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JP2018010066A - 感光性組成物 - Google Patents

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JP2018010066A
JP2018010066A JP2016137340A JP2016137340A JP2018010066A JP 2018010066 A JP2018010066 A JP 2018010066A JP 2016137340 A JP2016137340 A JP 2016137340A JP 2016137340 A JP2016137340 A JP 2016137340A JP 2018010066 A JP2018010066 A JP 2018010066A
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Yusaku Hotta
佑策 堀田
江頭 友弘
Tomohiro Egashira
友弘 江頭
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Abstract

【課題】耐熱性が良好で、短時間現像時のラインパターン形状直線性の良好な保護膜用感光性組成物の提供。
【解決手段】式(1)及び式(2)で表される構成単位を含むポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基を有する重合性化合物及びフェノール性水酸基を有する重合性化合物の共重合体であるエポキシ基含有共重合体(B)及び1,2−キノンジアジド化合物を含む感光性組成物。
Figure 2018010066

Figure 2018010066

【選択図】図1

Description

本発明は、電子部品における絶縁材料、半導体装置におけるパッシベーション膜、バッファーコート膜、層間絶縁膜、又は平坦化膜、あるいは表示素子における層間絶縁膜又はカラーフィルター用保護膜等の形成に用いる感光性組成物、それによる硬化膜、及びその硬化膜を有する電子部品に関する。
保護膜を必要な部分にだけ形成する場合や、絶縁膜においてホールパターンを形成する場合には感光性組成物が使用されている。感光性組成物の例として、アクリル系のポジ型感光性組成物を挙げることができる(特許文献1)。ディスプレイに求められる信頼性の要求特性が向上するに伴い、ディスプレイ部材に求められる耐熱性が向上している中、特許文献1に記載の材料は、更なる高耐熱性化が課題である。その課題を解決すべく、耐熱性の良好なポリエステルアミド酸系のポジ型感光性組成物が提唱されている(特許文献2)。近年のディスプレイの低価格化に対応するために、単位時間当たりの製造枚数を増やすべく、各工程の時間短縮が行われている。この中で、特許文献2に記載のポジ型感光性組成物では、現像時間が短い場合にラインパターン形状が直線状にならず、波打ち状になる問題が生じていた。このラインパターン形状が波打ち状であると、パネル表示品位が低下してしまう。
特開平5−165214 特開2008−102351
本発明の課題は、耐熱性が良好であり、且つ短時間現像時のラインパターン形状直線性の良好な保護膜用または絶縁膜用の感光性組成物を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ポリエステルアミド酸、エポキシ基含有共重合体、及び1,2−キノンジアジド化合物を含む組成物、及び該組成物を硬化して得られる硬化膜により、上記目的を達することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の構成を含む。
[1] ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)及び1,2−キノンジアジド化合物(C)を含む感光性組成物であって;
前記ポリエステルアミド酸(A)は、下記式(1)で表される構成単位及び下記式(2)で表される構成単位を含み;
前記エポキシ基含有共重合体(B)は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)、及び(b1)以外の重合性化合物(b2)の共重合体であり;
前記重合性化合物(b2)は、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含む、感光性組成物。
Figure 2018010066
式(1)において、Rは炭素数2〜1000の有機基であり、Rは炭素数2〜1000の有機基であり;
Figure 2018010066
式(2)において、Rは炭素数2〜1000の有機基であり、Rは炭素数2〜100の有機基である。
[2] 前記式(1)で表される構成単位が、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及びジアミン(a2)を原料とする構成単位であり;
前記式(2)で表される構成単位が、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を原料とする構成単位である、[1]項に記載の感光性組成物。
[3] 前記酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)が、テトラカルボン酸二無水物及びスチレン−無水マレイン酸共重合体から選択させる1つ以上の化合物であり;
前記ポリエステルアミド酸(A)が、Xモルのテトラカルボン酸二無水物、Yモルのジアミン、及びZモルの多価ヒドロキシ化合物を、下記式(3)及び下記式(4)の関係が成立するような比率で含む原料の反応物である、[2]項に記載の感光性組成物。

0.2≦Z/Y≦8.0 ・・・・・・・(3)
0.2≦(Y+Z)/X≦5.0 ・・・(4)
[4] 前記エポキシ基を有する重合性化合物(b1)が、エポキシ基を有する(メタ)アクリレートから選択される1つ以上であり;
フェノール性水酸基を有する重合性化合物が、下記式(5)で表される化合物及び下記式(6)で表される化合物から選択される1つ以上である、[1]項に記載の感光性組成物。
Figure 2018010066
式(5)において、Rは水素又は炭素数1〜7の有機基であり、Rは単結合又は−C(=O)−であり、R〜R11はそれぞれ独立に、水酸基又は炭素数1〜7の有機基である。但し、R〜R11の内、少なくとも1つは水酸基であり;
Figure 2018010066
式(6)において、R12は水素又は炭素数1〜7の有機基であり、R13は−O−又は−NH−であり、R14は単結合又は炭素数1〜40の2価の有機基であり、R15〜R19はそれぞれ独立に、水酸基又は炭素数1〜7の有機基である。但し、R15〜R19の内、少なくとも1つは水酸基である。
[5] 前記エポキシ基を有する(メタ)アクリレートが、グリシジル(メタ)アクリレートであり;
前記式(5)で表される化合物が4−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、及び4−ヒドロキシフェニルビニルケトンから選択される1つ以上であり;
前記式(6)で表される化合物が4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、及び4−ヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレートから選択される1つ以上である、[4]項に記載の感光性組成物。
[6] ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量%中、エポキシ基含有共重合体(B)の含有率が20〜90重量%であり、ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量部に対し、1,2−キノンジアジド化合物(C)が5〜40重量部である、[1]項に記載の感光性組成物。
[7] [1]〜[6]のいずれか1項に記載の感光性組成物から得られる硬化膜。
本発明の好ましい態様に係る感光性組成物は、耐熱性が良好であり、且つ短時間現像時のラインパターン形状直線性の良好な材料であり、カラー表示素子のカラーフィルター保護膜として用いた場合、信頼性及び表示品位を向上させることができ、且つカラーフィルター保護膜製造時の生産性を向上させることができる。又、各種光学材料の保護膜及び絶縁膜としても使用することができる。
ラインパターン形状に波打ちがない状態を撮影した光学顕微鏡写真である。
ラインパターン形状に波打ちがある状態を撮影した光学顕微鏡写真である。
本明細書中、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の一方又は両方を示すために、「(メタ)アクリル酸」のように表記することがある。同様に、「アクリレート」及び「メタクリレート」の一方又は両方を示すために、「(メタ)アクリレート」のように表記することがあり、「アクリルアミド」及び「メタクリルアミド」の一方又は両方を示すために、「(メタ)アクリルアミド」のように表記することがあり、「アクリロキシ」及び「メタクリロキシ」の一方又は両方を示すために、「(メタ)アクリロキシ」のように表記することがある。
<1.感光性組成物>
本発明に係る感光性組成物は、ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)及び1,2−キノンジアジド化合物(C)を含む組成物である。
ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)、及び1,2−キノンジアジド化合物(C)の好ましい組成比は、ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量%中、エポキシ基含有共重合体(B)の含有率が20〜90重量%であり、ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量部に対し、1,2−キノンジアジド化合物(C)が5〜40重量部である。
尚、本発明に係る感光性組成物は、本発明の効果が得られる範囲において、上記以外の他の成分を更に含んでもよい。
<1−1.ポリエステルアミド酸(A)>
ポリエステルアミド酸(A)は、式(1)で表される構成単位、及び式(2)で表される構成単位を有する。
