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JP2008039961A - ポジ型感光性樹脂組成物およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

ポジ型感光性樹脂組成物およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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JP2008039961A
JP2008039961A JP2006211734A JP2006211734A JP2008039961A JP 2008039961 A JP2008039961 A JP 2008039961A JP 2006211734 A JP2006211734 A JP 2006211734A JP 2006211734 A JP2006211734 A JP 2006211734A JP 2008039961 A JP2008039961 A JP 2008039961A
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JP
Japan
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compound
acid
resin composition
group
general formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006211734A
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English (en)
Inventor
Daichi Miyazaki
大地 宮崎
Kazuto Miyoshi
一登 三好
Masao Tomikawa
真佐夫 富川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】熱処理後の膜厚が0.5μm以下であっても、現像時および熱処理後に良好な接着性を有し、かつ熱処理後に良好な絶縁破壊電圧を有する樹脂膜を形成することができるポジ型感光性樹脂組成物。
【解決手段】(a)ポリイミド,ポリベンゾオキサゾール等の耐熱性樹脂の前駆体および/またはその閉環した構造単位を有する樹脂、(b)キノンジアジド化合物、(c)アントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物およびアミノ基を有するスチリル化合物からなる群から選ばれる化合物であって、波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもち、かつ波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたない化合物および(d)溶剤を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポジ型感光性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、有機エレクトロルミネッセンス(以下有機ELと記す)素子の絶縁層や薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下TFTと記す)基板の平坦化膜、回路基板の配線保護絶縁膜、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種ディスプレイ・固体撮像素子用平坦化膜、回路基板用のソルダーレジストなどの用途に適した樹脂組成物に関する。
従来の一般的な有機EL素子の絶縁層としては、低分子型発光素子の場合は厚さ1μm程度、高分子型発光素子の場合は厚さ2〜4μmの樹脂膜が用いられてきた。このような樹脂膜を形成する材料として、パターン加工後に熱処理を行うことで永久膜として使用できる、感光性ポリイミドや感光性ポリベンゾオキサゾールなどのポジ型の感光性樹脂組成物が、好適に用いられてきた。
一方、次世代フラットパネルディスプレイとして注目されている有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイよりも薄膜化が容易であり、将来電子ペーパーなどのフレキシブル基板への応用が期待されていることから、厚さ0.5μm以下の絶縁層が求められるようになってきている。
ところが、厚さ0.5μm以下のポジ型感光性樹脂組成物からなる樹脂膜を露光した場合、基板からの反射光により樹脂膜が過度に露光されたり、基板表面の凹凸でハレーションを起こしたりするため、現像時に未露光部のパターンが基板から剥がれるという課題があった。これまでに、ハレーションを防止し、寸法安定性に優れたパターンを形成する樹脂組成物として、レジストに油性染料及びアルカリ可溶性染料を含有するポジ型感光性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1〜2参照)。しかし、この感光性樹脂組成物から得られる樹脂膜は、熱処理後、基板との接着性が低い点が課題であった。また、縁破壊電圧が低いため有機EL素子の絶縁層に用いることはできなかった。一方、耐光性を向上させた樹脂組成物として、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾールおよびそれら前駆体に紫外線吸収剤やラジカルトラップ剤などの光安定化剤を含有する樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、これらの方法を用いても、厚さ0.5μm以下の薄膜におけるパターン剥がれの防止効果は不十分であった。さらに、遮光性を有する樹脂組成物として、有機EL素子のブラックマトリックスなどに用いられるような、顔料を含有するポジ型感光性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献4〜6参照)。しかし、現像時に顔料粒子が樹脂組成物と基板との接着性を低下させる課題があった。
特開昭62−295044号公報(請求項1、2) 特開昭63−73240号公報(請求項1、2) 特開2005−139433号公報 特開2004−145320号公報(請求項1) 特開2005−266189号公報(請求項1、2) 特開2003−119381号公報(請求項1)
上記のとおり、従来公知の方法では、近年求められる0.5μm以下の厚さにおいて十分な接着性を有する感光性樹脂組成物を得ることができなかった。本発明は上記課題に鑑み、熱処理後の膜厚が0.5μm以下であっても、現像時および熱処理後に良好な接着性を有し、かつ熱処理後に良好な絶縁破壊電圧を有する樹脂膜を形成することができるポジ型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
(a)一般式(1)で表される構造単位および/または一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂、(b)キノンジアジド化合物、(c)アントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物および下記一般式(3)で表されるスチリル化合物からなる群から選ばれる化合物であって、波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもち、かつ波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたない化合物および(d)溶剤を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
Figure 2008039961
(一般式(1)中、RおよびRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Aは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。mおよびpはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、m+p>0である。)
Figure 2008039961
(一般式(2)中、Rは炭素数2〜30の4〜8価の有機基を示す。Rは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Eは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す。XおよびZはCO、N、NH、O、Sから選ばれ、YはCまたはNを示す。Z−Y間の結合は、単結合または2重結合である。各qは同じでも異なっていてもよく、0〜2の整数を示す。rおよびsはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、r+s>0である。)
Figure 2008039961
(一般式(3)中、各Rは同じでも異なっていてもよく炭素数1〜20の一価の炭化水素基を示す。R10およびR11は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R12およびR13は水素原子、CN、SO14、CONR1415、COOR14、SONR1415、炭素数2〜30の1価の芳香族基から選ばれる。R14およびR15は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。nは0〜4の整数を示す。)
本発明によれば、熱処理後の膜厚が0.5μm以下であっても、現像時および熱処理後に良好な接着性を有し、かつ熱処理後に良好な絶縁破壊電圧を有する樹脂膜を形成することができるポジ型感光性樹脂組成物を得ることができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、(a)一般式(1)で表される構造単位および/または一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂、(b)キノンジアジド化合物、(c)アントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物および下記一般式(3)で表されるスチリル化合物からなる群から選ばれる化合物であって、波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもち、かつ波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたない化合物および(d)溶剤を含有する。
Figure 2008039961
一般式(1)中、RおよびRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Aは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。mおよびpはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、m+p>0である。
