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TW201819427A - 感光性組成物、硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置 - Google Patents

感光性組成物、硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置 Download PDF

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TW201819427A
TW201819427A TW106131866A TW106131866A TW201819427A TW 201819427 A TW201819427 A TW 201819427A TW 106131866 A TW106131866 A TW 106131866A TW 106131866 A TW106131866 A TW 106131866A TW 201819427 A TW201819427 A TW 201819427A
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Taiwan
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photosensitive composition
photopolymerization initiator
compound
patent application
mass
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TW106131866A
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Hiroyuki Morishita
Kazuya Oota
Yoshinori Taguchi
Akiko Yoshii
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種能夠形成矩形性及耐溶劑性優異之圖案之感光性組成物。又,提供一種硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置。該感光性組成物包含:白色或無色的顔料A;鹼溶性樹脂B;具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物C;甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D1;及甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,且波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D2,光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的質量比為光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2=90:10~40:60。

Description

感光性組成物、硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置
本發明係有關一種感光性組成物、硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以提高影像感測器的解析度為目的,擴大影像感測器的像素數,並且像素的微細化得到了發展。另一方面,開口部變小而靈敏度降低。因此,以提高靈敏度為目的,有時將複數個色的濾色器的1色設為白(透明)色。
作為形成濾色器中的各種著色像素和黑色矩陣等的方法,已知有使用感光性組成物而形成之方法等(例如,參閲專利文獻1~4)。
又,作為形成濾色器中的白色圖像(白色像素)的方法,已知有使用包含白色或無色的顔料之感光性組成物而形成之方法。
另一方面,作為關於包含白色顔料之感光性組成物之發明,在專利文獻5中記載有關於含有具有羧基之基本樹脂、環氧樹脂及白色顔料之阻焊劑用樹脂組成物之發明。又,在專利文獻6中記載有關於遮光板形成用感光性組成物之發明,該遮光板形成用感光性組成物包含(A)白色顔料、(B)黏合劑樹脂、(C)聚合性化合物及(D)光聚合起始劑,(D)光聚合起始劑包含選自包括O-醯基肟類系光聚合起始劑、α-胺基烷基苯酮系光聚合起始劑、醯基膦氧化物系光聚合起始劑及鈦茂系光聚合起始劑之至少一種光聚合起始劑。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-301049號公報 [專利文獻2]日本特開2010-191119號公報 [專利文獻3]日本特開2015-41058號公報 [專利文獻4]日本特開2010-97210號公報 [專利文獻5]日本特開2015-99924號公報 [專利文獻6]日本特開2016-27384號公報
近年來,圖像顯示裝置的發光光源的有機電緻發光層化和影像感測器的光電變換膜的有機原材料化得到發展。其特性上,在濾色器中的各種像素的形成中,期望在100℃左右的低溫下形成。然而,發現了在低溫下硬化而製造之濾色器具有耐溶劑性降低之趨勢。
另一方面,藉由增加感光性組成物中的光聚合起始劑的含量,能夠提高曝光靈敏度,並能夠提高所獲得之圖案的耐溶劑性等。然而,隨著感光性組成物中的光聚合起始劑的含量的增加,圖案形成性容易降低。因此,圖案的矩形性容易劣化。
又,在濾色器中的白色像素等的形成中所使用之包含白色或無色的顔料之感光性組成物中,用於i射線等的曝光之光的透射性較高。因此,經由具有規定的圖案之遮罩對使用該些感光性組成物而形成之感光性組成物層進行曝光之情況下,藉由來自支撐體等的反射光和散射光容易對遮罩周緣的未曝光部分進行曝光,而具有圖案的矩形性容易劣化之趨勢。又,隨著圖案的薄膜化,具有圖案的矩形性容易劣化之趨勢。
又,本發明人等對專利文獻5、6中所記載之包含白色顔料之感光性組成物進行了研究的結果,已知在該種專利文獻中所記載之感光性組成物中兼顧矩形性和耐溶劑性較困難。另外,專利文獻1~4為關於濾色器的著色像素和黑色矩陣的形成中所使用之感光性組成物之發明,對包含白色或無色的顔料之感光性組成物未進行研究和啓示。
本發明的目的在於提供一種能夠形成矩形性及耐溶劑性優異之圖案之感光性組成物。又,其目的在於提供一種硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
本發明人進行深入研究之結果,發現藉由使用後述感光性組成物能夠實現上述目的,從而完成了本發明。亦即,本發明為如以下。 <1>一種感光性組成物,其包含: 白色或無色的顔料A;鹼溶性樹脂B;具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物C;甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D1;及甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D2, 光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的質量比為光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2=90:10~40:60。 <2>如<1>所述之感光性組成物,其中 感光性組成物的總固體成分中含有20~70質量%的顔料A。 <3>如<1>或<2>所述之感光性組成物,其中 顔料A包含選自氧化鈦及氧化鋯之至少一種。 <4>如<1>至<3>中任一項所述之感光性組成物,其中 光聚合起始劑D1為肟化合物。 <5>如<1>至<4>中任一項所述之感光性組成物,其中 光聚合起始劑D2為由下述式(V)所表示之化合物, 式(V) [化學式1]式中Rv1 表示取代基,Rv2 及Rv3 分別獨立地表示氫原子或取代基,Rv2 與Rv3 亦可以彼此鍵結而形成環,m表示0~4的整數。 <6>如<1>至<5>中任一項所述之感光性組成物,其中 感光性組成物的總固體成分中含有總計為4~16質量%的光聚合起始劑D1和光聚合起始劑D2。 <7>如<1>至<6>中任一項所述之感光性組成物,其中 鹼溶性樹脂B的酸值為25~200mgKOH/g。 <8>如<1>至<7>中任一項所述之感光性組成物,其中 鹼溶性樹脂B包含具有羥基之重複單元。 <9>如<1>至<8>中任一項所述之感光性組成物,其中 鹼溶性樹脂B的羥基值為30~80mgKOH/g。 <10>如<1>至<9>中任一項所述之感光性組成物,其為濾色器中的白色像素形成用組成物。 <11>一種硬化膜,其對如<1>至<10>中任一項所述之感光性組成物進行硬化而成。 <12>一種圖案的形成方法,其具有: 使用<1>至<10>中任一項所述之感光性組成物在支撐體上形成感光性組成物層之製程; 對感光性組成物層照射波長大於350nm且380nm以下的光並以圖案狀進行曝光之製程; 對曝光後的感光性組成物層進行顯影之製程;及 對顯影後的感光性組成物層照射波長254~350nm的光來進行曝光之製程。 <13>一種濾色器,其具有如<11>所述之硬化膜。 <14>一種固體攝像元件,其具有如<11>所述之硬化膜。 <15>一種圖像顯示裝置,其具有如<11>所述之硬化膜。 [發明效果]
依本發明,能夠提供一種能夠形成矩形性及耐溶劑性優異之圖案之感光性組成物。又,能夠提供一種硬化膜、圖案形成方法、濾色器、固體攝像元件及圖像顯示裝置。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。 本說明書中的基團(原子團)的標記中,未記載取代及未取代之標記包含與不具有取代基者的同時還包含具有取代基者。例如,“烷基”不僅包含不具有取代基之烷基(未取代烷基),還包含具有取代基之烷基(取代烷基)。 關於本說明書中的“曝光”,除非另有指明,則不僅包含使用光之曝光,使用電子束及離子束等粒子束之描繪亦包含在曝光中。又,作為用於曝光之光,通常可舉出水銀燈的明線光譜、準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線及電子束等光化射線或放射線。 本說明書中,使用“~”顯示之數值範圍係指包含記載於“~”的前後之數值作為下限值及上限值之範圍。 本說明書中,總固體成分係指從組成物的縂成分去除溶劑之成分的總計質量。 本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”顯示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯這兩者或任一者,“(甲基)丙烯酸”顯示丙烯酸及甲基丙烯酸這兩者或任一者,“(甲基)烯丙基”顯示烯丙基及甲基烯丙基這兩者或任一者,“(甲基)丙烯醯基”顯示丙烯醯基及甲基丙烯醯基這兩者或任一者。 本說明書中“製程”的術語不僅為獨立之製程,而且即使在無法與其他製程明確區分之情況下,亦實現該製程的所期望的作用,則包含在本術語中。 本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數平均分子量(Mn)定義為藉由凝膠滲透層析法(GPC)來進行測定之聚苯乙烯換算值。 本說明書中,顔料係指難以與特定的溶劑進行溶解之不溶性化合物。通常係指以作為粒子分散於組成物中之狀態存在之化合物。關於本發明中所使用之顔料,例如相對於丙二醇單甲醚乙酸酯及水中的任一者,在25℃下的溶解度為0.1g/100gSolvent以下為較佳。
