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TW202330668A - 透鏡的製造方法、透鏡製造用感放射線性組成物、透鏡、攝像元件、攝像裝置、顯示元件及顯示裝置 - Google Patents

透鏡的製造方法、透鏡製造用感放射線性組成物、透鏡、攝像元件、攝像裝置、顯示元件及顯示裝置 Download PDF

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TW202330668A
TW202330668A TW112100626A TW112100626A TW202330668A TW 202330668 A TW202330668 A TW 202330668A TW 112100626 A TW112100626 A TW 112100626A TW 112100626 A TW112100626 A TW 112100626A TW 202330668 A TW202330668 A TW 202330668A
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TW
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radiation
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carbons
lens
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TW112100626A
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松村信司
和田光弘
浜口仁
Original Assignee
日商Jsr 股份有限公司
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Abstract

本發明藉由包括如下步驟的方法製造透鏡:在基材上塗佈感放射線性組成物而形成塗膜的步驟;對塗膜的一部分照射放射線而使曝光部產生酸的步驟;對放射線照射後的塗膜進行顯影而形成圖案的步驟;對圖案照射放射線的步驟;以及在對圖案的放射線照射後對圖案進行加熱而形成透鏡的步驟。感放射線性組成物含有一種或兩種以上的聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)以及溶劑(C),聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,藉此產生羧基。

Description

透鏡的製造方法、透鏡製造用感放射線性組成物、透鏡、攝像元件、攝像裝置、顯示元件及顯示裝置
[相關申請案的交叉參考] 本申請案主張基於2022年1月18日提出申請的日本專利申請案編號2022-005909號的優先權,其全文以參考的方式併入本說明書中。 本揭示是有關於一種透鏡的製造方法、透鏡製造用感放射線性組成物、透鏡、攝像元件、攝像裝置、顯示元件及顯示裝置。
電荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)影像感測器、或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)影像感測器等各種影像感測器正用作照相機等攝像裝置中的固體攝像元件。在固體攝像元件中,規則地排列配置有微小的聚光透鏡(以下,亦稱為「微透鏡」),以將光聚集至受光元件(光二極體(photodiode))中而使感測器感度提高。另外,在有機電致發光(有機EL(electroluminescence))元件等顯示元件中,為了提高光導出效率,亦採用了相對於各畫素而在光出射側設置有微透鏡的結構。
作為形成微透鏡的方法之一,已知有熱流動(thermal flow)方式,該熱流動方式是在受光元件或發光元件的上部,利用感放射線性組成物形成與微透鏡對應的圖案後,藉由進行加熱處理而使其流動化,藉此形成半球狀的微透鏡陣列(例如,參照專利文獻1)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-101659號公報
[發明所欲解決之課題] 對於微透鏡圖案的形成中所使用的感放射線性組成物,要求放射線感度高、可製造耐化學品性及透明性高的微透鏡。另外,為了確保製造餘裕,要求能夠形成良好的微透鏡圖案的溫度範圍(以下,亦稱為「流動餘裕」)大。
本揭示是鑒於上述課題而成者,其主要目的在於提供一種透鏡的製造方法及透鏡製造用感放射線性組成物,可獲得放射線感度高、流動餘裕大、且耐化學品性及透明性優異的透鏡。 [解決課題之手段]
根據本揭示,提供以下的透鏡的製造方法、透鏡製造用感放射線性組成物、透鏡、攝像元件、攝像裝置、顯示元件及顯示裝置。
[1] 一種透鏡的製造方法,包括:在基材上塗佈感放射線性組成物而形成塗膜的步驟;對所述塗膜的一部分照射放射線,藉此使曝光部產生酸的步驟;對所述放射線照射後的塗膜進行顯影而在所述基材上形成圖案的步驟;對所述圖案照射放射線的步驟;以及對所述圖案照射放射線後對所述圖案進行加熱,藉此在所述基材上形成透鏡的步驟,所述感放射線性組成物含有聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)、以及溶劑(C),所述聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,藉此產生羧基。
[2] 一種透鏡製造用感放射線性組成物,含有:聚合物(A);感放射線性酸產生劑(B);以及溶劑(C),所述聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,從而產生羧基。
[3] 一種透鏡,使用所述[2]的透鏡製造用感放射線性組成物而形成。 [4] 一種攝像元件,包括所述[3]的透鏡。 [5] 一種攝像裝置,包括所述[4]的攝像元件。 [6] 一種顯示元件,包括所述[3]的透鏡。 [7] 一種顯示裝置,包括所述[6]的顯示元件。 [發明的效果]
根據本揭示的製造方法,使用含有所述聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)及溶劑(C)的感放射線性組成物在基材上形成塗膜,並在曝光後進行顯影,然後進一步實施曝光及加熱,藉此流動餘裕大,且可形成耐化學品性及透明性高的透鏡。另外,本揭示的透鏡製造用感放射線性組成物相對於放射線的感度高,可以少的照射量形成形狀良好的透鏡。
以下,對與實施方式相關聯的事項進行詳細說明。再者,在本說明書中,使用「~」而記載的數值範圍為包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的含義。所謂「結構單元」,是指主要構成主鏈結構、且至少在主鏈結構中包含兩個以上的化學結構的構成單元。
《透鏡的製造方法》 本揭示的製造方法是製造設置於固體攝像元件(例如,CCD影像感測器、CMOS影像感測器)或顯示元件(例如,有機EL元件或液晶顯示元件)的微小聚光體、即透鏡(以下,亦稱為「微透鏡」)的方法,更具體而言是一種基於熱流動方式的方法。本揭示的製造方法包括以下的步驟(I)~步驟(V)。 (I)在基材上塗佈透鏡製造用感放射線性組成物而形成塗膜的步驟 (II)對塗膜的一部分照射放射線,藉此使曝光部產生酸的步驟(第一曝光步驟) (III)對放射線照射後的塗膜進行顯影而在基材上形成圖案的步驟 (IV)對藉由所述步驟(III)而獲得的圖案照射放射線的步驟(第二曝光步驟) (V)藉由所述步驟(IV)對圖案照射放射線後對圖案進行加熱,藉此在基材上形成透鏡的步驟 以下,首先對本揭示的製造方法中所使用的透鏡製造用感放射線性組成物進行說明,繼而,對本揭示的製造方法中所包括的各步驟進行說明。
[透鏡製造用感放射線性組成物] 本揭示的透鏡製造用感放射線性組成物(以下,亦簡稱為「本組成物」)含有聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)、以及溶劑(C)。再者,關於各成分,只要無特別說明,則可單獨使用一種,亦可組合使用兩種以上。
此處,在本說明書中,「烴基」為包含鏈狀烴基、脂環式烴基及芳香族烴基的含義。所謂「鏈狀烴基」,是指主鏈中不含環狀結構而僅由鏈狀結構構成的直鏈狀烴基及分支狀烴基。其中,鏈狀烴基可為飽和亦可為不飽和。所謂「脂環式烴基」,是指僅包含脂環式烴的結構作為環結構而不包含芳香環結構的烴基。其中,脂環式烴基無需僅由脂環式烴的結構構成,亦包含在其一部分中具有鏈狀結構者。所謂「芳香族烴基」,是指包含芳香環結構作為環結構的烴基。其中,芳香族烴基無需僅由芳香環結構構成,亦可在其一部分中包含鏈狀結構或脂環式烴的結構。再者,脂環式烴基及芳香族烴基所具有的環結構亦可具有包含烴結構的取代基。
另外,在本說明書中,「(甲基)丙烯酸」為包含「丙烯酸」及「甲基丙烯酸」的含義。「(甲基)丙烯醯基」為包含「丙烯醯基」及「甲基丙烯醯基」的含義。在本說明書中,包含氧雜環丙基及氧雜環丁基在內亦稱為「環氧基」。
<聚合物(A)> 聚合物(A)包含結構單元(a1)及結構單元(a2)中的一者或兩者,所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,從而產生羧基。其中,聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2)。只要包含結構單元(a1)及結構單元(a2),則聚合物(A)既可包含一種聚合物,亦可包含兩種以上的聚合物。
作為聚合物(A)的具體態樣,可列舉以下的(I)及(II)。 (I)在一分子內具有結構單元(a1)與結構單元(a2)的聚合物。 (II)具有結構單元(a1)的第一聚合物、與具有結構單元(a2)且和第一聚合物不同的第二聚合物的混合物。 就盡可能減少構成本組成物的成分的數量、同時可獲得本組成物的感度或大的流動餘裕、對所獲得硬化物的耐化學品性的改善效果的方面而言,本組成物較佳為包含在同一分子內具有結構單元(a1)與結構單元(a2)的聚合物來作為聚合物(A)。
·結構單元(a1) 藉由聚合物(A)包含結構單元(a1),可在確保由本組成物形成的微透鏡的透明性的同時,提高聚合物(A)相對於鹼顯影液的溶解性(鹼可溶性)、或提高硬化反應性。再者,在本說明書中,所謂「鹼可溶」,是指在室溫下溶解於2.38質量%濃度的四甲基氫氧化銨水溶液等鹼水溶液中。
作為結構單元(a1)所具有的芳香環,例如可列舉:苯環、萘環、蒽環等。該些中,就所獲得的硬化物的透過性的觀點而言,較佳為苯環或萘環,更佳為苯環。在結構單元(a1)中,與芳香環鍵結的羥基的數量並無特別限定。與芳香環鍵結的羥基的數量較佳為1個~3個,更佳為1個或2個。在結構單元(a1)所具有的芳香環中,亦可導入羥基以外的取代基。作為該取代基,可列舉:鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基、碳數1~4的氟化烷基等。