Figure 2008039961
一般式(2)中、Rは炭素数2〜30の4〜8価の有機基を示す。Rは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Eは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す。XおよびZはCO、N、NH、O、Sから選ばれ、YはCまたはNを示す。Z−Y間の結合は、単結合または2重結合である。各qは同じでも異なっていてもよく、0〜2の整数を示す。rおよびsはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、r+s>0である。
Figure 2008039961
一般式(3)中、各Rは同じでも異なっていてもよく炭素数1〜20の一価の炭化水素基を示す。R10およびR11は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R12およびR13は水素原子、CN、SO14、CONR1415、COOR14、SONR1415、炭素数2〜30の1価の芳香族基から選ばれる。R14およびR15は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。nは0〜4の整数を示す。
本発明に用いられる成分(a)のうち、一般式(1)で表される構造単位を有する樹脂は、主鎖にアミド結合を有したものであり、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリベンゾオキサゾール前駆体となり得るポリヒドロキシアミド、ポリアミノアミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどを挙げることができるが、これら以外でも一般式(1)の構造単位を有するものであればよい。これらの中でも、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリヒドロキシアミドなどが好ましく用いられる。
また、一般式(1)で表される構造単位に代え、あるいは併用して一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂を用いることもできる。一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂としては、主鎖構造内にイミド環、オキサゾール環、イミダゾール環、チアゾール環などの環状構造を有する樹脂を挙げることができる。具体的には、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾチアゾールなどを挙げることができる。
一般式(1)で表される構造単位を有する樹脂を閉環することにより得られる樹脂および一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂は高い耐熱性を有し、熱処理後も接着性に優れる。一般式(1)または(2)で表される構造単位はそれぞれを単独で用いてもよいし、複数を混合、あるいは共重合して用いてもよい。本発明における成分(a)の樹脂は、一般式(1)または(2)で表される構造単位を10〜100,000有するものが好ましい。
本発明に好ましく用いられるポリイミドは、テトラカルボン酸、対応するテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸ジエステルジクロリドなどとジアミン、対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンを反応させて得ることができる。ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させて得られるポリイミド前駆体の1つであるポリアミド酸を、加熱あるいは酸や塩基などの化学処理で脱水閉環することで得ることができる。本発明ではポリアミド酸が使用できるだけでなく、他のポリイミド前駆体であるポリアミド酸エステル、ポリアミド酸アミド、ポリイソイミドなども使用することができる。
本発明に好ましく用いられるポリベンゾオキサゾールは、ビスアミノフェノールとジカルボン酸、対応するジカルボン酸クロリド、ジカルボン酸活性エステルなどを反応させて得ることができる。一般にはビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を反応させて得られるポリベンゾオキサゾール前駆体の1つであるポリヒドロキシアミドを、加熱あるいは無水リン酸、塩基、カルボジイミド化合物などの化学処理で脱水閉環することでポリベンゾオキサゾールを得ることができる。
ポリベンゾイミダゾールは、テトラアミンとジカルボン酸、対応するジカルボン酸クロリド、ジカルボン酸活性エステルなどを反応させて得ることができる。一般にはビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸を反応させて得られるポリベンゾイミダゾール前駆体の1つであるポリアミノアミドを、加熱あるいは無水リン酸、塩基、カルボジイミド化合物などの化学処理で脱水閉環することでポリベンゾイミダゾールを得ることができる。
ポリベンゾチアゾールは、ビスアミノチオフェノールとジカルボン酸、対応するジカルボン酸クロリド、ジカルボン酸活性エステルなどを反応させて得ることができる。一般にはビスアミノチオフェノール化合物とジカルボン酸を反応させて得られるポリベンゾチアゾール前駆体の1つであるポリチオヒドロキシアミドを、加熱あるいは無水リン酸、塩基、カルボジイミド化合物などの化学処理で脱水閉環することでポリベンゾチアゾールを得ることができる。
一般式(1)のRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。一般式(1)の−CO−R(A)−CO−を構成する酸成分としては、ジカルボン酸の例としてテレフタール酸、イソフタール酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、トリフェニルジカルボン酸など、トリカルボン酸の例としてトリメリット酸、トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸、ビフェニルトリカルボン酸などがあり、テトラカルボン酸の例としては、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、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、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸などの芳香族テトラカルボン酸や、ブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸などの脂肪族のテトラカルボン酸などを挙げることができる。これらのうち、トリカルボン酸、テトラカルボン酸では1つまたは2つのカルボキシル基が一般式(1)におけるA基に相当する。また、上に例示したジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸を、一般式(1)におけるA基、好ましくは水酸基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基またはスルホン酸エステル基などで1〜4個置換したものを用いることがより好ましい。これらの酸は、そのまま、あるいは酸無水物または活性エステルとして、単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。
一般式(1)のRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。一般式(1)の−NH−R(A)−NH−を構成するジアミン成分の例としては、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのヒドロキシル基含有ジアミン、3,5−ジアミノ安息香酸、3−カルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのカルボキシル基含有ジアミン、3−スルホン酸−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのスルホン酸含有ジアミン、ジチオヒドロキシフェニレンジアミンなどを挙げることができる。さらに、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジ(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物を挙げることができる。また、脂肪族のシクロヘキシルジアミン、メチレンビスシクロヘキシルアミンなどを全ジアミン成分の0〜50モル%使用してもよい。さらにこれらのジアミンは、メチル基、エチル基などの炭素数1〜20の1価の炭化水素基、トリフルオロメチル基などの炭素数1〜10のフルオロアルキル基、F、Cl、Br、Iなどの基で置換されていてもよい。これらのジアミンは、ジアミンとして、または対応するジイソシアネート化合物、トリメチルシリル化ジアミンとして、単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。耐熱性が要求される用途では、芳香族ジアミンをジアミン全体の50モル%以上使用することが好ましい。
一般式(1)において、AはOR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる基を示す。RおよびRは水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。Aとして特に好ましいものは水酸基である。
本発明において一般式(2)で表される樹脂は、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾチアゾールなどの環状構造を有する樹脂を示す。一般式(2)のRは炭素数2〜30の4〜8価の有機基を示し、芳香族環を1〜2個有するものが好ましい。一般式(2)のRの構造としてより好ましいものは次のような構造、またはこれらの一部を炭素数1〜20のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシル基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子、塩素原子により1〜4個置換した構造が挙げられる。
Figure 2008039961
一般式(2)のRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示し、芳香族環を1〜4個有するものが好ましい。一般式(2)のR−(E)の構造として好ましいものは、次に示す構造、またはこれらの一部を炭素数1〜20のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシル基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子、塩素原子により1〜4個置換した構造が挙げられる。
