本发明涉及树脂、含有该树脂的抗蚀剂组合物及滤色器保护膜用组合物及使用这些组合物而得到的抗蚀膜和滤色器保护膜,所述树脂能对滤色器的各像素、用于保护滤色器的保护膜赋予高的平滑性,而且能提供在像素上形成保护膜的情况下、进而在保护膜上涂布涂布材料、层叠具有各种功能的涂膜的情况下用于形成前述保护膜的组合物、能够良好地涂敷前述涂布材料的组合物。
背景技术:
彩色液晶显示装置、有机el显示装置中使用的滤色器通常具有红(r)、绿(g)、蓝(b)等各彩色像素、和在其间出于提高显示对比度等目的而形成了黑色矩阵(bm)的基本构成。对于所述各像素及黑色矩阵,为了减少颜色不均等提高显示品质,要求高的平滑性。
为了达成滤色器的高平滑性,作为用于形成前述各彩色像素及黑色矩阵的组合物,要求形成均匀的膜厚、并且不会发生涂布不均、排斥、不会形成色斑的组合物。而且,为了达成滤色器的高平滑性而将在前述各彩色像素及黑色矩阵的边界产生的表面的凹凸隐藏,因此形成了滤色器保护膜。用于形成该滤色器保护膜的组合物也与用于形成各像素及黑色矩阵的组合物同样地要求高的平滑性。
为了对用于形成各彩色像素及黑色矩阵的组合物、用于形成滤色器保护膜的组合物赋予平滑性,可以使用氟系添加剂。例如,公开了含有使具有全氟烷基的自由基聚合性单体和具有聚亚烷基二醇链的自由基聚合性单体共聚而得到的含氟原子树脂的组合物(例如,参照专利文献1。)。
但是,对于专利文献1中记载的含有含氟原子树脂的组合物的涂膜,在表面含氟树脂会偏析。结果有进行再涂敷时容易产生涂布不均、排斥从而不能充分担保经再涂敷的涂膜的平滑性的问题。若直接使用这样平滑性不充分的涂膜来制造滤色器,则会变成显示品质差的滤色器。若为了避免该问题而避开产生涂膜上的涂布不均、排斥的区域来制造滤色器,则会引起滤色器制造中的成品率的恶化、生产成本的上升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-065865号公报
技术实现要素:
发明要解决的问题
本发明所要解决的问题在于,提供树脂、含有该树脂的抗蚀剂组合物、滤色器保护膜用组合物及使用这些组合物而得到的抗蚀膜及滤色器保护膜,所述树脂能对滤色器的各像素、用于保护滤色器的保护膜赋予高的平滑性,而且能够提供在像素上形成保护膜的情况下、进而在保护膜上涂布涂布材料、层叠具有各种功能的涂膜的情况下用于形成前述保护膜的组合物、能够良好地涂敷前述涂布材料的组合物。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究,结果发现,具有经嵌段化的羧基、具体而言下述通式所示的含氟原子的官能团的树脂具有表面活性功能,通过使组合物含有该树脂,能够达成抗蚀膜、滤色器保护膜等涂膜的平滑化,通过将经平滑化的涂膜放置在高温环境下例如150~300℃的环境下,含氟原子的官能团从经嵌段化的羧基脱离,涂膜表面的拒水性和拒油性会降低,由于前述树脂的含氟基的消失,涂膜表面的润湿性提高,因此容易层叠涂膜(容易再涂)等,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种含氟热分解性树脂,其特征在于,具有:具有聚合性单体的聚合物结构的主链(a)和下述通式(1)所示的具有官能团的侧链(b),
〔式中,r1、r2及r3各自为氢原子或碳原子数1~18的有机基团,r4为氟化烷基或聚(全氟亚烷基醚)链。y1为氧原子或硫原子。〕。
另外,本发明提供一种抗蚀剂组合物,其特征在于,包含前述含氟热分解性树脂。
另外,本发明提供一种滤色器保护膜用组合物,其特征在于,包含前述含氟热分解性树脂。
进而,本发明提供一种抗蚀膜,其特征在于,是使用前述抗蚀剂组合物而得到的。
进而,本发明提供一种滤色器保护膜,其特征在于,是使用前述滤色器保护膜用组合物而得到的。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种树脂,其能对滤色器的各像素、用于保护滤色器的保护膜赋予高的平滑性而且能够提供在像素上形成保护膜的情况下、进而在保护膜上涂布涂布材料、层叠具有各种功能的涂膜的情况下用于形成前述保护膜的组合物、能够良好地涂敷前述涂布材料的组合物。通过使用含有本发明的含氟热分解性树脂的抗蚀剂组合物、滤色器保护膜用组合物,从而能够得到平滑、并且容易进一步层叠涂膜的抗蚀膜、滤色器保护膜。另外,通过使半导体抗蚀剂组合物、半导体绝缘膜用组合物中含有本发明的含氟热分解性树脂,能够得到平滑、并且容易进一步层叠涂膜的半导体抗蚀膜、半导体绝缘膜、半导体防反射膜。
附图说明
图1为实施例1中得到的含氟热分解性树脂(1)的ir谱图。
图2为实施例1中得到的含氟热分解性树脂(1)的13c-nmr谱图。
图3为实施例1中得到的含氟热分解性树脂(1)的gpc图。
具体实施方式
本发明的含氟热分解性树脂的特征在于,具有:具有聚合性单体的聚合物结构的主链(a)和前述通式(1)所示的具有官能团的侧链(b)。
优选前述通式(1)所示的具有官能团的侧链(b)之中,r1、r2及r3各自为氢原子。
从得到表现优异的平滑性的含氟热分解性树脂的方面出发,前述通式(1)所示的具有官能团的侧链(b)中的r4优选为氟原子直接键合的碳原子的数目为1~6的氟化烷基、更优选为氟原子直接键合的碳原子的数目为4~6的氟化烷基、进一步优选为氟原子直接键合的碳原子的数目为6的氟化烷基。
作为前述优选的侧链(b),例如可以优选例示出下述中示出的侧链等。这些之中,对于式(1-1)所示的侧链,可使用工业上能获得的原料而得到,表面自由能量低,因此容易合成表现优异的平滑性的含氟热分解性树脂,因此优选。
本发明的含氟热分解性树脂在不损害本发明的效果的范围内可以含有除前述通式(1)以外的侧链(b')。作为前述侧链(b'),例如,可以例示出下述通式(1')所示的侧链。
(式中,r11、r21及r31各自为氢原子或碳原子数1~18的有机基团,r41为碳原子数1~18的有机基团,r31和r41可以彼此键合而形成以y11为杂原子的杂环,y11为氧原子或硫原子。)
从经嵌段化的羧基与复活的羧基的极性的差大、获得能够得到能兼顾涂膜的平滑性和再涂性的抗蚀膜、滤色器保护膜等固化涂膜的含氟热分解性树脂的方面出发,优选的是,前述通式(1')所示的具有官能团的侧链(b')之中,r11、r21及r31各自为氢原子,r41为碳原子数1~18的有机基团,y1为氧原子或硫原子,更优选下述式(1'-1)所示的侧链。
本发明的含氟热分解性树脂例如可以通下述方法有效地制造。
制法1:使具有羧基的聚合性单体(α)与下述通式(2)所示的乙烯基醚化合物反应而得到具有经嵌段化的羧基的聚合性单体后,使该聚合性单体聚合的方法,
〔式中,r1、r2及r3各自为氢原子或碳原子数1~18的有机基团,r4为氟化烷基或聚(全氟亚烷基醚)链。〕。
制法2:使利用具有羧基的聚合性单体(α)而得到的聚合物与前述通式(2)所示的乙烯基醚化合物反应的方法。
前述制法1中得到的含氟分解性树脂即是将作为前述聚合性单体(α)与通式(2)所示的乙烯基醚化合物的反应产物的具有经嵌段化的羧基的聚合性单体作为构成要素的树脂。另外,前述制法2中得到的含氟分解性树脂即是将以前述聚合性单体(α)为原料的聚合物和通式(2)所示的乙烯基醚化合物作为构成要素的树脂。
作为前述具有羧基的聚合性单体(α),例如可以优选例示出:(甲基)丙烯酸、衣康酸、中康酸、马来酸、富马酸、(甲基)丙烯酸羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基六氢邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基琥珀酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基马来酸酯、羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基四氢邻苯二甲酸酯等。其中,从廉价且容易处理的方面出发,优选(甲基)丙烯酸、更优选甲基丙烯酸。
需要说明的是,本发明中,“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一者或两者,“(甲基)丙烯酰基”是指甲基丙烯酰基和丙烯酰基中的一者或两者,“(甲基)丙烯酸”是指甲基丙烯酸和丙烯酸中的一者或两者。
作为前述通式(2)所示的乙烯基醚化合物,例如可列举出:3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-乙烯氧基辛烷、3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-乙烯氧基己烷等。其中从与使用前述聚合性单体(α)得到的聚合物的反应容易进行、并且在加热前后的极性差大、形成能兼顾固化涂膜的平滑性和再涂性的含氟热分解性树脂的方面出发,优选3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-乙烯氧基辛烷。
在前述制造方法1中得到具有经嵌段化的羧基的聚合性单体后使该聚合性单体聚合时、在制造方法2中得到使用具有羧基的聚合性单体(α)而得到的聚合物时,也可以在不损害本发明的效果的范围内组合使用除聚合性单体(α)以外的聚合性单体(γ)来获得聚合物。作为聚合性单体(γ),例如可列举出:丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺类、烯丙基化合物、乙烯基醚类、乙烯基酯类等。