結構單元(a1)較佳為來源於具有羥基與芳香環鍵結的結構以及聚合性不飽和鍵的單體(以下,亦稱為「單體(M1)」)的結構單元。就獲得良好的圖案化性及解析性的方面而言,其中,單體(M1)較佳為選自由(甲基)丙烯酸酯化合物、(甲基)丙烯醯胺化合物、具有苯乙烯結構的化合物及具有馬來醯亞胺結構的化合物所組成的群組中的至少一種。具體而言,結構單元(a1)較佳為來源於選自由下述式(a1-1)所表示的化合物及下述式(a1-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元。
[化1] (式(a1-1)中,R 1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 2為單鍵、* 1-C(=O)-O-或* 1-C(=O)-NH-;「* 1」表示與R 1所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 3為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;m1為0~4的整數;m2為1或2;其中,m1+m2≦5;在m1為2以上的情況下,多個R 3相同或不同; 式(a1-2)中,R 4為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;n1為0~4的整數;n2為1或2;其中,n1+n2≦5;在n1為2以上的情況下,多個R 4相同或不同)
在式(a1-1)及式(a1-2)中,作為R 1、R 3及R 4所表示的鹵素原子,可列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。碳數1~4的烷基可為直鏈狀亦可為分支狀,例如可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基。作為碳數1~4的烷氧基,可列舉作為碳數1~4的烷基而例示的各基與氧原子鍵結而成的基。作為碳數1~4的氟化烷基,可列舉作為碳數1~4的烷基而例示的各基的至少一個氫原子經氟原子取代而成的基。
就提供結構單元(a1)的單體的共聚性的觀點而言,R 1較佳為氫原子或甲基。R 2較佳為單鍵或* 1-C(=O)-O-。m1及n1分別較佳為0~2,更佳為0或1。
作為結構單元(a1)的具體例,可列舉下述式(1-1)~式(1-13)分別所表示的結構單元等。 [化2] (式(1-1)~式(1-10)中,R A1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基) [化3]
在聚合物(A)中,就對聚合物(A)賦予在鹼顯影液中的良好溶解性的觀點而言,相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,結構單元(a1)的含有比例較佳為10莫耳%以上,更佳為15莫耳%以上,進而佳為25莫耳%以上。另一方面,若結構單元(a1)的含有比例過多,則在曝光部分與未曝光部分中,在鹼顯影液中的溶解性的差異變小,有時難以獲得良好的圖案形狀。就此種觀點而言,相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,結構單元(a1)的含有比例較佳為90莫耳%以下,更佳為85莫耳%以下,進而佳為80莫耳%以下。再者,在聚合物(A)包含兩種以上的聚合物的情況下,結構單元(a1)的含有比例是指構成聚合物(A)的兩種以上聚合物中的結構單元(a1)的總量(以下的結構單元亦同樣如此)。
·結構單元(a2) 結構單元(a2)是藉由對本組成物照射放射線而產生的酸,酸解離性基脫離而產生羧基的結構單元。藉由聚合物(A)包含結構單元(a2),可藉由放射線照射而使聚合物(A)在顯影液中的溶解性變化。藉此,可獲得形成有圖案的硬化物。此處,所謂「酸解離性基」,是指對羧基等酸基所具有的氫原子進行取代、且利用酸的作用而解離的基。
特別是在本組成物中,藉由對本組成物照射放射線,在照射了放射線的區域的聚合物(A)的側鏈部分生成羧基作為酸基。認為利用該反應,藉由在顯影後進行步驟(IV)中的進一步的曝光處理、以及步驟(V)中的加熱處理,在酸的存在下會進行羧基參與的交聯反應。認為如此般進行羧基參與的交聯反應而硬化得到促進,結果,藉由本組成物可實現良好的耐化學品性或大的流動餘裕。再者,認為藉由步驟(IV)中的進一步的曝光處理及步驟(V)中的加熱處理,在結構單元(a1)中,亦會進行例如基於芳香環彼此的醚化等的交聯反應。
作為構成結構單元(a2)的單體,可列舉來源於經保護的不飽和羧酸的結構單元。作為不飽和羧酸,例如可列舉:不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、不飽和酸酐、不飽和多元羧酸等。
作為該些的具體例,不飽和單羧酸可列舉:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、α-氯丙烯酸、肉桂酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-琥珀酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基-鄰苯二甲酸、(甲基)丙烯酸-2-羧基乙基酯、4-乙烯基苯甲酸等。不飽和二羧酸可列舉:馬來酸、富馬酸、衣康酸、檸康酸等。不飽和酸酐可列舉:馬來酸酐、衣康酸酐、檸康酸酐等。不飽和多元羧酸可列舉ω-羧基聚己內酯單(甲基)丙烯酸酯等。
作為結構單元(a2)所具有的酸解離性基,例如可列舉:三級烷基、縮醛系官能基、三級烷基碳酸酯基等。該些中,就容易因酸解離的方面而言,較佳為三級烷基或縮醛系官能基。在酸解離性基為縮醛系官能基的情況下,能夠省略曝光後烘烤(postexposure bake,PEB)步驟,可達成步驟的簡化。再者,PEB步驟是在藉由步驟(II)進行的曝光後且在藉由步驟(III)進行的顯影前進行的加熱的步驟,較佳為在較藉由步驟(V)進行的加熱處理低的溫度下進行。
結構單元(a2)較佳為來源於如下的單體(以下,亦稱為「單體(M2)」)的結構單元:所述單體具有藉由酸而酸解離性基脫離從而產生羧基的結構以及聚合性不飽和鍵。就相對於鹼顯影液的溶解性高、可減少顯影殘渣的方面而言,其中,結構單元(a2)較佳為來源於選自由下述式(a2-1)所表示的化合物及下述式(a2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元。 [化4] (式(a2-1)中,R 5為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 6為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 2-C(=O)-O-R 15-;「* 2」表示與R 5所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 15為經取代或未經取代的二價烴基;R 7為一價脂肪族烴基;R 8及R 9分別獨立地為一價脂肪族烴基、或者表示R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的脂環式結構; 式(a2-2)中,R 10為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 11為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 3-C(=O)-O-R 16-;「* 3」表示與R 10所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 16為經取代或未經取代的二價烴基;R 12為氫原子或一價脂肪族烴基;關於R 13及R 14,R 13為一價脂肪族烴基,R 14為一價脂肪族烴基、芳烷基或經取代的芳烷基,或者R 13及R 14表示R 13與R 14相互結合並與R 13所鍵結的碳原子及R 14所鍵結的氧原子一起構成的環狀醚結構)
在式(a2-1)及式(a2-2)中,作為R 5及R 10的具體例,可列舉R 1的說明中所例示的基。就提供結構單元(a2)的單體的共聚性的觀點而言,R 5及R 10較佳為氫原子或甲基。
關於R 6、R 11,作為R 15及R 16所表示的二價烴基,可列舉:碳數1~5的烷二基、碳數3~10的環烷二基、伸苯基等。作為在R 6、R 11為取代伸苯基的情況下導入伸苯基中的取代基、以及R 15及R 16具有取代基的情況下的取代基,可列舉:鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基、碳數1~4的氟化烷基等。作為該些的具體例,可列舉R 1的說明中例示的基。
作為式(a2-1)中的R 7~R 9及式(a2-2)中的R 12~R 14所表示的一價脂肪族烴基,可列舉碳數1~10的一價烷基、碳數3~20的一價脂環式烴基。
在R 7~R 9、R 12~R 14中,碳數1~10的烷基可為直鏈狀亦可為分支狀。作為所述烷基的具體例,可列舉:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、正己基、正庚基等。
在R 7~R 9、R 12~R 14中,碳數3~20的一價脂環式烴基可列舉自單環或多環的飽和脂環式烴中去除一個氫原子而得的基。作為飽和脂環式烴的具體例,單環的脂環式烴可列舉:環戊烷、環己烷、環庚烷及環辛烷等。作為多環的脂環式烴,可列舉:雙環[2.2.1]庚烷(降冰片烷)、雙環[2.2.2]辛烷、三環[3.3.1.1 3,7]癸烷(金剛烷)、四環[6.2.1.1 3,6.0 2,7]癸烷等。
作為R 14所表示的經取代或未經取代的芳烷基,可列舉:碳數7~20的芳烷基、該芳烷基的至少一個氫原子經鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基、碳數1~4的氟化烷基取代的基。作為芳烷基的具體例,可列舉:苄基、苯乙基、萘基甲基、蒽基甲基、甲基苯基甲基等。
作為R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的脂環式結構,可列舉自構成碳數3~20的單環或多環的脂環式烴的同一碳原子去除兩個氫原子而成的基(以下,亦稱為「二價脂環式基」)。在二價脂環式基為多環式烴基的情況下,多環式烴基可為橋環脂環式烴基及縮合脂環式烴基中的任一者。再者,所謂縮合脂環式烴基,是指以多個脂肪族環共有邊(鄰接的兩個碳原子間的鍵)的形式構成的多環性的脂環式烴基。所謂橋環脂環式烴基,是指構成脂肪族環的碳原子中相互不鄰接的兩個碳原子之間利用包含一個以上碳原子的鍵結鏈鍵結而成的多環性的脂環式烴基。