ポリエステルアミド酸(A)は酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を必須成分として反応させることにより得ることができる。その場合、式(1)及び式(2)において、R及びRは酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)から2つの−CO−O−CO−を除いた残基であり、Rはジアミン(a2)から2つの−NHを除いた残基であり、Rは多価ヒドロキシ化合物(a3)から2つの−OHを除いた残基である。
ポリエステルアミド酸(A)の合成には、少なくとも溶剤が必要である。この溶剤をそのまま残してハンドリング性等を考慮した液状やゲル状のポリエステルアミド酸溶液を使用して感光性組成物を製造してもよく、又、この溶剤を除去して運搬性などを考慮した固形状ポリエステルアミド酸を使用して感光性組成物を製造してもよい。
又、ポリエステルアミド酸(A)の合成には本発明の目的を損なわない範囲で上記以外の他の化合物を含んでいてもよい。他の原料の例として、モノヒドロキシ化合物及びアルコキシシリル基を有するモノアミンを挙げることができる。
<1−1−1.酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)>
本発明では、ポリエステルアミド酸(A)を得るための原料として、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)を用いる。
酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の好ましい化合物の例として、芳香族テトラカルボン酸二無水物、脂環式テトラカルボン酸二無水物、脂肪族テトラカルボン酸二無水物、並びに無水マレイン酸及び他の化合物の共重合体を挙げることができる。
酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の具体例として、好ましくは、実施例で使用した化合物であり、芳香族テトラカルボン酸二無水物である、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(以下「ODPA」と略記)、及び脂肪族テトラカルボン酸二無水物である、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物(以下「BT−100」と略記)、並びに無水マレイン酸及び他の化合物の共重合体である、スチレン−無水マイレン酸共重合体を挙げることができる。
尚、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の具体例として、前記した化合物の他に、芳香族テトラカルボン酸二無水物である、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン二無水物、及びエチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート);脂環式テトラカルボン酸二無水物である、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、及びシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物;並びに脂肪族テトラカルボン酸二無水物である、エタンテトラカルボン酸二無水物を挙げることができ、前記した酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらの酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)との良好な相溶性を有するポリエステルアミド酸(A)を与える化合物としては、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ODPA、2,2−[ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン二無水物、BT−100、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、及びスチレン−無水マイレン酸共重合体がより好ましく、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、ODPA、BT−100、及びスチレン−無水マイレン酸共重合体が特に好ましい。
尚、市販のスチレン−無水マレイン酸共重合体の具体例として、SMA3000P(スチレン/無水マレイン酸のモル比:3、重量平均分子量9,500、数平均分子量3,800)、SMA2000P(スチレン/無水マレイン酸のモル比:2、重量平均分子量7,500、数平均分子量3,000)、及びSMA1000P(スチレン/無水マレイン酸のモル比:1、重量平均分子量5,500、数平均分子量2,000)(いずれも商品名;川原油化株式会社、値はカタログ掲載値)を挙げることができる。カタログ掲載値のスチレン/無水マレイン酸のモル比及び数平均分子量から計算すると、SMA3000Pの1分子当たりの平均炭素数は330、SMA2000Pの1分子当たりの平均炭素数は240、SMA1000Pの1分子当たりの平均炭素数は120である。
<1−1−2.ジアミン(a2)>
本発明では、ポリエステルアミド酸(A)を得るための原料として、ジアミン(a2)を用いる。
ジアミン(a2)の好ましい化合物の例として、ベンゼン環を2つ有するジアミン及びベンゼン環を4つ有するジアミンを挙げることができる。
ジアミン(a2)の具体例として、好ましくは、実施例で使用した化合物であり、ベンゼン環を2つ有するジアミンである、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(以下「DDS」と略記)を挙げることができる。
尚、前記ジアミン(a2)の具体例として、前記した化合物の他に、ベンゼン環を2つ有するジアミンである、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン及び3,4’−ジアミノジフェニルスルホン;並びにベンゼン環を4つ有するジアミンである、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[3−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル][3−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル][3−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、及び2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパンを挙げることができ、前記ジアミン(a2)の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらのジアミン(a2)の具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)との良好な相溶性を有するポリエステルアミド酸(A)を与える化合物としては、DDS及びビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホンがより好ましく、DDSが特に好ましい。
<1−1−3.多価ヒドロキシ化合物(a3)>
本発明では、ポリエステルアミド酸(A)を得るための原料として、多価ヒドロキシ化合物(a3)を用いる。
多価ヒドロキシ化合物(a3)の好ましい化合物の例として、脂肪族ジオール、下記式(H−1)で表される化合物、下記式(H−2)で表される化合物、及びイソシアヌル環を有する多価アルコールを挙げることができる。
Figure 2018010066
式(H−1)において、R101は単結合又は炭素数1〜10の有機基であり;
Figure 2018010066
式(H−2)において、R102は炭素数1〜10の有機基である。
多価ヒドロキシ化合物(a3)の具体例として、好ましくは、実施例で使用した化合物であり、脂肪族ジオールである、1,4−ブタンジオールを挙げることができる。
尚、前記多価ヒドロキシ化合物(a3)の具体例として、前記した化合物の他に、脂肪族ジオールである、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、及び1,8−オクタンジオール、;式(H−1)で表される化合物である、2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン及び4,4’−ジヒドロキシジシクロヘキシル;式(H−2)で表される化合物である、2−ヒドロキシベンジルアルコール、4−ヒドロキシベンジルアルコール及び2−(4−ヒドロキシフェニル)エタノール;並びにイソシアヌル環を有する多価アルコールとしてイソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)を挙げることができ、前記多価ヒドロキシ化合物(a3)の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらの多価ヒドロキシ化合物(a3)の具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)との良好な相溶性を有するポリエステルアミド酸(A)を与える化合物としては、1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールがより好ましく、1,4−ブタンジオールが特に好ましい。
<1−1−4.モノヒドロキシ化合物>
ポリエステルアミド酸(A)の原料には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて上記以外の他の原料を含んでいてもよく、他の原料の例として、モノヒドロキシ化合物を挙げることができる。
モノヒドロキシ化合物の好ましい化合物の例として、脂肪族モノアルコール、下記式(H−3)で表される化合物、脂環式モノアルコール、及び芳香族モノアルコールを挙げることができる。
Figure 2018010066
式(H−3)において、R103〜R106はそれぞれ独立に水素又はメチル基であり、R107は炭素数1〜10の有機基であり、mは1〜10の整数である。
モノヒドロキシ化合物の具体例として、好ましくは、実施例で使用した化合物であり、芳香族モノアルコールである、ベンジルアルコールを挙げることができる。