作为前述丙烯酸酯类,例如可列举出:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸氯乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、三羟甲基丙烷单丙烯酸酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸甲氧基苄酯、丙烯酸糠基酯、丙烯酸四氢糠基酯等。
作为前述甲基丙烯酸酯类,例如可列举出:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸氯乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、三羟甲基丙烷单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸甲氧基苄酯、甲基丙烯酸糠基酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯等。
作为前述丙烯酰胺类,例如可列举出:丙烯酰胺、n-烷基丙烯酰胺(作为烷基,为碳原子数1~3烷基,例如,甲基、乙基、丙基)、n,n-二烷基丙烯酰胺(作为烷基,为碳原子数1~3的烷基)、n-羟基乙基-n-甲基丙烯酰胺、n-2-乙酰胺乙基-n-乙酰基丙烯酰胺等。
作为前述甲基丙烯酰胺类,例如可列举出:甲基丙烯酰胺、n-烷基甲基丙烯酰胺(作为烷基,为碳原子数1~3的烷基,例如甲基、乙基、丙基)、n,n-二烷基甲基丙烯酰胺(作为烷基,为碳原子数1~3的烷基)、n-羟基乙基-n-甲基甲基丙烯酰胺、n-2-乙酰胺乙基-n-乙酰基甲基丙烯酰胺等。
作为前述烯丙基化合物,例如可列举出:烯丙基酯类(例如,乙酸烯丙酯、己酸烯丙酯、辛酸烯丙酯、月桂酸烯丙酯、棕榈酸烯丙酯、硬脂酸烯丙酯、苯甲酸烯丙酯、乙酰乙酸烯丙酯、乳酸烯丙酯等)、烯丙氧基乙醇等。
作为前述乙烯基醚类,例如可列举出:己基乙烯基醚、辛基乙烯基醚、癸基乙烯基醚、乙基己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚、乙氧基乙基乙烯基醚、氯乙基乙烯基醚、1-甲基-2,2-二甲基丙基乙烯基醚、2-乙基丁基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚、二乙二醇乙烯基醚、二甲基氨基乙基乙烯基醚、二乙基氨基乙基乙烯基醚、丁基氨基乙基乙烯基醚、苄基乙烯基醚、四氢糠基乙烯基醚等、乙烯基酯类:丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、二乙基乙酸乙烯酯、乙烯基戊酸酯、己酸乙烯酯、氯乙酸乙烯酯、二氯乙酸乙烯酯、甲氧基乙酸乙烯酯、丁氧基乙酸乙烯酯、乳酸乙烯酯、β-苯基丁酸乙烯基酯、环己基羧酸乙烯酯等。
作为前述衣康酸二烷基酯类,可列举出:衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯等。作为富马酸的二烷基酯类或单烷基酯类,也可以举出富马酸二丁酯等、以及巴豆酸、衣康酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、马来酰基腈(マレイロニトリル)、苯乙烯等。
另外,作为聚合性单体(γ),也可以使用具有氧亚烷基的自由基聚合性单体。作为具有氧亚烷基的自由基聚合性单体,例如可列举出:聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·丙二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(四乙二醇·丁二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚四乙二醇·聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(三亚甲基二醇·四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚三亚甲基二醇·聚四亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚(丁二醇·三亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇·聚三亚甲基二醇单(甲基)丙烯酸酯等。
需要说明的是,前述“聚(乙二醇·丙二醇)”是指乙二醇与丙二醇的无规共聚物,“聚乙二醇·聚丙二醇”是指乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物,对于其他也同样。
作为前述具有氧亚烷基的自由基聚合性单体的市售品,例如可列举出:新中村化学工业株式会社制的“nkesteramp-10g”、“nkesteramp-20g”、“nkesteramp-60g”、日油株式会社制的“blemmerpme-100”、“blemmerpme-200”、“blemmerpme-400”、“blemmerpme-4000”、“blemmerpp-1000”、“blemmerpp-500”、“blemmerpp-800”、“blemmer70pep-350b”、“blemmer55pet-800”、“blemmer50poep-800b”、“blemmer10ppb-500b”、“blemmernkh-5050”、“blemmerap-400”、sartomer公司制的“sr604”等。自由基聚合性单体(γ)可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
进而,作为聚合性单体(γ),也可以在不损害本发明的效果的范围内使用具有氟化烷基、聚(全氟亚烷基醚)链的自由基聚合性单体。作为该自由基聚合性单体,例如可以优选例示出下述通式(γ1)所示的单体。
〔上述通式(γ1)中,r表示氢原子或甲基,l表示下述式(l-1)~(l-10)中的任1种基团,rf表示下述式(rf-1)~(rf-7)中的任1种基团。〕
-ocnh2n-(l-1)
-och2ch2och2-(l-2)
-cnf2n+1(rf-1)
-cnf2nh(rf-2)
-cnf2n-1(rf-3)
-cnf2n-3(rf-4)
-cmf2mocnf2ncf3(rf-5)
-ch2cmf2m(ocnf2n)locpf2pcf3(rf-6)
-cf2oc2f4oc2f4ocf3(rf-7)
上述式(rf-1)~(rf-4)中的n例如为1~6的整数,优选为4~6的整数。上述式(rf-5)中的m例如为1~18的整数,n为0~5的整数,并且m及n的总和为1~23。优选的是,m为1~5的整数,n为0~4的整数,并且m及n的合计为4~5。上述式(rf-6)中的m例如为1~6的整数,n为1~3的整数,1为1~20的整数,p为0~5的整数,并且,m、p及n与l的乘积的总和为2~71。优选的是,m为1~3的整数,n为1~3的整数,l为1~6的整数,p为0~2的整数,并且,m、p及n与1的乘积的总和为2~23。
作为前述具有氟化烷基、聚(全氟亚烷基醚)链的自由基聚合性单体的具体的例子,例如可以优选例示出下述聚合性单体(γ1-1)~(γ1-15)等。
式(γ1-1)~式(γ1-11)中的n例如为0~5。另外,(γ1-12)~(γ1-15)中的n例如为0~20。
另外,要得到本发明的含氟热分解性树脂时,也可以在不损害本发明的效果的范围内组合使用除前述通式(2)所示的化合物以外的乙烯基醚化合物和通式(2)所示的乙烯基醚化合物。作为这样的乙烯基醚化合物,例如可列举出:甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、环己基乙烯基醚等脂肪族乙烯基醚化合物;与它们相对应的脂肪族乙烯基硫醚化合物;2,3-二氢呋喃、3,4-二氢呋喃、2,3-二氢-2h-吡喃、3,4-二氢-2h-吡喃、3,4-二氢-2-甲氧基-2h-吡喃、3,4-二氢-4,4-二甲基-2h-吡喃-2-酮、3,4-二氢-2-乙氧基-2h-吡喃、3,4-二氢-2h-吡喃-2-羧酸钠等环状乙烯基醚化合物;与它们相对应的环状乙烯基硫醚化合物等。
在前述制法1中,使具有羧基的聚合性单体(α)与前述通式(2)所示的乙烯基醚化合物反应。由此得到具有经嵌段化的羧基的聚合性单体。反应条件例如可列举出在酸催化剂的存在下、在20~100℃左右进行加热的条件。而且,使具有经嵌段化的羧基的聚合性单体聚合时,可以在后述使聚合性单体(α)聚合的条件下进行。
在前述制法2中,作为使用聚合性单体(α)获得聚合物的方法,没有特别限制,例如可列举出使用自由基聚合引发剂、使聚合性单体(α)及根据需要使用的自由基聚合性单体(γ)在有机溶剂中聚合的方法等。作为此处使用的有机溶剂,优选酮类、酯类、酰胺类、亚砜类、醚类、烃类,具体而言,可列举出:丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二乙基醚、二异丙基醚、四氢呋喃、二噁烷、甲苯、二甲苯等。它们可以考虑沸点、相容性、聚合性来进行适宜选择。作为自由基聚合引发剂,例如可例示出过氧化苯甲酰等过氧化物、偶氮双异丁腈等偶氮化合物等。进而根据需要可以使用月桂基硫醇、2-巯基乙醇、硫代甘油、巯基乙酸乙酯、巯基乙酸辛酯等链转移剂。
在前述制法2中,前述聚合物与前述通式(2)所示的乙烯基醚化合物可以通过例如在酸催化剂的存在下、在20~100℃左右进行加热来反应。通过该反应,聚合物所具有的羧基进行嵌段化,得到具有前述通式(1)所示的结构的聚合物。对于前述经嵌段化的羧基,在高温环境下例如150~300℃的环境下,经嵌段化的乙烯基醚会脱离,再产生羧基。
本发明的含氟热分解性树脂由于含有氟原子,因此在涂膜表面发生偏析。在该表面上发生偏析的状态下,氟化烷基、聚(全氟亚烷基醚)链从含氟热分解性树脂脱离并挥发,从而涂膜表面的拒水性和拒油性降低。作为这样的现象的结果,发明人等认为可得到容易再涂的涂膜。
对于本发明的含氟热分解性树脂的数均分子量(mn),从与形成抗蚀膜、滤色器保护膜等固化涂膜的其他树脂的相容性良好的方面出发,优选1000~50000的范围、更优选1500~20000的范围、进一步优选2000~8000的范围。另外,从与形成固化涂膜的其他树脂的相容性良好的方面出发,重均分子量(mw)优选1000~100000的范围、更优选5000~70000的范围。
本发明中,需要说明的是,数均分子量(mn)及重均分子量(mw)是基于凝胶浸透色谱法(以下,简记为“gpc”。)测定进行了聚苯乙烯换算的值。需要说明的是,gpc的测定条件如下。
[gpc测定条件]
测定装置:tosohcorporation制“hlc-8220gpc”、
柱:tosohcorporation制保护柱“hhr-h”(6.0mmi.d.×4cm)+tosohcorporation制“tsk-gelgmhhr-n”(7.8mmi.d.×30cm)+tosohcorporation制“tsk-gelgmhhr-n”(7.8mmi.d.×30cm)+tosohcorporation制“tsk-gelgmhhr-n”(7.8mmi.d.×30cm)+tosohcorporation制“tsk-gelgmhhr-n”(7.8mmi.d.×30cm)
检测器:elsd(alltech公司制“elsd2000”)
数据处理:tosohcorporation制“gpc-8020modelii数据分析版本4.30”
测定条件:柱温度40℃
展开溶剂四氢呋喃(thf)
流速1.0ml/分钟
试样:用微孔过滤器对以树脂固体成分换算为1.0质量%的四氢呋喃溶液进行过滤所得的物质(5μl)。
标准试样:根据前述“gpc-8020modelii数据分析版本4.30”的测定手册,使用分子量已知的下述的单分散聚苯乙烯。
(单分散聚苯乙烯)
tosohcorporation制“a-500”
tosohcorporation制“a-1000”
tosohcorporation制“a-2500”
tosohcorporation制“a-5000”
tosohcorporation制“f-1”
tosohcorporation制“f-2”
tosohcorporation制“f-4”
tosohcorporation制“f-10”
tosohcorporation制“f-20”
tosohcorporation制“f-40”
tosohcorporation制“f-80”
tosohcorporation制“f-128”
tosohcorporation制“f-288”
tosohcorporation制“f-550”
对于本发明的含氟热分解性树脂中的氟原子的含有率,从与用于形成固化涂膜的其他树脂的相容性良好、并且得到平滑性优异的固化涂膜的方面出发,以该含氟热分解性树脂的质量为基准,优选1~35质量%的范围、更优选5~30质量%的范围、进一步优选10~25质量%的范围。需要说明的是,前述氟原子的含有率由氟原子的质量相对于本发明的含氟热分解性树脂的制备中使用的原料的总量的比率来算出。
本发明的抗蚀剂组合物的特征在于,包含本发明的含氟热分解性树脂。具体而言,作为本发明的抗蚀剂组合物,例如可列举出:光致抗蚀剂组合物、彩色抗蚀剂组合物等。前述光致抗蚀剂组合物例如包含本发明的含氟热分解性树脂和光致抗蚀剂,该光致抗蚀剂例如包含(1)碱可溶性树脂、(2)辐射线感应性物质(感光性物质)、(3)溶剂。
作为前述(1)碱可溶性树脂,例如可列举出:对于作为在抗蚀剂的图案化时使用的显影液的碱性溶液可溶的树脂。作为前述碱可溶性树脂的例子,例如可列举出将选自苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚、间苯三酚、氢醌等芳香族羟基化合物及它们的烷基取代或卤素取代芳香族化合物中的至少1种与甲醛、乙醛、苯甲醛等醛化合物缩合而得到的酚醛清漆树脂、邻乙烯基苯酚、间乙烯基苯酚、对乙烯基苯酚、α-甲基乙烯基苯酚等乙烯基苯酚化合物及它们的卤素取代化合物的聚合物或共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等丙烯酸系或甲基丙烯酸系聚合物或者共聚物、聚乙烯醇、进而借助上述各种树脂的一部分羟基导入醌二叠氮基、萘醌叠氮基、芳香族叠氮基、芳香族肉桂酰基等辐射线感应性基团而得到的改性树脂等。这些碱可溶性树脂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
进而,作为前述碱可溶性树脂,可以使用在分子中包含羧酸、磺酸等的酸性基团的氨基甲酸酯树脂,另外,也可以将该氨基甲酸酯树脂与上述的碱可溶型树脂组合使用。
作为本发明的抗蚀剂组合物中使用的(2)辐射线感应性物质(感光性物质),只要是通过与上述碱可溶性树脂混合并照射紫外线、远紫外线、准分子激光、x射线、电子射线、离子射线、分子射线、γ射线等而使碱可溶性树脂在显影液中的溶解性发生变化的物质就可以使用。
作为前述辐射线感应性物质,例如可列举出:醌二叠氮系化合物、重氮系化合物、二叠氮系化合物、鎓盐化合物、卤代有机化合物、卤代有机化合物与有机金属化合物的混合物、有机酸酯化合物、有机酸酰胺化合物、有机酸酰亚胺化合物、以及日本特开昭59-152号公报中记载的聚(烯烃砜)化合物等。
作为前述醌二叠氮系化合物,例如可列举出:1,2-苯醌叠氮-4-磺酸酯、1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸酯、1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸酯、2,1-萘醌二叠氮-4-磺酸酯、2,1-萘醌二叠氮-5-磺酸酯、以及1,2-苯醌叠氮-4-磺酰氯、1,2-萘醌二叠氮-4-磺酰氯、1,2-萘醌二叠氮-5-磺酰氯、2,1-萘醌二叠氮-4-磺酰氯、2,1-萘醌二叠氮-5-磺酰氯等醌二叠氮衍生物的磺酰氯等。
作为前述重氮化合物,例如可列举出:对重氮二苯胺与甲醛或乙醛的缩合物的盐,为例如六氟磷酸盐、四氟硼酸盐、高氯酸盐或者高碘酸盐与上述缩合物的反应产物的重氮树脂无机盐、usp3300309号说明书所记载那样的、为上述缩合物与磺酸类的反应产物的重氮树脂有机盐等。
作为前述叠氮化合物及二叠氮化合物,例如可列举出:日本特开昭58-203438号公报中记载的叠氮查尔酮酸、二叠氮亚苄基甲基环己酮类及叠氮肉桂基亚苯乙酮类、日本化学会刊no.12、p1708-1714(1983年)中记载的芳香族叠氮化合物或芳香族二叠氮化合物等。
作为前述卤代有机化合物,例如,只要是有机化合物的卤代物就可以使用,作为具体例,也可以举出含卤素噁二唑系化合物、含卤素三嗪系化合物、含卤素苯乙酮系化合物、含卤素二苯甲酮系化合物、含卤素亚砜系化合物、含卤素砜系化合物、含卤素噻唑系化合物、含卤素噁唑系化合物、含卤素三唑系化合物、含卤素2-吡喃酮系化合物、含卤素脂肪族烃系化合物、含卤素芳香族烃系化合物、其他的含卤素杂环状化合物、氧亚硫基卤(sulfenylhalide)系化合物等各种化合物、进而例如三(2,3-二溴丙基)磷酸酯、三(2,3-二溴-3-氯丙基)磷酸酯、氯四溴甲烷、六氯苯、六溴苯、六溴环十二烷、六溴联苯、三溴苯基烯丙基醚、四氯双酚a、四溴双酚a、双(溴乙基醚)四溴双酚a、双(氯乙基醚)四氯双酚a、三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯、2,2-双(4-羟基-3,5-二溴苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基乙氧基-3,5-二溴苯基)丙烷等作为卤素系阻燃剂使用的化合物、二氯苯基三氯乙烷等作为有机氯系农药使用的化合物等。
作为前述有机酸酯,例如可列举出羧酸酯、磺酸酯等。另外,作为前述有机酸酰胺,可列举出羧酸酰胺、磺酸酰胺等。进而,作为有机酸酰亚胺,可列举出羧酸酰亚胺、磺酸酰亚胺等。这些辐射线感应性物质可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
在前述光致抗蚀剂组合物中,对于辐射线感应性物质的配混比率,相对于碱可溶性树脂100质量份,优选10~200质量份的范围、更优选50~150质量份的范围。
作为本发明的抗蚀剂组合物中使用的(3)溶剂,例如可列举出:丙酮、甲乙酮、环己酮、环戊酮、环庚酮、2-庚酮、甲基异丁基酮、丁内酯等酮类;甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇等醇类;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二噁烷等醚类;
乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚等醇醚类;甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯类、2-氧丙酸甲酯、2-氧丙酸乙酯、2-氧丙酸丙酯、2-氧丙酸丁酯、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-甲氧基丙酸丁酯等单羧酸酯类;
溶纤剂乙酸酯、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯等溶纤剂酯类;丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丁基醚乙酸酯等丙二醇类;二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚等二乙二醇类;三氯乙烯、氟利昂溶剂、hcfc、hfc等卤代烃类;全氟辛烷这样的完全氟化溶剂类、甲苯、二甲苯等芳香族类;二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、n-甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮等极性溶剂等、出版书籍《溶剂袖珍手册》(有机合成化学协会编、ohmsha,ltd.)中记载的溶剂。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为本发明的抗蚀剂组合物的又一个具体的形态的彩色抗蚀剂组合物,例如包含本发明的含氟热分解性树脂和彩色抗蚀剂,该彩色抗蚀剂例如包含(1)碱可溶性树脂、(4)聚合性化合物、(5)着色剂。
作为彩色抗蚀剂组合物中使用的(1)碱可溶性树脂,例如可以使用前述光致抗蚀剂组合物中使用的碱可溶性树脂等。
前述(4)聚合性化合物只要是具有通过紫外线等活性能量射线照射能聚合或交联反应的光聚合性官能团的化合物就可以没有特别限定地使用。作为这样的(4)聚合性化合物,例如可列举出:(甲基)丙烯酸等不饱和羧酸、单羟基化合物与不饱和羧酸的酯、脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯、芳香族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯、通过不饱和羧酸与多元羧酸及前述的脂肪族多羟基化合物、芳香族多羟基化合物等多羟基化合物的酯化反应得到的酯、使多异氰酸酯化合物与含(甲基)丙烯酰基羟基化合物反应而得到的具有氨基甲酸酯骨架的聚合性化合物等。
作为前述脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,例如可列举出:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甘油酯等(甲基)丙烯酸酯。另外,也可以举出将这些丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸的部分替换为衣康酸的衣康酸酯、替换为巴豆酸的巴豆酸酯、或替换为马来酸的马来酸酯等。
作为前述芳香族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,例如可列举出:氢醌二(甲基)丙烯酸酯、间苯二酚二(甲基)丙烯酸酯、邻苯三酚三(甲基)丙烯酸酯等。另外,通过不饱和羧酸、多元羧酸及多羟基化合物的酯化反应得到的酯可以为单一物质,也可以为混合物。作为这样的酯,例如可列举出:由(甲基)丙烯酸、邻苯二甲酸及乙二醇得到的酯、由(甲基)丙烯酸、马来酸及二乙二醇得到的酯、由(甲基)丙烯酸、对苯二甲酸及季戊四醇得到的酯、由(甲基)丙烯酸、己二酸、丁二醇及甘油得到的酯等。
作为使前述多异氰酸酯化合物与含(甲基)丙烯酰基羟基化合物反应而得到的具有氨基甲酸酯骨架的聚合性化合物,可列举出:六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯;环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环式二异氰酸酯;甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯与(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、3-羟基〔1,1,1-三(甲基)丙烯酰氧基甲基〕丙烷等具有(甲基)丙烯酰基的羟基化合物的反应产物。
作为除上述以外的本发明中使用的(4)聚合性化合物,例如可列举出:乙烯双(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺;邻苯二甲酸二烯丙酯等烯丙基酯;二乙烯基邻苯二甲酸酯等具有乙烯基的化合物等。
另外,作为前述(4)聚合性化合物,可以使用具有酸基的聚合性化合物。作为该具有酸基的聚合性化合物,例如为脂肪族多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,优选使脂肪族多羟基化合物的未反应的羟基与非芳香族羧酸酐反应而具有酸基的多官能单体。另外,特别优选对前述脂肪族多羟基化合物使用季戊四醇、二季戊四醇而得到者。这些单体可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,也可以组合使用具有酸基的单体和不具有酸基的单体。
进而,作为具有酸基的多官能聚合性化合物的优选的具体例,例如可列举出:自东亚合成株式会社作为“aronixto-1382”而市售的以二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯及二季戊四醇五丙烯酸酯的琥珀酸酯为主成分的混合物。该多官能聚合性化合物也可以与其他多官能聚合性化合物组合使用。
对于前述具有酸基的多官能聚合性化合物的酸值,从显影性、固化性等良好的方面出发,优选0.1~40的范围、更优选5~30的范围。另外,优选的是,在组合使用2种以上不同的酸值的多官能聚合性化合物的情况、组合使用不具有酸基的多官能聚合性化合物的情况下,将全部多官能聚合性化合物混合后的混合物的酸值变为上述的范围内。
在前述彩色抗蚀剂组合物中,在全部固体成分中,前述(4)聚合性化合物的含有比率优选为5~80质量%的范围、更优选为10~70质量%的范围、进一步优选为20~50质量%的范围。另外,前述(4)聚合性化合物相对于后述(5)着色剂的比率优选为5~200质量%、更优选为10~100质量%的范围、进一步优选为20~80质量%的范围。
作为前述(5)着色剂,只要能着色,无论是颜料还是染料均可以没有特别限制地使用。另外,颜料也可以使用有机颜料、无机颜料中任意者。作为前述有机颜料,可以使用红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、黄色颜料、紫色颜料、橙色颜料、棕色颜料等各色相的颜料。另外,作为有机颜料的化学结构,例如可列举出:偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、苯并咪唑酮系、异吲哚啉酮系、二噁嗪系、阴丹士林(indanthrene)系、苝系等。需要说明的是,下述的“c.i.”是指颜色索引(colourindex)。
作为前述红色颜料,例如可列举出:c.i.颜料红(pigmentred)1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276等。这些之中,优选c.i.颜料红48:1、122、168、177、202、206、207、209、224、242或254,更优选c.i.颜料红177、209、224或254。
作为前述绿色颜料,例如,可列举出:c.i.颜料绿(pigmentgreen)1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等。这些之中,优选c.i.颜料绿7、36或58。
作为前述蓝色颜料,例如可列举出:c.i.颜料蓝(pigmentblue)1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79等。这些之中,优选c.i.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4、或15:6,更优选c.i.颜料蓝15:6。
作为前述黄色颜料,例如可列举出:c.i.颜料黄(pigmentyellow)1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208等。这些之中,优选c.i.颜料黄83、117、129、138、139、150、154、155、180或185,更优选c.i.颜料黄83、138、139、150或180。
作为前述紫色颜料,例如可列举出:c.i.颜料紫(pigmentviolet)1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50等。这些之中,优选c.i.颜料紫19或23,更优选c.i.颜料紫23。
作为前述橙色颜料,例如可列举出:c.i.颜料橙(pigmentorange)1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79等。这些之中,优选c.i.颜料橙38或71。