在藉由R 8與R 9相互結合而構成了二價脂環式基的情況下,就可提高曝光部相對於鹼顯影液的溶解性的方面而言,該二價脂環式基較佳為包含飽和烴。具體而言,作為單環的脂環式烴基,可列舉:環戊烷二基、環己烷二基、環庚烷二基及環辛烷二基等。另外,多環的脂環式烴基較佳為橋環脂環式飽和烴基,且較佳為雙環[2.2.1]庚烷-2,2-二基、雙環[2.2.2]辛烷-2,2-二基或三環[3.3.1.1 3,7]癸烷-2,2-二基。
就提高曝光部相對於鹼顯影液的溶解性的觀點而言,R 8及R 9較佳為表示碳數1~8的烷基或碳數3~8的環烷基,或者R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的碳數3~12的單環或多環的脂環式結構,更佳為表示碳數1~4的烷基或碳數3~8的環烷基,或者R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的單環的飽和脂環式結構。
R 13及R 14相互結合而構成的環狀醚結構較佳為環員數5以上,更佳為環員數5~12。具體而言,例如可列舉四氫呋喃環結構、四氫吡喃環結構等。在R 13及R 14相互結合而構成環狀醚結構的情況下,就容易因酸解離的方面而言,R 12較佳為氫原子、甲基或乙基,更佳為氫原子。
作為結構單元(a2)的具體例,例如可列舉下述式所表示的結構單元等。 [化5] [化6] (式中,R A1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基) [化7] (式中,R A1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基)
相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,結構單元(a2)的含有比例較佳為5莫耳%以上,更佳為10莫耳%以上,進而佳為15莫耳%以上,進而更佳為20莫耳%以上。另外,相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,結構單元(a2)的含有比例較佳為60莫耳%以下,更佳為55莫耳%以下,進而佳為50莫耳%以下。藉由將結構單元(a2)的含有比例設為所述範圍,可進一步提高本組成物的圖案形成能力。
相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,聚合物(A)中的結構單元(a1)與結構單元(a2)的合計含有比例較佳為50莫耳%以上,更佳為55莫耳%以上,進而佳為60莫耳%以上,進而更佳為65莫耳%以上,進而更佳為70莫耳%以上。若聚合物(A)中的結構單元(a1)與結構單元(a2)的合計含有比例為所述範圍,則可充分確保本組成物相對於放射線的感度或大的流動餘裕,另外,可充分獲得對所獲得硬化物的耐化學品性的改善效果。
·其他結構單元 聚合物(A)可在包含結構單元(a1)及結構單元(a2)的同時進而包含與結構單元(a1)及結構單元(a2)不同的結構單元(以下,亦稱為「其他結構單元」)。
作為其他結構單元,例如可列舉具有氧雜環丁基或氧雜環丙基的結構單元(以下,亦稱為「結構單元(a3)」)。
·結構單元(a3) 結構單元(a3)只要具有環氧基則並無特別限定。作為結構單元(a3),例如可列舉來源於具有聚合性碳-碳不飽和鍵以及環氧基的單體(以下,亦稱為「單體(M3)」)的結構單元。具體而言,結構單元(a3)可列舉下述式(3)所表示的結構單元。 [化8] (式(3)中,R 31為具有氧雜環丁烷結構或氧雜環丙烷結構的一價基;R 32為氫原子或甲基;X 3為單鍵或二價連結基)
在所述式(3)中,作為R 31,可列舉:氧雜環丙基、氧雜環丁基、3,4-環氧環己基、3,4-環氧三環[5.2.1.0 2,6]癸基、3-乙基氧雜環丁基等。該些中,就光反應性高的方面而言,R 31較佳為具有氧雜環丙烷結構的一價基。 作為X 3的二價連結基,例如可列舉亞甲基、伸乙基、1,3-丙烷二基等烷二基。
作為第三單體的具體例,例如可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、3,4-環氧環己基(甲基)丙烯酸酯、3,4-環氧環己基甲基(甲基)丙烯酸酯、2-(3,4-環氧環己基)乙基(甲基)丙烯酸酯、3,4-環氧三環[5.2.1.0 2,6]癸基(甲基)丙烯酸酯、(3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲基(甲基)丙烯酸酯、(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)(甲基)丙烯酸酯、(氧雜環丁烷-3-基)甲基(甲基)丙烯酸酯、(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲基(甲基)丙烯酸酯等。
在聚合物(A)包含結構單元(a3)的情況下,結構單元(a3)所具有的環氧基作為交聯性基發揮作用,藉此能夠改善使用本組成物而得的膜的解析性及硬化物的耐化學品性。另一方面,在聚合物(A)包含結構單元(a3)的情況下,在顯影前的曝光步驟中無法使曝光部充分產生酸,因此有本組成物的放射線感度降低、或圖案形成能力降低的擔憂。因此,聚合物(A)較佳為不包含結構單元(a3)、或者在包含結構單元(a3)的情況下其含量比較少。
具體而言,相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,聚合物(A)中的結構單元(a3)的含有比例較佳為0莫耳%以上且15莫耳%以下,更佳為0莫耳%以上且10莫耳%以下,進而佳為0莫耳%以上且5莫耳%以下,進而更佳為0莫耳%以上且1莫耳%以下。藉由將結構單元(a3)的含有比例設為所述範圍,可藉由顯影前的放射線照射而使曝光部充分產生酸,從而可藉由之後的顯影處理而獲得具有良好圖案形狀的硬化物。
作為構成其他結構單元的單體,除上述以外,例如亦可列舉:(甲基)丙烯酸烷基酯、具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯、具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯、芳香族乙烯基化合物、N-取代馬來醯亞胺化合物、具有羥基(其中,酚性羥基除外)的單體、具有環狀醚結構(其中,氧雜環丙烷結構及氧雜環丁烷結構除外)的單體、具有環狀碳酸酯結構的單體等。
作為所述單體的具體例,(甲基)丙烯酸烷基酯可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正月桂酯、(甲基)丙烯酸正硬脂酯等。該些中,就確保聚合物(A)的耐熱性的觀點而言,構成烷基酯部分的烷基較佳為碳數1~10,更佳為碳數1~6。
作為具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基環己酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,6]癸烷-8-基酯、(甲基)丙烯酸三環[5.2.1.0 2,5]癸烷-8-基氧基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯等。
作為具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯,可列舉:(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸萘基甲酯、(甲基)丙烯酸萘基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸間苯氧基苯基甲酯、(甲基)丙烯酸鄰苯基苯氧基乙酯等。
作為芳香族乙烯基化合物,可列舉:苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、2,4-二異丙基苯乙烯、5-第三丁基-2-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、三乙烯基苯、第三丁氧基苯乙烯、乙烯基苄基二甲基胺、(4-乙烯基苄基)二甲基胺基乙基醚、N,N-二甲基胺基乙基苯乙烯、N,N-二甲基胺基甲基苯乙烯、2-乙基苯乙烯、3-乙基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、2-第三丁基苯乙烯、3-第三丁基苯乙烯、4-第三丁基苯乙烯、乙烯基萘、乙烯基吡啶等。
作為N-取代馬來醯亞胺化合物,可列舉:N-環己基馬來醯亞胺、N-環戊基馬來醯亞胺、N-(2-甲基環己基)馬來醯亞胺、N-(4-甲基環己基)馬來醯亞胺、N-(4-乙基環己基)馬來醯亞胺、N-(2,6-二甲基環己基)馬來醯亞胺、N-降冰片基馬來醯亞胺、N-三環癸基馬來醯亞胺、N-金剛烷基馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-(2-甲基苯基)馬來醯亞胺、N-(4-甲基苯基)馬來醯亞胺、N-(4-乙基苯基)馬來醯亞胺、N-(2,6-二甲基苯基)馬來醯亞胺、N-苄基馬來醯亞胺、N-萘基馬來醯亞胺等。
作為具有羥基(其中,酚性羥基除外)的單體,可列舉:(甲基)丙烯酸羥基甲酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸5-羥基戊酯、(甲基)丙烯酸6-羥基己酯、丙三醇單(甲基)丙烯酸酯、N-(羥基甲基)馬來醯亞胺、N-(2-羥基乙基)馬來醯亞胺、N-(3-羥基丙基)馬來醯亞胺等。
作為具有環狀醚結構(其中,氧雜環丙烷結構及氧雜環丁烷結構除外)的單體,可列舉:(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸四氫吡喃酯、(甲基)丙烯酸5-乙基-1,3-二噁烷-5-基甲酯、(甲基)丙烯酸-1,3-二噁烷-5-基甲酯、(甲基)丙烯酸5-甲基-1,3-二噁烷-5-基甲酯、(甲基)丙烯酸(2-甲基-2-乙基-1,3-二氧雜環戊烷-4-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷-4-基)甲酯、(甲基)丙烯酸(2,2-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷-4-基)乙酯、2-(甲基)丙烯醯基氧基甲基-1,4,6-三氧雜螺[4.6]十一烷、2-(甲基)丙烯醯基氧基甲基-1,4,6-三氧雜螺[4.4]壬烷、2-(甲基)丙烯醯基氧基甲基-1,4,6-三氧雜螺[4.5]癸烷等。具有環狀碳酸酯結構的單體例如可列舉碳酸甘油酯(甲基)丙烯酸酯等。
作為構成其他結構單元的單體,進而可列舉:衣康酸二乙酯等不飽和二羧酸二烷基酯化合物;1,3-丁二烯、異戊二烯等共軛二烯化合物;(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯醯胺等含氮乙烯基化合物;氯乙烯、偏二氯乙烯、乙酸乙烯酯等。
在聚合物(A)中,其他結構單元的含有比例可在無損本揭示的效果的範圍內適宜設定。相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,其他結構單元的含有比例例如可設為0莫耳%以上且45莫耳%以下,較佳為40莫耳%以下,更佳為35莫耳%以下,進而佳為30莫耳%以下。再者,各結構單元的含有比例通常與製造聚合物(A)時使用的單體的比例為等值。
作為構成其他結構單元的單體,就改善相對於鹼顯影液的溶解性、或可均衡地調整大的流動餘裕、所獲得硬化物的耐化學品性等的方面而言,上述中,可較佳地使用選自由(甲基)丙烯酸烷基酯、具有脂環式結構的(甲基)丙烯酸酯及具有芳香環結構的(甲基)丙烯酸酯所組成的群組中的至少一種單體(以下,亦稱為「(甲基)丙烯酸酯」)。相對於構成聚合物(A)的全部結構單元,來源於(甲基)丙烯酸酯的結構單元的含有比例例如為0莫耳%以上且45莫耳%以下,更佳為40莫耳%以下,進而佳為35莫耳%以下,進而更佳為30莫耳%以下。
在聚合物(A)中,利用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)而得的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)較佳為2000以上。若Mw為2000以上,則可獲得耐熱性或耐化學品性充分高、且顯示良好顯影性的硬化物,就此方面而言較佳。Mw更佳為5000以上,進而佳為6000以上。另外,就使成膜性良好的觀點而言,Mw較佳為50000以下,更佳為30000以下,進而佳為20000以下,進而更佳為18000以下。
在聚合物(A)中,由重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)之比表示的分子量分佈(Mw/Mn)較佳為4.0以下,更佳為3.0以下。再者,在聚合物(A)包含兩種以上的聚合物的情況下,較佳為各聚合物的Mw、Mw/Mn分別滿足所述範圍。
相對於本組成物中所含的固體成分的總量(即,感放射線性組成物中的除溶劑(C)以外的成分的合計質量),聚合物(A)的含有比例較佳為20質量%以上,更佳為40質量%以上,進而佳為50質量%以上。另外,相對於本組成物中所含的固體成分的總量,聚合物(A)的含有比例較佳為99質量%以下,更佳為97質量%以下。藉由將聚合物(A)的含有比例設為所述範圍,可獲得耐熱性及耐化學品性充分高、且顯示良好的顯影性及透明性的硬化物。
聚合物(A)的合成方法並無特別限定。聚合物(A)例如可使用能夠導入上述各結構單元的單體並在適當的聚合溶媒中、在聚合起始劑等的存在下,依照自由基聚合等公知的方法來製造。在利用自由基聚合的情況下,作為所使用的聚合起始劑,可列舉:2,2'-偶氮雙(異丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(異丁酸)二甲酯等偶氮化合物。相對於反應中使用的單體的總量100質量份,聚合起始劑的使用比例較佳為0.01質量份~30質量份。作為聚合溶媒,例如可列舉醇類、醚類、酮類、酯類、烴類等的有機溶媒。
在所述聚合反應中,反應溫度通常為30℃~180℃。反應時間根據聚合起始劑及單體的種類或反應溫度而不同,但通常為0.5小時~10小時。聚合溶媒的使用量較佳設為使得反應中使用的單體的合計量相對於反應溶液的整體量而成為0.1質量%~60質量%般的量。藉由聚合反應而獲得的聚合物例如可使用如下公知的分離方法而分離:對藉由將反應溶液注入至大量的不良溶媒而獲得的析出物於減壓下進行乾燥的方法;利用蒸發器將反應溶液減壓蒸餾去除的方法等。
<感放射線性酸產生劑(B)> 作為本組成物中所含的感放射線性酸產生劑(B)(以下,亦簡稱為「酸產生劑(B)」),只要是藉由放射線的照射而產生酸,使組成物中的成分所具有的酸解離性基脫離的物質即可。具體而言,可較佳地使用對波長300 nm以上(較佳為300 nm~450 nm)的放射線有感應而產生酸的化合物。在使用對波長300 nm以上的放射線無直接感應的酸產生劑作為酸產生劑(B)的情況下,可藉由與增感劑併用而對波長300 nm以上的放射線有感應,從而產生酸。酸產生劑(B)亦可進一步藉由加熱而產生酸。作為酸產生劑(B),可較佳地使用產生酸解離常數(pKa)為4.0以下的酸的化合物。再者,在本說明書中,「放射線」為包含可見光線、紫外線、遠紫外線、X射線及帶電粒子束的概念。
作為酸產生劑(B),可使用對放射線有感應而產生酸的公知的化合物。作為酸產生劑(B)的具體例,例如可列舉:肟磺酸酯化合物、磺醯亞胺化合物、鎓鹽、含鹵素的化合物(三氯甲基均三嗪化合物等)、二偶氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物、羧酸酯化合物等。
作為該些的具體例,例如肟磺酸酯化合物可列舉:(5-丙基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-辛基磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(樟腦磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-對甲苯磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(2-[2-(4-甲基苯基磺醯基氧基亞胺基)]-2,3-二氫噻吩-3-亞基]-2-(2-甲基苯基)乙腈)、2-(辛基磺醯基氧基亞胺基)-2-(4-甲氧基苯基)乙腈、及該些的衍生物、國際公開第2016/124493號中記載的化合物等。作為肟磺酸酯化合物的市售品,可列舉巴斯夫(BASF)公司製造的豔佳固(Irgacure)PAG121等。
作為磺醯亞胺化合物的具體例,可列舉:N-(三氟甲基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯基氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-三氟甲基苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(2-氟苯基磺醯基氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(樟腦磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、(4-甲基苯基磺醯基氧基)二苯基馬來醯亞胺、三氟甲烷磺酸-18-萘二醯亞胺、及該些的衍生物。
作為鎓鹽,可列舉:二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、鋶鹽、四級銨鹽、苯並噻唑鎓鹽、四氫噻吩鎓鹽等。作為該些的具體例,二苯基錪鹽例如可列舉:二苯基錪四氟硼酸鹽、二苯基錪六氟膦酸鹽等;三苯基鋶鹽例如可列舉:三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶樟腦磺酸鹽、三苯基鋶四氟硼酸鹽、三苯基鋶三氟乙酸鹽、三苯基鋶對甲苯磺酸鹽、三苯基鋶丁基三(2,6-二氟苯基)硼酸鹽等。
另外,鋶鹽例如可列舉:苄基鋶鹽、二苄基鋶鹽、取代苄基鋶鹽等。烷基鋶鹽例如可列舉:4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟銻酸鹽、4-乙醯氧基苯基二甲基鋶六氟砷酸鹽等烷基鋶鹽;苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟磷酸鹽等苄基鋶鹽;二苄基-4-羥基苯基鋶六氟銻酸鹽、二苄基-4-羥基苯基鋶六氟磷酸鹽等二苄基鋶鹽;對氯苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽、對硝基苄基-4-羥基苯基甲基鋶六氟銻酸鹽等取代苄基鋶鹽等。
作為苯並噻唑鎓鹽,例如可列舉:3-苄基苯並噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基苯並噻唑鎓六氟磷酸鹽、3-苄基苯並噻唑鎓四氟硼酸鹽、3-(對甲氧基苄基)苯並噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基-2-甲硫基苯並噻唑鎓六氟銻酸鹽、3-苄基-5-氯苯並噻唑鎓六氟銻酸鹽等。
作為四氫噻吩鎓鹽,例如可列舉4,7-二正丁氧基-1-萘基四氫噻吩鎓三氟甲烷磺酸鹽、4,7-二正丁氧基萘基四氫噻吩鎓-10-樟腦磺酸鹽等。另外,作為鎓鹽,日本專利特開2014-174235號公報、日本專利特開2016-87486號公報、日本專利特開2014-157252號公報、日本專利特開2015-18131號公報等中記載的鎓鹽亦可用作酸產生劑(B)。
另外,作為肟磺酸酯化合物、磺醯亞胺化合物、鎓鹽、含鹵素化合物、重氮甲烷化合物、碸化合物、磺酸酯化合物、及羧酸酯化合物的具體例,可列舉日本專利特開2014-157252號公報的段落0078~段落0106中記載的化合物、國際公開第2016/124493號中記載的化合物等。作為酸產生劑(B),亦可使用作為離子性光酸產生型或非離子性光酸產生型的光陽離子聚合起始劑而公知的化合物。作為酸產生劑(B),就放射線感度的觀點而言,該些中可較佳地使用選自由肟磺酸酯化合物、磺醯亞胺化合物及鎓鹽所組成的群組中的至少一種。
在本組成物中,相對於聚合物(A)100質量份,酸產生劑(B)的含有比例較佳設為0.5質量份以上,更佳設為1質量份以上,進而佳設為2質量份以上。另外,相對於聚合物(A)100質量份,酸產生劑(B)的含有比例較佳設為30質量份以下,更佳設為20質量份以下,進而佳設為10質量份以下。若將酸產生劑(B)的含有比例設為0.5質量份以上,則藉由放射線的照射而充分生成酸,可充分增大放射線的照射部分與未照射部分相對於鹼顯影液的溶解度之差。藉此,可進行良好的圖案化。另外,可增加在步驟(V)時參與和聚合物(A)的反應的酸的量,可獲得耐熱性及耐化學品性更優異的透鏡。另一方面,若將酸產生劑(B)的含有比例設為30質量份以下,則在顯影步驟時可充分減少放射線的照射部分中未反應的酸產生劑(B)的量,可抑制因酸產生劑(B)的殘存而導致的顯影性的降低。
<溶劑(C)> 本組成物是聚合物(A)、酸產生劑(B)、及視需要調配的其他成分較佳為於溶劑(C)中溶解或分散而成的液狀的組成物。作為溶劑(C),較佳為溶解本組成物中所調配的各成分且不與各成分反應的有機溶媒。
作為溶劑(C)的具體例,例如可列舉:甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、辛醇等醇類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等酯類;乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、伸乙基二甘醇單甲醚、伸乙基二甘醇乙基甲醚、二甲二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲醚等醚類;二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮類;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等芳香族烴。該些中,溶劑(C)較佳為包含選自由醚類及酯類所組成的群組中的至少一種,更佳為選自由乙二醇烷基醚乙酸酯、二乙二醇類、丙二醇單烷基醚、及丙二醇單烷基醚乙酸酯所組成的群組中的至少一種。
<其他成分> 本組成物除了包含所述聚合物(A)、酸產生劑(B)及溶劑(C)以外,可進而含有該些以外的成分(以下,亦稱為「其他成分」)。作為其他成分,可列舉:含氮鹼性化合物(D)、多官能反應性化合物(E)、界面活性劑、接著助劑等。
·含氮鹼性化合物(D) 含氮鹼性化合物(D)(以下,亦簡稱為「鹼性化合物(D)」)作為酸擴散控制劑而調配於本組成物中,所述酸擴散控制劑對藉由曝光而自酸產生劑(B)產生的酸的擴散長度進行控制。藉由本組成物包含含氮鹼性化合物(D),可適度地控制酸的擴散長度,可使圖案形狀良好。
作為含氮鹼性化合物(D),例如可自化學放大型抗蝕劑中的用作酸擴散控制劑的化合物中任意選擇來使用。具體而言,作為含氮鹼性化合物(D),例如可列舉:脂肪族胺、芳香族胺、雜環式胺、四級銨氫氧化物、羧酸四級銨鹽等。作為含氮鹼性化合物(D)的具體例,可列舉日本專利特開2011-232632號公報的段落0128~段落0147中記載的化合物等。作為含氮鹼性化合物(D),其中可較佳地使用選自由芳香族胺及雜環式胺所組成的群組中的至少一種。
作為芳香族胺及雜環式胺,例如可列舉:苯胺、N-甲基苯胺、N-乙基苯胺、N-丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、2-甲基苯胺、3-甲基苯胺、4-甲基苯胺、乙基苯胺、丙基苯胺、三甲基苯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2,4-二硝基苯胺、2,6-二硝基苯胺、3,5-二硝基苯胺、N,N-二甲基甲苯胺等苯胺衍生物;咪唑、4-甲基咪唑、4-甲基-2-苯基咪唑、苯並咪唑、2-苯基苯並咪唑、三苯基咪唑、N-第三丁氧基羰基-2-苯基苯並咪唑等咪唑衍生物;吡咯、2H-吡咯、1-甲基吡咯、2,4-二甲基吡咯、2,5-二甲基吡咯、N-甲基吡咯等吡咯衍生物;吡啶、甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶、4-(1-丁基戊基)吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、三乙基吡啶、苯基吡啶、3-甲基-2-苯基吡啶、3-甲基-4-苯基吡啶、4-第三丁基吡啶、二苯基吡啶、苄基吡啶、甲氧基吡啶、丁氧基吡啶、二甲氧基吡啶、1-甲基-2-吡啶酮、4-吡咯啶基吡啶、1-甲基-4-苯基吡啶、2-(1-乙基丙基)吡啶、胺基吡啶、二甲基胺基吡啶、菸鹼等吡啶衍生物;N-乙醯基嗎啉等嗎啉衍生物;除此以外的日本專利特開2011-232632號公報中記載的化合物。
在本組成物包含含氮鹼性化合物(D)的情況下,就藉由調配含氮鹼性化合物(D)而充分改善本組成物的圖案形成能力的觀點而言,相對於聚合物(A)100質量份,含氮鹼性化合物(D)的含有比例較佳為0.005質量份以上,更佳為0.01質量份以上。另外,相對於聚合物(A)100質量份,含氮鹼性化合物(D)的含有比例較佳為10質量份以下,更佳為5質量份以下。
·多官能反應性化合物(E) 多官能反應性化合物(E)(以下,亦簡稱為「反應性化合物(E)」)是具有兩個以上能夠藉由刺激(較佳為熱)而與聚合物(A)反應的官能基的化合物。藉由本組成物進而包含反應性化合物(E),可進一步增大流動餘裕,另外,可進一步提高所獲得的硬化物的耐化學品性。再者,反應性化合物(E)是與聚合物(A)不同的成分。
反應性化合物(E)所具有的官能基較佳為藉由賦予熱而與聚合物(A)所具有的官能基反應並形成交聯結構的基。作為反應性化合物(E)所具有的官能基,例如可列舉:氧雜環丙基、氧雜環丁基、(甲基)丙烯醯基、甲醯基、乙醯基、乙烯基、異丙烯基、烷氧基甲基、羥甲基等,可根據聚合物(A)所具有的官能基而適宜地選擇。作為反應性化合物(E),就與聚合物(A)中的羧基或羥基的基於熱的反應性高的方面而言,其中可較佳地使用選自由多官能氧雜環丙烷化合物、多官能氧雜環丁烷化合物、多官能三聚氰胺化合物及多官能烷氧基甲基化合物所組成的群組中的至少一種。
作為反應性化合物(E)的具體例,多官能氧雜環丙烷化合物例如可列舉:雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚、氫化雙酚A二縮水甘油醚、氫化雙酚F二縮水甘油醚、氫化雙酚AD二縮水甘油醚等雙酚的聚縮水甘油醚類;1,4-丁二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、甘油三縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚等多元醇的聚縮水甘油醚類;藉由在乙二醇、丙二醇、甘油等脂肪族多元醇中加成一種或兩種以上的伸烷基氧化物而得的聚醚多元醇的脂肪族聚縮水甘油醚類;3,4-環氧環己基甲基(3,4-環氧基)環己烷羧酸酯、2-(3,4-環氧環己基-5,5-螺環-3,4-環氧基)環己烷-間-二噁烷等在分子內具有兩個以上的3,4-環氧環己基的化合物;雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂等苯酚酚醛清漆型環氧樹脂;甲酚酚醛清漆型環氧樹脂;多酚型環氧樹脂;環狀脂肪族環氧樹脂;脂肪族長鏈二元酸的二縮水甘油酯類;高級脂肪酸的縮水甘油酯類;環氧化大豆油、環氧化亞麻籽油等。
作為多官能氧雜環丁烷化合物,可列舉:3,7-雙(3-氧雜環丁基)-5-氧雜-壬烷、1,4-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]苯、1,2-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]乙烷、1,3-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]丙烷、雙[1-乙基(3-氧雜環丁基)]甲醚、雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、三乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、四乙二醇雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、1,3-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)丙烷、1,4-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)丁烷、1,4-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基甲基)苯、1,3-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基甲基)苯、1,2-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基甲基)苯、4,4'-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基甲基]聯苯、2,2'-雙(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基甲基)聯苯、1,6-雙((3-甲基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基)己烷、1,6-雙((3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基)己烷、3-乙基-3{[(3-乙基氧雜環丁烷-3-基)甲氧基]甲基}氧雜環丁烷等。
作為多官能三聚氰胺化合物,可列舉:六甲氧基甲基三聚氰胺(2,4,6-三[雙(甲氧基甲基)胺基]-1,3,5-三嗪)、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基甲基三聚氰胺、六戊基氧基甲基三聚氰胺等。
作為多官能烷氧基甲基化合物,可列舉多元酚化合物與甲醛的反應生成物。作為多官能酚化合物的具體例,可列舉:4-(1-{4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]苯基}-1-甲基乙基)苯酚、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、4,4'-二羥基聯苯等。另外,作為多官能烷氧基甲基化合物的市售品,可列舉:HMOM-TPHAP(本州化學公司製造)、尼卡拉克(Nikalac)Mw-100LM、尼卡拉克(Nikalac)Mx-750LM、尼卡拉克(Nikalac)Mx-270、尼卡拉克(Nikalac)Mx-280(以上為三和化學公司製造)等。
在本組成物中調配反應性化合物(E)的情況下,就確保流動餘裕大的觀點而言,相對於本組成物中所含的聚合物(A)的合計量100質量份,反應性化合物(E)的含有比例較佳為0.05質量份以上,更佳為0.1質量份以上。另外,就抑制感度降低的觀點、或就藉由步驟(II)的放射線照射而使曝光部充分產生酸、獲得具有良好圖案形狀的微透鏡的觀點而言,相對於本組成物中所含的聚合物(A)的合計量100質量份,反應性化合物(E)的含有比例較佳為5質量份以下,更佳為4質量份以下,進而佳為2質量份以下。
·界面活性劑 界面活性劑可用於改良本組成物的塗佈性(潤濕擴展性或減少塗佈不均)。作為界面活性劑,例如可列舉:氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑、非離子系界面活性劑。
作為界面活性劑的具體例,氟系界面活性劑可列舉以下商品名的界面活性劑:美佳法(Megafac)F-171、美佳法(Megafac)F-172、美佳法(Megafac)F-173、美佳法(Megafac)F-251、美佳法(Megafac)F-430、F-554、F-563(迪愛生(DIC)公司製造);弗拉德(Fluorad)FC430、弗拉德(Fluorad)FC431(住友3M公司製造);阿薩佳(Asahi Guard)AG710、沙福隆(Surflon)S-382、沙福隆(Surflon)SC-101、沙福隆(Surflon)SC-102、沙福隆(Surflon)SC-103、沙福隆(Surflon)SC-104、沙福隆(Surflon)SC-105、沙福隆(Surflon)SC-106、沙福隆(Surflon)S-611(AGC清美化學(AGC Seimi Chemical)公司製造);珀利弗洛(Polyflow)No.75、珀利弗洛(Polyflow)No.95(共榮社化學公司製造);FTX-218(尼歐斯(Neos)公司製造);艾福拓(Eftop)EF301、艾福拓(Eftop)EF303、艾福拓(Eftop)EF352(新秋田化成公司製造)等。