尚、前記モノヒドロキシ化合物の具体例として、前記した化合物の他に、脂肪族モノアルコールである、イソプロピルアルコール;式(H−3)で表される化合物である、ベンジルアルコール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、テルピネオール、及び3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン;並びに芳香族モノアルコールであるジメチルベンジルカルビノールを挙げることができる。
これらのモノヒドロキシ化合物の具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)との良好な相溶性を有するポリエステルアミド酸(A)を与える化合物としては、ベンジルアルコール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、及び3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンがより好ましく、ベンジルアルコールが特に好ましい。
ポリエステルアミド酸(A)の原料にモノヒドロキシ化合物を用いる場合、モノヒドロキシ化合物の使用量は、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)の総量100重量部に対し、100重量部以下であることが好ましく、50重量部以下であることがより好ましい。
<1−1−5.アルコキシシリル基を有するモノアミン>
ポリエステルアミド酸(A)の合成には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて上記以外の他の原料を含んでいてもよく、他の原料の例として、アルコキシシリル基を有するモノアミンを挙げることができる。
本発明で用いられるアルコキシシリル基を有するモノアミンの具体例として、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルメチルジメトキシシラン、p−アミノフェニルメチルジエトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシラン、及びm−アミノフェニルメチルジエトキシシランを挙げることができる。これらの内、少なくとも1種を用いることができる。
これらのアルコキシシリル基を有するモノアミンの具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)との良好な相溶性を有するポリエステルアミド酸(A)を与える化合物としては、3−アミノプロピルトリエトキシシラン及びp−アミノフェニルトリメトキシシランがより好ましく、3−アミノプロピルトリエトキシシランが特に好ましい。
ポリエステルアミド酸(A)の原料にアルコキシシリル基を有するモノアミンを用いる場合、アルコキシシリル基を有するモノアミンの使用量は、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)の総量100重量部に対し、50重量部以下であることが好ましく、30重量部以下であることがより好ましい。
<1−1−6.ポリエステルアミド酸(A)の合成反応に用いる溶剤>
ポリエステルアミド酸(A)を得るための合成反応に用いる溶剤の具体例として、3−メトキシプロピオン酸メチル(以下「MMP」と略記)、3−エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下「PGMEA」と略記)、及びシクロヘキサノンを挙げることができる。これらの中でもMMP、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、及びPGMEAが好ましい。
<1−1−7.ポリエステルアミド酸(A)の合成方法>
本発明で用いられるポリエステルアミド酸(A)の合成方法は、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を必須原料として、上記合成反応に用いる溶剤中で反応させる。
ポリエステルアミド酸(A)の好ましい原料比率は、Xモルのテトラカルボン酸二無水物、Yモルのジアミン、及びZモルの多価ヒドロキシ化合物を、式(3)及び式(4)の関係が成立するような比率である。この範囲であれば、ポリエステルアミド酸(A)の溶剤への溶解性が高く、感光性組成物の基材への塗布性が良好である。
式(3)において、好ましくは0.7≦Z/Y≦7.0であり、より好ましくは1.0≦Z/Y≦5.0である。また、式(4)において、好ましくは0.5≦(Y+Z)/X≦4.0であり、より好ましくは0.6≦(Y+Z)/X≦2.0である。
ポリエステルアミド酸(A)の合成において、上記式(4)の範囲内でY+Zに対してXを過剰に用いた条件下では、末端に酸無水物基(−CO−O−CO−)を有する分子が、末端にアミノ基や水酸基を有する分子より過剰に生成すると考えられる。一方、そのようなモノマーの構成で反応させる場合に、モノヒドロキシ化合物及びアルコキシシリル基を有するモノアミンを添加すると、分子末端の酸無水物基と反応し、末端をそれぞれエステル化及びアミド化することができる。モノヒドロキシ化合物を添加して反応することにより得られるポリエステルアミド酸(A)は、感光性組成物の塗布性を更に向上させ、アルコキシシリル基を有するモノアミンを添加して反応することにより得られるポリエステルアミド酸(A)は、硬化膜及び基材の密着性を向上させることができる。
合成反応に用いる溶剤は、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)の総量100重量部に対し、100重量部以上使用すると、反応がスムーズに進行するので好ましい。反応は40℃〜200℃で、0.2〜20時間反応させるのがよい。
原料の反応系への添加順序は、特に限定されない。即ち、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を同時に反応溶剤に加える手法、ジアミン(a2)及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を反応溶剤に溶解させた後、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)を添加する手法、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を予め反応させた後、その反応生成物を含む溶液にジアミン(a2)を添加する手法、或いは酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及びジアミン(a2)を予め反応させた後、その反応生成物を含む溶液に多価ヒドロキシ化合物(a3)を添加する手法など、いずれの手法も用いることができる。
モノヒドロキシ化合物を反応させる場合、反応のどの時点で添加してもよい。
前記のアルコキシシリル基を有するモノアミンを反応させる場合、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、及び多価ヒドロキシ化合物(a3)の反応後、その反応生成物を含む溶液を40℃以下まで冷却した後、アルコキシシリル基を有するモノアミンを添加し、10〜40℃で0.1〜6時間反応させるとよい。
このようにして合成されたポリエステルアミド酸(A)は、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位を含み、その末端は、原料である酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)、ジアミン(a2)、多価ヒドロキシ化合物(a3)、モノヒドロキシ化合物、及びアルコキシシリル基を有するモノアミンの内のいずれかに由来する酸無水物基、アミノ基、ヒドロキシ基、及びアルコキシシリル基、若しくはこれらの化合物以外の添加物によって構成される。
得られたポリエステルアミド酸(A)の重量平均分子量は、好ましくは、1,000〜200,000であり、3,000〜50,000がより好ましい。これらの範囲にあれば、感光性組成物の基材への塗布性が良好である。
本明細書中の重量平均分子量は、GPC法(カラム温度:35℃、流速:1mL/min)により求めたポリスチレン換算での値である。標準のポリスチレンには、分子量が645〜132,900のポリスチレン(例えば、アジレント・テクノロジー株式会社のポリスチレンキャリブレーションキットPL2010−0102)、カラムにはPLgel MIXED−D(アジレント・テクノロジー株式会社)を用い、移動相としてTHFを使用して測定することができる。尚、本明細書中の市販品の重量平均分子量はカタログ掲載値である。
<1−2.エポキシ基含有共重合体(B)>
エポキシ基含有共重合体(B)は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)及び(b1)以外の重合性化合物(b2)の共重合体である。
エポキシ基含有重合体(B)の合成には、少なくとも溶剤が必要である。この溶剤をそのまま残してハンドリング性等を考慮した液状やゲル状のエポキシ基含有重合体溶液を使用して感光性組成物を製造してもよく、又、この溶剤を除去して運搬性などを考慮した固形状エポキシ基含有重合体を使用して感光性組成物を製造してもよい。
<1−2−1.エポキシ基を有する重合性化合物(b1)>
本発明では、エポキシ基含有共重合体(B)を得るための原料として、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)を用いる。
本発明で用いるエポキシ基を有する重合性化合物(b1)は、1分子中に、少なくとも1つのエポキシ基を有し、且つ少なくとも1つの重合性基を有する化合物である。
本発明で用いるエポキシ基を有する重合性化合物(b1)に含まれる重合性基は、好ましくはラジカル重合性基である。
エポキシ基を有する重合性化合物(b1)の具体例として、好ましくは、実施例で使用したグリシジルメタクリレートを挙げることができる。
尚、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)の具体例として、前記した化合物の他に、グリシジルアクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートを挙げることができ、前記したエポキシ基を有する重合性化合物(b1)の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらのエポキシ基を有する重合性化合物(b1)の具体例の中で、入手が容易であり、且つポリエステルアミド酸(A)との良好な相溶性を有するエポキシ基含有共重合体(B)を与える化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレートがより好ましく、グリシジルメタクリレートが特に好ましい。
<1−2−2.重合性化合物(b2)>
本発明では、エポキシ基含有共重合体(B)を得るための原料として、(b1)以外の重合性化合物(b2)を用いる。
本発明で用いる重合性化合物(b2)は、1分子中に、少なくとも1つの重合性基を有する化合物の内、前記エポキシ基を有する重合性化合物(b1)を除く化合物である。
本発明で用いる重合性化合物(b2)に含まれる重合性基は、好ましくはラジカル重合性基である。
本発明のエポキシ基含有共重合体(B)の原料は、重合性化合物(b2)として、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を必須で含む。
<1−2−2−1.フェノール性水酸基を有する重合性化合物>
本発明で用いるフェノール性水酸基を有する重合性化合物は、1分子中に、少なくとも1つのフェノール性水酸基を有し、且つ少なくとも1つの重合性基を有する化合物である。
フェノール性水酸基を有する重合性化合物の好ましい化合物の例として、式(5)で表される化合物及び式(6)で表される化合物を挙げることができる。
フェノール性水酸基を有する重合性化合物の具体例として、好ましくは、実施例で使用した化合物であり、式(5)で表される化合物である、4−ヒドロキシスチレン及び4−ヒドロキシフェニルビニルケトン;並びに式(6)で表される化合物である、4−ヒドロキシフェニルメタクリレートを挙げることができる。
尚、フェノール性水酸基を有する重合性化合物の具体例として、前記した化合物の他に、式(5)で表される化合物である、2−ヒドロキシスチレン、3−ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシメチルスチレン、3−ヒドロキシメチルスチレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、2−ヒドロキシフェニルビニルケトン、及び3−ヒドロキフェニルシビニルケトン;並びに式(6)で表される化合物である、2−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニルアクリレート、2−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、3−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、4−ヒドロキシベンジル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニルエチル(メタ)アクリレート、及び4−ヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレートを挙げることができ、前記したフェノール性水酸基を有する重合性化合物の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらのフェノール性水酸基を有する重合性化合物の具体例の中で、入手が容易であり、且つポリエステルアミド酸(A)との良好な相溶性を有するエポキシ基含有共重合体(B)を与える化合物としては、4−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、4−ヒドロキシフェニルビニルケトン、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、及び4−ヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましく、4−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシフェニルビニルケトン、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
<1−2−2−2.重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物>
重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない化合物の具体例として、好ましくは、実施例で使用したメタクリル酸、ベンジルメタクリレート、N−シクロヘキシルマレイミドを挙げることができる。
尚、重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物の具体例として、前記した化合物の他に、アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジルアクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(n−プロポキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(i−プロポキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(n−ブトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(i−ブトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(sec−ブトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(tert−ブトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、モノ(メタ)アクリロキシプロピル変性ポリジメチルシロキサン、3−[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、3−[トリス(トリエチルシリルオキシ)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、3−トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、及び3−トリエトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−フェニルマレイミドを挙げることができ、重合性化合物(b2)の内、式(5)及び式(6)のいずれでも表されない化合物の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
これらの重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物の具体例の中で、入手が容易であり、且つポリエステルアミド酸(A)との良好な相溶性を有するエポキシ基含有共重合体(B)を与える化合物としては、n−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、モノ(メタ)アクリロキシプロピル変性ポリジメチルシロキサン、3−[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル(メタ)アクリレート、スチレン、N−シクロヘキシルマレイミド、及びN−フェニルマレイミドがより好ましく、n−ブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、N−シクロヘキシルマレイミド、及びN−フェニルマレイミドが特に好ましい。
又、これらの重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物の具体例の中で、入手が容易であり、且つエポキシ基含有共重合体(B)を製造した際に現像液への良好な溶解性を与える化合物としては、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及び2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレートがより好ましく、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
<1−2−3.エポキシ基含有共重合体(B)の重合反応に用いる溶剤>
エポキシ基含有共重合体(B)を得るための重合反応に用いる溶剤の具体例として、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、プロピオン酸ブチル、乳酸エチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸3−メトキシブチル、3−オキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、MMP、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、及びジエチレングリコールメチルエチルエーテルが好ましい。
<1−2−4.エポキシ基含有共重合体(B)の重合方法>
本発明で用いられるエポキシ基含有共重合体(B)の重合方法は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)、及びフェノール性水酸基を有する重合性化合物を必須原料として、上記重合反応に用いる溶剤中で反応させる。
エポキシ基含有共重合体(B)の好ましい原料比率は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)及び重合性化合物(b2)の総量100重量%中、エポキシ基を有する重合性化合物が20〜90重量%であり、フェノール性水酸基を有する重合性化合物が1〜40重量%である。この範囲であれば、感光性組成物の短時間現像時のラインパターン形状直線性が特に良好である。
重合反応に用いる溶剤は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)及び重合性化合物(b2)の総量100重量部に対し、100重量部以上使用すると、反応がスムーズに進行するので好ましい。反応は40℃〜200℃で、0.2〜20時間反応させるのがよい。
エポキシ基含有重合体(B)の重合方法は特に限定されないが、溶剤を用いた溶液中でのラジカル重合が好ましい。重合温度は使用する重合開始剤からラジカルが十分発生する温度であれば特に限定されないが、通常50〜150℃の範囲である。重合時間も特に限定されないが、通常1〜24時間の範囲である。又、当該重合は、加圧、減圧又は大気圧のいずれの圧力下でも行うことができる。
<1−3.1,2−キノンジアジド化合物(C)>
本発明で用いる1,2−キノンジアジド化合物(C)は、1分子中に、少なくとも1つの1,2−キノンジアジド基を有する化合物である。
1,2−キノンジアジド化合物(C)として、フェノール性水酸基を有する化合物及び1,2−キノンジアジド基を有するスルホン酸クロライドの縮合物が入手しやすいために、使用に適する。
フェノール性水酸基を有する化合物の具体例として、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,3’,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタン、トリ(p−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリ(p−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン、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、ビス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインデン−5,6,7,5’,6’,7’−ヘキサノール、2,2,4−トリメチル−7,2’,4’−トリヒドロキシフラバンを挙げることができる。
1,2−キノンジアジド基を有するスルホン酸クロライドの具体例として、1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸クロライド、及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドを挙げることができる。
これらのフェノール性水酸基を有する化合物の具体例及び1,2−キノンジアジド基を有するスルホン酸クロライドの具体例を用いた1,2−キノンジアジド化合物(C)の具体例として、好ましくは、実施例で使用した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]ビスフェノール及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの縮合物を挙げることができる。
これらのフェノール性水酸基を有する化合物の具体例及び1,2−キノンジアジド基を有するスルホン酸クロライドの具体例を用いた1,2−キノンジアジド化合物(C)として、入手が容易であり、且つポリエステルアミド酸(A)との良好な相溶性を有する化合物としては、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]ビスフェノール及び1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸クロライドの縮合物、並びに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]ビスフェノール及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの縮合物がより好ましく、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]ビスフェノール及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの縮合物が特に好ましい。
<1−4.添加剤>
本発明の感光性組成物には、塗布均一性、密着性、耐熱性、硬化性及び紫外線劣化耐性を向上させるために各種の添加剤を添加することができる。添加剤には、アニオン系、カチオン系、ノニオン系、フッ素系又はシリコン系のレベリング剤・界面活性剤、シランカップリング剤等のカップリング剤、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系化合物等の酸化防止剤、エポキシ硬化剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、熱架橋剤、及びエポキシ基含有共重合体(B)以外のエポキシ化合物が主に挙げられる。
<1−4−1.界面活性剤>
本発明の感光性組成物には、塗布均一性を向上させるために、界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤の具体例としては、ポリフローNo.45、ポリフローKL−245、ポリフローNo.75、ポリフローNo.90、ポリフローNo.95(いずれも商品名;共栄社化学株式会社)、ディスパーベイク(Disperbyk)161、ディスパーベイク162、ディスパーベイク163、ディスパーベイク164、ディスパーベイク166、ディスパーベイク170、ディスパーベイク180、ディスパーベイク181、ディスパーベイク182、BYK−300、BYK−306、BYK−310、BYK−320、BYK−330、BYK−342、BYK−346、BYK−361N、BYK−UV3500、BYK−UV3570(いずれも商品名;ビックケミー・ジャパン株式会社)、KP−341、KP−358、KP−368、KF−96−50CS、KF−50−100CS(いずれも商品名;信越化学工業株式会社)、サーフロン(Surflon)−SC−101、サーフロン−KH−40、サーフロン−S611(いずれも商品名;AGCセイミケミカル株式会社)、フタージェント222F、フタージェント208G、フタージェント251、フタージェント710FL、フタージェント710FM、フタージェント710FS、フタージェント601AD、フタージェント602A、フタージェント650A、FTX−218、(いずれも商品名;株式会社ネオス)、EFTOP EF−351、EFTOP EF−352、EFTOP EF−601、EFTOP EF−801、EFTOP EF−802(いずれも商品名;三菱マテリアル株式会社)、メガファックF−171、メガファックF−177、メガファックF−410、メガファックF−430、メガファックF−444、メガファックF−472SF、メガファックF−475、メガファックF−477、メガファックF−552、メガファックF−553、メガファックF−554、メガファックF−555、メガファックF−556、メガファックF−558、メガファックF−559、メガファックR−30、メガファックR−94、メガファックRS−75、メガファックRS−72−K、メガファックRS−76−NS、メガファックDS−21(いずれも商品名;DIC株式会社)、TEGO Twin 4000、TEGO Twin 4100、TEGO Flow 370、TEGO Glide 420、TEGO Glide 440、TEGO Glide 450、TEGO Rad 2200N、TEGO Rad 2250N(いずれも商品名;エボニック デグサ ジャパン株式会社)、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオロアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルアンモニウムヨージド、フルオロアルキルベタイン、フルオロアルキルスルホン酸塩、ジグリセリンテトラキス(フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル)、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、フルオロアルキルアミノスルホン酸塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレエート、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、及びアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩を挙げることができる。これらから選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。
これらの界面活性剤の具体例の中でも、BYK−306、BYK−342、BYK−346、KP−341、KP−358、KP−368、サーフロン−S611、フタージェント710FL、フタージェント710FM、フタージェント710FS、フタージェント601AD、フタージェント650A、メガファックF−477、メガファックF−556、メガファックF−559、メガファックRS−72−k、メガファックDS−21、TEGO Twin 4000、フルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、フルオロアルキルカルボン酸塩、フルオロアルキルポリオキシエチレンエーテル、フルオロアルキルスルホン酸塩、フルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、及びフルオロアルキルアミノスルホン酸塩の中から選ばれる少なくとも1種であると、感光性組成物の塗布均一性が高くなるので好ましい。
本発明の感光性組成物における界面活性剤の含有量は、感光性組成物全量に対して0.01〜10重量%であることが好ましい。
<1−4−2.カップリング剤>
本発明の感光性組成物は、形成される硬化膜及び基板の密着性を更に向上させる観点から、カップリング剤を更に含有してもよい。
このようなカップリング剤として、例えば、シラン系、アルミニウム系又はチタネート系のカップリング剤を用いることができる。具体的には、3−グリシジルオキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(例えば、商品名;サイラエースS510、JNC株式会社)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(例えば、商品名;サイラエースS530、JNC株式会社)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(例えば、商品名;サイラエースS810、JNC株式会社)、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランの共重合体(例えば、商品名;CoatOSil MP200、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ株式会社)等のシラン系カップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミニウム系カップリング剤、及びテトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート等のチタネート系カップリング剤を挙げることができる。