<感光性組成物> 本發明的感光性組成物,其特徵為,包含: 白色或無色的顔料A; 鹼溶性樹脂B; 具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物C; 甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D1;及 甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D2, 光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的質量比為光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2=90:10~40:60。
藉由使用本發明的感光性組成物,能夠形成耐溶劑性及矩形性優異之圖案。本發明的感光性組成物中,以上述規定的比例包含上述光聚合起始劑D1和光聚合起始劑D2來作為光聚合起始劑,因此能夠在顯影前及顯影後的2階段對感光性組成物進行曝光而使其硬化。亦即,本發明的感光性組成物中,藉由以上述規定的比例包含上述光聚合起始劑D1和光聚合起始劑D2來作為光聚合起始劑,能夠在最初的曝光(顯影前的曝光)中適當地對感光性組成物進行硬化。因此,能夠形成矩形性良好的圖案。而且,在下一次的曝光(顯影後的曝光)中,能夠大體上對感光性組成物整體進行硬化,因此能夠形成耐溶劑性優異之圖案。又,依本發明的感光性組成物,例如即使在120℃以下的低溫程序中形成了圖案之情況下,亦能夠形成耐溶劑性優異之圖案。因此,本發明的感光性組成物在低溫程序中形成圖案之情況下尤其有效。以下,對本發明的感光性組成物的各成分進行說明。
<<白色或無色的顔料(白色系顔料)>> 本發明的感光性組成物含有白色或無色的顔料(以下,亦稱為白色系顔料)。作為白色系顔料,可舉出包含選自Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P及S之至少一種元素之氧化物的粒子,包含選自Ti、Zr、Sn、Al及Si之至少一種元素之氧化物的粒子為較佳。作為氧化物,氧化鈦及氧化鋯為較佳,氧化鈦為更佳。又,作為氧化鈦,可舉出金紅石型氧化鈦、銳鈦礦型氧化鈦、非晶質型氧化鈦,金紅石型氧化鈦為較佳。又,利用表面處理劑對上述氧化物進行表面處理亦為較佳。作為表面處理劑,可舉出無機化合物及有機化合物。亦可以同時使用無機化合物和有機化合物。作為表面處理劑的具體例,可舉出多元醇、氧化鋁、氫氧化鋁、非晶質二氧化矽、含水二氧化矽、烷醇胺、硬脂酸、有機矽氧烷、氧化鋯、氫化二甲基矽油、矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑等。
對白色系顔料的形狀無特別限制。例如可舉出各向同性形狀(例如,球狀、多面體狀等)、各向異性形狀(例如,針狀、棒狀、板狀等)、不規則形狀等形狀。
白色系顔料的1次粒子的重量平均粒徑為150nm以下為較佳,100nm以下為更佳,80nm以下為進一步較佳。下限值無特別,1nm以上為較佳。另外,關於白色系顔料的重量平均粒徑,只要沒有特別指明,可藉由如下而獲得,亦即,利用丙二醇單甲醚乙酸酯將包含白色系顔料之混合液或分散液稀釋成80倍,並使用動態光散射法對所獲得之稀釋液進行測定。該測定係使用Nikkiso Co., Ltd.製Microtrac(產品名)UPA-EX150來進行而獲得之重量平均粒徑。
作為白色系顔料的比表面積,10~400m2 /g為較佳,20~200m2 /g為更佳,30~150m2 /g為進一步較佳。
作為白色系顔料的折射率,1.6~3.0為較佳。下限為1.7以上為較佳,1.8以上為更佳。作為上限,2.9以下為較佳,2.8以下為更佳。另外,白色系顔料的折射率的測定方法按照日本工業標準(JIS K 0062:1992)。
白色系顔料可以使用市售品。例如,作為氧化鈦,可舉出TTO系列(TTO-51(A)、TTO-51(C)、TTO-55(C)等)、TTO-S、V系列(TTO-S-1、TTO-S-2、TTO-V-3等)(以上為產品名,ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.製)、MT系列(MT-01、MT-05等)(TAYCA Co., Ltd.製、產品名)等。
相對於感光性組成物的總固體成分,白色系顔料的含量為20~70質量%為較佳。下限為25質量%以上為更佳,30質量%以上為進一步較佳。上限為65質量%以下為更佳,60質量%以下為進一步較佳。
<<樹脂>> 本發明的感光性組成物包含樹脂。作為樹脂可舉出鹼溶性樹脂等。樹脂例如以將顔料等粒子分散於組成物中之用途、黏合劑的用途來進行摻和。另外,亦將主要為了分散顔料等粒子而使用之樹脂稱為分散劑。但是,樹脂的該些用途為一例,亦能夠以除了該些用途以外的目的使用樹脂。
本發明的感光性組成物中,相對於感光性組成物的總固體成分,樹脂的含量為1~80質量%為較佳。下限為5質量%以上為更佳,10質量%以上為進一步較佳。上限為70質量%以下為更佳,60質量%以下為進一步較佳。
(鹼溶性樹脂) 本發明的感光性組成物包含鹼溶性樹脂。作為鹼溶性樹脂,能夠從具有促進鹼溶解之基團之樹脂中適當選擇。作為促進鹼溶解之基團(以下,亦稱為酸基),例如可舉出羧基、磷酸基、磺酸基、酚性羥基等,羧基為較佳。鹼溶性樹脂所具有之酸基的種類可以僅為一種,亦可以為兩種以上。
鹼溶性樹脂的重量平均分子量(Mw)為5000~100,000為較佳。又,鹼溶性樹脂的數平均分子量(Mn)為1000~20,000為較佳。
鹼溶性樹脂的酸值為25~200mgKOH/g為較佳。下限為30mgKOH/g以上為更佳,40mgKOH/g以上為進一步較佳。上限為150mgKOH/g以下為更佳,120mgKOH/g以下為進一步較佳,100mgKOH/g以下尤為佳。
作為鹼溶性樹脂,從耐熱性的觀點而言,聚羥基苯乙烯系樹脂、聚矽氧烷系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂為較佳。又,從控制顯影性的觀點而言,丙烯酸系樹脂、丙烯醯胺系樹脂、丙烯酸/丙烯醯胺共聚物樹脂為較佳。
作為鹼溶性樹脂,在側鏈具有羧基之聚合物為較佳。例如可舉出甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、順丁烯二酸、2-羧基乙基(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、偏酯化順丁烯二酸等具有源自單體之重複單元之共聚物、酚醛清漆型樹脂等鹼溶性酚醛樹脂、在側鏈具有羧基之酸性纖維素衍生物、具有羥基之聚合物與酸酐加成之聚合物。尤其,(甲基)丙烯酸與能夠與其進行共聚合之其他單體的共聚物作為鹼溶性樹脂而較佳。作為能夠與(甲基)丙烯酸共聚合之其他單體,可舉出烷基(甲基)丙烯酸酯、芳基(甲基)丙烯酸酯、乙烯化合物等。作為烷基(甲基)丙烯酸酯及芳基(甲基)丙烯酸酯,可舉出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸甲苯酯、(甲基)丙烯酸萘酯、(甲基)丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸四氫糠酯等。作為乙烯化合物,可舉出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯甲苯、丙烯腈、乙烯乙酸酯、N-乙烯基吡咯啶酮、聚苯乙烯巨分子單體、聚甲基丙烯酸甲酯巨分子單體等。又,作為上述其他單體,可舉出N-苯基順丁烯二醯亞胺、N-環己基順丁烯二醯亞胺等日本特開平10-300922號公報中所記載的N位取代順丁烯二醯亞胺單體。能夠與該些(甲基)丙烯酸共聚合之其他單體可以僅為一種,亦可以為兩種以上。
作為鹼溶性樹脂,能夠優選使用包含(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯共聚物、(甲基)丙烯酸苄酯/(甲基)丙烯酸/其他單體之多元共聚物。又,亦能夠優選使用對(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯和其他單體進行共聚合之共聚物、日本特開平7-140654號公報中所記載的、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯/聚苯乙烯巨分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羥基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯巨分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯/聚苯乙烯巨分子單體/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸共聚物、2-羥基乙基甲基丙烯酸酯/聚苯乙烯巨分子單體/甲基丙烯酸苄酯/甲基丙烯酸共聚物等。
鹼溶性樹脂亦能夠使用具有聚合性基之鹼溶性樹脂。作為聚合性基,可舉出(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基等。具有聚合性基之鹼溶性樹脂中,在側鏈具有聚合性基之鹼溶性樹脂等為有用。作為具有聚合性基之鹼溶性樹脂的市售品,可舉出Dianal NR系列(Mitsubishi Rayon Co., Ltd.製)、Photomer6173(含有羧基的聚氨酯丙烯酸酯寡聚物、Diamond Shamrock Co.,Ltd.製)、Viscote R-264、KS resist 106(均為Osaka Organic Chemical Industry Co.,Ltd.製)、CYCLOMER P系列(例如,ACA230AA)、PLACCEL CF200系列(均為DAICEL CORPORATION製)、Ebecryl3800(Daicel UCB Co.,Ltd.製)、Acrycure RD-F8(NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.製)、DP-1305(FUJIFILM Finechemicals Co., Ltd.製)等。
作為鹼溶性樹脂,包含具有羥基之重複單元鹼溶性樹脂為較佳。依該態樣,提高與顯影液的親和性,並容易形成矩形性優異之圖案。包含具有羥基之重複單元之鹼溶性樹脂中,作為鹼溶性樹脂的羥基值,30~100mgKOH/g為較佳。下限為35mgKOH/g以上為更佳,40mgKOH/g以上為進一步較佳。上限為80mgKOH/g以下為更佳。若鹼溶性樹脂的羥基值在上述範圍,則容易形成矩形性優異之圖案。作為包含具有羥基之重複單元之鹼溶性樹脂,可舉出例如下述結構的樹脂。 [化學式2]
鹼溶性樹脂包含以下聚合物亦為較佳,該聚合物對包含選自由下述式(ED1)所表示之化合物及日本特開2010-168539號公報的由式(1)所表示之化合物之至少一種化合物(以下,亦有時將該些化合物稱為“醚二聚物”。)之單體成分進行聚合而成。
[化學式3]
式(ED1)中,R1 及R2 分別獨立地表示氫原子或可以具有取代基之碳數1~25的烴基。
作為醚二聚物的具體例,例如能夠參閲日本特開2013-29760號公報的段落0317,將該內容編入本說明書中。醚二聚物可以僅為一種,亦可以為兩種以上。
作為對包含醚二聚物之單體成分進行聚合而成之聚合物,例如可舉出下述結構的聚合物。 [化學式4]
鹼溶性樹脂亦可以包含源自由下述式(X)所表示之化合物之重複單元。 [化學式5]式(X)中,R1 顯示氫原子或甲基,R2 顯示碳數2~10的伸烷基,R3 顯示氫原子或可以包含苯環之碳數1~20的烷基。n顯示1~15的整數。
鹼溶性樹脂能夠參閲日本特開2012-208494號公報的段落0558~0571(所對應之美國專利申請公開第2012/0235099號說明書的段落0685~0700)的記載,將該內容編入本說明書中。又,亦能夠使用日本特開2012-32767號公報的段落0029~0063中所記載的共聚物(B)及實施例中所使用之鹼溶性樹脂、日本特開2012-208474號公報的段落0088~0098中所記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用之黏合劑樹脂、日本特開2012-137531號公報的段落0022~0032中所記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用之黏合劑樹脂、日本特開2013-024934號公報的段落0132~0143中所記載的黏合劑樹脂及實施例中所使用之黏合劑樹脂、日本特開2011-242752號公報的段落0092~0098及實施例中所使用之黏合劑樹脂、日本特開2012-032770號公報的段落0030~0072中所記載的黏合劑樹脂。將該些內容編入本說明書中。
相對於感光性組成物的總固體成分,鹼溶性樹脂的含量為1~50質量%為較佳。下限為2質量%以上為更佳,3質量%以上為進一步較佳。上限為40質量%以下為更佳,35質量%以下為進一步較佳。本發明的感光性組成物中,可以僅包含一種鹼溶性樹脂,亦可以包含兩種以上鹼溶性樹脂。包含兩種以上之情況下,該總計為上述範圍為較佳。 又,相對於感光性組成物的總固體成分,包含具有羥基之重複單元之鹼溶性樹脂的含量為1~50質量%為較佳。下限為2質量%以上為更佳,3質量%以上為進一步較佳。上限為40質量%以下為更佳,35質量%以下為進一步較佳。本發明的感光性組成物中,可以僅包含一種鹼溶性樹脂,亦可以包含兩種以上鹼溶性樹脂。包含兩種以上之情況下,該總計為上述範圍為較佳。
(分散劑) 本發明的感光性組成物能夠含有作為分散劑的樹脂。作為分散劑,可舉出酸性分散劑(酸性樹脂)、鹼性分散劑(鹼性樹脂)。
在此,酸性分散劑(酸性樹脂)顯示酸基的量多於鹼性基的量之樹脂。作為酸性分散劑(酸性樹脂),將酸基的量與鹼性基的量的總計量設為100莫耳%時,酸基的量佔70莫耳%以上之樹脂為較佳,實質上僅包含酸基之樹脂為更佳。酸性分散劑(酸性樹脂)所具有之酸基為羧基為較佳。酸性分散劑(酸性樹脂)的酸值為10~105mgKOH/g為較佳。 又,鹼性分散劑(鹼性樹脂)顯示鹼性基的量多於酸基的量之樹脂。作為鹼性分散劑(鹼性樹脂),將酸基的量與鹼性基的量的總計量設為100莫耳%時,鹼性基的量超過50莫耳%之樹脂為較佳。鹼性分散劑所具有之鹼性基為胺基為較佳。
作為分散劑,例如可舉出高分子分散劑〔例如,聚醯胺及其鹽、多羧酸及其鹽、高分子量不飽和酸酯、改質聚胺酯、改質聚酯、改質聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物、萘磺酸福馬林縮合物〕、聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺等。高分子分散劑能夠從其結構進一步分類成直鏈狀高分子、末端改質型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。高分子分散劑吸附於顔料的表面而發揮防止再凝聚之作用。因此,能夠作為優選之結構舉出在顔料表面具有固定部位之末端改質型高分子、接枝型高分子、嵌段型高分子。又,亦優選使用日本特開2011-070156號公報的段落0028~0124中所記載的分散劑和日本特開2007-277514號公報中所記載的分散劑。將該些內容編入本說明書中。
本發明中,作為分散劑,亦能夠使用接枝共聚物。接枝共聚物的詳細內容能夠參閲日本特開2012-137564號公報的段落0131~0160的記載,將該內容編入本說明書中。又,作為接枝共聚物,亦能夠使用下述樹脂。 [化學式6]
分散劑亦能夠使用市售品。例如,作為分散劑亦能夠使用日本特開2012-137564號公報的段落0129中所記載之產品。
相對於顔料100質量份,分散劑的含量為1~200質量份為較佳。下限為5質量份以上為較佳,10質量份以上為更佳。上限為150質量份以下為較佳,100質量份以下為更佳。
(其他樹脂) 本發明的感光性組成物中,作為樹脂亦能夠含有除了上述分散劑和鹼溶性樹脂以外的樹脂(亦稱為其他樹脂)。作為其他樹脂,例如可舉出(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯醯胺樹脂、烯硫醇樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚樹脂、聚芳酯樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯樹脂、聚芳醚膦氧化物樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀烯烴樹脂、聚酯樹脂、苯乙烯樹脂、矽氧烷樹脂等。其他樹脂可以從該些樹脂單獨使用一種,亦可以混合兩種以上而使用。
<<具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物>> 本發明的感光性組成物含有具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物(以下,亦稱為聚合性化合物)。作為乙烯性不飽和键結基,可舉出乙烯基、(甲基)烯丙基、(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基等。本發明中,聚合性化合物為自由基聚合性化合物為更佳。
聚合性化合物可以為單體、預聚物、寡聚物等化學形態中的任一者,單體為較佳。聚合性化合物的分子量為100~3000為較佳。上限為2000以下為更佳,1500以下為進一步較佳。下限為150以上為更佳,250以上為進一步較佳。聚合性化合物為2~15官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為較佳,2~6官能的(甲基)丙烯酸酯化合物為更佳。
作為聚合性化合物,可舉出日本特開2009-288705號公報的段落0095~0108、日本特開2013-29760號公報的段落0227、日本特開2008-292970號公報的段落0254~0257中所記載的化合物,將該些內容編入本說明書中。
聚合性化合物為二季戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二季戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製、A-DPH-12E;Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)及該些(甲基)丙烯醯基經由乙二醇及/或丙二醇殘基鍵結之結構(例如,由Sartomer Company, Inc市售,SR454、SR499)為較佳。亦能夠使用該些寡聚物類型。又,作為聚合性化合物,使用三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙烷環氧基改質三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷乙烷環氧基改質三(甲基)丙烯酸酯、異氰脲酸乙烷環氧基改質三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物亦為較佳。作為3官能的(甲基)丙烯酸酯化合物的市售品,可舉出ARONIX M-309、M-310、M-321、M-350、M-360、M-313、M-315、M-306、M-305、M-303、M-452、M-450(TOAGOSEI CO., LTD.製)、NK酯 A9300、A-GLY-9E、A-GLY-20E、A-TMM-3、A-TMM-3L、A-TMM-3LM-N、A-TMPT、TMPT(Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)、KAYARAD GPO-303、TMPTA、THE-330、TPA-330、PET-30(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製)等。
作為聚合性化合物,亦能夠使用具有酸基之聚合性化合物。藉由使用具有酸基之聚合性化合物,在顯影時容易去除未曝光部的感光性組成物,並能夠抑制顯影殘渣的產生。作為酸基,可舉出羧基、磺酸基、磷酸基等,羧基為較佳。作為具有酸基之聚合性化合物的市售品,可舉出ARONIX M-510、M-520(TOAGOSEI CO., LTD.製)等。
作為具有酸基之聚合性化合物的較佳之酸值為0.1~40mgKOH/g,5~30mgKOH/g為更佳。若聚合性化合物的酸值為0.1mgKOH/g以上,則相對於顯影液之感光性組成物的溶解性良好,若為40mgKOH/g以下,則在製造和操作上有利。進而,感光性組成物的硬化性良好。
作為聚合性化合物,使用具有己內酯結構之化合物亦為較佳。又,作為聚合性化合物,使用具有伸烷氧基之聚合性化合物亦為較佳。作為具有伸烷氧基之聚合性化合物,具有伸乙氧基及/或伸丙氧基之聚合性化合物為較佳,具有伸乙氧基之聚合性化合物為更佳,具有4~20個伸乙氧基之3~6官能(甲基)丙烯酸酯化合物為進一步較佳。作為具有伸烷氧基之聚合性化合物的市售品,例如可舉出Sartomer Company, Inc製的作為具有4個伸乙氧基之4官能(甲基)丙烯酸酯之SR-494、作為具有3個異伸丁氧基之3官能(甲基)丙烯酸酯之KAYARAD TPA-330等。
聚合性化合物為日本特公昭48-41708號公報、日本特開昭51-37193號公報、日本特公平2-32293號公報、日本特公平2-16765號公報中所記載之胺基甲酸酯丙烯酸酯類和日本特公昭58-49860號公報、日本特公昭56-17654號公報、日本特公昭62-39417號公報、日本特公昭62-39418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸酯化合物類亦為較佳。又,使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平1-105238號公報中所記載之在分子內具有胺基結構和硫醚基結構之加成聚合性化合物類亦為較佳。作為市售品,可舉出胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(Sanyo Kokusaku Pulp Co.,Ltd製)、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.製)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd製)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)等。