作為矽酮系界面活性劑,可列舉以下商品名的界面活性劑:SH200-100cs、SH-28PA、SH-30PA、SH-89PA、SH-190、SH-8400、弗路伊德(FLUID)、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190、帕因特德(PAINTAD)19、FZ-2101、FZ-77、FZ-2118、L-7001、L-7002(東麗道康寧矽酮(Toray Dow Corning Silicone)公司製造);有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業公司製造);畢克(BYK)-300、畢克(BYK)-306、畢克(BYK)-310、畢克(BYK)-330、畢克(BYK)-335、畢克(BYK)-341、畢克(BYK)-344、畢克(BYK)-370、畢克(BYK)-340、畢克(BYK)-345(日本畢克化學(BYK-Chemie Japan)公司製造)等。
作為非離子系界面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯正辛基苯基醚、聚氧乙烯正壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等。
在本組成物中調配界面活性劑的情況下,相對於本組成物中所含的聚合物(A)的合計量100質量份,界面活性劑的含有比例較佳為0.01質量份~1.5質量份,更佳為0.02質量份~1.2質量份,進而佳為0.05質量份~1.0質量份。
·接著助劑 接著助劑是提高使用本組成物形成的硬化物與基材的接著性的成分。作為接著助劑,可較佳地使用具有反應性官能基的官能性矽烷偶合劑。作為官能性矽烷偶合劑所具有的反應性官能基,可列舉:羧基、(甲基)丙烯醯基、環氧基、乙烯基、異氰酸酯基等。
作為官能性矽烷偶合劑的具體例,例如可列舉:三甲氧基矽烷基苯甲酸、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等。
在本組成物包含接著助劑的情況下,相對於本組成物中所含的聚合物(A)100質量份,接著助劑的含有比例較佳為0.01質量份以上且4質量份以下,更佳為0.1質量份以上且2質量份以下。
·關於含環氧基的化合物 本組成物較佳為不包含具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的化合物(以下,亦稱為「含環氧基的化合物」)作為其他成分、或者在包含含環氧基的化合物的情況下含環氧基的化合物的含量比較少。藉此,可藉由步驟(II)中的放射線的照射而使曝光部充分產生酸,從而可藉由之後實施的顯影處理、曝光處理及加熱處理而獲得具有良好圖案形狀的硬化物。
含環氧基的化合物包含單官能化合物及多官能化合物。作為單官能化合物的例子,可列舉作為接著助劑而例示的化合物中具有環氧基的化合物。另外,作為多官能化合物的例子,可列舉在多官能反應性化合物(E)的說明中作為多官能氧雜環丙烷化合物、多官能氧雜環丁烷化合物而例示的化合物。
相對於本組成物中所含的聚合物(A)的合計量,本組成物中含環氧基的化合物的含量較佳為0質量%以上且5質量%以下,更佳為0質量%以上且4質量%以下,進而佳為0質量%以上且2質量%以下,進而更佳為0質量%以上且1質量%以下。若含環氧基的化合物的含量為所述範圍,則可藉由步驟(II)的放射線照射而使曝光部充分產生酸,從而可形成具有良好圖案形狀的微透鏡。
作為其他成分,除上述以外,例如亦可列舉:抗氧化劑、增感劑、光分解性鹼、軟化劑、塑化劑、反應起始劑(光自由基聚合起始劑等)、聚合抑制劑、鏈轉移劑等。該些成分的調配比例可於不損及本揭示的效果的範圍內,根據各種成分適宜地選擇。
本組成物可藉由將聚合物(A)、酸產生劑(B)及溶劑(C)、以及任意調配的其它成分以規定的比例混合而獲得。藉由將各成分混合而獲得的組成物例如可利用孔徑0.5 μm以下的過濾器進行過濾。
本組成物的固體成分濃度(即,感放射線性組成物中的除溶劑(C)以外的成分的合計質量在感放射線性組成物的總質量中所佔的比例)可考慮黏性或揮發性等來適宜地選擇,較佳為1質量%~60質量%的範圍。若固體成分濃度為1質量%以上,則在將本組成物塗佈於基板上時可充分確保塗膜的膜厚,就此方面而言較佳。另外,若固體成分濃度為60質量%以下,則塗膜的膜厚不會變得過大,進而可適度地提高本組成物的黏性,可確保良好的塗佈性,就上述方面而言較佳。本組成物中的固體成分濃度更佳為2質量%~50質量%,進而佳為5質量%~40質量%。
[透鏡的製造方法] 藉由使用如上所述般製備的感放射線性組成物並應用熱流動方式,可製造微透鏡。本組成物尤其是作為使用鹼顯影液形成圖案以製成微透鏡的正型的圖案形成材料而較佳。以下,對本揭示的微透鏡的製造方法所包括的各步驟(步驟(I)~步驟(V))進行說明。
<步驟(I):塗佈步驟> 步驟(I)是藉由將本組成物塗佈於基材上而在基材上形成塗膜的步驟。作為基材,例如可列舉:玻璃基板、矽晶圓、塑膠基板、及在該些的表面形成有著色抗蝕劑、外塗層、抗反射膜、各種金屬薄膜的基板等。作為塑膠基板,例如可列舉包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate,PBT)、聚醚碸、聚碳酸酯、聚醯亞胺等塑膠的樹脂基板。在該些基材中,亦可預先設置有各種元件(例如,光二極體等受光元件、有機發光二極體等發光元件)。
作為本組成物的塗佈方法,例如可採用噴霧法、輥塗法、旋轉塗佈法(旋塗法)、狹縫模塗佈法、棒塗法、噴墨法等適宜的方法。作為塗佈方法,該些中較佳為旋塗法、棒塗法或狹縫模塗佈法。
在將本組成物塗佈於基材上之後,以防止滴液等為目的,可進行對本組成物進行預加熱的處理(預烘烤)。作為預烘烤的條件,亦根據各成分的種類或使用比例等而不同,但例如可設為60℃~130℃、30秒鐘~10分鐘左右。所形成的塗膜的膜厚以預烘烤後的值計較佳為0.1 μm~8 μm,更佳為0.2 μm~5 μm,進而佳為0.4 μm~3 μm。
<步驟(II):第一曝光步驟> 步驟(II)是藉由對步驟(I)中形成的塗膜的一部分照射放射線而使曝光部產生酸的步驟。在步驟(II)中,對塗膜進行的放射線照射是介隔遮罩來實施,所述遮罩具有用於獲得具有所期望形狀的微透鏡的圖案(例如,點圖案)。遮罩亦可為半色調(halftone)遮罩或灰度色調(gray tone)遮罩等多灰階遮罩。
作為照射至塗膜的放射線,例如可列舉:紫外線、遠紫外線、X射線、帶電粒子束等。作為紫外線,可列舉:g射線(波長436 nm)、i射線(波長365 nm)、KrF準分子雷射光(波長248 nm)等。作為X射線,可列舉同步加速器放射線等。作為帶電粒子束,可列舉電子束等。該些中,照射至塗膜的放射線較佳為紫外線,更佳為波長200 nm以上且380 nm以下的紫外線。作為所使用的光源,例如可列舉:低壓水銀燈、高壓水銀燈、氘燈、金屬鹵化物燈、氬共振燈、氙燈、準分子雷射等。放射線的曝光量較佳為1,000 J/m 2~20,000 J/m 2
再者,在本揭示的製造方法中,在藉由步驟(II)的曝光後,以促進聚合物(A)所具有的酸解離性基的脫保護等為目的,亦可進行曝光後烘烤(PEB)。PEB的溫度例如為60℃~130℃,較佳為70℃~120℃。
<步驟(III):顯影步驟> 步驟(III)是對藉由步驟(II)而照射了放射線的塗膜進行顯影,藉此在基材上形成圖案的步驟。藉由該顯影步驟,可將形成於基材上的塗膜中的曝光部去除,從而在基材上形成包含未曝光部的圖案。
作為顯影液,例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙胺、正丙胺、二乙胺、二乙基胺基乙醇、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)、四乙基氫氧化銨、吡咯、哌啶、1,8-二氮雜雙環〔5.4.0〕-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環〔4.3.0〕-5-壬烷等鹼(鹼性化合物)的水溶液等。另外,亦可使用藉由在鹼的水溶液中添加適量甲醇或乙醇等水溶性有機溶媒或界面活性劑、或者少量添加能夠溶解本組成物的各種有機溶媒而獲得的水溶液作為顯影液。
作為顯影方法,例如可採用覆液法、浸漬法、搖動浸漬法、噴淋法等適宜的方法。顯影時間可與本組成物的組成相應地適宜調整,例如可設為30秒~120秒。
<步驟(IV):第二曝光步驟> 步驟(IV)是對顯影後的塗膜的至少一部分進一步照射放射線的步驟。較佳為對顯影後的塗膜(即,步驟(II)中的未曝光部)的面整體進行步驟(IV)中的放射線的照射(以下,亦稱為「後曝光」)。由於在圖案中殘存有酸產生劑(B),因此認為,藉由利用後曝光而在圖案中產生酸,進而在下一步驟(V)中進行加熱,酸可作為交聯觸媒發揮功能而進行交聯反應。關於後曝光中的放射線的種類或曝光條件,可採用與步驟(II)相同的條件。再者,後曝光時的照射光的波長或照射量、光源等條件可與步驟(II)相同亦可不同。
<步驟(V):加熱步驟> 步驟(V)是對後曝光後的圖案進行加熱的步驟。藉由步驟(V)的加熱處理,一邊使藉由所述步驟(I)~步驟(IV)而獲得的圖案(例如,剖面大致矩形形狀的圖案)熱流動一邊進行本組成物的硬化。藉此,可獲得在基材上規則地配置有半球狀的微小硬化物的微透鏡陣列。加熱處理例如可使用烘箱或加熱板等加熱裝置來進行。
就獲得耐熱性及耐化學品性高、且形狀良好的微透鏡的觀點而言,步驟(V)中的加熱溫度較佳為80℃以上,更佳為100℃以上,進而佳為120℃以上,進而更佳為140℃以上。另外,步驟(V)中的加熱溫度較佳為240℃以下,更佳為220℃以下,進而佳為200℃以下。加熱時間可根據加熱裝置的種類等適宜地設定。例如,在利用加熱板進行加熱的情況下,加熱時間例如為5分鐘~30分鐘。另外,在利用烘箱進行加熱的情況下,加熱時間例如為10分鐘~90分鐘。在步驟(V)中,亦可使用進行多次加熱處理的分步烘烤(step bake)法。
如此般獲得的微透鏡具有良好的透鏡形狀。微透鏡的直徑例如為1 μm以上且100 μm以下。另外,由本組成物獲得的微透鏡的耐化學品性優異,透明性亦高。因此,本揭示的微透鏡可較佳地用作照相機等攝像裝置所包括的固體攝像元件、或者各種顯示裝置所包括的有機EL元件或液晶顯示元件等各種顯示元件等的微透鏡。
藉由以上所示的本揭示,可提供如下的手段。
