为含羧基光聚合性化合物。
23.根据权利要求15至19中任一项所述的图案形成方法,其中,
在所述第一感光层及所述第二感光层中的至少一个中,在所述感光层的与具有基板的一侧相反的一侧具有阻氧层。
24.根据权利要求23所述的图案形成方法,其中,
所述阻氧层含有选自聚乙烯醇系树脂、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、纤维素系树脂、丙烯酰胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、明胶、乙烯醚系树脂及聚酰胺系树脂中的一种以上。
25.根据权利要求15至19中任一项所述的图案形成方法,其中,
所述基板的365nm下的吸光度为0.5以上。
26.一种带图案的层叠体,其包括:
基板;及
含有金属纳米材料和碱溶性化合物的被图案化的树脂层。
27.根据权利要求26所述的带图案的层叠体,其中,
所述碱溶性化合物为碱溶性树脂。
28.根据权利要求27所述的带图案的层叠体,其中,
所述碱溶性树脂为含羧基树脂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20230523 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |