JP2017098290A - 表示素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】得られる表示素子の不良率を抑えることができる表示素子の製造方法を提供する。
【解決手段】下記工程(1)〜(6)をこの順番に備える。(1)基材100上に重合体及び感光剤を含有する樹脂層110を形成する樹脂層形成工程。(2)基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程。(3)露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン112状にする現像工程。(4)個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程。(5)熱硬化後の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程。(6)薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程。
【選択図】図1
【解決手段】下記工程(1)〜(6)をこの順番に備える。(1)基材100上に重合体及び感光剤を含有する樹脂層110を形成する樹脂層形成工程。(2)基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程。(3)露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン112状にする現像工程。(4)個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程。(5)熱硬化後の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程。(6)薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示素子の製造方法に関する。
液晶表示素子に代表される表示素子の軽量化を図るために、基板を薄くすることが従来検討されており、現在の液晶表示装置は0.5mm〜1.1mm程度の厚さのガラス基板を用いて製造されている。しかし、これよりも薄いガラス基板を用いる場合、製造工程中に割れやすい、使用時に割れやすい等の問題点がある。また、フラットパネルディスプレイに対して、フレキシブル化や耐久性の向上も求められている。この解決方法の1つとして、ガラス基板の代わりに樹脂基板を用いた液晶表示素子の開発が進められている。
例えば、特許文献1には、支持基板上にポリベンゾオキサゾールやポリアミドイミドを含む樹脂フィルムを形成し、その上に半導体素子を形成してから、樹脂フィルムから支持基板を剥離する、半導体装置の製造方法が開示されている。
昨今、スマートフォン、タブレットなど、中小型ディスプレイの需要が高まるなか、液晶表示素子などの表示素子も中小型ディスプレイとしての用途が重要になってきている。
このようななか、本発明者らが特許文献1の方法を中小型ディスプレイに応用する検討を行った。しかしながら、特許文献1の方法では、表示素子を形成した樹脂フィルム(樹脂層)をダイシングブレード等で中小型ディスプレイの大きさに切断する必要があるため、その際に発生する切り屑や切断の衝撃などによって、表示素子の不良が発生する場合があることが明らかになった。
このようななか、本発明者らが特許文献1の方法を中小型ディスプレイに応用する検討を行った。しかしながら、特許文献1の方法では、表示素子を形成した樹脂フィルム(樹脂層)をダイシングブレード等で中小型ディスプレイの大きさに切断する必要があるため、その際に発生する切り屑や切断の衝撃などによって、表示素子の不良が発生する場合があることが明らかになった。
そこで、本発明は、上記実情に鑑みて、得られる表示素子の不良率を抑えることができる表示素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、樹脂層に感光剤を配合し、フォトリソグラフィにより樹脂層を分割することで、上記課題を解決できることを見出した。
(1) 下記工程(1)〜(6)をこの順番に備える表示素子の製造方法。
(1)基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
(2)基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程
(3)露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン状にする現像工程
(4)個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程
(5)熱硬化後の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程
(6)薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程
(2) 上記工程(4)と上記工程(5)との間に、熱硬化後の上記樹脂層上にガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程を備える、上記(1)に記載の表示素子の製造方法。
(3) 上記工程(5)において、半導体として酸化物半導体、ポリシリコン半導体又はアモルファスシリコン半導体を用いて上記薄膜トランジスタ層を形成する、上記(1)又は(2)に記載の表示素子の製造方法。
(4) 熱硬化後の上記樹脂層の厚みが、5〜100μmである、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(5) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの酸分解性基を有し、
上記感光剤Bが、pKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(6) 上記重合体Aが、後述する式(A1)で表される構成単位を含む、上記(5)に記載の表示素子の製造方法。
(7) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
上記感光剤Bが、キノンジアジド化合物である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(8) 上記重合体Aが、後述する式(A2)で表される構成単位を含む、上記(7)に記載の表示素子の製造方法。
(9) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
上記感光剤Bが、光ラジカル開始剤であり、
上記樹脂層が、さらに、下記(C)を含有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(C)エチレン性不飽和結合を有する化合物C
(10) 上記重合体Aが、後述する式(A2)で表される構成単位を含む、上記(9)に記載の表示素子の製造方法。
(1)基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
(2)基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程
(3)露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン状にする現像工程
(4)個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程
(5)熱硬化後の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程
(6)薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程
(2) 上記工程(4)と上記工程(5)との間に、熱硬化後の上記樹脂層上にガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程を備える、上記(1)に記載の表示素子の製造方法。
(3) 上記工程(5)において、半導体として酸化物半導体、ポリシリコン半導体又はアモルファスシリコン半導体を用いて上記薄膜トランジスタ層を形成する、上記(1)又は(2)に記載の表示素子の製造方法。
(4) 熱硬化後の上記樹脂層の厚みが、5〜100μmである、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(5) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの酸分解性基を有し、
上記感光剤Bが、pKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(6) 上記重合体Aが、後述する式(A1)で表される構成単位を含む、上記(5)に記載の表示素子の製造方法。
(7) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
上記感光剤Bが、キノンジアジド化合物である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(8) 上記重合体Aが、後述する式(A2)で表される構成単位を含む、上記(7)に記載の表示素子の製造方法。
(9) 上記重合体Aが、上記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
上記感光剤Bが、光ラジカル開始剤であり、
上記樹脂層が、さらに、下記(C)を含有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の表示素子の製造方法。
(C)エチレン性不飽和結合を有する化合物C
(10) 上記重合体Aが、後述する式(A2)で表される構成単位を含む、上記(9)に記載の表示素子の製造方法。
以下に示すように、本発明によれば、得られる表示素子の不良率を抑えることができる表示素子の製造方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書における基(原子団)の表記において、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
本発明の表示素子の製造方法(以下、「本発明の製造方法」とも言う)は、下記工程(1)〜(6)をこの順番に備える。
・工程(1):基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
・工程(2):基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程
・工程(3):露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン状にする現像工程
・工程(4):個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程
・工程(5):熱硬化後の個片パターン状の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程
・工程(6):薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程
・工程(1):基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
・工程(2):基材上に形成された上記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程
・工程(3):露光された上記樹脂層を、現像液により現像して、上記樹脂層を個片パターン状にする現像工程
・工程(4):個片パターン状の上記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程
・工程(5):熱硬化後の個片パターン状の上記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程
・工程(6):薄膜トランジスタ層が形成された上記樹脂層を上記基材から剥離する剥離工程
本発明では、フォトリソグラフィを用いて樹脂層を個片に分割するため、ダイシングブレードなどによる切断時に発生する切り屑や衝撃が無いため、得られる表示素子の表示素子不良率が抑えられる。
最初に図面を用いて本発明の製造方法について説明する。
図1は、本発明の製造方法の一実施態様を工程順に示す模式的断面図である。
図1(A)は、本発明の製造方法で使用される基材100を表す。
まず、工程(1)において、基材100上に樹脂層110を形成する(図1(B))。樹脂層110は、後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A及び感光剤Bを含有する。
次に、工程(2)において、基材100上に形成された樹脂層110を、活性光線により個片パターン状に露光し、さらに、工程(3)において、露光された樹脂層を、現像液により現像して、樹脂層を個片パターン状にする。このようにして、基材100上に個片パターン状の樹脂層112が形成される(図1(C))。
さらに、工程(4)において、個片パターン状の樹脂層112を熱硬化させる。このようにして、基材100上に熱硬化後の個片パターン状の樹脂層114が形成される(図1(D))。
その後、工程(5)において、熱硬化後の個片パターン状の樹脂層114上に薄膜トランジスタ層120を形成する(図1(E))。なお、工程(5)の後、通常、薄膜トランジスタ層上にさらに素子を形成し、薄膜トランジスタ層とともに表示素子(液晶表示素子、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子等)となる。
最後に、工程(6)において、薄膜トランジスタ層120が形成された樹脂層114を基材100から剥離することで、表示素子200が得られる(図1(F))。
図1は、本発明の製造方法の一実施態様を工程順に示す模式的断面図である。
図1(A)は、本発明の製造方法で使用される基材100を表す。
まず、工程(1)において、基材100上に樹脂層110を形成する(図1(B))。樹脂層110は、後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A及び感光剤Bを含有する。
次に、工程(2)において、基材100上に形成された樹脂層110を、活性光線により個片パターン状に露光し、さらに、工程(3)において、露光された樹脂層を、現像液により現像して、樹脂層を個片パターン状にする。このようにして、基材100上に個片パターン状の樹脂層112が形成される(図1(C))。
さらに、工程(4)において、個片パターン状の樹脂層112を熱硬化させる。このようにして、基材100上に熱硬化後の個片パターン状の樹脂層114が形成される(図1(D))。
その後、工程(5)において、熱硬化後の個片パターン状の樹脂層114上に薄膜トランジスタ層120を形成する(図1(E))。なお、工程(5)の後、通常、薄膜トランジスタ層上にさらに素子を形成し、薄膜トランジスタ層とともに表示素子(液晶表示素子、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子等)となる。
最後に、工程(6)において、薄膜トランジスタ層120が形成された樹脂層114を基材100から剥離することで、表示素子200が得られる(図1(F))。
以下、各工程について詳述する。
[工程(1):樹脂層形成工程]
工程(1)は、基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する工程である。
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
工程(1)は、基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する工程である。
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
まず、本工程で使用される部材について詳述し、その後、本工程の手順について詳述する。
〔基材〕
基材としては特に制限されないが、無機基板、樹脂基板、樹脂材料および無機材料の複合材料を用いた基板、金属基板などが挙げられる。
無機基板としては、例えばガラス基板、石英基板、シリコーン基板、シリコンナイトライド基板、および、これらの基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂基板としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂からなる基材が挙げられる。
基材としては特に制限されないが、無機基板、樹脂基板、樹脂材料および無機材料の複合材料を用いた基板、金属基板などが挙げられる。
無機基板としては、例えばガラス基板、石英基板、シリコーン基板、シリコンナイトライド基板、および、これらの基板上にモリブデン、チタン、アルミ、銅などを蒸着した複合基板が挙げられる。
樹脂基板としては、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズアゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、液晶ポリマー、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、シアネート樹脂、架橋フマル酸ジエステル、環状ポリオレフィン、芳香族エーテル、マレイミドーオレフィン、セルロース、エピスルフィド化合物等の合成樹脂からなる基材が挙げられる。
〔樹脂層〕
樹脂層は下記(A)及び(B)を含有する。
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
樹脂層は下記(A)及び(B)を含有する。
(A)後述する式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
<重合体A>
重合体Aは下記式(A)で表される構成単位を含む重合体である。
重合体Aは下記式(A)で表される構成単位を含む重合体である。
式(A)中、
Xは、2〜60個の炭素原子を有する2又は4価の有機基を表し、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2〜4価の有機基を表し、
RX及びRYは、それぞれ独立に、水素原子又は酸分解性基を表し、
mは、0又は2を表し、
nは、0、1又は2を表し、
m及びnは、m+n=1又は2の関係式を満たす。
Xは、2〜60個の炭素原子を有する2又は4価の有機基を表し、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2〜4価の有機基を表し、
RX及びRYは、それぞれ独立に、水素原子又は酸分解性基を表し、
mは、0又は2を表し、
nは、0、1又は2を表し、
m及びnは、m+n=1又は2の関係式を満たす。
X又はYが表す有機基は、炭素原子を2〜60個を有する有機基であれば特に制限されない。なお、式(A)中のmが0の場合、Xは2価であり、mが2の場合、Xは4価である。また、式(A)中のnが0の場合、Yは2価であり、nが1の場合、Yは3価であり、nが2の場合、Yは4価である。
Xが表す有機基としては、例えば、ジアミンのアミノ基の除去後に残存する残基が挙げられる。Yが表す2価の有機基としては、ジカルボン酸のカルボキシル基の除去後に残存する残基が挙げられる。Yが表す4価の有機基としては、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存する残基が挙げられる。
Xが表す有機基としては、例えば、ジアミンのアミノ基の除去後に残存する残基が挙げられる。Yが表す2価の有機基としては、ジカルボン酸のカルボキシル基の除去後に残存する残基が挙げられる。Yが表す4価の有機基としては、テトラカルボン酸二無水物から無水物基の除去後に残存する残基が挙げられる。