相對於感光性組成物的總固體成分,聚合性化合物的含量為0.1~50質量%為較佳。下限為例如0.5質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳。上限為例如45質量%以下為更佳,40質量%以下為進一步較佳。聚合性化合物可以單獨為一種,亦可以同時使用兩種以上。同時使用兩種以上的聚合性化合物之情況下,總計量為上述範圍為較佳。
<<具有環氧基之化合物>> 本發明的感光性組成物還含有具有環氧基之化合物為較佳。依該態樣、能夠提高膜的機械強度等。作為具有環氧基之化合物,在1分子內具有兩個以上環氧基之化合物為較佳。在1分子內具有2~100個環氧基為較佳。上限例如亦能夠設為10個以下,亦能夠設為5個以下。
具有環氧基之化合物的環氧基當量(=具有環氧基之化合物的分子量/環氧基的數)為500g/eq以下為較佳,100~400g/eq為更佳,100~300g/eq為進一步較佳。
具有環氧基之化合物亦可以為低分子化合物(例如,分子量小於1000),還可以為高分子化合物(macromolecule)(例如,分子量1000以上,聚合物的情況下,重量平均分子量為1000以上)。具有環氧基之化合物的分子量(聚合物的情況下,重量平均分子量)為200~100000為較佳,500~50000為更佳。分子量(聚合物的情況下,重量平均分子量)的上限為3000以下為較佳,2000以下為更佳,1500以下為進一步較佳。
作為具有環氧基之化合物,亦能夠使用日本特開2013-011869號公報的段落0034~0036、日本特開2014-043556號公報的段落0147~0156、日本特開2014-089408號公報的段落0085~0092中所記載之化合物。將該些內容編入本說明書中。
本發明的感光性組成物含有具有環氧基之化合物之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,具有環氧基之化合物的含量為0.1~40質量%為較佳。下限為例如0.5質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳。上限為例如30質量%以下為更佳,20質量%以下為進一步較佳。具有環氧基之化合物可以單獨為一種,亦可以同時使用兩種以上。同時使用兩種以上之情況下,總計量為上述範圍為較佳。又,聚合性化合物與具有環氧基之化合物的質量比亦即聚合性化合物的質量:具有環氧基之化合物的質量=100:1~100:400為較佳,100:1~100:100為更佳,100:1~100:50為進一步較佳。
<<溶劑>> 本發明的感光性組成物含有溶劑為較佳。溶劑為有機溶劑為較佳。溶劑只要滿足各成分的溶解性和感光性組成物的塗佈性,就無特別限制。
作為有機溶劑的例,例如可舉出以下的有機溶劑。作為酯類,例如可舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸環己酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等。作為醚類,例如可舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等。作為酮類,例如可舉出甲乙酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮等。作為芳香族烴類,例如可較佳地舉出甲苯、二甲苯等。但是作為溶劑的芳香族烴類(苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等),有時藉由環境方面等的理由降低為宜(例如,相對於有機溶劑總量,能夠設為50質量ppm(百万分率,parts per million)以下,10質量ppm以下,或者1質量ppm以下)。
有機溶劑可以單獨使用一種,亦可以組合兩種以上而使用。組合兩種以上的有機溶劑而使用之情況下,由選自上述3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基溶纖劑乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯之兩種以上構成之混合溶液尤為佳。
本發明中,有機溶劑為過氧化物的含有率為0.8mmol/L以下為較佳,實質上不含有過氧化物為更佳。又,使用金屬含量較少之有機溶劑為較佳,例如有機溶劑的金屬含量為10質量ppb(十亿分率,parts per billion)以下為較佳。依需要,亦可以使用有機溶劑的金屬含量為質量ppt(万亿分之一,parts per trillion)級別的有機溶劑,該種高純度溶劑例如由TOYO Gosei Co.,Ltd.所提供(化學工業日報,2015年11月13日)。
溶劑的含量為感光性組成物的總固體成分為5~80質量%之量為較佳。下限為10質量%以上為較佳。上限為60質量%以下為較佳,50質量%以下為更佳,40質量%以下為進一步較佳。
<<光聚合起始劑>> 本發明的感光性組成物含有光聚合起始劑。作為光聚合起始劑,例如可舉出鹵化烴衍生物(例如,具有三嗪骨架之化合物、具有噁二唑骨架之化合物等)、醯基膦氧化物等醯基膦化合物、六芳基雙咪唑化合物、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚化合物、胺基苯乙酮化合物、羥基苯乙酮化合物、苯甲醯甲酸酯化合物等。作為光聚合起始劑的具體例,例如能夠參閲日本特開2013-29760號公報的段落0265~0268的記載,將該內容編入本說明書中。
作為苯甲醯甲酸酯化合物,可舉出苯甲醯甲酸甲酯等。作為市售品,可舉出DAROCUR-MBF(BASF公司製)等。
作為胺基苯乙酮化合物,例如可舉出日本特開平10-291969號公報中所記載的胺基苯乙酮化合物。又,作為胺基苯乙酮化合物,亦能夠使用IRGACURE-907、IRGACURE-369、IRGACURE-379(均為BASF公司製)。
作為醯基膦化合物,可舉出日本專利第4225898號公報中所記載的醯基膦化合物。作為具體例,可舉出雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等。作為醯基膦化合物,亦能夠使用IRGACURE-819、DAROCUR-TPO(均為BASF公司製)。
作為羥基苯乙酮化合物,可舉出由下述式(V)所表示之化合物。 式(V) [化學式7]式中,Rv1 表示取代基,Rv2 及Rv3 分別獨立地表示氫原子或取代基,Rv2 與Rv3 亦可以彼此鍵結而形成環,m表示0~4的整數。
作為Rv1 所表示之取代基,可舉出烷基(碳數1~10的烷基為較佳)、烷氧基(碳數1~10的烷氧基為較佳)。烷基及烷氧基為直鏈或支鏈為較佳,直鏈為更佳。Rv1 所表示之烷基及烷氧基可以為未取代,亦可以具有取代基。作為取代基,可舉出羥基和具有羥基苯乙酮結構之基團等。作為具有羥基苯乙酮結構之基團,可舉出式(V)中的Rv1 所键結之苯環或從Rv1 去除1個氫原子之結構的基團。
Rv2 及Rv3 分別獨立地表示氫原子或取代基。作為取代基,烷基(碳數1~10的烷基為較佳)為較佳。又,Rv2 與Rv3 亦可以彼此鍵結而形成環(碳數4~8的環為較佳,碳數4~8的脂肪族環為更佳)。烷基為直鏈或支鏈為較佳,直鏈為更佳。
作為由式(V)所表示之化合物的具體例,可舉出下述化合物。 [化學式8]
作為羥基苯乙酮化合物,亦能夠使用IRGACURE-184、DAROCUR-1173、IRGACURE-500、IRGACURE-2959、IRGACURE-127(產品名:均為BASF公司製)。
作為肟化合物,例如能夠使用日本特開2001-233842號公報中所記載的化合物、日本特開2000-80068號公報中所記載的化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載的化合物。又,作為肟化合物,亦能夠使用J.C.S.Perkin II(1979年)pp.1653-1660、J.C.S.Perkin II(1979年)pp.156-162、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年、pp.202-232)、日本特開2000-66385號公報、日本特開2000-80068號公報、日本特表2004-534797號公報、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物等。作為肟化合物的具體例,可舉出1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)等。在市售品中,較佳地使用IRGACURE-OXE01、IRGACURE-OXE02、IRGACURE-OXE03、IRGACURE-OXE04(以上,BASF公司製)。又,亦能夠使用TRONLY TR-PBG-304、TRONLY TR-PBG-309、TRONLY TR-PBG-305(常州強力電子新材料有限公司(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)製)、ADEKA ARKLS NCI-930、ADEKA OPTOMER N-1919(日本特開2012-14052號公報的光聚合起始劑2)(以上,ADEKA CORPORATION製)。
又,作為肟化合物亦可以使用如下化合物,亦即,在咔唑環的N位與肟連結之日本特表2009-519904號公報中所記載的化合物、在二苯甲酮部位導入雜取代基之美國專利第7626957號公報中所記載的化合物、在色素部位導入硝基之日本特開2010-15025號公報及美國專利公開2009-292039號中所記載的化合物、國際公開WO2009/131189號公報中所記載的酮肟化合物、在相同分子內含有三嗪骨架和肟骨架之美國專利7556910號公報中所記載的化合物、在405nm具有極大吸收且相對於g射線光源具有良好的靈敏度之日本特開2009-221114號公報中所記載的化合物等。例如能夠參閲日本特開2013-29760號公報的段落0274~0306為較佳,將該內容編入本說明書中。
作為肟化合物,亦能夠使用具有茀環之肟化合物。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2014-137466號公報中所記載的化合物。將該內容編入本說明書中。 作為肟化合物,亦能夠使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物。作為具體例,可舉出國際公開WO2015/036910號公報中所記載的化合物OE-01~OE-75。
作為肟化合物,亦能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為具有氟原子之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2010-262028號公報中所記載的化合物、日本特表2014-500852號公報中所記載的化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報中所記載的化合物(C-3)等。將該些內容編入本說明書中。
作為肟化合物,亦能夠使用具有硝基之肟化合物。具有硝基之肟化合物為二聚體亦為較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可舉出日本特開2013-114249號公報的段落0031~0047、日本特開2014-137466號公報的段落0008~0012、0070~0079中所記載的化合物、日本專利4223071號公報的段落0007~0025中所記載的化合物、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION製)等。
將肟化合物的具體例示於以下,但是本發明不限定於此。
[化學式9][化學式10]
本發明中,作為光聚合起始劑,同時使用甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D1及甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下且波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D2。作為光聚合起始劑D1及光聚合起始劑D2,從上述化合物中選擇具有上述吸光係數之化合物而使用為較佳。
另外,本發明中,光聚合起始劑的上述波長下的吸光係數為如以下那樣測定之值。亦即,藉由使光聚合起始劑溶解於甲醇中來製備測定溶液,並測定前述測定溶液的吸光度而算出。具體而言,將前述測定溶液加入到寬度1cm的玻璃皿,使用Agilent Technologies公司製UV-Vis-NIR光譜儀(Cary5000)來測定吸光度,代入到下述式,算出波長365nm及波長254nm下的吸光係數(mL/gcm)。 [數式1]上述式中,ε顯示吸光係數(mL/gcm),A顯示吸光度,c顯示光聚合起始劑的濃度(g/mL),l顯示光路長(cm)。
光聚合起始劑D1的甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上,1.0×103 ~1.0×104 mL/gcm為較佳,2.0×103 ~9.0×103 mL/gcm為更佳,3.0×103 ~8.0×103 mL/gcm為進一步較佳。 又,光聚合起始劑D1的甲醇中的波長254nm下的吸光係數為1.0×104 ~1.0×105 mL/gcm為較佳,1.5×104 ~9.5×104 mL/gcm為更佳,3.0×104 ~8.0×104 mL/gcm為進一步較佳。
作為光聚合起始劑D1,肟化合物、胺基苯乙酮化合物、醯基膦化合物為較佳,肟化合物及醯基膦化合物為更佳,肟化合物為進一步較佳。作為光聚合起始劑D1的具體例,可舉出1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)](作為市售品,例如為IRGACURE-OXE01、BASF公司製)、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)(作為市售品,例如為IRGACURE-OXE02、BASF公司製)、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(作為市售品,例如為IRGACURE-819、BASF公司製)等。
光聚合起始劑D2的甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,10~1.0×102 mL/gcm為較佳,20~1.0×102 mL/gcm為更佳。又,光聚合起始劑D1的甲醇中的波長365nm下的吸光係數與光聚合起始劑D2的甲醇中的波長365nm下的吸光係數之差為9.0×102 mL/gcm以上,9.0×102 ~1.0×105 mL/gcm為較佳,9.0×102 ~1.0×104 mL/gcm為更佳。又,光聚合起始劑D2的甲醇中的波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上,1.0×103 ~1.0×106 mL/gcm為較佳,5.0×103 ~1.0×105 mL/gcm為更佳。
作為光聚合起始劑D2,羥基苯乙酮化合物、苯甲醯甲酸酯化合物、胺基苯乙酮化合物、醯基膦化合物為較佳,羥基苯乙酮化合物及苯甲醯甲酸酯化合物為更佳,羥基苯乙酮化合物為進一步較佳。又,作為羥基苯乙酮化合物,由上述式(V)所表示之化合物為較佳。
作為光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的組合,光聚合起始劑D1為肟化合物且光聚合起始劑D2為羥基苯乙酮化合物之組合為較佳,光聚合起始劑D1為肟化合物且光聚合起始劑D2為由上述式(V)所表示之化合物之組合為更佳。藉由該些組合,能夠進一步提高所獲得之圖案的矩形性及耐溶劑性。作為獲得該些效果之理由,藉由作為光聚合起始劑D1使用肟化合物,能夠進一步提高相對於i射線等波長365nm的光之靈敏度。又,藉由作為光聚合起始劑D2使用由式(V)所表示之化合物,能夠進一步提高相對於波長254nm的光之靈敏度。而且,認為藉由以本發明中規定之比例同時使用兩者,相對於i射線等波長365nm的光之靈敏度與相對於波長254nm的光之靈敏度的平衡良好,可更顯著地獲得上述效果。
本發明的感光性組成物中,光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的質量比為光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2=90:10~40:60,90:10~45:55為較佳,90:10~55:45為更佳,90:10~60:40為進一步較佳,85:15~65:35尤為佳。若兩者的比率為上述範圍,則能夠形成耐溶劑性及矩形性優異之圖案。亦即,光聚合起始劑D1的上述比率為90~40,因此能夠適當地調整圖案形成時的靈敏度,並能夠形成矩形性優異之圖案。又,光聚合起始劑D2的上述比率為10~60,因此感光性組成物的硬化性良好,並能夠形成耐溶劑性優異之硬化膜。
本發明的感光性組成物中,含有在感光性組成物的總固體成分中總計為1~20質量%的光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2為較佳。下限為2質量%以上為較佳,3質量%以上為更佳,4質量%以上為進一步較佳。上限為15質量%以下為較佳,12質量%以下為更佳。 本發明的感光性組成物中,含有在感光性組成物的總固體成分中總計為4~12質量%的光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2尤為佳。依該態樣,能夠進一步提高所獲得之圖案的矩形性及耐溶劑性。
本發明的感光性組成物中,作為光聚合起始劑,亦能夠含有除了上述光聚合起始劑D1及上述光聚合起始劑D2以外的光聚合起始劑(以下,亦稱為其他光聚合起始劑),但是實質上不含有其他光聚合起始劑為較佳。實質上不含有其他光聚合起始劑之情況為如下:相對於光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的總計100質量份,其他光聚合起始劑的含量為1質量份以下為較佳,0.5質量份以下為更佳,0.1質量份以下為進一步較佳,不含有其他光聚合起始劑為更進一步較佳。
<<硬化促進劑>> 以促進聚合性化合物的反應,或者降低硬化溫度之目的,本發明的感光性組成物中亦可以添加硬化促進劑。作為硬化促進劑,可舉出在分子內具有2個以上的巰基之多官能硫醇化合物等。多官能硫醇化合物亦以穩定性、臭味、解析度、顯影性、黏附性等的改良為目的而添加。多官能硫醇化合物為二級烷基硫醇類為較佳,由式(T1)所表示之化合物為更佳。 式(T1) [化學式11](式(T1)中,n顯示2~4的整數,L顯示2~4價的連結基。)
式(T1)中,連結基L為碳數2~12的脂肪族基為較佳,n為2,L為碳數2~12的伸烷基尤為佳。作為多官能硫醇化合物的具體例,可舉出由下述構造式(T2)~(T4)所表示之化合物,由式(T2)所表示之化合物尤為佳。該些多官能硫醇化合物能夠使用1種或組合複數個而使用。
[化學式12]
又,硬化促進劑亦能夠使用羥甲基系化合物(例如在日本特開2015-34963號公報的段落0246中,作為交聯劑而例示之化合物)、胺類、鏻鹽、脒鹽、醯胺化合物(以上,例如為日本特開2013-41165號公報的段落0186中所記載的硬化劑)、鹼產生劑(例如為日本特開2014-55114號公報中所記載的離子性化合物)、氰酸酯化合物(例如為日本特開2012-150180號公報的段落0071中所記載的化合物)、烷氧基矽烷化合物(例如為日本特開2011-253054號公報中所記載的具有環氧基之烷氧基矽烷化合物)、鎓鹽化合物(例如,在日本特開2015-34963號公報的段落0216中作為酸產生劑而例示之化合物、日本特開2009-180949號公報中所記載的化合物)等。
本發明的感光性組成物含有硬化促進劑之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,硬化促進劑的含量為0.3~8.9質量%為較佳,0.8~6.4質量%為更佳。
<<界面活性劑>> 從進一步提高塗佈性之觀點而言,本發明的感光性組成物亦可以含有各種界面活性劑。作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑、矽酮系界面活性劑等各種界面活性劑。
藉由本發明的感光性組成物中含有氟系界面活性劑,能夠提高作為塗佈液來製備時的液體特性(尤其,流動性),並能夠進一步改善塗佈厚度的均匀性和省液性。亦即,使用適用了含有氟系界面活性劑之感光性組成物之塗佈液而形成膜之情況下,被塗佈面與塗佈液的界面張力降低,對被塗佈面的濕潤性得到改善,對被塗佈面的塗佈性得到提高。因此,能夠更適當地進行厚度不均較小之均匀厚度的膜形成。
氟系界面活性劑中的氟含有率為3~40質量%為較佳,5~30質量%為更佳,7~25質量%尤為佳。氟含有率為上述範圍內之氟系界面活性劑,從塗佈膜的厚度的均匀性和省液性的方面而言為有效,感光性組成物中的溶解性亦良好。
作為氟系界面活性劑,例如可舉出Magaface F171、F172、F173、F176、F177、F141、F142、F143、F144、R30、F437、F475、F479、F482、F554、F780(以上,DIC CORPORATION製)、Fluorad FC430、FC431、FC171(以上,Sumitomo 3M Limited製)、Surflon S-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.製)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上,OMNOVA SOLUTIONS INC.製)等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的段落0015~0158中所記載的化合物、日本特開2011-132503號公報的段落0117~0132中所記載的化合物。作為氟系界面活性劑亦能夠使用嵌段聚合物,作為具體例,例如可舉出日本特開2011-89090號公報中所記載之化合物。
氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用具有含有氟原子之官能基之分子結構,且在加熱時含有氟原子之官能基的一部分被斷裂而氟原子揮發之丙烯酸系化合物。作為該些氟系界面活性劑,可舉出DIC CORPORATION製的Magaface DS系列(化學工業日報,2016年2月22日)(日經產業新聞,2016年2月23日)、例如Magaface DS-21。
作為氟系界面活性劑,亦能夠較佳地使用包含源自具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元及源自具有2個以上(5個以上為較佳)伸烷氧基(伸乙氧基、伸丙氧基為較佳)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元之含氟高分子化合物,下述化合物亦作為本發明中所使用之氟系界面活性劑而例示。下述式中,顯示重複單元的比例之%為質量%。 [化學式13]上述化合物的重量平均分子量為3,000~50,000為較佳,例如為14,000。
作為氟系界面活性劑,亦能夠使用在側鏈具有乙烯性不飽和键結基之含氟聚合物。作為具體例,可舉出日本特開2010-164965號公報的段落0050~0090及段落0289~0295中所記載之化合物。作為市售品,可舉出例如DIC CORPORATION製的Magaface RS-101、RS-102、RS-718-K、RS-72-K等。
作為非離子系界面活性劑,可舉出甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及它們的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司製)、TETRONIC 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製)、SOLSPERSE 20000(Lubrizol Japan Ltd.製)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissin Chemical Co.,Ltd.製)等。
作為陽離子系界面活性劑,可舉出有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製)、W001(Yusho Co.,Ltd.製)等。
作為陰離子系界面活性劑,可舉出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.製)、SANDET BL(SANYO KASEI Co.Ltd.製)等。
作為矽酮系界面活性劑,例如可舉出Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上,Dow Corning Toray Co.,Ltd.製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上,Momentive performance Materials Inc.製)、KP341、KF6001、KF6002(以上,Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製)、BYK307、BYK323、BYK330(以上,BYK Chemie GmbH製)等。
界面活性劑可以僅使用一種,亦可以組合兩種以上。 相對於著色組成物的總固體成分,界面活性劑的含量為0.001~2.0質量%為較佳,0.005~1.0質量%為更佳。
<<矽烷偶聯劑>> 本發明的感光性組成物能夠含有矽烷偶聯劑。作為矽烷偶聯劑,在一個分子中具有至少兩種反應性不同之官能基之矽烷化合物為較佳。矽烷偶聯劑具有選自乙烯基、環氧基、苯乙烯基、甲基丙烯醯基、胺基、異氰脲酸酯基、脲基、巰基、硫醚基及異氰酸酯基中之至少一種基團及烷氧基之矽烷化合物為較佳。作為矽烷偶聯劑的具體例,例如可舉出N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBM-602)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBM-603)、N-β-胺基乙基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBE-602)、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBM-903)、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBE-903)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBM-503)、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.製、KBM-403)等。關於矽烷偶聯劑的詳細內容,能夠參閲日本特開2013-254047號公報的段落0155~0158的記載,將該內容編入本說明書中。
本發明的感光性組成物含有矽烷偶聯劑之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,矽烷偶聯劑的含量為0.001~20質量%為較佳,0.01~10質量%為更佳,0.1質量%~5質量%尤為佳。本發明的感光性組成物中,亦可以僅含有一種或含有兩種以上的矽烷偶聯劑。包含兩種以上之情況下,其總計量為上述範圍為較佳。
<<聚合抑制劑>> 本發明的感光性組成物含有聚合抑制劑亦為較佳。作為聚合抑制劑,可舉出氫醌、對甲氧基苯酚、二-三級丁基-對甲酚、邻苯三酚、三級丁基鄰苯二酚、苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基酚醛)、N-亞硝基雙羥基胺鹽(銨鹽、第一鈰鹽等)等。 本發明的感光性組成物具有聚合抑制劑之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,聚合抑制劑的含量為0.01~5質量%為較佳。本發明的感光性組成物中,亦可以僅含有一種或含有兩種以上的聚合抑制劑。包含兩種以上之情況下,其總計量為上述範圍為較佳。
<<紫外線吸收劑>> 本發明的感光性組成物亦可以含有紫外線吸收劑。紫外線吸收劑為共軛二烯系化合物為較佳。作為紫外線吸收劑的市售品,例如可舉出UV-503(DAITO CHEMICAL CO.,LTD.製)等。又,作為紫外線吸收劑,能夠使用胺基二烯化合物、水楊酸酯化合物、二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、丙烯腈化合物、三嗪化合物等。作為具體例,可舉出日本特開2013-68814號公報中所記載的化合物。又,作為苯并三唑化合物,亦可以使用MIYOSHI OIL & FAT CO.,LTD.製的MYUA系列(化學工業日報、2016年2月1日)。
本發明的感光性組成物含有紫外線吸收劑之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,紫外線吸收劑的含量為0.1~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.1~3質量%尤為佳。又,紫外線吸收劑可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。使用兩種以上之情況下,總計量為上述範圍為較佳。
<<其他添加劑>> 本發明的感光性組成物中能夠依需要摻和各種添加劑,例如填充劑、黏附促進劑、抗氧化劑、抗凝聚劑等。作為該些添加劑,能夠舉出日本特開2004-295116號公報的段落0155~0156中所記載的添加劑,將該內容編入本說明書中。又,作為抗氧化劑,例如能夠使用酚醛化合物、磷系化合物(例如日本特開2011-90147號公報的段落0042中所記載的化合物)、硫醚化合物等。作為抗氧化劑的市售品,例如可舉出ADEKA CORPORATION製的Adekastab 系列(AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-50F、AO-60、AO-60G、AO-80、AO-330等)。抗氧化劑可以僅使用一種,亦可以使用兩種以上。本發明的感光性組成物能夠含有日本特開2004-295116號公報的段落0078中所記載的增感劑或光穩定劑、日本特開2004-295116號公報的段落0081中所記載的熱聚合抑制劑。
本發明的感光性組成物實質上不含有黑色著色劑及彩色著色劑為較佳。實質上不含有黑色著色劑及彩色著色劑之情況下,相對於感光性組成物的總固體成分,黑色著色劑及彩色著色劑的總計含量為0.1質量%以下為較佳,0.05質量%以下為更佳,均不含有黑色著色劑及彩色著色劑為進一步較佳。另外,在此所指之彩色著色劑中不包含上述白色系顔料。
<感光性組成物的製備方法> 本發明的感光性組成物能夠混合前述成分而製備。製備感光性組成物時,可以一次性摻和各成分,亦可以將各成分溶解及/或分散於溶劑之後逐次摻和。又,摻和之時投入順序和作業條件不受特別制約。例如可以同時將縂成分溶解及/或分散於溶劑而製備組成物,亦可以在依需要製備包含至少一種上述各成分的兩個以上的溶液或分散液中,使用時(塗佈時)混合該些而製備。
製備感光性組成物時,以去除異物和降低缺陷等的目的,利用過濾器進行過濾為較佳。作為過濾器,若為一直用於過濾用途等之過濾器,則能夠無特別限定而使用。例如可舉出使用了聚四氟乙烯(PTFE)等氟樹脂、尼龍(例如尼龍-6、尼龍-6,6)等聚醯胺系樹脂、聚乙烯、聚丙烯(PP)等聚烯樹脂(包含高密度及/或超高分子量的聚烯樹脂)等的原材料之過濾器。該些原材料中聚丙烯(包含高密度聚丙烯)及尼龍為較佳。
過濾器的孔徑適當地為0.01~7.0μm左右,0.01~3.0μm左右為較佳,0.05~0.5μm左右為更佳。
又,作為過濾器,使用利用了纖維狀過濾材料之過濾器亦為較佳。作為纖維狀過濾材料,例如可舉出聚丙烯纖維、尼龍纖維、玻璃纖維等。作為利用了纖維狀過濾材料之過濾器,可舉出ROKI TECHNO CO.,LTD.製的SBP類型系列(SBP008等)、TPR類型系列(TPR002、TPR005等)、SHPX類型系列(SHPX003等)的過濾芯子。
使用過濾器時,亦可以組合不同之過濾器。此時,各過濾器中的過濾可以僅為一次,亦可以為兩次以上。 例如,可以在上述範圍內組合不同之孔徑的過濾器。該些的孔徑能夠參閲過濾器廠商的標稱值。作為市售的過濾器,例如能夠從NIHON PALL LTD.(DFA4201NXEY等)、Toyo Roshi Kaisha, Ltd.、Nihon Entegris K.K.(舊Japan Microlis Co.,Ltd.)或KITZ MICRO FILTER Corporation等所提供之各種過濾器之中選擇。 又,第1過濾器中的過濾僅由分散液進行,混合其他成分之後亦可以由第2過濾器進行過濾。作為第2過濾器,能夠使用由與第1過濾器相同的材料等形成之過濾器。
本發明的感光性組成物能夠以調整膜面狀(平坦性等)、調整膜厚等為目的調整黏度而使用。能夠依需要適當選擇黏度的值,例如在25℃中0.3~50mPa・s為較佳,0.5~20mPa・s為更佳。作為黏度的測定方法,例如能夠使用TOKI SANGYO CO.,LTD.製黏度儀RE85L(轉子:1°34’×R24、測定範圍0.6~1200mPa・s),並在25℃下進行溫度調整之狀態下進行測定。
本發明的感光性組成物的含水率通常為3質量%以下,0.01~1.5質量%為較佳,0.1~1.0質量%的範圍為更佳。含水率能夠由Karl Fischer方法進行測定。
<感光性組成物的用途> 本發明的感光性組成物為了形成濾色器中的白色像素而適當地使用。又,本發明的感光性組成物能夠用於電荷耦合元件(CCD)、互補金屬氧化膜半導體(CMOS)等固體攝像元件和液晶顯示裝置等的圖像顯示裝置中所使用之濾色器等。