[手段1] 一種透鏡製造用感放射線性組成物,含有聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)、以及溶劑(C),所述聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,從而產生羧基。 [手段2] 如[手段1]所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述結構單元(a1)與所述結構單元(a2)的合計含量為50莫耳%以上。 [手段3] 如[手段1]或[手段2]所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述結構單元(a1)為來源於選自由所述式(a1-1)所表示的化合物及所述式(a1-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元。 [手段4] 如[手段1]至[手段3]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述結構單元(a2)為來源於選自由所述式(a2-1)所表示的化合物及所述式(a2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元。 [手段5] 如[手段1]至[手段4]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述聚合物(A)中的具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的結構單元(a3)的含有比例為0莫耳%以上且15莫耳%以下。 [手段6] 如[手段1]至[手段5]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物,更含有含氮鹼性化合物(D)。 [手段7] 如[手段1]至[手段6]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物,以相對於所述聚合物(A)的總量100質量份而為5質量份以下的比例含有多官能反應性化合物(其中,所述聚合物(A)除外)。 [手段8] 如[手段7]所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述多官能反應性化合物為選自由多官能氧雜環丙烷化合物、多官能氧雜環丁烷化合物、多官能三聚氰胺化合物及多官能烷氧基甲基化合物所組成的群組中的至少一種。 [手段9] 一種透鏡的製造方法,包括:在基材上塗佈如[手段1]至[手段8]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物而形成塗膜的步驟;對所述塗膜的一部分照射放射線,藉此使曝光部產生酸的步驟;對所述放射線照射後的塗膜進行顯影而在所述基材上形成圖案的步驟;對所述圖案照射放射線的步驟;以及對所述圖案照射放射線後對所述圖案進行加熱,藉此在所述基材上形成透鏡的步驟。 [手段10] 一種透鏡,使用如[手段1]至[手段8]中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物而形成。 [手段11] 一種攝像元件,包括如[手段10]所述的透鏡。 [手段12] 一種攝像裝置,包括如[手段11]所述的攝像元件。 [手段13] 一種顯示元件,包括如[手段10]所述的透鏡。 [手段14] 一種顯示裝置,包括如[手段13]所述的顯示元件。 [實施例]
以下,藉由實施例對本揭示進行具體說明,但本揭示並不限定於該些實施例。再者,實施例、比較例中的「份」及「%」若無特別說明則為質量基準。
在本實施例中,聚合物的重量平均分子量(Mw)藉由以下的方法而測定。 ·測定方法:凝膠滲透層析(GPC)法 ·裝置:昭和電工公司的GPC-101 ·GPC管柱:將島津GLC公司的GPC-KF-801、GPC-KF-802、GPC-KF-803及GPC-KF-804結合 ·流動相:四氫呋喃 ·管柱溫度:40℃ ·流速:1.0 mL/min ·試樣濃度:1.0質量% ·試樣注入量:100 μL ·檢測器:示差折射計 ·標準物質:單分散聚苯乙烯
<感放射線性樹脂組成物的製備> 以下示出用於製備各感放射線性樹脂組成物的聚合物(A)、酸產生劑(B)、溶劑(C)、鹼性化合物(D)及反應性化合物(E)。
《聚合物(A)》 (A-1):下述式(A-1)所表示的樹脂(重量平均分子量10000,x=55,y=45) [化9]
(A-2):下述式(A-2)所表示的樹脂(重量平均分子量12000,x=45,y=10,z=45) [化10]
(A-3):下述式(A-3)所表示的樹脂(重量平均分子量10000,x=70,y=30) [化11]
(A-4):下述式(A-4)所表示的樹脂(重量平均分子量8000,w=30,x=30,y=10,z=30) [化12]
(A-5):下述式(A-5)所表示的樹脂(重量平均分子量10000,x=55,y=45) [化13]
再者,在表示(A-1)~(A-5)的上述各式中,附加於各結構單元的下標(w、x、y、及z)是各結構單元相對於構成各樹脂的全部結構單元的比率(莫耳%)。
《酸產生劑(B)》 (B-1):艾迪科(ADEKA)公司製造的「SP-606」 (B-2):三苯基鋶三氟甲磺酸鹽
《溶劑(C)》 (C-1):丙二醇單甲醚乙酸酯 (C-2):丙二醇單甲醚 (C-3):甲基3-甲氧基丙酸酯
《鹼性化合物(D)》 (D-1):N-第三丁氧基羰基-2-苯基苯並咪唑 (D-2):N-乙醯嗎啉
《反應性化合物(E)》 (E-1):4,4'-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基甲基]聯苯 (E-2):4-(1-{4-[1,1-雙(4-羥基苯基)乙基]苯基}-1-甲基乙基)苯酚與甲醛的反應生成物
[實施例1] 將含有作為聚合物(A)的(A-1)100質量份(固體成分)的聚合物溶液、作為酸產生劑(B)的(B-1)4質量份、作為鹼性化合物(D)的(D-1)0.8質量份、接著助劑(3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷)0.5質量份、及界面活性劑(尼歐斯(Neos)公司製造的「FTX-218」)0.2質量份混合,進而添加作為溶劑(C)的(C-1),使固體成分濃度成為12質量%,然後進行攪拌溶解。繼而,利用孔徑0.2 μm的薄膜過濾器對混合物進行過濾,藉此製備實施例1的感放射線性樹脂組成物。
[實施例2~實施例8及比較例1~比較例2] 除了將聚合物(A)、酸產生劑(B)、溶劑(C)、鹼性化合物(D)及反應性化合物(E)的種類及調配量(質量份)設為如表1所示以外,與實施例1同樣地製備實施例2~實施例8、比較例1、比較例2的各感放射線性樹脂組成物。再者,在表1中,聚合物(A)的調配量為100質量份。酸產生劑(B)、鹼性化合物(D)及反應性化合物(E)的數值表示在各感放射線性樹脂組成物的製備中使用的各化合物相對於聚合物(A)100質量份的調配比例(質量份)。溶劑(C)的數值表示在各感放射線性樹脂組成物的製備中使用的各化合物相對於溶劑的總量的比率(質量%)。
[表1]
聚合物(A) 酸產生劑(B) 鹼性化合物(D) 反應性化合物(E) 溶劑(C)
B-1 B-2 D-1 D-2 E-1 E-2 C-1 C-2 C-3
實施例1 A-1 4 0.8 100
實施例2 A-1 4 0.8 60 40
實施例3 A-1 4 0.6 3 60 40
實施例4 A-2 4 0.6 100
實施例5 A-2 8 0.6 2 100
實施例6 A-3 4 0.8 60 40
實施例7 A-3 4 0.6 3 60 40
實施例8 A-4 6 0.6 60 40
比較例1 A-5 4 0.8 100
比較例2 A-5 4 0.8 6 100
<評價> 使用各感放射線性樹脂組成物,依照下述評價方法進行評價。將評價結果示於表2。
〔感度〕 使用科林崔克(Clean Track)將實施例1~實施例8、比較例1、比較例2的各感放射線性樹脂組成物塗佈於形成了抗反射膜的矽基板上。然後,在90℃下預烘烤90秒鐘,形成膜厚0.6 μm的塗膜。繼而,使用尼康(Nikon)公司製造的「NSR2205EX12B」縮小投影曝光機(數值孔徑(numerical aperture,NA)=0.55,λ=248 nm),使曝光時間變化並介隔具有0.2 μm空間及0.9 μm點的圖案的遮罩對塗膜進行曝光。曝光後,利用加熱板對基板在90℃下進行90秒鐘PEB處理,然後,使用四甲基氫氧化銨水溶液(顯影液),藉由覆液法以25℃進行1分鐘顯影處理。顯影處理後,利用水對塗膜進行沖洗,並使其乾燥,從而在晶圓上形成圖案。在此種曝光及顯影處理中,將形成0.2 μm空間及0.9 μm點所需的最小曝光量作為感度(mJ/cm 2)。在所述條件下,將感度為100 mJ/cm 2以下者設為「◎」,將感度超過100 mJ/cm 2且小於130 mJ/cm 2者設為「○」,將感度為130 mJ/cm 2以上者設為「×」。
〔流動性〕 針對實施例1~實施例8、比較例1、比較例2,使用佳能(Canon)公司製造的「PLA-501F」曝光機(超高壓水銀燈),對所述感度的評價中形成的0.2 μm空間及0.9 μm點圖案進一步進行曝光,使累計照射量成為500 mJ/cm 2。繼而,使用加熱板,在130℃~220℃的各溫度下進行300秒鐘後烘烤處理,利用掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)對抗蝕劑圖案的剖面進行觀測。求出藉由所述後烘烤處理而在相鄰的微透鏡圖案彼此的底緣部分不接觸的情況下形成適當的微透鏡圖案時的最低溫度T1、與相鄰的微透鏡圖案彼此的底緣部分接觸時的最低溫度T2。將最低溫度T1、最低溫度T2的溫度差(T2-T1)作為流動餘裕,並利用以下的基準進行評價。在所述條件下,將流動餘裕為10℃以上設為「◎」,將流動餘裕小於10℃且為5℃以上設為「○」,將流動餘裕小於5℃設為「×」。
〔耐化學品性〕 使用旋轉器將實施例1~實施例8、比較例1、比較例2的各感放射線性樹脂組成物塗佈於矽基板上之後,在加熱板上於90℃下進行90秒鐘預烘烤,形成膜厚0.6 μm的塗膜。對所獲得的塗膜利用水銀燈照射紫外線,使累計照射量成為500 mJ/cm 2。繼而,使用加熱板對形成有該塗膜的矽基板在180℃下進行300秒鐘後烘烤,獲得硬化膜。測定所獲得的硬化膜的膜厚(H1[μm])。繼而,將形成有該硬化膜的矽基板在丙酮中浸漬5分鐘。測定在丙酮中浸漬後的硬化膜的膜厚(H2[μm]),根據下述數式算出膜厚變化率,將其作為耐化學品性的指標。 膜厚變化率={(H2-H1)/H1}×100(%) 在利用所述數式而得的膜厚變化率的絕對值小於5.0%的情況下判定為「○」,在所述膜厚變化率的絕對值為5.0%以上的情況下判定為「×」。
〔透明性〕 除了使用玻璃基板以外,使用與耐化學品性的評價相同的方法製作硬化膜。使用紫外可見分光光度計(日本分光公司製造的「V-630」)測定所獲得的硬化膜的透過率。此時,將波長400 nm的光的透過率為97%以上的情況判定為「◎」,將所述透過率為95%以上且小於97%的情況判定為「○」,將所述透過率小於95%的情況判定為「×」。