由于液晶显示装置及有机el显示装置中使用的滤色器的三原色的各像素为红(r)、绿(g)、蓝(b),因此可以将前述红色颜料、绿色颜料及蓝色颜料作为主成分、出于提高颜色再现性的目的而使用黄色、紫色、橙色等颜色的有机颜料作为色相调整。
另外,作为前述无机颜料,例如可列举出:硫酸钡、硫酸鉛、氧化钛、铬黄、印度红(bengala)、氧化铬等。
需要说明的是,为了提高彩色液晶显示装置及有机el显示装置的亮度,前述有机颜料的平均粒径优选1μm以下、更优选0.5μm以下、进一步优选0.3μm以下。优选对有机颜料进行分散处理以变成这些平均粒径来使用。另外,前述有机颜料的平均一次粒径优选100nm以下、更优选50nm以下、进一步优选40nm以下、特别优选10~30nm的范围。需要说明的是,有机颜料的平均粒径是利用动态光散射式粒度分布计测定的,可以利用例如日机装株式会社制的nanotrac粒度分布测定装置“upa-ex150”、“upa-ex250”等进行测定。
作为在为了形成黑色矩阵(bm)而使用前述彩色抗蚀剂组合物的情况下使用的(5)着色剂,只要是黑色就没有特别限定,可列举出:炭黑、灯黑、乙炔黑、骨黑、热裂炭黑、槽法炭黑、炉黑、石墨、铁黑、钛黑等。另外,可以混合2种以上有机颜料、通过混色来组合为黑色。这些之中,从遮光率、图像特性的观点出发,优选炭黑、钛黑。
作为前述炭黑的市售品,例如可列举出:三菱化学株式会社制的ma7、ma8、ma11、ma100、ma100r、ma220、ma230、ma600、#5、#10、#20、#25、#30、#32、#33、#40、#44、#45、#47、#50、#52、#55、#650、#750、#850、#950、#960、#970、#980、#990、#1000、#2200、#2300、#2350、#2400、#2600、#3050、#3150、#3250、#3600、#3750、#3950、#4000、#4010、oil7b、oil9b、oil11b、oil30b、oil31b等,可列举出:evonikjapanco.,ltd.制的printex3、printex3op、printex30、printex30op、printex40、printex45、printex55、printex60、printex75、printex80、printex85、printex90、printexa、printexl、printexg、printexp、printexu、printexv、printexg、specialblack550、specialblack350、specialblack250、specialblack100、specialblack6、specialblack5、specialblack4、colorblackfw1、colorblackfw2、colorblackfw2v、colorblackfw18、colorblackfw18、colorblackfw200、colorblacks160、colorblacks170等,可列举出:cabotjapank.k.制的monarch120、monarch280、monarch460、monarch800、monarch880、monarch900、monarch1000、monarch1100、monarch1300、monarch1400、monarch4630、regal99、regal99r、regal415、regal415r、regal250、regal250r、regal330、regal400r、regal55r0、regal660r、blackpearls480、pearls130、vulcanxc72r、elftex-8等,可列举出:コロンビヤンカーボン社制的raven11、raven14、raven15、raven16、raven22raven30、raven35、raven40、raven410、raven420、raven450、raven500、raven780、raven850、raven890h、raven1000、raven1020、raven1040、raven1060u、raven1080u、raven1170、raven1190u、raven1250、raven1500、raven2000、raven2500u、raven3500、raven5000、raven5250、raven5750、raven7000等。
上述炭黑之中,作为具有滤色器的黑色矩阵所要求的高的光学浓度及高的表面电阻率的炭黑,优选使用被树脂覆盖的炭黑。需要说明的是,被树脂覆盖的炭黑例如可以通过日本特开平9-26571号公报、日本特开平9-71733号公报、日本特开平9-95625号公报、日本特开平9-238863号公报或日本特开平11-60989号公报中记载的方法对公知的炭黑进行处理来得到。
另外,作为前述钛黑的制作方法,可列举出:日本特开昭49-5432号公报中记载的将二氧化钛和金属钛的混合物在还原气氛下加热使其还原的方法、日本特开昭57-205322号公报中记载的将通过四氯化钛的高温水解得到的超微细二氧化钛在含有氢的还原气氛中还原的方法、日本特开昭60-65069号公报及日本特开昭61-201610号公报中记载的将二氧化钛或氢氧化钛在氨存在下进行高温还原的方法、日本特开昭61-201610号公报中记载的使二氧化钛或氢氧化钛上附着钒化合物、在氨存在下进行高温还原的方法等。作为钛黑的市售品,例如可列举出mitsubishimaterialscorporation制的钛黑10s、12s、13r、13m、13m-c等。
作为混合2种以上有机颜料、通过混色制成黑色的组合,可列举出将红色、绿色、蓝色这三种颜色的颜料混合而得到的黑色颜料。作为为了制备黑色颜料而能混合使用的色料,可列举出:维多利亚纯蓝(victoriapureblue)(c.i.42595)、金胺o(c.i.41000)、阳离子亮黄素(cathilonbrilliantflavin,basic13)、罗丹明(rhodamine)6gcp(c.i.45160)、罗丹明b(c.i.45170)、番红ok70:100(c.i.50240)、罂红x(c.i.42080)、no.120/雷奥诺尔黄(lionolyellow)(c.i.21090)、雷奥诺尔黄(lionolyellow)gro(c.i.21090)、symulerfastyellow)8gf(c.i.21105)、联苯胺黄4t-564d(c.i.21095)、symulerfastred4015(c.i.12355)、雷奥诺尔红(lionolred7b4401(c.i.15850)、fastogenbluetgr-l(c.i.74160)、雷奥诺尔蓝(lionolblue)sm(c.i.26150)、雷奥诺尔蓝(lionolblue)es(c.i.颜料蓝15:6)、lionogenredgd(c.i.颜料红168)、雷奥诺尔绿(lionolgreen)2ys(c.i.颜料绿36)等。
作为为了制备黑色颜料而能混合使用的其他色料,例如可列举出:c.i.黄色颜料20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、153、154、166、c.i.橙色颜料36、43、51、55、59、61、c.i.红色颜料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、c.i.紫色颜料19、23、29、30、37、40、50、c.i.蓝色颜料15、15:1、15:4、22、60、64、c.i.绿色颜料7、c.i.棕色颜料23、25、26等。
另一方面,使用炭黑作为黑色颜料的情况下,平均一次粒径优选0.01~0.08μm的范围,从显影性良好的方面出发,更优选0.02~0.05μm的范围。另外,使用的炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(以下,简记为“dbp”。)吸收量优选40~100cm3/100g的范围,从分散性·显影性良好的方面出发,更优选50~80cm3/100g的范围。进而,使用的炭黑的利用bet法得到的比表面积优选50~120m2/g的范围,从分散稳定性良好的方面出发,更优选60~95m2/g的范围。
另外,对于炭黑,颗粒形状与有机颜料等不同,以被称作1次颗粒熔接而成的结构的状态存在,另外有时通过后处理在颗粒表面形成微细的细孔。因此,为了表示炭黑的颗粒形状,通常优选除了通过与前述有机颜料相同的方法求出的1次颗粒的平均粒径以外,还对dbp吸收量(jisk6221)和利用bet法得到的比表面积(jisk6217)进行测定,作为结构、细孔量的指标。
另外,作为本发明中使用的着色剂,也可以使用染料。作为这样的染料,例如可列举出:偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亚胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料、呫吨系染料等。
作为前述偶氮系染料,例如可列举出:c.i.酸性黄11、c.i.酸性橙7、c.i.酸性红37、c.i.酸性红180、c.i.酸性蓝29、c.i.直接红28、c.i.直接红83、c.i.直接黄12、c.i.直接橙26、c.i.直接绿28、c.i.直接绿59、c.i.活性黄2、c.i.活性红17、c.i.活性红120、c.i.活性黑5、c.i.分散橙5、c.i.分散红58、c.i.分散蓝165、c.i.碱性蓝41、c.i.碱性红18、c.i.媒染红7、c.i.媒染黄5、c.i.媒染黑7等。
作为前述蒽醌系染料,例如可列举出:c.i.还原蓝4、c.i.酸性蓝40、c.i.酸性绿25、c.i.活性蓝19、c.i.活性蓝49、c.i.分散红60、c.i.分散蓝56、c.i.分散蓝60等。
作为前述酞菁系染料,例如可列举出c.i.还原蓝5等,作为前述醌亚胺系染料,例如可列举出c.i.碱性蓝3、c.i.碱性蓝9等,作为前述喹啉系染料,例如可列举出:c.i.溶剂黄33、c.i.酸性黄3、c.i.分散黄64等,作为前述硝基系染料,例如可列举出:c.i.酸性黄1、c.i.酸性橙3、c.i.分散黄42等。作为前述次甲基系染料,例如可列举出c.i.分散黄201等。作为前述呫吨系染料,例如可列举出c.i.酸性红289等。
上述举出的(5)着色剂中,从最终得到的涂膜的耐光性、耐候性及坚牢性优异的方面出发,优选使用颜料,但为了进行色相的调整,也可以根据需要在颜料中组合使用染料。
前述彩色抗蚀剂组合物中的前述(5)着色剂在全部固体成分中的含有比率优选为1质量%以上、更优选为5~80质量%的范围、进一步优选为5~70质量%的范围。
另外,在将前述彩色抗蚀剂组合物用于滤色器的红(r)、绿(g)、蓝(b)的各像素的形成的情况下,本发明的彩色抗蚀剂组合物中的前述(5)着色剂在全部固体成分中的含有比率优选为5~60质量%的范围、更优选为10~50质量%的范围。
进而,在将前述彩色抗蚀剂组合物用于滤色器的黑色矩阵的形成的情况下,彩色抗蚀剂组合物中的(5)着色剂的含有比率在全部固体成分中优选为20~80质量%的范围、更优选为30~70质量%的范围。
对于前述彩色抗蚀剂组合物,在(5)着色剂为颜料的情况下,优选预先制备通过使用分散剂并使其在有机溶剂中分散进行制备而成的颜料分散液来使用。作为前述分散剂,可列举出:表面活性剂;颜料的中间体或者衍生物;染料的中间体或者衍生物;聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、聚酯系树脂、丙烯酸系树脂等树脂型分散剂等。这些之中,优选具有氮原子的接枝共聚物、具有氮原子的丙烯酸系嵌段共聚物、氨基甲酸酯树脂分散剂等。由于这些分散剂具有氮原子,因此通过使氮原子对颜料表面具有亲和性、提高除氮原子以外的部分对介质的亲和性,从而分散稳定性提高。需要说明的是,这些分散剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为前述分散剂的市售品,可列举出:efkachemicalsco.,ltd.制的“efka”系列(“efka46”等);bykjapank.k.制的“disperbyk”系列、“byk”系列(“byk-160”、“byk-161”、“byk-2001”等);lubrizoljapanltd.制的“solsperse”系列;信越化学工业株式会社制的“kp”系列、共荣社化学株式会社制的“polyflow”系列;楠本化成株式会社制的“disparlon”系列;ajinomotofine-technoco.,inc.制的“ajisper”系列(“ajisperpb-814”等)等。
另外,作为前述颜料分散液的制备时使用的有机溶剂,例如可列举出:丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等乙酸酯系溶剂;乙氧基丙酸酯等丙酸酯系溶剂;甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族系溶剂;丁基溶纤剂、丙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇二甲醚等醚系溶剂;甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂;己烷等脂肪族烃系溶剂;n,n-二甲基甲酰胺、γ-丁内酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮等氮化合物系溶剂;γ-丁内酯等内酯系溶剂;氨基甲酸酯等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为前述颜料分散液的制备方法,可列举出:经(5)着色剂的混炼分散工序及微分散工序的方法、仅通过微分散工序进行的方法等。前述混炼分散工序中,将(5)着色剂、(1)碱可溶性树脂的一部分、及根据需要使用的前述分散剂混合并进行混炼。混炼中使用的设备可列举出:二辊磨、三辊磨、球磨机、滚筒筛(trommel)、分散机、捏合机、共捏合机、均质器、混合器、单轴或者双轴的挤出机等,通过使用这些混炼机,边施加强剪切力边进行分散,从而能够将着色剂分散。另外,优选的是,(5)着色剂在进行上述混炼前,预先通过盐磨法等将颗粒尺寸微细化。
另一方面,在前述微分散工序中,通过使用分散机,将向前述混炼分散工序中得到的包含(5)着色剂的组合物中加入溶剂而成的物质、或者混合(5)着色剂、(1)碱可溶性树脂、溶剂及根据需要使用的前述分散剂而成的物质与玻璃、氧化锆、陶瓷的微粒的分散用介质一起混合分散,能够将(5)着色剂的颗粒分散至达到接近一次颗粒的微小的状态。
另外,从提高滤色器的透过率、对比度等观点出发,(5)着色剂的一次颗粒的平均粒径优选为10~100nm、更优选为10~60nm。需要说明的是,该(5)着色剂的平均粒径是利用动态光散射式粒度分布计测定,可以利用例如日机装株式会社制的nanotrac粒度分布测定装置“upa-ex150”、“upa-ex250”等进行测定。
本发明的抗蚀剂组合物的含氟热分解性树脂的含量因抗蚀剂组合物的种类、涂敷方法、目标膜厚等而异,但由于少量添加即能表现出本发明的上述效果,因此相对于抗蚀剂组合物中的固体成分100质量份,优选0.0001~10质量份、更优选0.00001~5质量份、进一步优选0.01~2质量份。
本发明的滤色器保护膜用组合物的特征在于,包含本发明的含氟热分解性树脂。滤色器保护膜用组合物可以使用活性能量射线固化型树脂或活性能量射线固化性单体作为其主成分。需要说明的是,前述活性能量射线固化型树脂和活性能量射线固化性单体可以各自单独使用,也可以组合使用。
前述活性能量射线固化型树脂例如可列举出:氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂、聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂、丙烯酸类(甲基)丙烯酸酯树脂、含马来酰亚胺基树脂等。
其中使用的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂可列举出:使脂肪族多异氰酸酯化合物或芳香族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物反应而得到的具有氨基甲酸酯键和(甲基)丙烯酰基的树脂等。
作为前述脂肪族多异氰酸酯化合物,例如可列举出:四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、七亚甲基二异氰酸酯、八亚甲基二异氰酸酯、十亚甲基二异氰酸酯、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、3-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化苯二甲基二异氰酸酯、氢化四甲基苯二甲基二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯等,另外,作为芳香族多异氰酸酯化合物,可列举出:甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯等。
作为前述含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物,例如可列举出:(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羟基丁酯、1,5-戊二醇单(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇单(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯等2元醇的单(甲基)丙烯酸酯;三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、双(2-(甲基)丙烯酰氧基乙基)羟基乙基异氰脲酸酯等3元醇的单或二(甲基)丙烯酸酯、或将这些醇羟基的一部分用ε-己内酯进行了改性而得到的含羟基单及二(甲基)丙烯酸酯;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等具有单官能的羟基和3官能以上的(甲基)丙烯酰基的化合物、或将该化合物进而用ε-己内酯进行了改性而得到的含羟基多官能(甲基)丙烯酸酯;二丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等具有氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物;聚乙二醇-聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚氧亚丁基-聚氧亚丙基单(甲基)丙烯酸酯等具有嵌段结构的氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物;聚(乙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯、聚(丙二醇-四亚甲基二醇)单(甲基)丙烯酸酯等具有无规结构的氧亚烷基链的(甲基)丙烯酸酯化合物等。
上述脂肪族多异氰酸酯化合物或芳香族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物的反应例如可以在氨基甲酸酯化催化剂的存在下、通过常规方法进行。此处可使用的氨基甲酸酯化催化剂具体而言可列举出:吡啶、吡咯、三乙胺、二乙胺、二丁胺等胺类;三苯基膦、三乙基膦等膦类;二丁基锡二月桂酸酯、辛基锡三月桂酸酯、辛基锡二乙酸酯、二丁基锡二乙酸酯、辛酸锡等有机锡化合物;辛酸锌等有机金属化合物。
这些氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂中,从固化涂膜的透明性优异、并且对活性能量射线的灵敏度良好、固化性优异的方面出发,使脂肪族多异氰酸酯化合物与含羟基(甲基)丙烯酸酯化合物反应而得到的物质是特别优选的。
接着,不饱和聚酯树脂例如可列举出通过α,β-不饱和二元酸或其酸酐、除该二元酸或其酸酐以外的二元酸及二醇类的缩聚而得到的固化性树脂等。作为α,β-不饱和二元酸或其酸酐,例如,可列举出:马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、柠康酸、氯马来酸、及它们的酯等。
作为除α,β-不饱和二元酸或其酸酐以外的二元酸、其酸酐,例如可列举出:芳香族饱和二元酸、脂肪族二元酸、脂环族饱和二元酸及它们的酸酐等。作为芳香族饱和二元酸或其酸酐,例如可列举出:邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、卤代邻苯二甲酸酐及它们的酯等。作为脂肪族二元酸、脂环族饱和二元酸及它们的酸酐,例如可列举出:草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、戊二酸、六氢邻苯二甲酸酐及它们的酯等。作为二醇类,可列举出:乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-甲基丙烷-1,3-二醇、新戊二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、双酚a、氢化双酚a、乙二醇碳酸酯、2,2-二(4-羟基丙氧基二苯基)丙烷等,此外,环氧乙烷、环氧丙烷等氧化物也同样可以使用。
接着,作为环氧乙烯基酯树脂,例如可列举出:双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等使环氧树脂的环氧基与(甲基)丙烯酸反应而得到的环氧乙烯基酯树脂等。
作为含马来酰亚胺基树脂,例如可列举出:将n-羟基乙基马来酰亚胺和异佛尔酮二异氰酸酯进行氨基甲酸酯化而得到的2官能马来酰亚胺氨基甲酸酯化合物、将马来酰亚胺乙酸和聚四亚甲基二醇酯化而得到的2官能马来酰亚胺酯化合物、将马来酰亚胺己酸和季戊四醇的四环氧乙烷加成物酯化而得到的4官能马来酰亚胺酯化合物、将马来酰亚胺乙酸和多元醇化合物酯化而得到的多官能马来酰亚胺酯化合物等。这些活性能量射线固化型树脂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为前述活性能量射线固化性单体,例如可列举出:乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、数均分子量处于150~1000的范围的聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、数均分子量处于150~1000的范围的聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸酯新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚a二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性二季戊四醇的六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、ε-己内酯改性二季戊四醇的五(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸异硬脂基酯等(甲基)丙烯酸脂肪族烷基酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、3-氯-2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸-2-丁氧基乙酯、2-(二乙基氨基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(二甲基氨基)乙基(甲基)丙烯酸酯、γ-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、苯氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇-聚丁二醇(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、甲氧基化环癸三烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯;马来酰亚胺、n-甲基马来酰亚胺、n-乙基马来酰亚胺、n-丙基马来酰亚胺、n-丁基马来酰亚胺、n-己基马来酰亚胺、n-辛基马来酰亚胺、n-十二烷基马来酰亚胺、n-硬脂基马来酰亚胺、n-苯基马来酰亚胺、n-环己基马来酰亚胺、2-马来酰亚胺乙基-乙基碳酸酯、2-马来酰亚胺乙基-丙基碳酸酯、n-乙基-(2-马来酰亚胺乙基)氨基甲酸酯、n,n-六亚甲基双马来酰亚胺、聚丙二醇-双(3-马来酰亚胺丙基)醚、双(2-马来酰亚胺乙基)碳酸酯、1,4-二马来酰亚胺环己烷等马来酰亚胺类等。
这些之中,特别是从固化涂膜的硬度优异的方面出发,优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等3官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。这些活性能量射线固化性单体可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
本发明的滤色器保护膜用组合物可以在涂布到基材上后通过照射活性能量射线来形成固化涂膜。该活性能量射线是指紫外线、电子射线、α射线、β射线、γ射线这样的电离辐射线。在照射紫外线作为活性能量射线来形成固化涂膜的情况下,优选在活性能量射线固化型组合物中添加光聚合引发剂来提高固化性。另外,如果需要还可以进而添加光敏剂来提高固化性。另一方面,在使用电子射线、α射线、β射线、γ射线这样的电离辐射线的情况下,即使不使用光聚合引发剂、光敏剂也会迅速地固化,因此不需要特别添加光聚合引发剂、光敏剂。
作为前述光聚合引发剂,可列举出分子内裂解型光聚合引发剂及夺氢型光聚合引发剂。作为分子内裂解型光聚合引发剂,例如可列举出:二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-2-吗啉基(4-硫代甲基苯基)丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮等苯乙酮系化合物;
苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻异丙基醚等苯偶姻类;2,4,6-三甲基苯偶姻二苯基氧化膦、双(2,4,6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦等酰基氧化膦系化合物;苯偶酰、苯甲酰甲酸甲酯等。
作为前述夺氢型光聚合引发剂,例如可列举出:二苯甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4,4'二氯二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰-4'-甲基-二苯基硫醚、丙烯酰化二苯甲酮、3,3',4,4'-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮、3,3'-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲酮系化合物;2-异丙基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4二氯噻吨酮等噻吨酮系化合物;米氏酮、4,4'-二乙基氨基二苯甲酮等氨基二苯甲酮系化合物;10-丁基-2-氯吖啶酮、2-乙基蒽醌、9,10-菲醌、樟脑醌等。
上述光聚合引发剂中,从与滤色器保护膜用组合物中的前述活性能量射线固化性树脂及活性能量射线固化性单体的相容性优异的方面出发,优选1-羟基环己基苯基酮、及二苯甲酮,特别优选1-羟基环己基苯基酮。这些光聚合引发剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