<硬化膜> 本發明的硬化膜為上述本發明的感光性組成物進行硬化而成之硬化膜。作為硬化膜的厚度,0.1~2.0μm為較佳。下限為0.2μm以上為較佳,0.3μm以上為更佳。上限為1.7μm以下為較佳,1.5μm以下為更佳。
本發明的硬化膜遍及400nm~700nm的光的波長區域整域透射率為85%以上為較佳,88%以上為更佳,89%以上為進一步較佳,90%以上尤為佳。依該態樣,具有作為濾色器中的白色像素而較佳之特性。
<濾色器> 接著,對本發明的濾色器進行說名。本發明的濾色器具有上述本發明的硬化膜。亦即,本發明的濾色器至少具有使用本發明的感光性組成物而形成之像素亦即透明(白色)圖案(白色像素)即可。
作為本發明的濾色器的具體形態,例如可舉出組合白色像素和其他著色像素之多色濾色器的形態(例如,至少具有白色像素、紅色像素、藍色像素和綠色像素之4色以上的濾色器等)。
作為濾色器中的白色像素的膜厚,0.1~2.0μm為較佳。下限為0.2μm以上為較佳,0.3μm以上為更佳。上限為1.7μm以下為較佳,1.5μm以下為更佳。
作為濾色器中的白色像素的寬度,0.5~20.0μm為較佳。下限為1.0μm以上為較佳,2.0μm以上為更佳。上限為15.0μm以下為較佳,10.0μm以下為更佳。
本發明的濾色器能夠用於CCD(電荷耦合元件)和CMOS(互補金屬氧化膜半導體)等固體攝像元件和圖像顯示裝置等。
將本發明的感光性組成物用作液晶顯示裝置用途的濾色器之情況下,具備了濾色器之液晶顯示元件的電壓保持率為70%以上為較佳,90%以上為更佳。能夠適當組合用於獲得較高之電壓保持率的公知的機構,作為典型的機構,可舉出純度較高之原材料的使用(例如離子性不純物的減少)和組成物中的酸性官能基量的控制。電壓保持率例如能夠由日本特開2011-008004號公報的段落0243、日本特開2012-224847號公報的段落0123~0129中所記載的方法等進行測定。
<圖案形成方法> 本發明的圖案形成方法具有: 使用本發明的感光性組成物在支撐體上形成感光性組成物層之製程; 對感光性組成物層照射波長大於350nm且380nm以下的光並以圖案狀進行曝光之製程; 對曝光後的感光性組成物層進行顯影之製程;及 對顯影後的感光性組成物層照射波長254~350nm的光來進行曝光之製程。另外,依需要亦可以設置將感光性組成物層形成於支撐體上之後在曝光之前進行烘烤之製程(預烘烤製程)及對顯影之圖案進行烘烤之製程(後烘烤製程)。以下,對各製程進行說明。
在形成感光性組成物層之製程中,使用感光性組成物,在支撐體上形成感光性組成物層。
作為支撐體,無特別限定,能夠依用途適當選擇。例如,玻璃基板、設置有CCD和CMOS等固體攝像元件(受光元件)之固體攝像元件用基板、矽基板等。又,在該些基板上藉由需要為了與上部層的黏附改良、物質的拡散防止或者表面的平坦化而設置有底塗層。
作為對支撐體上的感光性組成物的適用方法,能夠使用狹縫塗佈、噴墨法、旋轉塗佈、流延塗佈、輥塗佈、網版印刷法等各種方法。
形成於支撐體上之感光性組成物層可以進行乾燥(預烘烤)。藉由低溫程序形成圖案之情況下,亦可以不進行預烘烤。進行預烘烤之情況下,預烘烤溫度為120℃以下為較佳,110℃以下為更佳,105℃以下為進一步較佳。下限例如能夠設為50℃以上,亦能夠設為80℃以上。預烘烤時間為10秒~300秒為較佳,40~250秒為更佳,80~220秒為進一步較佳。預烘烤能夠由加熱板、烘箱等進行。
接著,對感光性組成物層照射波長大於350nm且380nm以下的光以圖案狀進行曝光。例如,使用步進機等曝光裝置經由具有規定的遮罩圖案之遮罩,對感光性組成物層進行曝光,藉此能夠以圖案狀進行曝光。藉此,能夠對曝光部分進行硬化。作為能夠在曝光時使用之放射線(光)為大於波長350nm且380nm以下的光,波長355~370nm的光為較佳,i射線為更佳。作為照射量(曝光量),例如為30~1500mJ/cm2 為較佳,50~1000mJ/cm2 為更佳。關於曝光時之氧濃度,能夠進行適當選擇,除了在大氣下進行以外,亦可以例如在氧濃度為19體積%以下的低氧環境下(例如15體積%、5體積%、實質上無氧)進行曝光,亦可以在氧濃度大於21體積%之高氧環境下(例如22體積%、30體積%、50體積%)進行曝光。又,曝光照度能夠適當設定,通常能夠從1000W/m2 ~100000W/m2 (例如,5000W/m2 、15000W/m2 、35000W/m2 )的範圍進行選擇。氧濃度與曝光照度可以組合適當條件,例如能夠在氧濃度10體積%下設為照度10000W/m2 ,在氧濃度35體積%下設為照度20000W/m2 等。
曝光後的感光性組成物層中的聚合性化合物的反應率大於30%且小於60%為較佳。藉由設為該些反應率,能夠將聚合性化合物設為適當地進行硬化之狀態。在此,聚合性化合物的反應率係指在聚合性化合物所具有之全乙烯性不飽和雙鍵中反應之乙烯性不飽和雙鍵的比例。
接著,對曝光後的感光性組成物層進行顯影。亦即,顯影去除未曝光部的感光性組成物層而形成圖案。未曝光部的感光性組成物層的顯影去除能夠使用顯影液來進行。作為顯影液,不會對底塗的固體攝像元件和電路等產生損傷,有機鹼顯影液為較佳。顯影液的溫度例如為20~30℃為較佳。顯影時間為20~300秒鐘為較佳。
作為顯影液,較佳地使用由純水對鹼劑進行稀釋之鹼性水溶液。作為鹼劑,例如可舉出氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、二甘醇胺、二乙醇胺、羥基胺、乙二胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、苄基三甲基氫氧化銨、二甲基雙(2-羥基乙基)氫氧化銨、膽鹼、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一碳烯等有機鹼性化合物或氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉等無機鹼性化合物。鹼性水溶液的鹼劑的濃度為0.001~10質量%為較佳,0.01~1質量%為更佳。又,顯影液還可以包含界面活性劑。作為界面活性劑的例,可舉出由上述感光性組成物進行說明之界面活性劑,非離子系界面活性劑為較佳。 另外,使用了包括該些鹼性水溶液之顯影液之情況下,顯影後用純水進行清洗(沖洗)為較佳。
接著,對顯影後的感光性組成物層照射波長254~350nm的光來進行曝光。以下,亦將顯影後的曝光稱為後曝光。
作為能夠在後曝光時使用之放射線(光),波長254~300nm的紫外線為較佳,波長254nm的紫外線為更佳。後曝光能夠使用例如紫外線光阻劑硬化裝置來進行。亦可以從紫外線光阻劑硬化裝置與例如波長254~350nm的光一同照射除此以外的光(例如i射線)。
在上述顯影前的曝光中所使用之光的波長與在顯影後的曝光(後曝光)中所使用之光的波長之差為200nm以下為較佳,100~150nm為更佳。 照射量(曝光量)為30~4000mJ/cm2 為較佳,50~3500mJ/cm2 為更佳。關於曝光時的氧濃度,能夠適當選擇。可舉出在上述顯影前的曝光製程中說明之條件。
作為後曝光後的感光性組成物層中的聚合性化合物的反應率,60%以上為較佳。上限能夠設為100%以下,亦能夠設為90%以下。藉由設為該些反應率,能夠更良好地設為曝光後的感光性組成物層的硬化狀態。
本發明中,藉由在顯影前及顯影後的2階段對感光性組成物層進行曝光,在最初的曝光(顯影前的曝光)中能夠適當地對感光性組成物進行硬化,在下一次的曝光(顯影後的曝光)中能夠使感光性組成物整體近乎完全硬化。作為結果,亦能夠在低溫條件下提高感光性組成物的硬化性,並能夠形成耐溶劑性優異之圖案(硬化膜)。
本發明的圖案形成中,還可以在後曝光後進行後烘烤。進行後烘烤之情況下,作為圖像顯示裝置的發光光源使用了有機電緻發光層元件之情況或由有機材料構成影像感測器的光電變換膜之情況下,在50~120℃(80~100℃為更佳、80~90℃為進一步較佳)下進行加熱處理(後烘烤)為較佳。後烘烤能夠使用加熱板或對流式烘箱(熱風循環式乾燥機)、高頻加熱機等加熱機構以連續式或者間歇式進行。又,藉由低溫程序形成圖案之情況下,亦可以不進行後烘烤。
作為後曝光後(在後曝光後進行後烘烤之情況下為後烘烤後)的圖案(以下亦稱為像素)的厚度,0.1~2.0μm為較佳。下限為0.2μm以上為較佳,0.3μm以上為更佳。上限為1.7μm以下為較佳,1.5μm以下為更佳。
作為像素的寬度,0.5~20.0μm為較佳。下限為1.0μm以上為較佳,2.0μm以上為更佳。上限為15.0μm以下為較佳,10.0μm以下為更佳。
作為像素的楊氏係數,0.5~20GPa為較佳,2.5~15GPa為更佳。
像素具有較高之平坦性為較佳。具體而言,作為像素的表面粗糙度Ra,100nm以下為較佳,40nm以下為更佳,15nm以下為進一步較佳。下限無規定,例如0.1nm以上為較佳。表面粗糙度的測定能夠使用例如Veeco公司製的AFM(原子力顯微鏡) Dimension3100來進行測定。 又,像素上的水的接觸角能夠設定成適當較佳的值,典型的為50~110°的範圍。接觸角能夠使用例如接觸角儀CV-DT・A型(KyowaInterfaceScienceCo.,LTD.製)來進行測定。
期望像素的體積電阻值較高。具體而言,像素的體積電阻值為109 Ω・cm以上為較佳,1011 Ω・cm以上為更佳。上限無規定,例如1014 Ω・cm以下為較佳。像素的體積電阻值能夠使用例如超高電阻儀5410(Advantest Corporation製)來進行測定。
<固體攝像元件> 本發明的固體攝像元件具有上述本發明的硬化膜。作為本發明的固體攝像元件的結構,具備本發明的硬化膜,只要是作為固體攝像元件而發揮功能之結構,則無特別限定,例如可舉出如以下般結構。
在基板上如下構成:具有包括構成固體攝像元件(CCD(電荷耦合元件)影像感測器、CMOS(互補金屬氧化膜半導體)影像感測器等)的受光區域之複數個二極體及多晶矽等之傳輸電極,在二極體及傳輸電極上具有僅開口二極體的受光部之遮光膜,在遮光膜上具有包括以覆蓋遮光膜整面及二極體受光部的方式形成之氮化矽等之元件保護膜,在元件保護膜上具有濾色器。另外,亦可以為在元件保護膜上且濾色器之下(接近於基板之側)具有聚光機構(例如,微透鏡等。以下相同)之結構或在濾色器上具有聚光機構之結構等。又,濾色器在藉由隔壁分割成例如格子狀之空間具有埋入形成各像素之硬化膜之結構。此時的隔壁的折射率低於各像素的低折射率為較佳。作為具有該些結構之攝像裝置的例,可舉出日本特開2012-227478號公報、日本特開2014-179577號公報中所記載的裝置。具備了本發明的固體攝像元件之攝像裝置,除了數位相機或具有攝像機能之電子設備(移動電話等)以外,能夠用作車載相機或監控相機用。
<圖像顯示裝置> 本發明的硬化膜能夠用於液晶顯示裝置和有機電緻發光層顯示裝置等圖像顯示裝置。關於圖像顯示裝置的定義和各圖像顯示裝置的詳細內容,例如記載於“電子顯示器設備(佐佐木 昭夫著、Kogyo Chosakai Publishing Co., Ltd. 1990年發行)”、“顯示器設備(伊吹 順章著、Sanyo Tosho Publishing Co., Ltd.1989年發行)”等。又,關於液晶顯示裝置,例如記載於“新一代液晶顯示器技術(內田 龍男編輯、Kogyo Chosakai Publishing Co., Ltd. 1994年發行)”。對能夠適用本發明之液晶顯示裝置無特別限制,例如能夠適用於上述“新一代液晶顯示器技術”中所記載之各種方式的液晶顯示裝置。 [實施例]