X又はYが表す有機基としては、例えば、鎖状脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族環基、複素環基およびこれらを単結合または連結基を介して2以上組み合わせてなる基が挙げられる。連結基としては、例えば、−O−、−S−、−C(CF3)2−、−CH2−、−SO2−、−NHCO−およびこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。なお、本発明において、鎖状脂肪族基は、直鎖または分岐の炭化水素基を意味する。また、環状脂肪族基は、環状の炭化水素基を意味する。
鎖状脂肪族基の炭素数は、2〜40が好ましく、2〜30がより好ましく、2〜20が更に好ましい。鎖状脂肪族基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
環状脂肪族基の炭素数は、3〜60が好ましく、3〜40がより好ましく、3〜30が更に好ましく、3〜20が特に好ましい。環状脂肪族基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
芳香族環基の炭素数は、6〜60が好ましく、6〜40がより好ましく、6〜30が更に好ましく、6〜20が特に好ましい。なお、本発明において、芳香族環基は、芳香族炭化水素基を意味する。芳香族環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
複素環基としては、5員、6員または7員の複素環を有する基が挙げられる。複素環基は5員環または6員環の複素環を有する基が好ましい。複素環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族複素環であることが好ましい。複素環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
環状脂肪族基の炭素数は、3〜60が好ましく、3〜40がより好ましく、3〜30が更に好ましく、3〜20が特に好ましい。環状脂肪族基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
芳香族環基の炭素数は、6〜60が好ましく、6〜40がより好ましく、6〜30が更に好ましく、6〜20が特に好ましい。なお、本発明において、芳香族環基は、芳香族炭化水素基を意味する。芳香族環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
複素環基としては、5員、6員または7員の複素環を有する基が挙げられる。複素環基は5員環または6員環の複素環を有する基が好ましい。複素環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族複素環であることが好ましい。複素環基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基などが挙げられる。
本発明において、XおよびYの少なくとも一方は、環状構造を少なくとも1個以上(より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個)有することが好ましい。この態様によれば、耐熱性に優れた硬化膜が得られ易い。
環状構造は、芳香族環、複素環、脂肪族環のいずれであってもよく、芳香族環または複素環が好ましく、芳香族環がより好ましい。芳香族環、複素環および脂肪族環は、単環であってもよく、縮合環であってもよい。また、脂肪族環は、架橋構造を有していてもよい。
芳香族環の具体例としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フルオレン環などが挙げられる。
複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環などが挙げられる。
脂肪族環の具体例としては、例えば、以下に示す構造などが挙げられる。
複素環の具体例としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環などが挙げられる。
脂肪族環の具体例としては、例えば、以下に示す構造などが挙げられる。
X又はYで表される4価の有機基の具体例としては、以下が挙げられる。以下の式中、*1または*2のいずれか一方は、−COORY(または−ORX)との連結手を表し、他方は、ポリマー主鎖との連結手を表し、*3または*4のいずれか一方は、−COORY(または−ORX)との連結手を表し、他方は、ポリマー主鎖との連結手を表す。
X又はYで表される2価の有機基の具体例としては、以下が挙げられる。以下の式中、*は、ポリマー主鎖との連結手を表す。
RX又はRYが表す酸分解性基は、酸の作用で分解して、フェノール性水酸基、カルボキシ基などの酸基(アルカリ可溶性基)を生じる基が好ましく用いられる。例えば、RX又はRYが結合する酸素原子とともにアセタール基を形成する基、シリル基、シリルエーテル基、3級アルキルエステル基等を挙げることができ、感度の観点からRX又はRYが結合する酸素原子とともにアセタール基を形成する基が好ましい。
RX又はRYが表す酸分解性基がRX又はRYが結合する酸素原子とともにアセタール基を形成する場合、RX又はRY−は−CH(R1)OR2で表される基、又は−C(R1)2OR2で表される基であることが好ましい。ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭化水素基を表す。また、2つのR1は同一であっても異なっていてもよい。上記炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基、直鎖状または分岐状のアルケニル基、直鎖状または分岐状のアルキニル基などが挙げられる。上記芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基、ナフチル基などが挙げられる。上記アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。
RX又はRYが表す酸分解性基がRX又はRYが結合する酸素原子とともにアセタール基を形成する場合、RX又はRY−は−CH(R1)OR2で表される基、又は−C(R1)2OR2で表される基であることが好ましい。ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭化水素基を表す。また、2つのR1は同一であっても異なっていてもよい。上記炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基などが挙げられる。上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状または分岐状のアルキル基、直鎖状または分岐状のアルケニル基、直鎖状または分岐状のアルキニル基などが挙げられる。上記芳香族炭化水素基としては、例えば、アリール基、ナフチル基などが挙げられる。上記アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。
酸分解性基の具体例としては、tert−ブチル基、イソプロピル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、エトキシエチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert−ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリルエーテル基などが挙げられる。感度の観点からエトキシエチル基、テトラヒドロフラニル基が好ましい。
上述のとおり、式(A)中、mは、0又は2を表し、nは、0、1又は2を表し、m及びnは、m+n=1又は2の関係式を満たす。
なお、mが2、nが0の場合、重合体Aはポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体であり、mが0、nが2の場合、重合体Aはポリイミド(PI)前駆体であり、mが0、nが1の場合、重合体Aはポリアミドイミド(PAI)前駆体である。
なお、mが2、nが0の場合、重合体Aはポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体であり、mが0、nが2の場合、重合体Aはポリイミド(PI)前駆体であり、mが0、nが1の場合、重合体Aはポリアミドイミド(PAI)前駆体である。
重合体Aは、式(A)以外の構成単位(以下、他の構成単位ともいう)をさらに含んでもよい。
他の構成単位は、重合体Aが有する全構成単位の60モル%以下が好ましく、50モル%以下がより好ましく、40モル%以下が更に好ましく、30モル%以下が特に好ましく、0モル%が最も好ましい。
他の構成単位は、重合体Aが有する全構成単位の60モル%以下が好ましく、50モル%以下がより好ましく、40モル%以下が更に好ましく、30モル%以下が特に好ましく、0モル%が最も好ましい。
重合体Aが式(A)で表される構成単位を複数含む場合、複数の式(A)で表される構成単位は同一であっても異なってもよい。
本発明において、重合体Aは、末端が、単官能酸クロリドによって封止された構造を有することが好ましい。この態様によれば、透過率の良好な硬化膜が得られ易い。単官能酸クロリドとしては、例えば、アセチルクロリド、ブチリルクロリド、プロピオン酸クロリド、2−エチルヘキサン酸クロリド、シクロヘキサンカルボン酸クロリド、塩化ベンゾイル、ナフトイルクロリド、アクリル酸クロリド、ヘプタン酸クロリド、イソブチリルクロリド、イソノナノイルクロリド、ネオデカノイルクロリド、オクタノイルクロリド、ピバロイルクロリド、バレロイルクロリド、メトキシアセチルクロリド、アセトキシアセチルクロリド、フェニルアセチルクロリド、シンナモイルクロリド、メタクリル酸クロリド、2−フロイルクロリド、3−クロロプロピオニルクロリド、4−クロロブチリルクロリド、5−クロロバレリルクロリド、ジエチルカルバモイルクロリド、メチルクロロホルメート、エチルクロロホルメート、プロピルクロロホルメート、n−ブチルクロロホルメート、sec−ブチルクロロホルメート、ペンチルクロロホルメート、n−ヘキシルクロロホルメート、n−オクチルクロロホルメート、2−エチルヘキシルクロロホルメート、シクロヘキシルクロロホルメート、4−tert−ブチルシクロヘキシルクロロホルメート、セチルクロロホルメート、ベンジルクロロホルメート、2−クロロエチルクロロホルメート、クロロ蟻酸アリルなどが挙げられる。
溶剤溶解性の観点では、炭素数3以上の酸クロリドが好ましい。耐溶剤性の観点では、炭素数12以下の酸クロリドが好ましい。
溶剤溶解性の観点では、炭素数3以上の酸クロリドが好ましい。耐溶剤性の観点では、炭素数12以下の酸クロリドが好ましい。
本発明において、重合体Aは、片側末端または両末端が、一般式(b1)で表される基であることが好ましく、両末端が、一般式(b1)で表される基であることがより好ましい。
一般式(b1)
一般式(b1)中、Zは単結合、炭素原子または硫黄原子を表し、R30は1価の有機基を表し、nは0または1を表し、Zが単結合の場合、aは0であり、Zが炭素原子の場合、aは1であり、Zが硫黄原子の場合、aは2であり、nが0の場合、2つのR30は、互いに結合し環を形成していてもよい。
Zは、単結合、炭素原子または硫黄原子を表し、単結合、または、炭素原子が好ましい。
R30は1価の有機基を表す。1価の有機基としては特に制限はないが、一分子あたりの式量が20〜500のものが例示される。また、1価の有機基を構成する原子は、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子から選択されることが好ましく、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子から選択されることがより好ましい。
具体的には、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、架橋性基、ならびに、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、およびアルキニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)と、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、カルボキシル基、酸素原子、アルキレン基、アルキニレン基またはアリーレン基との組み合わせからなる基であることがより好ましい。
これらの基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ヒドロキシ基、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基などを挙げることができる。
R30は1価の有機基を表す。1価の有機基としては特に制限はないが、一分子あたりの式量が20〜500のものが例示される。また、1価の有機基を構成する原子は、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子から選択されることが好ましく、炭素原子、酸素原子、窒素原子、水素原子から選択されることがより好ましい。
具体的には、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、カルボキシル基、架橋性基、ならびに、酸素原子、カルボニル基、スルホニル基、アリーレン基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜10)、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)、およびアルキニレン基(好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6)と、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、カルボキシル基、酸素原子、アルキレン基、アルキニレン基またはアリーレン基との組み合わせからなる基であることがより好ましい。
これらの基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、ヒドロキシ基、アルキル基、ハロゲン原子、シアノ基、アミド基、スルホニルアミド基などを挙げることができる。
一般式(b1)で表される基の具体例としては、国際公開第2015/087831号の段落0050に記載の構造が挙げられる。この内容は、本願明細書に組み込まれることとする。
本発明において、重合体Aは、重量平均分子量(Mw)が3,000〜200,000が好ましい。下限は、4,000以上がより好ましく、5,000以上が更に好ましい。上限は、100,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。また、数平均分子量(Mn)は、1,000〜50,000が好ましい。下限は、2,000以上がより好ましく、3,000以上が更に好ましい。上限は、40,000以下がより好ましく、30,000以下が更に好ましい。また、分散度(Mw/Mn)は、1.0〜5.0が好ましく、1.5〜3.5がより好ましく、1.5〜3.0が更に好ましい。この範囲とすることでリソグラフィー性能と硬化膜物性とをより優れたものとすることができる。
なお、本発明における重量平均分子量や数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により以下の条件で測定したものである。
・カラムの種類:TSK gel Super(東ソー)
・展開溶媒:テトラヒドロフランカラム温度:40℃流量(サンプル注入量):10μl
・装置名: HLC−8220GPC(東ソー)
・検量線ベース樹脂:ポリスチレン
なお、本発明における重量平均分子量や数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により以下の条件で測定したものである。
・カラムの種類:TSK gel Super(東ソー)
・展開溶媒:テトラヒドロフランカラム温度:40℃流量(サンプル注入量):10μl
・装置名: HLC−8220GPC(東ソー)
・検量線ベース樹脂:ポリスチレン
本発明において、樹脂層中の重合体Aの含有量は特に制限されないが、全固形成分100質量部に対して、50質量部以上が好ましく、60質量部以上がより好ましく、70質量部以上が更に好ましい。上限は、例えば、99質量部以下がより好ましい。
重合体Aは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
重合体Aは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
<感光剤B>
感光剤Bとしては、例えば、光酸発生剤、キノンジアジド化合物、光ラジカル開始剤などが挙げられる。感光剤Bは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
感光剤Bとしては、例えば、光酸発生剤、キノンジアジド化合物、光ラジカル開始剤などが挙げられる。感光剤Bは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(光酸発生剤)
光酸発生剤は特に制限されない。
光酸発生剤は、波長300nm以上、好ましくは波長300〜450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。本発明で使用される光酸発生剤としては、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが2以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましい。なお本発明において、pKaは、基本的に25℃の水中におけるpKaを指す。水中で測定できないものは、測定に適する溶剤に変更し測定したものを指す。具体的には、化学便覧等に記載のpKaが参考にできる。pKaが3以下の酸としては、スルホン酸またはホスホン酸であることが好ましく、スルホン酸であることがより好ましい。
光酸発生剤は特に制限されない。
光酸発生剤は、波長300nm以上、好ましくは波長300〜450nmの活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましいが、その化学構造に制限されるものではない。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光酸発生剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく用いることができる。本発明で使用される光酸発生剤としては、pKaが3以下の酸を発生する光酸発生剤が好ましく、pKaが2以下の酸を発生する光酸発生剤がより好ましい。なお本発明において、pKaは、基本的に25℃の水中におけるpKaを指す。水中で測定できないものは、測定に適する溶剤に変更し測定したものを指す。具体的には、化学便覧等に記載のpKaが参考にできる。pKaが3以下の酸としては、スルホン酸またはホスホン酸であることが好ましく、スルホン酸であることがより好ましい。
光酸発生剤の例として、オニウム塩化合物、トリクロロメチル−s−トリアジン類、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、第四級アンモニウム塩類、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物、および、オキシムスルホネート化合物などを挙げることができる。これらの中でも、オニウム塩化合物、イミドスルホネート化合物、オキシムスルホネート化合物が好ましく、オニウム塩化合物、オキシムスルホネート化合物が特に好ましい。光酸発生剤は、1種単独または2種類以上を組み合わせて使用することができる。