これらの中でも、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランが、密着性を向上させる効果が大きいため好ましい。
カップリング剤の含有量は、感光性組成物全量に対して、0.01重量%以上、且つ10重量%以下であることが、形成される硬化膜及び基板の密着性が向上するので好ましい。
<1−4−3.酸化防止剤>
本発明の感光性組成物は、耐熱性の向上の観点から、酸化防止剤をさらに含有してよい。
本発明の感光性組成物には、ヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、リン系、イオウ系化合物などの酸化防止剤を添加してもよい。これらの中でもヒンダードフェノール系が耐候性の観点から好ましい。具体例としては、Irganox1010、Irganox1010FF、Irganox1035、Irganox1035FF、Irganox1076、Irganox1076FD、Irganox1076DWJ、Irganox1098、Irganox1135、Irganox1330、Irganox1726、Irganox1425 WL、Irganox1520L、Irganox245、Irganox245FF、Irganox245DWJ、Irganox259、Irganox3114、Irganox565、Irganox565DD、Irganox295(いずれも商品名;BASFジャパン株式会社)、ADK STAB AO−20、ADK STAB AO−30、ADK STAB AO−50、ADK STAB AO−60、ADK STAB AO−70、ADK STAB AO−80(いずれも商品名;株式会社ADEKA)を挙げることができる。これらの中でもIrganox1010、ADK STAB AO−60がより好ましい。
酸化防止剤は、感光性組成物全量に対して、0.1〜10重量部添加して用いられる。
<1−4−4.エポキシ硬化剤>
本発明の感光性組成物は、硬化性を向上させるために、エポキシ硬化剤をさらに含有してもよい。エポキシ硬化剤としては、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、触媒型硬化剤、及びスルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩等の感熱性酸発生剤などがあるが、ポリエステルアミド酸(A)との相溶性の観点から、酸無水物系硬化剤又はイミダゾール系硬化剤が好ましい。
酸無水物系硬化剤の具体例としては、脂肪族ジカルボン酸無水物、例えば、無水マレイン酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロトリメリット酸無水物等、芳香族多価カルボン酸無水物、例えば、無水フタル酸、トリメリット酸無水物等を挙げることができる。これらの中でも、感光性組成物の溶剤に対する溶解性を損なうことなく硬化性を向上させることができる、トリメリット酸無水物及びヘキサヒドロトリメリット酸無水物が特に好ましい。
イミダゾール系硬化剤の具体例としては、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイトを挙げることができる。これらの中でも、感光性組成物の溶剤に対する溶解性を損なうことなく硬化性を向上させることができる、2−ウンデシルイミダゾールが特に好ましい。
エポキシ基含有共重合体(B)に対するエポキシ硬化剤の割合は、エポキシ基含有共重合体(B)100重量部に対し、エポキシ硬化剤0.1〜60重量部である。
<1−4−5.紫外線吸収剤>
本発明の感光性組成物は、形成した硬化膜の紫外線劣化耐性を更に向上させる観点から紫外線吸収剤を含んでもよい。
紫外線吸収剤の具体例としては、TINUVIN P、TINUVIN 120、TINUVIN 144、TINUVIN 213、TINUVIN 234、TINUVIN 326、TINUVIN 571、TINUVIN 765(いずれも商品名;BASFジャパン株式会社)を挙げることができる。
紫外線吸収剤は感光性組成物全量に対して、0.01〜10重量部添加して用いられる。
<1−4−6.凝集防止剤>
本発明の感光性組成物は、固形分を溶剤となじませ、凝集を防止させる観点から凝集防止剤を含んでもよい。
凝集防止剤の具体例としては、ディスパーベイク(Disperbyk)−145、ディスパーベイク−161、ディスパーベイク−162、ディスパーベイク−163、ディスパーベイク−164、ディスパーベイク−182、ディスパーベイク−184、ディスパーベイク−185、ディスパーベイク−2163、ディスパーベイク−2164、BYK−220S、ディスパーベイク−191、ディスパーベイク−199、ディスパーベイク−2015(いずれも商品名;ビックケミー・ジャパン株式会社)、FTX−218、フタージェント710FM、フタージェント710FS(いずれも商品名;株式会社ネオス)、フローレンG−600、フローレンG−700(いずれも商品名;共栄社化学株式会社)を挙げることができる。
凝集防止剤は感光性組成物全量に対して、0.01〜10重量部添加して用いられる。
<1−4−7.熱架橋剤>
本発明の感光性組成物は、硬化性及び耐熱性を更に向上させる観点から熱架橋剤を含んでもよい。
熱架橋剤の具体例としては、ニカラックMW−30HM、ニカラックMW−100LM、ニカラックMW−270、ニカラックMW−280、ニカラックMW−290、ニカラックMW−390、ニカラックMW−750LM、(いずれも商品名;株式会社三和ケミカル)を挙げることができる。
熱架橋剤は感光性組成物全量に対して、0.1〜10重量部添加して用いられる。
<1−4−8.エポキシ基含有共重合体(B)以外のエポキシ化合物>
本発明の感光性組成物は、硬化性を向上させるために、エポキシ基含有共重合体(B)以外のエポキシ化合物をさらに含有してもよい。
エポキシ基含有共重合体(B)以外のエポキシ化合物はポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量部に対し、0.1〜50重量部添加して用いられる。
エポキシ基含有共重合体(B)以外のエポキシ化合物の例としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、グリシジルエーテル型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物、及び脂環式エポキシ化合物を挙げることができる。
市販のビスフェノールA型エポキシ化合物の具体例としては、jER 828、1004、1009(いずれも商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販のビスフェノールF型エポキシ化合物の具体例としては、jER 806、4005P(いずれも商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販のグリシジルエーテル型エポキシ化合物の具体例としては、テクモアVG3101L(商品名;株式会社プリンテック)、EPPN−501H、502H(いずれも商品名;日本化薬株式会社)、jER 1032H60(商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販のビフェニル型エポキシ化合物の具体例としては、jER YX4000、YX4000H、YL6121H(いずれも商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販のフェノールノボラック型エポキシ化合物の具体例としては、EPPN−201(商品名;日本化薬株式会社)、jER 152、154(いずれも商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販のクレゾールノボラック型エポキシ化合物の具体例としては、EOCN−102S、103S、104S、1020(いずれも商品名;日本化薬株式会社)を挙げることができ;市販のビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物の具体例としては、jER 157S65、157S70(いずれも商品名;三菱化学株式会社)を挙げることができ;市販の脂環式エポキシ化合物の具体例としては、セロキサイド2021P、EHPE−3150(いずれも商品名;株式会社ダイセル)を挙げることができる。尚、グリシジルエーテル型エポキシ化合物である、テクモアVG3101Lは、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン及び1,3−ビス[4−[1−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−1−[4−[1−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチル]フェノキシ]−2−プロパノールの混合物である。
<1−5.感光性組成物に任意に添加される溶剤>
本発明の感光性組成物には、ポリエステルアミド酸(A)の合成反応に用いる溶剤及びエポキシ基含有共重合体(B)の重合反応に用いる溶剤以外に、溶剤が添加されてもよい。本発明の感光性組成物に任意に添加される溶剤(以下「希釈用溶剤」と記載)は、ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)、及び1,2−キノンジアジド化合物(C)等を溶解できる溶剤が好ましい。当該希釈用溶剤の具体例として、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、プロピオン酸ブチル、乳酸エチル、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル、酢酸3−メトキシブチル、3−オキシプロピオン酸メチル、3−ヒドロキシプロピオン酸エチル、MMP、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシプロピオン酸プロピル、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、及びジエチレングリコールメチルエチルエーテルを挙げることができ、前記した希釈用溶剤の具体例の内、少なくとも1種を用いることができる。
<1−6.感光性組成物の保存>
本発明の感光性組成物は、−30℃〜25℃の範囲で保存すると、組成物の経時安定性が良好となり好ましい。保存温度が−20℃〜10℃であれば、析出物もなく一層好ましい。
<2.感光性組成物の硬化膜>
本発明の感光性組成物は、ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)、1,2−キノンジアジド化合物(C)、及び添加剤を混合し、更に希釈溶剤を必要により選択して添加し、それらを均一に混合溶解することにより得ることができる。添加剤としては、目的とする特性によって、カップリング剤、界面活性剤、及びその他の添加剤を必要により選択して用いることができる。
上記のようにして調製された、感光性組成物(溶剤がない固形状態の場合には溶剤に溶解させた後)を、基体表面に塗布し、例えば加熱などにより溶剤を除去すると、塗膜を形成することができる。基体表面への感光性組成物の塗布は、スピンコート法、ロールコート法、ディッピング法、フレキソ法、スプレー法、及びスリットコート法など従来から公知の方法を用いることができる。次いで、この塗膜はホットプレート又はオーブンなどで加熱(プリベーク)される。加熱条件は各成分の種類及び配合割合によって異なるが、通常70〜150℃で、オーブンなら5〜15分間、ホットプレートなら1〜5分間である。
その後、塗膜に所望のパターン形状のマスクを介して紫外線を照射する。紫外線照射量はi線で5〜1,000mJ/cmが適当である。紫外線が照射された部分の感光性組成物は、1,2−キノンジアジド化合物のアルカリ溶解性が向上することにより、アルカリ現像液に対して可溶化する。
次いで、シャワー現像、スプレー現像、パドル現像、ディップ現像等により塗膜をアルカリ現像液に浸し、不要な部分を溶解除去する。アルカリ現像液の具体例は、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ類の水溶液、並びに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等の有機アルカリ類の水溶液である。又、上記アルカリ現像液にメタノール、エタノール、及び界面活性剤等を適当量添加して用いることもできる。
最後に塗膜を完全に硬化させるために180〜250℃、好ましくは200〜250℃で、オーブンなら30〜90分間、ホットプレートなら5〜30分間加熱処理することによって硬化膜を得ることができる。
このようにして得られた硬化膜は、加熱時においてさらに、1)ポリエステルアミド酸(A)のポリアミド酸部分が脱水環化しイミド結合を形成し、2)ポリエステルアミド酸(A)のカルボキシル基がエポキシ基含有共重合体(B)と反応して高分子量化しているため、非常に強靭であり、耐熱性に優れている。したがって、本発明の硬化膜はカラーフィルター用の保護膜として用いると効果的であり、カラーフィルターを用いて液晶表示素子や固体撮像素子を製造することができる。本発明の硬化膜は、カラーフィルター用の保護膜以外にも、TFTと透明電極間に形成される透明絶縁膜や透明電極と配向膜間に形成される絶縁膜として用いると効果的である。さらに、本発明の硬化膜は、LED発光体の保護膜として用いても効果的である。
次に本発明を合成例、比較合成例、実施例、及び比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
参考合成例、合成例、比較合成例、参考例、実施例、及び比較例に使用した化合物を成分毎に記しておく。
酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の内、テトラカルボン酸二無水物:
a1−1:ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物
a1−2:BT−100:1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物
酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)の内、スチレン−無水マレイン酸共重合体:
a1−3:商品名SMA−1000P、株式会社サートマー、以下「SMA−1000P」と略記
ジアミン(a2):
a2−1:DDS:3,3’−ジアミノジフェニルスルホン
多価ヒドロキシ化合物(a3):
a3−1:1,4−ブタンジオール
モノヒドロキシ化合物:
a4−1:ベンジルアルコール
ポリエステルアミド酸(A)の合成反応に用いる溶剤:
MMP:3−メトキシプロピオン酸メチル
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
エポキシ基を有する重合性化合物(b1):
b1−1:グリシジルメタクリレート
他の重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有する重合性化合物:
b2−1:4−ヒドロキシスチレン
b2−2:4−ヒドロキシビニルケトン
b2−3:4−ヒドロキシフェニルメタクリレート
他の重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物:
b2−4:メタクリル酸
b2−5:ベンジルメタクリレート
b2−6:N−シクロヘキシルマレイミド
エポキシ基含有共重合体(B)の重合反応に用いる重合開始剤:
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル(商品名V−601、和光純薬工業株式会社、以下「V−601」と略記)
エポキシ基含有共重合体(B)の重合反応に用いる溶剤:
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
1,2−キノンジアジド化合物(C):
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]ビスフェノール及び1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドの縮合物(平均エステル化率58%、以下「PAD」と略記)
希釈用溶剤:
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
添加剤−1:シラン系カップリング剤である、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(商品名;サイラエース S510、JNC株式会社、以下「S510」と略記)
添加剤−2:フッ素系界面活性剤である、メガファック F−556(商品名、DIC株式会社、以下「F−556」と略記)
テトラカルボン酸二無水物、ジアミン、多価ヒドロキシ化合物等の反応生成物を含むポリエステルアミド酸溶液を以下に示すように合成した(合成例1及び2)。
[合成例1]ポリエステルアミド酸溶液(A1)の合成
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口及び窒素ガス導入口を備えた1,000mLの4つ口フラスコに、合成反応に用いる溶剤としてMMPを446.96g、多価ヒドロキシ化合物として1,4−ブタンジオールを31.93g、モノヒドロキシ化合物としてベンジルアルコールを25.54g、テトラカルボン酸二無水物としてODPAを183.20g仕込み、乾燥窒素気流下130℃で3時間攪拌した。その後、反応後の溶液を25℃まで冷却し、ジアミンとしてDDSを29.33g、MMPを183.04g投入し、20〜30℃で2時間攪拌した後、115℃で1時間攪拌、30℃以下に冷却することにより淡黄色透明なポリエステルアミド酸の30重量%溶液(A1)を得た。又、GPCで測定した重量平均分子量は4,200であった。

〔Z/Y=3、(Y+Z)/X=0.8〕
尚、ここで「ポリエステルアミド酸の30重量%溶液(A1)」とは、上記の如く仕込んだ化合物がすべて反応したとみなして求められる、固形物の重量と溶剤の重量から換算した濃度が30重量%であることを表す。以下の合成例及び比較合成例も同様である。
[合成例2]ポリエステルアミド酸溶液(A2)の合成
温度計、攪拌機、原料投入仕込み口及び窒素ガス導入口を備えた1,000mLの4つ口フラスコに、合成反応に用いる溶剤としてPGMEAを604.80g、テトラカルボン酸二無水物としてBT−100を34.47g、スチレン−無水マレイン酸共重合体としてSMA−1000Pを164.11g、モノヒドロキシ化合物としてベンジルアルコールを50.17g、多価カルボキシル化合物として1,4−ブタンジオールを10.45g仕込み、乾燥窒素気流下130℃で3時間攪拌した。その後、反応後の溶液を25℃まで冷却し、ジアミンとしてDDSを10.80g、PGMEAを25.20g投入し、20〜30℃で2時間攪拌した後、115℃で1時間攪拌、30℃以下に冷却することにより淡黄色透明なポリエステルアミド酸の30重量%溶液(A2)を得た。GPCで測定した重量平均分子量は10,000であった。

〔Z/Y=2.7、(Y+Z)/X=0.9〕
エポキシ基を有する重合性化合物(b1)及び重合性化合物(b2)の反応生成物を含むエポキシ基含有共重合体溶液を以下に示すように合成した(合成例3〜12、及び比較合成例1〜2)。
[合成例3]エポキシ基含有共重合体溶液(B1)の合成
攪拌器付4つ口フラスコに、重合反応に用いる溶剤としてPGMEA、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)としてグリシジルメタクリレート、他の重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有する重合性化合物として、4−ヒドロキシスチレン、他の重合性化合物(b2)の内、フェノール性水酸基を有しない重合性化合物としてメタクリル酸及びベンジルメタクリレート、並びに重合開始剤としてV−601を下記の組成で仕込み、80℃で3時間加熱した後、90℃で1時間加熱した。
グリシジルメタクリレート 70.80g
4−ヒドロキシスチレン 4.80g
メタクリル酸 8.40g
ベンジルメタクリレート 36.00g
V−601 18.00g
PGMEA 280.00g
重合反応終了後の溶液を室温まで冷却し、エポキシ基含有共重合体の30重量%溶液(B1)を得た。GPC分析により求めた重量平均分子量は17,000であった。