以下舉出實施例對本發明進行具體地說明。示於以下的實施例之材料、使用量、比例、處理內容、處理順序等只要不脫離本發明的宗旨就能夠適當地進行變更。從而,本發明的範圍不限定於以下所示之具體例。另外,只要沒有特別指明,“份”、“%”為質量基準。
<顔料分散液1的製備> 作為循環型分散裝置(珠磨機)使用Kotobuki Industries Co., Ltd.製ULTRA APEX MILL(產品名),如以下的方式對下述組成A的混合液進行分散處理,從而製備了顔料分散液1。
(組成A) ・白色顔料(用包含氫氧化鋁(Al(OH)3 )、非晶質矽酸(SiO2 )及硬脂酸(C17 H35 COOH)之表面處理劑對二氧化鈦粒子的表面進行表面處理之粒子(含有75質量%以上的二氧化鈦、小於15質量%的氫氧化鋁、小於5質量%的非晶質二氧化矽、小於10質量%的硬脂酸)、平均一次粒徑為40nm)……22.8質量份 ・分散劑(下述結構的樹脂的酸值=50mgKOH/g、重量平均分子量=10,000、標記在主鏈之數值為莫耳比,標記在側鏈之數值為重複單元的數)……6.1質量份 [化學式14]・丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)……71.1質量份
在以下條件下運行了分散裝置。 ・微珠徑:直徑0.05mm ・微珠填充率:75體積% ・圓周速度:8m/sec ・泵供給量:10Kg/hour ・冷卻水:水道水 ・珠磨機環狀通路內容積:0.15L ・進行分散處理之混合液量:0.44kg
<感光性組成物的製備> 以表1~3所示之比例(質量份)混合及攪拌了示於下述表1~3之原料之後,用孔徑0.45μm的尼龍製過濾器(NIHON PALL LTD.製)進行過濾,從而製備了感光性組成物。
[表1] [表2] [表3]
上述表中所記載的原料為以下。另外,表中的D1與D2的質量比為光聚合起始劑D1與光聚合起始劑D2的質量比(光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2)。 (顔料分散液) ・顔料分散液1:上述顔料分散液1 (鹼溶性樹脂) ・P-1:下述結構的樹脂(酸值=79.3mgKOH/g、羥基值=71.7mgKOH/g、重量平均分子量=14000、標記在主鏈之數值為莫耳比) ・P-2:下述結構的樹脂(酸值=73.1mgKOH/g、羥基值=36.6mgKOH/g、重量平均分子量=14000、標記在主鏈之數值為莫耳比) ・P-3:下述結構的樹脂(酸值=112.8mgKOH/g、羥基值=0mgKOH/g、重量平均分子量=30000、標記在主鏈之數值為莫耳比) [化學式15](聚合性化合物) ・M-1:下述化合物的混合物(左側化合物與右側化合物的莫耳比為7:3的混合物) [化學式16](光聚合起始劑D1:甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑) ・D1-1:IRGACURE-OXE01(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為6969mL/gcm) ・D1-2:IRGACURE-OXE02(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為7749mL/gcm) ・D1-3:IRGACURE-819(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為2309mL/gcm) [化學式17](光聚合起始劑D2:甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑) ・D2-1:IRGACURE-2959(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為48.93mL/gcm,波長254nm下的吸光係數為3.0×104 mL/gcm。) ・D2-2:IRGACURE-184(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為88.64mL/gcm,波長254nm下的吸光係數為3.3×104 mL/gcm。) ・D2-3:DAROCUR-MBF(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為38mL/gcm,波長254nm下的吸光係數為9.2×104 mL/gcm。) [化學式18](光聚合起始劑D3:與光聚合起始劑D1及光聚合起始劑D2均不符合之光聚合起始劑) ・D3-1:IRGACURE-907(BASF公司製、下述結構的化合物、甲醇中的波長365nm下的吸光係數為466.5mL/gcm,波長254nm下的吸光係數為3.9×103 mL/gcm。) [化學式19](其他成分) ・聚合抑制劑1:對甲氧基苯酚 ・有機溶劑1:丙二醇甲醚乙酸酯 ・有機溶劑2:環己酮 ・有機溶劑3:丙二醇甲醚乙酸酯 ・界面活性劑1:下述混合物(重量平均分子量=14000)。下述式中,表示重複單元的比例之%為質量%。 [化學式20]
<矩形性的評價> 以塗佈上述感光性組成物之後的膜厚成為0.5μm的方式,在矽晶圓上藉由旋塗法進行塗佈,之後使用加熱板進行100℃、120秒鐘的加熱處理,從而形成了感光性組成物層。接著,使用i射線步進機曝光裝置,經由形成有10μm四方的島形圖案之遮罩,將i射線以100mJ/cm2 的曝光量進行了曝光。之後,使用氫氧化四甲基銨0.3質量%水溶液進行23℃、60秒鐘的浸沒顯影,接著進行了沖洗處理。接著,將波長254~350nm的光以3000mJ/cm2 的曝光量進行了曝光(後曝光),從而形成了圖案(上述遮罩的負型圖像)。 從矽晶圓的正上方,使用測長SEM(掃描型電子顯微鏡)觀察了形成於矽晶圓上之圖案的寬度及圖案的対角線的長度。藉由以下的基準評價了矩形性。圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )的值越接近1.0,矩形性越好。 5:圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )大於0.95且1.0以下。 4:圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )大於0.90且0.95以下。 3:圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )大於0.85且0.90以下。 2:圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )大於0.75且0.85以下。 1:圖案的対角線的長度/(圖案的寬度×20.5 )為0.75以下。
<耐溶劑性的評價> 以塗佈上述感光性組成物之後的膜厚成為0.5μm的方式,在矽晶圓上藉由旋塗法進行塗佈,之後使用加熱板進行100℃、120秒鐘的加熱處理,從而形成了感光性組成物層。接著使用i射線步進機曝光裝置,將i射線以100mJ/cm2 的曝光量進行了曝光。接著,使用紫外線光硬化裝置,將波長254~350nm的光以3000mJ/cm2 的曝光量進行了曝光(後曝光),從而製造了硬化膜。 關於所獲得之硬化膜,滴加N-甲基吡咯啶酮(NMP),該狀態下放置200秒鐘,接著藉由流水沖洗10秒鐘,從而進行了耐溶劑性試驗。測定耐溶劑性試驗前後的硬化膜的厚度,測定残膜率,從而對耐溶劑性進行了評價。残膜率越接近1,耐溶劑性越優異。 残膜率=耐溶劑性試驗後的硬化膜的厚度/耐溶劑性試驗前的硬化膜的厚度 5:残膜率為0.95以上且1.0以下。 4:残膜率為0.9以上且小於0.95。 3:残膜率為0.85以上且小於0.9。 2:残膜率為0.8以上且小於0.85。 1:残膜率小於0.8。
[表4]
如上述表所示,實施例中,能夠形成矩形性及耐溶劑性優異之圖案。另一方面,比較例中,矩形性及耐溶劑性的任一者比實施例差。

Claims (15)

  1. 一種感光性組成物,其包含: 白色或無色的顔料A; 鹼溶性樹脂B; 具有乙烯性不飽和雙鍵之聚合性化合物C; 甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D1;及 甲醇中的波長365nm下的吸光係數為1.0×102 mL/gcm以下,波長254nm下的吸光係數為1.0×103 mL/gcm以上之光聚合起始劑D2, 前述光聚合起始劑D1與前述光聚合起始劑D2的質量比為光聚合起始劑D1:光聚合起始劑D2=90:10~40:60。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感光性組成物,其中 前述感光性組成物的總固體成分中含有20~70質量%的前述顔料A。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述顔料A包含選自氧化鈦及氧化鋯之至少一種。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述光聚合起始劑D1為肟化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述光聚合起始劑D2為由下述式(V)所表示之化合物, 式(V)式中Rv1 表示取代基,Rv2 及Rv3 分別獨立地表示氫原子或取代基,Rv2 與Rv3 亦可以彼此鍵結而形成環,m表示0~4的整數。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述感光性組成物的總固體成分中含有總計為4~16質量%的前述光聚合起始劑D1和前述光聚合起始劑D2。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述鹼溶性樹脂B的酸值為25~200mgKOH/g。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述鹼溶性樹脂B包含具有羥基之重複單元。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其中 前述鹼溶性樹脂B的羥基值為30~80mgKOH/g。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之感光性組成物,其為濾色器中的白色像素形成用組成物。
  11. 一種硬化膜,其對如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之感光性組成物進行硬化而成。
  12. 一種圖案的形成方法,其具有: 使用如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之感光性組成物在支撐體上形成感光性組成物層之製程; 對前述感光性組成物層照射波長大於350nm且380nm以下的光並以圖案狀進行曝光之製程; 對前述曝光後的感光性組成物層進行顯影之製程;及 對前述顯影後的感光性組成物層照射波長254~350nm的光來進行曝光之製程。
  13. 一種濾色器,其具有如申請專利範圍第11項所述之硬化膜。
  14. 一種固體攝像元件,其具有如申請專利範圍第11項所述之硬化膜。
  15. 一種圖像顯示裝置,其具有如申請專利範圍第11項所述之硬化膜。
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