トリクロロメチル−s−トリアジン類、ジアリールヨードニウム塩類、トリアリールスルホニウム塩類、第四級アンモニウム塩類、およびジアゾメタン化合物の具体例としては、特開2011−221494号公報の段落番号0083〜0088に記載の化合物や、特開2011−105645号公報の段落番号0013〜0049に記載の化合物が例示でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
イミドスルホネート化合物の具体例としてはWO2011/087011号公報の段落番号0065〜0075に記載の化合物が例示でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
イミドスルホネート化合物の具体例としてはWO2011/087011号公報の段落番号0065〜0075に記載の化合物が例示でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
オニウム塩としては、ジアリールヨードニウム塩類やトリアリールスルホニウム塩類が好ましく例示できる。
ジアリールヨードニウム塩類としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、フェニル,4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモナート、フェニル,4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートが好ましく挙げられる。
トリアリールスルホニウム塩類としては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、又は、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテートが好ましく挙げられる。
ジアリールヨードニウム塩類としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルフェニルヨードニウムトリフルオロアセテート、フェニル,4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモナート、フェニル,4−(2’−ヒドロキシ−1’−テトラデカオキシ)フェニルヨードニウム−p−トルエンスルホナートが好ましく挙げられる。
トリアリールスルホニウム塩類としては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、4−メトキシフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテート、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、又は、4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムトリフルオロアセテートが好ましく挙げられる。
オキシムスルホネート化合物、すなわち、オキシムスルホネート構造を有する化合物としては、下記一般式(B1−1)で表されるオキシムスルホネート構造を含有する化合物が好ましく例示できる。
一般式(B1−1)
一般式(B1−1)中、R21は、アルキル基またはアリール基を表す。波線は他の基との結合を表す。
一般式(B1−1)中、R21は、アルキル基またはアリール基を表す。波線は他の基との結合を表す。
一般式(B1−1)中、いずれの基も置換されてもよく、R21におけるアルキル基は直鎖状でも分岐状でも環状でもよい。許容される置換基は以下に説明する。
R21のアルキル基としては、炭素数1〜10の、直鎖または分岐のアルキル基が好ましい。R21のアルキル基は、ハロゲン原子、炭素数6〜11のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、または、環状のアルキル基(7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニル基などの有橋式脂環基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されてもよい。
R21のアリール基としては、炭素数6〜11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がより好ましい。R21のアリール基は、低級アルキル基、アルコキシ基あるいはハロゲン原子で置換されてもよい。
R21のアルキル基としては、炭素数1〜10の、直鎖または分岐のアルキル基が好ましい。R21のアルキル基は、ハロゲン原子、炭素数6〜11のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、または、環状のアルキル基(7,7−ジメチル−2−オキソノルボルニル基などの有橋式脂環基を含む、好ましくはビシクロアルキル基等)で置換されてもよい。
R21のアリール基としては、炭素数6〜11のアリール基が好ましく、フェニル基またはナフチル基がより好ましい。R21のアリール基は、低級アルキル基、アルコキシ基あるいはハロゲン原子で置換されてもよい。
上記一般式(B1−1)で表されるオキシムスルホネート構造を含有する上記化合物は、特開2014−238438号公報段落0108〜0133に記載のオキシムスルホネート化合物であることも好ましい。
イミドスルホネート系化合物としては、ナフタレンイミド系化合物が好ましく、国際公開WO11/087011号パンフレットの記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。本発明では特に、トリフルオロメチルスルホニルオキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エンジカルボキシイミド、スクシンイミドトリフルオロメチルスルホネート、フタルイミドトリフルオロメチルスルホネート、N−ヒドロキシナフタルイミドメタンスルホネート、N−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドプロパンスルホネートが好ましく挙げられる。
本発明において、樹脂層中の光酸発生剤の含有量は特に制限されないが、全固形成分100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましい。下限は、例えば、0.2質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、10質量部以下がより好ましく、5質量部以下がさらに好ましい。
光酸発生剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
光酸発生剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(キノンジアジド化合物)
キノンジアジド化合物としては、例えば、活性光線の照射によりカルボン酸を発生する1,2−キノンジアジド化合物を用いることができる。1,2−キノンジアジド化合物としては、例えば、フェノール性化合物またはアルコール性化合物と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物を用いることができる。これらの化合物の具体例としては、例えば特開2012−088459号公報の段落番号0075〜0078の記載を参酌することができる。
また、キノンジアジド化合物の例として、具体的には、例えば、国際公開第2014/066935号の段落0133〜0136に記載のキノンジアジド化合物も使用することができる。
キノンジアジド化合物としては、例えば、活性光線の照射によりカルボン酸を発生する1,2−キノンジアジド化合物を用いることができる。1,2−キノンジアジド化合物としては、例えば、フェノール性化合物またはアルコール性化合物と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物を用いることができる。これらの化合物の具体例としては、例えば特開2012−088459号公報の段落番号0075〜0078の記載を参酌することができる。
また、キノンジアジド化合物の例として、具体的には、例えば、国際公開第2014/066935号の段落0133〜0136に記載のキノンジアジド化合物も使用することができる。
本発明において、樹脂層中のキノンジアジド化合物の含有量は特に制限されないが、全固形成分100質量部に対して、1〜40質量部が好ましい。下限は、例えば、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、35質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
キノンジアジド化合物は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
キノンジアジド化合物は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(光ラジカル開始剤)
光ラジカル開始剤としては特に制限されないが、光により分解し、後述するエチレン性不飽和結合を有する化合物C等の重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長300nm以上500nm以下の領域に吸収を有するものであることが好ましい。
光ラジカル開始剤としては特に制限されないが、光により分解し、後述するエチレン性不飽和結合を有する化合物C等の重合性化合物の重合を開始、促進する化合物であり、波長300nm以上500nm以下の領域に吸収を有するものであることが好ましい。
光ラジカル開始剤としては、例えば、有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾール化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、アクリジン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物、オキシムエステル化合物、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物が挙げられる。
上記の有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾ−ル化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、アクリジン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物としては、特開2010−106268号公報の段落0135〜0149に記載の化合物が例示される。また、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物としては、特開2010−106268号公報の段落0220〜0224に記載の化合物が例示される。
上記の有機ハロゲン化化合物、オキシジアゾ−ル化合物、カルボニル化合物、ケタール化合物、ベンゾイン化合物、アクリジン化合物、有機過酸化化合物、アゾ化合物、クマリン化合物、アジド化合物、メタロセン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、有機ホウ酸化合物、ジスルホン酸化合物としては、特開2010−106268号公報の段落0135〜0149に記載の化合物が例示される。また、オニウム塩化合物、アシルホスフィン(オキシド)化合物としては、特開2010−106268号公報の段落0220〜0224に記載の化合物が例示される。
光ラジカル開始剤としては、露光感度の観点から、トリハロメチルトリアジン系化合物、ベンジルジメチルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、メタロセン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物及びその誘導体、シクロペンタジエン−ベンゼン−鉄錯体及びその塩、ハロメチルオキサジアゾール化合物、3−アリール置換クマリン化合物からなる群より選択される化合物が好ましい。
更に好ましくは、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、アシルホスフィン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、オニウム系化合物、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物であり、トリハロメチルトリアジン系化合物、α−アミノケトン化合物、オキシム系化合物、トリアリルイミダゾールダイマー、ベンゾフェノン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物が最も好ましい。これらの化合物の具体例としては、例えば特開2011−186398公報の段落番号0061〜0073の記載の化合物が挙げられる。
本発明において、樹脂層中の光ラジカル開始剤の含有量は特に制限されないが、全固形成分100質量部に対して、0.1〜25質量部が好ましい。下限は、例えば、0.5質量部以上がより好ましく、1.0質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましい。
光ラジカル開始剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
光ラジカル開始剤は単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
<任意成分>
本発明において、樹脂層は他の成分を含有してもよい。そのような成分としては特に制限されないが、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、界面活性剤、有機または無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を、それぞれ独立に1種または2種以上、加えることができる。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、または、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン界面活性剤である。界面活性剤は、例えば、特開2012−88459号公報の段落番号0201〜0205に記載のものや、特開2011−215580号公報の段落番号0185〜0188に記載のものを用いることができる。
また、樹脂層は、後述するエチレン性不飽和結合を有する化合物Cを含有してもよい。
本発明において、樹脂層は他の成分を含有してもよい。そのような成分としては特に制限されないが、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増粘剤、界面活性剤、有機または無機の沈殿防止剤などの公知の添加剤を、それぞれ独立に1種または2種以上、加えることができる。
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、または、両性のいずれでも使用することができるが、好ましい界面活性剤はノニオン界面活性剤である。界面活性剤は、例えば、特開2012−88459号公報の段落番号0201〜0205に記載のものや、特開2011−215580号公報の段落番号0185〜0188に記載のものを用いることができる。
また、樹脂層は、後述するエチレン性不飽和結合を有する化合物Cを含有してもよい。
<第1の好適な態様>
樹脂層の第1の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの酸分解性基を有し、感光剤BがpKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である態様が挙げられる。樹脂層が第1の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部の酸分解性基から酸基(アルカリ可溶性基)が生成するため、後述する工程(3)で露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はポジ画像となる。第1の好適な態様はいわゆる化学増幅型である。
樹脂層の第1の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの酸分解性基を有し、感光剤BがpKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である態様が挙げられる。樹脂層が第1の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部の酸分解性基から酸基(アルカリ可溶性基)が生成するため、後述する工程(3)で露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はポジ画像となる。第1の好適な態様はいわゆる化学増幅型である。
なかでも、重合体Aが、下記式(A1)で表される構成単位を含むのが好ましい。
式(A1)中、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表し、
RXは、酸分解性基を表す。
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表し、
RXは、酸分解性基を表す。
Yが表す2価の有機基の具体例及び好適な態様は上述した式(A)と同じである。
また、RXが表す酸分解性基の具体例及び好適な態様は上述した式(A)と同じである。
また、RXが表す酸分解性基の具体例及び好適な態様は上述した式(A)と同じである。
<第2の好適な態様>
樹脂層の第2の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bがキノンジアジド化合物である態様が挙げられる。樹脂層が第2の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部のキノンジアジド化合物からカルボキシ基が生成するため、後述する工程(3)で露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はポジ画像となる。
樹脂層の第2の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bがキノンジアジド化合物である態様が挙げられる。樹脂層が第2の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部のキノンジアジド化合物からカルボキシ基が生成するため、後述する工程(3)で露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はポジ画像となる。
なかでも、重合体Aが、下記式(A2)で表される構成単位を含むのが好ましい。
式(A2)中、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表す。
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表す。
Yが表す2価の有機基の具体例及び好適な態様は上述した式(A)と同じである。
<第3の好適な態様>
樹脂層の第3の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bが光ラジカル開始剤であり、樹脂層がさらにエチレン性不飽和結合を有する化合物Cを含有する態様が挙げられる。なかでも、重合体Aが上述した式(A2)で表される構成単位を含むのが好ましい。樹脂層が第3の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部が架橋するため、後述する工程(3)で未架橋の未露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はネガ画像となる。
樹脂層の第3の好適な態様としては、重合体Aが上述した式(A)中のRX又はRYとして少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bが光ラジカル開始剤であり、樹脂層がさらにエチレン性不飽和結合を有する化合物Cを含有する態様が挙げられる。なかでも、重合体Aが上述した式(A2)で表される構成単位を含むのが好ましい。樹脂層が第3の好適な態様の場合、通常、後述する工程(2)で露光部が架橋するため、後述する工程(3)で未架橋の未露光部が溶解し、工程(3)により形成される個片パターン状の樹脂層はネガ画像となる。
(化合物C)
化合物Cはエチレン性不飽和結合を有する化合物であれば特に制限されない。
化合物Cは、例えば、モノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体およびオリゴマー、またはこれらの共重合体ならびにこれらの混合物等の化学的形態をもつ。
モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル類あるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類あるいはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物;更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
化合物Cはエチレン性不飽和結合を有する化合物であれば特に制限されない。
化合物Cは、例えば、モノマー、プレポリマー、すなわち2量体、3量体およびオリゴマー、またはこれらの共重合体ならびにこれらの混合物等の化学的形態をもつ。
モノマー及びその共重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)や、そのエステル類、アミド類が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類が用いられる。また、ヒドロキシル基やアミノ基、メルカプト基等の求核性置換基を有する不飽和カルボン酸エステル類あるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能イソシアネート類あるいはエポキシ類との付加反応物、及び単官能若しくは、多官能のカルボン酸との脱水縮合反応物等も好適に使用される。また、イソシアネート基や、エポキシ基等の親電子性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との付加反応物;更にハロゲン基や、トシルオキシ基等の脱離性置換基を有する不飽和カルボン酸エステルあるいは不飽和カルボン酸アミド類と単官能若しくは多官能のアルコール類、アミン類、チオール類との置換反応物も好適である。また、別の例として、上記の不飽和カルボン酸の代わりに、不飽和ホスホン酸、スチレン、ビニルエーテル等に置き換えた化合物群を使用することも可能である。
脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーの具体例としては、アクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリス(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリス(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、イソシアヌール酸EO変性トリアクリレート等がある。
メタクリル酸エステルとしては、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス〔p−(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔p−(メタクリルオキシエトキシ)フェニル〕ジメチルメタン等がある。
イタコン酸エステルとしては、エチレングリコールジイタコネート、プロピレングリコールジイタコネート、1,3−ブタンジオールジイタコネート、1,4−ブタンジオールジイタコネート、テトラメチレングリコールジイタコネート、ペンタエリスリトールジイタコネート、ソルビトールテトライタコネート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。
マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
クロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジクロトネート、テトラメチレングリコールジクロトネート、ペンタエリスリトールジクロトネート、ソルビトールテトラジクロトネート等がある。イソクロトン酸エステルとしては、エチレングリコールジイソクロトネート、ペンタエリスリトールジイソクロトネート、ソルビトールテトライソクロトネート等がある。
マレイン酸エステルとしては、エチレングリコールジマレート、トリエチレングリコールジマレート、ペンタエリスリトールジマレート、ソルビトールテトラマレート等がある。
その他のエステルの例として、例えば、特公昭51−47334号公報、特開昭57−196231号公報記載の脂肪族アルコール系エステル類や、特開昭59−5240号公報、特開昭59−5241号公報、特開平2−226149号公報記載の芳香族系骨格を有するもの、特開平1−165613号公報記載のアミノ基を含有するもの等も好適に用いられる。
また、脂肪族多価アミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミドのモノマーの具体例としては、メチレンビス−アクリルアミド、メチレンビス−メタクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−アクリルアミド、1,6−ヘキサメチレンビス−メタクリルアミド、ジエチレントリアミントリスアクリルアミド、キシリレンビスアクリルアミド、キシリレンビスメタクリルアミド等がある。
その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726号公報記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
その他の好ましいアミド系モノマーの例としては、特公昭54−21726号公報記載のシクロへキシレン構造を有すものを挙げることができる。
また、イソシアネートと水酸基の付加反応を用いて製造されるウレタン系付加重合性化合物も好適であり、そのような具体例としては、例えば、特公昭48−41708号公報中に記載されている1分子に2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物に、下記式(V)で表され、水酸基を有するビニルモノマーを付加させた1分子中に2個以上の重合性ビニル基を含有するビニルウレタン化合物等が挙げられる。
(式(V)中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。)
また、特開昭51−37193号公報、特公平2−32293号公報、特公平2−16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号公報、特公昭56−17654号公報、特公昭62−39417号公報、特公昭62−39418号公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。更に、特開昭63−277653号公報、特開昭63−260909号公報、特開平1−105238号公報に記載される、分子内にアミノ構造やスルフィド構造を有する重合性化合物類を用いることによっては、非常に感光スピードに優れた感光性樹脂組成物を得ることができる。
その他の例としては、特開昭48−64183号、特公昭49−43191号、特公昭52−30490号、各公報に記載されているようなポリエステルアクリレート類、エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸を反応させて得られたエポキシアクリレート類等の多官能のアクリレートやメタクリレートを挙げることができる。また、特公昭46−43946号公報、特公平1−40337号公報、特公平1−40336号公報記載の特定の不飽和化合物や、特開平2−25493号公報記載のビニルホスホン酸系化合物等も挙げることができる。また、ある場合には、特開昭61−22048号公報記載のペルフルオロアルキル基を含有する構造が好適に使用される。更に、日本接着協会誌vol.20、No.7、300〜308ページ(1984年)に記載されている光硬化性モノマー及びオリゴマーも使用することができる。
これらの化合物Cについて、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、感光性樹脂組成物の最終的な性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、次のような観点から選択される。
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましい。また、硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよい。上限としては、15官能以下のものが好ましく、10官能以下のものがより好ましく、6官能以下のものがさらに好ましい。さらに、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。
また、他の成分(例えば、光重ラジカル開始剤、無機粒子等)との相溶性、分散性に対しても、エチレン性不飽和化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の他の成分の併用により相溶性を向上させうることがある。また、基板などの硬質表面との密着性を向上させる目的で特定の構造を選択することもありうる。
感度の点では1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましい。また、硬化膜の強度を高くするためには、3官能以上のものがよい。上限としては、15官能以下のものが好ましく、10官能以下のものがより好ましく、6官能以下のものがさらに好ましい。さらに、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。
また、他の成分(例えば、光重ラジカル開始剤、無機粒子等)との相溶性、分散性に対しても、エチレン性不飽和化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や、2種以上の他の成分の併用により相溶性を向上させうることがある。また、基板などの硬質表面との密着性を向上させる目的で特定の構造を選択することもありうる。
化合物Cの具体例としては、特公昭48−41708号公報、特開昭51−37193号公報、特公平2−32293号公報、特公平2−16765号公報に記載されているようなウレタンアクリレート類や、特公昭58−49860号公報、特公昭56−17654号公報、特公昭62−39417号公報、特公昭62−39418号公報記載のエチレンオキサイド系骨格を有するウレタン化合物類も好適である。市販品としては、ウレタンオリゴマーUAS−10、UAB−140(山陽国策パルプ(株)製)、U−15HA、U−6LPA、UA−7200(新中村化学(株)製)、DPHA−40H(日本化薬(株)製)、UA−306H、UA−306T、UA−306I、AH−600、T−600、AI−600(共栄社製)などが挙げられる。
化合物Cは、分子内に酸基を有してもよい。ここで、酸基としては、具体的には、例えば、カルボキシル基、フェノール性水酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基等が挙げられ、中でも、カルボキシル基、フェノール性水酸基が好ましく、カルボキシル基がより好ましい。酸基を有する化合物Cの好ましい酸価としては、0.1〜40mgKOH/gであり、特に好ましくは5〜30mgKOH/gである。化合物Cの酸価が0.1mgKOH/g以上であれば、現像性が良好であり、40mgKOH/g以下であれば、製造や取扱い上、有利である。酸基を有する重合性化合物の市販品としては、例えば、東亞合成(株)製の多塩基酸変性アクリルオリゴマーとして、M−305、M−510、M−520などが挙げられる。
本発明において、樹脂層中の化合物Cの含有量は特に制限されないが、全固形成分100質量部に対して、1〜70質量部が好ましい。下限は、例えば、10質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましい。上限は、例えば、60質量部以下がより好ましく、45質量部以下がさらに好ましい。
化合物Cは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
化合物Cは単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
〔樹脂層の形成方法〕
基材上に樹脂層を形成する方法は特に制限されないが、上述した成分及び溶剤を含有する樹脂層形成用組成物(感光性組成物)を調製し、これを基材に塗布する方法が好ましい。
基材上に樹脂層を形成する方法は特に制限されないが、上述した成分及び溶剤を含有する樹脂層形成用組成物(感光性組成物)を調製し、これを基材に塗布する方法が好ましい。
本発明において、溶剤としては、公知の溶剤を用いることができる。例えば、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類(例えば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メチルエチルエーテルなど)、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、エステル類、ケトン類、アミド類、ラクトン類等が例示できる。また、特開2011−221494号公報の段落番号0174〜0178に記載の溶剤、特開2012−194290公報の段落番号0167〜0168に記載の溶剤も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
好ましい溶剤の具体例として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドンを挙げることができる。
感光性組成物における溶剤の含有量は特に制限されないが、感光性組成物中の全成分100質量部に対し、50〜95質量部であることが好ましい。下限は、60質量部以上がより好ましい。上限は、90質量部以下がより好ましい。溶剤は、1種類のみ用いてもよいし、2種類以上用いてもよい。2種類以上用いる場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
好ましい溶剤の具体例として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドンを挙げることができる。
感光性組成物における溶剤の含有量は特に制限されないが、感光性組成物中の全成分100質量部に対し、50〜95質量部であることが好ましい。下限は、60質量部以上がより好ましい。上限は、90質量部以下がより好ましい。溶剤は、1種類のみ用いてもよいし、2種類以上用いてもよい。2種類以上用いる場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
基材への感光性組成物の塗布方法は特に限定されず、例えば、スリットコート法、スプレー法、ロールコート法、回転塗布法、流延塗布法、スリットアンドスピン法等の方法を用いることができる。
感光性組成物を塗布したときの湿潤膜厚は特に限定されるものではなく、用途に応じた膜厚で塗布することができる。
感光性組成物を塗布して形成した上記の湿潤膜から、減圧(バキューム)および/または加熱等により、溶剤を除去して基材上に乾燥膜を形成させてもよい。溶剤除去工程の加熱条件は、好ましくは70〜130℃で30〜300秒間程度である。温度と時間が上記範囲である場合、樹脂層の密着性がより良好で、且つ残渣もより低減できる傾向にある。乾燥膜の膜厚は、用途に応じて選択でき、特に限定されない。溶剤除去の容易さの観点から0.1〜1000μmが好ましく、1〜100μmがより好ましい。
感光性組成物を塗布したときの湿潤膜厚は特に限定されるものではなく、用途に応じた膜厚で塗布することができる。
感光性組成物を塗布して形成した上記の湿潤膜から、減圧(バキューム)および/または加熱等により、溶剤を除去して基材上に乾燥膜を形成させてもよい。溶剤除去工程の加熱条件は、好ましくは70〜130℃で30〜300秒間程度である。温度と時間が上記範囲である場合、樹脂層の密着性がより良好で、且つ残渣もより低減できる傾向にある。乾燥膜の膜厚は、用途に応じて選択でき、特に限定されない。溶剤除去の容易さの観点から0.1〜1000μmが好ましく、1〜100μmがより好ましい。
[工程(2):露光工程]
工程(2)は、工程(1)で基材上に形成された樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する工程である。
本工程では、例えば樹脂層が上述した第1の好適な態様の場合、露光部において、光酸発生剤から発生した酸により酸分解性基が分解し、酸基(アルカリ可溶性基)が生成する。また、樹脂層が上述した第2の好適な態様の場合、露光部において、キノンジアジド化合物からカルボキシ基が生成する。また、樹脂層が上述した第3の好適な態様の場合、露光部において、エチレン性不飽和結合を有する化合物Cが架橋する。
工程(2)は、工程(1)で基材上に形成された樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する工程である。
本工程では、例えば樹脂層が上述した第1の好適な態様の場合、露光部において、光酸発生剤から発生した酸により酸分解性基が分解し、酸基(アルカリ可溶性基)が生成する。また、樹脂層が上述した第2の好適な態様の場合、露光部において、キノンジアジド化合物からカルボキシ基が生成する。また、樹脂層が上述した第3の好適な態様の場合、露光部において、エチレン性不飽和結合を有する化合物Cが架橋する。
ここで、個片パターン状に露光するとは、所望のサイズの個片(チップ)に分離するために、樹脂層を個片のサイズに合わせてパターン状(例えば、格子パターン状)に露光することを意図する。
個片パターン状に露光する場合には、例えば、図2に示されるようなレチクルが使用される。図2は、露光工程で使用されるレチクルの一実施態様の上面図であり、黒が遮光部である。ここで、(A)は、上述した第1の好適な態様や第2の好適な態様のように個片パターンがポジ画像となる場合に使用されるレチクルの一実施態様であり、(B)は、上述した第3の好適な態様のように個片パターンがネガ画像となる場合に使用されるレチクルの一実施態様である。
格子パターン状に露光する場合、格子の1辺のサイズは、10〜500mmであることが好ましく、30〜250mmであることが好ましい。
活性光線の光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、発光ダイオード(LED)光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)などの300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。露光量は好ましくは1〜500mJ/cm2である。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レンズスキャナ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。また、いわゆる超解像技術を用いた露光をすることもできる。超解像技術としては、複数回露光する多重露光や、位相シフトマスクを用いる方法、輪帯照明法などが挙げられる。これら超解像技術を用いることでより高精細なパターン形成が可能となり、好ましい。
個片パターン状に露光する場合には、例えば、図2に示されるようなレチクルが使用される。図2は、露光工程で使用されるレチクルの一実施態様の上面図であり、黒が遮光部である。ここで、(A)は、上述した第1の好適な態様や第2の好適な態様のように個片パターンがポジ画像となる場合に使用されるレチクルの一実施態様であり、(B)は、上述した第3の好適な態様のように個片パターンがネガ画像となる場合に使用されるレチクルの一実施態様である。
格子パターン状に露光する場合、格子の1辺のサイズは、10〜500mmであることが好ましく、30〜250mmであることが好ましい。
活性光線の光源としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、発光ダイオード(LED)光源、エキシマレーザー発生装置などを用いることができ、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)などの300nm以上450nm以下の波長を有する活性光線が好ましく使用できる。また、必要に応じて長波長カットフィルター、短波長カットフィルター、バンドパスフィルターのような分光フィルターを通して照射光を調整することもできる。露光量は好ましくは1〜500mJ/cm2である。
露光装置としては、ミラープロジェクションアライナー、ステッパー、スキャナー、プロキシミティ、コンタクト、マイクロレンズアレイ、レンズスキャナ、レーザー露光、など各種方式の露光機を用いることができる。また、いわゆる超解像技術を用いた露光をすることもできる。超解像技術としては、複数回露光する多重露光や、位相シフトマスクを用いる方法、輪帯照明法などが挙げられる。これら超解像技術を用いることでより高精細なパターン形成が可能となり、好ましい。
[工程(3):現像工程]
工程(3)では、工程(2)で露光された樹脂層を、現像液により現像して、樹脂層を個片パターン状にする工程である。
現像工程で使用する現像液には、塩基性化合物の水溶液が含まれることが好ましい。塩基性化合物としては、国際公開第2015/087829号の段落0171に記載の化合物が挙げられ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン(2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド)が好ましい。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像液のpHは、好ましくは10.0〜14.0である。
現像時間は、好ましくは30〜500秒間であり、また、現像の手法は液盛り法(パドル法)、シャワー法、ディップ法等の何れでもよい。
現像の後に、リンス工程を行うこともできる。リンス工程では、現像後の基板を純水などで洗うことで、付着している現像液除去、現像残渣除去を行う。リンス方法は公知の方法を用いることができる。例えばシャワーリンスやディップリンスなどを挙げる事ができる。
工程(3)では、工程(2)で露光された樹脂層を、現像液により現像して、樹脂層を個片パターン状にする工程である。
現像工程で使用する現像液には、塩基性化合物の水溶液が含まれることが好ましい。塩基性化合物としては、国際公開第2015/087829号の段落0171に記載の化合物が挙げられ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン(2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド)が好ましい。また、上記アルカリ類の水溶液にメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶剤や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。
現像液のpHは、好ましくは10.0〜14.0である。
現像時間は、好ましくは30〜500秒間であり、また、現像の手法は液盛り法(パドル法)、シャワー法、ディップ法等の何れでもよい。
現像の後に、リンス工程を行うこともできる。リンス工程では、現像後の基板を純水などで洗うことで、付着している現像液除去、現像残渣除去を行う。リンス方法は公知の方法を用いることができる。例えばシャワーリンスやディップリンスなどを挙げる事ができる。
[工程(4):熱硬化工程]
工程(4)では、工程(3)で形成された個片パターン状の樹脂層を熱硬化させる工程である。
例えば、上述した式(A)中のmが2、nが0の場合、重合体Aはポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体であるため、本工程によりPBO前駆体は閉環してポリベンゾオキサゾール(PBO)となる。また、上述した式(A)中のmが0、nが2の場合、重合体Aはポリイミド(PI)前駆体であるため、本工程によりPI前駆体は閉環してポリイミド(PI)となる。また、上述した式(A)中の、mが0、nが1の場合、重合体Aはポリアミドイミド(PAI)前駆体であるため、本工程によりPAI前駆体は閉環してポリアミドイミド(PAI)となる。
熱硬化させるための加熱温度は180〜400℃が好ましく、220℃〜350℃がより好ましい。加熱時間は15〜120分が好ましい。この加熱は、ホットプレートやオーブン等の加熱装置を用いて行うことができる。
また、加熱処理を行う際は窒素雰囲気下で行うことにより、透明性をより向上させることもできる。
熱硬化(ポストベーク)前に、比較的低温でベークを行った後にポストベークすることもできる(ミドルベーク工程の追加)。ミドルベークを行う場合は、90〜150℃で1〜60分加熱した後に、200℃以上の高温でポストベークすることが好ましい。また、ミドルベーク、ポストベークを3段階以上の多段階に分けて加熱する事もできる。
工程(4)では、工程(3)で形成された個片パターン状の樹脂層を熱硬化させる工程である。
例えば、上述した式(A)中のmが2、nが0の場合、重合体Aはポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体であるため、本工程によりPBO前駆体は閉環してポリベンゾオキサゾール(PBO)となる。また、上述した式(A)中のmが0、nが2の場合、重合体Aはポリイミド(PI)前駆体であるため、本工程によりPI前駆体は閉環してポリイミド(PI)となる。また、上述した式(A)中の、mが0、nが1の場合、重合体Aはポリアミドイミド(PAI)前駆体であるため、本工程によりPAI前駆体は閉環してポリアミドイミド(PAI)となる。
熱硬化させるための加熱温度は180〜400℃が好ましく、220℃〜350℃がより好ましい。加熱時間は15〜120分が好ましい。この加熱は、ホットプレートやオーブン等の加熱装置を用いて行うことができる。
また、加熱処理を行う際は窒素雰囲気下で行うことにより、透明性をより向上させることもできる。
熱硬化(ポストベーク)前に、比較的低温でベークを行った後にポストベークすることもできる(ミドルベーク工程の追加)。ミドルベークを行う場合は、90〜150℃で1〜60分加熱した後に、200℃以上の高温でポストベークすることが好ましい。また、ミドルベーク、ポストベークを3段階以上の多段階に分けて加熱する事もできる。
なお、樹脂層が光酸発生剤を含有する場合、ポストベークに先立ち、個片パターン状の樹脂層が形成された基材に活性光線により全面再露光(ポスト露光)した後、ポストベークすることにより、膜の硬化反応を促進することができる。ポスト露光工程を含む場合の好ましい露光量としては、100〜3,000mJ/cm2が好ましく、100〜500mJ/cm2が特に好ましい。
熱硬化後の樹脂層の厚みは、5〜100μmであることが好ましい。
[工程(4′):ガスバリア層形成工程]
工程(4)と工程(5)の間に、工程(4)で形成された熱硬化後の個片パターン状の樹脂層上にガスバリア層を形成してもよい。
ガスバリア層の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどが挙げられる。
ガスバリア層の厚みは特に制限されないが、10〜2000nmであることが好ましく、50〜500nmであることがより好ましい。
ガスバリア層を形成する方法は特に制限されないが、スパッタ、反応性プラズマ蒸着、CVD(化学気相蒸着)、プラズマCVDなどが挙げられる。
工程(4)と工程(5)の間に、工程(4)で形成された熱硬化後の個片パターン状の樹脂層上にガスバリア層を形成してもよい。
ガスバリア層の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどが挙げられる。
ガスバリア層の厚みは特に制限されないが、10〜2000nmであることが好ましく、50〜500nmであることがより好ましい。
ガスバリア層を形成する方法は特に制限されないが、スパッタ、反応性プラズマ蒸着、CVD(化学気相蒸着)、プラズマCVDなどが挙げられる。
[工程(5):薄膜トランジスタ層形成工程]
工程(5)は、工程(4)で形成された熱硬化後の個片パターン状の樹脂層(個片パターン状の樹脂層)上に個片毎に薄膜トランジスタ(TFT)層を形成する工程である。
薄膜トランジスタ層は従来公知の方法で形成することができる。
薄膜トランジスタ層の半導体としては、酸化物半導体、ポリシリコン半導体、アモルファスシリコン半導体などが挙げられる。酸化物半導体としてはIGZO(インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される半導体)を例示することができる。薄膜トランジスタ層の形成方法の具体例については実施例で詳述する。
工程(5)は、工程(4)で形成された熱硬化後の個片パターン状の樹脂層(個片パターン状の樹脂層)上に個片毎に薄膜トランジスタ(TFT)層を形成する工程である。
薄膜トランジスタ層は従来公知の方法で形成することができる。
薄膜トランジスタ層の半導体としては、酸化物半導体、ポリシリコン半導体、アモルファスシリコン半導体などが挙げられる。酸化物半導体としてはIGZO(インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される半導体)を例示することができる。薄膜トランジスタ層の形成方法の具体例については実施例で詳述する。
通常、薄膜トランジスタ層上にさらに素子を形成し、薄膜トランジスタ層とともに表示素子となる。
表示素子としては、例えば、液晶表示素子、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子などが挙げられる。液晶表示素子としては、例えば、国際公開第2015/087829号の段落0176の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。また、有機EL表示素子としては、例えば、国際公開第2015/087829号の段落0177の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
表示素子としては、例えば、液晶表示素子、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子などが挙げられる。液晶表示素子としては、例えば、国際公開第2015/087829号の段落0176の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。また、有機EL表示素子としては、例えば、国際公開第2015/087829号の段落0177の記載を参酌でき、この内容は本明細書に組み込まれることとする。
[工程(6):剥離工程]
工程(6)は、工程(5)で薄膜トランジスタ層が形成された樹脂層(熱硬化後の個片パターン状の樹脂層)を基材から剥離する工程である。本工程により、表示素子が得られる。
剥離方法は特に限定はされないが、本工程は、紫外線照射を含むことが好ましい。ここで基材として、ガラス基板及び石英基板のような透明基板を用いる場合は、これらに対する透過率が90%以上である波長の光を、TFT層を形成した面ではなく、基材の面から照射することが好ましい。紫外線としては、波長200nm以上450nm以下のものが好ましい。具体的には、水銀ランプ、キセノン水銀ランプの輝線であるg線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)、313nm、254nmの光が好ましい。さらには波長308nmのXeClエキシマレーザ光や、波長248nmのKrFエキシマレーザ光といったレーザ光、YAGレーザー(波長1064nm)の第3高調波(波長355nm)や第4高調波(波長266nm)を使うこともできる。用いる光の波長は、より好ましくは波長300nm以上400nm以下である。この範囲の波長の光は、基材としてのガラス基板を効率的に透過するが、樹脂層を透過しにくい場合が多い。また、樹脂層に対する透過率が50%以下となる波長の光であることがより好ましい。樹脂層に対する透過率が10%以下となる波長の光はさらに好ましい。樹脂層に対する透過率が低い光は、支持基板の裏面から照射したときに、基材と樹脂層の界面で吸収されて効率的に働き、剥離が起きやすくなる。
工程(6)は、工程(5)で薄膜トランジスタ層が形成された樹脂層(熱硬化後の個片パターン状の樹脂層)を基材から剥離する工程である。本工程により、表示素子が得られる。
剥離方法は特に限定はされないが、本工程は、紫外線照射を含むことが好ましい。ここで基材として、ガラス基板及び石英基板のような透明基板を用いる場合は、これらに対する透過率が90%以上である波長の光を、TFT層を形成した面ではなく、基材の面から照射することが好ましい。紫外線としては、波長200nm以上450nm以下のものが好ましい。具体的には、水銀ランプ、キセノン水銀ランプの輝線であるg線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)、313nm、254nmの光が好ましい。さらには波長308nmのXeClエキシマレーザ光や、波長248nmのKrFエキシマレーザ光といったレーザ光、YAGレーザー(波長1064nm)の第3高調波(波長355nm)や第4高調波(波長266nm)を使うこともできる。用いる光の波長は、より好ましくは波長300nm以上400nm以下である。この範囲の波長の光は、基材としてのガラス基板を効率的に透過するが、樹脂層を透過しにくい場合が多い。また、樹脂層に対する透過率が50%以下となる波長の光であることがより好ましい。樹脂層に対する透過率が10%以下となる波長の光はさらに好ましい。樹脂層に対する透過率が低い光は、支持基板の裏面から照射したときに、基材と樹脂層の界面で吸収されて効率的に働き、剥離が起きやすくなる。
なお紫外線を照射した後に、界面に力をかけて剥離を補助する、あるいは水に浸漬して界面に水を浸入させて剥離を補助する工程を加えることもできる。
TFT層が形成された樹脂層からの基材の剥離は、紫外線を照射する以外に、濃度1%以上10%以下のフッ酸水溶液に浸漬することによっても実施できる。
なお、薄膜トランジスタ層が形成された樹脂層を基材から剥離する前に、薄膜トランジスタ層又は表示素子の表面に保護層を形成してもよい。保護層を形成することで、基材から剥離するときに素子が破壊され難くなる。保護層としては、例えば、日東電工社製のリバアルファや、トーヨーアドテックのエレグリップなどが挙げられる。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。
〔重合体Aの合成〕
<重合体A−1aの合成>
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、73.25g(0.200mol)のヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(Bis−AP−AF、セントラル硝子製)、30.20g(0.382mol)のピリジンおよび330gのN−メチルピロリドン(NMP)を添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/メタノールバスで−15℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を−5℃〜−15℃で維持しながら、27.51g(0.132mol)の1,4−シクロヘキシルジカルボニルクロリド(商品名14−CHDC、日本軽金属製)、13.49g(0.056mol)のセバコイルクロリド(東京化成工業製)、0.45g(0.006mol)のアセチルクロリド(東京化成工業製)および260.5gのNMPの混合溶液を2時間かけて滴下した。滴下が完了した後、得られた混合物を室温で1時間撹拌した。
次に、この反応液を氷/メタノールバスで−5℃以下まで冷却し、反応温度を−0℃以下で維持しながらアセチルクロリド(東京化成工業製)1.80g(0.023mol)を滴下した。滴下が完了した後、さらに1時間撹拌した。
この反応液をNMP550gで希釈し、激しく攪拌した4Lの脱イオン/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃で2日間乾燥させ、重合体A−1aを得た。
重合体A−1aの構造を以下に示す。
<重合体A−1aの合成>
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えた3つ口フラスコに、73.25g(0.200mol)のヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(Bis−AP−AF、セントラル硝子製)、30.20g(0.382mol)のピリジンおよび330gのN−メチルピロリドン(NMP)を添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/メタノールバスで−15℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を−5℃〜−15℃で維持しながら、27.51g(0.132mol)の1,4−シクロヘキシルジカルボニルクロリド(商品名14−CHDC、日本軽金属製)、13.49g(0.056mol)のセバコイルクロリド(東京化成工業製)、0.45g(0.006mol)のアセチルクロリド(東京化成工業製)および260.5gのNMPの混合溶液を2時間かけて滴下した。滴下が完了した後、得られた混合物を室温で1時間撹拌した。
次に、この反応液を氷/メタノールバスで−5℃以下まで冷却し、反応温度を−0℃以下で維持しながらアセチルクロリド(東京化成工業製)1.80g(0.023mol)を滴下した。滴下が完了した後、さらに1時間撹拌した。
この反応液をNMP550gで希釈し、激しく攪拌した4Lの脱イオン/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃で2日間乾燥させ、重合体A−1aを得た。
重合体A−1aの構造を以下に示す。
<重合体A−1の合成>
500mLナスフラスコに25.00gの重合体A−1a、125gのNMP、0.43g(1.85mmol)のカンファースルホン酸(東京化成工業製)と、5.12g(0.065mol)の2,3−ジヒドロフラン(和光純薬工業製)を添加し、室温で1.5時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン0.37gとNMP150gを加えて希釈した。
得られた溶液を激しく攪拌した2Lの脱イオン水/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、PBO前駆体(重合体A−1)を得た。得られた重合体A−1の重量平均分子量は2.9万(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値)であった。得られた重合体A−1のフェノール性水酸基の保護率は、重合体A−1aの全フェノール性水酸基量(モル量)に対して、30%であった(1H−NMR(1H−核磁気共鳴))。
重合体A−1の構造を以下に示す。
500mLナスフラスコに25.00gの重合体A−1a、125gのNMP、0.43g(1.85mmol)のカンファースルホン酸(東京化成工業製)と、5.12g(0.065mol)の2,3−ジヒドロフラン(和光純薬工業製)を添加し、室温で1.5時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン0.37gとNMP150gを加えて希釈した。
得られた溶液を激しく攪拌した2Lの脱イオン水/メタノール(80/20体積比)混合物中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水によって洗浄した。真空下でポリマーを50℃において2日間乾燥させ、PBO前駆体(重合体A−1)を得た。得られた重合体A−1の重量平均分子量は2.9万(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値)であった。得られた重合体A−1のフェノール性水酸基の保護率は、重合体A−1aの全フェノール性水酸基量(モル量)に対して、30%であった(1H−NMR(1H−核磁気共鳴))。
重合体A−1の構造を以下に示す。
<重合体A−2aの合成>
3つ口フラスコ3lに、293g(0.8mol)のヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(日本化薬(株)製)、126.6g(1.6mol)のピリジンおよび1.2kgのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/アセトンバスで−25℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を−20℃〜−30℃で維持しながら、73.9g(0.364mol)のイソフタロイルクロライド(東京化成(株)製)、107.4g(0.364mol)の4,4’−オキシビスベンゾイルクロライド(4,4’−オキシビス安息香酸(Aldrich製)を定法にて酸クロリドに変換して得た。)、NMP700gの混合溶液を滴下した。
添加が完了した後、得られる混合物を室温で16時間撹拌した。この反応液をアセトン2Lで希釈し、激しく攪拌した50Lの脱イオン水中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを40℃において24時間乾燥させ、重合体A−2aを得た。収量はほとんど定量的であり、また重合体A−2aの数平均分子量は、ポリスチレン換算で6.4×103、分散度2.1であった。
重合体A−2aの構造を以下に示す。ここで、Y2は下記Y21又はY22で表される2価の基であり、その割合はY21/Y22=50/50(モル比)である。また、RX2は水素原子を表す。
3つ口フラスコ3lに、293g(0.8mol)のヘキサフルオロ−2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン(日本化薬(株)製)、126.6g(1.6mol)のピリジンおよび1.2kgのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加した。これを室温で撹拌、次いでドライアイス/アセトンバスで−25℃まで冷却した。この溶液に、反応温度を−20℃〜−30℃で維持しながら、73.9g(0.364mol)のイソフタロイルクロライド(東京化成(株)製)、107.4g(0.364mol)の4,4’−オキシビスベンゾイルクロライド(4,4’−オキシビス安息香酸(Aldrich製)を定法にて酸クロリドに変換して得た。)、NMP700gの混合溶液を滴下した。
添加が完了した後、得られる混合物を室温で16時間撹拌した。この反応液をアセトン2Lで希釈し、激しく攪拌した50Lの脱イオン水中に投入し、析出した白色粉体を濾過によって回収し、そして脱イオン水および水/メタノール(50/50質量比)混合物によって洗浄した。真空下でポリマーを40℃において24時間乾燥させ、重合体A−2aを得た。収量はほとんど定量的であり、また重合体A−2aの数平均分子量は、ポリスチレン換算で6.4×103、分散度2.1であった。
重合体A−2aの構造を以下に示す。ここで、Y2は下記Y21又はY22で表される2価の基であり、その割合はY21/Y22=50/50(モル比)である。また、RX2は水素原子を表す。
<重合体A−2の合成>
得られた重合体A−2aの400gをPGMEA(プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート)に溶解し15%溶液とし、これにクロロ蟻酸アリル(東京化成製)21g及びピリジン16gを添加し、室温で3時間攪拌した。得られた反応液を水洗した後、トルエン200gを加え、共沸脱水により系中の水分をのぞくため50℃で溶媒を留去し、固形分濃度15%の溶液とした。系中の水分は0.01%であった。エチルビニルエーテル15g及びp−トルエンスルホン酸0.1gを添加、室温で3時間撹拌した。更に、エチルビニルエーテル15g及びp−トルエンスルホン酸0.1gを添加、室温で3時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン20gを加え、反応液を3回水洗し、PGMEA1Lを加えていったん希釈した後、共沸脱水により系中の水分をのぞくため50℃で溶媒を留去し、固形分濃度45%の重合体A−2のPGMEA溶液とした。重合体A−2の数平均分子量は、ポリスチレン換算で6.6×103、分散度2.2であった。1H−NMRよりクロロ蟻酸アリルの導入率が定量的であったこと、フェノール性水酸基のエチルアセタール基(下記R2)保護率が21mol%であることを確認した。
重合体A−2の構造を以下に示す。ここで、Y2は下記Y21又はY22で表される2価の基を表し、その割合はY21/Y22=50/50(モル比)である。また、RX2は水素原子又は下記R2で表される基を表す。
得られた重合体A−2aの400gをPGMEA(プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート)に溶解し15%溶液とし、これにクロロ蟻酸アリル(東京化成製)21g及びピリジン16gを添加し、室温で3時間攪拌した。得られた反応液を水洗した後、トルエン200gを加え、共沸脱水により系中の水分をのぞくため50℃で溶媒を留去し、固形分濃度15%の溶液とした。系中の水分は0.01%であった。エチルビニルエーテル15g及びp−トルエンスルホン酸0.1gを添加、室温で3時間撹拌した。更に、エチルビニルエーテル15g及びp−トルエンスルホン酸0.1gを添加、室温で3時間撹拌した。得られた溶液にトリエチルアミン20gを加え、反応液を3回水洗し、PGMEA1Lを加えていったん希釈した後、共沸脱水により系中の水分をのぞくため50℃で溶媒を留去し、固形分濃度45%の重合体A−2のPGMEA溶液とした。重合体A−2の数平均分子量は、ポリスチレン換算で6.6×103、分散度2.2であった。1H−NMRよりクロロ蟻酸アリルの導入率が定量的であったこと、フェノール性水酸基のエチルアセタール基(下記R2)保護率が21mol%であることを確認した。
重合体A−2の構造を以下に示す。ここで、Y2は下記Y21又はY22で表される2価の基を表し、その割合はY21/Y22=50/50(モル比)である。また、RX2は水素原子又は下記R2で表される基を表す。
<重合体A−7aの合成>
反応容器に重合溶剤としてプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(PGMEA)80gを加えた後、重合溶剤の合計80gに対し固形分濃度20質量%となるように、ジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物を重合溶剤中に加えた。このとき、ジアミンの全体量100モル部に対し、テトラカルボン酸二無水物は90モル部を加えた。本合成例では、ジアミン化合物として、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンを用い、これを溶解させた後、テトラカルボン酸二無水物として、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(下記構造)を投入した。その後、この混合物を65℃で3時間反応させた。更にアセチルクロリドを添加し25℃で24時間反応させることによって、アミン末端を封止した。これにより、固形分濃度20質量%、溶液粘度100mPa・sのポリアミック酸エステル(重合体A−7a)の溶液を約100g得た。
反応容器に重合溶剤としてプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート(PGMEA)80gを加えた後、重合溶剤の合計80gに対し固形分濃度20質量%となるように、ジアミンおよびテトラカルボン酸二無水物を重合溶剤中に加えた。このとき、ジアミンの全体量100モル部に対し、テトラカルボン酸二無水物は90モル部を加えた。本合成例では、ジアミン化合物として、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンを用い、これを溶解させた後、テトラカルボン酸二無水物として、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物(下記構造)を投入した。その後、この混合物を65℃で3時間反応させた。更にアセチルクロリドを添加し25℃で24時間反応させることによって、アミン末端を封止した。これにより、固形分濃度20質量%、溶液粘度100mPa・sのポリアミック酸エステル(重合体A−7a)の溶液を約100g得た。
<重合体A−7の合成>
次いで、得られた重合体A−7aの溶液に、重合体A−7aの1モル部に対して、エチルビニルエーテルを190モル部と、10−カンファースルホン酸を0.15モル部とを加え、室温で3時間撹拌した。その後、反応液をトリエチルアミンにより中和し、蒸留水、酢酸エチルにより抽出した後、有機層を濃縮、乾燥することにより、カルボキシル基が保護されたポリアミック酸エステル(重合体A−7)を得た。得られた重合体A−7をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で分析すると、重量平均分子量(Mw)は9200で、分散度(Mw/Mn)は2.2であった。また、重合体A−7のカルボキシル基保護率は、重合体A−7aの全カルボキシル基量(モル量)に対して、47%であった(1H−NMR)。
次いで、得られた重合体A−7aの溶液に、重合体A−7aの1モル部に対して、エチルビニルエーテルを190モル部と、10−カンファースルホン酸を0.15モル部とを加え、室温で3時間撹拌した。その後、反応液をトリエチルアミンにより中和し、蒸留水、酢酸エチルにより抽出した後、有機層を濃縮、乾燥することにより、カルボキシル基が保護されたポリアミック酸エステル(重合体A−7)を得た。得られた重合体A−7をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で分析すると、重量平均分子量(Mw)は9200で、分散度(Mw/Mn)は2.2であった。また、重合体A−7のカルボキシル基保護率は、重合体A−7aの全カルボキシル基量(モル量)に対して、47%であった(1H−NMR)。
重合体A−7aおよびA−7の構造を以下に示す。ここで、Y7は2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸から任意の2つのカルボキシ基を除去した後に残存する2価の残基を表す。
重合体A−7aおよびA−7には、下記(p)、(q)、(r)および(s)の4種類の構成単位が存在する。重合体A−7aにおいて、下記(p)、(q)、(r)および(s)中のRY7は水素原子を表し、重合体A−7において、下記(p)、(q)、(r)および(s)中のRY7は水素原子又は下記R7で表される基を表す。
<重合体A−8aの合成>
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えたフラスコ中に、trans−1,4−シクロヘキサンジアミン(CHDA)123.42gを入れ、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)2500gをフラスコに加えてCHDAをNMPに溶解した後、下記6FDAの400gをフラスコに添加した。60℃で4時間攪拌し、その後室温(25℃)まで放冷した。次いで無水フタル酸30gをフラスコに添加し、室温で10時間攪拌して無色透明のポリアミック酸溶液を得た。更にアセチルクロリドの15gをフラスコに添加し、23℃で24時間反応させることによって、アミン末端を封止した。多量のヘキサンに注ぎ再沈殿した。得られた沈殿物15質量部をNMP85質量部に溶解させた。これにより、ポリアミック酸エステル(重合体A−8a)の溶液を得た。
温度計、攪拌器、窒素導入管を備えたフラスコ中に、trans−1,4−シクロヘキサンジアミン(CHDA)123.42gを入れ、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)2500gをフラスコに加えてCHDAをNMPに溶解した後、下記6FDAの400gをフラスコに添加した。60℃で4時間攪拌し、その後室温(25℃)まで放冷した。次いで無水フタル酸30gをフラスコに添加し、室温で10時間攪拌して無色透明のポリアミック酸溶液を得た。更にアセチルクロリドの15gをフラスコに添加し、23℃で24時間反応させることによって、アミン末端を封止した。多量のヘキサンに注ぎ再沈殿した。得られた沈殿物15質量部をNMP85質量部に溶解させた。これにより、ポリアミック酸エステル(重合体A−8a)の溶液を得た。
<重合体A−8の合成>
次いで、得られた重合体A−8aの溶液に、重合体A−8aの1モル部に対して、エチルビニルエーテルを185モル部と、10−カンファースルホン酸を0.1モル部とを加え、室温で2時間撹拌した。その後、反応液をトリエチルアミンにより中和し、蒸留水、酢酸エチルにより抽出した後、有機層を濃縮乾燥することにより、カルボキシル基が保護されたポリアミック酸エステル(重合体A−8)を得た。得られた重合体A−8をGPC(ポリスチレン換算値)で分析すると、重量平均分子量(Mw)は18000、分散度(Mw/Mn)は2.6であった。また、重合体A−8のカルボキシル基保護率は、重合体A−8aの全カルボキシル基量(モル量)に対して、60%であった(1H−NMR)。
次いで、得られた重合体A−8aの溶液に、重合体A−8aの1モル部に対して、エチルビニルエーテルを185モル部と、10−カンファースルホン酸を0.1モル部とを加え、室温で2時間撹拌した。その後、反応液をトリエチルアミンにより中和し、蒸留水、酢酸エチルにより抽出した後、有機層を濃縮乾燥することにより、カルボキシル基が保護されたポリアミック酸エステル(重合体A−8)を得た。得られた重合体A−8をGPC(ポリスチレン換算値)で分析すると、重量平均分子量(Mw)は18000、分散度(Mw/Mn)は2.6であった。また、重合体A−8のカルボキシル基保護率は、重合体A−8aの全カルボキシル基量(モル量)に対して、60%であった(1H−NMR)。
重合体A−8aおよびA−8の構造を以下に示す。ここで、Zは下記Z81又はZ82を表す。また、重合体A−8aにおいてRY8及びZ82中のRは水素原子を表し、重合体A−8においてRY8及びZ82中のRは水素原子又は下記R8で表される基を表す。
〔樹脂層形成用組成物の調製〕
下記表1に示す材料を混合、撹拌、溶解して溶液とし、孔径0.4μmのポリエチレン製フィルターでろ過し、更に孔径0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過して、樹脂層形成用組成物を得た。表中の特に単位を付していない数値は質量部である。
なお、重合体Aは、固形分が表記載の量となるように添加した。すなわち、固形で得た場合はその固形分を表記載の量添加し、溶液で得た場合は固形分が表記載の量になるようにその溶液を添加した。
実施例で使用される樹脂層形成用組成物は、重合体A及び感光剤Bを含有するため上述した感光性組成物に該当するが、比較例で使用される樹脂層形成用は感光剤Bを含有しないため、上述した感光性組成物に該当しない。
下記表1に示す材料を混合、撹拌、溶解して溶液とし、孔径0.4μmのポリエチレン製フィルターでろ過し、更に孔径0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過して、樹脂層形成用組成物を得た。表中の特に単位を付していない数値は質量部である。
なお、重合体Aは、固形分が表記載の量となるように添加した。すなわち、固形で得た場合はその固形分を表記載の量添加し、溶液で得た場合は固形分が表記載の量になるようにその溶液を添加した。
実施例で使用される樹脂層形成用組成物は、重合体A及び感光剤Bを含有するため上述した感光性組成物に該当するが、比較例で使用される樹脂層形成用は感光剤Bを含有しないため、上述した感光性組成物に該当しない。
〔表示素子の製造(実施例)〕
<工程(1):樹脂層形成工程>
1,500mm×1,800mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、上述のとおり調製した各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥し、さらに基板をホットプレートにて90℃に加熱して溶剤を除去した。このようにしてガラス基板上に重合体A、感光剤B等を含有する厚み9.0μmの樹脂層を形成した。
<工程(1):樹脂層形成工程>
1,500mm×1,800mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、上述のとおり調製した各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥し、さらに基板をホットプレートにて90℃に加熱して溶剤を除去した。このようにしてガラス基板上に重合体A、感光剤B等を含有する厚み9.0μmの樹脂層を形成した。
<工程(2):露光工程>
MPA−7800+(キャノン(株)製)を用いて120mm×60mmの個片パターンを形成するように、個片パターン状(格子パターン状)(線幅500μm)に樹脂層を露光した。
なお、露光量は下記の方法で求めた。
上述した工程(1)と同様の手順に従って樹脂層を形成した基板を、キヤノン(株)製 MPA−7800+を用いて、線幅15μmラインアンドスペースパターンを有するマスクを介して露光した。そして、露光後の樹脂層を、FHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて23℃/60秒間現像した後、超純水で20秒リンスした。これらの操作により線幅15μmラインアンドスペースパターンを解像する時の最適露光量(Eopt)を求め、露光量とした。
MPA−7800+(キャノン(株)製)を用いて120mm×60mmの個片パターンを形成するように、個片パターン状(格子パターン状)(線幅500μm)に樹脂層を露光した。
なお、露光量は下記の方法で求めた。
上述した工程(1)と同様の手順に従って樹脂層を形成した基板を、キヤノン(株)製 MPA−7800+を用いて、線幅15μmラインアンドスペースパターンを有するマスクを介して露光した。そして、露光後の樹脂層を、FHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて23℃/60秒間現像した後、超純水で20秒リンスした。これらの操作により線幅15μmラインアンドスペースパターンを解像する時の最適露光量(Eopt)を求め、露光量とした。
<工程(3):現像工程>
樹脂層をFHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて覆い、23℃で60秒間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流し、自然乾燥させた。このようにして樹脂層を個片パターン状にした。
樹脂層をFHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて覆い、23℃で60秒間静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流し、自然乾燥させた。このようにして樹脂層を個片パターン状にした。
<工程(4):熱硬化工程>
個片パターン状の樹脂層をガラス基板ごと加熱して熱硬化させた。すなわち、個片パターン状の樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。このようにして、ガラス基板上に120mm×60mmの熱硬化後の個片パターン状の樹脂層が形成された。なお、熱硬化により、樹脂層の厚みは1〜3割程度減った。
個片パターン状の樹脂層をガラス基板ごと加熱して熱硬化させた。すなわち、個片パターン状の樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。このようにして、ガラス基板上に120mm×60mmの熱硬化後の個片パターン状の樹脂層が形成された。なお、熱硬化により、樹脂層の厚みは1〜3割程度減った。
<工程(5):薄膜トランジスタ層形成工程>
次いで、熱硬化後の個片パターン状の樹脂層上に、個片毎に薄膜トランジスタ層を形成した。薄膜トランジスタ層の形成方法については後述する。さらに、薄膜トランジスタ層上に液晶層等を形成した。
次いで、熱硬化後の個片パターン状の樹脂層上に、個片毎に薄膜トランジスタ層を形成した。薄膜トランジスタ層の形成方法については後述する。さらに、薄膜トランジスタ層上に液晶層等を形成した。
<工程(6):剥離工程>
波長308nmのXe−Clエキシマレーザ光を、ガラス基板面から300mJ/cm2の露光量で樹脂層に照射して、薄膜トランジスタ層及び液晶層等が形成された熱硬化後の樹脂層を、個片毎にガラス基板から剥離した(図5(f))。さらに、ガラス基板がついていた側に、ポリカーボネート製の基板を透明接着剤により接着した(図5(g))。ここでは、プラスチック製基板(ポリカーボネート製基板)10Aに、接着層18を用いている。次に、後述のとおり仮接着していた保護層を剥離した(図5(h))。このようにして、複数の120mm×60mmの大きさの液晶表示素子を得た。
波長308nmのXe−Clエキシマレーザ光を、ガラス基板面から300mJ/cm2の露光量で樹脂層に照射して、薄膜トランジスタ層及び液晶層等が形成された熱硬化後の樹脂層を、個片毎にガラス基板から剥離した(図5(f))。さらに、ガラス基板がついていた側に、ポリカーボネート製の基板を透明接着剤により接着した(図5(g))。ここでは、プラスチック製基板(ポリカーボネート製基板)10Aに、接着層18を用いている。次に、後述のとおり仮接着していた保護層を剥離した(図5(h))。このようにして、複数の120mm×60mmの大きさの液晶表示素子を得た。
<液晶表示素子>
以下、作製した液晶表示素子について詳述する。
図3は、液晶表示素子の1サブピクセルの構成を示す平面図である。
図3において、Dは映像線(ドレイン線、ソース線ともいう)、Gは走査線(ゲート線ともいう)、SH1〜SH4はスルーホール(コンタクトホールともいう)、2はゲート電極、3は半導体層、4はソース電極(映像線Dをソース線と呼ぶ場合はドレイン電極ともいう)である。
また、図4は、図3に示すB−B’切断線に沿った、プラスチック基板10A側の断面構造を示す断面図である。なお、図4では、液晶層等の図示は省略している。図5に示すように、支持基板としてのプラスチック基板10A上に、接着層18を介して、樹脂層17が形成されている。樹脂層17は上述した熱硬化後の樹脂層である。さらにその上には、ガスバリア層(無機膜)16Aが形成されている。さらにその上にSiNとSiO2の積層膜等からなる下地膜12Aが形成され、さらに、半導体層3が形成されている。なお、半導体層3は、アモルファスシリコン膜、無機酸化物膜、有機物膜あるいはポリシリコン膜で構成されている。
以下、作製した液晶表示素子について詳述する。
図3は、液晶表示素子の1サブピクセルの構成を示す平面図である。
図3において、Dは映像線(ドレイン線、ソース線ともいう)、Gは走査線(ゲート線ともいう)、SH1〜SH4はスルーホール(コンタクトホールともいう)、2はゲート電極、3は半導体層、4はソース電極(映像線Dをソース線と呼ぶ場合はドレイン電極ともいう)である。
また、図4は、図3に示すB−B’切断線に沿った、プラスチック基板10A側の断面構造を示す断面図である。なお、図4では、液晶層等の図示は省略している。図5に示すように、支持基板としてのプラスチック基板10A上に、接着層18を介して、樹脂層17が形成されている。樹脂層17は上述した熱硬化後の樹脂層である。さらにその上には、ガスバリア層(無機膜)16Aが形成されている。さらにその上にSiNとSiO2の積層膜等からなる下地膜12Aが形成され、さらに、半導体層3が形成されている。なお、半導体層3は、アモルファスシリコン膜、無機酸化物膜、有機物膜あるいはポリシリコン膜で構成されている。
この半導体層3上には、例えばSiO2からなるゲート絶縁膜12Bが形成され、このゲート絶縁膜12B上にゲート電極2が形成されている。ゲート電極2上には、例えば、SiO2、SiN等からなる層間絶縁膜12Cが形成され、この層間絶縁膜12C上に、映像線(D)と、ソース電極4が形成されている。そして、半導体層3は、スルーホール(SH1)を介して映像線(D)に接続され、さらに、スルーホール(SH2)を介してソース電極4に接続されている。
また、映像線(D)、及びソース電極4上には、SiO2、SiN等からなる層間絶縁膜12Dが形成され、この層間絶縁膜12D上には、例えばアクリル樹脂などからなる層間絶縁膜13Aが形成されている。ここで、ソース電極4上で、層間絶縁膜12D、及び層間絶縁膜13Aには、スルーホール(SH3)が形成されている。このスルーホール(SH3)内には、透明絶縁膜20が形成されている。
さらに透明絶縁膜20には、スルーホール(SH4)が形成され、このスルーホール(SH4)内に形成された透明導電膜(例えば、ITO;Indium−Tin−Oxide)により、画素電極(ITO1)が、ソース電極4に電気的に接続されている。
さらに透明絶縁膜20には、スルーホール(SH4)が形成され、このスルーホール(SH4)内に形成された透明導電膜(例えば、ITO;Indium−Tin−Oxide)により、画素電極(ITO1)が、ソース電極4に電気的に接続されている。
このようにして、画素電極(ITO1)は、画素に形成されたアクティブ素子と電気的に接続されていている。画素電極(ITO1)には、走査線(G)で駆動されるアクティブ素子を介して、映像線(D)から映像信号が書き込まれる。
<薄膜トランジスタ層の形成方法>
図4に示した薄膜トランジスタ層の具体的な形成方法に関し、図5を用いて説明する。
図5(a)及び(b)は上述した工程(1)〜(4)に相当する。まず、ガラス基板19上に熱硬化後の個片パターン状の樹脂層17を形成する。
その後、樹脂層17上に、ガスバリア層16Aとして窒化酸化シリコンを形成(図5(c)、さらに下地膜12Aとして酸化シリコン膜と窒化シリコン膜、そして半導体層3としてアモルファスシリコン膜を成膜し、熱処理と微量ドーピング処理を順次行う。その後、ゲート絶縁膜12Bとゲート電極2を形成、n型特性付与ドーピングと活性化処理を行い、ゲート絶縁膜にコンタクトホールを形成し、映像線Dとソース電極4を形成する。次に層間絶縁膜12Dと層間絶縁膜13Aを形成し、層間絶縁膜上に第1透明導電膜をパターニングして共通電極(X1)を形成、その上に絶縁膜(X2)を成膜する。絶縁膜(X2)と層間絶縁膜12Cを同時にエッチングしてコンタクトホールを形成、このコンタクトホールを通して、第2透明導電極をソース電極4へ接続する画素電極(X3)を形成する。
図4に示した薄膜トランジスタ層の具体的な形成方法に関し、図5を用いて説明する。
図5(a)及び(b)は上述した工程(1)〜(4)に相当する。まず、ガラス基板19上に熱硬化後の個片パターン状の樹脂層17を形成する。
その後、樹脂層17上に、ガスバリア層16Aとして窒化酸化シリコンを形成(図5(c)、さらに下地膜12Aとして酸化シリコン膜と窒化シリコン膜、そして半導体層3としてアモルファスシリコン膜を成膜し、熱処理と微量ドーピング処理を順次行う。その後、ゲート絶縁膜12Bとゲート電極2を形成、n型特性付与ドーピングと活性化処理を行い、ゲート絶縁膜にコンタクトホールを形成し、映像線Dとソース電極4を形成する。次に層間絶縁膜12Dと層間絶縁膜13Aを形成し、層間絶縁膜上に第1透明導電膜をパターニングして共通電極(X1)を形成、その上に絶縁膜(X2)を成膜する。絶縁膜(X2)と層間絶縁膜12Cを同時にエッチングしてコンタクトホールを形成、このコンタクトホールを通して、第2透明導電極をソース電極4へ接続する画素電極(X3)を形成する。
ガラス基板は厚み0.7mmの無アルカリガラスを使用した。コーニング社のEAGLE XGやAGC社のNA100を用いることができる。
ガスバリア層16AはプラズマCVD(化学気相成長)法で窒化酸化シリコン膜を成膜温度350℃で成膜した。
下地膜12Aは、スパッタ法で酸化シリコン層を膜厚200nmで成膜、その後、窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜をプラズマCVD法(成膜温度350℃)でそれぞれ厚さ100nm、40nmに形成した。
本実施例では下地膜12Aを2層構造としたが、絶縁膜の単層または2層以上積層させた構造として形成してもよい。また窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜は真空中で連続成膜してもよい。
下地膜12Aは、スパッタ法で酸化シリコン層を膜厚200nmで成膜、その後、窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜をプラズマCVD法(成膜温度350℃)でそれぞれ厚さ100nm、40nmに形成した。
本実施例では下地膜12Aを2層構造としたが、絶縁膜の単層または2層以上積層させた構造として形成してもよい。また窒化シリコン膜とアモルファスシリコン膜は真空中で連続成膜してもよい。
次いで、アモルファスシリコン膜の多結晶化処理を行った。
まず、アモルファスシリコン膜表面を洗浄した後表面酸化膜を希フッ酸で処理後、オゾン水で表面に極薄い酸化膜を形成する。次いで、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロン)のドーピングを行った。ここでは、ジボラン(B2H6)をイオンドープ法で添加した。
まず、アモルファスシリコン膜表面を洗浄した後表面酸化膜を希フッ酸で処理後、オゾン水で表面に極薄い酸化膜を形成する。次いで、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロン)のドーピングを行った。ここでは、ジボラン(B2H6)をイオンドープ法で添加した。
次いで、結晶化処理を行った。先に基板に脱水素ベーク熱処理(350℃、0.5h)を施し、エキシマーレーザーアニール(3000J/m2)でその後結晶化処理を行った。アニールの前には結晶性を高める表面に微量なニッケル金属を含有する液を処理しておいてもよい。
次いで、得られた結晶化シリコン膜(以降、ポリシリコン膜)をフォトリソグラフィプロセスにより所定の形状に選択的にエッチングし半導体層3を形成した。
次いで、ゲート絶縁膜12Bとなる酸化シリコン膜を形成した。プラズマCVD法により成膜温度330度で100nmの厚さで酸化シリコン膜を形成した。
次にゲート電極2を形成する。ゲートメタルとしてMo/Al/Moの積層膜をスパッタ法にて(100/300/100nm)に積層形成した。これをフォトリソグラフィプロセスによりドライエッチング加工しゲート電極2を得た。
ゲートメタルのエッチングはウェットエッチングで行ってもよいが、エッチング速度の違いで3層メタルがオーバーハングしやすく不具合の原因となりやすい。エッチング液トと処理条件の合わせこみが必要になるがここでは割愛する。
次いで、イオンドーピング処理でn型半導体の特性付与を行った。n型を付与する不純物元素として、リン(P)を用いて第1のドーピング処理を行う。この場合、ゲート電極2が不純物ドープに対するマスクとなり、自己整合的にn型領域が形成される。この不純物領域には1×1016〜1×1017/cm3の濃度範囲で不純物元素が添加される。
次いで、レジストからなるマスクを形成し高濃度n+型領域を形成する第2のドーピング処理を行った。この領域には1×1020〜1×1021/cm3の高濃度な不純物元素が添加される。マスクにより注入が阻害される領域は低濃度で1×1018〜1×1019/cm3の領域(n−)が形成される。
以上の工程で電流制御のためのLDD(低濃度不純物)型不純物領域が形成された。尚、イオンドーピング処理の工程は前述のゲート絶縁膜12Bの成膜とゲート電極2の形成前であってもよい。その場合、第1のドーピング処理でチャネル領域に不純物が打ち込まれるのを防ぐレジストマスクを使用する。
次いで、添加された不純物元素の活性化処理を行った。この工程はランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法を用いたが、アニール炉を用いた熱処理でも行うことができる。層間絶縁膜12C成膜の後で実施してもよい。
次いで、得られた結晶化シリコン膜(以降、ポリシリコン膜)をフォトリソグラフィプロセスにより所定の形状に選択的にエッチングし半導体層3を形成した。
次いで、ゲート絶縁膜12Bとなる酸化シリコン膜を形成した。プラズマCVD法により成膜温度330度で100nmの厚さで酸化シリコン膜を形成した。
次にゲート電極2を形成する。ゲートメタルとしてMo/Al/Moの積層膜をスパッタ法にて(100/300/100nm)に積層形成した。これをフォトリソグラフィプロセスによりドライエッチング加工しゲート電極2を得た。
ゲートメタルのエッチングはウェットエッチングで行ってもよいが、エッチング速度の違いで3層メタルがオーバーハングしやすく不具合の原因となりやすい。エッチング液トと処理条件の合わせこみが必要になるがここでは割愛する。
次いで、イオンドーピング処理でn型半導体の特性付与を行った。n型を付与する不純物元素として、リン(P)を用いて第1のドーピング処理を行う。この場合、ゲート電極2が不純物ドープに対するマスクとなり、自己整合的にn型領域が形成される。この不純物領域には1×1016〜1×1017/cm3の濃度範囲で不純物元素が添加される。
次いで、レジストからなるマスクを形成し高濃度n+型領域を形成する第2のドーピング処理を行った。この領域には1×1020〜1×1021/cm3の高濃度な不純物元素が添加される。マスクにより注入が阻害される領域は低濃度で1×1018〜1×1019/cm3の領域(n−)が形成される。
以上の工程で電流制御のためのLDD(低濃度不純物)型不純物領域が形成された。尚、イオンドーピング処理の工程は前述のゲート絶縁膜12Bの成膜とゲート電極2の形成前であってもよい。その場合、第1のドーピング処理でチャネル領域に不純物が打ち込まれるのを防ぐレジストマスクを使用する。
次いで、添加された不純物元素の活性化処理を行った。この工程はランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法を用いたが、アニール炉を用いた熱処理でも行うことができる。層間絶縁膜12C成膜の後で実施してもよい。
次いで、ゲート電極と映像線とソース電極を分離する層間絶縁膜12Cを形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚200nmの窒化シリコン膜を形成した。この絶縁膜は窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いてもよい。次にフォトリソグラフィプロセスによってソースドレイン電極が半導体層に接続する位置にゲート絶縁膜12Bと層間絶縁膜12Cを一括でドライエッチングしてコンタクトホールを形成した。
次に、映像線(D)とソース電極4を形成した。
層間絶縁膜12C上にTi/Al/Tiの積層膜をスパッタ法にて(100/300/100nm)に積層形成した。これをフォトリソグラフィプロセスによりドライエッチングで所定の配線に加工し、映像線(D)とソース電極4を得た。
このメタルのエッチングもウェットエッチング加工で行ってもよいが、その場合、やはりエッチング速度の違いで3層メタルがオーバーハングを形成しないよう注意が必要になる。
次に層間絶縁膜12Dと層間絶縁膜13Aを形成した。
プラズマCVD法により成膜温度300度で100nmの厚さで窒化シリコン膜を形成した。
次いで塗布法により感光性の有機絶縁膜材料を3000nmの厚さに塗布し、プリベーク後露光現像工程によりソース電極4の位置にスルーホールを形成、その後ポストベーク処理(250℃)で焼成した。
次に第1透明導電膜(X1)を形成した。
スパッタ法により透明導電材料であるITO(Indium Tin Oxide)を50nm成膜し、その後フォトリソグラフィプロセスにより、上記スルーホールとその周辺部を除去した所定の形状にパターニングした。
次に絶縁膜(X2)成膜しスルーホールを形成した。
プラズマCVD法により成膜温度250度で100nmの厚さで窒化シリコン膜を形成した。そしてソース電極4に相当する位置をフォトリソグラフィプロセスによりエッチング除去してスルーホールを形成した。その際、下層の層間絶縁膜12Cも同時にエッチングされスルーホールが形成される。
次いで、第2透明導電膜を成膜し、画素電極(X3)を形成した。
スパッタ法により透明導電材料であるITOを50nm成膜し、その後フォトリソグラフィプロセスにより、上記コンタクトホールを通してソース電極4へ接続する画素電極(X3)を形成した。
以上のようにして、樹脂層17上にTFT層を形成し(図5(d))、nチャネル型TFTを有するアクティブマトリクス基板を作製した。
さらに、その上に保護層21(基材21a、粘着層21b)を仮接着し、ガラス基板から剥離したときにTFT部分が応力で破壊されないようにする(図5(e))。保護層として日東電工の「リバアルファ」を用いた。
次に、映像線(D)とソース電極4を形成した。
層間絶縁膜12C上にTi/Al/Tiの積層膜をスパッタ法にて(100/300/100nm)に積層形成した。これをフォトリソグラフィプロセスによりドライエッチングで所定の配線に加工し、映像線(D)とソース電極4を得た。