Figure 2008039961
また、次に示す構造も挙げられる。
Figure 2008039961
Jは直接結合、−COO−、−CONH−、−CH−、−C−、−O−、−C−、−SO−、−S−、−Si(CH−、−O−Si(CH−O−、−C−、−C−O−C−、−C−C−C−または−C−C−C−を示す。
一般式(2)のEはOR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる基を示す。RおよびRは水素または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。なかでも、Eは水酸基、カルボキシル基、エステル基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基、スルホン酸エステル基が好ましい。
一般式(2)のXおよびZは、CO、N、NH、O、Sから選ばれる。Yは、NまたはCであり、YがCの時、X−YかY−Zのどちらか1つの結合は2重結合になる。qは0〜2の整数を表す。
また、これらの樹脂の末端をモノアミンにより封止することで、樹脂のアルカリ水溶液に対する溶解速度を好ましい範囲に調整することができる。
このようなモノアミンの例としては、アニリン、ナフチルアミン、アミノピリジンなど、フェノール性水酸基を有した、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、4−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−8−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−ヒドロキシナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−ヒドロキシナフタレンなど、カルボキシル基を有した、1−カルボキシ−8−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−4−アミノナフタレン、1−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−カルボキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−カルボキシナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−4−アミノナフタレン、2−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−カルボキシナフタレン、2−アミノニコチン酸、4−アミノニコチン酸、5−アミノニコチン酸、6−アミノニコチン酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、3−アミノ−o−トルイック酸、アメライド、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸など、チオール基を有した、5−アミノ−8−メルカプトキノリン、4−アミノ−8−メルカプトキノリン、1−メルカプト−8−アミノナフタレン、1−メルカプト−7−アミノナフタレン、1−メルカプト−6−アミノナフタレン、1−メルカプト−5−アミノナフタレン、1−メルカプト−4−アミノナフタレン、1−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−メルカプト−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−メルカプトナフタレン、2−メルカプト−7−アミノナフタレン、2−メルカプト−6−アミノナフタレン、2−メルカプト−5−アミノナフタレン、2−メルカプト−4−アミノナフタレン、2−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−メルカプトナフタレン、3−アミノ−4,6−ジメルカプトピリミジン、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが挙げられる。
これらのうち、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが親水性基があるため好ましく使用される。これらのモノアミンは、単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。
また、樹脂の末端を酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸で封止することで、アルカリ水溶液に対する溶解速度を好ましい範囲に調整することができる。
このような酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸の例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、2−カルボキシフェノール、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、2−カルボキシチオフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−8−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−4−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−3−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−2−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−8−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−4−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−3−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−2−カルボキシナフタレン、2−カルボキシベンゼンスルホン酸、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、3−ヒドロキシフタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2−ジカルボキシナフタレン、1,3−ジカルボキシナフタレン、1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、1,8−ジカルボキシナフタレン、2,3−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン、2,7−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の1つのカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、またはモノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが挙げられる。
これらのうち、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類の1つのカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、またはモノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物が好ましく使用される。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。
上記したモノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸などの末端封止剤の含有量は、成分(a)の樹脂に対して好ましくは0.1モル%以上、特に好ましくは5モル%以上であり、好ましくは60モル%以下、特に好ましくは50モル%以下である。このような範囲とすることで、樹脂組成物を塗布する際の溶液の粘性が適度で、かつ優れた膜物性を有した樹脂組成物を得ることができる。
樹脂中に導入された末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入された樹脂を、酸性溶液に溶解し、樹脂の構成単位であるアミン成分と酸無水物成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入された樹脂を直接、熱分解ガスクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトル及び13CNMRスペクトル測定で検出することが可能である。
また、基板に対する接着性を高めるとともに、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めることを目的として、酸二無水物成分として、ジメチルシランジフタル酸、1,3−ビス(フタル酸)テトラメチルジシロキサンなどのシリコン原子含有テトラカルボン酸の二無水物を全酸二無水物成分の1〜30モル%共重合するか、ジアミン成分として、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アニリノ)テトラメチルジシロキサンなどのシリコン原子含有ジアミンを全ジアミン成分の1〜30モル%共重合することもできる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、成分(b)としてキノンジアジド化合物を含有する。キノンジアジド化合物は、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくてもよいが、官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。50モル%以上置換されているキノンジアジド化合物を使用することで、キノンジアジド化合物のアルカリ水溶液に対する親和性が低下し、未露光部の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性を大きく低下させるとともに、露光によりキノンジアジドスルホニル基がインデンカルボン酸に変化し、露光部の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する大きな溶解速度を得ることができ、結果として組成物の露光部と未露光部の溶解速度比を大きくして、高い解像度でパターンを得ることができる。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に感光するポジ型の感光性樹脂組成物を得ることができる。また、成分(b)として2種類以上のキノンジアジド化合物を使用することもできる。
ポリヒドロキシ化合物としては、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PCHP、DML−PC、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP,DML−POP、ジメチロール−BisOC−P、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MTrisPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A、46DMOC、46DMOEP、TM−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP−AP(商品名、本州化学工業(株)製)などが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリアミノ化合物としては、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、ポリヒドロキシポリアミノ化合物としては、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、キノンジアジドのスルホン酸エステルは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適している。5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収が伸びており、g線露光および全波長露光に適している。本発明においては、露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4−ナフトキノンジアジドスルホニル基、5−ナフトキノンジアジドスルホニル基を併用した、ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできるし、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を併用することもできる。
また、キノンジアジド化合物の分子量は、熱処理により得られる膜の耐熱性、機械特性、接着性の点から、好ましくは300以上、より好ましくは350以上であり、好ましくは3000以下、より好ましくは1500以下である。また、キノンジアジド化合物の含有量は、成分(a)の樹脂100重量部に対して、好ましくは1重量部以上、より好ましくは3重量部以上であり、好ましくは50重量部以下、より好ましくは40重量部以下である。1〜50重量部であれば、熱処理後の膜の耐熱性、耐薬品性、機械特性を維持しつつ、感光性を付与することができる。
本発明に用いられるキノンジアジド化合物は、例えば、5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとフェノール化合物をトリエチルアミン存在下で反応させる方法などにより合成される。フェノール化合物の合成方法は、酸触媒下で、α−(ヒドロキシフェニル)スチレン誘導体を多価フェノール化合物と反応させる方法などがある。
また、必要に応じて感光性樹脂組成物のアルカリ現像性を補う目的で、上記ポリヒドロキシ化合物をナフトキノンジアジドでエステル化せず、そのまま用いても構わない。このポリヒドロキシ化合物を含有すると、感光性樹脂組成物は露光前はアルカリ現像液にほとんど溶解せず、露光すると容易にアルカリ現像液に溶解するため、現像による膜減りが少なくかつ短時間での現像が容易になる。この場合、ポリヒドロキシ化合物の含有量は、成分(a)の樹脂100重量部に対して、好ましくは1重量部以上、より好ましくは3重量部以上であり、好ましくは50重量部以下、より好ましくは40重量部以下である。1〜40重量部であれば、未露光部の膜減りを抑制しつつ高感度化できる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、成分(c)としてアントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物および下記一般式(3)で表されるスチリル化合物からなる群から選ばれる化合物であって、波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもち、かつ波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたない化合物を含有する。
Figure 2008039961
一般式(3)中、各Rは同じでも異なっていてもよく炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R10およびR11は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R12およびR13は水素原子、CN、SO14、CONR1415、COOR14、SONR1415、炭素数2〜30の1価の芳香族基から選ばれる。R14およびR15は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。nは0〜4の整数を示す。
成分(c)は波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもつことで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)で露光したとき、基板からの反射光による過度の露光やハレーションを防止できるため、現像時の未露光部の接着性を上げることができる。また、波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたないことで、選択的に波長350以上450nm未満の範囲で光吸収を行うことができる。成分(c)の吸収極大波長は、ガンマブチロラクトンに溶解して測定することにより求められる。
さらに、成分(c)は、上記のような吸収特性を持つ化合物の中でもアントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物および一般式(3)で表されるスチリル化合物からなる群より選ばれる化合物である。このような化合物を用いることで、過度の露光やハレーションの防止効果がより大きくなり、現像時の未露光部の接着性をより上げることができる。
成分(c)は有機溶剤に可溶であることが好ましい。本発明において有機溶剤に可溶であるとは、N−メチル−2−ピロリドン、ガンマブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、トルエン、キシレンより選ばれる1種以上の溶剤に、23℃で30重量%以上溶解することをいう。有機溶剤に可溶であれば、(c)成分が感光性樹脂組成物中で凝集することなく、現像時における接着性がより向上し、熱処理後の膜の絶縁破壊電圧が向上する。
このような成分(c)の具体例としては、1−ヒドロキシアントラキノン、2−ヒドロキシアントラキノン、3−ヒドロキシアントラキノン、1−ヒドロキシ−2−メトキシアントラキノン、1,2−ジヒドロキシアントラキノン、1,3−ジヒドロキシアントラキノン、1,4−ジヒドロキシアントラキノン、1,5−ジヒドロキシアントラキノン、1,8−ジヒドロキシアントラキノン、1,3−ジヒドロキシ−3−メチルアントラキノン、1,5−ジヒドロキシ−3−メチルアントラキノン、1,6−ジヒドロキシ−3−メチルアントラキノン、1,7−ジヒドロキシ−3−メチルアントラキノン、1,8−ジヒドロキシ−3−メチルアントラキノン、1,8−ジヒドロキシ−2−メチルアントラキノン、1,3−ジヒドロキシ−2−メトキシアントラキノン、2,4−ジヒドロキシ−1−メトキシアントラキノン、2,5−ジヒドロキシ−1−メトキシアントラキノン、2,8−ジヒドロキシ−1−メトキシアントラキノン、1,8−ジヒドロキシ−3−メトキシ−6−メチルアントラキノン、1,2,3−トリヒドロキシアントラキノン、1,3,5−トリヒドロキシアントラキノン、2−アミノアントラキノン、2−アミノ−1−ニトロアントラキノン、2,6−ジアミノアントラキノン、1−メトキシアントラキノン、2−メトキシアントラキノン、1,8−ジメトキシアントラキノン、1−アセチルアミノアントラキノン、2−アセチルアミノアントラキノン(以上アントラキノン化合物)、5−ニトロアセナフテン(アセナフテン化合物)、BONASORB UA−3912(商品名、オリエント化学(株)製)、4−(1H−インドール)−3−イルメチレン−2−フェニルオキサゾリン−5−オン、3−(β−シアノ−β−ベンゾイルビニル)インドール(以上インドール化合物)、1,3−ジメチル−5−[2−(3−メチルオキサゾリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,3−ジメチル−5−[2−(1−メチルピロリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,3−ジメチル−5−[2−(3−メチルチアゾリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン、3−エチル−5−[2−(3−メチルオキサゾリジン−2−イリデン)エチリデン]−2−チオキソオキサゾリジン−4−オン、3−エチル−5−[2−(1−メチルピロリジン−2−イリデン)エチリデン]−2−チオキソオキサゾリジン−4−オン(以上メロシアニン化合物)、2−(4−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール、2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]ナフト[1,2−d]チアゾール、2−(4−ジメチルアミノスチリル)ベンゾチアゾール、4−(4−ジメチルアミノスチリル)キノリン、4−(β−ニトロビニル)−N,N−ジメチルアニリン、4−(β−カルボメトキシ−β−シアノビニル)−N,N−ジメチルアニリン、2−(β,β−ジシアノビニル)アニリン、4−(β,β−ジシアノビニル)アニリン、4−(β,β−ジシアノビニル)−3−メチル−N,N−ジメチルアニリン(以上、スチリル化合物)などが挙げられるが、これらに限定されない。このなかで、1−メトキシアントラキノン、2−メトキシアントラキノン、1,8−ジメトキシアントラキノン、1−アセチルアミノアントラキノン、2−アセチルアミノアントラキノン、5−ニトロアセナフテン、BONASORB UA−3912、1,3−ジメチル−5−[2−(3−メチルオキサゾリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン、1,3−ジメチル−5−[2−(1−メチルピロリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン、2−(4−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール、2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]ナフト[1,2−d]チアゾール、2−(4−ジメチルアミノスチリル)ベンゾチアゾール、4−(4−ジメチルアミノスチリル)キノリンが特に好ましい。
成分(c)の含有量は、成分(a)の樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部が好ましい。0.5重量部以上であれば、より高い接着性が得られる。また、10重量部以下にすると、露光感度を維持することができる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、成分(d)として溶剤を含有する。本発明に用いられる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、ガンマブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性の非プロトン性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などを単独、または2種以上使用することができる。
本発明に用いられる溶剤の含有量は、成分(a)の樹脂100重量部に対して、好ましくは50重量部以上、より好ましくは100重量部以上であり、好ましくは2000重量部以下、より好ましくは1500重量部以下である。
さらに本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、成分(c)とは別に、シリコンウエハ、ITO、SiOなどの下地基板との接着性をより高めるとともに、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めるために、トリメトキシアミノプロピルシラン、トリメトキシエポキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリメトキシチオールプロピルシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物などの接着改良剤を含有することができる。また、これらを含有する薬液で下地基板を前処理したりすることもできる。
感光性樹脂組成物が接着改良剤を含有する場合、その含有量は成分(a)の樹脂100重量部に対し、0.5〜10重量部とすることが好ましい。接着改良剤を含有する薬液で基板を処理する場合、上記接着改良剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメ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、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5〜20重量%溶解させた溶液をスピンコート、スリットダイコート、バーコート、ディップコート、スプレーコート、蒸気処理などで表面処理をする。場合によっては、その後50℃から300℃までの温度をかけることで基板と上記接着改良剤との反応を進行させる。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、熱処理後の膜の耐熱性、耐薬品性、機械特性などを高める目的で、熱架橋性化合物を含有してもよい。含有する場合、熱架橋性化合物としてアルコキシメチル基含有化合物などが挙げられ、その含有量は成分(a)の樹脂100重量部に対し0.5〜50重量部とすることが好ましい。さらに本発明の感光性樹脂組成物は、基板との塗れ性を向上させる目的で、界面活性剤を成分(a)の樹脂100重量部に対し0.01〜10重量部含有してもよい。
次に、本発明のポジ型感光性樹脂組成物を用いて耐熱性樹脂パターンを製造する方法について説明する。
まず、感光性樹脂組成物を基板上に塗布する。基板としては例えばシリコンウエハ、セラミックス類、ガリウムヒ素、ソーダ硝子、石英硝子などが用いられるが、これらに限定されない。塗布方法は例えばスリットダイコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法などの方法があり、これらの手法を組み合わせて塗布してもかまわない。
次に、感光性樹脂組成物を塗布した基板を乾燥して、感光性樹脂組成物被膜を得る。乾燥はホットプレート、オーブン、赤外線、真空チャンバーなどを使用する。ホットプレートを用いる場合、プレート上に直接、もしくは、プレート上に設置したプロキシピン等の治具上に被加熱体を保持して加熱する。プロキシピンの材質としては、アルミニウムやステレンレス等の金属材料、あるいはポリイミド樹脂やテフロン(登録商標)等の合成樹脂があり、いずれの材質のプロキシピンを用いてもかまわない。プロキシピンの高さは、基板のサイズ、被加熱体である樹脂層の種類、加熱の目的等により様々であるが、例えば300mm×350mm×0.7mmのガラス基板上に塗布した樹脂層を加熱する場合、プロキシピンの高さは2〜12mm程度が好ましい。加熱温度は被加熱体の種類や目的により様々であり、室温から180℃の範囲で1分から数時間行うことが好ましい。
次に、この感光性樹脂組成物被膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射し、露光する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などがあるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。
感光性樹脂のパターンを形成するには、露光後、現像液を用いて露光部を除去すればよい。現像液としては、テトラメチルアンモニウムの水溶液、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液が好ましい。また場合によっては、これらのアルカリ水溶液にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ガンマブチロラクロン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを単独あるいは数種を組み合わせたものを含有してもよい。現像後は水にてリンス処理をする。ここでもエタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などを水に加えてリンス処理をしてもよい。
現像後、130℃から400℃の温度を加えて耐熱性樹脂被膜に変換する。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分から5時間実施する。一例としては、130℃、200℃、350℃で各30分ずつ熱処理する。あるいは室温より250℃まで2時間かけて、または400℃まで2時間かけて直線的に昇温するなどの方法が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物により形成した樹脂被膜は、有機EL素子の絶縁層、TFT基板の平坦化膜、LSIなど半導体デバイスの表面保護膜、層間絶縁膜、デバイスをパッケージに封入する際の接着剤やアンダーフィル剤、銅のマイグレーションを防ぐキャップ剤、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、回路基板の配線保護膜、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種ディスプレイ・固体撮像素子用平坦化膜などの用途に好ましく用いることができる。
以下実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の成分(c)の吸収極大波長の測定方法、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験は以下の方法により行った。
(1)成分(c)の吸収極大波長の測定
成分(c)をガンマブチロラクトンに溶解し、分光光度計MultiSpec−1500(島津製作所(株)製)を用いて測定した。
(2)接着性の評価
プリベーク膜の作製
4インチシリコンウエハー上に、ポジ型感光性樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)をプリベーク後の膜厚が0.48±0.02μmとなるように塗布し、ついでホットプレート D−SPIN(大日本スクリーン製造(株)製)を用いて、120℃で2分プリベークすることにより、プリベーク膜を得た。
膜厚の測定
サーフコム 1400D(東京精密(株)製)により測定した。
露光
露光機(キャノン(株)製、PLA−501F)を用い、ライン・アンド・スペースのパターン(ピッチは広い方から順に150、100、80、60、50、40、30、20、15、10、5μm)の切られたマスクをセットし、水銀灯の全波長で露光量50mJ/cm(i線換算)の紫外線を照射した。ただし、実施例12のみ露光量100mJ/cm(i線換算)とした。
現像
自動現像装置AD−2000(滝沢産業(株)製)を用い、水酸化テトラメチルアンモニウム2.38%水溶液で30秒間パドル現像を行い、純水で30秒間リンスした。
接着性の評価
現像後、基板に接着しているライン・アンド・スペースのパターンのうちで、最も狭いピッチ幅を記録した。
(3)絶縁破壊電圧の測定
キュア膜の作製
前記(2)のプリベーク膜の作製と同様にしてプリベーク膜をアルミ基板上に作製し、光洋サーモシステム(株)製イナートオーブンINH−21CDを用いて、実施例記載の加熱条件下、大気雰囲気中で熱処理を行った。
絶縁破壊電圧の測定
アルミ基板上に作製したキュア膜を、菊水電子工業(株)製耐電圧/絶縁抵抗試験器TOS9201を使用して、DCWで昇圧速度0.1kV/4秒で昇圧し、絶縁破壊が起こったときの電圧を測定し、得られた電圧を膜厚で割ることにより、単位膜厚あたりの絶縁破壊電圧を求めた。
(4)PCT試験
キュア膜の作製
ガラス基板corning 1737(コーニング(株)製)上に、熱処理後の膜厚が0.48±0.02μmとなるようにプリベーク膜を作製し、光洋サーモシステム(株)製イナートオーブンINH−21CDを用いて、230℃で30分間、大気雰囲気中で熱処理を行った。
PCT処理
キュア膜に2mm間隔で10行10列(100マス)の碁盤目状の切り込みを入れ、ハストチャンバー EHS−211MD(エスペック(株)製)を用いて121℃、2気圧の飽和条件でプレッシャークッカーテスト(PCT)処理を行った。セロハンテープ(登録商標)による引き剥がしによって100マスのうち、1マス以上剥がれたPCT処理時間を測定した。
合成例1 水酸基含有酸無水物(a)の合成
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(BAHF)18.3g(0.05モル)とアリルグリシジルエーテル34.2g(0.3モル)をガンマブチロラクトン100gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここにガンマブチロラクトン50gに溶解させた無水トリメリット酸クロリド22.1g(0.11モル)を反応液の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、0℃で4時間反応させた。この溶液をロータリーエバポレーターで濃縮して、トルエン1lに投入して下記式で表される水酸基含有酸無水物(a)を得た。
Figure 2008039961
合成例2 水酸基含有ジアミン化合物(b)の合成
2−アミノ−4−ニトロフェノール15.4g(0.1モル)をアセトン50ml、プロピレンオキシド30g(0.34モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに2,2ビス−(4−ベンゾイルクロリド)プロパン17.8g(0.055モル)をアセトン60mlに溶解させた溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させた。その後、室温に戻して生成している沈殿をろ過で集めた。
この沈殿をガンマブチロラクトン200mlに溶解させて、5%パラジウム−炭素3gを加えて、激しく攪拌した。ここに水素ガスを入れた風船を取り付け、室温で水素ガスの風船がこれ以上縮まない状態になるまで攪拌を続け、さらに2時間水素ガスの風船を取り付けた状態で攪拌した。攪拌終了後、ろ過でパラジウム化合物を除き、溶液をロータリーエバポレーターで半量になるまで濃縮した。ここにエタノールを加えて、再結晶を行い、下記式で表される水酸基含有ジアミン化合物(b)の結晶を得た。
Figure 2008039961
合成例3 水酸基含有ジアミン化合物(c)の合成
BAHF18.3g(0.05モル)をアセトン100ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに4−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
固体30gを300mlのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセルソルブ250mlに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行った。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、ろ過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、下記式で表される水酸基含有ジアミン化合物(c)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
Figure 2008039961
合成例4 水酸基含有ジアミン化合物(d)の合成
2−アミノ−4−ニトロフェノール15.4g(0.1モル)をアセトン100ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに4−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mlに溶解させた溶液を徐々に滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させた。その後、室温に戻して生成している沈殿をろ過で集めた。この後、合成例2と同様にして下記式で表される水酸基含有ジアミン化合物(d)の結晶を得た。
Figure 2008039961
合成例5 キノンジアジド化合物(e)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.23g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド40.30g(0.15モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン12.65g(0.15モル)を系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間攪拌した。トリエチルアミン塩をろ過し、ろ液を水に投入させた。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(e)を得た。
Figure 2008039961
合成例6 キノンジアジド化合物(f)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−HAP(商品名、本州化学工業(株)製)15.41g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド20.15g(0.075モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン7.59g(0.075モル)を用い、合成例5と同様にしてキノンジアジド化合物(f)を得た。
Figure 2008039961
合成例7 キノンジアジド化合物(g)の合成
乾燥窒素気流下、ビスフェノールA 11.41g(0.05モル)と4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.87g(0.1モル)を1,4−ジオキサン450gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合させたトリエチルアミン10.12gを用い、合成例5と同様にして下記式で表されるキノンジアジド化合物(g)を得た。
Figure 2008039961
合成例8 接着改良剤(h)の合成
36.6g(0.1モル)のBAHFを100gの乳酸エチルに溶解させた。ついでこの溶液に3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン55.6g(0.2モル、KBE−403、信越化学(株)製)を加え、50℃で6時間撹拌し、下記式で表される接着改良剤(h)を得た。
Figure 2008039961
合成例9 1−アセチルアミノアントラキノン(i)の合成
乾燥窒素気流下、1−アミノアントラキノン22.3g(0.1モル)、トリエチルアミン11.1g(0.11モル)をテトラヒドロフラン(THF)50gに溶解した。そこへアセチルクロライド7.85g(0.1モル)をTHF10gとともに、0℃で撹拌しながら5分間かけて滴下した。その後、室温にて1時間攪拌させた。沈殿物をろ過により除去し、ろ液を200gの水に投入した。生成物をろ過で回収後、真空乾燥機にて乾燥させ1−アセチルアミノアントラキノン(i)を得た。
Figure 2008039961
合成例10 ポリマー(A)の合成
乾燥窒素気流下、合成例1で得られた水酸基含有酸無水物(a)12.01g(0.02モル)をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)100gに溶解させた。ここに合成例2で得られた水酸基含有ジアミン(b)9.6g(0.016モル)をNMP25gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。次に4−アミノフェノール0.87g(0.008モル)を加え50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール7.15g(0.06モル)をNMP10gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。反応終了後、溶液を水1lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を80℃の真空乾燥機で40時間乾燥した。こうしてポリマー(A)(ポリアミド酸エステル)を得た。
合成例11 ポリマー(B)の合成
乾燥窒素気流下、合成例1で得られた水酸基含有酸無水物(a)12.01g(0.02モル)をNMP100gに溶解させた。ここに合成例3で得られた水酸基含有ジアミン(c)4.84g(0.008モル)と合成例4で得られた水酸基含有ジアミン(d)1.94g(0.008モル)をNMP25gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。次に4−エチニルアニリン0.94g(0.008モル)を加え50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール7.15g(0.06モル)をNMP5gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。反応終了後、溶液を水1lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を80℃の真空乾燥機で40時間乾燥した。こうしてポリマー(B)(ポリアミド酸エステル)を得た。
合成例12 ポリマー(C)の合成
乾燥窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル10.89g(0.054モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン1.86g(0.0075モル)をNMP20gに溶解させた。ここに合成例1で得られた水酸基含有酸二無水物(a)30.02g(0.05モル)をNMP15gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で2時間反応させた。反応後、末端封止剤として無水マレイン酸2.25g(0.023モル)を加えさらに50℃で2時間反応させた。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール15.19g(0.127モル)をNMP4gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、50℃で3時間攪拌した。反応終了後、溶液を水1lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を70℃の真空乾燥機で60時間乾燥した。こうしてポリマー(C)(ポリアミド酸エステル)を得た。
合成例13 ポリマー(D)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF18.68g(0.100モル)、ピリジン12.66g(0.420モル)をNMP50gに溶解させた。ここに、テレフタル酸クロリド22.32(0.095モル)をNMP10gとともに、系内が10℃以上にならないように滴下した。滴下後、室温で4時間攪拌した。反応終了後、溶液を水2lに投入して、ポリマー固体の沈殿をろ過で集めた。ポリマー固体を80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。こうしてポリマー(D)(ポリヒドロキシアミド)を得た。
合成例14 ポリマー(E)の合成