[表2]
感度 流動性 耐化學品性 透明性
實施例1
實施例2
實施例3
實施例4
實施例5
實施例6
實施例7
實施例8
比較例1 × ×
比較例2 ×
如表2所示,實施例1~實施例8的感放射線性樹脂組成物顯示良好的放射線感度,且流動性、耐化學品性及透明性亦良好。與此相對,在除了使用具有經保護的羥基的聚合物(A-5)來代替具有經保護的羧基的聚合物(A-1)以外與實施例1為相同組成的比較例1的感放射線性樹脂組成物中,流動性及耐化學品性為「×」的評價。另外,在比較例1的感放射線性樹脂組成物中相對於聚合物(A-5)100質量份而調配了6質量份的作為反應性化合物(E)的(E-1)的比較例2的感放射線性樹脂組成物中,雖然流動性及耐化學品性得到改善,但放射線感度為「×」的評價。
根據以上的結果而明確,藉由含有包含結構單元(a1)及結構單元(a2)的聚合物(A)的感放射線性組成物,可均衡地表現出顯示高的放射線感度、可確保大的流動餘裕、而且所獲得硬化物的耐化學品性及透明性良好等、對微透鏡製造用感放射線性組成物要求的各種特性。

Claims (21)

  1. 一種透鏡的製造方法,包括: 在基材上塗佈感放射線性組成物而形成塗膜的步驟; 對所述塗膜的一部分照射放射線,藉此使曝光部產生酸的步驟; 對照射放射線後的所述塗膜進行顯影而在所述基材上形成圖案的步驟; 對所述圖案照射放射線的步驟;以及 對所述圖案照射放射線後對所述圖案進行加熱,藉此在所述基材上形成透鏡的步驟, 所述感放射線性組成物含有聚合物(A)、感放射線性酸產生劑(B)、以及溶劑(C), 所述聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,藉此產生羧基。
  2. 如請求項1所述的透鏡的製造方法,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述結構單元(a1)與所述結構單元(a2)的合計含有比例為50莫耳%以上。
  3. 如請求項1或請求項2所述的透鏡的製造方法,其中,所述結構單元(a1)為來源於選自由下述式(a1-1)所表示的化合物及下述式(a1-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元, (式(a1-1)中,R 1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 2為單鍵、* 1-C(=O)-O-或* 1-C(=O)-NH-;「* 1」表示與R 1所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 3為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;m1為0~4的整數;m2為1或2;其中,m1+m2≦5;在m1為2以上的情況下,多個R 3相同或不同; 式(a1-2)中,R 4為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;n1為0~4的整數;n2為1或2;其中,n1+n2≦5;在n1為2以上的情況下,多個R 4相同或不同)。
  4. 如請求項1或請求項2所述的透鏡的製造方法,其中,所述結構單元(a2)為來源於選自由下述式(a2-1)所表示的化合物及下述式(a2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元, (式(a2-1)中,R 5為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 6為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 2-C(=O)-O-R 15-;「* 2」表示與R 5所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 15為經取代或未經取代的二價烴基;R 7為一價脂肪族烴基;R 8及R 9分別獨立地為一價脂肪族烴基、或者表示R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的脂環式結構; 式(a2-2)中,R 10為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 11為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 3-C(=O)-O-R 16-;「* 3」表示與R 10所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 16為經取代或未經取代的二價烴基;R 12為氫原子或一價脂肪族烴基;關於R 13及R 14,R 13為一價脂肪族烴基,R 14為一價脂肪族烴基、芳烷基或經取代的芳烷基,或者R 13及R 14表示R 13與R 14相互結合並與R 13所鍵結的碳原子及R 14所鍵結的氧原子一起構成的環狀醚結構)。
  5. 如請求項1或請求項2所述的透鏡的製造方法,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述聚合物(A)中的具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的結構單元(a3)的含有比例為0莫耳%以上且15莫耳%以下。
  6. 如請求項1或請求項2所述的透鏡的製造方法,其中,所述感放射線性組成物更含有含氮鹼性化合物(D)。
  7. 如請求項1或請求項2所述的透鏡的製造方法,其中,所述感放射線性組成物以相對於所述聚合物(A)的總量100質量份而為5質量份以下的比例含有多官能反應性化合物(E)(其中,所述聚合物(A)除外)。
  8. 如請求項7所述的透鏡的製造方法,其中,所述多官能反應性化合物(E)為選自由多官能氧雜環丙烷化合物、多官能氧雜環丁烷化合物、多官能三聚氰胺化合物及多官能烷氧基甲基化合物所組成的群組中的至少一種。
  9. 一種透鏡製造用感放射線性組成物,含有:聚合物(A); 感放射線性酸產生劑(B);以及 溶劑(C), 所述聚合物(A)在同一分子內或不同分子內包含結構單元(a1)以及結構單元(a2),所述結構單元(a1)具有與芳香環鍵結的羥基,所述結構單元(a2)藉由酸的作用而酸解離性基脫離,從而產生羧基。
  10. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述結構單元(a1)與所述結構單元(a2)的合計含量為50莫耳%以上。
  11. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述結構單元(a1)為來源於選自由下述式(a1-1)所表示的化合物及下述式(a1-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元, (式(a1-1)中,R 1為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 2為單鍵、* 1-C(=O)-O-或* 1-C(=O)-NH-;「* 1」表示與R 1所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 3為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;m1為0~4的整數;m2為1或2;其中,m1+m2≦5;在m1為2以上的情況下,多個R 3相同或不同; 式(a1-2)中,R 4為鹵素原子、碳數1~4的烷基、碳數1~4的烷氧基或碳數1~4的氟化烷基;n1為0~4的整數;n2為1或2;其中,n1+n2≦5;在n1為2以上的情況下,多個R 4相同或不同)。
  12. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述結構單元(a2)為來源於選自由下述式(a2-1)所表示的化合物及下述式(a2-2)所表示的化合物所組成的群組中的至少一種的結構單元, (式(a2-1)中,R 5為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 6為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 2-C(=O)-O-R 15-;「* 2」表示與R 5所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 15為經取代或未經取代的二價烴基;R 7為一價脂肪族烴基;R 8及R 9分別獨立地為一價脂肪族烴基、或者表示R 8與R 9相互結合並與R 8及R 9所鍵結的碳原子一起構成的脂環式結構; 式(a2-2)中,R 10為氫原子、鹵素原子、碳數1~4的烷基或碳數1~4的氟化烷基;R 11為單鍵、經取代或未經取代的伸苯基、或者* 3-C(=O)-O-R 16-;「* 3」表示與R 10所鍵結的碳原子的鍵結鍵;R 16為經取代或未經取代的二價烴基;R 12為氫原子或一價脂肪族烴基;關於R 13及R 14,R 13為一價脂肪族烴基,R 14為一價脂肪族烴基、芳烷基或經取代的芳烷基,或者R 13及R 14表示R 13與R 14相互結合並與R 13所鍵結的碳原子及R 14所鍵結的氧原子一起構成的環狀醚結構)。
  13. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,相對於構成所述聚合物(A)的全部結構單元,所述聚合物(A)中的具有氧雜環丙基或氧雜環丁基的結構單元(a3)的含有比例為0莫耳%以上且15莫耳%以下。
  14. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,更含有含氮鹼性化合物(D)。
  15. 如請求項9所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,以相對於所述聚合物(A)的總量100質量份而為5質量份以下的比例含有多官能反應性化合物(其中,所述聚合物(A)除外)。
  16. 如請求項15所述的透鏡製造用感放射線性組成物,其中,所述多官能反應性化合物為選自由多官能氧雜環丙烷化合物、多官能氧雜環丁烷化合物、多官能三聚氰胺化合物及多官能烷氧基甲基化合物所組成的群組中的至少一種。
  17. 一種透鏡,使用如請求項9至請求項16中任一項所述的透鏡製造用感放射線性組成物而形成。
  18. 一種攝像元件,包括如請求項17所述的透鏡。
  19. 一種攝像裝置,包括如請求項18所述的攝像元件。
  20. 一種顯示元件,包括如請求項17所述的透鏡。
  21. 一種顯示裝置,包括如請求項20所述的顯示元件。
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