このメタルのエッチングもウェットエッチング加工で行ってもよいが、その場合、やはりエッチング速度の違いで3層メタルがオーバーハングを形成しないよう注意が必要になる。
次に層間絶縁膜12Dと層間絶縁膜13Aを形成した。
プラズマCVD法により成膜温度300度で100nmの厚さで窒化シリコン膜を形成した。
次いで塗布法により感光性の有機絶縁膜材料を3000nmの厚さに塗布し、プリベーク後露光現像工程によりソース電極4の位置にスルーホールを形成、その後ポストベーク処理(250℃)で焼成した。
次に第1透明導電膜(X1)を形成した。
スパッタ法により透明導電材料であるITO(Indium Tin Oxide)を50nm成膜し、その後フォトリソグラフィプロセスにより、上記スルーホールとその周辺部を除去した所定の形状にパターニングした。
次に絶縁膜(X2)成膜しスルーホールを形成した。
プラズマCVD法により成膜温度250度で100nmの厚さで窒化シリコン膜を形成した。そしてソース電極4に相当する位置をフォトリソグラフィプロセスによりエッチング除去してスルーホールを形成した。その際、下層の層間絶縁膜12Cも同時にエッチングされスルーホールが形成される。
次いで、第2透明導電膜を成膜し、画素電極(X3)を形成した。
スパッタ法により透明導電材料であるITOを50nm成膜し、その後フォトリソグラフィプロセスにより、上記コンタクトホールを通してソース電極4へ接続する画素電極(X3)を形成した。
以上のようにして、樹脂層17上にTFT層を形成し(図5(d))、nチャネル型TFTを有するアクティブマトリクス基板を作製した。
さらに、その上に保護層21(基材21a、粘着層21b)を仮接着し、ガラス基板から剥離したときにTFT部分が応力で破壊されないようにする(図5(e))。保護層として日東電工の「リバアルファ」を用いた。
〔表示素子の製造(比較例)〕
1,500mm×1,800mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥し、さらに基板をホットプレートにて90℃で加熱して溶剤を除去した。ガラス基材上に重合体A等を含む膜厚9.0μmの樹脂層を形成した。次いで、ガラス基板ごと加熱して樹脂層を熱硬化させた。すなわち、樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。
その後、上述した実施例の表示素子の製造と同様に、樹脂層全面にTFT層及び液晶層等を形成した。さらに、TFT層の上に保護層を仮接着した。保護層として日東電工の「リバアルファ」を用いた。
その後、波長308nmのXe−Clエキシマレーザ光を、ガラス基板面から照射300mJ/cm2の露光量樹脂層に照射して、樹脂層全体をガラス基板から樹脂層を剥離した。
次にガラス基板がついていた側に、ポリカーボネート製の基板を透明接着剤により接着した。
さらにダイシングブレードを用いて、120mm×60mmの大きさの個片パターン状に切断した。その後、仮接着していた保護層を剥離した。
このようにして、複数の120mm×60mmの大きさの液晶表示素子を得た。
1,500mm×1,800mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥し、さらに基板をホットプレートにて90℃で加熱して溶剤を除去した。ガラス基材上に重合体A等を含む膜厚9.0μmの樹脂層を形成した。次いで、ガラス基板ごと加熱して樹脂層を熱硬化させた。すなわち、樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。
その後、上述した実施例の表示素子の製造と同様に、樹脂層全面にTFT層及び液晶層等を形成した。さらに、TFT層の上に保護層を仮接着した。保護層として日東電工の「リバアルファ」を用いた。
その後、波長308nmのXe−Clエキシマレーザ光を、ガラス基板面から照射300mJ/cm2の露光量樹脂層に照射して、樹脂層全体をガラス基板から樹脂層を剥離した。
次にガラス基板がついていた側に、ポリカーボネート製の基板を透明接着剤により接着した。
さらにダイシングブレードを用いて、120mm×60mmの大きさの個片パターン状に切断した。その後、仮接着していた保護層を剥離した。
このようにして、複数の120mm×60mmの大きさの液晶表示素子を得た。
〔評価〕
<表示素子不良率の評価>
得られた120mm×60mmの大きさの表示素子10000個について、動作確認を行い、正常に動作する表示素子の個数を調べた。そして、正常に動作する個数によって以下のとおり評価値を付けた。結果を表1に示す。
1:9900個以上
2:9500個以上9900個未満
3:9500個未満
正常に動作する表示素子が多いほど好ましく、1又は2が許容範囲である。
<表示素子不良率の評価>
得られた120mm×60mmの大きさの表示素子10000個について、動作確認を行い、正常に動作する表示素子の個数を調べた。そして、正常に動作する個数によって以下のとおり評価値を付けた。結果を表1に示す。
1:9900個以上
2:9500個以上9900個未満
3:9500個未満
正常に動作する表示素子が多いほど好ましく、1又は2が許容範囲である。
<樹脂層の評価>
さらに、以下のとおり、各実施例で使用された樹脂層形成用組成物を用いて、樹脂層を形成し、熱硬化させ、透明性及び耐熱性を評価した。結果を表1に示す。
さらに、以下のとおり、各実施例で使用された樹脂層形成用組成物を用いて、樹脂層を形成し、熱硬化させ、透明性及び耐熱性を評価した。結果を表1に示す。
(透明性)
1,000mm×1,000mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥した。さらに基板をホットプレートにて90℃に加熱して溶剤を除去した。このようにして、ガラス基材上に樹脂層を形成した。
MPA−7800+(キャノン(株)製)を用いて100mm×100mmの正方形パターンが残るように、樹脂層を最適i線露光量で露光した。
次いで、樹脂層をFHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて覆い、23℃で60sec静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流し、自然乾燥させた。ガラス基板ごと加熱して樹脂層を熱硬化させた。すなわち、樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。
これにより、ガラス基板上に100mm×100mmの膜厚1.0μmの透明性評価用の樹脂パターンが形成された。
この樹脂パターンの光線透過率を分光光度計「150−20型ダブルビーム((株)日立製作所製)」を用いて400〜800nmの範囲の波長で測定した。そのときの最低光線透過率を以下の基準で評価した。
1:85%以上
2:75%以上85%未満
3:75%未満
透過率は高いほど好ましく、1または2が実用範囲である。
1,000mm×1,000mmのガラス基板(厚み0.7mm)上に、各樹脂層形成用組成物をスリットダイにより塗布し、減圧乾燥チャンバーにて到達真空度0.05kPa(0.4Torr)となるように真空乾燥した。さらに基板をホットプレートにて90℃に加熱して溶剤を除去した。このようにして、ガラス基材上に樹脂層を形成した。
MPA−7800+(キャノン(株)製)を用いて100mm×100mmの正方形パターンが残るように、樹脂層を最適i線露光量で露光した。
次いで、樹脂層をFHD−5(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の21%水溶液にて覆い、23℃で60sec静止した。静止後、純水をシャワー状に散布して現像液を洗い流し、自然乾燥させた。ガラス基板ごと加熱して樹脂層を熱硬化させた。すなわち、樹脂層付きのガラス基板を窒素雰囲気下150℃にて30分間、引き続き窒素雰囲気下300℃で30分間、オーブンで加熱することで樹脂層を熱硬化させた。
これにより、ガラス基板上に100mm×100mmの膜厚1.0μmの透明性評価用の樹脂パターンが形成された。
この樹脂パターンの光線透過率を分光光度計「150−20型ダブルビーム((株)日立製作所製)」を用いて400〜800nmの範囲の波長で測定した。そのときの最低光線透過率を以下の基準で評価した。
1:85%以上
2:75%以上85%未満
3:75%未満
透過率は高いほど好ましく、1または2が実用範囲である。
(耐熱性)
樹脂層の透明性の評価と同様にして作製した、ガラス基板上の100mm×100mmの膜厚1.0μmの樹脂パターンを、窒素雰囲気下350℃で120分間追加加熱した。追加加熱後の膜厚を測定し、下記基準で評価した。
1:0.90μm以上
2:0.80μm以上0.90μm未満
3:0.80μm未満
追加加熱後の膜厚が厚いほど好ましく、1または2が実用範囲である。
樹脂層の透明性の評価と同様にして作製した、ガラス基板上の100mm×100mmの膜厚1.0μmの樹脂パターンを、窒素雰囲気下350℃で120分間追加加熱した。追加加熱後の膜厚を測定し、下記基準で評価した。
1:0.90μm以上
2:0.80μm以上0.90μm未満
3:0.80μm未満
追加加熱後の膜厚が厚いほど好ましく、1または2が実用範囲である。
表1に示す各材料の詳細は以下のとおりである。
重合体Aについては上述のとおり合成したものを用いた。
感光剤Bについては以下のとおりである。
(光酸発生剤)
・B−1−1:PAG−103(商品名、下記に示す構造、BASF社製)
(光酸発生剤)
・B−1−1:PAG−103(商品名、下記に示す構造、BASF社製)
・B−1−2:下記に示す構造
・B−1−3:下記に示す構造
・B−1−5:GSID−26−1、トリアリールスルホニウム塩(下記に示す構造、BASF社製)
(キノンジアジド化合物)
・B−2−1:4,4’−[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(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物
・B−2−2:1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
・B−2−3:2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル(2.44モル)との縮合物
・B−2−1:4,4’−[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(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(3.0モル)との縮合物
・B−2−2:1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
・B−2−3:2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン(1.0モル)と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル(2.44モル)との縮合物
(光ラジカル開始剤)
・B−3−1:IRGACURE OXE 01(BASF製)
・B−3−2:IRGACURE OXE 02(BASF製)
・B−3−3:IRGACURE OXE 03(BASF製)
・B−3−1:IRGACURE OXE 01(BASF製)
・B−3−2:IRGACURE OXE 02(BASF製)
・B−3−3:IRGACURE OXE 03(BASF製)
溶剤については以下のとおりである。
・PGMEA:プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・MEDG:ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
・γ−BL:γ−ブチロラクトン
・PGMEA:プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・MEDG:ジエチレングリコールエチルメチルエーテル
・γ−BL:γ−ブチロラクトン
添加剤については以下のとおりである。
(エチレン性不飽和結合を有する化合物C)
・C−1:KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
・C−2:アロニックスM−309(東亞合成(株)製)
(エチレン性不飽和結合を有する化合物C)
・C−1:KAYARAD DPHA(日本化薬(株)製)
・C−2:アロニックスM−309(東亞合成(株)製)
(界面活性剤)
・W−1:メガファックDS−21(DIC製)
・W−2:メガファックF−554(DIC製)
・W−1:メガファックDS−21(DIC製)
・W−2:メガファックF−554(DIC製)
また、表1中、プロセスについては以下のとおりである。
・フォトリソ:フォトリソグラフィにより個片に分割
・刃カット:ダイシングブレードにより個片に切断
・フォトリソ:フォトリソグラフィにより個片に分割
・刃カット:ダイシングブレードにより個片に切断
表1から分かるように、重合体A及び感光剤Bを含有する樹脂層を用いて、露光及び現像(フォトリソグラフィー)により個片に分割した実施例1〜15はいずれも、表示素子不良率が低かった。
なかでも、下記(i)又は(ii)を満たす実施例1〜10は優れた透明性及び耐熱性を示し、そのなかでも、下記(i)を満たす実施例1〜5はより優れた透明性を示した。
(i)重合体Aが、式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの酸分解性基を有し、感光剤Bが、pKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である。
(ii)重合体Aが、式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bが、キノンジアジド化合物である。
なかでも、下記(i)又は(ii)を満たす実施例1〜10は優れた透明性及び耐熱性を示し、そのなかでも、下記(i)を満たす実施例1〜5はより優れた透明性を示した。
(i)重合体Aが、式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの酸分解性基を有し、感光剤Bが、pKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である。
(ii)重合体Aが、式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、感光剤Bが、キノンジアジド化合物である。
感光剤Bを含有しない樹脂層を用いて、フォトリソグラフィではなくダイシングブレードにより個片に切断した比較例1〜5はいずれも表示素子不良率が高かった。
2 ゲート電極
3 半導体層
4 ソース電極
D 映像線(ドレイン線、ソース線)
G 走査線(ゲート線)
ITO1 画素電極
ITO2 透明電極
SH1 スルーホール
SH2 スルーホール
SH3 スルーホール
SH4 スルーホール
10A プラスチック基板
12A 下地膜
12B ゲート絶縁膜
12C 層間絶縁膜
12D 層間絶縁膜
13A 層間絶縁膜
16A ガスバリア層
17 樹脂層
18 接着層
19 ガラス基板
21 保護層
21a 基材
21b 粘着層
100 基材
110 樹脂層
112 個片パターン状の樹脂層
114 熱硬化後の個片パターン状の樹脂層
120 薄膜トランジスタ層
200 表示素子
3 半導体層
4 ソース電極
D 映像線(ドレイン線、ソース線)
G 走査線(ゲート線)
ITO1 画素電極
ITO2 透明電極
SH1 スルーホール
SH2 スルーホール
SH3 スルーホール
SH4 スルーホール
10A プラスチック基板
12A 下地膜
12B ゲート絶縁膜
12C 層間絶縁膜
12D 層間絶縁膜
13A 層間絶縁膜
16A ガスバリア層
17 樹脂層
18 接着層
19 ガラス基板
21 保護層
21a 基材
21b 粘着層
100 基材
110 樹脂層
112 個片パターン状の樹脂層
114 熱硬化後の個片パターン状の樹脂層
120 薄膜トランジスタ層
200 表示素子
Claims (10)
- 下記工程(1)〜(6)をこの順番に備える表示素子の製造方法。
(1)基材上に下記(A)及び(B)を含有する樹脂層を形成する樹脂層形成工程
(A)下記式(A)で表される構成単位を含む重合体A
(B)感光剤B
(2)基材上に形成された前記樹脂層を、活性光線により個片パターン状に露光する露光工程
(3)露光された前記樹脂層を、現像液により現像して、前記樹脂層を個片パターン状にする現像工程
(4)個片パターン状の前記樹脂層を熱硬化させる熱硬化工程
(5)熱硬化後の前記樹脂層上に薄膜トランジスタ層を形成する薄膜トランジスタ層形成工程
(6)薄膜トランジスタ層が形成された前記樹脂層を前記基材から剥離する剥離工程
式(A)中、
Xは、2〜60個の炭素原子を有する2又は4価の有機基を表し、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2〜4価の有機基を表し、
RX及びRYは、それぞれ独立に、水素原子又は酸分解性基を表し、
mは、0又は2を表し、
nは、0、1又は2を表し、
m及びnは、m+n=1又は2の関係式を満たす。 - 前記工程(4)と前記工程(5)との間に、熱硬化後の前記樹脂層上にガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程を備える、請求項1に記載の表示素子の製造方法。
- 前記工程(5)において、半導体として酸化物半導体、ポリシリコン半導体又はアモルファスシリコン半導体を用いて前記薄膜トランジスタ層を形成する、請求項1又は2に記載の表示素子の製造方法。
- 熱硬化後の前記樹脂層の厚みが、5〜100μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。
- 前記重合体Aが、前記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの酸分解性基を有し、
前記感光剤Bが、pKa3以下の酸を発生する光酸発生剤である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。 - 前記重合体Aが、下記式(A1)で表される構成単位を含む、請求項5に記載の表示素子の製造方法。
式(A1)中、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表し、
RXは、酸分解性基を表す。 - 前記重合体Aが、前記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
前記感光剤Bが、キノンジアジド化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。 - 前記重合体Aが、下記式(A2)で表される構成単位を含む、請求項7に記載の表示素子の製造方法。
式(A2)中、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表す。 - 前記重合体Aが、前記式(A)中のRX又はRYとして、少なくとも1つの水素原子を有し、
前記感光剤Bが、光ラジカル開始剤であり、
前記樹脂層が、さらに、下記(C)を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示素子の製造方法。
(C)エチレン性不飽和結合を有する化合物C - 前記重合体Aが、下記式(A2)で表される構成単位を含む、請求項9に記載の表示素子の製造方法。
式(A2)中、
Yは、2〜60個の炭素原子を有する2価の有機基を表す。
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