乾燥窒素気流下、BAHF32.9g(0.09モル)をNMP500gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物31.0g(0.1モル、マナック(株)製)をNMP50gとともに加えて、30℃で2時間攪拌した。その後、3−アミノフェノール2.18g(0.02モル、東京化成(株)製)を加え、40℃で2時間攪拌を続けた。さらにピリジン5g(東京化成(株)製)をトルエン30g(東京化成(株)製)に希釈して、溶液に加え、冷却管を付け系外に水をトルエンとともに共沸で除去しながら溶液の温度を120℃にして2時間、さらに180℃で2時間反応させた。この溶液の温度が室温にまで低下したら、水3Lに溶液を投入し、白色の粉体を得た。この粉体をろ過で集め、さらに水で3回洗浄を行った。洗浄後、白色粉体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥させた。こうしてポリマー(E)(ポリイミド)を得た。
合成例15 ポリマー(F)の合成
乾燥窒素気流下、ピロメリット酸無水物21.8g(0.1モル)、2−ニトロベンジルアルコール15.3g(0.21モル)をNMP200gに溶解し、撹拌しながらトリエチルアミン21.3g(0.21モル)を30分間かけて滴下した。滴下終了後、3時間反応させ、2,6−(4,4’−ジアミノジフェニル)−ベンゾ[1,2−d:5,4−d´]ビスオキサゾール34.2g(0.1モル)を加えた。次にジフェニル−[2−チオキソ−1,3−ベンゾオキサゾール−3(2H)−イル]ホスホナート70.4g(0.21モル)を5回に分けて添加し、5時間反応させた。また、これとは別に乾燥窒素気流下、無水マレイン酸19.6g(0.2モル)と2−ニトロベンジルアルコール15.3g(0.21モル)をNMP100gに溶解し、撹拌しながらトリエチルアミン21.3g(0.21モル)を30分間かけて滴下した。滴下終了後3時間反応させ、前の反応液と混合し30分間撹拌した。次にジフェニル−[2−チオキソ−1,3−ベンゾオキサゾール−3(2H)−イル]ホスホナート70.4g(0.21モル)を5回に分けて添加し、5時間反応させた。反応液をメタノール2L中に投入後、沈殿物をろ過にて回収し、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥させた。こうしてポリマー(F)(ポリアミド酸エステル)を得た。
実施例1
合成例10で合成したポリマー(A)6.48g、キノンジアジド化合物(e)1.85g、成分(c)としてBONASORB UA−3912(商品名、インドール化合物、オリエント化学(株)製、吸収極大波長391nm)0.37g、ポリヒドロキシ化合物としてTrisP−PA 1.30gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(A)とした。ワニス(A)を用いて、接着性の評価、キュア膜の絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。なお、絶縁破壊電圧の測定に用いたキュア膜の熱処理条件は230℃で30分間とした。
Figure 2008039961
実施例2
合成例11で合成したポリマー(B)7.78g、キノンジアジド化合物(f)1.78g、BONASORB UA−3912 0.44gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(B)とした。ワニス(B)を用いて実施例1と同様にして接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例3
合成例12で合成したポリマー(C)7.78g、キノンジアジド化合物(g)1.78g、BONASORB UA−3912 0.44gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(C)とした。ワニス(C)を用いて実施例1と同様にして接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例4
合成例13で合成したポリマー(D)6.86g、キノンジアジド化合物(e)1.57g、BONASORB UA−3912 0.20g、ポリヒドロキシ化合物としてTrisP−PA 1.37gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(D)とした。ワニス(D)を用いて、接着性の評価、キュア膜の絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。なお、絶縁破壊電圧の測定に用いたキュア膜の熱処理条件は320℃で30分間とした。
実施例5
合成例14で合成したポリマー(E)7.22g、キノンジアジド化合物(e)1.24g、BONASORB UA−3912 0.10g、ポリヒドロキシ化合物TrisP−PA 1.44gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(E)とした。ワニス(E)を用いて実施例1と同様にして接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例6
成分(c)として5−ニトロアセナフテン(東京化成(株)製、吸収極大波長371nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(F)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
Figure 2008039961
実施例7
成分(c)として合成例9で合成した1−アセチルアミノアントラキノン(i)(吸収極大波長400nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(G)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例8
成分(c)としてNK−1342(商品名、2−(4−ジメチルアミノスチリル)ベンゾオキサゾール、林原生物化学研究所(株)製、吸収極大波長394nm)0.19gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(H)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
Figure 2008039961
実施例9
成分(c)としてNK−1886(商品名、2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]ナフト[1,2−d]チアゾール、林原生物化学研究所(株)製、吸収極大波長416nm)0.19gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(I)を作製し、接着性の評価絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
Figure 2008039961
実施例10
成分(c)として1,3−ジメチル−5−[2−(1−メチルピロリジン−2−イリデン)エチリデン]ピリミジン−2,4,6−トリオン(メロシアニン化合物、日本シイベルヘグナー(株)製、吸収極大波長404nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(J)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
Figure 2008039961
実施例11
成分(c)として5−ニトロアセナフテン0.74gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(K)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例12
露光量を50mJ/cmから100mJ/cmに増加させたこと以外は、実施例10と同様にワニス(K)の接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例13
成分(c)として5−ニトロアセナフテン0.04gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(L)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例14
成分(c)として5−ニトロアセナフテン 0.02gを用いたこと以外は、実施例10と同様にしてワニス(M)を作製し、接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例15
実施例6で作製したワニス(F)に、合成例8で合成した接着改良剤(h)を0.10g添加してワニス(N)とした。ワニス(N)を用いて実施例1と同様にして接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
比較例1
成分(c)を用いないこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(A’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例2
成分(c)の代わりに紫外線吸収剤CHIMASSORB 81(商品名、チバ・ケミカルティ・スペシャルズ(株)製、吸収極大波長288,325nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(B’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
Figure 2008039961
比較例3
成分(c)の代わりに紫外線吸収剤TINUVIN 1130(商品名、チバ・ケミカルティ・スペシャルズ(株)製、吸収極大波長301,340nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(C’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
Figure 2008039961
比較例4
成分(c)の代わりに染料VALIFAST BLACK 3830(商品名、オリエント化学(株)製、吸収極大波長378,579nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(D’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例5
成分(c)の代わりに染料VALIFAST BLUE 2620(商品名、オリエント化学(株)製、吸収極大波長346,673nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(E’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例6