另外,作为前述光敏剂,例如可列举出:脂肪族胺、芳香族胺等胺类、邻甲苯基硫脲等脲类、二乙基二硫代磷酸钠、s-苄基异硫脲-对甲苯磺酸盐等硫化合物等。
对于这些光聚合引发剂及光敏剂的用量,相对于滤色器保护膜用组合物中的不挥发成分100质量份,分别优选0.01~20质量份、更优选0.1~15质量%、进一步优选0.3~7质量份。
另外,上述滤色器保护膜用组合物中可以根据需要适宜添加有机溶剂;颜料、染料、碳等着色剂;二氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆、氧化钙、碳酸钙等无机粉末;高级脂肪酸、丙烯酸系树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、氨基甲酸酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、石油树脂、氟树脂(ptfe(聚四氟乙烯)等)、聚乙烯、聚丙烯等各种树脂微粉末;抗静电剂、消泡剂、粘度调节剂、耐光稳定剂、耐候稳定剂、耐热稳定剂、抗氧化剂、防锈剂、增滑剂、蜡、光泽修饰剂、脱模剂、增容剂、导电调节剂、分散剂、分散稳定剂、增稠剂、防沉剂、有机硅系或烃系表面活性剂等各种添加剂。
前述有机溶剂在适宜调节上述涂料组合物的溶液粘度方面是有用的,特别是为了进行薄膜涂布,调整膜厚变得容易。作为此处可以使用的有机溶剂,例如可列举出:甲苯、二甲苯等芳香族烃;甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等醇类;乙酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯类;甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
前述本发明的抗蚀剂组合物、滤色器保护膜用组合物的涂敷方法根据用途而不同,例如可列举出使用凹版涂布机、辊涂机、逗点涂布机、刮刀涂布机、气刀涂布机、帘式涂布机、唇式涂布机、喷淋涂布机、轮式涂布机(wheelercoater)、旋涂器、浸渍、丝网印刷、喷涂、涂抹器、棒涂机、静电涂装等的涂布方法、或使用各种模具的成形方法等。
上述抗蚀剂组合物、滤色器保护膜用组合物通过照射可见光、紫外光等光而树脂的溶解性、粘度、透明度、折射率、传导率、离子透过性等物性会变化。该活性能量射线固化型组合物之中,抗蚀剂组合物(光致抗蚀剂组合物、滤色器用的彩色抗蚀剂组合物等)要求高度的流平性。通常,在半导体或液晶相关的光刻法中,通常通过旋转涂布、狭缝涂布将抗蚀剂组合物以厚度成为0.01~5μm左右的方式涂布在硅晶圆上或蒸镀有各种金属的玻璃基板上。此时,涂布膜厚的偏差可能导致半导体、液晶元件的品质的降低、缺陷,但通过使用本发明的氟系表面活性剂作为该感光性树脂组合物的添加剂,能够以其高流平性形成均匀的涂膜,因此能实现半导体、液晶元件的生产率提高、高功能化等。
本发明人等认为,使用本发明的抗蚀剂组合物、滤色器保护膜用组合物形成涂膜层后,在150~300℃的环境下对涂膜层进行加热,由此含氟原子的官能团从经嵌段化的羧基脱离,拒水、拒油性会降低。结果涂膜层的润湿性提高,会形成再涂性优异的涂膜层。
[实施例]
以下,举出本发明的实施例,在与比较例进行比较的同时对本发明进行详细叙述。例中,“份”、“%”只要没有特别说明就是质量基准。
实施例1(本发明的含氟热分解性树脂)
在具备搅拌装置、温度计、冷却管、滴加装置的玻璃烧瓶中,投入丙烯酸26.8g和3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-乙烯氧基辛烷30.0g,在干燥空气气流下、室温下搅拌21小时。接着,加入对羟基苯甲醚0.003g和二异丙基醚107.6g,加入饱和碳酸钠水溶液161.4g、离子交换水161.4g并进行分液。接着,取出上层后,加入离子交换水161.4g并进行分液。进而,取出上层后,进行去溶剂,得到具有前述通式(1)所示的经嵌段化的羧基的聚合性单体。
在具备搅拌装置、温度计、冷却管、滴加装置的玻璃烧瓶中,投入作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯50g,在氮气流下边搅拌边升温至80℃。接着,将使前述具有经嵌段化的羧基的聚合性单体17.5g、丙二醇聚丁二醇单甲基丙烯酸酯32.5g溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯40g而成的单体溶液、和使作为自由基聚合引发剂的2,2’-偶氮双(异丁酸甲酯)0.5g溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯17g而成的聚合引发剂溶液这2种滴加液分别置于各自的滴加装置中,将烧瓶内保持为80℃,同时开始滴加,用3小时滴加单体溶液,用4小时滴加引发剂溶液。滴加结束后,在80℃下搅拌10小时后,进而加入丙二醇单甲醚乙酸酯,得到含有本发明的含氟热分解性树脂(1)20质量%的丙二醇单甲醚乙酸酯溶液。通过gpc(聚苯乙烯换算分子量)对得到的含氟热分解性树脂(1)的分子量进行测定,结果数均分子量为2900、重均分子量为28000、最大分子量为300000。将含氟热分解性树脂(1)的ir谱图示于图1,将13c-nmr谱图示于图2,将gpc图示于图3。
实施例2(同上)
在具备搅拌装置、温度计、冷却管、滴加装置的玻璃烧瓶中,投入甲基丙烯酸32.0g和3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-乙烯氧基辛烷30.0g,在干燥空气气流下、在60℃搅拌20小时。接着,加入对羟基苯甲醚0.003g和二异丙基醚97.8g,加入饱和碳酸钠水溶液146.7g、离子交换水146.7g并进行分液。接着,取出上层后,加入离子交换水146.7g并进行分液。进而,取出上层后,进行去溶剂,得到具有前述通式(1)所示的经嵌段化的羧基的聚合性单体。
在具备搅拌装置、温度计、冷却管、滴加装置的玻璃烧瓶中,投入作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯50g,在氮气流下边搅拌边升温至80℃。接着,将使前述具有经嵌段化的羧基的聚合性单体18.0g、丙二醇聚丁二醇单甲基丙烯酸酯32.0g溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯40g而成的单体溶液、和使作为自由基聚合引发剂的2,2’-偶氮双(异丁酸甲酯)0.5g溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯16.3g而成的聚合引发剂溶液这2种滴加液分别置于各自的滴加装置中,边将烧瓶内保持为80℃,同时开始滴加,用3小时滴加单体溶液,用4小时滴加引发剂溶液。滴加结束后,在80℃下搅拌10小时后,进而加入丙二醇单甲醚乙酸酯,得到含有本发明的含氟热分解性树脂(2)20质量%的丙二醇单甲醚乙酸酯溶液。通过gpc(聚苯乙烯换算分子量)对得到的含氟热分解性树脂(2)的分子量进行测定,结果数均分子量为2800、重均分子量为51000、最大分子量为1200000。
实施例3(抗蚀剂组合物)
将3份作为紫外线固化型树脂的dic株式会社制unidicrs20-160、1.2份作为光聚合性单体的东亚合成株式会社制aronixm-402、0.1份作为光聚合引发剂的basfjapanltd.制irgacure#369、以固体成分形式换算为0.0024份的含氟热分解性树脂(1)与丙二醇单甲醚乙酸酯8份混合,制备本发明的抗蚀剂组合物(1)。使用得到的抗蚀剂组合物(1)得到固化涂膜。对固化涂膜的外观及对固化涂膜的再涂性进行评价。下面示出固化涂膜的制作方法及评价方法。将评价结果示于第1表。
<固化涂膜的制作方法>
将抗蚀剂组合物以转速1000rpm旋转10秒钟旋转涂布在7cm×7cm的玻璃板上后,用高压汞灯在50mj/cm2的条件进行曝光而形成涂膜。
<固化涂膜的外观的评价方法>
对固化涂膜照射钠灯,目视观察涂膜表面的凹凸(涂布不均)的发生情况,按照以下的判断基准对涂膜表面的平滑性进行评价。
◎:几乎未观察到涂膜不均。
○:观察到一部分涂布不均。
×:观察到很多涂布不均。
<对固化涂膜的再涂性的评价方法>
测定固化涂膜表面的极性的变化,作为再涂性的评价。具体而言,使用230℃的干燥机将固化涂膜加热20分钟,对在其前后的水、及丙二醇单甲醚乙酸酯的接触角进行测定。加热后的接触角越小,判断得到再涂性越优异的固化涂膜。
实施例4(同上)
使用以固体成分形式换算为0.0024份的含氟热分解性树脂(2)来代替使用以固体成分形式换算为0.0024份的含氟热分解性树脂(1),除此以外,与实施例3同样地操作,制备本发明的抗蚀剂组合物(2)。使用得到的抗蚀剂组合物(2)得到固化涂膜。与实施例1同样地将评价结果示于第1表。
比较例1(比较对照用抗蚀剂组合物)
除了不加入含氟热分解性树脂(1)以外,与实施例3同样地操作,得到比较对照用抗蚀剂组合物(1')。与实施例3同样地进行评价,将其结果示于第1表。
比较例2(同上)
除了使用含氟非热分解性树脂(dic株式会社制的氟系表面活性剂megafacf-560)代替含氟热分解性树脂(1)以外,与实施例3同样地操作,得到比较对照用抗蚀剂组合物(2')。与实施例3同样地操作进行评价,将其结果示于第1表。
[表1]
第1表