[合成例4〜10、参考合成例1〜3、及び比較合成例1〜2]
合成例3の方法に準じて、表1に記載の割合(単位:g)で各成分を原料とし、重合反応を行うことでエポキシ基含有共重合体溶液を得た。又、得られたエポキシ基含有共重合体の重量平均分子量も合わせて表1に示す。
Figure 2018010066
[参考例1]
ポリエステルアミド酸(A)として、ポリエステルアミド酸溶液(A1)、エポキシ基含有共重合体(B)としてエポキシ基含有共重合体溶液(B’1)、1,2−キノンジアジド化合物(C)としてPAD、添加剤としてS510及びF−556、並びに希釈用溶剤としてPGMEAを下記組成にて混合溶解し、感光性組成物を得た。
ポリエステルアミド酸溶液(A1) 20.00g
エポキシ基含有共重合体溶液(B’1) 30.00g
PAD 2.40g
S510 0.30g
F−556 0.03g
PGMEA 10.51g
尚、この組成物に含まれる溶剤の総量は、ポリエステルアミド酸溶液(A1)に含まれるMMP、エポキシ基含有共重合体溶液(B’1)に含まれるPGMEA、及び希釈用溶剤PGMEAの総量であり、この工程で固形分濃度が凡そ28重量%となるよう調整した。参考例2以下、実施例、及び比較例においても同様である。
感光性組成物をガラス基板上に700rpmで10秒間スピンコートし、100℃のホットプレート上で2分間プリベークした。次に、空気中にて幅50μmのラインパターンを有するマスクを介して、プロキシミティー露光機TME−150PRC(商品名;株式会社トプコン)を使用し、波長カットフィルターを通して350nm以下の光をカットしてg、h、i線を取り出し、露光した。露光量は積算光量計UIT−102(商品名;ウシオ株式会社)、受光器UVD−365PD(商品名;ウシオ株式会社)で測定して200mJ/cmとした。露光後の塗膜を、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像した後、塗膜を純水で20秒間洗ってから100℃のホットプレートで2分間乾燥した。更にオーブン中230℃で30分間ポストベークし、膜厚3.0μmであり、パターン幅が略50μmのラインパターンを有する硬化膜付きガラス基板を得た。
[耐熱性の評価方法]
得られたラインパターンを有する硬化膜付きガラス基板を240℃で1時間再加熱した後、加熱前の膜厚及び加熱後の膜厚を測定し、下記計算式により残膜率を算出した。膜厚の測定には、段差・表面粗さ・微細形状測定装置(商品名;P−16+、KLA TENCOR株式会社)を用いた。加熱後の残膜率が95%以上の場合を○、加熱後の残膜率が95%未満の場合を×と評価した。

残膜率=(加熱後の膜厚/加熱前の膜厚)×100%
[ラインパターン形状の波打ち有無確認方法]
得られたラインパターンを有する硬化膜付きガラス基板のパターンを、光学顕微鏡を用いて観察し、ラインパターン形状の波打ち有無を確認した。図1がラインパターン形状に波打ちがない状態であり、図2がラインパターン形状に波打ちがある状態である。
[参考例2〜3]
参考例1の方法に準じて、表2に記載の割合(単位:g)で各成分を混合溶解し、感光性組成物を得た。
参考例2〜3の感光性組成物を用いた耐熱性の評価結果及びラインパターン形状の波打ち有無確認結果を表2に記載した。
Figure 2018010066
[実施例1〜8及び比較例1〜2]
参考例1の方法に準じて、表2に記載の割合(単位:g)で各成分を混合溶解し、感光性組成物を得た。
これらの得られた感光性組成物を用いて、参考例1の方法に準じて、パターン幅が略50μmのラインパターンを有する硬化膜付きガラス基板を得た。但し、参考例1の方法では、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間パドル現像していた現像工程の時間を、60秒間から30秒間に変更している。
これらの得られたラインパターンを有する硬化膜付きガラス基板を用いて、参考例1の方法に準じて、耐熱性の評価及びラインパターン形状の波打ち有無確認を行った。それらの結果を表2に記載した。
[短時間現像時のラインパターン形状直線性評価方法]
現像工程の時間が30秒間である実施例1〜8及び比較例1〜2において、ラインパターン形状の波打ちが無い場合を、短時間現像時のラインパターン形状直線性が○、ラインパターン形状の波打ちが有る場合を、短時間現像時のラインパターン形状直線性が×と評価した。
現像工程の時間が60秒間である条件において、エポキシ基含有共重合体(B)の原料に、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含まない感光性組成物である参考例1、及びエポキシ基含有共重合体(B)の原料に、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含む感光性組成物である参考例2〜3の間に差は見られない。
現像時間が30秒間と短縮されている条件において、エポキシ基含有共重合体(B)の原料に、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含まない感光性組成物である比較例1はラインパターン形状の波打ち発生の問題点が見られた。しかし、エポキシ基含有共重合体(B)の原料に、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含む感光性組成物である実施例1〜8はラインパターン形状の波打ち発生の問題が発生していない。
現像工程の時間が60秒間である条件における結果、及び現像工程の時間が30秒間である条件における結果から、製造工程の時間短縮が求められている状況において、実施例1〜8は短時間現像時のラインパターン直線性について明確な優位性が見られた。
又、ポリエステルアミド酸(A)を含まない感光性組成物である比較例2は耐熱性が不良であることが分かる。
本発明の感光性組成物より得られた硬化膜は、耐熱性が高く、短時間現像時のラインパターン形状直線性が優れている点から、カラーフィルター、LED発光素子及び受光素子などの各種光学材料などの保護膜、並びに、TFTと透明電極間及び透明電極と配向膜間に形成される絶縁膜として利用できる。

Claims (7)

  1. ポリエステルアミド酸(A)、エポキシ基含有共重合体(B)及び1,2−キノンジアジド化合物(C)を含む感光性組成物であって;
    前記ポリエステルアミド酸(A)は、下記式(1)で表される構成単位及び下記式(2)で表される構成単位を含み;
    前記エポキシ基含有共重合体(B)は、エポキシ基を有する重合性化合物(b1)、及び(b1)以外の重合性化合物(b2)の共重合体であり;そして、
    前記重合性化合物(b2)は、フェノール性水酸基を有する重合性化合物を含む、感光性組成物。
    Figure 2018010066
    式(1)において、Rは炭素数2〜1000の有機基であり、Rは炭素数2〜100の有機基であり;
    Figure 2018010066
    式(2)において、Rは炭素数2〜1000の有機基であり、Rは炭素数2〜100の有機基である。
  2. 前記式(1)で表される構成単位が、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及びジアミン(a2)を原料とする構成単位であり;
    前記式(2)で表される構成単位が、酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)及び多価ヒドロキシ化合物(a3)を原料とする構成単位である、請求項1に記載の感光性組成物。
  3. 前記酸無水物基を2つ以上有する化合物(a1)が、テトラカルボン酸二無水物及びスチレン−無水マレイン酸共重合体から選択させる1つ以上の化合物であり;
    前記ポリエステルアミド酸(A)が、Xモルのテトラカルボン酸二無水物、Yモルのジアミン、及びZモルの多価ヒドロキシ化合物を、下記式(3)及び下記式(4)の関係が成立するような比率で含む原料の反応物である、請求項2に記載の感光性組成物。

    0.2≦Z/Y≦8.0 ・・・・・・・(3)
    0.2≦(Y+Z)/X≦5.0 ・・・(4)
  4. 前記エポキシ基を有する重合性化合物(b1)が、エポキシ基を有する(メタ)アクリレートから選択される1つ以上であり;
    フェノール性水酸基を有する重合性化合物が、下記式(5)で表される化合物及び下記式(6)で表される化合物から選択される1つ以上である、請求項1に記載の感光性組成物。
    Figure 2018010066
    式(5)において、Rは水素又は炭素数1〜7の有機基であり、Rは単結合又は−C(=O)−であり、R〜R11はそれぞれ独立に、水酸基又は炭素数1〜7の有機基である。但し、R〜R11の内、少なくとも1つは水酸基であり;
    Figure 2018010066
    式(6)において、R12は水素又は炭素数1〜7の有機基であり、R13は−O−又は−NH−であり、R14は単結合又は炭素数1〜40の2価の有機基であり、R15〜R19はそれぞれ独立に、水酸基又は炭素数1〜7の有機基である。但し、R15〜R19の内、少なくとも1つは水酸基である。
  5. 前記エポキシ基を有する(メタ)アクリレートが、グリシジル(メタ)アクリレートであり;
    前記式(5)で表される化合物が4−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシメチルスチレン、及び4−ヒドロキシフェニルビニルケトンから選択される1つ以上であり;
    前記式(6)で表される化合物が4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリルアミド、及び4−ヒドロキシフェニルオキシエチル(メタ)アクリレートから選択される1つ以上である、請求項4に記載の感光性組成物。
  6. ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量%中、エポキシ基含有共重合体(B)の含有率が20〜90重量%であり、ポリエステルアミド酸(A)及びエポキシ基含有共重合体(B)の総量100重量部に対し、1,2−キノンジアジド化合物(C)が5〜40重量部である、請求項1に記載の感光性組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性組成物から得られる硬化膜。
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