成分(c)の代わりに染料VALIFAST RED 3320(商品名、オリエント化学(株)製、吸収極大波長504nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(F’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例7
成分(c)の代わりに染料VALIFAST GREEN 2520(商品名、オリエント化学(株)製、吸収極大波長346,673nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(G’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例8
合成例10で合成したポリマー(A)6.48g、キノンジアジド化合物(e)1.85g、ピグメントブルー 15:6(東洋インキ(株)製、吸収極大波長670nm)0.37g、ポリヒドロキシ化合物としてTrisP−PA 1.30g、ガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gをガラスビーズ25gとともにホモジナイザーを用いて、7000rpmで30分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、ワニス(H’)を得た。ワニス(H’)を用いて実施例1と同様にして、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例9
合成例10で合成したポリマー(A)6.48g、キノンジアジド化合物(e)1.85g、チタンブラック 13M(商品名、ジェムコ(株)製)0.37g、ポリヒドロキシ化合物としてTrisP−PA 1.30g、ガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gをガラスビーズ25gとともにホモジナイザーを用いて、7000rpmで30分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、ワニス(I’)を得た。ワニス(I’)を用いて実施例1と同様にして、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例10
合成例10で合成したポリマー(A)6.48g、キノンジアジド化合物(e)1.85g、カーボンブラック MA100(商品名、三菱マテリアル(株)製)0.37g、ポリヒドロキシ化合物としてTrisP−PA 1.30g、ガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gをガラスビーズ25gとともにホモジナイザーを用いて、7000rpmで30分間分散処理後、ガラスビーズを濾過により除去し、ワニス(J’)を得た。ワニス(J’)を用いて実施例1と同様にして、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例11
成分(c)の代わりにNKX−1320(商品名、3−(2’−N−メチルベンズイミダゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン、林原生物化学研究所(株)製、吸収極大波長413nm)0.37gを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてワニス(K’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
Figure 2008039961
比較例12
成分(c)を用いないこと以外は、実施例4と同様にしてワニス(L’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例13
成分(c)を用いないこと以外は、実施例5と同様にしてワニス(M’)を作製し、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例14
合成例15で合成したポリマー(F)8.54g、1−アセチルアミノアントラキノン1.46gをNMP90.0gに溶解しワニス(N’)とした。ワニス(N’)を用いて実施例1と同様にして、接着性の評価および絶縁破壊電圧の測定を行った。
比較例15
ノボラック樹脂EP4020G(旭有機材(株)製)6.48g、キノンジアジド化合物(e)1.85g、BONASORB UA−3912 0.37gをガンマブチロラクトン27.0g、乳酸エチル27.0g、プロピレングリコールモノメチルエーテル36.0gに溶解し、ワニス(O’)とした。ワニス(O’)を用いて実施例1と同様に接着性の評価、絶縁破壊電圧の測定およびPCT試験を行った。
実施例1〜15および比較例1〜15の接着性の評価結果、絶縁破壊電圧の測定結果およびPCT試験結果を表1〜2にまとめた。
Figure 2008039961
Figure 2008039961
実施例16
有機EL表示装置を以下の方法で作製した。
300mm×350mm×0.7mmの無アルカリガラス(コーニングジャパン(株)製、#1737)表面にスパッタリング蒸着法によって厚さ130nmのITO透明電極膜が形成された300mm×350mmのガラス基板を用意した。ITO基板上にフォトレジストをスピナー塗布して、通常のフォトリソグラフィ法による露光・現像によってパターニングした。ITOの不要部分をエッチングして除去した後、フォトレジストを除去することで、ITO膜を長さ90mm、幅80μmのストライプ形状にパターニングした。このストライプ状第一電極は100μmピッチである。
このITOをパターニングしたガラス基板上にワニス(A)をスリットダイコーティング法を用いてソフトベーク後の膜厚が0.7μmとなるように塗布した。塗布速度は3m/分とした。スピンコート法を用いた場合、ソフトベーク後の膜厚が0.7μmとなるように回転数を調整して塗布した。その後ホットプレ−ト(中央理研(株)製EA−4331)を用いて、プロキシピンでガラス基板をホットプレートから高さ5.0mmに保持して120℃で10分間加熱することにより、ポジ型感光性樹脂塗布膜を得た。このワニスAの塗布膜にフォトマスクを介して水銀灯の全波長で露光量70mJ/cm(i線換算)の紫外線を照射した後、2.38%TMAH水溶液で30秒間露光部分のみを溶解させることで現像し、純水でリンスした。得られたポリイミド前駆体樹脂パターンをクリーンオーブン中の窒素雰囲下で230℃で30分間加熱してキュアし、絶縁層を第一電極のエッジを覆うように形成した。絶縁層の厚さは約0.4μmであった。このようにして、幅70μm、長さ250μmの開口部が第一電極の中央部を露出せしめ、しかも、第一電極の端部を覆うような形状の感光性ポリイミド樹脂からなる遮光性絶縁層を形成した。
次に、絶縁層を形成した基板を用いて有機電界発光表示装置の作製を行った。まず、発光層を含む薄膜層を、抵抗線加熱方式による真空蒸着法によって形成した。次に基板有効エリア全面に蒸着して正孔輸送層を形成し、シャドーマスクを用いて発光層、第二電極の
アルミニウムを形成した。
得られた上記基板を蒸着機から取り出し、基板と封止用ガラス板とを紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることで封止した。このようにしてITOストライプ状第一電極上に、パターニングされた発光層が形成され、第一電極と直交するようにストライプ状第二電極が配置された単純マトリクス型カラー有機電界発光表示装置を作製した。本表示装置を線順次駆動したところ、良好な表示特性を得ることができた。絶縁層の境界部分で薄膜層や第二電極が、薄くなったり段切れを起こすようなこともなく、スムーズに成膜されたので、発光領域内での輝度ムラは認められず、安定な発光が得られた。また、耐久性試験後の有効発光面積率Sは100%であり、高い信頼性を示した。

Claims (4)

  1. (a)下記一般式(1)で表される構造単位および/または一般式(2)で表される構造単位を有する樹脂、(b)キノンジアジド化合物、(c)アントラキノン化合物、アセナフテン化合物、インドール化合物、メロシアニン化合物および下記一般式(3)で表されるスチリル化合物からなる群から選ばれる化合物であって、波長350nm以上450nm未満に吸収極大波長をもち、かつ波長450nm以上700nm以下に吸収極大波長をもたない化合物および(d)溶剤を含有することを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
    Figure 2008039961
    (一般式(1)中、RおよびRは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Aは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。mおよびpはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、m+p>0である。)
    Figure 2008039961
    (一般式(2)中、Rは炭素数2〜30の4〜8価の有機基を示す。Rは炭素数2〜30の2〜6価の有機基を示す。各Eは同じでも異なっていてもよく、OR、SO、CONR、COOR、SONRから選ばれる。RおよびRは水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。XおよびZはCO、N、NH、O、Sから選ばれ、YはCまたはNを示す。Z−Y間の結合は、単結合または2重結合である。各qは同じでも異なっていてもよく、0〜2の整数を示す。rおよびsはそれぞれ0〜4の整数を示す。ただし、r+s>0である。)
    Figure 2008039961
    (一般式(3)中、各Rは同じでも異なっていてもよく炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R10およびR11は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。R12およびR13は水素原子、CN、SO14、CONR1415、COOR14、SONR1415、炭素数2〜30の1価の芳香族基から選ばれる。R14およびR15は水素原子または炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示す。nは0〜4の整数を示す。)
  2. (a)成分の樹脂100重量部に対し、(c)成分の化合物を0.5〜10重量部含有することを特徴とする請求項1記載のポジ型感光性樹脂組成物。
  3. (1)請求項1または2記載のポジ型感光性樹脂組成物を、波長350nm以上450nm未満の光を用いて露光する工程、(2)現像する工程を少なくとも有することを特徴とするパターン製造方法。
  4. 請求項1または2記載のポジ型感光性樹脂組成物から形成された絶縁層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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